JP4852904B2 - 半導体レーザアレイ - Google Patents

Description

本発明は、複数の半導体レーザがアレイ状に形成された半導体レーザアレイに関する。

近年、部品の加工や物体形状のセンシングをはじめ、様々な用途に半導体レーザが応用されており、その出射されるレーザ光の出射態様も、それら用途に応じて適宜選択されている。例えば、部品の加工や固体励起のように、高エネルギーのレーザ光を必要とする用途に対しては、複数のレーザ光を集光させて得られるエネルギー密度の高い集光光が用いられている。また、物体形状のセンシングのように、エネルギー密度の高さよりもむしろ広範囲の走査が要求される用途に対しては、シート状のレーザ光、いわゆるシート光が用いられている。

そして、これら集光光やシート光を出射するための構成としては一般に、レンズやミラー等の光学部品を用いた構成が採用されている。このうち、集光光を出射するための構成としては、複数の半導体レーザをアレイ状に配列しておき、これら半導体レーザから出射されるレーザ光をレンズによって集光させるようにした構成がある。一方、上記シート光を出射させるための構成としては、半導体レーザから出射されるレーザ光の光路をミラーあるいはレンズを用いて連続的に変えることによって同レーザ光による１次元走査を行い、擬似的にシート光とする構成がある。ただし、これらいずれの構成も、レンズやミラー等の光学部品を必要としており、またそれら光学部品の配置精度や駆動精度にも高い精度が要求されることから、こうしたレーザ装置としての構成の複雑化、あるいは高コスト化が避けられなかった。

そこで従来は、例えば特許文献１に見られるように、半導体レーザのストライプ部、すなわち電流を活性層に注入する電極ストライプをミラー面に対して傾斜させることによって同ミラー面に対し所定の角度をもったレーザ光が出射されるようにした半導体レーザを複数個、アレイ状に配列した半導体レーザアレイなども提案されるに至っている。このような構成を採用することにより、レンズ等の光学部品を用いずとも、半導体レーザアレイから発せられる複数のレーザ光による集光光やシート光の実現も期待できるようになる。
特開昭６２−２６９３７７号公報 特公平６−９３５３２号公報 特開平６−５３６１０号公報

このように、上記従来の半導体レーザアレイによれば、同レーザアレイ自身から出射される複数のレーザ光による集光光やシート光の実現が期待できるとはいえ、現実としては、その構造に起因する以下のような問題が無視できず、その実現を困難なものとしている。

すなわち、上記半導体レーザアレイのように、ミラー面に対して電極ストライプだけを傾斜させたとしても、各半導体レーザの活性層から誘導放出されたレーザ光はその端面のミラー面で共振することから、必ずしも上記ストライプ部の傾斜角度通りにレーザ光が出射されるとは限らない。このため結局は、上述の集光光やシート光についてこれを高い精度のもとに得ることは困難とされていた。

なお従来、例えば特許文献２あるいは特許文献３に見られるように、２つのストライプ部を有するいわゆるツインストライプ半導体レーザのそれらストライプ部を通じて活性層に注入する電流の比率を変えることにより半導体レーザから出射されるレーザ光の方向を調整するようにしたものなども知られている。しかし、このようなツインストライプ半導体レーザそのものは基本的に１つのエミッタとしか機能しておらず、このような半導体レーザからは上述した集光光やシート光を得ることはできない。なお、例えば上記電流の比率を連続的に変化させるなどして、ビームスキャンによる擬似的なシート光を得ることは決して不可能ではないが、そのための電流制御の困難性等を考慮すると、実情としてはその実現も難しい。このため、このようなツインストライプ半導体レーザをアレイ配列して上述の集光光やシート光を得ようとしても、結局は、制御システムや装置構成上の複雑化が避けられない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、何ら複雑な制御や機構等を必要としない簡素な構造でありながら、集光光やシート光等、レーザ光としての指向特性を任意に調整、設定することのできる半導体レーザアレイを提供することにある。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、絶縁層に形成された電極ストライプを通じて電極から活性層内に注入されるキャリアの再結合によってレーザ光を出射する半導体レーザの複数がアレイ状に配列されてなる半導体レーザアレイにおいて、上記アレイ状に配列された各半導体レーザは、平坦な頂上の両側方に急な崖を有する外形構造であるメサ構造部分に対応して上記活性層を有し、上記アレイ状に配列された半導体レーザとして、上記活性層内に生じるキャリア密度の分布が電流の注入方向に対して非対称となるように上記絶縁層に対して偏倚して上記メサ構造の平坦な頂上部分に設けられた電極ストライプを備えるものを含むとともに、同アレイ状に配列された半導体レーザは、それら半導体レーザのうちの外側に位置するものほど上記電極ストライプの偏倚量が大きく設定される構造とした。

半導体レーザアレイとしてこのような構造によれば、電極ストライプが絶縁層に対して偏倚して設けられている半導体レーザにあって、キャリアの注入を通じて活性層内のキャ
リア密度の分布に非対称性（偏り）が生じると、キャリア密度の高い領域では同密度の低い領域に比較して相対的に屈折率が低下するという現象に基づき屈折率の分布にも非対称性が生じる。これにより、この半導体レーザの活性層内で発生したレーザ光の波面が、屈折率の低い領域から高い領域へと光が移る現象、いわゆる反導波現象に基づき曲げられることとなり、半導体レーザからはミラー面に対して鋭角、あるいは鈍角となるレーザ光が出射されるようになる。このため、半導体レーザアレイを構成する各半導体レーザについて、その電極ストライプの絶縁層に対する偏倚量を個々に調整することにより、同半導体レーザアレイからは前述の集光光やシート光が出射されるようになる。また特に、メサ構造部分に対応して各半導体レーザとしての活性層を設け、電極ストライプをこのメサ構造部分の中心から偏倚させて同メサ構造の平坦な頂上部分に設けるといったより簡素な構造を通じて、アレイ配列された各半導体レーザの電極ストライプの偏倚量の調整のみによって集光光やシート光等、レーザ光としての指向特性の調整ができるようになるため、例えば前記特許文献２に見られるような注入電流の精密な制御やそのための機構等が不要となり、ひいては集光光やシート光等の出射を可能とする半導体レーザ装置としての簡素化が併せて図られるようにもなる。

なお、このような半導体レーザアレイとしての具体的な構造としては、例えば請求項２に記載の発明によるように、
（イ）上記アレイ状に配列された半導体レーザのうちの外側に位置するものほど、その電極ストライプが外側に偏倚して設けられてなる構造。
あるいは請求項３に記載の発明によるように、
（ロ）上記アレイ状に配列された半導体レーザのうちの外側に位置するものほど、その電極ストライプが内側に偏倚して設けられてなる構造。
等々、を採用することができる。ちなみに、上記（イ）の構成によれば、電極ストライプの真下近傍のキャリア密度がその内側のキャリア密度よりも相対的に高くなるため、活性層で発生するレーザ光の波面が内側方向（半導体レーザアレイの中心方向）に曲げられることとなり、半導体レーザアレイからは集光光が出射されるようになる。一方、上記（ロ）の構成によれば、電極ストライプの真下近傍のキャリア密度がその内側のキャリア密度よりも相対的に低くなるため、活性層で発生するレーザ光の波面が外側方向に曲げられることとなり、半導体レーザアレイからはシート光が出射されるようになる。

また、請求項４に記載の発明では、絶縁層に形成された電極ストライプを通じて電極から活性層内に注入されるキャリアの再結合によってレーザ光を出射する半導体レーザの複数がアレイ状に配列されてなる半導体レーザアレイにおいて、上記アレイ状に配列された各半導体レーザは、平坦な頂上の両側方に急な崖を有する外形構造であるメサ構造部分に対応して活性層を有し、上記電極ストライプが、各半導体レーザ毎にレーザ光の発光可能領域の全域を覆う幅にて形成されてなるとともに、この電極ストライプが形成された電極を下層電極としてその上層には、絶縁膜を介して積層されてこの絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して下層電極と電気的に接続された上層電極を有しており、上記アレイ状に配列された半導体レーザとして、上記活性層内に生じるキャリア密度の分布が上記上層電極からの電流の注入方向に対して非対称となるように上記コンタクトホールが上記下層電極との間に介在する絶縁膜に対して偏倚して上記メサ構造の平坦な頂上部分に設けられたものを含むとともに、同アレイ状に配列された半導体レーザは、それら半導体レーザのうちの外側に位置するものほどコンタクトホールの偏倚量が大きく設定される構造とした。

半導体レーザアレイとしてこのような構造によれば、コンタクトホールが上記下層電極との間に介在する絶縁膜に対して偏倚して設けられている半導体レーザでは、上記請求項１に記載の発明と同様、キャリアの注入によって活性層内の屈折率の分布に非対称性が生じることとなるため、半導体レーザからはミラー面に対して鋭角、あるいは鈍角となるレーザ光が出射されるようになる。このため、半導体レーザアレイを構成する各半導体レーザについて、そのコンタクトホールの上記絶縁膜に対する偏倚量を個々に調整することにより、同半導体レーザアレイからは前述の集光光やシート光が出射されるようになる。また特に、メサ構造部分に対応して各半導体レーザとしての活性層を設け、コンタクトホールをこのメサ構造部分の中心から偏倚させて同メサ構造の平坦な頂上部分に設けるといっ
たより簡素な構造を通じて、各半導体レーザのコンタクトホールの偏倚量の調整のみによって集光光やシート光等、レーザ光としての指向特性の調整がなされるため、この場合も集光光やシート光等の出射を可能とする半導体レーザ装置としての簡素化が併せて図られるようにもなる。さらに、この構造では、キャリアを注入するための電極の構造として上層電極及び下層電極からなる２層電極構造を採用しているため、活性層の発光可能領域上を避けて上層電極にワイヤのボンディングを行うことができるようになり、ひいては半導体レーザアレイの寿命や信頼性の向上を図ることができるようにもなる。また、このような２層電極構造によれば、上層電極の同一箇所へのワイヤボンディングによって生産性の向上も期待できる。

また、請求項５に記載の発明によるように、上記コンタクトホールが、上記電極ストライプに沿ったストライプ状の孔として形成されてなる構造とすれば、コンタクトホールの長手方向に沿って一様に屈折率の分布の非対称性が生じることとなり、コンタクトホールの上記絶縁膜に対する偏倚量の調整を通じた上記集光光やシート光の指向特性の調整もより高い精度のもとに行われるようになる。

なお、このような半導体レーザアレイとしての具体的な構造としては、請求項６に記載の発明によるように、
（ハ）上記アレイ状に配列された半導体レーザのうちの外側に位置するものほど、上記コンタクトホールが外側に偏倚して設けられてなる構造。
あるいは請求項７に記載の発明によるように、
（ニ）上記アレイ状に配列された半導体レーザのうちの外側に位置するものほど、上記コンタクトホールが内側に偏倚して設けられてなる構造。
等々、を採用することができる。ちなみに上記（ハ）の構成によれば、上記（イ）の構造と同様、半導体レーザアレイから集光光が出射されるようになり、一方、上記（ニ）の構造によれば、上記（ロ）の構造と同様、半導体レーザアレイからシート光が出射されるようになる。

また、請求項１〜７のいずれかに記載の半導体レーザアレイにおいて、請求項８に記載の発明によるように、上記活性層が、上記メサ構造部分に対応する部分以外の部分で上記絶縁層により分離されてなる構造とすれば、分離された活性層の狭い領域内でキャリア密度の分布に非対称性が生じるようになる。このため、屈折率の分布の非対称性がより大きく表れるようになり、活性層内で発生したレーザ光の波面もより顕著に曲げられるようになる。すなわち、集光光やシート光等を得る上での指向特性の調整範囲の好適な拡大が図られるようになる。

また、請求項１〜８のいずれかに記載の半導体レーザアレイにおいて、請求項９に記載の発明によるように、上記活性層にキャリアを注入する電極として、例えばＣｒ／Ｐｔ／ＡｕやＴｉ／Ｐｔ／Ａｕよりもシート抵抗の大きいＣｒ／Ａｕ系及びＴｉ／Ａｕ系のいずれかの材料を採用することが特に有効である。これにより、注入されるキャリアの余分な拡散が抑制されてキャリア密度の偏りが助長されるため、レーザ光の波面がより大きく曲げられるようになる。このため、この場合も集光光やシート光等を得る上での指向特性の調整範囲の拡大が図られるようになる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる半導体レーザアレイを適用した第１の実施の形態について図１を参照して説明する。
＜構成＞
図１は、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイについて、そのへき開面（断面）を示したものである。同図１に示されるように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイも、複数個の半導体レーザがアレイ状に配列されることによって構成されている。なお、ここでは便宜上、半導体レーザアレイを構成する複数個の半導体レーザのうち、５個分についてのみその断面構造を図示している。

図１に示されるように、この半導体レーザアレイは、半導体レーザ１００〜１０４が、アレイ状に配列されることによって構成されている。具体的には、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイは、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２、ＧａＡｓ活性層３、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４、及び絶縁層５が順に積層された構造となっている。このうち、クラッド層４は、所定の間隔毎、例えば２００μｍ〜５００μｍ間隔毎に、平坦な頂上の両側方に急な崖を有する外形構造であるメサ構造となるように形成されている。すなわち、各半導体レーザ１００〜１０４は、メサ構造部分に対応して活性層３を有する構造となっている。

また、この半導体レーザアレイにおいて、上記絶縁層５には、クラッド層４のメサ構造部分にそれぞれ対応して、へき開面に直交する方向に電極ストライプ５ａが設けられている。本実施の形態にかかる半導体レーザアレイでは、アレイ状に配列された半導体レーザ１００〜１０４のうちの外側に位置するものほど、その電極ストライプ５ａが外側に偏倚して設けられている。例えば、半導体レーザ１０２を半導体レーザアレイの真中に配列された半導体レーザであるとすると、この半導体レーザ１０２から遠ざかる位置に配列された半導体レーザほど、その電極ストライプ５ａが絶縁層５に対して外側に偏倚して設けられている。すなわち、半導体レーザ１００、１０１では、その電極ストライプ５ａが、図１における左側に偏倚して設けられており、半導体レーザ１０３、１０４では、その電極ストライプ５ａが、同図１における右側に偏倚して設けられている。しかも、その偏倚量は、半導体レーザ１０１よりも半導体レーザ１００の方が大きく、半導体レーザ１０３よりも半導体レーザ１０４の方が大きくなっている。このうち半導体レーザ１００について見てみると、その電極ストライプ５ａは、クラッド層４のメサ構造部分の中心を通る中心線Ａから図１において左側に偏倚して設けられている。

また、この半導体レーザアレイにおいて、上記絶縁層５の上面には、クラッド層４のメサ構造部分にそれぞれ対応して、基板１側からＣｒ、Ａｕとなる２層構造の電極６が設けられている。このように電極６の材料としてＣｒ／Ａｕを採用することにより、半導体レーザの電極材料として一般に使用されるＣｒ／Ｐｔ／ＡｕやＴｉ／Ｐｔ／Ａｕよりもシート抵抗を大きくすることができる。なお、Ｃｒ／Ｐｔ／ＡｕやＴｉ／Ｐｔ／Ａｕよりもシート抵抗が大きい材料としてはこの他にも、例えばＴｉ／Ａｕがある。そこで、上記電極６の構造として、基板１からＴｉ、Ａｕとなる２層構造を採用するようにしてもよい。そして、この電極６とクラッド層４とのオーミックコンタクトが取られた後、各電極６に対してワイヤボンディングが施されることになる。

他方、こうした半導体レーザアレイにおいて、上記基板１の下面には、基板１側からＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕとなる３層構造の電極７が設けられている。
半導体レーザアレイとしてのこのような構造のもとに、上記電極６と上記電極７との間に順方向電圧が印加されると、活性層３に電流（キャリア）が注入されることとなり、半導体レーザアレイからレーザ光が出射されるようになる。次に、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイの動作態様について、詳細に説明する。
＜動作態様＞
まず、絶縁層５の各電極ストライプ５ａを通じてキャリアが注入されると、この注入されたキャリアがクラッド層４内を拡散していき、活性層３内にキャリア密度の分布が生じる。このキャリア密度の分布は、クラッド層４がメサ構造部分を有する構造であることから、電極ストライプ５ａの真下近傍が最も密度の高い分布となる。こうした活性層３のキャリア密度の分布のうち、最も密度の高い部分のみを図１に二点破線にて付記する。

ここで、半導体レーザ１００について見てみると、その電極ストライプ５ａがクラッド層４のメサ構造部分の中心線Ａから図１において左側に偏倚して設けられているため、キャリア密度の最も高い部分が同中心線Ａよりも左側に存在することとなり、キャリア密度の分布に偏り（非対称性）が生じる。すなわち、活性層３内にキャリア密度の高い部分と低い部分とが生じる。その結果、キャリア密度の高い部分では低い部分に比較して光結合が活発に行われることとなり、同低い部分に比較して相対的に利得が高くなるとともに、屈折率が相対的に低下する。こうして屈折率の分布にも偏り（非対称性）が生じると、活性層３内で発生したレーザ光は、屈折率の低い方から屈折率の高い方へと光が曲げられる現象、いわゆる反導波現象によってその波面が曲げられることとなる。このため、図１に破線にて示すように、半導体レーザ１００からはミラー面（へき開面）に対して出射角度θ１だけ傾斜したレーザ光が出射されるようになる。

また、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイにおいては、上述のように、半導体レーザ１０２を中心として、外側に配列された半導体レーザほど、その電極ストライプ５ａが外側に偏倚して設けられている。このため、キャリア密度の最も高い部分も、外側に配列された半導体レーザほど外側に存在することとなる。その結果、半導体レーザ１００、１０１、１０３、１０４からは、それぞれ出射角度の異なるレーザ光が出射され、半導体レーザアレイからはこれらレーザ光の総和として集光光が出射されるようになる。また、このように電極ストライプ５ａの絶縁層５に対する偏倚の方向、偏倚量に応じてキャリア密度の最も高い部分も偏倚することから、半導体レーザアレイから出射される集光光の指向特性は、上記電極ストライプ５ａの絶縁層５に対する偏倚量によって調整可能である。

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイによれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（１）半導体レーザアレイを構成する半導体レーザ１００、１０１、１０３、１０４のうちの外側に位置するものほど、その電極ストライプ５ａを外側に偏倚して設けるようにした。これにより、外側に配列された半導体レーザほど、その活性層３におけるキャリア密度の最も高い部分が外側に存在することとなり、半導体レーザ１００、１０１、１０３、１０４から半導体レーザアレイの中心方向へ向かうレーザ光が出射されるようになる。すなわち、半導体レーザアレイから集光光が出射されるようになる。

（２）また、半導体レーザ１００、１０１、１０３、１０４の電極ストライプ５ａの絶縁層５に対する偏倚量の調整によって集光光の指向特性が調整されるため、注入電流の精密な制御やそのための機構等が不要となり、ひいては集光光の出射を可能とする半導体レーザ装置としての簡素化が併せて図られるようにもなる。

（３）また、メサ構造部分に対応して活性層３を設けるようにした。このため、電極ストライプ５ａをこのメサ構造部分の中心から偏倚させて設けるといったより簡素な構造を通じて、活性層３内のキャリア密度の分布に非対称性を生じさせることができる。

（４）活性層３にキャリアを注入する電極６の材料として、Ｃｒ／Ｐｔ／ＡｕやＴｉ／Ｐｔ／Ａｕよりもシート抵抗の大きいＣｒ／Ａｕ（Ｔｉ／Ａｕ）を採用した。これにより、注入されるキャリアの余分な拡散が抑制されてキャリア密度の偏りが助長されるため、半導体レーザ１００、１０１、１０３、１０４から出射されるレーザ光の波面がより大きく曲げられるようになる。このため、集光光を得る上での指向特性の調整範囲の拡大が図られるようになる。
（第２の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施の形態について説明する。本実施の形態の半導体レーザアレイの構造も、基本的には先の第１の実施の形態にかかる半導体レーザアレイの構造に準じたものとなっている。ただし、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイでは、活性層の分離を通じて集光光の指向特性の調整範囲の拡大が図られるようにしている。以下、こうした半導体レーザアレイについてそのへき開面を図２に示し、この図２を参照しながら説明する。なお、ここでも便宜上、半導体レーザアレイを構成する複数個の半導体レーザのうちの５個分についてのみ、そのへき開面を同図２に示すこととする。また、先の第１の実施の形態と同様の構造については詳細な説明を割愛する。
＜構成＞
図２に示されるように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイも、先の第１の実施の形態同様、半導体レーザ１１０〜１１４がアレイ状に配列されてなり、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２、ＧａＡｓ活性層３、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４、及び絶縁層５が順に積層された構成となっている。ただし、本実施の形態では、各半導体レーザ１１０〜１１４毎に活性層３が、メサ構造部分に対応する部分以外の部分で絶縁層５により分離された構造となっている。なお、このように分離された構造の活性層３は、周知の半導体加工技術により形成可能であり、例えば、クラッド層４までを基板１上にエピタキシャル成長により積層させた後、上記メサ構造部分に対応する部分以外の部分をエッチングにより除去することによって形成される。

また、この半導体レーザアレイにおいても、絶縁層５には、クラッド層４のメサ構造部分にそれぞれ対応して、へき開面に直交する方向に電極ストライプ５ａが設けられている。そして、本実施の形態においても、半導体レーザ１１２を半導体レーザアレイの真中に配列された半導体レーザであるとすると、先の第１の実施の形態と同様、この半導体レーザ１１２から外側に位置する半導体レーザほど、その電極ストライプ５ａが絶縁層５に対して外側に偏倚して設けられている。また、その偏倚量は、半導体レーザ１１１よりも半導体レーザ１１０の方が大きく、半導体レーザ１１３よりも半導体レーザ１１４の方が大きくなっている。

そして、絶縁層５の上面には、上記クラッド層４のメサ構造部分にそれぞれ対応して、基板１側からＣｒ、Ａｕとなる２相構造の電極６が設けられている。一方、上記基板１の下面には、基板１側からＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕとなる３層構造の電極７が設けられている。
＜動作態様＞
半導体レーザアレイとしてこのような構造においても、上記電極６と上記電極７との間に順方向電圧が印加されると、先の第１の実施の形態同様、半導体レーザアレイから集光光が出射されるようになる。ただし、その集光光の指向特性、すなわち半導体レーザ１１０、１１１、１１３、１１４から出射されるレーザ光の出射角度θ２は、先の第１の実施の形態にかかる半導体レーザアレイの半導体レーザ１００、１０１、１０３、１０４（図１）から出射されるレーザ光の出射角度θ１よりも大きくなる。ここでは、このレーザ光の出射角度θ２が出射角度θ１よりも大きくなる点について詳細に説明することとする。なお、ここでも、キャリア注入に伴い活性層３内に生じるキャリア密度の分布のうち、最も密度の高い部分のみを図２に二点破線にて付記している。

この場合もまず、絶縁層５に設けられた各電極ストライプ５ａを通じてキャリアが注入されると、この注入されたキャリアがクラッド層４内を拡散していき、活性層３内にキャリア密度の分布が生じる。ここで、半導体レーザ１００について見てみると、その電極ストライプ５ａがクラッド層４のメサ構造部分の中心線Ａから図２において左側に偏倚して設けられているため、キャリア密度の最も高い部分が同中心線Ａよりも左側に存在することとなり、活性層３におけるキャリア密度の分布に非対称性が生じる。しかも、本実施の形態の半導体レーザアレイでは、活性層３が絶縁層５により分離されていることから、分離された活性層３の狭い領域内でキャリア密度の分布に非対称性が生じる。このため、活性層３を分離しない場合に比較して、活性層３内の屈折率の分布がより大きく表れることとなり、活性層３内で発生したレーザ光の波面はより顕著に曲げられるようになる。その結果、図２に破線にて示すように、半導体レーザ１１０からは、先の図１に示す出射角度θ１よりも大きな出射角度θ２にてレーザ光が出射されるようになる。すなわち、半導体レーザアレイから出射される集光光の指向特性の調整範囲が拡大されることとなる。

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイによれば、上記（１）〜（４）の効果に加えて、以下のような新たな効果を得ることができるようになる。
（５）各半導体レーザ１１０〜１１４毎に活性層３が、メサ構造部分に対応する部分以外の部分で絶縁層５により分離されてなる構造とした。これにより、分離された活性層３の狭い領域内でキャリア密度の分布に非対称性が生じるようになるため、屈折率の分布の非対称性がより大きく表れ、活性層３内で発生したレーザ光の波面がより顕著に曲げられるようになる。したがって、集光光を得る上での指向特性の調整範囲の好適な拡大が図られるようになる。
（第３の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第３の実施の形態について説明する。本実施の形態の半導体レーザアレイの構造も、基本的には先の第１の実施の形態にかかる半導体レーザアレイの構造に準じたものとなっている。ただし、本実施の形態の半導体レーザアレイでは、電極ストライプの絶縁層に対する偏倚方向を変えることによって半導体レーザアレイから前述のシート光が出射されるようにしている。以下、こうした半導体レーザアレイについて、図３を参照しながら説明する。なお、ここでも便宜上、半導体レーザアレイを構成する複数個の半導体レーザのうちの５個分についてのみ、そのへき開面を同図３に示すこととする。また、先の第１の実施の形態と同様の構造については詳細な説明を割愛する。
＜構成＞
図３に示されるように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイも、先の第１の実施の形態同様、半導体レーザ１２０〜１２４がアレイ状に配列されてなり、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２、ＧａＡｓ活性層３、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４、及び絶縁層５が順に積層された構造となっている。このうち、クラッド層４は、所定の間隔毎にメサ構造となるように形成されている。

また、この半導体レーザアレイにおいても、絶縁層５には、クラッド層４のメサ構造部分にそれぞれ対応して、へき開面に直交する方向に電極ストライプ５ａが設けられている。ただし、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイでは、アレイ状に配列された半導体レーザ１２０〜１２４のうちの外側に位置するものほど、その電極ストライプ５ａが内側に偏倚して設けられている。例えば、半導体レーザ１２２を半導体レーザアレイの真中に配列された半導体レーザであるとすると、この半導体レーザ１２２から遠ざかる位置に配列された半導体レーザほど、その電極ストライプ５ａが絶縁層５に対して内側に偏倚して設けられている。すなわち、半導体レーザ１２０、１２１では、その電極ストライプ５ａが、図３における右側に偏倚して設けられており、半導体レーザ１２３、１２４では、その電極ストライプ５ａが、同図３における左側に偏倚して設けられている。しかも、その偏倚量は、半導体レーザ１２１よりも半導体レーザ１２０の方が大きく、半導体レーザ１２３よりも半導体レーザ１２４の方が大きくなっている。このうち半導体レーザ１２０について見てみると、その電極ストライプ５ａは、クラッド層４のメサ構造部分の中心を通る中心線Ｂから図３において右側に偏倚して設けられている。

そして、この半導体レーザアレイにおいても、絶縁層５の上面には、上記クラッド層４のメサ構造部分にそれぞれ対応して、基板１側からＣｒ、Ａｕとなる２相構造の電極６が設けられている。一方、上記基板１の下面には、基板１側からＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕとなる３層構造の電極７が設けられている。

そして、上記電極６と上記電極７との間に順方向電圧が印加されると、活性層３にキャリアが注入されることとなり、半導体レーザアレイからレーザ光が出射されるようになる。ただし、上述した本実施の形態にかかる半導体レーザアレイの構造のもとでは、同半導体レーザアレイからシート光が出射されるようになる。ここで、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイの動作態様について、詳細に説明する。なお、ここでも、キャリア注入に伴い活性層３内に生じるキャリア密度の分布のうち、最も密度の高い部分のみを図３に二点破線にて付記している。
＜動作態様＞
半導体レーザアレイとしてのこのような構造においてもまず、絶縁層５の各電極ストライプ５ａを通じてキャリアが注入されると、この注入されたキャリアがクラッド層４内を拡散していき、活性層３内にキャリア密度の分布が生じる。このキャリア密度の分布は、前述のように、電極ストライプ５ａの真下近傍が最も密度の高い分布となる。

ここで、半導体レーザ１２０について見てみると、その電極ストライプ５ａがクラッド層４のメサ構造部分の中心線Ｂから図３において右側に偏倚して設けられているため、キャリア密度の最も高い部分が同中心線Ｂよりも右側に存在することとなり、屈折率の分布にも非対称性が生じる。ただし、その屈折率の分布態様は、先の第１の実施の形態、あるいは先の第２の実施の形態とは異なり、メサ構造部分の中心線Ｂよりも右側の屈折率が同中心線Ｂの左側の屈折率よりも相対的に低い分布となる。このため、図３に破線にて示すように、ミラー面に対して出射角度θ３だけ半導体レーザアレイの外側方向に傾斜したレーザ光が半導体レーザ１２０から出射されるようになる。

また、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイにおいては、上述のように、半導体レーザ１２２を中心として、外側に配列された半導体レーザほど、その電極ストライプ５ａが内側に偏倚して設けられている。このため、キャリア密度の最も高い部分も、外側に配列された半導体レーザほど内側に存在することとなる。その結果、半導体レーザ１２０、１２１、１２３、１２４からは、それぞれ出射角度の異なるレーザ光が出射され、半導体レーザアレイからはこれらレーザ光の総和としてシート光が出射されるようになる。また、この半導体レーザアレイから出射されるシート光の指向特性は、先の第１の実施の形態同様、上記電極ストライプ５ａの絶縁層５に対する偏倚量によって調整可能である。

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイによれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（１）半導体レーザアレイを構成する半導体レーザ１２０、１２１、１２３、１２４のうちの外側に位置するものほど、その電極ストライプ５ａを内側に偏倚して設けるようにした。これにより、外側に配列された半導体レーザほど、その活性層３におけるキャリア密度の最も高い部分が内側に存在することとなり、半導体レーザ１２０、１２１、１２３、１２４から半導体レーザアレイの外側方向へ向かうレーザ光が出射されるようになる。すなわち、半導体レーザアレイからシート光が出射されるようになる。

（２）また、半導体レーザ１２０、１２１、１２３、１２４の電極ストライプ５ａの絶縁層５に対する偏倚量の調整によってシート光の指向特性が調整されるため、注入電流の精密な制御やそのための機構等が不要となり、ひいてはシート光の出射を可能とする半導体レーザ装置としての簡素化が併せて図られるようにもなる。

（３）また、メサ構造部分に対応して活性層３を設けるようにしたため、電極ストライプ５ａをこのメサ構造部分の中心から偏倚させて設けるといったより簡素な構造を通じて、活性層３内のキャリア密度の分布に非対称性を生じさせることができるようになる。

（４）活性層３にキャリアを注入する電極６の材料として、Ｃｒ／Ｐｔ／ＡｕやＴｉ／Ｐｔ／Ａｕよりもシート抵抗の大きいＣｒ／Ａｕ（Ｔｉ／Ａｕ）を採用した。これにより、注入されるキャリアの余分な拡散が抑制されてキャリア密度の偏りが助長されるため、半導体レーザ１２０、１２１、１２３、１２４から出射されるレーザ光の波面がより大きく曲げられるようになる。このため、シート光を得る上での指向特性の調整範囲の拡大が図られるようになる。

（５）各半導体レーザ１２０〜１２４毎に各別に電極６を設けるようにした。このため、各電極６に同一タイミングにて電流を流してシート光を得ることができることに加えて、これら各電極６に流す電流を順次切り換えることによってビームスキャン（一次元走査）を行うこともできるようになる。
（第４の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第４の実施の形態について説明する。本実施の形態の半導体レーザアレイの構造も、基本的には先の第３の実施の形態にかかる半導体レーザアレイの構造に準じたものとなっている。ただし、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイでは、活性層の分離を通じてシート光の指向特性の調整範囲の拡大が図られるようにしている。以下、こうした半導体レーザアレイについて、図４を参照しながら説明する。なお、ここでも便宜上、半導体レーザアレイを構成する複数個の半導体レーザのうちの５個分についてのみ、そのへき開面を同図４に示すこととする。また、先の第３の実施の形態と同様の構造については詳細な説明を割愛する。
＜構成＞
図４に示されるように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイも、先の第３の実施の形態同様、半導体レーザ１３０〜１３４がアレイ状に配列されてなり、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２、ＧａＡｓ活性層３、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４、及び絶縁層５が順に積層された構成となっている。ただし、本実施の形態では、各半導体レーザ１３０〜１３４毎に活性層３が、メサ構造部分に対応する部分以外の部分で絶縁層５により分離された構造となっている。

また、絶縁層５には、クラッド層４のメサ構造部分にそれぞれ対応して、へき開面に直交する方向に電極ストライプ５ａが設けられている。そして、本実施の形態においても、半導体レーザ１３２を半導体レーザアレイの真中に配列された半導体レーザであるとすると、先の第３の実施の形態と同様、この半導体レーザ１３２から外側に位置する半導体レーザほど、その電極ストライプ５ａが絶縁層５に対して内側に偏倚して設けられている。また、その偏倚量は、半導体レーザ１３１よりも半導体レーザ１３０の方が大きく、半導体レーザ１３３よりも半導体レーザ１３４の方が大きくなっている。

そして、絶縁層５の上面には、上記クラッド層４のメサ構造部分にそれぞれ対応して、基板１側からＣｒ、Ａｕとなる２相構造の電極６が設けられている。一方、上記基板１の下面には、基板１側からＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕとなる３層構造の電極７が設けられている。
＜動作態様＞
半導体レーザアレイとしてこのような構造においても、上記電極６と上記電極７との間に順方向電圧が印加されると、先の第３の実施の形態同様、半導体レーザアレイからシート光が出射されるようになる。ただし、そのシート光の指向特性、すなわち半導体レーザ１３０、１３１、１３３、１３４から出射されるレーザ光の出射角度θ４は、先の第３の実施の形態にかかる半導体レーザアレイの半導体レーザ１２０、１２１、１２３、１２４（図３）から出射されるレーザ光の出射角度θ３よりも大きくなる。ここでは、このレーザ光の出射角度θ４が出射角度θ３よりも大きくなる点について詳細に説明することとする。なお、ここでも、キャリア注入に伴い活性層３内に生じるキャリア密度の分布のうち、最も密度の高い部分のみを図４に二点破線にて付記している。

この場合もまず、絶縁層５に設けられた各電極ストライプ５ａを通じてキャリアが注入されると、この注入されたキャリアがクラッド層４内を拡散していき、活性層３内にキャリア密度の分布が生じる。ここで、半導体レーザ１３０について見てみると、その電極ストライプ５ａがクラッド層４のメサ構造部分の中心線Ｂから図４において右側に偏倚して設けられているため、キャリア密度の最も高い部分が同中心線Ｂよりも右側に存在することとなり、活性層３におけるキャリア密度の分布に非対称性が生じる。しかも、本実施の形態の半導体レーザアレイでは、活性層３が絶縁層５により分離されていることから、活性層３を分離しない場合に比較して、活性層３内の屈折率の分布がより大きく表れることとなる。その結果、活性層３内で発生したレーザ光の波面はより顕著に曲げられるようになり、図４に破線にて示すように、半導体レーザ１１０からは、先の図３に示す出射角度θ３よりも大きな出射角度θ４にてレーザ光が出射されるようになる。すなわち、半導体レーザアレイから出射されるシート光の指向特性の調整範囲が拡大されることとなる。

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイによれば、先の第３の実施の形態における上記（１）〜（５）の効果に加えて、以下のような新たな効果を得ることができるようになる。

（６）各半導体レーザ１３０〜１３４毎に活性層３が、メサ構造部分に対応する部分以外の部分で絶縁層５により分離されてなる構造とした。これにより、屈折率の分布の非対称性がより大きく表れて、活性層３内で発生したレーザ光の波面がより顕著に曲げられるようになる。このため、シート光を得る上での指向特性の調整範囲の好適な拡大が図られるようになる。
（第５の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第５の実施の形態について説明する。本実施の形態の半導体レーザアレイの構造も、基本的には先の第１の実施の形態にかかる半導体レーザアレイの構造に準じたものとなっている。ただし、本実施の形態の半導体レーザアレイでは、電極を２層構造とすることによってワイヤボンディングによる活性層への悪影響が抑制されるようにしている。以下、こうした半導体レーザアレイについて、図５を参照しながら説明する。なお、ここでは便宜上、半導体レーザアレイを構成する複数個の半導体レーザのうちの３個分についてのみ、そのへき開面を同図５に示すこととする。また、先の第１の実施の形態と同様の構造については詳細な説明を割愛する。
＜構成＞
図５に示されるように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイも、半導体レーザ１４０〜１４２がアレイ状に配列されてなり、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１２、ＧａＡｓ活性層１３、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１４、及び絶縁層１５が順に積層された構造となっている。このうち、クラッド層１４は、所定の間隔毎にメサ構造となるように形成されている。

また、絶縁層１５には、クラッド層１４のメサ構造部分にそれぞれ対応して、へき開面に直交する方向に電極ストライプ１５ａが設けられている。ただし、本実施の形態においてこの電極ストライプ１５ａは、各半導体レーザ１４０〜１４２毎にレーザ光の発光可能領域の全域を覆う幅となるように形成されている。

また、この絶縁層１５上には、基板１１側からＣｒ、Ａｕとなる２相構造の下層電極１６が設けられている。さらにこの下層電極１６の上層には、絶縁膜１７を介して積層されて同下層電極１６と電気的に接続された上層電極１８が設けられている。この上層電極１８も、上記下層電極１６と同様、基板１１側からＣｒ、Ａｕとなる２相構造となっている。そして、上層電極１８の上面には、活性層１３の発光可能領域を避けた位置、すなわちクラッド層１４のメサ構造部分から外れた位置に２箇所、ワイヤボンディングが施されている。このように本実施の形態では、キャリアを注入するための電極として、いわゆる２層電極構造を採用している。なお、本実施の形態では、ワイヤの断線等による不都合に対処するために、上層電極１８の２箇所にワイヤボンディングが施されている。

また、上記２層電極構造部分において、絶縁膜１７には、上記電極ストライプ１５ａに沿ったストライプ状の孔としてコンタクトホール１７ａが設けられている。本実施の形態にかかる半導体レーザアレイでは、アレイ状に配列された半導体レーザ１４０〜１４２のうちの外側に位置するものほど、そのコンタクトホール１７ａが外側に偏倚して設けられている。具体的には、半導体レーザ１４１を半導体レーザアレイの真中に配列された半導体レーザであるとすると、半導体レーザ１４０では、そのコンタクトホール１７ａが、図５における左側に偏倚して設けられており、半導体レーザ１４２では、そのコンタクトホール１７ａが、同図５における右側に偏倚して設けられている。このうち半導体レーザ１４０について見てみると、そのコンタクトホール１７ａは、クラッド層１４のメサ構造部分の中心を通る中心線Ｃから図５において左側に偏倚して設けられている。

そして、上記基板１１の下面には、基板１１側からＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕとなる３層構造の電極１９が設けられている。
半導体レーザアレイとしての以上の構造において、上記上層電極１８と上記電極１９との間に順方向電圧が印加されると、活性層１３にキャリアが注入されることとなり、半導体レーザアレイからレーザ光が出射されるようになる。ここで、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイの動作態様について、詳細に説明する。なお、ここでも、キャリア注入に伴い活性層１３内に生じるキャリア密度の分布のうち、最も密度の高い部分のみを図５に二点破線にて付記している。
＜動作態様＞
半導体レーザアレイとしてのこのような構造においてもまず、絶縁膜１７の各コンタクトホール１７ａを通じてキャリアが注入されると、この注入されたキャリアが下層電極１６及びクラッド層１４内を拡散していき、活性層１３内にキャリア密度の分布が生じる。このキャリア密度の分布は、コンタクトホール１７ａの真下近傍が最も密度の高い分布となる。

ここで、半導体レーザ１４０について見てみると、そのコンタクトホール１７ａがクラッド層１４のメサ構造部分の中心線Ｃから図５において左側に偏倚して設けられているため、キャリア密度の最も高い部分が同中心線Ｃよりも左側に存在することとなり、屈折率の分布に非対称性が生じる。このため、図５に破線にて示すように、ミラー面に対して出射角度θ５だけ半導体レーザアレイの中心方向に傾斜したレーザ光が半導体レーザ１４０から出射されるようになる。

また、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイにおいては、上述のように、半導体レーザ１４１を中心として、外側に配列された半導体レーザほど、そのコンタクトホール１７ａが外側に偏倚して設けられている。このため、キャリア密度の最も高い部分も、外側に配列された半導体レーザほど外側に存在することとなる。その結果、半導体レーザ１４０、１４２からは、それぞれ出射角度の異なるレーザ光が出射され、半導体レーザアレイからはこれらレーザ光の総和として集光光が出射されるようになる。また、このようにコンタクトホール１７ａの絶縁膜１７に対する偏倚の方向、偏倚量に応じてキャリア密度の最も高い部分も偏倚することから、半導体レーザアレイから出射される集光光の指向特性は、上記コンタクトホール１７ａの絶縁膜１７に対する偏倚量によって調整可能である。

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイによれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（１）キャリアを注入するための電極構造として、下層電極１６、絶縁膜１７、及び上層電極１８からなる２層電極構造を採用した。そして、半導体レーザアレイを構成する半導体レーザ１４０〜１４２のうちの外側に位置するものほど、その絶縁膜１７に対してコンタクトホール１７ａを外側に偏倚して設けるようにした。これにより、外側に配列された半導体レーザほど、その活性層１３におけるキャリア密度の最も高い部分が外側に存在することとなり、半導体レーザ１４０、１４２から半導体レーザアレイの中心方向へ向かうレーザ光が出射されるようになる。したがって、半導体レーザアレイから集光光が出射されるようになる。

（２）また、半導体レーザ１４０、１４２のコンタクトホール１７ａの絶縁膜１７に対する偏倚量の調整によって集光光の指向特性が調整されるため、注入電流の精密な制御やそのための機構等が不要となり、ひいては集光光の出射を可能とする半導体レーザ装置としての簡素化が併せて図られるようにもなる。

（３）また、メサ構造部分に対応して活性層１３を設けるようにした。このため、コンタクトホール１７ａをこのメサ構造部分の中心から偏倚させて設けるといったより簡素な構造を通じて、活性層１３内のキャリア密度の分布に非対称性を生じさせることができるようになる。

（４）活性層１３にキャリアを注入する上層電極１８及び下層電極１６の材料として、Ｃｒ／Ｐｔ／ＡｕやＴｉ／Ｐｔ／Ａｕよりもシート抵抗の大きいＣｒ／Ａｕ（Ｔｉ／Ａｕ）を採用した。これにより、注入されるキャリアの余分な拡散が抑制されてキャリア密度の偏りが助長されるため、半導体レーザ１４０、１４２から出射されるレーザ光の波面がより大きく曲げられるようになる。このため、集光光を得る上での指向特性の調整範囲の拡大が図られるようになる。

（５）また、キャリアを注入するための電極構造として、下層電極１６、絶縁膜１７、及び上層電極１８からなる２層電極構造を採用したため、コンタクトホール１７ａから離れた箇所からのキャリアの注入に対しても活性層１３内には好適なキャリア密度の分布が生じるようになる。このため、活性層１３の発光可能領域上を避けて上層電極１８にワイヤのボンディングを行うことができるようになり、ひいては半導体レーザアレイの寿命や信頼性の向上を図ることができるようにもなる。また、このような２層電極構造によれば、上層電極１８の同一箇所へのワイヤボンディングによって生産性の向上も期待できるようになる。
（第６の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第６の実施の形態について説明する。本実施の形態の半導体レーザアレイの構造も、基本的には先の第５の実施の形態にかかる半導体レーザアレイの構造に準じたものとなっている。ただし、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイでは、活性層の分離を通じて集光光の指向特性の調整範囲の拡大が図られるようにしている。以下、こうした半導体レーザアレイについて、図６を参照しながら説明する。なお、ここでも便宜上、半導体レーザアレイを構成する複数個の半導体レーザのうちの３個分についてのみ、そのへき開面を同図６に示すこととする。また、先の第５の実施の形態と同様の構造については詳細な説明を割愛する。
＜構成＞
図６に示されるように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイも、先の第５の実施の形態同様、半導体レーザ１５０〜１５２がアレイ状に配列されてなり、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１２、ＧａＡｓ活性層１３、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１４、及び絶縁層１５が順に積層された構造となっている。ただし、本実施の形態では、各半導体レーザ１５０〜１５２毎に活性層１３が、メサ構造部分に対応する部分以外の部分で絶縁層１５により分離された構造となっている。

また、絶縁層１５には、へき開面に直交する方向に対して、各半導体レーザ１５０〜１５２毎にレーザ光の発光可能領域の全域を覆う幅となる電極ストライプ１５ａが設けられている。

また、この絶縁層１５上には、基板１１側からＣｒ、Ａｕとなる２相構造の下層電極１６が設けられている。さらに下層電極１６の上層には、絶縁膜１７を介して積層されて同下層電極１６と電気的に接続された上層電極１８が設けられている。この上層電極１８も、下層電極１６と同様、基板１１側からＣｒ、Ａｕとなる２相構造となっている。そして、上層電極１８の上面には、クラッド層１４のメサ構造部分から外れた位置に２箇所、ワイヤボンディングが施されている。すなわち、本実施の形態においても、キャリアを注入するための電極として、いわゆる２層電極構造を採用している。

また、上記２層電極構造部分において、絶縁膜１７には、上記電極ストライプ１５ａに沿ったストライプ状の孔としてコンタクトホール１７ａが設けられている。本実施の形態にかかる半導体レーザアレイにおいても、アレイ状に配列された半導体レーザ１５０〜１５２のうちの外側に位置するものほど、そのコンタクトホール１７ａが外側に偏倚して設けられている。すなわち、半導体レーザ１５１を半導体レーザアレイの真中に配列された半導体レーザであるとすると、半導体レーザ１５０では、そのコンタクトホール１７ａが、図６における左側に偏倚して設けられており、半導体レーザ１５２では、そのコンタクトホール１７ａが、同図６における右側に偏倚して設けられている。

そして、上記基板１１の下面には、基板１１側からＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕとなる３層構造の電極１９が設けられている。
＜動作態様＞
半導体レーザアレイとしてこのような構造においても、上記上層電極１８と上記電極１９との間に順方向電圧が印加されると、先の第５の実施の形態同様、半導体レーザアレイから集光光が出射されるようになる。ただし、その集光光の指向特性、すなわち半導体レーザ１５０、１５２から出射されるレーザ光の出射角度θ６は、先の第５の実施の形態にかかる半導体レーザアレイの半導体レーザ１４０、１４２（図５）から出射されるレーザ光の出射角度θ５よりも大きくなる。ここでは、このレーザ光の出射角度θ６が出射角度θ５よりも大きくなる点について詳細に説明する。なお、ここでも、キャリア注入に伴い活性層１３内に生じるキャリア密度の分布のうち、最も密度の高い部分のみを図６に二点破線にて付記している。

この場合もまず、絶縁膜１７に設けられた各コンタクトホール１７ａを通じてキャリアが注入されると、この注入されたキャリアが下層電極１６及びクラッド層１４内を拡散していき、活性層１３内にキャリア密度の分布が生じる。ここで、半導体レーザ１５０について見てみると、そのコンタクトホール１７ａがクラッド層１４のメサ構造部分の中心線Ｃから図６において左側に偏倚して設けられているため、キャリア密度の最も高い部分が同中心線Ｃよりも左側に存在することとなり、活性層１３におけるキャリア密度の分布にも非対称性が生じる。しかも、本実施の形態の半導体レーザアレイでは、活性層１３が絶縁層１５により分離されていることから、分離された活性層１３の狭い領域内でキャリア密度の分布に非対称性が生じる。このため、活性層１３を分離しない場合に比較して、活性層１３内の屈折率の分布がより大きく表れることとなり、活性層１３内で発生したレーザ光の波面はより顕著に曲げられるようになる。その結果、図６に破線にて示すように、半導体レーザ１５０からは、先の図５に示す出射角度θ５よりも大きな出射角度θ６にてレーザ光が出射されるようになる。すなわち、半導体レーザアレイから出射される集光光の指向特性の調整範囲が拡大されることとなる。

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイによれば、先の第５の実施の形態における上記（１）〜（５）の効果に加えて、以下のような新たな効果を得ることができるようになる。

（６）各半導体レーザ１５０〜１５２毎に活性層１３が、メサ構造部分に対応する部分以外の部分で絶縁層１５により分離されてなる構造とした。これにより、分離された活性層１３の狭い領域内でキャリア密度の分布に非対称性が生じるようになるため、屈折率の分布の非対称性がより大きく表れ、活性層１３内で発生したレーザ光の波面がより顕著に曲げられるようになる。したがって、集光光を得る上での指向特性の調整範囲の好適な拡大が図られるようになる。
（第７の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第７の実施の形態について説明する。本実施の形態の半導体レーザアレイの構造も、基本的には先の第５の実施の形態にかかる半導体レーザアレイの構造に準じたものとなっている。ただし、本実施の形態の半導体レーザアレイでは、コンタクトホールの絶縁膜に対する偏倚方向を変えることによって半導体レーザアレイから前述のシート光が出射されるようにしている。以下、こうした半導体レーザアレイについて、図７を参照しながら説明する。なお、ここでも便宜上、半導体レーザアレイを構成する複数個の半導体レーザのうちの３個分についてのみ、そのへき開面を同図７に示すこととする。また、先の第５の実施の形態と同様の構造については詳細な説明を割愛する。
＜構成＞
図７に示されるように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイも、先の第５の実施の形態同様、半導体レーザ１６０〜１６２がアレイ状に配列されてなり、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１２、ＧａＡｓ活性層１３、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１４、及び絶縁層１５が順に積層された構造となっている。このうち、クラッド層１４は、所定の間隔毎にメサ構造となるように形成されている。

また、絶縁層１５には、へき開面に直交する方向に対して、各半導体レーザ１６０〜１６２毎にレーザ光の発光可能領域の全域を覆う幅となる電極ストライプ１５ａが設けられている。

また、この絶縁層１５上には、基板１１側からＣｒ、Ａｕとなる２相構造の下層電極１６が設けられている。さらにこの下層電極１６の上層には、絶縁膜１７を介して積層されて同下層電極１６と電気的に接続された上層電極１８が設けられている。この上層電極１８も、下層電極１６と同様、基板１１側からＣｒ、Ａｕとなる２相構造となっている。そして、上層電極１８の上面には、クラッド層１４のメサ構造部分から外れた位置に２箇所、ワイヤボンディングが施されている。すなわち、本実施の形態においても、キャリアを注入するための電極として、いわゆる２層電極構造を採用している。

また、上記２層電極構造部分において、絶縁膜１７には、上記電極ストライプ１５ａに沿ったストライプ状の孔としてコンタクトホール１７ａが設けられている。ただし、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイでは、アレイ状に配列された半導体レーザ１６０〜１６２のうちの外側に位置するものほど、そのコンタクトホール１７ａが内側に偏倚して設けられている。具体的には、半導体レーザ１６１を半導体レーザアレイの真中に配列された半導体レーザであるとすると、半導体レーザ１６０では、そのコンタクトホール１７ａが、図７における右側に偏倚して設けられており、半導体レーザ１６２では、そのコンタクトホール１７ａが、同図７における左側に偏倚して設けられている。このうち半導体レーザ１６０について見てみると、そのコンタクトホール１７ａは、クラッド層１４のメサ構造部分の中心を通る中心線Ｄから図７において右側に偏倚して設けられている。

そして、上記基板１１の下面には、基板１１側からＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕとなる３層構造の電極１９が設けられている。
このような半導体レーザアレイにおいて、上記上層電極１８と上記電極１９との間に順方向電圧が印加されると、活性層１３にキャリアが注入されることとなり、同半導体レーザアレイからレーザ光が出射されるようになる。ただし、上述した本実施の形態にかかる半導体レーザアレイの構造のもとでは、同半導体レーザアレイからシート光が出射されるようになる。ここで、こうした半導体レーザアレイの動作態様について、以下詳細に説明する。なお、ここでも、キャリア注入に伴い活性層１３内に生じるキャリア密度の分布のうち、最も密度の高い部分のみを図７に二点破線にて付記している。
＜動作態様＞
半導体レーザアレイとしてのこのような構造においてもまず、絶縁膜１７のコンタクトホール１７ａを通じてキャリアが注入されると、この注入されたキャリアが下層電極１６及びクラッド層１４内を拡散していき、活性層１３内にキャリア密度の分布が生じる。このキャリア密度の分布は、前述のように、コンタクトホール１７ａの真下近傍が最も密度の高い分布となる。

ここで、半導体レーザ１６０について見てみると、そのコンタクトホール１７ａがクラッド層１４のメサ構造部分の中心線Ｄから図７において右側に偏倚して設けられているため、キャリア密度の最も高い部分が同中心線Ｄよりも右側に存在することとなり、屈折率の分布にも非対称性が生じる。ただし、その屈折率の分布態様は、先の第５の実施の形態、あるいは先の第６の実施の形態とは異なり、メサ構造部分の中心線Ｄよりも右側の屈折率が同中心線Ｄの左側の屈折率よりも相対的に低い分布となる。このため、図７に破線にて示すように、ミラー面に対して出射角度θ７だけ半導体レーザアレイの外側方向に傾斜したレーザ光が半導体レーザ１６０から出射されるようになる。

また、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイにおいては、上述のように、半導体レーザ１６１を中心として、外側に配列された半導体レーザほど、そのコンタクトホール１７ａが内側に偏倚して設けられている。このため、キャリア密度の最も高い部分も、外側に配列された半導体レーザほど内側に存在することとなる。その結果、半導体レーザ１６０、１６２からは、それぞれ出射角度の異なるレーザ光が出射され、半導体レーザアレイからはこれらレーザ光の総和としてシート光が出射されるようになる。また、この半導体レーザアレイから出射されるシート光の指向特性は、先の第５の実施の形態同様、コンタクトホール１７ａの絶縁膜１７に対する偏倚量によって調整可能である。

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイによれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（１）半導体レーザアレイを構成する半導体レーザ１６０〜１６２のうちの外側に位置するものほど、そのコンタクトホール１７ａを内側に偏倚して設けるようにした。これにより、外側に配列された半導体レーザほど、その活性層１３におけるキャリア密度の最も高い部分が内側に存在することとなり、半導体レーザ１６０、１６２から半導体レーザアレイの外側方向へ向かうレーザ光が出射されるようになる。したがって、半導体レーザアレイからシート光が出射されるようになる。

（２）また、半導体レーザ１６０、１６２のコンタクトホール１７ａの絶縁膜１７に対する偏倚量の調整によってシート光の指向特性が調整されるため、注入電流の精密な制御やそのための機構等が不要となり、ひいてはシート光の出射を可能とする半導体レーザ装置としての簡素化が併せて図られるようにもなる。

（３）また、メサ構造部分に対応して活性層１３を設けるようにした。このため、コンタクトホール１７ａをこのメサ構造部分の中心から偏倚させて設けるといったより簡素な構造を通じて、活性層１３内のキャリア密度の分布に非対称性を生じさせることができる。

（４）活性層１３にキャリアを注入する上層電極１８及び下層電極１６の材料として、Ｃｒ／Ｐｔ／ＡｕやＴｉ／Ｐｔ／Ａｕよりもシート抵抗の大きいＣｒ／Ａｕ（Ｔｉ／Ａｕ）を採用した。これにより、注入されるキャリアの余分な拡散が抑制されてキャリア密度の偏りが助長されるため、半導体レーザ１６０、１６２から出射されるレーザ光の波面がより大きく曲げられるようになる。このため、シート光を得る上での指向特性の調整範囲の拡大が図られるようになる。

（５）また、キャリアを注入するための電極構造として、下層電極１６、絶縁膜１７、及び上層電極１８からなる２層電極構造を採用したため、活性層１３の発光可能領域上を避けて上層電極１８にワイヤのボンディングを行うことができるようになり、ひいては半導体レーザアレイの寿命や信頼性の向上を図ることができるようにもなる。また、このような２層電極構造によれば、上層電極１８の同一箇所へのワイヤボンディングによって生産性の向上も期待できるようになる。

（６）各半導体レーザ１６０〜１６２毎に各別に上層電極１８を設けるようにした。このため、各上層電極１８に同一タイミングにて電流を流してシート光を得ることができるようになるとともに、これら各上層電極１８に流す電流を順次切り換えることによってビームスキャンを行うこともできるようになる。
（第８の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第８の実施の形態について説明する。本実施の形態の半導体レーザアレイの構造も、基本的には先の第７の実施の形態にかかる半導体レーザアレイの構造に準じたものとなっている。ただし、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイでは、活性層の分離を通じてシート光の指向特性の調整範囲の拡大が図られるようにしている。以下、こうした半導体レーザアレイについて、図８を参照しながら説明する。なお、ここでも便宜上、半導体レーザアレイを構成する複数個の半導体レーザのうちの３個分についてのみ、そのへき開面を図８に示すこととする。また、先の第７の実施の形態と同様の構造については詳細な説明を割愛する。
＜構成＞
図８に示されるように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイも、先の第７の実施の形態同様、半導体レーザ１７０〜１７２がアレイ状に配列されてなり、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１２、ＧａＡｓ活性層１３、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１４、及び絶縁層１５が順に積層された構成となっている。ただし、本実施の形態では、各半導体レーザ１７０〜１７２毎に活性層１３が、メサ構造部分に対応する部分以外の部分で絶縁層１５により分離された構造となっている。

また、絶縁層１５には、へき開面に直交する方向に対して、各半導体レーザ１７０〜１７２毎にレーザ光の発光可能領域の全域を覆う幅となる電極ストライプ１５ａが設けられている。

また、この絶縁層１５上には、基板１１側からＣｒ、Ａｕとなる２相構造の下層電極１６が設けられている。さらにこの下層電極１６の上層には、絶縁膜１７を介して積層されて同下層電極１６と電気的に接続された上層電極１８が設けられている。この上層電極１８も、下層電極１６と同様、基板１１側からＣｒ、Ａｕとなる２相構造となっている。そして、上層電極１８の上面には、クラッド層１４のメサ構造部分から外れた位置に２箇所、ワイヤボンディングが施されている。すなわち、本実施の形態においても、キャリアを注入するための電極として、いわゆる２層電極構造を採用している。

また、上記２層電極構造部分において、絶縁膜１７には、上記電極ストライプ１５ａに沿ったストライプ状の孔としてコンタクトホール１７ａが設けられている。本実施の形態にかかる半導体レーザアレイにおいても、アレイ状に配列された半導体レーザ１７０〜１７２のうちの外側に位置するものほど、そのコンタクトホール１７ａが内側に偏倚して設けられている。具体的には、半導体レーザ１７１を半導体レーザアレイの真中に配列された半導体レーザであるとすると、半導体レーザ１７０では、そのコンタクトホール１７ａが、図８における右側に偏倚して設けられており、半導体レーザ１７２では、そのコンタクトホール１７ａが、同図８における左側に偏倚して設けられている。

そして、上記基板１１の下面には、基板１１側からＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕとなる３層構造の電極１９が設けられている。
＜動作態様＞
半導体レーザアレイとしてこのような構造においても、上記上層電極１８と上記電極１９との間に順方向電圧が印加されると、先の第７の実施の形態同様、半導体レーザアレイからシート光が出射されるようになる。ただし、そのシート光の指向特性、すなわち半導体レーザ１７０、１７２から出射されるレーザ光の出射角度θ８は、先の第７の実施の形態にかかる半導体レーザアレイの半導体レーザ１６０、１６２（図７）から出射されるレーザ光の出射角度θ７よりも大きくなる。ここでは、このレーザ光の出射角度θ８が出射角度θ７よりも大きくなる点について詳細に説明する。なお、ここでも、キャリア注入に伴い活性層１３内に生じるキャリア密度の分布のうち、最も密度の高い部分のみを図８に二点破線にて付記している。

このような構造においてもまず、絶縁膜１７に設けられた各コンタクトホール１７ａを通じてキャリアが注入されると、この注入されたキャリアが下層電極１６及びクラッド層１４内を拡散していき、活性層１３内にキャリア密度の分布が生じる。ここで、半導体レーザ１７０について見てみると、そのコンタクトホール１７ａがクラッド層１４のメサ構造部分の中心線Ｄから図８において右側に偏倚して設けられているため、キャリア密度の最も高い部分が同中心線Ｄよりも右側に存在することとなり、活性層１３におけるキャリア密度の分布に非対称性が生じる。しかも、本実施の形態の半導体レーザアレイでは、活性層１３が絶縁層１５により分離されていることから、分離された活性層１３の狭い領域内でキャリア密度の分布に非対称性が生じる。このため、活性層１３を分離しない場合に比較して、活性層１３内の屈折率の分布がより大きく表れることとなり、活性層１３内で発生したレーザ光の波面はより顕著に曲げられるようになる。その結果、図８に破線にて示すように、半導体レーザ１７０からは、先の図７に示す出射角度θ７よりも大きな出射角度θ８にてレーザ光が出射されるようになる。すなわち、半導体レーザアレイから出射されるシート光の指向特性の調整範囲が拡大されることとなる。

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体レーザアレイによれば、先の第７の実施の形態における上記（１）〜（６）の効果に加えて、以下のような新たな効果を得ることができるようになる。

（７）各半導体レーザ１７０〜１７２毎に活性層１３が、メサ構造部分に対応する部分以外の部分で絶縁層１５により分離されてなる構造とした。これにより、分離された活性層１３の狭い領域内でキャリア密度の分布に非対称性が生じるようになるため、屈折率の分布の非対称性がより大きく表れ、活性層１３内で発生したレーザ光の波面がより顕著に曲げられるようになる。したがって、シート光を得る上での指向特性の調整範囲の好適な拡大が図られるようになる。

なお、この発明にかかる半導体レーザアレイは上記各実施の形態に限定されるものではなく、同実施の形態を適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・半導体レーザアレイにキャリアを注入するための電極６や上層電極１８の構造は任意である。例えば、上記各実施の形態のように各半導体レーザ毎に各別に電極６を設けるのではなく、これら各半導体レーザに共通の電極として、電極６や上層電極１８を一体に設けるようにしてもよい。このような電極構造によれば、ワイヤボンディングにかかる工数の削減が図られるようになる。

・活性層の構造は任意であり、いわゆる量子井戸構造や、この量子井戸構造を多層化した多重量子井戸構造としてもよい。このような構造によれば、光ゲインをより増大させることができるようになる。

本発明にかかる半導体レーザアレイの第１の実施の形態についてそのへき開面の一部分を示す模式図。 本発明にかかる半導体レーザアレイの第２の実施の形態についてそのへき開面の一部分を示す模式図。 本発明にかかる半導体レーザアレイの第３の実施の形態についてそのへき開面の一部分を示す模式図。 本発明にかかる半導体レーザアレイの第４の実施の形態についてそのへき開面の一部分を示す模式図。 本発明にかかる半導体レーザアレイの第５の実施の形態についてそのへき開面の一部分を示す模式図。 本発明にかかる半導体レーザアレイの第６の実施の形態についてそのへき開面の一部分を示す模式図。 本発明にかかる半導体レーザアレイの第７の実施の形態についてそのへき開面の一部分を示す模式図。 本発明にかかる半導体レーザアレイの第８の実施の形態についてそのへき開面の一部分を示す模式図。

符号の説明

１、１１…ｎ−ＧａＡｓ基板、２、１２…ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、３、１３…ＧａＡｓ活性層、４、１４…ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、５、１５…絶縁層、５ａ、１５ａ…電極ストライプ、６、７、１９…電極、１６…下層電極、１７…絶縁膜、１７ａ…コンタクトホール、１８…上層電極、１００〜１０４、１１０〜１１４、１２０〜１２４、１３０〜１３４、１４０〜１４２、１５０〜１５２、１６０〜１６２、１７０〜１７２…半導体レーザ。

Claims (9)

1. 絶縁層に形成された電極ストライプを通じて電極から活性層内に注入されるキャリアの再結合によってレーザ光を出射する半導体レーザの複数がアレイ状に配列されてなる半導体レーザアレイにおいて、
   前記アレイ状に配列された各半導体レーザは、平坦な頂上の両側方に急な崖を有する外形構造であるメサ構造部分に対応して前記活性層を有し、
   前記アレイ状に配列された半導体レーザとして、前記活性層内に生じるキャリア密度の分布が電流の注入方向に対して非対称となるように前記絶縁層に対して偏倚して前記メサ構造の平坦な頂上部分に設けられた電極ストライプを備えるものを含むとともに、同アレイ状に配列された半導体レーザは、それら半導体レーザのうちの外側に位置するものほど前記電極ストライプの偏倚量が大きく設定されてなる
   ことを特徴とする半導体レーザアレイ。
2. 前記アレイ状に配列された半導体レーザのうちの外側に位置するものほど、その電極ストライプが外側に偏倚して設けられてなる
   請求項１に記載の半導体レーザアレイ。
3. 前記アレイ状に配列された半導体レーザのうちの外側に位置するものほど、その電極ストライプが内側に偏倚して設けられてなる
   請求項１に記載の半導体レーザアレイ。
4. 絶縁層に形成された電極ストライプを通じて電極から活性層内に注入されるキャリアの再結合によってレーザ光を出射する半導体レーザの複数がアレイ状に配列されてなる半導体レーザアレイにおいて、
   前記アレイ状に配列された各半導体レーザは、平坦な頂上の両側方に急な崖を有する外形構造であるメサ構造部分に対応して前記活性層を有し、
   前記電極ストライプは、各半導体レーザ毎にレーザ光の発光可能領域の全域を覆う幅にて形成されてなるとともに、この電極ストライプが形成された電極を下層電極としてその上層には、絶縁膜を介して積層されてこの絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して下層電極と電気的に接続された上層電極を有してなり、前記アレイ状に配列された半導体
   レーザとして、前記活性層内に生じるキャリア密度の分布が前記上層電極からの電流の注入方向に対して非対称となるように前記コンタクトホールが前記下層電極との間に介在する絶縁膜に対して偏倚して前記メサ構造の平坦な頂上部分に設けられたものを含むとともに、同アレイ状に配列された半導体レーザは、それら半導体レーザのうちの外側に位置するものほど前記コンタクトホールの偏倚量が大きく設定されてなる
   ことを特徴とする半導体レーザアレイ。
5. 前記コンタクトホールが、前記電極ストライプに沿ったストライプ状の孔として形成されてなる
   請求項４に記載の半導体レーザアレイ。
6. 前記アレイ状に配列された半導体レーザのうちの外側に位置するものほど、前記コンタクトホールが外側に偏倚して設けられてなる
   請求項４または請求項５に記載の半導体レーザアレイ。
7. 前記アレイ状に配列された半導体レーザのうちの外側に位置するものほど、前記コンタクトホールが内側に偏倚して設けられてなる
   請求項４または請求項５に記載の半導体レーザアレイ。
8. 前記活性層は、前記メサ構造部分に対応する部分以外の部分で前記絶縁層により分離されてなる
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体レーザアレイ。
9. 前記活性層にキャリアを注入する電極が、Ｃｒ／Ａｕ系及びＴｉ／Ａｕ系のいずれかの材料からなる
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体レーザアレイ。

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