JP5319397B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Description

本発明は、対向する共振器端面である出射面及び反射面にコーティング膜を設けた半導体レーザチップを備えた半導体レーザ装置に関する。

一般に、光ディスクドライブに用いられる半導体レーザ素子には、半導体レーザチップに加え、レーザ出力を検出するためのフォトダイオードが内蔵されており、光電効果によりフォトダイオードで変換された電流値（モニタ電流）に基づいてレーザ出力が制御されている。従来、ＣＤ用である７８０ｎｍ帯の半導体レーザ素子やＤＶＤ用である６５０ｎｍ帯の半導体レーザ素子には、安価なＳｉを用いたフォトダイオードが用いられてきた。

特開２００３−３２４２４７号公報

しかしながら、次世代のブルーレイディスク用である４００ｎｍ帯の半導体レーザ装置においては、レーザ出力を一定に保っていても、半導体レーザ装置の温度依存性により、外部環境温度が高くなれば出力されるレーザの波長が伸び、フォトダイオードで検出されるモニタ電流が大きく変動するという問題がある。

この原因としては、図１２に示すように、各波長に対する電流に変換する感度がフォトダイオードの材料であるＳｉに依存して大きく変化することが挙げられる。

そこで、従来のフォトダイオード内蔵型の半導体レーザ装置においては、波長によってフォトダイオードの感度が変化することを前提として、制御側でモニタ電流の波長依存性を考慮して感度補正するのが一般的である。

しかしながら、半導体レーザチップ自体も外部温度変化によってバンドギャップの変化があり、発振するレーザの波長が変化する。そのため、フォトダイオードの感度補正だけではＡＰＣ（Auto Power Control）駆動するのに十分な仕様（外部温度変化に対して±５％以内の出力変化）に達しない。

本発明は、波長依存性のあるフォトダイオードを用い、ＡＰＣ駆動するのに十分な仕様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。

上記目的を達成するために本発明は、対向する共振器端面である出射面及び反射面を有する半導体レーザチップと、前記反射面側から出射した光を検出するフォトダイオードとを備え、前記フォトダイオードは、その感度が波長が長くなるにつれて高くなる関係にある波長帯域で使用される半導体レーザ装置において、前記出射面に第１誘電体多層膜が、前記反射面に第２誘電体多層膜がそれぞれ形成され、第１誘電体多層膜の反射率ピーク波長をλ_f、第２誘電体多層膜の反射率ピーク波長をλ_rとすると、λ_f＜λ_rであることを特徴とする。

上記の半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップの発振波長をλ₁とすると、λ₁−２０ｎｍ＜λ_f＜λ₁＜λ_r＜λ₁＋２０ｎｍであることが好ましい。

また上記の半導体レーザ装置において、λ_r−λ_f＝２０ｎｍであることが好ましい。

また上記の半導体レーザ装置において、前記出射面から出射した光の出力をＰ_f、前記反射面から出射した光の出力をＰ_rとすると、出力比Ｐ_r／Ｐ_fは波長が長くなるにつれて小さくなることが好ましい。

また上記の半導体レーザ装置において、前記フォトダイオードの感度をαとすると、Ｐ_r／Ｐ_f×αは前記半導体レーザチップの発振波長λ₁で極値をとることが好ましい。

また上記の半導体レーザ装置において、第１誘電体多層膜は第３膜と第４膜とを含み、第３膜の屈折率をｎ₃、第３膜の物理膜厚をｄ₃、第４膜の屈折率をｎ₄、第４膜の物理膜厚をｄ₄、前記半導体レーザチップの発振波長をλ₁とすると、ｎ₃＜ｎ₄、ｄ₃＝λ₁／４ｎ₃、ｄ₄＝λ₁／４ｎ₄であり、第１誘電体多層膜の反射率が１０〜５０％であることが好ましい。

また上記の半導体レーザ装置において、第３膜はＳｉＯ₂、第４膜はＡｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅又はＳｉ₃Ｎ₄であることが好ましい。

また上記の半導体レーザ装置において、第２誘電体多層膜は第７膜と第８膜とを含み、第７膜の屈折率をｎ₇、第７膜の物理膜厚をｄ₇、第８膜の屈折率をｎ₈、第８膜の物理膜厚をｄ₈、前記半導体レーザチップの発振波長をλ₁とすると、ｎ₇＜ｎ₈、ｄ₇＝λ₁／４ｎ₇、ｄ₈＝λ₁／４ｎ₈であり、第２誘電体多層膜の反射率が８０％以上であることが好ましい。

また上記の半導体レーザ装置において、第７膜はＳｉＯ₂、第８膜はＡｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅又はＳｉ₃Ｎ₄であることが好ましい。

本発明によると、モニタ電流の波長依存性が小さいので、外部温度が変化してもＡＰＣ駆動するのに十分な仕様（外部温度変化に対して±５％以内の出力変化）を達成することができる。

本発明の半導体レーザ装置の要部断面図である。 本発明の半導体レーザチップの製造工程を説明する図である。 本発明の半導体レーザチップの製造工程を説明する図である。 本発明の半導体レーザチップの製造工程を説明する図である。 本発明の半導体レーザチップの斜視図である。 本発明の第１及び第２誘電体多層膜の反射率と波長の関係を示したグラフである。 図６を出力比Ｐ_r／Ｐ_fに換算しなおしたグラフである。 本発明のモニタ電流の波長依存性を示すグラフである。 比較例の第３及び第４誘電体多層膜の反射率と波長の関係を示したグラフである。 図９を出力比Ｐ_r／Ｐ_fに換算しなおしたグラフである。 比較例のモニタ電流の波長依存性を示すグラフである。 Ｓｉを用いたフォトダイオードの感度の波長依存性を示すグラフである。

図１は、本発明の半導体レーザ装置の要部断面図である。半導体レーザ装置１０は、チップを搭載するための水平面と斜面とを有するステム２０と、ステム２０の水平面上に載置されたサブマウント３０と、サブマウント３０上に載置された半導体レーザチップ１００と、ステム２０の斜面に載置されたフォトダイオード４０とを備えている。

半導体レーザチップ１００は、対向する共振器端面である出射面１００ａ及び反射面１００ｂを有している。フォトダイオード４０は反射面１００ｂ側に配設されており、その受光部４１で反射面１００ｂから出射した光を検出する。次に、半導体レーザチップ１００の構成と製造方法について説明する。

（レーザウェハの作製）
図２、図３は、半導体レーザチップ１００の製造工程を説明する図である。まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１０１の第一主面上に、０．１〜１０μｍ（例えば４μｍ）のｎ型ＧａＮ下部コンタクト層１０２、０．５〜３．０μｍ（例えば１．０μｍ）のｎ型Ａｌ_y1Ｇａ_1-y1Ｎ（ただし０＜ｙ１＜０．２）下部クラッド層１０３、０〜０．２μｍ（例えば０．１μｍ）のｎ型ＧａＮ下部ガイド層１０４、Ｉｎ_x1Ｇａ_1-x1Ｎの量子井戸層とＩｎ_x2Ｇａ_1-x2Ｎ障壁層（ただしｘ１＞ｘ２）の交互積層構造からなる多重量子井戸層構造を有する活性層１０５、ｐ型Ａｌ_y3Ｇａ_1-y3Ｎ（ただし０．０５＜ｙ３＜０．５）からなる蒸発防止層１０６、０〜０．２μｍ（例えば０．０１μｍ）のｐ型ＧａＮ上部ガイド層１０７、ｐ型Ａｌ_y4Ｇａ_1-y4Ｎ上部クラッド層１０８、およびｐ型ＧａＮ上部コンタクト層１０９を順に積層する。

ここで基板１０１は、ｎ型ＧａＮ基板のみならず、サファイアやノンドープのＧａＮ、ＡｌＧａＮ等を用いてもよい。また、下部クラッド層１０３は、ｎ型ＧａＮとｎ型ＡｌＧａＮとの超格子構造や、何層かの組成の異なったＡｌＧａＮを組み合わせるなど、所望の光学特性に合うものを使用してもよい。

また下部ガイド層１０４あるいは上部ガイド層１０７については、ｎ型あるいはｐ型ＧａＮの他に、ｎ型あるいはｐ型のＩｎＧａＮやＡｌＧａＮを使用してもよく、設計上必要なければなくてもよい。活性層１０５は、波長約４０５ｎｍの光を放射するように組成と構造を設定すればよい。蒸発防止層１０６は、活性層成長後、上部クラッド層成長までの間に活性層が劣化するのを防止する役割を果たせるものであれば、ＡｓやＰ等の不純物が混入していても構わない。

上部クラッド層１０８も下部クラッド層１０３と同様、ｐ型ＧａＮとｐ型ＡｌＧａＮとの超格子構造や、何層かの組成の異なったＡｌＧａＮを組み合わせるなど、所望の光学特性に合うものを使用すればよい。上部コンタクト層１０９は、ｐ型ＧａＮにみならず、ｐ型ＩｎＧａＮやＧａＩｎＮＡｓやＧａＩｎＮＰ等を用いてもよい。

続いて、図２（ｂ）に示すように、エピが終わったウェハ上全面に、例えばＰｄやＮｉ等を主成分とする第１ｐ電極１１２ａを真空蒸着等により形成する。続いてフォト工程を利用して幅１〜３μｍ（例えば１．５μｍ）のストライプ状レジスト１１４を形成する。

続いて、図３（ａ）に示すように、第１ｐ電極１１２ａを、イオンエッチングやウェットエッチングでストライプ状レジスト１１４の下部以外の領域を除去する。なお、第１ｐ電極１１２ａは、後に形成するパッド電極と同時に作製してもよい。この場合、ウェハに直接レジスト１１４を形成し、すぐに次の工程を行なえばよい。

次に、ＳｉＣｌ₄やＣｌ₂ガスによるＲＩＥ等のドライエッチングにより、上部コンタクト層１０９と、上部クラッド層１０８の少なくとも一部までを掘り込んで、リッジストライプ１１０を形成する。この時、エッチングは、蒸発防止層１０６の下面からクラッド層の層厚方向に０．０５μｍ〜０．２μｍの位置でストップするのが好ましい。０．０５μｍ位置よりも小さくすると、素子の発振閾値は低下するがキンクレベルが低下し、高出力動作に不適である。また、０．２μｍ位置よりも大きくすると、発振閾値が非常に増加する上、レーザのファーフィールドパターン（ＦＦＰ）等の光学特性を制御することが難しくなるため好ましくない。

次に、図３（ｂ）に示すように、リッジストライプ１１０の形成が終わったウェハに厚さ０．１μｍ〜０．５μｍ（例えば０．３μｍ）のＳｉＯ₂からなる埋め込み層１１１を成膜し、リッジを埋め込む。この時、ＳｉＯ₂上に第１ｐ電極１１２ａとの密着性を向上させる層を１層若しくは複数層形成してもよい。このような層としては、ＴｉＯ₂やＺｒＯ₂、ＨｆＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅等の酸化物、ＴｉＮやＴａＮ、ＷＮ等の窒化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ等の金属を使用できる。

続いて、図３（ｃ）に示すように、リッジストライプ１１０を形成したレジスト１１４を溶剤により溶解させ、超音波洗浄等を組み合わせることにより、第１ｐ電極１１２ａを露出させる。

続いて、フォト工程によりレジストで電極のパターニングを行なう。パターニングされたウェハの上に、Ｍｏ／ＡｕやＷ／Ａｕ等をこの順に真空蒸着等により成膜し、第１ｐ電極１１２ａの大部分が接触するように第２ｐ電極１１２ｂ（図５参照）を形成する。レジストの開口部のパターンは、ワイヤボンド領域等を考慮して所望の形状とすることができる。なお、リッジストライプ１１０形成前に第１ｐ電極を作製しなかった場合には、外部から電力を供給するためのｐ電極としてＮｉ／ＡｕやＰｄ／Ｍｏ／Ａｕ等を成膜すればよい。

ここでパターニングを行なうのは、分割面や、コーティング時に、リークなどの信頼性低下の危険性があるためである。従って、パターニングは分割予定領域を避けるように行なう。なお、第２ｐ電極１１２ｂのパターニングは、エッチングにより行なうことも可能である。この場合、電極材料をウェハ全面に蒸着し、フォト工程により電極として残したい部分をレジストで保護してから、例えば王水系のエッチング液でパターニングすればよい。

なお、リークなどの危険性にたいして、第１ｐ電極１１２ａが問題となる場合が考えうるが、この場合は第１ｐ電極１１２ａもパターニングすればよい。パターニングの方法としては、第１ｐ電極１１２ａの作製前にフォト工程を行い、リフトオフにより分割予定領域の金属を除去する、第１ｐ電極作製直後に、フォト工程とエッチングにより分割予定領域部分の金属を除去する、第２ｐ電極１１２ｂ作製前後にフォト工程により分割予定領域部分の金属を除去する、など、種々の方法を取り得る。

第２ｐ電極１１２ｂの形成後、ウェハの裏面を研磨や研削することにより厚みを６０〜１５０μｍ（例えば１００μｍ）程度に減少させる。続いて、研磨や研削を行った面をプラズマやドライエッチングにより処理し、その面上にＨｆ／ＡｌやＴｉ／Ａｌをこの順に真空蒸着などで成膜し、第１ｎ電極１１３ａ（図５参照）を形成し、熱処理によりオーム性を保障する。また、マウントを容易にするために、第１ｎ電極１１３ａの上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等のｎパッド層１１３ｂ（図５参照）を設ける。以上で、青色半導体レーザのウェハを作製することができる。

（ミラー面の作製）
続いて、ウェハをバー状に切り出し、コーティング膜（誘電体多層膜）を形成すべきミラー面を作製する。図４に示すように、リッジストライプ１１０にほぼ垂直に劈開し、ウェハを幅２５０〜１２００μｍ（例えば３００μｍ）の複数のバー１５０として、ミラー面を形成する。ウェハの厚みが薄くなっているため、劈開は容易に行うことができる。劈開を行うためには、スクライブ／ブレーク法やレーザスクライブによる活断等を用いることができる。

そして、図５に示すように、バー１５０の出射面に第１誘電体多層膜１６０を、反射面に第２誘電体多層膜１７０をそれぞれ形成し、その後、チップに分割して半導体レーザチップ１００を得る。図５では、透過図で示している部分を破線としている。

第１誘電体多層膜１６０は、第１膜、第２膜、第３膜、第４膜が順に蒸着により積層された４層の誘電体膜からなる。第１膜は、屈折率ｎ₁＝２．１、物理膜厚ｄ₁＝６ｎｍのＡｌＯＮであり、第２膜は、屈折率ｎ₂＝１．６９、物理膜厚ｄ₂＝１１７ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃であり、ｄ₂はｄ＝λ_f／２ｎに基づき決定される。λ_fは第１誘電体多層膜１６０の反射率ピーク波長であり、ここでは３９５ｎｍである。第１膜は半導体部に接する層であるため、半導体層の酸化を防止する目的で酸窒化アルミニウムであるＡｌＯＮを６ｎｍつけている。そして、第２膜であるＡｌ₂Ｏ₃をｄ＝λ_f／２ｎつけることで第１膜の光学的な効果を打ち消している。

第３膜は、屈折率ｎ₃＝１．５、物理膜厚ｄ₃＝６５ｎｍのＳｉＯ₂であり、第４膜は、屈折率ｎ₄＝１．６９、物理膜厚ｄ₄＝５９ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃であり、ｄ₃及びｄ₄はｄ＝λ_f／４ｎに基づき決定される。第３膜、第４膜によりレーザ出射面の反射率を２５％に設定した。一般的に光ディスクドライブ用半導体レーザ装置において出射面の反射率が低い場合、半導体レーザ装置から出射されたレーザ光がディスクに到達し、ディスクから帰ってきたコヒーレント光が、半導体レーザ装置内部に侵入し、半導体レーザ共振器内部での光子密度が変化することで、レーザ発振が不安定になる。この現象を戻り光ノイズという。この戻り光ノイズを防ぐため、出射面の反射率は１０％以上が必要となる。しかしながら出射面の反射率を高く設定しすぎると半導体レーザ装置の外部微分効率が低下するため、１０〜５０％程度が適切である。そして、外部微分効率の基準１．１±０．２（Ｗ／Ａ）を実現するためには、出射面の反射率を１０〜５０％に設定する必要がある。

一方、第２誘電体膜１７０は、第５膜〜第１０膜が順に蒸着により積層された６層の誘電体膜からなる。第５膜は、屈折率ｎ₅＝２．１、物理膜厚ｄ₅＝６ｎｍのＡｌＯＮ、第６膜は、屈折率ｎ₆＝１．６９、物理膜厚ｄ₆＝１２２ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃であり、ｄ₆はｄ＝λ_r／２ｎに基づき決定される。λ_rは第２誘電体多層膜１７０の反射率ピーク波長であり、ここでは４１５ｎｍである。第５膜及び第６膜は半導体層の保護膜としての役割を持つ。

第７膜は、屈折率ｎ₇＝１．５、物理膜厚ｄ₇＝６９ｎｍのＳｉＯ₂、第８膜は、屈折率ｎ₈＝２．５３、物理膜厚ｄ₈＝４０ｎｍのＴｉＯ₂、第９膜は、屈折率ｎ₉＝１．５、物理膜厚ｄ₉＝６７．５ｎｍのＳｉＯ₂、第１０膜は、屈折率ｎ₁₀＝２．５３、物理膜厚ｄ₁₀＝４０ｎｍのＴｉＯ₂であり、ｄ₇〜ｄ₁₀はｄ＝λ_r／４ｎに基づき決定される。一般的に誘電体多層膜の反射率を向上させる手法としては、ｎ₇＜ｎ₈の屈折率の関係を持つ膜をｎ₇、ｎ8、ｎ9、ｎ₁₀の順で、光学膜厚ｎｄ＝λ_r／４ｎの厚みで製膜することである。本実施形態においては半導体レーザ装置の閾値電流および、外部微分効率の制約から反射面の反射率を８０％と設定するため、反射面の層数を６層とする必要がある。

図６は、第１及び第２誘電体多層膜１６０、１７０の反射率と波長の関係を示したグラフである。λ_f＝３９５ｎｍ、λ_r＝４１５ｎｍとなっているのがわかる。ここで、出射面１００ａから出射した光の出力をＰ_f、反射面１００ｂから出射した光の出力をＰ_r、出射面１００ａの反射率をＲ_f、反射面１００ｂの反射率をＲ_rとすると、出力比Ｐ_r／Ｐ_fは、Ｐ_r／Ｐ_f＝[（１−Ｒ_r）／（１−Ｒ_f）]×（√Ｒ_f／√Ｒ_r）となる。

図７は、図６を出力比Ｐ_r／Ｐ_fに換算しなおしたグラフである。出力比Ｐ_r／Ｐ_fは波長が長くなるにつれて小さくなっているのがわかる。ここで、フォトダイオード４０の波長に対する感度をαとすると、モニタ電流の波長依存性はＰ_r／Ｐ_f×αで表される。フォトダイオード４０の感度αは、図１２より、波長３００〜５００ｎｍの範囲で直線近似すると、α＝０．２３×λ＋１９となる。この波長範囲においては、フォトダイオード４０のグラフの傾きが正であるため、λ_f＜λ_rを満たす必要がある。

図８は、モニタ電流の波長依存性を示すグラフであり、図７にαを掛けることで算出される。図８では半導体レーザチップ１００の発振波長λ₁で極値をとることがわかる。また、半導体レーザチップ１００は、一般的に外部温度に対して半導体レーザチップ内の電子及びホールのフェルミ分布が変化すること、半導体材料のバンドギャップが温度に対する関数であることから、温度特性をもつ。そのため外部温度が変化すると半導体レーザ装置の発振波長が変化することが知られている。温度特性としては、例えば外部温度が２５℃の場合に４０５ｎｍの発振波長で出射面側の出力を２０ｍＷにＡＰＣ駆動するとき、外部温度が７５℃になると半導体レーザチップ１００の発振波長は約４ｎｍ伸びることがわかっている。

そこで、図８を見ると、発振波長が４０５ｎｍから４ｎｍ伸びた場合、モニタ電流は約２％増えている。つまり、外部温度が変化してもＡＰＣ駆動するのに十分な仕様（外部温度変化に対して±５％以内の出力変化）を有しているといえる。上述したモニタ電流の波長依存性はＰ_r／Ｐ_f×αであるため、４０５±１０ｎｍの波長範囲で±５％以内の出力変化を保障するためには、λ_f＜λ_rでかつ、λ_r−λ_f＝２０ｎｍの関係を満たす必要性がある。フォトダイオード４０の感度αは３９５ｎｍにおいて１０９．９％、４１５ｎｍにおいて１１４．９％となり、５％の差がある。したがって、出射面、反射面の反射率ピークは波長の約５％の傾きをつけるため、λ_r−λ_f＝２０ｎｍが必要となる。

なお、半導体レーザ装置１０において、第４膜はＴａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅又はＳｉ₃Ｎ₄を用いてもよく、第８膜はＡｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅又はＳｉ₃Ｎ₄を用いてもよい。

次に、比較例について説明する。比較例の半導体レーザ装置は、上記本発明と第１及び第２誘電体多層膜の構成が違うだけであり、その他の構成は上記本発明と同じである。そこで、比較例の出射面側の誘電体多層膜を第３誘電体多層膜、反射面側の誘電体多層膜を第４誘電体多層膜と称して、以下に説明する。

第３誘電体多層膜は、第１１膜、第１２膜、第１３膜、第１４膜が順に蒸着により積層された４層の誘電体膜からなる。第１１膜は、屈折率ｎ₁₁＝２．１、物理膜厚ｄ₁₁＝６ｎｍのＡｌＯＮであり、第１２膜は、屈折率ｎ₁₂＝１．６９、物理膜厚ｄ₂＝１１６ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃であり、第１３膜は、屈折率ｎ₁₃＝１．５、物理膜厚ｄ₁₃＝６５ｎｍのＳｉＯ₂であり、第１４膜は、屈折率ｎ₁₄＝１．６９、物理膜厚ｄ₄＝５９ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃である。

一方、第４誘電体膜は、第１５膜〜第２０膜が順に蒸着により積層された６層の誘電体膜からなる。第１５膜は、屈折率ｎ₁₅＝２．１、物理膜厚ｄ₁₅＝６ｎｍのＡｌＯＮ、第１６膜は、屈折率ｎ₁₆＝１．６９、物理膜厚ｄ₁₆＝１１７ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃であり、第１７膜は、屈折率ｎ₁₇＝１．５、物理膜厚ｄ₁₇＝６７．５ｎｍのＳｉＯ₂、第１８膜は、屈折率ｎ₁₈＝２．５３、物理膜厚ｄ₁₈＝４０ｎｍのＴｉＯ₂、第１９膜は、屈折率ｎ₁₉＝１．５、物理膜厚ｄ₁₉＝６７．５ｎｍのＳｉＯ₂、第２０膜は、屈折率ｎ₂₀＝２．５３、物理膜厚ｄ₂₀＝４０ｎｍのＴｉＯ₂である。

第３誘電体多層膜の反射率ピーク波長λ_f、第４誘電体多層膜の反射率ピーク波長λ_rはともに４０５ｎｍである。

図９は、第３及び第４誘電体多層膜の反射率と波長の関係を示したグラフである。λ_f＝４０５ｎｍ、λ_r＝４０５ｎｍとなっているのがわかる。そして、上記の本発明と同様に光の出力比Ｐ_r／Ｐ_fを求める。

図１０は、図９を出力比Ｐ_r／Ｐ_fに換算しなおしたグラフである。出力比Ｐ_r／Ｐ_fは波長の変化に対してほとんど変化しない、つまり波長依存性が小さいということがわかる。続いて、モニタ電流の波長依存性を求める。

図１１は、モニタ電流の波長依存性を示すグラフであり、図１０にフォトダイオード４０の波長に対する感度αを掛けることで算出される。図１１では波長が長くなるにしたがってモニタ電流の比率も大きくなっており、つまりモニタ電流は大きな波長依存性を有していることがわかる。

また、半導体レーザチップの温度特性としては、例えば外部温度が２５℃の場合に４０５ｎｍの発振波長で出射面側の出力を２０ｍＷにＡＰＣ駆動するとき、外部温度が７５℃になると半導体レーザチップの発振波長は約４ｎｍ伸びることがわかっている。

そこで、図１１を見ると、発振波長が４０５ｎｍから４ｎｍ伸びた場合、モニタ電流の増加は５％を超えている。つまり、外部温度が変化した場合、ＡＰＣ駆動するのに十分な仕様（外部温度変化に対して±５％以内の出力変化）を有していないといえる。

本発明は、単体の半導体レーザ装置、ホログラム素子を備えたホログラムレーザ装置、照明用の励起光用レーザ装置、駆動もしくは信号検出等の処理のためのＩＣチップと一体化してパッケージされたオプトエレクトロニクスＩＣ装置、導波路あるいは微小光学素子と一体化してパッケージされた複合光学装置などに応用可能である。また、本発明は、これらの装置を備えた光記録システム、光ディスクシステムや、紫外から緑色領域の光源システムなどに応用可能である。

１０ 半導体レーザ装置
４０ フォトダイオード
１００ 半導体レーザチップ
１００ａ 出射面
１００ｂ 反射面
１６０ 第１誘電体多層膜
１７０ 第２誘電体多層膜

Claims (9)

1. 対向する共振器端面である出射面及び反射面を有する半導体レーザチップと、前記反射面側から出射した光を検出するフォトダイオードとを備え、前記フォトダイオードは、その感度が波長が長くなるにつれて高くなる関係にある波長帯域で使用される半導体レーザ装置において、
   前記出射面に第１誘電体多層膜が、前記反射面に第２誘電体多層膜がそれぞれ形成され、
   第１誘電体多層膜の反射率ピーク波長をλ_f、第２誘電体多層膜の反射率ピーク波長をλ_rとすると、λ_f＜λ_rであることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 前記半導体レーザチップの発振波長をλ₁とすると、λ₁−２０ｎｍ＜λ_f＜λ₁＜λ_r＜λ₁＋２０ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
3. λ_r−λ_f＝２０ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体レーザ装置。
4. 前記出射面から出射した光の出力をＰ_f、前記反射面から出射した光の出力をＰ_rとすると、出力比Ｐ_r／Ｐ_fは波長が長くなるにつれて小さくなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の半導体レーザ装置。
5. 前記フォトダイオードの感度をαとすると、Ｐ_r／Ｐ_f×αは前記半導体レーザチップの発振波長λ₁で極値をとることを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ装置。
6. 第１誘電体多層膜は第３膜と第４膜とを含み、
   第３膜の屈折率をｎ₃、第３膜の物理膜厚をｄ₃、第４膜の屈折率をｎ₄、第４膜の物理膜厚をｄ₄、前記半導体レーザチップの発振波長をλ₁とすると、ｎ₃＜ｎ₄、ｄ₃＝λ₁／４ｎ₃、ｄ₄＝λ₁／４ｎ₄であり、第１誘電体多層膜の反射率が１０〜５０％であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の半導体レーザ装置。
7. 第３膜はＳｉＯ₂、第４膜はＡｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅又はＳｉ₃Ｎ₄であることを請求項６記載の半導体レーザ装置。
8. 第２誘電体多層膜は第７膜と第８膜とを含み、
   第７膜の屈折率をｎ₇、第７膜の物理膜厚をｄ₇、第８膜の屈折率をｎ₈、第８膜の物理膜厚をｄ₈、前記半導体レーザチップの発振波長をλ₁とすると、ｎ₇＜ｎ₈、ｄ₇＝λ₁／４ｎ₇、ｄ₈＝λ₁／４ｎ₈であり、第２誘電体多層膜の反射率が８０％以上であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の半導体レーザ装置。
9. 第７膜はＳｉＯ₂、第８膜はＡｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅又はＳｉ₃Ｎ₄であることを請求項８記載の半導体レーザ装置。

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