JP2017126672A - 半導体レーザ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路の先端領域の幅を狭くした場合であっても良好なモード安定性を有する半導体レーザ素子を提供する。
【解決手段】光導波方向に沿って光を出射する半導体レーザ素子であって、第１周期を有する第１回折格子と、第１周期とは異なる第２周期を有する第２回折格子と、第１回折格子と第２回折格子との上に設けられ、第１回折格子上にあっては電流注入により利得を生じる光導波路と、を備える。光導波路は、第１回折格子に重なる中央領域、その全域が第２回折格子に重なる先端領域、及び中央領域と先端領域とを接続する接続領域を有し、中央領域の幅は先端領域の幅よりも大きく、接続領域の幅は光導波方向に沿って中央領域から先端領域に向かって狭くなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザ素子に関する。

光通信における光の発振素子として、直接変調型の半導体レーザ素子が用いられている。例えば特許文献１には、第１の導電型を有する第１半導体クラッド層と、第２の導電型を有する第２半導体クラッド層と、第１及び第２半導体クラッド層に挟まれた活性層とを有する半導体レーザ素子が記載されている。

特開平５−９０９６５号公報

ところで半導体レーザ素子においては、光出射端における光学系との結合効率改善や光子密度低減による信頼性向上を目的として、光導波路（活性層）の先端領域の幅をその中央領域の幅よりも狭くすることがある。しかしながら、当該先端領域の幅を狭くすると、所望の波長のモード（基本モード）に加えて当該波長よりも短波長のモードが光導波路中に発生することがある。この場合、光導波路中に複数のモードが存在することになり、半導体レーザ素子におけるモード安定性が損なわれてしまう。

本発明は、光導波路の先端領域の幅を狭くした場合であっても良好なモード安定性を有する半導体レーザ素子を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る半導体レーザ素子は、所定の光導波方向に沿って光を出射する半導体レーザ素子であって、第１周期を有する第１回折格子と、第１周期とは異なる第２周期を有する第２回折格子と、第１回折格子と第２回折格子との上に設けられ、第１回折格子上にあっては電流注入により利得を生じる光導波路と、を備え、光導波路は、第１回折格子に重なる中央領域、その全域が第２回折格子に重なる先端領域、及び中央領域と先端領域とを接続する接続領域を有し、中央領域の幅は先端領域の幅よりも大きく、接続領域の幅は光導波方向に沿って中央領域から先端領域に向かって狭くなる。

本発明によれば、光導波路の先端領域の幅を狭くした場合であっても良好なモード安定性を有する半導体レーザ素子を提供できる。

図１は、本実施形態に係る半導体レーザ素子を示す平面図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図３は、図１の仮想線で囲った部分の拡大図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図５（ａ）は、図３のＶａ−Ｖａ線に沿った断面図である。図５（ｂ）は、図３のＶｂ−Ｖｂ線に沿った断面図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。本願発明の一実施形態は、所定の光導波方向に沿って光を出射する半導体レーザ素子であって、第１周期を有する第１回折格子と、第１周期とは異なる第２周期を有する第２回折格子と、第１回折格子と第２回折格子との上に設けられ、第１回折格子上にあっては電流注入により利得を生じる光導波路と、を備え、光導波路は、第１回折格子に重なる中央領域、その全域が第２回折格子に重なる先端領域、及び中央領域と先端領域とを接続する接続領域を有し、中央領域の幅は先端領域の幅よりも大きく、接続領域の幅は光導波方向に沿って中央領域から先端領域に向かって狭くなる、半導体レーザ素子である。

この半導体レーザ素子によれば、光導波路において中央領域よりも狭い幅を有する先端領域は、第１回折格子の第１周期と異なる第２周期を有する第２回折格子に重なっている。このため、先端領域の幅が小さいことにより短波長側での不要なモードが当該先端領域で発生するとしても、第２回折格子の第２周期を上記第１周期から変更することによって、不要なモードを半導体レーザ素子の有効な利得帯域から遠ざけることができる。これにより、不要なモードの発生が抑制され、光導波路の先端領域の幅を狭くした場合であっても良好なモード安定性を有する。

また、上記半導体レーザ素子は、開口部を有し、光導波路上に設けられる絶縁膜と、開口部を埋設すると共に光導波路上に設けられる電極と、をさらに備え、光導波方向における開口部の第１端は、接続領域に重なっており、開口部において第１端と光導波方向にて対向する第２端は、第１端よりも中央領域側に位置しており、中央領域から第１端までの光導波方向に沿った長さは、中央領域から先端領域までの光導波方向に沿った長さの１／２倍以上３／４倍以下であってもよい。この場合、先端領域を利得領域としないので、上記短波長のモードが発生することを良好に抑制できる。加えて、本発明者の知見によれば、中央領域から開口部の第１端までの光導波方向に沿った長さを上述の範囲内に設定することにより、中央領域に加えて接続領域の一部を光導波路における利得領域にすることができることを見出した。これにより、出射される光の強度を高めることができる。

また、上記半導体レーザ素子は、先端領域に対向して設けられる光反射膜をさらに備えてもよい。光反射膜によって中央領域に光が戻ることにより、半導体レーザ素子の発振しきい値の低下、及び光出力強度の増加が期待できる。

［本願発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態に係る半導体レーザ素子を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。図１及び図２に示されるように、半導体レーザ素子１は、レーザダイオードであり、半導体基板２上に設けられる第１電極形成領域３、第２電極形成領域４、及び素子部５を有している。半導体レーザ素子１においては、半導体基板２の厚さ方向から見て、第１電極形成領域３と、素子部５と、第２電極形成領域４とが所定の方向に沿って順に並んでいる。換言すると、素子部５は、半導体基板２の厚さ方向から見て、第１電極形成領域３と第２電極形成領域４との間に設けられている。以下では、上記所定の方向を方向Ｄ１とし、方向Ｄ１に直交する水平方向を方向Ｄ２と定義する。また、方向Ｄ１，Ｄ２に直交する方向（半導体基板２の厚さ方向）を方向Ｄ３と定義する。なお、方向Ｄ３から見ることを以下では「平面視」と定義する。

半導体基板（基板）２は、例えばｎ型ＩｎＰ基板等であり、当該半導体基板２の厚さは例えば５０μｍ〜２００μｍである。半導体基板２は、平面視にて略矩形状となっている。このため、半導体基板２において素子部５が設けられる主面２ａは、略矩形状を有している。主面２ａにおいて、方向Ｄ１に沿って延在する一対の長辺の長さは例えば８０μｍ〜２５０μｍであり、方向Ｄ２に沿って延在する一対の短辺の長さは例えば５μｍ〜１５μｍである。

第１電極形成領域３は、外部から変調信号及びバイアス信号が供給される部分であり、主面２ａ上に位置している。第１電極形成領域３は、半導体層１１、半導体層１２、絶縁膜１３、及び電極パッド１４を有している。半導体層１１は、半導体基板２上に設けられており、例えばｎ型ＩｎＰ層である。半導体層１２は、半導体層１１上に設けられており、ｐ型ＩｎＰ層１２ａ、ｎ型ＩｎＰ層１２ｂ、及びｐ型ＩｎＰ層１２ｃが順に積層された構造を有している。絶縁膜１３は、半導体層１２上に設けられており、例えば酸化ケイ素又は窒化ケイ素等を含んでいる。電極パッド１４は、外部装置と接続するためのボンディングワイヤが接着される導電層であり、例えば金（Ａｕ）等の金属を含んでいる。

半導体基板２上において第１電極形成領域３と素子部５との間には、第１電極形成領域３と素子部５とを分離するための第１溝６が設けられている。第１溝６は、第１電極形成領域３と素子部５との間の半導体層１１の一部、半導体層１２の一部、及び半導体基板２の一部が除去されることによって形成されており、絶縁膜１３によって覆われている。このため、第１溝６の底部は半導体基板２によって形成されている。

第１電極形成領域３の電極パッド１４は、方向Ｄ１に沿って延在する第１配線７によって素子部５に電気的に接続されている。この第１配線７は、第１電極形成領域３上、第１溝６上、及び素子部５上に位置するように方向Ｄ１に沿って延在すると共に、第１電極形成領域３において絶縁膜１３と電極パッド１４との間に設けられている。第１配線７は、例えば金（Ａｕ）等の金属を含む導電層である。

第２電極形成領域４は、基準電位を有する部分であり、主面２ａ上に位置している。第２電極形成領域４は、半導体層１１、半導体層１２、絶縁膜１３、及び電極パッド１５を有している。電極パッド１５は、基準電位を有するボンディングワイヤが接着される導電層であり、例えば金（Ａｕ）等の金属を含んでいる。

半導体基板２上において第２電極形成領域４と素子部５との間には、第２電極形成領域４と素子部５とを分離するための第２溝８が設けられている。第２溝８は、第２電極形成領域４と素子部５との間の半導体層１１の一部、半導体層１２の一部、及び半導体基板２の一部が除去されることによって形成されており、絶縁膜１３によって覆われている。このため、第２溝８の底部は半導体基板２によって形成されている。第２溝８の方向Ｄ１に沿った幅は、第１溝６の方向Ｄ１に沿った幅よりも大きくなっている。

第２溝８内に設けられる絶縁膜１３の一部には、開口部１３ａが形成されている。また、この開口部１３ａを埋設して半導体基板２に接する電極１６が設けられている。この電極１６は、半導体層１１を介して素子部５と電気的に接続されている。電極１６は、例えば金（Ａｕ）を含む導電層である。

第２電極形成領域４の電極パッド１５は、方向Ｄ１に沿って延在する第２配線９によって素子部５に電気的に接続されている。この第２配線９は、第２電極形成領域４上、及び後述する第２溝８上に位置するように方向Ｄ１に沿って延在するとともに、第２電極形成領域４において絶縁膜１３と電極パッド１５との間に設けられている。また、第２配線９は、第２溝８内にて電極１６に接している。このため、半導体層１１には、電極パッド１５、第２配線９、電極１６、及び半導体基板２を介して基準電位が入力される。第２配線９は、例えば金（Ａｕ）等の金属を含む導電層である。

次に、図１，２に加えて、図３〜５を用いながら素子部の構成について詳細に説明する。図３は、図１において仮想線で示した領域の拡大図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図５の（ａ）は、図３のＶａ−Ｖａ線に沿った断面図であり、図５の（ｂ）は、図３のＶｂ−Ｖｂ線に沿った断面図である。

図１に示されるように、素子部５は、電流が供給されることにより光を出射するメサであり、方向Ｄ２に沿って延在している。このため、本実施形態においては、方向Ｄ２は半導体レーザ素子１の光導波方向に相当する。素子部５は、図２、図４、及び図５の（ａ），（ｂ）に示されるように、第１クラッド層２１と、第２クラッド層２２と、電極２３と、活性層２４とを有する。素子部５は、絶縁膜１３によって覆われている。

第１クラッド層２１は、半導体層１１と同じｎ型ＩｎＰ層であり、半導体基板２の主面２ａ上に設けられている。第１クラッド層２１の一部はメサ形状を有するメサ部２１ａである。

第１クラッド層２１には回折格子３１が埋め込まれている。回折格子３１は、第１クラッド層２１とは異なる屈折率を有しており、少なくともメサ部２１ａに重なるように設けられている。第１クラッド層２１が上述の通りｎ型ＩｎＰ層である場合、回折格子３１は、例えばＩｎＧａＡｓＰを含む。回折格子３１は、第１回折格子３２、第２回折格子３３、及び第３回折格子３４を有している。

第１回折格子３２は、半導体基板２の主面２ａ上に直接設けられ、方向Ｄ２において第２回折格子３３と第３回折格子３４とに挟まれている。第１回折格子３２は、方向Ｄ２に沿ったピッチ（第１周期）Ｐ１を有している。ピッチＰ１は、素子部５から出射される光の波長によって定まり、例えば２００ｎｍである。

第２回折格子３３は、方向Ｄ２において第１回折格子３２の一端３２ａに接続されるように、半導体基板２の主面２ａ上に直接設けられている。第２回折格子３３は、方向Ｄ２に沿ったピッチ（第２周期）Ｐ２を有している。ピッチＰ２は、素子部５から出射される光の波長によって定まると共に、ピッチＰ１と異なっている。ピッチＰ２は、例えばピッチＰ１の１．１倍以上である。ピッチＰ２が上記範囲である場合、素子部５から出射される光が第２回折格子３３による影響を受けにくくなる。

第３回折格子３４は、第１回折格子３２において一端３２ａの反対側の他端３２ｂに接続されるように、半導体基板２の主面２ａ上に直接設けられている。第３回折格子３４は、方向Ｄ２に沿ったピッチ（第３周期）Ｐ３を有している。ピッチＰ３は、素子部５から出射される光の波長によって定まると共に、ピッチＰ１と異なっている。ピッチＰ３は、例えばピッチＰ１の１．１倍以上である。ピッチＰ３が上記範囲である場合、素子部５から出射される光が第３回折格子３４による影響を受けにくくなる。本実施形態では、第３回折格子３４は、第２回折格子３３と同様の形状及びピッチを有している。すなわち、ピッチＰ２は、ピッチＰ３と同一である。

第２クラッド層２２は、半導体層１２のｐ型ＩｎＰ層１２ｃに相当し、第１クラッド層２１上に設けられている。図２及び図５の（ａ），（ｂ）に示されるように、第２クラッド層２２の厚さは例えば２．０μｍ〜４．０μｍである。また、第２クラッド層２２よりも下方には、半導体層１２のｎ型ＩｎＰ層１２ｂに相当するｎ型層４１と、半導体層１２のｐ型ＩｎＰ層１２ａに相当する埋め込み層４２とが設けられている。ｎ型層４１は、第１クラッド層２１及び活性層２４に接しないように設けられている。埋め込み層４２は、方向Ｄ１に交差するメサ部２１ａの側面を埋め込むように設けられている。

方向Ｄ３において素子部５に重なる絶縁膜１３の一部には開口部１３ｂが設けられており、第２クラッド層２２の一部が当該開口部１３ｂにより露出している。この開口部１３ｂを埋設すると共に露出した第２クラッド層２２に接するように、電極２３が設けられている。この電極２３は、方向Ｄ３において第１クラッド層２１のメサ部２１ａ及び活性層２４に重なるように設けられている。電極２３は、電極パッド１４に接続される第１配線７に接している。このため、素子部５には、電極パッド１４、第１配線７、及び電極２３を介して変調信号及びバイアス電流が供給される。電極２３は、例えば金（Ａｕ）又は亜鉛（Ｚｎ）等の金属を含む導電層である。

活性層２４は、方向Ｄ２に沿って延在するストライプ状の光導波路である。活性層２４は、第１クラッド層２１のメサ部２１ａ上に設けられると共に、第２クラッド層２２よりも半導体基板２側に設けられている。このため、活性層２４は、方向Ｄ３において第１クラッド層２１と第２クラッド層２２とによって挟まれており、回折格子３１上に設けられている。また、活性層２４において方向Ｄ１に交差する両側面は、埋め込み層４２によって囲まれている。活性層２４の膜厚は、例えば０．３μｍである。活性層２４は、例えば多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）構造となるように、複数のＩｎＧａＡｌＡｓ層を有している。

また、活性層２４は、図１及び図３に示されるように、中央領域５１、方向Ｄ２における一端側に位置する第１先端領域５２、中央領域５１と第１先端領域５２とを接続する第１接続領域５３、方向Ｄ２における他端側に位置する第２先端領域５４、及び中央領域５１と第２先端領域５４とを接続する第２接続領域５５を有している。

図３に示されるように、平面視において、中央領域５１と第１先端領域５２とはそれぞれ略矩形状を有しており、第１接続領域５３は略台形状を有している。また、活性層２４における中央領域５１の幅Ｗ１は、活性層２４における第１先端領域５２の幅Ｗ２よりも大きくなっている（図５の（ａ），（ｂ）も参照）。幅Ｗ１は例えば１．１μｍであり、幅Ｗ２は例えば０．７５μｍである。このため、平面視において、第１接続領域５３の幅は、方向Ｄ２に沿って中央領域５１から第１先端領域５２に向かって狭くなる。

また、図１に示されるように、第１先端領域５２と第２先端領域５４とは互いに略同一形状であり、第１接続領域５３と第２接続領域５５とは互いに略同一形状である。つまり、平面視において、第２先端領域５４は略矩形状を有しており、第２接続領域５５は略台形状を有している。このため、平面視において、幅Ｗ１は、第２先端領域５４の幅よりも大きくなっており、第２接続領域５５の幅は、方向Ｄ２に沿って中央領域５１から第２先端領域５４に向かって狭くなる。したがって、方向Ｄ２における活性層２４の両端部は、平面視にて先細った形状となっている。

図４に示されるように、中央領域５１は、方向Ｄ３において電極２３に重なっている。このため、中央領域５１は、素子部５において光が発生する利得領域として機能する。また、中央領域５１は、方向Ｄ３において第１回折格子３２にも重なっている。このため、中央領域５１内においては、第１回折格子３２のピッチＰ１に応じた波長の光が選択的に増幅される。

第１先端領域５２は、方向Ｄ３において第２回折格子３３と重なっているが、電極２３と重なっていない。このため、第１先端領域５２は、素子部５において利得領域として機能せず、光が伝達する領域として機能する。上述したように第２回折格子３３のピッチＰ２は第１回折格子３２のピッチＰ１と異なるため、第１回折格子３２によって増幅される波長の光は、第２回折格子３３と干渉しにくい。

第１接続領域５３は、方向Ｄ３において第１回折格子３２と重なっている。加えて、第１接続領域５３の一部は、方向Ｄ３において絶縁膜１３の開口部１３ｂと重なっている。具体的には、方向Ｄ２における開口部１３ｂの一端（第１端）１３ｂ１は、第１接続領域５３に重なっている。また、図３に示されるように、中央領域５１から第１先端領域５２までの方向Ｄ２に沿った長さを長さＬ１とした場合、中央領域５１から一端１３ｂ１までの方向Ｄ２に沿った長さＬ２は、長さＬ１の１／２倍以上３／４倍以下になっている。換言すると、一端１３ｂ１は、方向Ｄ２における第１接続領域５３の中心又は当該中心よりも第１先端領域５２側に設けられている。ここで上述したように電極２３は開口部１３ｂを埋設するように設けられているので、長さＬ２が上記範囲であることにより、第１接続領域５３の一部も利得領域として機能させることができる。なお、長さＬ１は、第１接続領域５３の方向Ｄ２に沿った長さに相当している。

図４に示されるように、第２先端領域５４は、方向Ｄ３において第３回折格子３４と重なっているが、電極２３と重なっていない。このため、第２先端領域５４は、第１先端領域５２と同様に、素子部５において利得領域として機能せず、光が伝達する領域として機能する。上述したように第３回折格子３４のピッチＰ３は第１回折格子３２のピッチＰ１と異なるため、第１回折格子３２によって増幅される波長の光は、第２回折格子３３と干渉しにくい。

第２接続領域５５は、方向Ｄ３において第１回折格子３２と重なっている。加えて、第２接続領域５５の一部は、方向Ｄ３において絶縁膜１３の開口部１３ｂと重なっている。具体的には、方向Ｄ２において開口部１３ｂの一端１３ｂ１に対向する他端１３ｂ２は、第２接続領域５５に重なっている。中央領域５１から第２先端領域５４までの方向Ｄ２に沿った長さと、中央領域５１から他端までの方向Ｄ２に沿った長さとの関係は、長さＬ１，Ｌ２の関係と同一となっている。換言すると、他端１３ｂ２は、方向Ｄ２における第２接続領域５５の中心又は当該中心よりも第２先端領域５４側に設けられている。したがって、第２接続領域５５の一部も利得領域として機能させることができる。このため、第１回折格子３２上における活性層２４（すなわち、中央領域５１、第１接続領域５３の一部、及び第２接続領域５５の一部）は、電流注入により利得を生じる。電流注入とは、電極１６，２３を用いて活性層２４に電流が供給されることである。

なお、半導体基板２の主面２ａに対向する裏面２ｂには裏面電極６１が設けられている。裏面電極６１は、例えば金（Ａｕ）等を含む導電層である。また、素子部５の第１先端領域５２が設けられる端面５ａに接するように、反射率が実質的に１．０％以下の無反射膜（ＡＲ（Anti-Reflection）膜）６２が設けられている。この無反射膜６２は、方向ｄ２において第１先端領域５２に対向して設けられている。無反射膜６２は、素子部５だけでなく半導体基板２の側面等に設けられてもよい。加えて、素子部５の第２先端領域５４が設けられる端面５ｂに接するように、反射率が８０％以上の光反射膜６３が設けられている。なお、端面５ｂからも光出力を行う場合は、光反射膜６３に代えて、反射率が実質的に１．０％以下の無反射膜を設けてもよい。

以上に説明した本実施形態に係る半導体レーザ素子１によれば、活性層２４において中央領域５１よりも狭い幅Ｗ２を有する第１先端領域５２は、第１回折格子３２のピッチＰ１と異なるピッチＰ２を有する第２回折格子３３に重なっている。第１先端領域５２の幅が小さいことにより短波長側での不要なモードが発生するとしても、第２回折格子３３のピッチＰ２をピッチＰ１から変更することによって、不要なモードを半導体レーザ素子１の有効な利得帯域から遠ざけることができる。これにより、不要なモードの発生が抑制され、活性層２４の第１先端領域５２の幅Ｗ２を中央領域５１の幅Ｗ１より狭くした場合であっても良好なモード安定性を有する。

また、半導体レーザ素子１は、開口部１３ｂを有し、活性層２４上に設けられる絶縁膜１３と、開口部１３ｂを埋設すると共に活性層２４上に設けられる電極２３と、をさらに備え、方向Ｄ２における開口部１３ｂの一端１３ｂ１は、第１接続領域５３に重なっており、開口部１３ｂにおいて一端１３ｂ１と方向Ｄ２にて対向する他端１３ｂ２は、一端１３ｂ１よりも中央領域５１側に位置しており、中央領域５１から一端１３ｂ１までの方向Ｄ２に沿った長さＬ２は、中央領域５１から第１先端領域５２までの方向Ｄ２に沿った長さＬ１の１／２倍以上３／４倍以下であってもよい。この場合、第１先端領域５２を利得領域としないので、上記短波長のモードが発生することを良好に抑制できる。加えて、中央領域５１から開口部１３ｂの一端１３ｂ１までの方向Ｄ２に沿った長さＬ２を上述の範囲内に設定することにより、中央領域５１に加えて第１接続領域５３の一部を活性層２４における利得領域にすることができることを見出した。これにより、出射される光の強度を高めることができる。

また、半導体レーザ素子１は、方向Ｄ２において第２先端領域５４に対向して設けられる光反射膜６３をさらに備えてもよい。光反射膜６３は、反射率が例えば８０％以上の高反射膜である。光反射膜６３によって中央領域５１に光が戻ることにより、半導体レーザ素子１の発振しきい値の低下、及び光出力強度の増加が期待できる。本実施形態では、このように中央領域５１へ光を戻すための光反射膜６３が設けられる端面５ｂにも、幅の狭い第２先端領域５４を設けている。第２先端領域５４を設けることにより、中央領域５１に戻る光は減少するが、これによって、光反射膜６３付近の光子密度増大による信頼性の低下を抑制することができる。一方、光反射膜６３の反射率を低下させることにより、第２先端領域５４を設けずとも、光反射膜６３付近の光子密度の低下は実現できる。しかし、光反射膜６３の反射率を低下させると、半導体レーザ素子１の発振しきい値の低下の効果が小さくなると共に、光出力強度の増加の割合が小さくなる。本実施形態の半導体レーザ素子１は、たとえば反射率８０％以上の高反射条件で光反射膜６３を作成し、さらに第２先端領域５４を設けることで、光反射膜６３付近の光子密度を低下させるものである。本実施形態における第２先端領域５４は、光反射膜６３との間でたとえば７０％程度の光結合度を有する。

なお、本実施形態においては、光反射膜６３に面した第２先端領域５４によって、光結合度の低下を実現したが、この例に限られるものではない。光反射膜６３に面した領域は、たとえば、活性層２４（光導波路）を設けない構造、又は光散乱あるいは光吸収を行う構造などにすることによっても、同様の効果を実現することができる。

本実施形態では、第１接続領域５３の一部及び第２接続領域５５の一部に対応する回折格子は、中央領域５１に対応する第１回折格子３２であり、ピッチＰ１を有している。しかし、第１先端領域５２、第２先端領域５４付近の第１接続領域５３及び第２接続領域５５にあっては、そこに対応する回折格子のピッチを、第１先端領域５２に対応する第２回折格子３３のピッチＰ２（あるいは、第２先端領域５４に対応する第３回折格子３４のピッチＰ３）にすることもできる。

本発明に係る半導体レーザ素子は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、活性層２４の方向Ｄ２における両端部に先端領域及び接続領域が設けられているが、これに限定されない。例えば、活性層２４は、第２先端領域５４及び第２接続領域５５を有さなくてもよい。この場合、光反射膜６３側の活性層２４の端部の幅は、中央領域５１の幅Ｗ１と同一でもよい。また、第１先端領域５２と第２先端領域５４とは互いに略同一形状でなくてもよく、第１接続領域５３と第２接続領域５５とは互いに略同一形状でなくてもよい。この場合、第１先端領域５２の幅Ｗ２と、第２先端領域５４の幅とは、互いに異なってもよい。

また、上記実施形態では、第２回折格子３３のピッチＰ２と第３回折格子３４のピッチＰ３とは互いに同一であるが、これに限定されない。第１回折格子３２のピッチＰ１とピッチＰ２とは互いに異なっており、且つ、ピッチＰ１とピッチＰ３とは互いに異なっている場合において、ピッチＰ２とピッチＰ３とは互いに異なってもよい。

また、上記実施形態では、無反射膜６２及び光反射膜６３は素子部５に接するようにそれぞれ設けられているが、これに限定されない。例えば、無反射膜６２と素子部５との間（もしくは光反射膜６３と素子部５との間）には、絶縁層又は接着層等が設けられてもよい。なお、無反射膜６２及び光反射膜６３の少なくとも一方は設けられなくてもよい。

１…半導体レーザ素子、２…半導体基板（基板）、５…素子部、１１，１２…半導体層、１３…絶縁膜、１３ａ，１３ｂ…開口部、１３ｂ１…一端（第１端）、１３ｂ２…他端（第２端）、２１…第１クラッド層、２２…第２クラッド層、２３…電極、２４…活性層（光導波路）、３１…回折格子、３２…第１回折格子、３２ａ…一端、３２ｂ…他端、３３…第２回折格子、３４…第３回折格子、５１…中央領域、５２…第１先端領域（先端領域）、５３…第１接続領域（接続領域）、５４…第２先端領域、５５…第２接続領域、６３…光反射膜、Ｄ１〜Ｄ３…方向、Ｐ１〜Ｐ３…ピッチ、Ｗ１，Ｗ２…幅。

Claims (3)

1. 所定の光導波方向に沿って光を出射する半導体レーザ素子であって、
   第１周期を有する第１回折格子と、
   前記第１周期とは異なる第２周期を有する第２回折格子と、
   前記第１回折格子と前記第２回折格子との上に設けられ、前記第１回折格子上にあっては電流注入により利得を生じる光導波路と、を備え、
   前記光導波路は、前記第１回折格子に重なる中央領域、その全域が前記第２回折格子に重なる先端領域、及び前記中央領域と前記先端領域とを接続する接続領域を有し、
   前記中央領域の幅は前記先端領域の幅よりも大きく、前記接続領域の幅は前記光導波方向に沿って前記中央領域から前記先端領域に向かって狭くなる、
   半導体レーザ素子。
2. 開口部を有し、前記光導波路上に設けられる絶縁膜と、
   前記開口部を埋設すると共に前記光導波路上に設けられる電極と、をさらに備え、
   前記光導波方向における前記開口部の第１端は、前記接続領域に重なっており、
   前記開口部において前記第１端と前記光導波方向にて対向する第２端は、前記第１端よりも前記中央領域側に位置しており、
   前記中央領域から前記第１端までの前記光導波方向に沿った長さは、前記中央領域から前記先端領域までの前記光導波方向に沿った長さの１／２倍以上３／４倍以下である、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
3. 前記光導波方向において前記先端領域に対向して設けられる光反射膜をさらに備える、請求項１又は２に記載の半導体レーザ素子。

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