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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