JP2013191627A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部の双方の偏光特性を向上させ、動作電流の増大を防ぐことができる半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の下部と第１電極８の間には、第１半田層６が存在する領域と、第１半田層６が存在しない領域とがある。一方、７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の下部と第２電極９の間には、第２半田層７が存在する領域と、第２半田層７が存在しない領域とがある。これにより、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０および７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０に加わる応力を緩和し偏光特性を向上させることができると共に、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０および７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の放熱能力を確保することができる未接合幅を見出した。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば光ディスク装置などに用いられる半導体レーザ、特に、光ディスクの信号の読み取り、書き込みの双方が可能な高出力系半導体レーザに関する。

従来、半導体レーザ装置としては、ＣＤ(コパクトディスク)やＤＶＤ(デジタル万能ディスク)の信号の読み出し、書き込みのために、７８０ｎｍ帯半導体レーザ素子と６６０ｎｍ帯半導体レーザ素子とがパッケージに収められたものや、７８０ｎｍ帯半導体レーザ部および６６０ｎｍ帯半導体レーザ部が同一基板上に形成された二波長半導体レーザチップがパッケージに収められたものがある。

半導体レーザ装置のパッケージでは、レーザ動作時に半導体レーザチップの自己発熱による温度上昇を抑えるため、半導体レーザチップは、放熱部品であるサブマウントに、ＡｕＳｎなどの接着剤を介して、発熱源である活性層に近いコンタクト層側をサブマウントに対向して固着されている。半導体レーザチップは、温度上昇とともに、動作電流が増加する性質があり、サブマウントへ放熱することで、温度上昇による動作電流の増加を低減している。

半導体レーザチップをサブマウントに固着するには、例えばＡｕＳｎなどの接着剤をサブマウント上の半導体レーザチップを固着する領域に配置する。この固着の際には、例えば３００℃まで温度を上げ、ＡｕＳｎが溶融した状態で半導体レーザチップをＡｕＳｎのあるサブマウント上に乗せて固定した後、冷却して固める。一般に、半導体レーザチップを構成する半導体結晶とサブマウントの熱膨張係数が異なるため、常温への冷却時に半導体結晶とサブマウントそれぞれの長さの温度変化による差が元になって、半導体結晶の層に水平な方向の応力が加わる。例えば、赤色半導体レーザや赤外半導体レーザの基板であるＧａＡｓの熱膨張係数は、６×１０^−６／Ｋ、サブマウントの一つであるＡｌＮの熱膨張係数は、３×１０^−６／Ｋであり、ＧａＡｓの方が冷却時にサブマウントよりも縮もうとする。その結果、常温状態で半導体レーザには、横に広げる方向に応力(引張り応力)が加わる。

よく知られた現象として、半導体レーザチップに横方向応力が加わると、屈折率の変化により、レーザ光の偏光角が大きくなる、または、レーザ光の偏光比が小さくなる。一般に、光ピックアップでは、偏光フィルタまたは偏光ビームスプリッタを用いて、レーザ光のうち、偏光方向が揃った特定の方向の偏光成分のみを利用する。したがって、上記レーザ光の偏光角が傾いて、レーザ光の偏光比が低下すると、光出力が低下して信号成分が小さくなって、信号の読み取り性能が低下してしまう。

特許第４３４２４９５号公報(特許文献１)には、偏光特性の低下の抑制を図った半導体レーザ装置が開示されている。この半導体レーザ装置は、ヒートシンクと、このヒートシンク上にジャンクションダウンで実装された二波長半導体レーザ素子とを備えている。

上記二波長半導体レーザ素子では、同一基板下に、赤色レーザ光を発振する赤色半導体レーザ部と、赤外レーザ光を発振する赤外半導体レーザ部とが形成されている。この赤色半導体レーザ部の下部の一部は、ヒートシンク上の赤色半導体レーザ部用電極に半田層を介して接合されている。より詳しくは、上記赤色半導体レーザ部の下部下において、半田層が存在しない領域は、半田層が存在する領域よりも大きくなっている。一方、赤色半導体レーザ部の下部の全部は、ヒートシンク上の赤外半導体レーザ部用電極に半田層を介して接合されている。

このように、上記従来の半導体レーザ装置では、赤色半導体レーザ部の下部下において、半田層が存在しない領域は、半田層が存在する領域よりも大きくなっているため、半田層と赤色半導体レーザ部用電極の接合面積が小さくなっている。

したがって、上記従来の半導体レーザ装置には、赤色半導体レーザ部の放熱能力の低下からくる動作電流の増大の問題がある。

特許第４３４２４９５号公報(図１)

そこで、本発明の課題は、第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部の双方の偏光特性を向上させ、動作電流の増大を防ぐことができる半導体レーザ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の半導体レーザ装置は、
基板と、
上記基板下に形成され、第１波長のレーザ光を導く第１導光路を有する第１半導体レーザ部と、
上記基板下に、上記第１半導体レーザ部の側方に位置するように形成され、上記第１波長とは異なる第２波長のレーザ光を導く第２導光路を有する第２半導体レーザ部と、
上記第１半導体レーザ部の下部に第１コンタクト層を介して接合される第１電極と、上記第２半導体レーザ部の下部に第２コンタクト層を介して接合される第２電極とを有する基台と
を備え、
上記第１半導体レーザ部の下部と上記第１電極との間には、上記第１コンタクト層が存在する領域と、上記第１コンタクト層が存在しない領域とがあると共に、上記第２半導体レーザ部の下部と上記第２電極との間には、上記第２コンタクト層が存在する領域と、上記第２コンタクト層が存在しない領域とがあることを特徴としている。

上記構成によれば、上記第１半導体レーザ部の下部と第１電極との間には、第１コンタクト層が存在しない領域があると共に、第２半導体レーザ部の下部と第２電極との間には、第２コンタクト層が存在しない領域があるので、第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部に加わる応力を緩和して、第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部の双方の偏光特性を向上させることができる。

また、上記第１半導体レーザ部の下部と第１電極との間には、第１コンタクト層が存在する領域があると共に、第２半導体レーザ部の下部と第２電極との間には、第２コンタクト層が存在する領域があるので、第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部の放熱能力を高めることができる。したがって、上記第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部の放熱能力の低下からくる動作電流の増大を防ぐことができる。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記第１コンタクト層が存在する領域は、上記第１コンタクト層が存在しない領域よりも大きくなっていると共に、上記第２コンタクト層が存在する領域は、上記第２コンタクト層が存在しない領域よりも大きくなっている。

上記実施形態によれば、上記第１半導体レーザ部の下部と第１電極との間において、第１コンタクト層が存在する領域は、第１コンタクト層が存在しない領域よりも大きくなっている。その結果、上記第１コンタクト層と第１電極の接合面積が大きくなり、第１半導体レーザ部の放熱能力をより高めることができる。

また、上記第２半導体レーザ部の下部と第２電極との間において、第２コンタクト層が存在する領域は、第２コンタクト層が存在しない領域よりも大きくなっている。その結果、上記第２コンタクト層と第２電極の接合面積が大きくなり、第２半導体レーザ部の放熱能力をより高めることができる。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記第１導光路は、上記第１半導体レーザ部の発光中心点を含み、
上記第１コンタクト層は、上記第１導光路の下方に存在している。

上記実施形態によれば、上記第１半導体レーザ部の発光中心点を含む第１導光路の下方には、第１コンタクト層が存在するので、第１半導体レーザ部の放熱能力を確実に高めることができる。

また、上記第１コンタクト層は、上記第１導光路の共振器長方向の一端の下方から、第１導光路の共振器長方向の他端の下方にわたって存在するようにしてもよい。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記第２導光路は、上記第２半導体レーザ部の発光中心点を含み、
上記第２コンタクト層は、上記第２導光路の下方に存在している。

上記実施形態によれば、上記第２半導体レーザ部の発光中心点を含む第２導光路の下方には、第２コンタクト層が存在するので、第２半導体レーザ部の放熱能力を確実に高めることができる。

また、上記第２コンタクト層は、上記第２導光路の共振器長方向の一端の下方から、第２導光路の共振器長方向の他端の下方にわたって存在するようにしてもよい。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記第１半導体レーザ部の下部において上記第１コンタクト層との未接合領域の幅は、０μｍを越え５０μｍ以下である。

上記実施形態によれば、上記第１半導体レーザ部の下部において第１コンタクト層との未接合領域の幅が０μｍを越えていることにより、第１半導体レーザ部に加わる応力を緩和する効果が確実に得られる。

また、上記第１半導体レーザ部の下部において第１コンタクト層との未接合領域の幅が５０μｍ以下であることにより、第１半導体レーザ部の放熱能力の大幅な低下を防ぐことができる。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記第２半導体レーザ部の下部において上記第２コンタクト層との未接合領域の幅は、０μｍを越え４０μｍ以下である。

上記実施形態によれば、上記第２半導体レーザ部の下部において第２コンタクト層との未接合領域の幅が０μｍを越えていることにより、第２半導体レーザ部に加わる応力を緩和する効果が確実に得られる。

また、上記第２半導体レーザ部の下部において第２コンタクト層との未接合領域の幅が４０μｍ以下であることにより、第２半導体レーザ部の放熱能力の大幅な低下を防ぐことができる。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記第１半導体レーザ部は、少なくともＧａ，ＩｎおよびＰを含有する発光層を有し、上記第１波長が６３０ｎｍ〜６９０ｎｍの範囲内である。

上記実施形態によれば、上記第１半導体レーザ部は、少なくともＧａ，ＩｎおよびＰを含有する発光層を有し、第１波長が６３０ｎｍ〜６９０ｎｍの範囲内であるので、ＤＶＤの信号の読み出し、ＤＶＤへの信号の書き込みを行える。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記第２半導体レーザ部は、少なくともＧａおよびＡｓを含有する発光層を有し、上記第２波長が７５０ｎｍ〜８１０ｎｍの範囲内である。

上記実施形態によれば、上記第２半導体レーザ部は、少なくともＧａおよびＡｓを含有する発光層を有し、第２波長が７５０ｎｍ〜８１０ｎｍの範囲内であるので、ＣＤの信号の読み出し、ＣＤへの信号の書き込みを行える。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記基板は、予め定められたオフセット角を有するオフ基板である。

上記実施形態によれば、上記基板は、予め定められたオフセット角を有するオフ基板であるので、第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部の双方の結晶性を良好にすることができる。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記第１コンタクト層および第２コンタクト層は半田層である。

上記実施形態によれば、上記第１コンタクト層および第２コンタクト層は半田層であるので、製造効率が高く、製造コストの増大を防ぐことができる。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記基台は、上記第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部の放熱を助ける放熱基台である。

上記実施形態によれば、上記基台が、第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部の放熱を助ける放熱基台であるので、第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部の放熱効率を上げることができる。

本発明の半導体レーザ装置によれば、第１半導体レーザ部の下部と第１電極との間には、第１コンタクト層が存在しない領域があると共に、第２半導体レーザ部の下部と第２電極との間には、第２コンタクト層が存在しない領域があるので、第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部に加わる応力を緩和して、第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部の双方の偏光特性を向上させることができる。

また、上記第１半導体レーザ部の下部と第１電極との間には、第１コンタクト層が存在する領域があると共に、第２半導体レーザ部の下部と第２電極との間には、第２コンタクト層が存在する領域があるので、第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部の放熱能力を高めることができる。したがって、上記第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部の放熱能力の低下からくる動作電流の増大を防ぐことができる。

図１は本発明の一実施例の二波長半導体レーザ装置の模式断面図である。 図２は上記記二波長半導体レーザ装置の模式平面図である。 図３は６６０ｎｍ帯半導体レーザ部の偏光角と第１未接合幅の関係を示すグラフである。 図４は６６０ｎｍ帯半導体レーザ部の高温動作電流と第１未接合幅の関係を示すグラフである。 図５は７８０ｎｍ帯半導体レーザ部の偏光角と第２未接合幅の関係を示すグラフである。 図６は７８０ｎｍ帯半導体レーザ部の高温動作電流と第２未接合幅との関係を示すグラフである。

以下、本発明の半導体レーザ装置を図示の実施例により詳細に説明する。

図１に、本発明の一実施例の二波長半導体レーザ装置の模式断面図を示す。

上記二波長半導体レーザ装置は、ｎ型ＧａＡｓ基板１と、ｎ型ＧａＡｓ基板１の図中左側の部分下に形成された６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０と、ｎ型ＧａＡｓ基板１の図中右側の部分下に形成された７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０と、ｎ型ＧａＡｓ基板１、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０および７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０を搭載するサブマウント２とを備えている。なお、上記ｎ型ＧａＡｓ基板１は基板の一例、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０は第１半導体レーザ部の一例、６６０ｎｍは第１波長の一例、７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０は第２半導体レーザ部の一例、７８０ｎｍは第２波長の一例で、サブマウント２は基台の一例である。

上記ｎ型ＧａＡｓ基板１の上面はｎ側電極３で覆う一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の下面はｎ型ＧａＡｓバッファ層４で覆っている。

上記６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０は、発光中心点を含む第１導光路Ｌ１を有している。より詳しくは、上記６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０は、ｎ型ＧａＩｎＰ第１バッファ層１１、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１２、アンドープＡｌＧａＩｎＰ第１ガイド層１３、アンドープＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ第１多重量子井戸活性層１４、アンドープＡｌＧａＩｎＰ第２ガイド層１５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１６、ｐ型ＧａＩｎＰ第１中間層１７およびｐ型ＧａＡｓ第１キャップ層１８から成る半導体積層構造を有している。この半導体積層構造は、エピタキシャル成長で形成されて、６６０ｎｍのレーザ光を導く第１導光路Ｌ１を含んでいる。また、上記ｎ型第１クラッド層は、Ａｌ組成比が０．７で、厚みが２．５μｍである。また、上記ｐ型第２クラッド層は、Ａｌ組成比が０．７で、厚みが１．３μｍである。また、上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１６、ｐ型ＧａＩｎＰ第１中間層１７およびｐ型ＧａＡｓ第１キャップ層１８の材料層をエッチング加工して、第１リッジ３０を形成している。また、上記第１リッジ３０の両側面をＳｉＯ_２絶縁膜５の一部で覆い、第１リッジ３０の下面に第１ｐ側電極１９を接続している。

上記７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０は、発光中心点を含む第２導光路Ｌ２を有している。より詳しくは、上記７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０は、ｎ型ＧａＩｎＰ第２バッファ層２１、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第３クラッド層２２、アンドープＡｌＧａＡｓ第３ガイド層２３、アンドープＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ第２多重量子井戸活性層２４、アンドープＡｌＧａＡｓ第４ガイド層２５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第４クラッド層２６、ｐ型ＧａＩｎＰ第２中間層２７およびｐ型ＧａＡｓ第２キャップ層２８から成る半導体積層構造を有している。この半導体積層構造は、エピタキシャル成長で形成されて、７８０ｎｍのレーザ光を導く第２導光路Ｌ２を含んでいる。また、上記ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第３クラッド層２２は、Ａｌ組成比が０．７で、厚みが２．５μｍである。また、上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第４クラッド層２６は、Ａｌ組成比が０．７で、厚みが１．３μｍである。また、上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第４クラッド層２６、ｐ型ＧａＩｎＰ第２中間層２７およびｐ型ＧａＡｓ第２キャップ層２８の材料層をエッチング加工して、第２リッジ４０を形成している。また、上記第２リッジ４０の両側面をＳｉＯ_２絶縁膜５の他の一部で覆い、第２リッジ４０の下面に第１ｐ側電極１９を接続している。

また、上記６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の半導体積層構造と７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の半導体積層構造との間には溝５０を形成し、この溝５０の底面および両側面をＳｉＯ_２絶縁膜５のさらに他の一部で覆っている。

上記サブマウント２上には、第１電極８と第２電極９を互いに予め設定された間隔を空けて形成している。この第１電極８には、第１半田層６を介して６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の第１ｐ側電極１９を接合している。一方、上記第２電極９は、第２半田層７を介して７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の第２ｐ側電極２９を接合している。

また、上記６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の下部と第１電極８の間には、第１半田層６が存在する領域と、第１半田層６が存在しない領域とがある。この第１半田層６が存在する領域は、第１半田層６が存在しない領域よりも大きくなるように形成されている。ここで、第１未接合幅(６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の下部において第１半田層６に接合していない領域の幅)Ｗ１は、１０μｍに設定されている。また、上記第１半田層６が存在する領域と、第１半田層６が存在しない領域との比較は、各領域を上方から見たときの比較である。つまり、本実施例では、第１半田層６が存在する領域を上方から見た面積は、第１半田層６が存在しない領域を上方から見た面積よりも大きくなっている。

また、上記７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の下部と第２電極９の間には、第２半田層７が存在する領域と、第２半田層７が存在しない領域とがある。この第２半田層７が存在する領域は、第２半田層７が存在しない領域よりも大きくなるように形成されている。ここで、第２未接合幅(６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の下部において第１半田層６に接合していない領域の幅)Ｗ２は、１０μｍに設定されている。また、上記第２半田層７が存在する領域と、第２半田層７が存在しない領域との比較は、各領域を上方から見たときの比較である。つまり、本実施例では、第２半田層７が存在する領域を上方から見た面積は、第２半田層７が存在しない領域を上方から見た面積よりも大きくなっている。

図２に、上記二波長半導体レーザ装置の模式平面図を示す。なお、図２のハッチングを付している部分は、図１との対応を判り易くするためにハッチングを付した部分であって断面ではない。

上記二波長半導体レーザ装置では、二波長半導体レーザ本体幅Ｗ３は２２０μｍ、溝幅Ｗ４は３０μｍ、６６０ｎｍ帯半導体レーザ幅Ｗ５は１１０μｍ、７８０ｎｍ帯半導体レーザ幅Ｗ６は８０μｍ、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０および７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０のそれぞれの共振器長は１７００μｍに設定されている。

上記６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の下部と第１電極８の間において、第１半田層６が存在する領域、および、第１半田層６が存在しない領域は、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の一方の共振器端面から、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の他方の共振器端面まで略同じ幅で延びている。これにより、上記第１半田層６の一部が、上記第１導光路Ｌ１の共振器長方向の一端の下方から、第１導光路Ｌ１の共振器長方向の他端の下方にわたって存在している。

上記７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の下部と第２電極９の間において、第２半田層７が存在する領域、および、第２半田層７が存在しない領域は、７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の一方の共振器端面から、７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の他方の共振器端面まで略同じ幅で延びている。これにより、上記第２半田層７の一部が、第２導光路Ｌ２の共振器長方向の一端の下方から、第２導光路Ｌ２の共振器長方向の他端の下方にわたって存在している。

上記構成の二波長半導体レーザ装置によれば、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の下部と第１電極８との間には、第１半田層６が存在しない領域があると共に、７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の下部と第２電極９との間には、第２半田層７が存在しない領域があるので、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０および７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０に加わる応力を緩和して、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０および７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の双方の偏光特性を向上させることができる。

また、上記６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の下部と第１電極８との間において、第１半田層６が存在する領域は、第１半田層６が存在しない領域よりも大きくなっている。その結果、上記第１半田層６と第１電極８の接合面積が大きくなり、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の放熱能力を高めることができる。したがって、上記６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の放熱能力の低下からくる動作電流の増大を防ぐことができる。

また、上記７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の下部と第２電極９との間において、第２半田層７が存在する領域は、第２半田層７が存在しない領域よりも大きくなっている。その結果、上記第２半田層７と第２電極９の接合面積が大きくなり、７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の放熱能力を高めることができる。したがって、上記７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の放熱能力の低下からくる動作電流の増大を防ぐことができる。

また、上記６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０とサブマウント２の第１電極８の接合面積、および、７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０とサブマウント２の第２電極９の接合面積が、小さければ、小さい程、アンドープＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ第１多重量子井戸活性層１４およびアンドープＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ第２多重量子井戸活性層２４に加わる応力は小さくなって、偏光特性が向上するが、完全に未接着の状態にしてしまうと、放熱が取れず、レーザ駆動時の動作電流が増大し、熱暴走してしまう。

図３に、上記６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の偏光角と第１未接合幅Ｗ１の関係を示す。

上記第１未接合幅Ｗ１が大きくなる程、つまり、未接合面積が大きくなる程、偏光角の絶対値が小さくなっており、偏光特性が向上していることが、図３で確認できる。

図４に、上記６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の高温動作電流と第１未接合幅Ｗ１の関係を示す。

上記第１未接合幅Ｗ１が大きい程、つまり、未接合面積が大きくなる程、高温動作電流が大きくなっていることが、図４から分かる。また、図４には、測定点を線形近似した直線を示している。上記高温動作電流の上限値が２４０ｍＡであることから、第１未接合幅Ｗ１は、０μｍ＜Ｗ１≦５０μｍを満たすことが望ましい。

図５に、上記７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の偏光角と第２未接合幅Ｗ２の関係を示す。

上記第２未接合幅Ｗ２が大きい程、つまり、未接合面積が大きくなる程、偏光角の絶対値が小さくなっており、偏光特性が向上していることが、図５で確認できる。

図６に、上記７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の高温動作電流と第２未接合幅Ｗ２との関係を示す。

上記第２未接合幅Ｗ２が大きい程、つまり、未接合面積が大きくなる程、高温動作電流が大きくなっていることが、図６から分かる。また、図６には、測定点を線形近似した直線を示している。上記高温動作電流の上限値が２６０ｍＡであることから、第２未接合幅Ｗ２は、０μｍ＜Ｗ２≦４０μｍを満たすことが望ましい。

以上から、上記未接合面積を大きくする程、偏光特性は向上するが、高温動作電流は増大することが確認できた。

また、上記６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０および７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０に関して、第１未接合幅Ｗ１および第２未接合幅Ｗ２は０μｍを越えているが、第１導光路Ｌ１下には第１半田層６の一部を存在させると共に、第２導光路Ｌ２下には第２半田層９の一部を存在させることにより、偏光特性を向上させ、高温動作電流を仕様内に収めることができる。

以下、上記二波長半導体レーザ装置の作製方法の一例について説明する。

上記二波長半導体レーザ装置の作製では、基板上に７８０ｎｍ帯レーザ構造を例えばＭＯＣＶＤ(有機金属気相成長)装置の結晶成長で形成した後、７８０ｎｍ帯レーザ構造の一部を基板まで除去して、この一部が除去された部分に６６０ｎｍレーザ構造を例えばＭＯＣＶＤ装置の結晶成長で形成して、エピウエハを得る。

次に、上記エピウエハにおいて、レーザ端面となる領域(例えば幅４０μｍ)に、フォトリソ工程によってＺｎＯを選択的に形成して、エピウエハ表面をＳｉＯ_２でカバーした後、窒素雰囲気中で熱処理することで、上記領域にＺｎを拡散させ、活性層を混晶化させ端面窓領域を形成する。

次に、フォトリソ工程により、６６０ｎｍ帯レーザ構造および７８０ｎｍ帯レーザ構造
にリッジを形成して、これらのリッジの表面を除く領域をＳｉＯ_２で覆った後、表面、裏面の電極を形成した後、チップ分割して、二波長半導体レーザチップを得る。

次に、上記半導体レーザチップを、例えばＡｌＮから成るサブマウント２上に、ＡｕＳｎなどを主成分とする半田層を接着剤として固着する際、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０の第１ｐ側電極１９の一部と、７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の第２ｐ側電極２９の一部とが、サブマウント２上の半田層に接着しないように、かつ、第１ｐ側電極１９において第１導光路Ｌ１下に位置する部分が第１半田層６に接着するように、かつ、第２ｐ側電極２９において第２導光路Ｌ２下に位置する部分が第２半田層７に接着するように、半導体レーザチップのダイボンドを行う。

このように作製された二波長半導体レーザ装置は、例えばフレームパッケージに実装される。

上記実施例では、第１未接合幅Ｗ１を１０μｍに設定すると共に、第２未接合幅Ｗ２を１０μｍに設定していたが、第１未接合幅Ｗ１を０μｍを越え５０μｍ以下の他の値(例えば２０μｍ）に設定すると共に、第２未接合幅Ｗ２を０μｍを越え４０μｍ以下の他の値(例えば２０μｍ）に設定してもよい。

上記実施例では、二波長半導体レーザ本体幅Ｗ３を２２０μｍに設定していたが、二波長半導体レーザ本体幅Ｗ３を２５０μｍに設定してもよい。このように設定する場合、溝幅Ｗ４は３０μｍ、６６０ｎｍ帯半導体レーザ幅Ｗ５は１１０μｍ、７８０ｎｍ帯半導体レーザ幅Ｗ６は１１０μｍに設定すると共に、第１未接合幅Ｗ１を２０μｍに設定すると共に、第２未接合幅Ｗ２を、０μｍ＜Ｗ２≦４０μｍを満たすように設定してもよい。

上記実施例では、サブマウント２の共振器方向の長さを、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０および７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の共振器方向の長さよりも長くしていたが、サブマウント２の共振器方向の長さを、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０および７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の共振器方向の長さよりも短くしてもよいし、サブマウント２の共振器方向の長さを、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０および７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の共振器方向の長さと同じにしてもよい。

上記実施例では、第１半田層６は、第１導光路Ｌ１の下方に存在する部分を有するようにしていたが、第１導光路Ｌ１の下方に存在する部分を有しないようにしてもよい。

上記実施例では、第２半田層７は、第１導光路Ｌ２の下方に存在する部分を有するようにしていたが、第２導光路Ｌ２の下方に存在する部分を有しないようにしてもよい。

上記実施例の６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０に換えて、他の材料からなって６６０ｎｍ以外の波長のレーザ光を発振する半導体レーザ部を用いてもよい。この場合、上記半導体レーザ部は、少なくともＧａ，ＩｎおよびＰを含有する発光層を有し、発振波長が６３０ｎｍ〜６９０ｎｍの範囲内であるようにしてもよい。

上記実施例の７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０に換えて、他の材料からなって７８０ｎｍ以外の波長のレーザ光を発振する半導体レーザ部を用いてもよい。この場合、上記半導体レーザ部は、少なくともＧａおよびＡｓを含有する発光層を有し、発振波長が７５０ｎｍ〜８１０ｎｍの範囲内であるようにしてもよい。

上記実施例のｎ型ＧａＡｓ基板１に換えて、予め定められたオフセット角(例えば５度〜２０度の範囲内の角度)を有するオフ基板を用いてもよい。

上記実施例の第１半田層６および第２半田層７に換えて、例えば導電性接着剤を用いてもよい。

上記実施例において、使用可能なサブマウントは様々であるが、６６０ｎｍ帯半導体レーザ部１０および７８０ｎｍ帯半導体レーザ部２０の放熱を助ける放熱基台を使用するのが好ましい。

１…ｎ型ＧａＡｓ基板
２…サブマウント
６…第１半田層
７…第２半田層
８…第１電極
９…第２電極
１０…６６０ｎｍ帯半導体レーザ部
２０…７８０ｎｍ帯半導体レーザ部
Ｌ１…第１導光路
Ｌ２…第２導光路
Ｗ１…第１未接合幅
Ｗ２…第２未接合幅

Claims (11)

1. 基板と、
   上記基板下に形成され、第１波長のレーザ光を導く第１導光路を有する第１半導体レーザ部と、
   上記基板下に、上記第１半導体レーザ部の側方に位置するように形成され、上記第１波長とは異なる第２波長のレーザ光を導く第２導光路を有する第２半導体レーザ部と、
   上記第１半導体レーザ部の下部に第１コンタクト層を介して接合される第１電極と、上記第２半導体レーザ部の下部に第２コンタクト層を介して接合される第２電極とを有する基台と
   を備え、
   上記第１半導体レーザ部の下部と上記第１電極との間には、上記第１コンタクト層が存在する領域と、上記第１コンタクト層が存在しない領域とがあると共に、上記第２半導体レーザ部の下部と上記第２電極との間には、上記第２コンタクト層が存在する領域と、上記第２コンタクト層が存在しない領域とがあることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
   上記第１コンタクト層が存在する領域は、上記第１コンタクト層が存在しない領域よりも大きくなっていると共に、上記第２コンタクト層が存在する領域は、上記第２コンタクト層が存在しない領域よりも大きくなっていることを特徴とする半導体レーザ装置。
3. 請求項１または２に記載の半導体レーザ装置において、
   上記第１導光路は、上記第１半導体レーザ部の発光中心点を含み、
   上記第１コンタクト層は、上記第１導光路の下方に存在していることを特徴とする半導体レーザ装置。
4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
   上記第２導光路は、上記第２半導体レーザ部の発光中心点を含み、
   上記第２コンタクト層は、上記第２導光路の下方に存在していることを特徴とする半導体レーザ装置。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
   上記第１半導体レーザ部の下部において上記第１コンタクト層との未接合領域の幅は、０μｍを越え５０μｍ以下であることを特徴とする半導体レーザ装置。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
   上記第２半導体レーザ部の下部において上記第２コンタクト層との未接合領域の幅は、０μｍを越え４０μｍ以下であることを特徴とする半導体レーザ装置。
7. 請求項１から６までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
   上記第１半導体レーザ部は、少なくともＧａ，ＩｎおよびＰを含有する発光層を有し、上記第１波長が６３０ｎｍ〜６９０ｎｍの範囲内であることを特徴とする半導体レーザ装置。
8. 請求項１から７までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
   上記第２半導体レーザ部は、少なくともＧａおよびＡｓを含有する発光層を有し、上記第２波長が７５０ｎｍ〜８１０ｎｍの範囲内であることを特徴とする半導体レーザ装置。
9. 請求項１から８までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
   上記基板は、予め定められたオフセット角を有するオフ基板であることを特徴とする半導体レーザ装置。
10. 請求項１から９までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
    上記第１コンタクト層および第２コンタクト層は半田層であることを特徴とする半導体レーザ装置。
11. 請求項１から１０までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
    上記基台は、上記第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部の放熱を助ける放熱基台であることを特徴とする半導体レーザ装置。

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