JP4657337B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に、光ピックアップ装置などに用いられる半導体レーザ装置に関する。
近年、光ピックアップ装置において、記録速度の向上が図られ、たとえば、CD−R,DVD−R/RWなどでは、16倍速の記録速度のものが実用化されている。記録速度を上げるためには、半導体レーザ装置の高出力化が必要である。
半導体レーザ装置の高出力化のためには、COD(Catastrophic Optical Damage)レベル、すなわちCODによる光出力限界が高いこと、電流−光出力特性に直線性がある、すなわちキンクレベルが高いこと、および、高温動作時の動作電流が低いことなどが要求される。
CODレベルを向上させるために、たとえば、特開2001−15864号公報(特許文献1)のように、出射端面に光吸収性のない、いわゆる『端面窓レーザ』が採用されている。『端面窓レーザ』では、亜鉛(Zn)などを熱拡散させることにより、量子井戸構造の活性層を無秩序化させ、バンドギャップを増大させることで、出射端面の光吸収をなくし、その光吸収による温度上昇によって端面が破壊することを抑制している。同時に、端面窓部には、電流が流れないようにする構造がとられている。
キンクレベルを上げるためには、一般的に、導波路となるストライプの幅を狭くすることが行なわれる。ストライプ幅が広い場合、横方向の光閉じ込めが不安定となり、キンクが発生する。一般的に、ストライプの幅は、1μmから5μm程度の範囲で調整される。他方、消費電力低減のためには、動作電圧を下げるために、ストライプ幅をなるべく広くすることが要求される。このように、消費電力を低減しながら、キンクの発生を抑制できるように、ストライプ幅を調整する必要がある。
また、ストライプ幅を共振器内で徐々に変化させるテーパ構造も、従来から用いられている。このようなテーパ構造は、たとえば、特開2000−312053号公報(特許文献2)、特開2002−280668号公報(特許文献3)および国際公開第2005/062433号パンフレット(特許文献4)などに示される。
ストライプ幅を共振器内で徐々に変化させた場合の効果の一つは、キンクの発生を抑えながら、動作電圧の低減ができることである。動作電圧を低減できるのは、ストライプの面積、すなわち電流経路の面積が大きくなることで、直列抵抗が下がるためである。
電流経路の面積が大きくなると、レーザ発振に必要な電流も増加し、発振閾値が増加してしまう。しかしながら、テーパの形状、ストライプの面積を適切に選択することで、発振閾値の増加より、動作電圧の低下の効果の方が大きくすることができ、総合すると消費電力を低減することができる。
さらに、上記のテーパ構造では、ストライプの面積が大きくなることで、電流密度が低減される。したがって、テーパ構造は、高温動作により適している。
また、ストライプ幅が広いと、電極金属などから受ける応力の影響が少なくなり、ファーフィールドパターンの乱れがなくなり、よりガウス分布に近づく。したがって、テーパ構造の場合、ストライプ幅の広い方を出射側にすることになる。
また、出射端面のストライプ幅を広げることで、端面の光密度が低減され、温度上昇が抑えられることから、低出力時と高出力時との温度差が小さくなる。この結果、屈折率分布の変化が小さくなり、低出力時と高出力時とのファーフィールドパターンの半値幅の変化が小さくなるという効果がある。
従来の高出力半導体レーザ装置の一例について、図15を用いて説明する。
図15は、AlGaInP系の端面窓構造を示す。この半導体レーザ装置は、n型GaAs基板51上に順次形成された積層構造を有する。この積層構造は、少なくとも、n型AlGaInPクラッド層52と、ノンドープAlGaInP光ガイド層、ノンドープGaInPウェル層、およびノンドープAlGaInPバリア層を含む多重量子井戸活性層53と、p型AlGaInPクラッド層54と、p型GaInPバンド不連続緩和層55と、P型GaAsキャップ層56とを含む。p型AlGaInPクラッド層54の一部と、p型GaInPバンド不連続緩和層55と、P型GaAsキャップ層56に、所定の幅でストライプ状のリッジが形成される。また、共振器の端面近傍には、亜鉛(Zn)の拡散により量子井戸層を無秩序化した窓部が形成される。さらに、端面近傍の窓部以外(以下、『内部』または『内部領域』と称する場合がある。)のリッジ上以外の場所は、絶縁膜57により覆われており、内部のリッジ上のP型GaAsキャップ層56にのみ、オーミックコンタクト用の電極(図示せず)が形成される。そして、内部のリッジ部にのみ電流が流れ、窓部は電流非注入となっている。
このときストライプの形状としては、ストライプ幅が共振器内で一定の場合(図16)、ストライプ幅が共振器内の一部で徐々に変化する場合(図17)、およびストライプ幅が全共振器内で徐々に変化する場合(図18)などがある。
特開2001−15864号公報 特開2000−312053号公報 特開2002−280668号公報 国際公開第2005/062433号パンフレット
図16のように、ストライプ幅が共振器内で一定の場合、キンクの発生を抑えるようにストライプ幅を調整しなければならない。そのときの動作電圧は、図17,図18に示すようなテーパー構造と比較して高くなってしまう(図19のグラフを参照)。
高温、高出力動作実現のためには、低消費電力が必要であり、テーパ構造のほうがより適している。
しかしながら、図17、図18のような従来のテーパ構造の場合、製造過程でさまざまな不都合が生じる。
たとえば、製造過程においてストライプを連続的につなげるために、図20に示すように、ストライプパターンを形成し、バーに分割した後、出射面と非出射面に誘電体多層膜を異なる反射率で形成する。
このとき、ストライプ幅が広い方が出射面側である。しかし、図20に示すように、出射面側が同一方向を向いていないため、誘電体多層膜形成工程が煩雑になってしまう。
また、オフ基板を使用している場合、図21に示すように、端面の形状に2種類が作製され、アセンブリ時に発光点位置の調整などで工程が煩雑となる。
これらの不都合を解消するため、図22に示すように、非出射側に向かって徐々にストライプ幅を広くしていく構造が考えられる。
この場合、消費電力低減のため、ストライプ形状を最適化する場合、非出射側のストライプの面積が大きくなるので、その分、出射側のストライプ幅を小さくし、全体のストライプ面積を調節する必要がある。
出射側のストライプ幅を小さくした場合、ファーフィールドパターンの乱れを低減する効果や、半値幅の出力依存性を低減する効果が小さくなってしまう。すなわち、よりストライプ幅一定の場合に近づくため、テーパ構造の効果が失われてしまう。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、製造工程の煩雑化を抑制しながら高温、高出力動作を実現可能な半導体レーザ装置を提供することにある。
本発明に係る半導体レーザ装置は、出射側端部、非出射側端部および上面を有する共振器を備えた半導体レーザ装置であって、共振器は、半導体基板と、半導体基板上に形成されたn型クラッド層およびp型クラッド層と、n型クラッド層およびp型クラッド層に挟持される活性層とを含み、共振器の軸方向に延びる突出部が共振器の上面に形成され、突出部は、出射側端部に位置する第1端部と、非出射側端部に位置し、第1端部と同じ幅を有する第2端部と、第1端部から第2端部に向けて突出部の幅をテーパ状に減少させるテーパ部と、テーパ部に対して第2端部側に位置し、一定の幅を有する幅狭部分と、幅狭部分と第2端部との間に位置し、突出部の幅を段差状に変化させる段差部とを含む。上記共振器における出射側端部および非出射側端部に電流非注入領域が設けられ、出射側端部に設けられた電流非注入領域内において、突出部における第1端部は、その幅が一定の部分を有し、突出部における段差部は、非出射側端部に設けられた電流非注入領域内に形成される。
1つの実施態様では、上記半導体レーザ装置において、出射側端部および非出射側端部に設けられた電流非注入領域の少なくとも一部において、該電流非注入領域に挟まれた部分に対して、活性層のバンドギャップが大きい部分が形成される。
1つの実施態様では、上記半導体レーザ装置において、突出部の幅の最小値は、0.5μm以上3.0μm以下である。
1つの実施態様では、上記半導体レーザ装置において、突出部の幅の最大値は、突出部の幅の最小値の1.2倍以上3.0倍以下である。
1つの実施態様では、上記半導体レーザ装置において、共振器における少なくとも非出射側端部に電流非注入領域が設けられ、テーパ部の長さは、共振器の長さの0.2倍以上であり、かつ、共振器の長さから非出射側端部に設けられた電流非注入領域の長さを引いた長さ以下である。
1つの実施態様では、上記半導体レーザ装置において、活性層は、GaInPまたはAlGaInPを含む。
1つの実施態様では、上記半導体レーザ装置において、活性層は、GaAsまたはAlGaAsを含む。
1つの実施態様では、上記半導体レーザ装置において、活性層は、GaNまたはInGaNを含む。
1つの実施態様では、上記半導体レーザ装置は、異なる2つ以上の波長で発振する。
本発明によれば、半導体レーザ装置の製造工程の煩雑化を抑制しながら、該半導体レーザ装置の高温、高出力動作を実現することができる。
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
図1は、後述する実施の形態1〜4に係る半導体レーザ装置の共振器におけるストライプ形状を示す模式図である。図1を参照して、後述の実施の形態1〜4に係る半導体レーザ装置におけるストライプ形状は、出射側端部1と、テーパ部2と、幅狭部分3と、ステップ部4と、非出射側端部5とを含む。
出射側端部1と非出射側端部5とは、略同じ幅となるように形成される。テーパ部2は、出射側から非出射側に向かって幅が狭くなるように形成される。幅狭部分3は、テーパ部2に対して非出射側に位置する。幅狭部分3の幅は、一定である。ステップ部4は、幅狭部分3と非出射側端部5との間に位置しており、ストライプ幅をステップ状(段差上)に変化させる部分である。このようなストライプ形状を採用する利点については、後述する。
なお、共振器の両端には、電流非注入領域である窓領域18が設けられている。その内側には、内部領域19が設けられている。ステップ部4は、非出射側に設けられた窓領域18内に形成される。また、非出射側に設けられた窓領域18内において、出射側端部1は、その幅が一定の部分を有する。
(実施の形態1)
図2は、本発明の実施の形態1に係る半導体レーザ装置における窓領域18の断面を示す断面図であり、図3は、当該半導体レーザ装置における内部領域19の断面を示す断面図である。
図2,図3に示すように、本実施の形態に係る半導体レーザ装置は、少なくともn型AlGaInPクラッド層12、ノンドープAlGaInP光ガイド層とノンドープGaInPウェル層、ノンドープAlGaInPバリア層を含む多重量子井戸活性層13、p型AlGaInPクラッド層14、p型GaInPバンド不連続緩和層15、p型GaAsキャップ層16を含む、n型GaAs基板11上に順次形成された積層構造を有する。共振器端面近傍に設けられた窓領域18(図2)では、亜鉛(Zn)の拡散により、多重量子井戸活性層13が無秩序化されている。窓領域18の長さは、たとえば30μm程度である。p型AlGaInPクラッド層14の一部と、p型GaInPバンド不連続緩和層15、p型GaAsキャップ層16により、ストライプ状のリッジ14Aが形成されている。
内部領域19では、図3に示すように、リッジ上面部以外の場所は、酸化シリコン、または窒化シリコンなどからなる絶縁膜17で覆われており、その上にオーミックコンタクト用の電極(図示せず)が形成され、リッジ14Aにのみ電流が流れるようになっている。
他方、窓領域18では、図2に示すように、リッジ14A上にも絶縁膜17が形成され、電流非注入となっている。
窓領域18の少なくとも一部において、内部領域19に対して、多重量子井戸活性層13のバンドギャップが大きい部分が形成されている。共振器の端面における光吸収をなくし、その光吸収による温度上昇によって端面が破壊することを抑制している。
ストライプ形状は、図1に示すように、共振器内の一部に、徐々にストライプ幅が変化するテーパ部2を有している。
本実施の形態において、共振器の長さは1500μm、ストライプ幅の最も狭い部は1.5μm、出射面側である最もストライプ幅の広い部分は3.0μm、テーパ部2の長さは1000μmである。
また、電流非注入領域である窓領域18の端部に位置する出射側端部1のストライプ幅は3.0μmである。非出射面側においては、電流非注入領域である窓領域18内において、ストライプ幅をステップ状に1.5μmから3.0μmに変化させている。
窓領域18は端面近傍の電流非注入領域であるため、上記のように、ストライプ幅をステップ状に急激に変化させた場合も、それによる特性への影響はみられない。
ストライプ幅を共振器内で一定にした場合、ストライプ幅を1.5μm程度に調節すれば、キンクの発生を抑制することができる。しかし、本実施の形態に係る半導体レーザ装置によれば、ストライプ幅を1.5μmで一定にした従来の半導体レーザに対して、下記のような効果を奏する。
すなわち、従来の半導体レーザ装置(図4〜図11において『従来(ストライプ幅一定)』と表示)の特定と、本実施の形態に係るテーパストライプ構造の半導体レーザ装置の特性(図4〜図11において『本発明』と表示)とを比較すると、本実施の形態に係る半導体レーザ装置では、(a)抵抗が下がり(図4)、(b)高出力発振時の動作電圧は下がる(図5)。また、(c)発振閾値は上昇するが(図6)、(d)高出力発振時の動作電流はほぼ変化しない(図7)。その結果、(e)消費電力(動作電流と動作電圧の積)が下がる(図8)。
上記のように、発振閾値は上昇するが、高出力発振時の動作電流はほぼ変化しない理由としては、(f)閾値電流密度が下がる(図9)ため、温度特性が良くなり、動作電流の上昇が抑制されていると考えられる。
また、(g)水平方向のファーフィールドパターン(FFP)の乱れが低減され(図10)、(h)水平方向のファーフィールドパターンの半値幅の光出力による変化も低減される(図12)。
ここで、ファーフィールドパターンの乱れとは、ガウシアンカーブからのずれの比率で定義され、水平方向のファーフィールドパターンの半値幅の光出力による変化は、書き込み時と読み出し時のファーフィールドパターンの半値幅の差で定義されるものである。
また、本実施の形態では、出射面側と、非出射面側のストライプ幅が同じであるため、製造工程上、従来のストライプ幅が一定である半導体レーザ装置と同様であり、容易に作製可能である。
ここで、ストライプ幅の最も狭い部分の幅は、0.5μm以下では製造が困難であり、現実的ではない。また、当該幅が3μmを超えると、横モードが不安定になり、キンクが発生しやすくなる。さらに好ましくは、2μm以下とすることで、よりキンクを抑制できる。
本実施例では、ストライプ幅の最も広い部分の幅(W2)は、ストライプ幅の最も狭い部分の幅(W1)の2倍であるが、ストライプ幅の最も広い部分の幅が、ストライプ幅の最も狭い部分の幅の1.2倍より小さいと、ストライプをテーパ形状にすることによる特性向上の効果が小さくなる。逆に、ストライプ幅の最も広い部分の幅が、ストライプ幅の最も狭い部分の幅の3倍を超えるとファーフィールドパターンの乱れは低減し、より安定するが、面積が大きくなりすぎ、動作電圧の低下よりも、動作電流の増加が顕著になり、消費電力が下がらなくなってくる。さらに好ましくは、W2をW1の2倍程度とすることで、ファーフィールドパターンの安定性と消費電力の低減を両立できる。
また、本実施の形態では、テーパ部2の長さは1000μmであり、共振器長の0.67倍であるが、テーパ部2の長さが共振器長の0.2倍より短い場合、面積増加による消費電力低下の効果が抑制される。好ましくは、テーパ部2の長さを共振器長の0.4倍以上とすることで、大きな効果を得ることができる。また、非出射面側においては、電流非注入領域である窓領域18でステップ状にストライプ幅を変化させており、そのステップ状に変化させている部分までテーパ部2が延びていてもよい。好ましくは、テーパ部2の長さは共振器長の0.8以下である。
さらに、出射面側、非出射面側にストライプ幅が一定である部分を設けることにより、ウエハからバー分割する際に、分割位置の尤度を確保することができ、生産性が向上する。
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る半導体レーザ装置は、共振器100を備える。共振器100は、『半導体基板』としてのn型GaAs基板11と、n型GaAs基板11上に形成された『n型クラッド層』としてのn型AlGaInPクラッド層12および『p型クラッド層』としてのp型AlGaInPクラッド層14と、n型AlGaInPクラッド層12およびp型AlGaInPクラッド層14に挟持される『活性層』としての多重量子井戸活性層13とを含み、共振器の軸方向に延びる『突出部』としてのリッジ14Aが共振器の上面に形成され、リッジ14Aは、『第1端部』としての出射側端部1と、出射側端部1と同じ幅を有する『第2端部』としての非出射側端部5と、出射側端部1から非出射側端部5に向けてリッジ14Aの幅をテーパ状に減少させるテーパ部2と、非出射側端部5に対して出射側端部1側に設けられ、リッジ14Aの幅を段差状に変化させる『段差部』としてのステップ部4とを含む。
本実施の形態に係る半導体レーザ装置によれば、テーパストライプ構造において、電流非注入領域で非出射側のストライプ幅をステップ状に変化させ、出射側のストライプ幅と合わせることで、製造工程の煩雑化を抑制しながら、消費電力の低減、ファーフィールドパターン特性向上を実現することができる。この結果、記録型光ピックアップに必要な高出力半導体レーザ装置を得ることができる。
(実施の形態2)
図12は、実施の形態2に係る半導体レーザ装置の断面を示す模式図である。図12(a)は内部領域19の断面を示し、図12(b)は、窓領域18の断面を示す。
この半導体レーザ装置は、実施の形態1に係る半導体レーザ装置の変形例であって、多重量子井戸活性層がGaAs,AlGaAsを含み、発振波長が780nm帯のCD−R用の赤外高出力レーザ装置であることを特徴とする。
図12を参照して、本実施の形態に係る半導体レーザ装置は、n型GaAs基板21上に順次形成された積層構造を有する。積層構造は、少なくともn型AlGaInPクラッド層22と、ノンドープAlGaAs光ガイド層、ノンドープGaAsウェル層、およびノンドープAlGaAsバリア層を含む多重量子井戸活性層23と、p型AlGaInPクラッド層24と、p型GaInPバンド不連続緩和層25と、p型GaAsキャップ層26とからなる。共振器端面近傍には、亜鉛(Zn)の拡散により多重量子井戸活性層23を無秩序化した長さが30μm程度の窓領域18が形成される。p型AlGaInPクラッド層24の一部と、p型GaInPバンド不連続緩和層25、p型GaAsキャップ層26に、ストライプ状のリッジ24Aが形成される。
内部領域19では、リッジ上面部以外の場所は、酸化シリコン、または窒化シリコンなどからなる絶縁膜27で覆われており、その上にオーミックコンタクト用の電極が形成され(図示せず)、リッジ24Aにのみ電流が流れるようになっている(図12(a))。
窓領域18では、リッジ上にも絶縁膜が形成され、電流非注入となっている(図12(b))。
なお、ストライプ形状は、図1に示すように、共振器内の一部に徐々にストライプ幅が変化するテーパ部2を有している。
また、共振器長1000μm、ストライプ幅の最も狭い部分の幅(W1)が2μm、ストライプ幅の最も広い部分の幅(W2)が4μm、テーパ領域の長さが600μm、電流非注入である窓領域18の長さが、出射側で30μm、非出射面側で30μmである。
また、電流非注入領域である窓領域18の端部に位置する出射側端部1のストライプ幅は4.0μmである。非出射面側においては、電流非注入領域である窓領域18内において、ストライプ幅をステップ状に4.0μmから2.0μmに変化させている。
本実施の形態に係る半導体レーザ装置においても、実施の形態1に係る半導体レーザ装置と同様の効果を得ることができる。
(実施の形態3)
図13は、実施の形態3に係る半導体レーザ装置の断面を示す模式図である。図13(a)は内部領域19の断面を示し、図13(b)は、窓領域18の断面を示す。
この半導体レーザ装置は、実施の形態1,2に係る半導体レーザ装置の変形例であって、多重量子井戸活性層の構造がGaN,InGaNを含み、発振波長が405nm帯のBD用の赤外高出力レーザ装置であることを特徴とする。
図13を参照して、本実施の形態に係る半導体レーザ装置は、n型GaN基板31上に順次形成された積層構造を有する。積層構造は、少なくともn型AlGaNクラッド層32と、GaN光ガイド層、InGaNウェル層、およびGaNとInGaNとからなるバリア層を含む多重量子井戸活性層33と、p型AlGaNクラッド層34と、p型GaNコンタクト層36とからなる。共振器端面近傍には、長さが30μm程度の窓領域18が形成され、p型AlGaNクラッド層34の一部と、p型GaNコンタクト層36に、ストライプ状のリッジ34Aが形成される。
内部領域19では、リッジ上面部以外の場所は、酸化シリコン、または窒化シリコンなどからなる絶縁膜37で覆われており、その上にオーミックコンタクト用の電極が形成され(図示せず)、リッジ34Aにのみ電流が流れるようになっている(図13(a))。
窓領域18では、リッジ上にも絶縁膜が形成され、電流非注入となっている(図13(b))。
なお、ストライプ形状は、図1に示すように、共振器内の一部に徐々にストライプ幅が変化するテーパ部2を有している。
また、共振器長800μm、ストライプ幅の最も狭い部分の幅(W1)が2μm、ストライプ幅の最も広い部分の幅(W2)が4μm、テーパ領域の長さが500μm、電流非注入である窓領域18の長さが、出射側で30μm、非出射面側で30μmである。
また、電流非注入領域である窓領域18の端部に位置する出射側端部1のストライプ幅は2.0μmである。非出射面側においては、電流非注入領域である窓領域18内において、ストライプ幅をステップ状に4.0μmから2.0μmに変化させている。
本実施の形態に係る半導体レーザ装置においても、実施の形態1,2に係る半導体レーザ装置と同様の効果を得ることができる。
(実施の形態4)
図14は、実施の形態4に係る半導体レーザ装置の断面を示す模式図である。図14(a)は内部領域19の断面を示し、図14(b)は、窓領域18の断面を示す。
この半導体レーザ装置は、実施の形態1〜3に係る半導体レーザ装置の変形例であって、2つの半導体レーザ装置を1つのチップに搭載するモノリシック半導体レーザ装置であって、多重量子井戸活性層にGaAs,AlGaAsを含み、780nm帯で発振する第一の半導体レーザ装置と、多重量子井戸活性層にGaInPを含み、660nm帯で発振するの第二の半導体レーザ装置との2つの半導体レーザ装置を含む点を1つの特徴とする。すなわち、本実施の形態に係る半導体レーザ装置は、異なる2つ以上の波長で発振するものである。
図14を参照して、本実施の形態に係る半導体レーザ装置において、第一の半導体レーザ装置は、n型GaAs基板41上に順次形成された積層構造を有する。積層構造は、少なくともn型AlGaInPクラッド層421、ノンドープAlGaInP光ガイド層、ノンドープGaInPウェル層、およびノンドープAlGaInPバリア層を含む多重量子井戸活性層431と、p型AlGaInPクラッド層441と、p型GaInPバンド不連続緩和層451、p型GaAsキャップ層461とからなる。共振器端面近傍には、長さが30μm程度の窓領域18が形成され、p型AlGaInPクラッド層441の一部と、p型GaInPバンド不連続緩和層451と、p型GaAsキャップ層461とに、ストライプ状のリッジ441Aが形成される。
また、本実施の形態に係る半導体レーザ装置において、第二の半導体レーザ装置は、n型GaAs基板41上に順次形成された積層構造を有する。積層構造は、少なくともn型AlGaInPクラッド層422、ノンドープAlGaAs光ガイド層、ノンドープGaAsウェル層、およびノンドープAlGaAsバリア層を含む多重量子井戸活性層432と、p型AlGaInPクラッド層442と、p型GaInPバンド不連続緩和層452、p型GaAsキャップ層462とからなる。共振器端面近傍には、長さが30μm程度の窓領域18が形成され、p型AlGaInPクラッド層442の一部と、p型GaInPバンド不連続緩和層452と、p型GaAsキャップ層462とに、ストライプ状のリッジ442Aが形成される。
第一および第二の半導体レーザ装置において、内部領域19では、リッジ上面部以外の場所は、酸化シリコン、または窒化シリコンなどからなる絶縁膜471,472で覆われており、その上にオーミックコンタクト用の電極が形成され(図示せず)、リッジ441A,442Aのみ電流が流れるようになっている(図14(a))。
第一および第二の半導体レーザ装置において、窓領域18では、リッジ上にも絶縁膜が形成され、電流非注入となっている(図14(b))。
なお、第一および第二の半導体レーザ装置において、ストライプ形状は、図1に示すように、共振器内の一部に徐々にストライプ幅が変化するテーパ部2を有している。
また、本実施の形態に係る半導体レーザ装置の共振器長は1500μmである。
そして、第一の半導体レーザ装置においては、ストライプ幅の最も狭い部分の幅(W1)が2μm、ストライプ幅の最も広い部分の幅(W2)が4μm、テーパ領域の長さが1000μm、電流非注入である窓領域18の長さが、出射側で30μm、非出射面側で30μmである。また、電流非注入領域である窓領域18の端部に位置する出射側端部1のストライプ幅は4.0μmである。非出射面側においては、電流非注入領域である窓領域18内において、ストライプ幅をステップ状に4.0μmから2.0μmに変化させている。
他方、第二の半導体レーザ装置においては、ストライプ幅の最も狭い部分の幅(W1)が1.5μm、ストライプ幅の最も広い部分の幅(W2)が3μm、テーパ領域の長さが1000μm、電流非注入である窓領域18の長さが、出射側で30μm、非出射面側で30μmである。また、電流非注入領域である窓領域18の端部に位置する出射側端部1のストライプ幅は3.0μmである。非出射面側においては、電流非注入領域である窓領域18内において、ストライプ幅をステップ状に3.0μmから1.5μmに変化させている。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の実施の形態1〜4に係る半導体レーザ装置の共振器におけるストライプ形状を示す模式図である。 本発明の実施の形態1に係る半導体レーザ装置の端面近傍(電流非注入部)の断面を示す模式図である。 本発明の実施の形態1に係る半導体レーザ装置の内部の断面を示す模式図である。 本発明の実施の形態1に係る半導体レーザ装置の実施例と、従来の半導体レーザ装置のとの特性比較を示す図(その1)である。 本発明の実施の形態1に係る半導体レーザ装置の実施例と、従来の半導体レーザ装置のとの特性比較を示す図(その2)である。 本発明の実施の形態1に係る半導体レーザ装置の実施例と、従来の半導体レーザ装置のとの特性比較を示す図(その3)である。 本発明の実施の形態1に係る半導体レーザ装置の実施例と、従来の半導体レーザ装置のとの特性比較を示す図(その4)である。 本発明の実施の形態1に係る半導体レーザ装置の実施例と、従来の半導体レーザ装置のとの特性比較を示す図(その5)である。 本発明の実施の形態1に係る半導体レーザ装置の実施例と、従来の半導体レーザ装置のとの特性比較を示す図(その6)である。 本発明の実施の形態1に係る半導体レーザ装置の実施例と、従来の半導体レーザ装置のとの特性比較を示す図(その7)である。 本発明の実施の形態1に係る半導体レーザ装置の実施例と、従来の半導体レーザ装置のとの特性比較を示す図(その8)である。 本発明の実施の形態2に係る半導体レーザ装置の断面を示す模式図であり、(a)は内部の断面を示し、(b)は、端面近傍(電流非注入部)の断面を示す。 本発明の実施の形態3に係る半導体レーザ装置の断面を示す模式図であり、(a)は内部の断面を示し、(b)は、端面近傍(電流非注入部)の断面を示す。 本発明の実施の形態4に係る半導体レーザ装置の断面を示す模式図であり、(a)は内部の断面を示し、(b)は、端面近傍(電流非注入部)の断面を示す。 従来の半導体レーザ装置の一例を示す斜視図である。 従来の半導体レーザ装置におけるストライプ形状の一例を示す図である。 従来の半導体レーザ装置におけるストライプ形状の他の例を示す図である。 従来の半導体レーザ装置におけるストライプ形状のさらに他の例を示す図である。 従来の半導体レーザ装置の動作電圧を示す図である。 従来の半導体レーザ装置のバー分割状態を説明する図である。 従来の半導体レーザ装置のチップ形状と発光点位置を説明する図である。 従来の半導体レーザ装置におけるストライプ形状のさらに他の例を示す図である。
符号の説明
11,21,31 基板、12,22,32,421,422 n型クラッド層、13,23,33,431,432 多重量子井戸活性層、14,24,34,441,442 p型クラッド層、14A,24A,34A,441A,442A リッジ、15,25,451,452 バンド不連続緩和層、16,26,36,461,462 p型キャップ層、17,27,37,471,472 絶縁膜、18 窓領域(電流非注入領域)、19 内部領域。

Claims (9)

  1. 出射側端部、非出射側端部および上面を有する共振器を備えた半導体レーザ装置であって、
    前記共振器は、
    半導体基板と、
    前記半導体基板上に形成されたn型クラッド層およびp型クラッド層と、
    前記n型クラッド層および前記p型クラッド層に挟持される活性層とを含み、
    前記共振器の軸方向に延びる突出部が前記共振器の前記上面に形成され、
    前記突出部は、
    前記出射側端部に位置する第1端部と、
    前記非出射側端部に位置し、前記第1端部と同じ幅を有する第2端部と、
    前記第1端部から前記第2端部に向けて前記突出部の幅をテーパ状に減少させるテーパ部と
    前記テーパ部に対して前記第2端部側に位置し、一定の幅を有する幅狭部分と、
    前記幅狭部分と前記第2端部との間に位置し、前記突出部の幅を段差状に変化させる段差部とを含み、
    前記共振器における前記出射側端部および前記非出射側端部に電流非注入領域が設けられ、
    前記出射側端部に設けられた前記電流非注入領域内において、前記突出部における前記第1端部は、その幅が一定の部分を有し、
    前記突出部における前記段差部は、前記非出射側端部に設けられた前記電流非注入領域内に形成される、半導体レーザ装置。
  2. 前記出射側端部および前記非出射側端部に設けられた前記電流非注入領域の少なくとも一部において、該電流非注入領域に挟まれた部分に対して、前記活性層のバンドギャップが大きい部分が形成される、請求項1に記載の半導体レーザ装置。
  3. 前記突出部の幅の最小値は、0.5μm以上3.0μm以下である、請求項1または請求項2に記載の半導体レーザ装置。
  4. 前記突出部の幅の最大値は、前記突出部の幅の最小値の1.2倍以上3.0倍以下である、請求項1から請求項3のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  5. 前記共振器における少なくとも前記非出射側端部に電流非注入領域が設けられ、
    前記テーパ部の長さは、前記共振器の長さの0.2倍以上であり、かつ、前記共振器の長さから前記非出射側端部に設けられた前記電流非注入領域の長さを引いた長さ以下である、請求項1から請求項4のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  6. 前記活性層は、GaInPまたはAlGaInPを含む、請求項1から請求項5のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  7. 前記活性層は、GaAsまたはAlGaAsを含む、請求項1から請求項5のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  8. 前記活性層は、GaNまたはInGaNを含む、請求項1から請求項5のいずれかに記
    載の半導体レーザ装置。
  9. 異なる2つ以上の波長で発振する、請求項1から請求項5のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
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