JP3144740B2

JP3144740B2 - 半導体レーザ装置

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Publication number: JP3144740B2
Application number: JP25198393A
Authority: JP
Inventors: 晃広松本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 2001-03-12
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JPH07106695A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置などに
用いられる半導体レーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体レーザ装置は、光ディスク
装置などの光源として幅広く使用されている。レーザに
は信号再生専用の再生用レーザと記録再生両用の録再用
レーザとの２種類がある。

【０００３】（従来例１）光ディスク装置から信号を再
生する場合には、光ディスクやその他の光学部品からの
戻り光により雑音が誘起されて読み取りエラーが発生す
るという問題があった。それを防ぐために、光出力５ｍ
Ｗ程度の再生用レーザには、自励発振現象を利用したレ
ーザが提案され、実証されている（参考文献：林他Ｏ
ＱＥ８４−３０）。図１５にその従来例（特願平２−９
９０１２）を示す。

【０００４】図１５において、ｎ−ＧａＡｓ半導体基板
９０１上に、層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ
第１クラッド層９０２、層厚０．０８μｍのアンドープ
Ａｌ _0.13Ｇａ_0.87Ａｓ活性層さらに層厚０．３５μｍの
ｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２クラッド層９０４が順次設
けられた第１積層構造９２０と、このｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ
_0.5Ａｓ第２クラッド層９０４上に、層厚０．０１μｍ
のｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層９０５、層厚
０．０１μｍのｐ−Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓエッチストップ
層９０６さらに層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａ
ｓ光吸収層９０７が順次設けられた第２積層構造９２１
とを形成する。この第２積層構造および、第２積層構造
を分離するストライプ溝９２２で電流・光閉じ込め手段
が構成される。ストライプ溝９２２を埋め込むように、
層厚２．０μｍのｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第３クラッド
層９０８さらに層厚５．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層９０９を形成し、ｎ−ＧａＡｓ半導体基板９０１側
に電極９１０、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９０９の成長
層側に電極９１１を形成する。以上により半導体レーザ
装置９２３が完成する。

【０００５】この半導体レーザ装置９２３におけるレー
ザ発振スペクトルは、自励発振現象により、縦モードは
多モード化し、さらに線幅は広がる。この場合、時間的
なコヒーレンスが低下するので、戻り光に対する影響が
少なくなり、雑音が低下する。この自励発振現象は、ス
トライプ内部の層方向の等価屈折率とストライプ外部の
層方向の等価屈折率の差（以下、この差を△ｎと呼ぶ）
が、△ｎ＝１〜５×１０^-3の場合によく起こることが実
証されている。図１６に再生用レーザの△ｎに対する自
励発振が起こる最大出力の関係を示す。しかし、自励発
振が起こる△ｎの値は、通常の単一縦モードで発振する
レーザの△ｎ＝１〜２×１０^-2に比べると、かなり小さ
い。

【０００６】（従来例２）また、光ディスクに信号を記
録するには光出力３０ｍＷ以上の高出力半導体レーザが
用いられ、この高出力レーザは信号再生用にも用いられ
る。この記録再生（録再）用レーザの従来例としては、
図１５の半導体レーザ装置９２３における活性層９０３
の層厚を０．０５μｍに薄くし、ｐ−第２クラッド層９
０４の層厚を０．２０μｍにすることにより実現され
る。この場合、△ｎは２×１０^-2となり、単一縦モード
で発振する。したがって、録再用レーザを再生時に使用
する場合、戻り光による雑音を低減するために、駆動電
流に高周波を重畳して、縦モードをマルチモード化する
方法（高周波重畳法）が用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】（課題１）上記従来の
再生用の自励発振型レーザ装置は、ストライプ内部とス
トライプ外部の等価屈折率差（△ｎ）が、通常の単一発
振レーザに比べてかなり小さいために、以下に示すよう
な問題が生じる。

【０００８】図１７に△ｎ＝３×１０^-3の自励発振型レ
ーザと△ｎ＝１×１０^-2の単一縦モード発振型レーザの
ストライプ幅に対するレーザの非点隔差の関係を示す。
図１７において、△ｎ＝３×１０^-3の場合、ストライプ
外部への光のしみだしが増えるために、ストライプ外部
の電流・光閉じ込め層による光吸収が増大してレーザ光
の波面が曲がり、△ｎ＝１×１０^-2の場合よりも非点隔
差は大きくなる。レーザの非点隔差は、集光特性に影響
を及ぼし、非点隔差が大きくなると、集光ビームのスポ
ット径が大きくなる。そこで、このレーザを光ディスク
装置に用いた場合、クロストークが増えて、再生時にエ
ラーを生じるという問題があった。したがって、レーザ
の非点隔差は５μｍ以下であることが望ましい。ここ
で、△ｎ＝１×１０^-2の場合、非点隔差を５μｍにする
には、ストライプ幅は４．５μｍであればよい。これに
対して、△ｎ＝３×１０^-3の場合、非点隔差を５μｍに
するには、ストライプ幅は２μｍが必要である。

【０００９】また、図１８に△ｎ＝３×１０^-3の自励発
振型レーザ装置と、△ｎ＝１×１０^-2の単一縦モード発
振型レーザ装置との、ストライプ幅に対する光出力−電
流特性のスロープ効率の関係を示す。レーザの共振器端
面にはＡｌ₂Ｏ₃膜のλ／２−λ／２コートを施し、共振
器長は２５０μｍである。図１８において、ストライプ
幅が狭くなると、ストライプ外部への光のしみだしが増
えるために、導波損失が増大して効率は低下する。△ｎ
＝１×１０^-2の場合、非点隔差が５μｍとなるストライ
プ幅は４．５μｍであり、その場合、効率は０．３７５
Ｗ／Ａとなって十分に高い。これに対して、△ｎ＝３×
１０^-3の場合、非点隔差が５μｍとなるストライプ幅は
２μｍであり、その場合、効率は０．０９Ｗ／Ａまで低
下する。このように、再生用の自励発振型レーザの△ｎ
は小さく、そのために非点隔差が大きくなり、それを小
さくするためにストライプ幅を狭くすると、スロープ効
率が低くなるという問題があった。

【００１０】（課題２）一方、上記従来の録再用の高出
力レーザ装置については、信号再生時の戻り光雑音を低
減するために、高周波重畳法を用いていたが、そのため
には高周波重畳回路が必要となり、駆動回路の小型化、
低消費電力化に対して問題があった。そこで、録再用レ
ーザ装置においても、信号再生時には自励発振現象を起
こすことが検討されている。図１９に録再用レーザにお
ける△ｎと自励発振が起こる最大光出力の関係を示す。
図１９において、再生用レーザと同様に△ｎ＝１〜３×
１０^-3で自励発振が起こる。録再用の自励発振型レーザ
の構造は、図１５の活性層９０３の層厚を０．０５μｍ
に薄層化し、さらにｐ−第２クラッド層９０４の層厚を
０．４５μｍまで厚くすることにより達成されており、
この場合、△ｎは２．５×１０^-3になる。通常の高出力
レーザでは、△ｎ＝２×１０^-2であるので、それに比べ
るとかなり小さくなる。そのために以下に示すような問
題が生じる。図２０に△ｎ＝２．５×１０^-3の自励発振
型レーザと△ｎ＝２×１０^-2の単一縦モード発振型レー
ザのストライプ幅に対するレーザの非点隔差の関係を示
す。再生用レーザと同様の理由により、図２０に示すよ
うに、非点隔差を５μｍにするには、△ｎ＝２．５×１
０^-3の場合、ストライプ幅は２μｍが必要である。

【００１１】また、図２１に△ｎ＝２．５×１０^-3の自
励発振型の半導体レーザと、△ｎ＝２×１０^-2の単一縦
モード発振型の半導体レーザの、ストライプ幅に対する
光出力−電流特性のスロープ効率の関係を示す。ここ
で、レーザ光の出射端面はＡｌ₂Ｏ₃膜のλ／３コートに
より反射率１２％に調整し、反対側の端面にはＡｌ₂Ｏ₃
膜とＳｉ膜の多層コートにより反射率７５％に調整す
る。さらに、共振器長は３７５μｍである。ここで、△
ｎ＝２．５×１０^-3の場合に、非点隔差５μｍを達成す
るために、ストライプ幅を２μｍに縮小しても、スロー
プ効率は０．６８Ｗ／Ａと十分に良好な値が得られる。

【００１２】しかしながら、図２２に△ｎ＝２．５×１
０^-3の自励発振型レーザ装置と、△ｎ＝２×１０^-2の単
一縦モード発振型レーザ装置の、ストライプ幅に対する
水平方向の放射角の半値幅の関係を示す。ストライプ幅
が狭くなると、△ｎ＝２．５×１０^-3の場合にはストラ
イプ外の活性層における光吸収は低下するために、スト
ライプ内部における光閉じ込めが小さくなる。その結
果、水平方向の放射角は狭くなる。したがって、非点隔
差を５μｍにするには、ストライプ幅を２μｍにしなけ
ればならないが、その場合放射角の半値幅は８゜にまで
縮小する。水平方向の放射角が狭くなると、水平方向と
垂直方向の放射角の広がりの比率が大きくなるために、
レンズとの結合効率が低下する等の光学特性に関する問
題が生じる。

【００１３】このように、録再用の自励発振型レーザの
△ｎは小さく、そのために非点隔差が大きくなり、それ
を小さくするためにストライプ幅を狭くすると、水平方
向の放射角が狭くなるという問題があった。

【００１４】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、非点隔差を十分小さく、かつ電気的特性と光学的特
性の良好な自励発振型の低雑音特性を有する半導体レー
ザ装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の本発明の半導体レ
ーザ装置は、半導体基板上に形成され、活性層及び該活
性層を挟むクラッド層で構成された第１積層構造と、該
第１積層構造上に形成され、２層以上の第２積層構造お
よび、該第２積層構造を空間的に分離するストライプ部
分を有し、該ストライプ部分内部に電流および光を閉じ
込める電流・光閉じ込め手段とを備えた半導体レーザ装
置であって、該ストライプ部分内部の層方向の等価屈折
率と該ストライプ部分外部の層方向の等価屈折率の差
（Δｎ）が、該第２積層構造の全層厚に対応して変化
し、レーザ共振器両端面部のうち少なくとも一方の端面
部の領域のΔｎが該両端面部で挟まれた中央部の領域の
Δｎよりも大きくなるように、該端面部の該第２積層構
造の全層厚と、該中央部の該第２積層構造の全層厚とが
異なるように調整されており、そのことにより上記目的
が達成される。

【００１６】また、第２の本発明の半導体レーザ装置
は、半導体基板上に形成され、活性層及び該活性層を挟
むクラッド層で構成された第１積層構造と、該第１積層
構造上に形成され、１層以上の第２積層構造および、該
第２積層構造を空間的に分離するストライプ部分を有
し、該ストライプ部分内部に電流および光を閉じ込める
電流・光閉じ込め手段とを備えた半導体レーザ装置であ
って、該ストライプ部分内部の層方向の等価屈折率と該
ストライプ部分外部の層方向の等価屈折率の差が、レー
ザの共振器両端面部のうち少なくとも一方の端面部の領
域が該両端面部で挟まれた少なくとも中央部の領域より
も大きくなるように、該第１積層構造における活性層か
ら該第２積層構造までの層厚を、該レーザの共振器両端
面部のうち少なくとも一方の端面部の領域の方が該両端
面部で挟まれた少なくとも中央部の領域よりも薄く構成
したものであり、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００１７】第３の本発明の半導体レーザ装置は、半導
体基板上に形成され、少なくとも第１導電型の第１クラ
ッド層、活性層、第２導電型の第２クラッド層、及び該
第２クラッド層上の第２導電型のエッチストップ層で構
成された第１積層構造であって、該エッチストップ層は
レーザ共振器の両端面部領域の少なくとも１つの領域及
び該両端面部で挟まれた中央部領域に存在する、第１積
層構造と、該第１積層構造上に形成され、１層以上の第
２積層構造および、該第２積層構造を空間的に分離する
ストライプ部分を有し、該ストライプ部分内部に電流お
よび光を閉じ込める電流・光閉じ込め手段とを備えた半
導体レーザ装置であって、該ストライプ部分内部の層方
向の等価屈折率と該ストライプ部分外部の層方向の等価
屈折率の差（Δｎ）が、該エッチストップ層の厚さに対
応して変化し、該共振器の両端面部のうち少なくとも一
方の端面部の領域のΔｎが該中央部領域のΔｎよりも大
きくなるように、該端面部の該エッチストップ層の厚さ
が該中央部のエッチストップ層の厚さより大きく設定さ
れており、そのことにより上記目的が達成される。

【００１８】さらに、第１かつ第３の本発明の半導体レ
ーザ装置におけるストライプ部分の幅が、レーザの共振
器両端面部のうち少なくとも一方の端面部の領域の方が
該両端面部で挟まれた少なくとも中央部の領域よりも狭
く構成したものであり、そのことにより上記目的が達成
される。

【００１９】

【作用】上記構成により、第２積層構造の全層厚が共振
器端面部の領域とその中央部の領域とで異なる構成と
し、または、第１積層構造における活性層から第２積層
構造までの層厚を、共振器両端面部の領域の方がその中
央部の領域よりも薄く構成し、または、第１積層構造に
おける活性層から第２積層構造までの層構造が、共振器
両端面部の領域とその中央部の領域とで異なる構成とし
て、ストライプ部分内部の層方向の等価屈折率とストラ
イプ部分外部の層方向の等価屈折率の差が、共振器端面
部の領域がその中央部の領域よりも大きくなるようにし
たので、自励発振が起こるように共振器中央部の等価屈
折率の差を決定し、かつ、レーザの非点隔差が小さく、
水平方向の放射角が大きくなるように共振器端面部の等
価屈折率の差を決定できる。また、光出力−電流特性の
スロープ効率は共振器中央部で決まるので、スロープ効
率が十分に大きくなるように設定する。したがって、本
発明を再生用レーザに適用すると、スロープ効率を低下
させることなく、非点隔差の十分に小さな自励発振型の
低雑音レーザが得られ、また、本発明を録再用レーザに
適用すると、水平方向の放射角を狭くすることなく、非
点隔差の十分に小さい自励発振型の低雑音レーザが得ら
れる。

【００２０】

【実施例】以下の実施例について本発明を説明する。

【００２１】本発明の半導体レーザ装置における共振器
端面部の△ｎを共振器両端面部に挟まれた共振器中央部
よりも大きくするための実施例について以下に示す。

【００２２】第１の発明について第１〜第４の実施例を
示す。

【００２３】まず、再生用レーザに用いた場合の第１の
実施例の半導体レーザ装置について説明する。図１にお
いて、ｎ−ＧａＡｓ半導体基板１０１上に、有機金属気
相成長法（ＭＯＣＶＤ法）で、層厚１．０μｍのｎ−Ａ
ｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第１クラッド層１０２、層厚０．０８
μｍのアンドープＡｌ_0.13Ｇａ_0.87Ａｓ活性層１０３、
層厚０．３５μｍのｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２クラッ
ド層１０４、層厚０．００３μｍのｐ−ＧａＡｓエピタ
キシャル成長促進層１０５、層厚０．０１μｍのｐ−Ａ
ｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓエッチストップ層１０６、層厚０．１
μｍのｎ−Ａｌ_0. ₂Ｇａ_0.8Ａｓレーザ光透過層１０７、
層厚０．２７μｍのｎ−Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓレーザ光吸
収層１０８、層厚０．００３μｍのｎ−ＧａＡｓエピタ
キシャル成長促進層１０９、層厚０．０１μｍのｎ−Ａ
ｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓエッチストップ層１１０、層厚０．１
０μｍのｎ−Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓレーザ光吸収層１１１
さらに層厚０．００３のｎ−ＧａＡｓエピタキシャル成
長促進層１１２を順次成長させる。

【００２４】ここで、レーザの共振器端面１１３，１１
４に相当する位置から共振器内部の方向に距離２０μｍ
の位置まで、ｎ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層１
１２さらにｎ−Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓレーザ光吸収層１１
１をアンモニア系のエッチャントで除去し、さらにｎ−
Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓエッチストップ層１１０をフッ酸系
のエッチャントで除去する。

【００２５】さらに、共振器端面１１３，１１４に垂直
な方向に、フォトリソグラフィと化学エッチングによっ
て幅４μｍのストライプ溝１１５を形成する。このスト
ライプ溝１１５の形状は化学エッチングの基板面方位に
対する異方性により逆メサ形状になっている。このと
き、ｎ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層１１２，１
０９、ｎ−Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓレーザ光吸収層１１１，
１０８、さらにｎ−Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓレーザ光透過層
１０７はアンモニア系のエッチャントで除去し、ｎ−Ａ
ｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓエッチストップ層１１０，１０６はフ
ッ酸系のエッチャントで除去する。

【００２６】さらに、ストライプ溝１１５を埋め込むよ
うに、液相成長法（ＬＰＥ法）により、層厚２．０μｍ
のｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第３クラッド層１１６積層さ
せ、さらに、層厚５．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト
層１１７を積層させる。その後、基板側にｎ型電極１１
８、成長層側にｐ型電極１１９を形成する。共振器長を
２５０μｍとして、その両端面にＡｌ₂Ｏ₃膜のλ／２−
λ／２コートを施し、ハンダ材を用いて、パッケージに
実装する。以上により半導体レーザ装置１２０が完成す
る。

【００２７】本実施例において、第１積層構造１２１は
第１クラッド層１０２、活性層１０３、第２クラッド層
１０４およびエピタキシャル成長促進層１０５で構成さ
れている。また、電流・光閉じ込め手段は第２積層構造
１２２ａ，１２２ｂとこれら第２積層構造１２２ａ，１
２２ｂを空間的にそれぞれ分離するストライプ溝１１５
で構成されている。さらに、この第２積層構造は次の２
つの領域からなる。共振器端面１１３，１１４から共振
器内部方向に端面に垂直に２０μｍの距離までの共振器
端面部１２３，１２４の領域における第２積層構造１２
２ａはエッチストップ層１０６、レーザ光透過層１０
７、レーザ光吸収層１０８およびエピタキシャル成長促
進層１０９で構成される。これに対して、それ以外の共
振器中央部１２５の領域における第２積層構造１２２ｂ
はエッチストップ層１０６、レーザ光透過層１０７、レ
ーザ光吸収層１０８、エピタキシャル成長促進層１０
９、エッチストップ層１１０、レーザ光吸収層１１１お
よびエピタキシャル成長促進層１１２で構成される。

【００２８】上記構成において、ストライプ内部の層方
向の等価屈折率と第２積層構造１２２ａ，１２２ｂを有
するストライプ外部の層方向の等価屈折率の差（△ｎ)
の、第２積層構造１２２ａ，１２２ｂの全層厚に対する
関係を図２に示す。ここでは、ｎ−Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ
レーザ光透過層１０７の層厚を０．１μｍと固定し、ｎ
−Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓレーザ光吸収層１０８，１１１で
レーザ光吸収層の層厚を変化させている。これら第２積
層構造１２２ａ，１２２ｂの全層厚の変化に対して、図
２に示すように△ｎは周期的に振動する変化をする。全
層厚が薄いところから△ｎが極大となるときの全層厚を
順にｄ_M1，ｄ_M2，ｄ_M3・・・とし、△ｎが極小となると
きの全層厚を順にｄ_m1，ｄ_m2，ｄ_m3・・・としている。

【００２９】この第２積層構造の全層厚に対して△ｎが
振動しながら変化する理由について以下に示すと、全層
厚がｄ_M2である場合の、ストライプ外部の層方向の横モ
ードの光強度分布を図３に示す。図３において、第１ク
ラッド層２０１、活性層２０２、第２クラッド層２０
３、レーザ光透過層２０４、レーザ光吸収層２０５、第
３クラッド層２０６、ストライプ溝２０７である。ここ
では、簡単のためにエピタキシャル成長促進層およびエ
ッチストップ層を除いている。これらエピタキシャル成
長促進層およびエッチストップ層は、その層厚がその他
の層に比べて薄いので、等価屈折率の値に及ぼす影響が
少なく、除いて考察しても良いからである。全層厚がｄ
_M2である場合、レーザ光透過層２０４とレーザ光吸収層
２０５にしみだした光が干渉によって強めあって反射が
起こる条件を満足する。そこで、光強度分布曲線２０８
は第１クラッド層２０１に広がる分布をする。ここで、
各層の屈折率の値は、Ａｌ混晶比に反比例するので、屈
折率の大小関係は以下に示すようになる。

【００３０】第１および第２および第３クラッド層の屈
折率＜レーザ光透過層の屈折率＜活性層の屈折率＜レー
ザ光吸収層の屈折率したがって、第１クラッド層２０１への光のしみだしが
多くなると、ストライプ外部の層方向の横モードの等価
屈折率は小さくなる。ストライプ内部の層方向の横モー
ドの等価屈折率は一定であるので、その結果、ストライ
プ内部と外部の等価屈折率の差である△ｎは大きくな
る。第２積層構造の全層厚がｄ_M2から厚くなると、干渉
条件から外れるので、第１クラッド層への光のしみだし
は少なくなる。さらに、この場合、第２積層構造におけ
る光の占める割合が多くなる。第２積層構造を構成する
レーザ光透過層とレーザ光吸収層の屈折率は、前記に示
すように比較的高いために、ストライプ外部における層
方向の横モードの等価屈折率は大きくなる。ストライプ
内部の層方向の横モードの等価屈折率は一定であるの
で、その結果、△ｎは小さくなる。△ｎが次に極大とな
る全層厚ｄ_M3付近まで△ｎは小さくなり、全層厚ｄ_m2で
△ｎは極小となる。このとき、全層厚がｄ_m2である場合
の、ストライプ外部における層方向の横モードの光強度
分布を図４に示す。図４において、第１クラッド層３０
１、活性層３０２、第２クラッド層３０３、レーザ光透
過層３０４、レーザ光吸収層３０５、第３クラッド層３
０６、ストライプ溝３０７である。ここでも、前記と同
様の理由で簡単のためにエピタキシャル成長促進層およ
びエッチストップ層を除いている。光強度分布曲線３０
８は第２積層構造に多くの光が占められる分布を示す。

【００３１】このように、第２積層構造の全層厚に対し
て△ｎが振動する現象を利用して、共振器端面およびそ
の近傍領域の共振器端面部１２３，１２４では△ｎが大
となる第２積層構造１２２ａの全層厚を設定し、また、
共振器内部領域である共振器中央部１２５では自励発振
が起こるように△ｎが小となる第２積層構造１２２ｂの
全層厚を設定する。前記に示した実施例では、図２から
明かなように共振器端面及びその近傍の全層厚は０．３
８３μｍであり△ｎ＝９×１０^-3となる。共振器内部の
領域の全層厚は０．４９６μｍであり△ｎ＝２．５×１
０^-3となる。

【００３２】本実施例では、レーザ発振は共振器内部で
決まる。そこで、共振器内部で△ｎ＝２．５×１０^-3で
あるので、レーザ発振に自励発振が起こる。さらに、レ
ーザの非点隔差は共振器端面およびその近傍の△ｎで決
まる。ストライプ幅は４μｍであり、共振器端面および
その近傍領域で△ｎ＝９×１０^-3と大きいために、図１
７に示すように非点隔差は３μｍとなり、５μｍ以下で
あることが達成される。また、この場合、図１８に示す
ようにスロープ効率は０．３Ｗ／Ａとなり、高い値が得
られる。このように、本実施例では非点隔差５μｍ以下
であり、かつスロープ効率が十分に高い再生用の自励発
振型の半導体レーザ装置を実現することができる。

【００３３】また、エピタキシャル成長促進層とエッチ
ストップ層を除く第２積層構造をｎ−Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａ
ｓレーザ光透過層とｎ−Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓレーザ光吸
収層の２層構造にした理由は、第２積層構造への光のし
みだしを多くし、かつ光の吸収を少なくして、第２積層
構造の全層厚に対する△ｎの変化を大きくするためであ
る。しかしながら、光吸収層だけでも△ｎの変化は小さ
いながらも同様の効果が得られる。

【００３４】次に、再生用レーザに用いた場合の第２の
実施例の半導体レーザ装置について説明する。図５にお
いて、ｎ−ＧａＡｓ半導体基板４０１上に、ＭＯＣＶＤ
法で、層厚２．０μｍのｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第１ク
ラッド層４０２、層厚０．０８μｍのアンドープＡｌ
_0.13Ｇａ_0.87Ａｓ活性層４０３、層厚０．３５μｍのｐ
−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２クラッド層４０４、層厚０．
４μｍのｎ−Ａｌ_0.1Ｇａ₀ _.9Ａｓレーザ光吸収層４０
５、層厚０．００５μｍのｎ−Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓエッ
チストップ層４０６さらに層厚０．１２μｍのｎ−Ａｌ
_0.1Ｇａ_0.9Ａｓレーザ光吸収層４０７を順次成長させ
る。レーザの共振器端面４０８，４０９に相当する位置
から共振器内部の方向に距離３０μｍの位置まで、ｎ−
Ａｌ_0.1Ｇａ₀ _.9Ａｓレーザ光吸収層４０７をアンモニア
系のエッチャントで除去し、さらにｎ−Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4
Ａｓエッチストップ層４０６をフッ酸系のエッチャント
で除去する。そして、共振器端面４０８，４０９に垂直
な方向にフォトリソグラフィと化学エッチングによっ
て、共振器端面およびその近傍では幅３μｍのストライ
プ溝４１０ａを形成し、共振器内部では幅３．５μｍの
ストライプ溝４１０ｂを形成する。この溝形状は化学エ
ッチングの基板面方位に対する異方性により順メサ形状
になっている。ここで、ｎ−Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓレーザ
光吸収層４０７，４０５はアンモニア系のエッチャント
で除去し、ｎ−Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓエッチストップ層４
０６はフッ酸系のエッチャントで除去する。そして、ス
トライプ溝４１０ａ，４１０ｂを埋め込むように、再度
ＭＯＣＶＤ法により、層厚２．０μｍのｐ−Ａｌ_0.5Ｇ
ａ_0.5Ａｓ第３クラッド層４１１を成長させ、さらに層
厚５．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層４１２を成長
させる。その後、基板側にｎ型電極４１３、成長層側に
ｐ型電極４１４を形成させる。共振器長を２５０μｍと
して、両端面４０８，４０９にＡｌ₂Ｏ₃膜のλ／２−λ
／２コートを施し、ハンダ材を用いてパッケージに実装
する。以上により半導体レーザ装置４１５が完成する。

【００３５】本実施例においては、第１積層構造４１６
は第１クラッド層４０２、活性層４０３および第２クラ
ッド層４０４で構成されている。また、第２積層構造は
次の２つの領域からなる。共振器端面４０８，４０９か
ら共振器内部方向に向かってそれぞれ端面に垂直に３０
μｍの距離までの領域の共振器端面部４１７，４１８に
おける第２積層構造４１９ａはレーザ光吸収層４０５で
構成されている。それ以外の共振器内部の領域、即ち、
両共振器端面部４１７，４１８で挟まれた共振器中央部
４２０における第２積層構造４１９ｂはレーザ光吸収層
４０５、エッチストップ層４０６およびレーザ光吸収層
から４０７で構成されている。

【００３６】上記構成において、ストライプ内部の層方
向の等価屈折率と第２積層構造を有するストライプ外部
の層方向の横モードの等価屈折率の差（△ｎ）の、第２
積層構造の全層厚に対する関係を図６に示す。ここで
は、レーザ光吸収層４０５，４０７の層厚の和を変化さ
せている。前記した通り図６においても、第２積層構造
の全層厚に対して△ｎは周期的に振動する変化を示して
いる。図６からわかるように、共振器端面およびその近
傍領域の両共振器端面部４１７，４１８で第２積層構造
４１９ａの全層厚は０．４μｍであるので△ｎ＝６×１
０^-3、共振器内部の共振器中央部４２０で全層厚は０．
５２５μｍであるので、△ｎ＝３×１０^-3である。レー
ザ発振は共振器内部で決まるので、本実施例においても
自励発振が起こる。さらに、共振器内部のストライプ幅
は４μｍであるので、図１８より光−電流特性のスロー
プ効率は０．３Ｗ／Ａとなり、十分に高くなる。さら
に、レーザの非点隔差は共振器端面及びその近傍の△ｎ
で決まり、その領域で△ｎ＝６×１０^-3と大きく、さら
にストライプ幅が３．５μｍと狭いために、図１７より
非点隔差５μｍが達成できる。

【００３７】なお、第２実施例で、レーザ光吸収層がＧ
ａＡｓである場合にも同様の効果が得られる。しかし、
ＧａＡｓはＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓより光吸収が多いため
に、光のしみだしが少なくなり、全層厚に対する△ｎの
変化はさらに小さくなる。このとき、第２積層構造の全
層厚に対する△ｎの変化を図７に示す。ここでは、Ｇａ
Ａｓレーザ光吸収層の層厚を変化させている。図７から
わかるように、共振器端面およびその近傍領域の両共振
器端面部で全層厚を０．３３μｍとすると△ｎ＝４．５
×１０^-3、共振器内部領域の共振器中央部で全層厚を
０．２５μｍとすると△ｎ＝３×１０^-3である。この場
合においても自励発振が起こり、非点隔差６μｍとなっ
て従来の自励発振型レーザよりも十分に小さな値とな
る。また、第２実施例で、レーザ光吸収層をＡｌ混晶比
の異なる多層構造としても同様の効果が得られる。さら
に、第２実施例で、エッチストップ層４０６を除く第２
積層構造をレーザ光透過層のみで構成した場合において
も同様の効果が得られる。

【００３８】このレーザ光透過層として、Ａｌ_0.2Ｇａ
_0.8Ａｓを用いた場合の第２積層構造の全層厚に対する
△ｎの変化を図８に示す。ここでは、Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａ
ｓレーザ光透過層の層厚を変化させている。図８からわ
かるように、共振器端面及びその近傍領域の両共振器端
面部で全層厚を０．５μｍとすると△ｎ＝８×１０^-3、
共振器内部領域の共振器中央部で全層厚を０．６４μｍ
とすると△ｎ＝２×１０^-3となる。この場合において
も、レーザ発振に自励発振が起こり、非点隔差は５μｍ
となる。さらに、スロープ効率は０．３Ｗ／Ａとなり、
十分に高い値が得られる。また、第２実施例で、レーザ
光透過層をＡｌ混晶比の異なる多層構造としても同様の
効果が得られる。

【００３９】また、これまではストライプ溝を埋め込み
成長するタイプの実施例について示したが、それ以外に
リッジストライプの両側面を埋め込むタイプの素子にも
本実施例は適用可能である。

【００４０】次に、録再用レーザに用いた場合の第３の
実施例の半導体レーザ装置について説明する。図９にお
いて、ｎ−ＧａＡｓ半導体基板５０１上に、ＭＯＣＶＤ
法で、層厚０．５μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層５０
２、層厚２．０μｍのｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第１クラ
ッド層５０３、層厚０．０５μｍのアンドープＡｌ_0.13
Ｇａ_0.87Ａｓ活性層５０４、層厚０．４５μｍのｐ−Ａ
ｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２クラッド層５０５、層厚０．００
０３μｍのｐ−ＧａＡｓエッチストップ層５０６さらに
層厚１．０μｍのｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第３クラッド
層５０７を順次成長させる。両共振器端面５０８，５０
９に垂直な方向にフォトリソグラフィとリフトオフによ
り、幅３μｍのＳｉＮのストライプを形成する。そのＳ
ｉＮストライプをマスクにして、リッジストライプ５１
０を形成する。ここで、ｐ−Ａｌ_0. ₅Ｇａ_0.5Ａｓ第３ク
ラッド層５０７のエッチングにはフッ酸系のエッチャン
トを用いる。ＳｉＮストライプをマスクにして、再度Ｍ
ＯＣＶＤ法により、リッジストライプ５１０の両側面を
埋め込むように以下の層を成長させる。

【００４１】即ち、リッジストライプ５１０の両側面お
よびｐ−ＧａＡｓエッチストップ層５０６上に、層厚
０．１５μｍのｎ−Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓレーザ光透過層
５１１、層厚０．１５μｍのｎ−ＧａＡｓレーザ光吸収
層５１２、層厚０．０７μｍのｎ−Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ
レーザ光透過層５１３、層厚０．０１μｍのｎ−Ａｌ_0.
₆Ｇａ_0.4Ａｓエッチストップ層５１４さらに層厚０．１
μｍのｎ−Ａｌ_0.2Ｇａ₀ _.8Ａｓレーザ光透過層５１５を
順次成長させる。

【００４２】ここで、レーザの共振器端面５０８，５０
９に相当する位置から共振器内部の方向に、距離２５μ
ｍの位置までｎ−Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓレーザ光透過層５
１５をアンモニア系のエッチャントで除去する。そし
て、ＳｉＮ膜を除去して、再度全面にＭＯＣＶＤ法で、
層厚１μｍのｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第４クラッド層５
１６さらに層厚３μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層５１
７を積層する。その後、基板側にｎ型電極５１８、成長
層側にｐ型電極５１９を形成する。共振器長を３７５μ
ｍとして、光出射端面の反射率１２％、その反対側の端
面の反射率９０％となるように、Ａｌ₂Ｏ₃膜とＳｉ膜を
形成する。ハンダ材を用いて、本素子をパッケージにマ
ウントする。以上により半導体レーザ装置５２０が完成
する。

【００４３】本実施例においては、第１積層構造５２０
はバッファ層５０２、第１クラッド層５０３、活性層５
０４、第２クラッド層５０５およびエッチストップ層５
０６で構成される。また、電流閉じ込め手段はリッジス
トライプ５１０とそれによって空間的に分離される第２
積層構造からなる。この第２積層構造は次の２つの領域
からなる。両共振器端面５０８，５０９から端面に垂直
に２５μｍの距離までの領域の両共振器端面部５２２，
５２３における第２積層構造５２４はレーザ光透過層５
１１、レーザ光吸収層５１２、レーザ光透過層５１３お
よびエッチストップ層５１４で構成される。それ以外の
共振器中央部５２５の領域における第２積層構造５２６
はレーザ光透過層５１１、レーザ光吸収層５１２、レー
ザ光透過層５１３、エッチストップ層５１４およびレー
ザ光透過層５１５で構成される。上記構成において、ス
トライプ内部の層方向の透過屈折率とストライプ外部の
層方向の透過屈折率の差（△ｎ）は、共振器内部では△
ｎ＝２×１０^-3であり、共振器端面およびその近傍領域
の両共振器端面部５２２，５２３では△ｎ＝８×１０^-3
に設定されている。したがって、自励発振が起こり、戻
り光に対する雑音が十分に低くなる。さらに、ストライ
プ幅は３μｍであるので、図２０より非点隔差は５μｍ
と狭くなり、図２１より光出力−電流特性のスロープ効
率は０．５８Ｗ／Ａと十分に高い値が得られる。さら
に、図２２より水平方向の放射角の半値幅は１２゜とな
り、１０゜以上の値が得られる。

【００４４】なお、第３の実施例では、ＡｌＧａＡｓ−
ＧａＡｓ系材料について述べてきたが、それ以外に、Ａ
ｌＧａＩｎＰ−ＧａＩｎＰ系材料についても適用可能で
ある。

【００４５】次に、再生用レーザに用いた場合の第４の
実施例の半導体レーザ装置について説明する。図１０に
おいて、ｎ−ＧａＡｓ半導体基板６０１上に、ＭＯＣＶ
Ｄ法で、層厚１μｍのｎ−（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.5Ｉｎ
_0.5Ｐ第１クラッド層６０２、層厚０．０７μｍのアン
ドープＧａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ活性層６０３、層厚０．３μｍ
のｐ−（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ第２クラッド層
６０４、層厚０．０１μｍのｐ−Ｇａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐエッ
チストップ層６０５、層厚１．０μｍのｐ−（Ａｌ_0.5
Ｇａ_0.5）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ第３クラッド層６０６さらに層
厚０．０１μｍのｐ−Ｇａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐエピタキシャル
成長促進層６０７を順次成長させる。共振器端面６０
８，６０９に垂直な方向にフォトリソグラフィとリフト
オフにより、凸状の幅４μｍのＳｉＮのストライプを形
成する。そのＳｉＮストライプをマスクにしてリッジス
トライプ６１０を形成する。ＳｉＮストライプをマスク
にして、再度ＭＯＣＶＤ法により、リッジストライプ６
１０の両側面を埋め込むように以下の層を成長させる。

【００４６】即ち、エッチストップ層６０５上に、層厚
０．１５μｍのｎ−（Ａｌ_0.2Ｇａ₀ _.8）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐレ
ーザ光透過層６１１、層厚０．０１μｍのｎ−Ｇａ_0.5
Ｉｎ₀ _.5Ｐエッチストップ層６１２、層厚０．０７μｍ
のｎ−（Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐレーザ光透過層
６１３さらに層厚０．０１μｍのｎ−Ｇａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ
エピタキシャル成長促進層６１４を順次成長させる。レ
ーザの共振器端面６０８，６０９に相当する位置から共
振器内部の方向に、距離２５μｍの位置までｎ−Ｇａ
_0.5Ｉｎ_0.5Ｐエピタキシャル６１４さらにｎ−（Ａｌ
_0.2Ｇａ_0.8）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐレーザ光透過層６１３を除去
する。そして、ＳｉＮ膜を除去して、再度全面にＭＯＣ
ＶＤ法で、層厚１μｍのｐ−（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.5Ｉ
ｎ_0.5Ｐ第４クラッド層６１５さらに層厚３μｍのｐ−
ＧａＡｓコンタクト層６１６を積層する。その後、基板
側にｎ型電極６１７、成長層側にｐ型電極６１８を形成
する。共振器長を２５０μｍとして、両共振器端面６０
８，６０９にそれぞれλ／２−λ／２コートを施す。ハ
ンダ材料を用いて、本素子をパッケージにマウントす
る。以上により半導体レーザ装置６１９が完成する。

【００４７】本実施例においては、第１積層構造６２０
は第１クラッド層６０２、活性層６０３、第２クラッド
層６０４およびエッチストップ層６０５で構成される。
また、電流・光閉じ込め手段はリッジストライプ６１０
とそれによって空間的に分離される第２積層構造からな
る。この第２積層構造は次に２つの領域からなる。両共
振器端面６０８，６０９からそれぞれ端面に垂直に２５
μｍの距離までの領域の共振器端面部６２１，６２２に
おける第２積層構造６２３はレーザ光透過層６１１およ
びエッチストップ層６１２で構成される。それ以外の共
振器中央部６２４の領域の第２積層構造６２５はレーザ
光透過層６１１、エッチストップ層６１２、レーザ光透
過層６１３およびエピタキシャル成長促進層６１４で構
成される。

【００４８】上記構成において、ストライプ内部の層方
向の等価屈折率とストライプ外部の層方向の等価屈折率
の差（△ｎ）は、共振器中央部６２４では△ｎ＝２×１
０^-3であり、共振器端面及びその近傍領域の共振器端面
部６２１，６２２では△ｎ＝８×１０^-3に設定されてい
る。したがって、自励発振が起こり、非点隔差は５μｍ
であり、光出力−電流特性のスロープ効率は０．３Ｗ／
Ａが得られる。

【００４９】次に、録再用レーザに用いた場合の第２の
本発明の実施例の半導体レーザ装置について説明する。
図１１において、ｎ−ＧａＡｓ半導体基板７０１上に、
ＭＯＣＶＤ法で、層厚２．０μｍのｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5
Ａｓ第１クラッド層７０２、量子井戸型活性層７０３、
層厚０．２０μｍのｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２クラッ
ド層７０４、層厚０．００３μｍのｐ−ＧａＡｓ第１エ
ッチストップ層７０５、層厚０．２μｍのｐ−Ａｌ_0.5
Ｇａ_0.5Ａｓ第３クラッド層７０６、層厚０．００３μ
ｍのｐ−ＧａＡｓ第２エッチストップ層７０７さらに層
厚１．０μｍのｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第４クラッド層
７０８を順次成長させる。ここで、量子井戸型活性層７
０３は、層厚０．００４μｍのアンドープＡｌ_0.3Ｇａ
_0.7Ａｓガイド層と層厚０．０１μｍのアンドープＡｌ
_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ量子井戸層を交互にガイド層５層、量子
井戸層４層で構成されている。

【００５０】さらに、共振器端面７０９，７１０に垂直
な方向にフォトリソグラフィとリフトオフにより、幅
３．５μｍのＳｉＮのストライプを形成する。このＳｉ
Ｎストライプをマスクにして凸状のリッジストライプを
形成する。このとき、ｐ−Ａｌ _0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第４クラ
ッド層７０８のエッチングには塩酸系のエッチャントを
用いる。また、ｐ−ＧａＡｓ第２エッチストップ層７０
７は塩酸系のエッチャントで除去されないので、エッチ
ングは停止してリッジストライプ７１１が形成される。
次に、共振器端面７０９，７１０に相当する位置から共
振器内部の方向に距離２０μｍの位置まで、フォトリソ
グラフィとリフトオフにより、ｐ−ＧａＡｓ第２エッチ
ストップ層７０７とｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第３クラッ
ド層７０６をエッチングする。ここで、ｐ−ＧａＡｓ第
２エッチストップ層７０７はアンモニア系のエッチャン
トでエッチンッグし、また、ｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第
３クラッド層７０６は塩酸系のエッチャントでエッチン
グする。このエッチングはｐ−ＧａＡｓ第１エッチスト
ップ層７０５で停止し、共振器端面及びその近傍領域の
両共振器端面部７１２，７１３ではリッジストライプ７
１４が形成される。そして、ＳｉＮストライプをマスク
にして、再度ＭＯＣＶＤ法により、リッジストライプ７
１１，７１４の両側面を埋め込むようにして以下の層を
順次成長させる。

【００５１】即ち、ｐ−ＧａＡｓ第１エッチストップ層
７０５上に、層厚１．０μｍのｎ−ＧａＡｓレーザ光吸
収層７１５を積層させ、ＳｉＮ膜を除去して、再度全面
にＭＯＣＶＤ法で、層厚３μｍのｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層７１６を形成する。その後、基板側にｎ型電極７１
７、成長層側にｐ型電極７１８を形成する。共振器長を
５００μｍとして、光出射端面の反射率１２％、その反
対側の端面の反射率９０％となるようにＡｌ₂Ｏ₃膜とＳ
ｉ膜を形成する。ハンダ材料を用いて、本素子をパッケ
ージにマウントする。以上により半導体レーザ装置７１
９が完成する。本実施例においては、共振器端面および
その近傍の共振器端面部７１２，７１３における第１積
層構造７２０は第１クラッド層７０２、量子井戸型活性
層７０３、第２クラッド層７０４および第１エッチスト
ップ層７０５で構成されている。また、これら両共振器
端面部７１２，７１３に挟まれた共振器中央部７２１に
おける第１積層構造７２２は第１クラッド層７０２、量
子井戸型活性層７０３、第２クラッド層７０４、第１エ
ッチストップ層７０５、第３クラッド７０６および第２
エッチストップ層７０７で構成される。これに対して、
第２積層構造７２３ａ，７２３ｂはレーザ光吸収層７１
５で構成されている。第１積層構造７２０，７２３ａ，
７２３ｂにおける活性層７０３から第２積層構造７２２
までの全層厚に対する、ストライプ内部とストライプ外
部の層方向の等価屈折率差（△ｎ）の変化を図１２に示
す。図１２からわかるように活性層から第２積層構造ま
での全層厚が厚い方が、第２積層構造の影響を受けにく
くなるので、ストライプ内外の屈折率差（△ｎ）は小さ
くなる傾向にある。本実施例では、共振器端面およびそ
の近傍の両共振器端面部７１２，７１３で全層厚を０．
２０３μｍに設定しているので、△ｎ＝１．５×１０^-2
となり、また、共振器中央部７２１では全層厚が０．４
５３μｍであるので、△ｎ＝２．５×１０^-3となる。

【００５２】上記構成により、自励発振が起こり、戻り
光に対する雑音が十分に低くなる。また、ストライプ幅
は３．５μｍであるので、図２０より非点隔差は３μｍ
と狭くなり、光出力−電流特性のスロープ効率は０．６
Ｗ／Ａと十分に高い値が得られる。さらに、図２２より
水平方向の放射角の半値幅は１１゜となり、１０゜以上
の値が得られる。

【００５３】なお、本実施例では、第２積層構造として
ｎ−ＧａＡｓレーザ光吸収層７１５について示したが、
それ以外のレーザ光吸収層、またはレーザ光透過層の場
合においても同様の効果が得られる。特に、レーザ光透
過層として、クラッド層よりもＡｌ混晶比が高いｎ−Ａ
ｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓ層を用いても良い。

【００５４】次に、再生用レーザに用いた場合の第３の
本発明の実施例の半導体レーザ装置について説明する。
図１３において、ｎ−ＧａＡｓ半導体基板８０１上に、
ＭＯＣＶＤ法で、層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5
Ａｓ第１クラッド層８０２、層厚０．０８μｍのアンド
ープＡｌ_0.13Ｇａ_0.87Ａｓ活性層８０３、層厚０．３５
μｍのｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２クラッド層８０４、
層厚０．０００３μｍのｐ−ＧａＡｓ第１エッチストッ
プ層８０５、層厚０．０１μｍのｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａ
ｓ第１エッチストップ層８０６、層厚０．０２μｍのｐ
−ＧａＡｓ第２エッチストップ層８０７、層厚０．０１
μｍのｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第３エッチストップ層８
０８さらに層厚１．０μｍのｎ−ＧａＡｓレーザ光吸収
層８０９を順次成長させる。

【００５５】ここで、レーザの共振器端面８１０，８１
１に垂直な方向に、ｐ−ＧａＡｓ第２エッチストップ層
８０７まで到達する幅３．５μｍのストライプ溝８１２
をフォトリソグラフィと化学エッチングによって形成す
る。このとき、ｎ−ＧａＡｓレーザ光吸収層８０９はア
ンモニア系のエッチャントで除去し、また、ｐ−Ａｌ
_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第３エッチストップ層８０８をフッ酸系
のエッチャントで除去する。さらに、光出力側の共振器
端面８１０に相当する位置から共振器内部の方向に距離
２５μｍ以上の共振器領域で、再度ストライプ溝８１２
の底部方向に、ｐ−ＧａＡｓ第１エッチストップ層８０
５まで到達するエッチングを施し、深いストライプ溝８
１３を形成する。このとき、ｐ−ＧａＡｓ第２エッチス
トップ層８０７はアンモニア系のエッチャントで除去
し、また、ｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第１エッチストップ
層８０６はフッ酸系のエッチャントで除去する。

【００５６】さらに、ストライプ溝８１２，８１３を埋
め込むように、ＬＰＥ法により、レーザ光吸収層８０９
上に層厚２．０μｍのｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第３クラ
ッド層８１４を積層し、さらに層厚５０μｍのｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層８１５を積層する。その後、基板側に
ｎ型電極８１６、成長層側にｐ型電極８１７を形成す
る。共振器長を２５０μｍとして、その両共振器端面８
１０，８１１にＡｌ₂Ｏ₃膜のλ／２−λ／２コートを施
し、ハンダ材料を用いてパッケージに実装する。以上に
より半導体レーザ装置８１８が完成する。

【００５７】本実施例においては、光出力側の共振器端
面部８１９における第１積層構造８２０は第１クラッド
層８０２、活性層８０３、第２クラッド層８０４、エッ
チストップ層８０５、第１エッチストップ層８０６およ
び第２エッチストップ層８０７で構成される。また、光
出力側の共振器端面８１０に相当する位置から共振器内
部の方向に距離２５μｍ以上の共振器領域の共振器中央
部８２１における第１積層構造８２２は第１クラッド層
８０２、活性層８０３、第２クラッド層８０４およびエ
ッチストップ層８０５で構成される。さらに、共振器端
面部８１９における第２積層構造８２３は第３エッチス
トップ層８０８およびレーザ光吸収層８０９で構成され
る。また、共振器中央部８２１における第２積層構造８
２４は第１エッチストップ層８０６、第２エッチストッ
プ層８０７、第３エッチストップ層８０８およびレーザ
光吸収層８０９で構成される。そこで、共振器端面８１
０およびその近傍の共振器端面部８１９において、スト
ライプ内部の第１積層構造８２１における活性層８０３
から第２積層構造までの層構造は、共振器中央部８２０
における活性層８０３から第２積層構造までの層構造に
比べて異なる。ここでは、共振器端面８１０およびその
近傍のストライプ内部のＧａＡｓエッチストップ層８０
５の１層で構成される。このように、共振器端面８１０
およびその近傍のＧａＡｓエッチストップ層の全層厚が
共振器内部に比べて厚くなっている。図１４にストライ
プ内部のＧａＡｓエッチストップ層の全層厚に対する△
ｎの関係を示す。図１４からわかるようにＧａＡｓエッ
チストップ層が厚いほど、ストライプ内部の屈折率は大
きくなるので、△ｎは増大する傾向にある。本実施例で
は、共振器内部のＧａＡｓエッチストップ層の層厚０．
００３μｍに設定しているので、△ｎ＝２．５×１０^-3
であり、共振器端面およびその近傍のＧａＡｓエッチス
トップ層の層厚は０．０２３μｍに設定しているので、
△ｎ＝９×１０^-3である。

【００５８】したがって、本実施例においても、自励発
振が起こり、戻り光に対する雑音が十分に低くなる。さ
らにストライプ幅は３．５μｍであるので、図１８より
非点隔差は３μｍと狭くなり、図１９より光出力−電流
磁性のスロープ効率は０．３Ｗ／Ａと十分に高い値が得
られる。

【００５９】以上の各実施例において、ストライプ内部
とストライプ外部の層方向の等価屈折率の差（△ｎ）
を、共振器内部領域で△ｎ＝１〜５×１０^-3に設定し、
共振器端面およびその近傍の共振器端面部領域で△ｎ＝
５〜１０×１０^-3に設定して、共振器端面部の△ｎを共
振器内部より大きく設定する。これは、レーザ発振は共
振器内部の△ｎで決定されるので、共振器内部の△ｎは
自励発振が起こるように１〜５×１０^-3に設定する。ま
た、これに対して、出射光の光学特性、即ち非点隔差と
水平方向の放射角は共振器端面部の△ｎで決定されるの
で、非点隔差が５μｍ程度かまたはそれ以下に十分小さ
く、かつ水平方向の放射角が１０゜以上に大きくなるよ
うに△ｎ＝５〜１０×１０^-3に設定する。また、スロー
プ効率は共振器内部で決まるので、スロープ効率が十分
に大きくなるように、共振器内部のストライプ幅を３μ
ｍ以上に設定する。このように、ストライプ幅を３μｍ
以上に設定するので、再生用レーザの場合、光出力−電
流特性のスロープ効率は低下しない。さらに、レーザの
水平方向の放射角は共振器端面の△ｎで決まるので、録
再用レーザの場合、１０゜以上の放射角が得られ、レン
ズへの結合率を低下させることもない。

【００６０】なお、以上の実施例以外の層厚、層構造で
あっても本発明の請求範囲を満足する限り適用可能であ
る。また、共振器内部よりも△ｎの大きな領域を共振器
の一方の光出力側端面及びその近傍にのみ設けても良
い。また、ストライプ幅は共振器端面及びその近傍の領
域の方が、共振器内部よりも狭い方が良く、さらにその
ストライプ幅が広い部分から狭い部分へ徐々に（テーパ
状に）変化しても良い。さらに、成長方法としてＭＯＣ
ＶＤ法、ＬＰＥ法について示したが、それ以外に分子線
エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）、ＭＯＭＢＥ法、原
子層エピタキシャル成長法（ＡＬＥ法）などについても
適用可能である。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明の半導体レーザ装置
によれば、第２積層構造の全層厚が共振器端面部の領域
とその中央部の領域とで異なる構成とし、または、第１
積層構造における活性層から第２積層構造までの層厚
が、共振器両端面部の領域の方がその中央部の領域より
も薄く構成し、または、第１積層構造における活性層か
ら第２積層構造までの層構造が、共振器両端面部の領域
とその中央部の領域とで異なる構成として、ストライプ
部分内部の層方向の等価屈折率とストライプ部分外部の
層方向の等価屈折率の差が、共振器端面部の領域の方が
その中央部の領域よりも大きくなるようにしたため、自
励発振が起こるように共振器中央部の等価屈折率の差を
決定することができ、かつ、レーザの非点隔差が小さく
かつ水平方向の放射角が大きくなるように共振器端面部
の等価屈折率の差を決定することができる。また、スト
ライプ部分の幅をレーザの共振器端面部の方が中央部よ
りも狭く構成するため、光出力−電流特性のスロープ効
率は共振器中央部で決まり、スロープ効率が十分に大き
くなるように、共振器中央部のストライプ幅を広く設定
するすることができる。したがって、再生用の自励発振
型レーザで、スロープ効率を低下させることなく、非点
隔差を小さくすることができ、また、録再用の自励発振
型レーザで、水平方向の放射角を狭くすることなく、非
点隔差を小さくすることができて、非点隔差が十分に小
さく、かつ電気的特性と光学的特性の良好な自励発振型
の低雑音特性を有する半導体レーザ装置を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の本発明における第１の実施例を示す半導
体レーザ装置の斜視図である。

【図２】図１の半導体レーザ装置における△ｎと第２積
層構造の全層厚との関係を示す図である。

【図３】図２の全層厚＝ｄ_M2の場合におけるストライプ
外部の光強度分布図である。

【図４】図２の全層厚＝ｄ_m2の場合におけるストライプ
外部の光強度分布図である。

【図５】第１の本発明における第２の実施例を示す半導
体レーザ装置の斜視図である。

【図６】図５の半導体レーザ装置における△ｎと第２積
層構造の全層厚の関係を示す図である（光吸収層がＡｌ
_0.1Ｇａ_0.9Ａｓの場合）。

【図７】半導体レーザ装置における△ｎと第２積層構造
の全層厚の関係を示す図である（光吸収層がＧａＡｓの
場合）。

【図８】半導体レーザ装置における△ｎと第２積層構造
の全層厚の関係を示す図である（光透過層がＡｌ_0.2Ｇ
ａ_0.8Ａｓの場合）。

【図９】第１の本発明における第３の実施例を示す半導
体レーザ装置の斜視図である。

【図１０】第１の本発明における第４の実施例を示す半
導体レーザ装置の斜視図である。

【図１１】第２の本発明における実施例を示す半導体レ
ーザ装置の斜視図である。

【図１２】図１１の半導体レーザ装置における△ｎと活
性層から第２積層構造までの全層厚との関係を示す図で
ある。

【図１３】第３の本発明における実施例を示す半導体レ
ーザ装置の斜視図である。

【図１４】図１３の半導体レーザ装置における△ｎとス
トライプ内部のＧａＡｓエッチストップ層の全層厚との
関係を示す図である。

【図１５】従来の半導体レーザ装置の斜視図である。

【図１６】再生用レーザの場合における自励発振最大光
出力と△ｎの関係を示す図である。

【図１７】再生用レーザの場合における非点隔差とスト
ライプ幅の関係を示す図である。

【図１８】再生用レーザの場合におけるスロープ効率と
ストライプ幅の関係を示す図である。

【図１９】録再用レーザの場合における自励発振最大光
出力と△ｎの関係を示す図である。

【図２０】録再用レーザの場合における非点隔差とスト
ライプ幅の関係を示す図である。

【図２１】録再用レーザの場合におけるスロープ効率と
ストライプ幅の関係を示す図である。

【図２２】録再用レーザの場合における水平方向の放射
角の半値幅とストライプ幅の関係を示す図である。

【符号の説明】

１０１，４０１，５０１，６０１，７０１，８０１
半導体基板１０２，４０２，５０３，６０２，７０２，８０２
第１クラッド層１０３，４０３，５０４，６０３，７０３，８０３
活性層１０４，４０４，５０５，６０４，７０４，８０４
第２クラッド層１１３，１１４，４０８，４０９，５０８，５０９，６
０８，６０９，７０９，７１０，８１０，８１１共
振器端面１１５，４１０ａ，４１０ｂ，５０７，６１０，７１
１，７１４，８１２，８１３ストライプ溝１２０，４１５，５２０，６１９，７１９，８１８
半導体レーザ装置１２１，４１６，５２１，６２０第１積層構造１２２ａ，４１９ａ，５２４，６２３，７２３ａ，８２
３共振器端面部の第２積層構造１２２ｂ，４１９ｂ, ５２６，６２５，７２３ｂ，８２
４共振器中央部の第２積層構造１２３，１２４，４１７，４１８，５２２，５２３，６
２１，６２２，７１２，７１３共振器端面部１２５，４２０，５２５，６２４，７２１，８２１
共振器中央部７２０，８２０共振器端面部の第１積層構造７２２，８２２共振器中央部の第１積層構造

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に形成され、活性層及び該
活性層を挟むクラッド層で構成された第１積層構造と、
該第１積層構造上に形成され、２層以上の第２積層構造
および、該第２積層構造を空間的に分離するストライプ
部分を有し、該ストライプ部分内部に電流および光を閉
じ込める電流・光閉じ込め手段とを備えた半導体レーザ
装置であって、該ストライプ部分内部の層方向の等価屈折率と該ストラ
イプ部分外部の層方向の等価屈折率の差（Δｎ）が、該
第２積層構造の全層厚に対応して変化し、レーザ共振器
両端面部のうち少なくとも一方の端面部の領域のΔｎが
該両端面部で挟まれた中央部の領域のΔｎよりも大きく
なるように、該端面部の該第２積層構造の全層厚と、該
中央部の該第２積層構造の全層厚とが異なるように調整
されている、半導体レーザ装置。
【請求項２】半導体基板上に形成され、少なくとも第
１導電型の第１クラッド層、活性層、第２導電型の第２
クラッド層、及び該第２クラッド層上の第２導電型のエ
ッチストップ層で構成された第１積層構造であって、該
エッチストップ層はレーザ共振器の両端面部領域の少な
くとも１つの領域及び該両端面部で挟まれた中央部領域
に存在する、第１積層構造と、該第１積層構造上に形成され、１層以上の第２積層構造
および、該第２積層構造を空間的に分離するストライプ
部分を有し、該ストライプ部分内部に電流および光を閉
じ込める電流・光閉じ込め手段とを備えた半導体レーザ
装置であって、該ストライプ部分内部の層方向の等価屈折率と該ストラ
イプ部分外部の層方向の等価屈折率の差（Δｎ）が、該
エッチストップ層の厚さに対応して変化し、該共振器の
両端面部のうち少なくとも一方の端面部の領域のΔｎが
該中央部領域のΔｎよりも大きくなるように、該端面部
の該エッチストップ層の厚さが該中央部のエッチストッ
プ層の厚さより大きく設定されている、半導体レーザ装
置。