JP2021019033A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1に係る半導体レーザ素子について説明する。
まず、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1の構成について、図1A及び図1Bを用いて説明する。図1A及び図1Bは、それぞれ、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1の構成を示す模式的な上面図及び断面図である。図1Bには、図1AのIB−IB線における半導体レーザ素子1の断面が示されている。
第2半導体層40は、上述のとおり、共振器長方向に延在するストライプ状の凸部からなる導波路部40aと、導波路部40aの根元から横方向(X軸方向)に広がる平坦部40bとを有する。
θb=arctan{(Wa−Wb)/(2×Lb)}・・・(式2)
次に、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1の製造方法について、図2A〜図2Hを用いて説明する。図2A〜図2Hは、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1の製造方法における各工程を示す模式的な断面図である。
次に、図3A及び図3Bを用いて、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1の実装形態を説明する。図3A及び図3Bは、それぞれ、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1が実装された半導体レーザ装置2の模式的な上面図及び断面図である。図3Bには、図3AのIIIB−IIIB線における半導体レーザ装置2の断面が示されている。
次に、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1の作用効果について、図4A〜図4Dを用いて説明する。図4Aは、比較例の半導体レーザ素子の構成を簡略化して示す上面図である。なお、図4Aには、比較例の半導体レーザ素子のレーザ光の基本モードの光分布、及び、高次モードの光分布の一例の概略図が併せて示されている。図4B及び図4Cは、比較例の半導体レーザ素子におけるレーザ光の基本モード光分布DL1及びDL2を示す断面図である。図4B及び図4Cには、それぞれ、図4AのIVB−IVB線及びIVC−IVC線における断面と、当該断面における基本モード光分布DL1及びDL2が示されている。図4Dは、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1の構成を簡略化して示す上面図である。
実施の形態2に係る半導体レーザ素子について説明する。本実施の形態に係る半導体レーザ素子は、導波路部に沿って設けられた溝部を有する点において実施の形態1に係る半導体レーザ素子1と相違し、その他の点において一致する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザ素子について、実施の形態1に係る半導体レーザ素子1との相違点を中心に説明する。
まず、本実施の形態に係る半導体レーザ素子の構成について、図6A及び図6Bを用いて説明する。図6A及び図6Bは、それぞれ、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1aの構成を示す模式的な上面図及び断面図である。図6Bには、図6AのVIB−VIB線における半導体レーザ素子1aの断面が示されている。
次に、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1aの製造方法について、図7A〜図7Dを用いて説明する。図7A〜図7Dは、それぞれ、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1aの製造方法における各工程を示す模式的な断面図である。以下、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1aの製造方法について、実施の形態1に係る半導体レーザ素子1の製造方法と異なる点について説明する。
実施の形態3に係る半導体レーザ素子について説明する。本実施の形態に係る半導体レーザ素子は、実施の形態2に係る半導体レーザ素子1aと同様に溝部を有するが、溝部の深さにおいて、実施の形態2に係る半導体レーザ素子1aと相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザ素子について、実施の形態2に係る半導体レーザ素子1aとの相違点を中心に図8A及び図8Bを用いて説明する。
実施の形態4に係る半導体レーザ素子について説明する。本実施の形態に係る半導体レーザ素子は、実施の形態2に係る半導体レーザ素子1aと同様に溝部を有するが、主に溝部の位置において、実施の形態2に係る半導体レーザ素子1aと相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザ素子について、実施の形態2に係る半導体レーザ素子1aとの相違点を中心に図9A及び図9Bを用いて説明する。
実施の形態5に係る半導体レーザ素子について説明する。本実施の形態に係る半導体レーザ素子は、導波路部の外側に配置された光吸収層を備える点において実施の形態1に係る半導体レーザ素子1と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザ素子について、実施の形態1に係る半導体レーザ素子1との相違点を中心に説明する。
まず、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1dの構成について図10A及び図10Bを用いて説明する。図10A及び図10Bは、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1dの構成を示す模式的な上面図及び断面図である。図10Bには、図10AのXB−XB線における半導体レーザ素子1dの断面が示されている。
次に、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1dの製造方法について図11A及び図11Bを用いて説明する。図11A及び図11Bは、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1dの製造方法の各工程を説明する模式的な断面図である。以下、本実施の形態に係る半導体レーザ素子1dの製造方法の各工程のうち、実施の形態1と異なる工程について説明する。
実施の形態6に係る半導体レーザ素子について説明する。本実施の形態に係る半導体レーザ素子は、実施の形態5と同様に導波路部の外側に配置された光吸収層を備えるが、光吸収層の構成において、実施の形態5に係る半導体レーザ素子1dと相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザ素子について、実施の形態5に係る半導体レーザ素子1dとの相違点を中心に図12A及び図12Bを用いて説明する。
実施の形態7に係る半導体レーザ素子について説明する。本実施の形態に係る半導体レーザ素子は、導波路部の周期が共振器長方向において一様でない点において、実施の形態1に係る半導体レーザ素子1と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザ素子について、実施の形態1に係る半導体レーザ素子1との相違点を中心に図13を用いて説明する。
以上、本開示に係る半導体レーザ素子について、各実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記各実施の形態に限定されるものではない。
2 半導体レーザ装置
10 基板
20 第1半導体層
30 発光層
31 n側光ガイド層
32 活性層
33 p側光ガイド層
40 第2半導体層
40a、140a、1040a 導波路部
40b 平坦部
41 電子障壁層
42 p側クラッド層
43 p側コンタクト層
50 電極部材
51、53 p側電極
52 パッド電極
60 誘電体層
70、71、72 溝部
75 イオン注入層
80 n側電極
91 第1保護膜
92 第2保護膜
100 サブマウント
101 基台
102a 第1電極
102b 第2電極
103a 第1接着層
103b 第2接着層
110 ワイヤ
1000 窒化物半導体レーザ素子
1001 粗面光導波機構
1002 平行滑面光導波機構
Claims (9)
- レーザ光を出射する半導体レーザ素子であって、
基板と、
前記基板の上方に配置される第1半導体層と、
前記第1半導体層の上方に配置される発光層と、
前記発光層の上方に配置される第2半導体層とを備え、
前記第2半導体層は、前記レーザ光を導波する導波路部を有し、
前記導波路部の少なくとも一部の幅は、前記導波路部の長手方向である共振器長方向の位置に対して変調されており、
前記導波路部の幅方向と交差する側面と前記共振器長方向とのなす角度は、前記導波路部の内側及び前記導波路部の外側の有効屈折率で規定される限界角度未満である
半導体レーザ素子。 - 前記限界角度は、前記レーザ光が前記側面において全反射する角度の最大値である
請求項1に記載の半導体レーザ素子。 - 前記導波路部の外側に配置され、前記第2半導体層の上方の面から前記発光層にまで到達し、前記共振器長方向に延びる溝部を有する
請求項1又は2に記載の半導体レーザ素子。 - 前記溝部は、前記導波路部における前記レーザ光のスポットより外側に配置される
請求項3に記載の半導体レーザ素子。 - 前記溝部の幅は、前記共振器長方向の位置に対して変調されており、前記溝部の幅の変調の周期は、前記導波路部の幅の変調の周期よりも小さい
請求項4に記載の半導体レーザ素子。 - 前記導波路部の外側に配置され、前記発光層で生成される光を吸収する光吸収層をさらに備える
請求項1又は2に記載の半導体レーザ素子。 - 前記光吸収層は、前記第2半導体層にイオンが注入されたイオン注入層、又は、電極である
請求項6に記載の半導体レーザ素子。 - 前記導波路部の幅の変調の周期は、前記共振器長方向の位置によって異なる
請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子。 - 前記導波路部の幅の変調の周期は、前記半導体レーザ素子のフロント側で小さく、リア側で大きい
請求項8に記載の半導体レーザ素子。
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