JPH10154847A - 半導体レーザ素子及びその設計方法 - Google Patents
半導体レーザ素子及びその設計方法Info
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- JPH10154847A JPH10154847A JP7619097A JP7619097A JPH10154847A JP H10154847 A JPH10154847 A JP H10154847A JP 7619097 A JP7619097 A JP 7619097A JP 7619097 A JP7619097 A JP 7619097A JP H10154847 A JPH10154847 A JP H10154847A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基本横モード発振で高光出力が可能な半導体
レーザを提供することを目的とする。 【解決手段】 第１導電型のクラッド層３と、活性層６
と、第２導電型のクラッド層８、１０と、電流通路を制
限すると共に電流通路を形成する所定幅のストライプ状
開口部を有し且つ第２導電型のクラッド層８、１０より
バンドギャップが大きい電流ブロック層１３、１４と、
を備える。活性層における開口部に対応する領域の実効
屈折率と活性層における開口部の両側に対応する領域の
実効屈折率の差Δｎ及び開口部の幅Ｗが所定の関係を満
足するように設定される。実効屈折率の差Δｎは、電流
ブロック層のＡｌ組成比及び第２導電型のクラッド層の
開口部の両側部分での厚さを選択することにより設定さ
れる。
レーザを提供することを目的とする。 【解決手段】 第１導電型のクラッド層３と、活性層６
と、第２導電型のクラッド層８、１０と、電流通路を制
限すると共に電流通路を形成する所定幅のストライプ状
開口部を有し且つ第２導電型のクラッド層８、１０より
バンドギャップが大きい電流ブロック層１３、１４と、
を備える。活性層における開口部に対応する領域の実効
屈折率と活性層における開口部の両側に対応する領域の
実効屈折率の差Δｎ及び開口部の幅Ｗが所定の関係を満
足するように設定される。実効屈折率の差Δｎは、電流
ブロック層のＡｌ組成比及び第２導電型のクラッド層の
開口部の両側部分での厚さを選択することにより設定さ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ素子及
びその設計方法に関する。
びその設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、低動作電流で動作することを目的
とした半導体レーザ素子の研究開発が活発に行われてい
る。
とした半導体レーザ素子の研究開発が活発に行われてい
る。
【０００３】最近、透明な電流ブロック層を採用した実
屈折率ガイド型半導体レーザ素子において、半導体レー
ザ素子の動作電流を低減できることが、IEEE JOURNAL O
F SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL.1, N
O.2, p102〜p109，1995に報告されている。
屈折率ガイド型半導体レーザ素子において、半導体レー
ザ素子の動作電流を低減できることが、IEEE JOURNAL O
F SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL.1, N
O.2, p102〜p109，1995に報告されている。
【０００４】従来、斯る実屈折率ガイド型半導体レーザ
素子では、実効屈折率差がある程度大きい方が横モード
が安定すると考えられる。例えば、上記文献では、実効
屈折率差が約５×１０-3程度である。
素子では、実効屈折率差がある程度大きい方が横モード
が安定すると考えられる。例えば、上記文献では、実効
屈折率差が約５×１０-3程度である。
【０００５】しかしながら、上記のような透明な電流ブ
ロック層を採用した実効屈折ガイド型半導体レーザ素子
では、基本横モード発振でより光出力を大きくすること
が困難である。
ロック層を採用した実効屈折ガイド型半導体レーザ素子
では、基本横モード発振でより光出力を大きくすること
が困難である。
【０００６】また、上記の実効屈折ガイド型半導体レー
ザ素子では、共振器内部の損失を低減出来るので、高光
出力化が可能である。しかしながら、光磁気記録媒体や
相変化型光記録媒体等の書換え可能な光学記録媒体用の
光源として半導体レーザ素子を光ピックアップ装置に用
いる場合、半導体レーザ素子の高出力化は必要である。
また、４倍以上の速度で書き込みを行う場合、半導体レ
ーザ素子の出力としては少なくとも基本横モード発振で
最高出力が７０ｍＷ以上であり、しかも光ピックアップ
装置への搭載時におけるノイズ特性等を低減するために
水平方向の水平ビーム広がり角θHが６．５度以上であ
ることが望まれる。
ザ素子では、共振器内部の損失を低減出来るので、高光
出力化が可能である。しかしながら、光磁気記録媒体や
相変化型光記録媒体等の書換え可能な光学記録媒体用の
光源として半導体レーザ素子を光ピックアップ装置に用
いる場合、半導体レーザ素子の高出力化は必要である。
また、４倍以上の速度で書き込みを行う場合、半導体レ
ーザ素子の出力としては少なくとも基本横モード発振で
最高出力が７０ｍＷ以上であり、しかも光ピックアップ
装置への搭載時におけるノイズ特性等を低減するために
水平方向の水平ビーム広がり角θHが６．５度以上であ
ることが望まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点を鑑
み為されたものであり、基本横モード発振で高い光出力
が可能な半導体レーザ素子及びその設計方法を提供する
ことを目的とする。
み為されたものであり、基本横モード発振で高い光出力
が可能な半導体レーザ素子及びその設計方法を提供する
ことを目的とする。
【０００８】また、本発明は基本横モード発振で最高光
出力を大きく、且つ水平方向の水平ビーム広がり角θH
を大きくすることが可能な半導体レーザ素子及びその設
計方法を提供することを目的とする。
出力を大きく、且つ水平方向の水平ビーム広がり角θH
を大きくすることが可能な半導体レーザ素子及びその設
計方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、第１導電型のクラッド層と、第１導電型のクラッド
層上に形成された活性層と、活性層上に形成された第２
導電型のクラッド層と、第２導電型のクラッド層上に形
成され、電流通路を制限すると共に電流通路を形成する
所定幅のストライプ状開口部を有し、且つ第２導電型の
クラッド層よりも大きいバンドギャップを有し第２導電
型のクラッド層よりも小さい屈折率を有する電流ブロッ
ク層と、を備え、第２導電型のクラッド層は、平坦部
と、平坦部上に形成されたストライプ状のリッジ部とを
有し、リッジ部は電流ブロック層の開口部内に位置し、
電流ブロック層は、平坦部上面及びリッジ部側面を覆う
ように形成され、活性層における開口部に対応する領域
（即ち、発光領域中の開口部に対向する領域又は／及び
発光領域中の開口部を含む領域）の実効屈折率と前記活
性層における前記開口部の両側に対応する領域（即ち、
発光領域中の開口部の両側に対向する領域又は／及び発
光領域中の開口部の両側を含む領域）の実効屈折率との
差Δｎ及び前記開口部の幅Ｗ［μｍ］が、 Δｎ≧２×１０-3 Ｗ≦−１．６×１０3×Δｎ＋９．３ Ｗ≧３．０ の関係を満足する。
は、第１導電型のクラッド層と、第１導電型のクラッド
層上に形成された活性層と、活性層上に形成された第２
導電型のクラッド層と、第２導電型のクラッド層上に形
成され、電流通路を制限すると共に電流通路を形成する
所定幅のストライプ状開口部を有し、且つ第２導電型の
クラッド層よりも大きいバンドギャップを有し第２導電
型のクラッド層よりも小さい屈折率を有する電流ブロッ
ク層と、を備え、第２導電型のクラッド層は、平坦部
と、平坦部上に形成されたストライプ状のリッジ部とを
有し、リッジ部は電流ブロック層の開口部内に位置し、
電流ブロック層は、平坦部上面及びリッジ部側面を覆う
ように形成され、活性層における開口部に対応する領域
（即ち、発光領域中の開口部に対向する領域又は／及び
発光領域中の開口部を含む領域）の実効屈折率と前記活
性層における前記開口部の両側に対応する領域（即ち、
発光領域中の開口部の両側に対向する領域又は／及び発
光領域中の開口部の両側を含む領域）の実効屈折率との
差Δｎ及び前記開口部の幅Ｗ［μｍ］が、 Δｎ≧２×１０-3 Ｗ≦−１．６×１０3×Δｎ＋９．３ Ｗ≧３．０ の関係を満足する。
【００１０】この場合、いわゆるリッジ導波型半導体レ
ーザ素子が提供される。リッジ部の幅は、活性層側から
反対側に至るにつれて小さくなってもよい。
ーザ素子が提供される。リッジ部の幅は、活性層側から
反対側に至るにつれて小さくなってもよい。
【００１１】本発明の半導体レーザ素子では、低動作電
流で且つ基本横モード発振で高い光出力を得ることが可
能となる。例えば、１００ｍＷ以上の光出力を得ること
が可能となる。
流で且つ基本横モード発振で高い光出力を得ることが可
能となる。例えば、１００ｍＷ以上の光出力を得ること
が可能となる。
【００１２】また、実効屈折率の差Δｎが２×１０-3以
上であるので、実屈折率ガイド型が良好に保持される。
開口部の幅Ｗは３．０μm以上であるので、高い信頼性
が得られる。
上であるので、実屈折率ガイド型が良好に保持される。
開口部の幅Ｗは３．０μm以上であるので、高い信頼性
が得られる。
【００１３】実効屈折率の差Δｎ及び開口部の幅Ｗが Ｗ≦−１．５×１０3×Δｎ＋８．５５ の関係を満足することがより好ましい。この場合、基本
横モード発振で１５０ｍＷ以上の光出力が得られる。
横モード発振で１５０ｍＷ以上の光出力が得られる。
【００１４】第１導電型のクラッド層はＡｌxＧａ1-xＡ
ｓからなり、活性層はＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧
０）からなり、第２導電型のクラッド層はＡｌyＧａ1-y
Ａｓ（ｙ＞ｑ）からなり、電流ブロック層はＡｌzＧａ
1-zＡｓ（１≧ｚ＞ｙ）からなってもよい。
ｓからなり、活性層はＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧
０）からなり、第２導電型のクラッド層はＡｌyＧａ1-y
Ａｓ（ｙ＞ｑ）からなり、電流ブロック層はＡｌzＧａ
1-zＡｓ（１≧ｚ＞ｙ）からなってもよい。
【００１５】この場合、低動作電流で且つ基本横モード
発振で高い光出力が得られる。例えば、基本横モード発
振で１００ｍＷ以上の光出力を得ることが可能となる。
発振で高い光出力が得られる。例えば、基本横モード発
振で１００ｍＷ以上の光出力を得ることが可能となる。
【００１６】実効屈折率の差Δｎは、電流ブロック層の
Ａｌ組成比及び第２導電型のクラッド層の開口部の両側
部分での厚さを選択することにより設定されてもよい。
Ａｌ組成比及び第２導電型のクラッド層の開口部の両側
部分での厚さを選択することにより設定されてもよい。
【００１７】第１導電型のクラッド層のＡｌ組成比ｘ及
び第２導電型のクラッド層のＡｌ組成比ｙは、０．４以
上０．６以下であることが好ましい。
び第２導電型のクラッド層のＡｌ組成比ｙは、０．４以
上０．６以下であることが好ましい。
【００１８】電流ブロック層のＡｌ組成比ｚは第２導電
型クラッド層のＡｌ組成比ｙよりも大きいことが好まし
い。電流ブロック層のＡｌ組成比ｚと第２導電型クラッ
ド層のＡｌ組成比ｙとの差は０．０２以上であることが
より好ましい。この場合、良好な実効屈折率差を容易に
実現することが出来る。
型クラッド層のＡｌ組成比ｙよりも大きいことが好まし
い。電流ブロック層のＡｌ組成比ｚと第２導電型クラッ
ド層のＡｌ組成比ｙとの差は０．０２以上であることが
より好ましい。この場合、良好な実効屈折率差を容易に
実現することが出来る。
【００１９】電流ブロック層のＡｌ組成比ｚは０．６以
下であることが好ましい。これにより、電流ブロック層
の結晶性が良好となるので、この電流ブロック層上に形
成される層の結晶性も良くなる。この結果、高信頼性の
半導体レーザ素子が提供できる。
下であることが好ましい。これにより、電流ブロック層
の結晶性が良好となるので、この電流ブロック層上に形
成される層の結晶性も良くなる。この結果、高信頼性の
半導体レーザ素子が提供できる。
【００２０】電流ブロック層は、第１導電型の層を少な
くとも含むことが好ましい。この場合、この電流ブロッ
ク層の第１導電型の層と第２導電型の層とが互いに逆導
電型となるので、十分な電流阻止が行える。電流ブロッ
ク層が、第１導電型の層のみからなってもよい。
くとも含むことが好ましい。この場合、この電流ブロッ
ク層の第１導電型の層と第２導電型の層とが互いに逆導
電型となるので、十分な電流阻止が行える。電流ブロッ
ク層が、第１導電型の層のみからなってもよい。
【００２１】電流ブロック層は、活性層上に形成された
第１の層と、第１の層上に形成された第２の層とを含
み、第２の層は第１導電型であり、第１の層は第２の層
よりも低い不純物濃度を有してもよい。この場合、電流
ブロック層から活性層への不純物拡散を防止出来る。特
に、第１の層がアンドープ層であることが好ましい。
第１の層と、第１の層上に形成された第２の層とを含
み、第２の層は第１導電型であり、第１の層は第２の層
よりも低い不純物濃度を有してもよい。この場合、電流
ブロック層から活性層への不純物拡散を防止出来る。特
に、第１の層がアンドープ層であることが好ましい。
【００２２】電流ブロック層が第１導電型の層からなる
場合、活性層側に近づくほど不純物濃度が小さくなって
もよい。
場合、活性層側に近づくほど不純物濃度が小さくなって
もよい。
【００２３】また、第２導電型のクラッド層中には、エ
ッチング停止層等の厚さが３００Å以下の他の層が介在
しても実効屈折率差にほとんど影響がないのでよい。
ッチング停止層等の厚さが３００Å以下の他の層が介在
しても実効屈折率差にほとんど影響がないのでよい。
【００２４】更に、電流ブロック層上は、発振光を吸収
する第１導電型の電流ブロック層を備えても良い。
する第１導電型の電流ブロック層を備えても良い。
【００２５】尚、第１導電型のクラッド層は、第１導電
型の半導体基板上に形成されることが好ましく、ＡｌＧ
ａＡｓ系半導体レーザ素子では、ＧａＡｓ基板を用いる
ことが好ましい。
型の半導体基板上に形成されることが好ましく、ＡｌＧ
ａＡｓ系半導体レーザ素子では、ＧａＡｓ基板を用いる
ことが好ましい。
【００２６】活性層は単一量子井戸層からなる単一量子
井戸構造を有してもよく、量子井戸層と障壁層とが交互
に積層されてなる多重量子井戸構造を有しても良く、量
子効果を有さない単一の層であってもよい。
井戸構造を有してもよく、量子井戸層と障壁層とが交互
に積層されてなる多重量子井戸構造を有しても良く、量
子効果を有さない単一の層であってもよい。
【００２７】ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子の多重量
子井戸構造は、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧０，１
＞ｙ＞ｑ≧０）からなる量子井戸層と、ＡｌpＧａ1-pＡ
ｓ（ｘ≧ｐ＞ｑ，ｙ≧ｐ＞ｑ）からなる障壁層を含んで
もよい。
子井戸構造は、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧０，１
＞ｙ＞ｑ≧０）からなる量子井戸層と、ＡｌpＧａ1-pＡ
ｓ（ｘ≧ｐ＞ｑ，ｙ≧ｐ＞ｑ）からなる障壁層を含んで
もよい。
【００２８】半導体レーザ素子が、基本横モード発振で
１００ｍＷ以上の光出力を達成することがより好まし
い。さらに、半導体レーザ素子が、基本横モード発振で
１５０ｍＷ以上の光出力を達成することがより好まし
い。
１００ｍＷ以上の光出力を達成することがより好まし
い。さらに、半導体レーザ素子が、基本横モード発振で
１５０ｍＷ以上の光出力を達成することがより好まし
い。
【００２９】本発明の他の局面に従う半導体レーザ素子
の設計方法は、ＡｌxＧａ1-xＡｓからなる第１導電型の
クラッド層と、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧０）か
らなる活性層と、ＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ＞ｑ）からなる
第２導電型のクラッド層と、電流通路を制限するととも
に、電流通路を形成する所定幅のストライプ状開口部を
有し、且つＡｌzＧａ1-zＡｓ（１≧ｚ＞ｙ）からなる電
流ブロック層とを、この順に含む半導体レーザ素子の設
計方法であって、基本横モード発振で所定の光出力が得
られるように、活性層におけ記開口部に対応する領域の
実効屈折率と活性層における開口部の両側に対応する領
域の実効屈折率との差Δｎ、及び開口部の幅Ｗを設定す
るステップと、実効屈折率の差Δが得られるように電流
ブロック層のＡｌ組成比ｚ及び第２導電型のクラッド層
の開口部の両側部分での厚さを選択するステップとを含
む。
の設計方法は、ＡｌxＧａ1-xＡｓからなる第１導電型の
クラッド層と、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧０）か
らなる活性層と、ＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ＞ｑ）からなる
第２導電型のクラッド層と、電流通路を制限するととも
に、電流通路を形成する所定幅のストライプ状開口部を
有し、且つＡｌzＧａ1-zＡｓ（１≧ｚ＞ｙ）からなる電
流ブロック層とを、この順に含む半導体レーザ素子の設
計方法であって、基本横モード発振で所定の光出力が得
られるように、活性層におけ記開口部に対応する領域の
実効屈折率と活性層における開口部の両側に対応する領
域の実効屈折率との差Δｎ、及び開口部の幅Ｗを設定す
るステップと、実効屈折率の差Δが得られるように電流
ブロック層のＡｌ組成比ｚ及び第２導電型のクラッド層
の開口部の両側部分での厚さを選択するステップとを含
む。
【００３０】これにより、低動作電流で且つ基本横モー
ド発振で高光出力を達成する半導体レーザ素子が得られ
る。
ド発振で高光出力を達成する半導体レーザ素子が得られ
る。
【００３１】設定するステップは、実効屈折率の差Δｎ
及び開口部の幅Ｗ［μｍ］を、Δｎ≧２×１０-3 Ｗ≦−１．６×１０3×Δｎ＋９．３ の関係を満足するように設定することを含むことが好ま
しい。これにより、基本横モード発振で１００ｍＷ以上
の光出力を達成する半導体レーザ素子が得られる。
及び開口部の幅Ｗ［μｍ］を、Δｎ≧２×１０-3 Ｗ≦−１．６×１０3×Δｎ＋９．３ の関係を満足するように設定することを含むことが好ま
しい。これにより、基本横モード発振で１００ｍＷ以上
の光出力を達成する半導体レーザ素子が得られる。
【００３２】設定するステップは、実効屈折率の差Δｎ
及び開口部の幅Ｗ［μｍ］を、 Ｗ≦−１．５×１０3×Δｎ＋８．５５ の関係を満足するように設定することを含むことがさら
に好ましい。これにより、基本横モード発振で１５０ｍ
Ｗ以上の光出力を達成する半導体レーザ素子が得られ
る。
及び開口部の幅Ｗ［μｍ］を、 Ｗ≦−１．５×１０3×Δｎ＋８．５５ の関係を満足するように設定することを含むことがさら
に好ましい。これにより、基本横モード発振で１５０ｍ
Ｗ以上の光出力を達成する半導体レーザ素子が得られ
る。
【００３３】設定するステップは、開口部の幅Ｗを３．
０μｍ以上に設定することを含むことが好ましい。これ
により、高い信頼性の半導体レーザ素子が得られる。
０μｍ以上に設定することを含むことが好ましい。これ
により、高い信頼性の半導体レーザ素子が得られる。
【００３４】第２導電型のクラッド層は、平坦部と、平
坦部上のストライプ状リッジ部とを有し、リッジ部は電
流ブロックの開口部内に位置し、電流ブロック層は、平
坦部上面及びリッジ部側面を覆うように形成されてもよ
い。この場合、いわゆるリッジ導波型半導体レーザ素子
が提供される。リッジ部の幅は活性層側から反対側に至
るにつれて小さくなってもよい。
坦部上のストライプ状リッジ部とを有し、リッジ部は電
流ブロックの開口部内に位置し、電流ブロック層は、平
坦部上面及びリッジ部側面を覆うように形成されてもよ
い。この場合、いわゆるリッジ導波型半導体レーザ素子
が提供される。リッジ部の幅は活性層側から反対側に至
るにつれて小さくなってもよい。
【００３５】本発明のさらに他の局面に従う半導体レー
ザ素子は、第１導電型のクラッド層と、第１導電型のク
ラッド層上に形成された活性層と、活性層上に形成され
た第２導電型のクラッド層と、第２導電型のクラッド層
上に形成され、電流通路を制限すると共に電流通路を形
成する所定幅のストライプ状開口部を有し、且つ第２導
電型のクラッド層よりも大きいバンドギャップを有し第
２導電型のクラッド層よりも小さい屈折率を有する電流
ブロック層と、を備え、第２導電型のクラッド層は、平
坦部と、平坦部上に形成されたストライプ状のリッジ部
とを有し、リッジ部は電流ブロック層の前記開口部内に
位置し、電流ブロック層は、平坦部上面及びリッジ部側
面を覆うように形成され、活性層における開口部に対応
する領域の実効屈折率と活性層における開口部の両側に
対応する領域の実効屈折率との差Δｎ及び開口部の幅Ｗ
［μｍ］が、 ２．４×１０-3≦Δｎ≦３．５×１０-3 Ｗ≧２．５ Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ＋８．７２３ Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ−２．８ の関係を満足する。
ザ素子は、第１導電型のクラッド層と、第１導電型のク
ラッド層上に形成された活性層と、活性層上に形成され
た第２導電型のクラッド層と、第２導電型のクラッド層
上に形成され、電流通路を制限すると共に電流通路を形
成する所定幅のストライプ状開口部を有し、且つ第２導
電型のクラッド層よりも大きいバンドギャップを有し第
２導電型のクラッド層よりも小さい屈折率を有する電流
ブロック層と、を備え、第２導電型のクラッド層は、平
坦部と、平坦部上に形成されたストライプ状のリッジ部
とを有し、リッジ部は電流ブロック層の前記開口部内に
位置し、電流ブロック層は、平坦部上面及びリッジ部側
面を覆うように形成され、活性層における開口部に対応
する領域の実効屈折率と活性層における開口部の両側に
対応する領域の実効屈折率との差Δｎ及び開口部の幅Ｗ
［μｍ］が、 ２．４×１０-3≦Δｎ≦３．５×１０-3 Ｗ≧２．５ Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ＋８．７２３ Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ−２．８ の関係を満足する。
【００３６】この場合、いわゆるリッジ導波型半導体レ
ーザ素子が提供される。リッジ部の幅は、活性層側から
反対側に至るにつれて小さくなる。
ーザ素子が提供される。リッジ部の幅は、活性層側から
反対側に至るにつれて小さくなる。
【００３７】本発明の半導体レーザ素子では、基本横モ
ード発振で高い最高光出力および大きな水平ビーム広が
り角を得ることができる。基本横モード発振で最高光出
力を例えば７０ｍＷ以上と大きくすることが可能となる
とともに、水平ビーム広がり角を例えば６．５度以上と
大きくすることが可能となる。
ード発振で高い最高光出力および大きな水平ビーム広が
り角を得ることができる。基本横モード発振で最高光出
力を例えば７０ｍＷ以上と大きくすることが可能となる
とともに、水平ビーム広がり角を例えば６．５度以上と
大きくすることが可能となる。
【００３８】実効屈折率の差Δｎ及び開口部の幅Ｗ［μ
ｍ］が Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ＋７．９２３ の関係を満足することより好ましい。この場合、基本横
モード発振で１００ｍＷ以上の最高光出力が達成され
る。
ｍ］が Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ＋７．９２３ の関係を満足することより好ましい。この場合、基本横
モード発振で１００ｍＷ以上の最高光出力が達成され
る。
【００３９】実効屈折率の差Δｎ及び開口部の幅Ｗ［μ
ｍ］が Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ−３．１７５ の関係を満足することがより好ましい。この場合、水平
ビーム広がり角を７度以上と大きくすることが可能とな
る。
ｍ］が Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ−３．１７５ の関係を満足することがより好ましい。この場合、水平
ビーム広がり角を７度以上と大きくすることが可能とな
る。
【００４０】第１導電型のクラッド層はＡｌxＧａ1-xＡ
ｓからなり、活性層はＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧
０）からなり、第２導電型のクラッド層はＡｌyＧａ1-y
Ａｓ（ｙ＞ｑ）からなり、電流ブロック層はＡｌzＧａ
1-zＡｓ（１≧ｚ＞ｙ）からなってもよい。
ｓからなり、活性層はＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧
０）からなり、第２導電型のクラッド層はＡｌyＧａ1-y
Ａｓ（ｙ＞ｑ）からなり、電流ブロック層はＡｌzＧａ
1-zＡｓ（１≧ｚ＞ｙ）からなってもよい。
【００４１】この場合、基本横モード発振で７０ｍＷ以
上の最高光出力を得ることができるとともに、水平ビー
ム広がり角を６．５度以上とすることができる。
上の最高光出力を得ることができるとともに、水平ビー
ム広がり角を６．５度以上とすることができる。
【００４２】実効屈折率の差Δｎは、電流ブロック層の
Ａｌ組成比ｚ及び第２導電型のクラッド層の開口部の両
側部分での厚さを選択することにより設定されてもよ
い。
Ａｌ組成比ｚ及び第２導電型のクラッド層の開口部の両
側部分での厚さを選択することにより設定されてもよ
い。
【００４３】第１導電型のクラッド層のＡｌ組成比ｘ及
び第２導電型のクラッド層のＡｌ組成比ｙは、０．４以
上０．６以下であることが好ましい。
び第２導電型のクラッド層のＡｌ組成比ｙは、０．４以
上０．６以下であることが好ましい。
【００４４】電流ブロック層のＡｌ組成比ｚは第２導電
型クラッド層のＡｌ組成比ｙよりも大きいことが好まし
い。電流ブロック層のＡｌ組成比ｚと第２導電型のクラ
ッド層のＡｌ組成比ｙとの差が０．０２以上であること
がより好ましい。この場合、良好な実効屈折率差を容易
に実現することができる。
型クラッド層のＡｌ組成比ｙよりも大きいことが好まし
い。電流ブロック層のＡｌ組成比ｚと第２導電型のクラ
ッド層のＡｌ組成比ｙとの差が０．０２以上であること
がより好ましい。この場合、良好な実効屈折率差を容易
に実現することができる。
【００４５】電流ブロック層のＡｌ組成比ｚは０．６以
下であることが好ましい。これにより、電流ブロック層
の結晶性が良好となるので、この電流ブロック層上に形
成される層の結晶性も良くなる。この結果、高信頼性の
半導体レーザ素子が提供できる。
下であることが好ましい。これにより、電流ブロック層
の結晶性が良好となるので、この電流ブロック層上に形
成される層の結晶性も良くなる。この結果、高信頼性の
半導体レーザ素子が提供できる。
【００４６】電流ブロック層は、第１導電型の層を少な
くとも含むことが好ましい。この場合、この電流ブロッ
ク層の第１導電型の層と第２導電型のクラッド層とが互
いに逆導電型となるので、十分な電流阻止が行える。電
流ブロック層は、第１導電型の層のみからなってもよ
い。
くとも含むことが好ましい。この場合、この電流ブロッ
ク層の第１導電型の層と第２導電型のクラッド層とが互
いに逆導電型となるので、十分な電流阻止が行える。電
流ブロック層は、第１導電型の層のみからなってもよ
い。
【００４７】電流ブロック層は、活性層上に形成された
第１の層と、前記第１の層上に形成された第２の層とを
含み、第２の層は第１導電型であり、第１の層は第２の
層よりも低い不純物濃度を有してもよい。この場合、電
流ブロック層から活性層への不純物拡散を防止できる。
特に、第１の層がアンドープ層であることが好ましい。
第１の層と、前記第１の層上に形成された第２の層とを
含み、第２の層は第１導電型であり、第１の層は第２の
層よりも低い不純物濃度を有してもよい。この場合、電
流ブロック層から活性層への不純物拡散を防止できる。
特に、第１の層がアンドープ層であることが好ましい。
【００４８】電流ブロック層が第１導電型の層からなる
場合、活性層側に近づくほど不純物濃度が小さくなって
もよい。
場合、活性層側に近づくほど不純物濃度が小さくなって
もよい。
【００４９】また、第２のクラッド層中には、エッチン
グ停止層等の厚さが３００Å以下の他の層が介在しても
実効屈折率差には殆ど影響がないのでよい。
グ停止層等の厚さが３００Å以下の他の層が介在しても
実効屈折率差には殆ど影響がないのでよい。
【００５０】さらに、電流ブロック層上には、発振光を
吸収する第１導電型の電流ブロック層を備えてもよい。
吸収する第１導電型の電流ブロック層を備えてもよい。
【００５１】尚、第１導電型のクラッド層は、第１導電
型の半導体基板上に形成されることが好ましく、ＡｌＧ
ａＡｓ系半導体レーザ素子では、ＧａＡｓ基板を用いる
ことが好ましい。
型の半導体基板上に形成されることが好ましく、ＡｌＧ
ａＡｓ系半導体レーザ素子では、ＧａＡｓ基板を用いる
ことが好ましい。
【００５２】活性層は単一量子井戸層からなる単一量子
井戸構造を有してもよく、量子井戸層と障壁層とが交互
に積層されてなる多重量子井戸構造を有しても良く、量
子効果を有さない単一の層であってもよい。
井戸構造を有してもよく、量子井戸層と障壁層とが交互
に積層されてなる多重量子井戸構造を有しても良く、量
子効果を有さない単一の層であってもよい。
【００５３】ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子の多重量
子井戸構造は、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧０，１
＞ｙ＞ｑ≧０）からなる量子井戸層と、ＡｌpＧａ1-pＡ
ｓ（ｘ≧ｐ＞ｑ，ｙ≧ｐ＞ｑ）からなる障壁層を含んで
もよい。
子井戸構造は、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧０，１
＞ｙ＞ｑ≧０）からなる量子井戸層と、ＡｌpＧａ1-pＡ
ｓ（ｘ≧ｐ＞ｑ，ｙ≧ｐ＞ｑ）からなる障壁層を含んで
もよい。
【００５４】半導体レーザ素子が、基本横モード発振で
７０ｍＷ以上の最高光出力を達成することが好ましい。
更に、半導体レーザ素子が、基本横モード発振で１００
ｍＷ以上の最高光出力を達成することが好ましい。ま
た、半導体レーザ素子が６．５度以上の水平ビーム広が
り角を達成することが好ましい。また、半導体レーザ素
子が７度以上の水平ビーム広がり角を達成することがよ
り好ましい。
７０ｍＷ以上の最高光出力を達成することが好ましい。
更に、半導体レーザ素子が、基本横モード発振で１００
ｍＷ以上の最高光出力を達成することが好ましい。ま
た、半導体レーザ素子が６．５度以上の水平ビーム広が
り角を達成することが好ましい。また、半導体レーザ素
子が７度以上の水平ビーム広がり角を達成することがよ
り好ましい。
【００５５】尚、ビームが真円に近い方が装置の光学的
設定を容易に行うことが出来る。垂直ビーム広がり角
は、水平ビーム広がり角に比べて大きく、例えば１５〜
３０度程度であるので、水平ビーム広がり角は垂直ビー
ム広がり角と同じ程度まで大きくてもよい。
設定を容易に行うことが出来る。垂直ビーム広がり角
は、水平ビーム広がり角に比べて大きく、例えば１５〜
３０度程度であるので、水平ビーム広がり角は垂直ビー
ム広がり角と同じ程度まで大きくてもよい。
【００５６】加えて、共振器長は短い方が水平ビーム広
がり角を若干大きくできる。一方、共振器長がほぼ３０
０μｍより小さいと、ＣＯＤ（瞬時光学損失）のレベル
が低くなる。従って、共振器長はほぼ３００μｍ以上６
００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
がり角を若干大きくできる。一方、共振器長がほぼ３０
０μｍより小さいと、ＣＯＤ（瞬時光学損失）のレベル
が低くなる。従って、共振器長はほぼ３００μｍ以上６
００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００５７】本発明のさらに他の局面に従う半導体レー
ザ素子の設計方法は、ＡｌxＧａ1-xＡｓからなる第１導
電型のクラッド層と、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧
０）からなる活性層、ＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ＞ｑ）から
なる第２導電型のクラッド層と、電流通路を制限すると
ともに、電流通路を形成する所定幅のストライプ状開口
部を有し、且つＡｌzＧａ1-zＡｓ（１≧ｚ＞ｙ）からな
る電流ブロック層とを、この順に含む半導体レーザ素子
の設計方法であって、基本横モード発振で所定の最高光
出力及び所定の水平ビーム広がり角が得られるように、
活性層における開口部に対応する領域の実効屈折率と活
性層における開口部の両側に対応する領域の実効屈折率
との差Δｎ、及び開口部の幅Ｗを設定するステップと、
実効屈折率の差Δが得られるように電流ブロック層のＡ
ｌ組成比ｚ及び第２導電型のクラッド層の開口部の両側
部分での厚さを選択するステップとを含む。
ザ素子の設計方法は、ＡｌxＧａ1-xＡｓからなる第１導
電型のクラッド層と、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧
０）からなる活性層、ＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ＞ｑ）から
なる第２導電型のクラッド層と、電流通路を制限すると
ともに、電流通路を形成する所定幅のストライプ状開口
部を有し、且つＡｌzＧａ1-zＡｓ（１≧ｚ＞ｙ）からな
る電流ブロック層とを、この順に含む半導体レーザ素子
の設計方法であって、基本横モード発振で所定の最高光
出力及び所定の水平ビーム広がり角が得られるように、
活性層における開口部に対応する領域の実効屈折率と活
性層における開口部の両側に対応する領域の実効屈折率
との差Δｎ、及び開口部の幅Ｗを設定するステップと、
実効屈折率の差Δが得られるように電流ブロック層のＡ
ｌ組成比ｚ及び第２導電型のクラッド層の開口部の両側
部分での厚さを選択するステップとを含む。
【００５８】これにより、基本横モード発振で高い最高
光出力および大きな水平ビーム広がり角を達成する半導
体レーザ素子が得られる。
光出力および大きな水平ビーム広がり角を達成する半導
体レーザ素子が得られる。
【００５９】設定するステップは、実効屈折率の差Δｎ
及び開口部の幅Ｗ［μｍ］を、 ２．４×１０-3≦Δｎ≦３．５×１０-3 Ｗ≧２．５ Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ＋８．７２３ Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ−２．８ の関係を満足するように設定することを含むことが好ま
しい。これにより、基本横モード発振で７０ｍＷ以上の
最高光出力及び６．５度以上の水平ビーム広がり角を達
成する半導体レーザ素子が得られる。
及び開口部の幅Ｗ［μｍ］を、 ２．４×１０-3≦Δｎ≦３．５×１０-3 Ｗ≧２．５ Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ＋８．７２３ Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ−２．８ の関係を満足するように設定することを含むことが好ま
しい。これにより、基本横モード発振で７０ｍＷ以上の
最高光出力及び６．５度以上の水平ビーム広がり角を達
成する半導体レーザ素子が得られる。
【００６０】設定するステップは、実効屈折率の差Δｎ
及び開口部の幅Ｗ［μｍ］を、 Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ＋７．９２３ の関係を満足するように設定することを含むことがさら
に好ましい。この場合、基本横モード発振で１００ｍＷ
以上の最高光出力を達成する半導体レーザ素子が得られ
る。
及び開口部の幅Ｗ［μｍ］を、 Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ＋７．９２３ の関係を満足するように設定することを含むことがさら
に好ましい。この場合、基本横モード発振で１００ｍＷ
以上の最高光出力を達成する半導体レーザ素子が得られ
る。
【００６１】設定するステップは、実効屈折率の差Δｎ
及び開口部の幅Ｗ［μｍ］を、 Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ−３．１７５ の関係を満足するように設定することを含むことがさら
に好ましい。この場合、７度以上の水平ビーム広がり角
を達成する半導体レーザ素子が得られる。
及び開口部の幅Ｗ［μｍ］を、 Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ−３．１７５ の関係を満足するように設定することを含むことがさら
に好ましい。この場合、７度以上の水平ビーム広がり角
を達成する半導体レーザ素子が得られる。
【００６２】第２導電型のクラッド層は、平坦部と、平
坦部上のストライプ状リッジ部とを有し、リッジ部は電
流ブロックの開口部内に位置し、電流ブロック層は、平
坦部上面及び前記リッジ部側面を覆うように形成されて
もよい。この場合、いわゆるリッジ導波型半導体レーザ
素子が提供される。リッジ部の幅は、活性層側から反対
側に至るにつれて小さくなってもよい。
坦部上のストライプ状リッジ部とを有し、リッジ部は電
流ブロックの開口部内に位置し、電流ブロック層は、平
坦部上面及び前記リッジ部側面を覆うように形成されて
もよい。この場合、いわゆるリッジ導波型半導体レーザ
素子が提供される。リッジ部の幅は、活性層側から反対
側に至るにつれて小さくなってもよい。
【００６３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
に係るＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を図１を用いて
説明する。図１はこの半導体レーザの概略模式断面図で
ある。
に係るＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を図１を用いて
説明する。図１はこの半導体レーザの概略模式断面図で
ある。
【００６４】図１において、１はｎ型ＧａＡｓ基板であ
る。この基板１上には、０．５μｍ厚のｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層（Ｓｅドープ）２、層厚０．１μｍ厚のｎ型Ａ
ｌsＧａ1-sＡｓバッファ層（Ｓｅドープ：ｘ＞ｓ＞０、
本実施形態ではｓ＝０．１８）３、層厚２．３μｍ厚の
ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層（Ｓｅドープ：本実施
形態ではｘ＝０．４５）４、層厚４１０Åのアンドープ
のＡｌvＧａ1-vＡｓ光ガイド層（１＞ｘ＞ｖ、本実施形
態ではｖ＝０．３５）５、層厚１００Åのアンドープの
ＡｌqＧａ1-qＡｓ（ｖ，ｗ＞ｑ≧０、本実施形態ではｑ
＝０．０３５）の単一量子井戸層からなる活性層６、層
厚４１０ÅのアンドープのＡｌwＧａ1 -wＡｓ光ガイド層
（ｙ１，ｙ２＞ｗ、本実施形態ではｗ＝０．３５）７、
及び層厚ｔμｍのｐ型Ａｌy1Ｇａ1-y1Ａｓクラッド層
（Ｚｎドープ：本実施形態ではｙ１＝０．４５）８がこ
の順序で形成されている。
る。この基板１上には、０．５μｍ厚のｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層（Ｓｅドープ）２、層厚０．１μｍ厚のｎ型Ａ
ｌsＧａ1-sＡｓバッファ層（Ｓｅドープ：ｘ＞ｓ＞０、
本実施形態ではｓ＝０．１８）３、層厚２．３μｍ厚の
ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層（Ｓｅドープ：本実施
形態ではｘ＝０．４５）４、層厚４１０Åのアンドープ
のＡｌvＧａ1-vＡｓ光ガイド層（１＞ｘ＞ｖ、本実施形
態ではｖ＝０．３５）５、層厚１００Åのアンドープの
ＡｌqＧａ1-qＡｓ（ｖ，ｗ＞ｑ≧０、本実施形態ではｑ
＝０．０３５）の単一量子井戸層からなる活性層６、層
厚４１０ÅのアンドープのＡｌwＧａ1 -wＡｓ光ガイド層
（ｙ１，ｙ２＞ｗ、本実施形態ではｗ＝０．３５）７、
及び層厚ｔμｍのｐ型Ａｌy1Ｇａ1-y1Ａｓクラッド層
（Ｚｎドープ：本実施形態ではｙ１＝０．４５）８がこ
の順序で形成されている。
【００６５】前記ｐ型クラッド層８の略中央部上には、
紙面垂直方向（共振器長方向）に延在する電流通路の開
口部幅となる幅Ｗ（本実施形態ではＷ＝４．５μｍ）、
層厚２００Åのストライプ状のｐ型ＡｌuＧａ1-uＡｓエ
ッチング停止層（Ｚｎドープ、１≧ｕ＞ｙ１，ｙ２、本
実施形態ではｕ＝０．７）９、ストライプ状の層厚２μ
ｍ厚のｐ型Ａｌy2Ｇａ1-y2Ａｓクラッド層（Ｚｎドー
プ：本実施形態ではｙ２＝０．４５）１０、及びストラ
イプ状の層厚０．４μｍのｐ型ＧａＡｓキャップ層（Ｚ
ｎドープ）１１がこの順序で形成されてなるストライプ
状のリッジ領域部１２が構成される。
紙面垂直方向（共振器長方向）に延在する電流通路の開
口部幅となる幅Ｗ（本実施形態ではＷ＝４．５μｍ）、
層厚２００Åのストライプ状のｐ型ＡｌuＧａ1-uＡｓエ
ッチング停止層（Ｚｎドープ、１≧ｕ＞ｙ１，ｙ２、本
実施形態ではｕ＝０．７）９、ストライプ状の層厚２μ
ｍ厚のｐ型Ａｌy2Ｇａ1-y2Ａｓクラッド層（Ｚｎドー
プ：本実施形態ではｙ２＝０．４５）１０、及びストラ
イプ状の層厚０．４μｍのｐ型ＧａＡｓキャップ層（Ｚ
ｎドープ）１１がこの順序で形成されてなるストライプ
状のリッジ領域部１２が構成される。
【００６６】前記ｐ型クラッド層８上には、前記リッジ
領域部１２の側面を覆うように層厚０．３μｍのアンド
ープのＡｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ電流ブロック層（１≧ｚ１＞
ｙ１，ｙ２）１３、層厚０．２μｍのｎ型Ａｌz2Ｇａ
1-z2Ａｓ電流ブロック層（Ｓｅドープ：１≧ｚ２＞ｙ
１，ｙ２）１４、及び層厚０．３μｍのｎ型ＧａＡｓブ
ロック層（Ｓｅドープ）１５がこの順序で形成されてい
る。
領域部１２の側面を覆うように層厚０．３μｍのアンド
ープのＡｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ電流ブロック層（１≧ｚ１＞
ｙ１，ｙ２）１３、層厚０．２μｍのｎ型Ａｌz2Ｇａ
1-z2Ａｓ電流ブロック層（Ｓｅドープ：１≧ｚ２＞ｙ
１，ｙ２）１４、及び層厚０．３μｍのｎ型ＧａＡｓブ
ロック層（Ｓｅドープ）１５がこの順序で形成されてい
る。
【００６７】前記ｐ型キャップ層１１、前記ブロック層
１３の端面、前記ブロック層１４の端面、及び前記ブロ
ック層１５上には、層厚６μｍのｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層（Ｚｎドープ）１６が形成されている。
１３の端面、前記ブロック層１４の端面、及び前記ブロ
ック層１５上には、層厚６μｍのｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層（Ｚｎドープ）１６が形成されている。
【００６８】前記ｐ型コンタクト層１６上にはＣｒ／Ａ
ｕからなるｐ型側電極１７が形成され、前記ｎ型基板１
の下面には、Ｃｒ／Ｓｎ／Ａｕからなるｎ型側電極１８
が形成されている。
ｕからなるｐ型側電極１７が形成され、前記ｎ型基板１
の下面には、Ｃｒ／Ｓｎ／Ａｕからなるｎ型側電極１８
が形成されている。
【００６９】次に、上記の第１の実施の形態の半導体レ
ーザ素子の製造方法の一例を説明する。
ーザ素子の製造方法の一例を説明する。
【００７０】まず、ｎ型基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓバッファ層３、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層４、アンドープのＡｌＧａＡｓ光ガイ
ド層５、アンドープの活性層６、アンドープのＡｌＧａ
Ａｓ光ガイド層７、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層（平坦
部）８、ｐ型ＡｌＧａＡｓ又はＡｌＡｓエッチング停止
層９、ｐ型クラッド層（後のリッジ領域部に対応）１
０、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層１１をこの順序で有機
金属気相成長方法（ＭＯＣＶＤ法）又は分子線エピタキ
シー法（ＭＢＥ法）等の気相成長方法により連続成長す
る。なお、キャップ層１１はｐ型クラッド層１０が製造
工程において露出して酸化することにより、この層１０
上に結晶成長できなくなるのを防止するための保護層で
ある。
ファ層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓバッファ層３、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層４、アンドープのＡｌＧａＡｓ光ガイ
ド層５、アンドープの活性層６、アンドープのＡｌＧａ
Ａｓ光ガイド層７、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層（平坦
部）８、ｐ型ＡｌＧａＡｓ又はＡｌＡｓエッチング停止
層９、ｐ型クラッド層（後のリッジ領域部に対応）１
０、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層１１をこの順序で有機
金属気相成長方法（ＭＯＣＶＤ法）又は分子線エピタキ
シー法（ＭＢＥ法）等の気相成長方法により連続成長す
る。なお、キャップ層１１はｐ型クラッド層１０が製造
工程において露出して酸化することにより、この層１０
上に結晶成長できなくなるのを防止するための保護層で
ある。
【００７１】次に、前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１上
にストライプ状のＳｉＯ2膜を形成し、これをマスクと
してｐ型エッチング停止層９まで選択エッチングした
後、前記マスクを介した状態でエッチング停止層９もエ
ッチング除去してリッジ領域部１２を形成する。なお、
停止層９はＡｌ組成比が大きく、エッチング工程後にこ
の上に結晶性よく結晶を成長することが困難であるの
で、本実施形態ではエッチング停止層９を除去してい
る。
にストライプ状のＳｉＯ2膜を形成し、これをマスクと
してｐ型エッチング停止層９まで選択エッチングした
後、前記マスクを介した状態でエッチング停止層９もエ
ッチング除去してリッジ領域部１２を形成する。なお、
停止層９はＡｌ組成比が大きく、エッチング工程後にこ
の上に結晶性よく結晶を成長することが困難であるの
で、本実施形態ではエッチング停止層９を除去してい
る。
【００７２】次に、リッジ領域部１２側面を覆おうよう
にクラッド層８上に電流ブロック層１３、１４、１５を
この順序に前記気相成長法により連続成長すると共に、
上記キャップ層１１上面を露出させる。その後、上記電
流ブロック層１３、１４、１５及びキャップ層１１上面
上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１６を前記気相成長法に
より成長する。
にクラッド層８上に電流ブロック層１３、１４、１５を
この順序に前記気相成長法により連続成長すると共に、
上記キャップ層１１上面を露出させる。その後、上記電
流ブロック層１３、１４、１５及びキャップ層１１上面
上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１６を前記気相成長法に
より成長する。
【００７３】この半導体レーザ素子は、電流通路を制限
すると共に電流通路を形成するストライプ状の開口部
（幅Ｗ）を有する電流ブロック層１３、１４が、ｐ型ク
ラッド層８、１０に比べて、バンドギャップが大きく、
且つ屈折率が小さい構成である。従って、発光領域（図
１中、点線楕円内で模式的に示す領域）において、前記
開口部に対応する領域Ａの実効屈折率が、該開口部の両
側に対応する領域Ｂの実効屈折率より大きくでき、実屈
折率ガイド型半導体レーザとして動作可能となる。ここ
で、実効屈折率差とは、活性層において、発振波長の光
が領域Ａで感じる屈折率と領域Ｂで感じる屈折率との差
を意味する。
すると共に電流通路を形成するストライプ状の開口部
（幅Ｗ）を有する電流ブロック層１３、１４が、ｐ型ク
ラッド層８、１０に比べて、バンドギャップが大きく、
且つ屈折率が小さい構成である。従って、発光領域（図
１中、点線楕円内で模式的に示す領域）において、前記
開口部に対応する領域Ａの実効屈折率が、該開口部の両
側に対応する領域Ｂの実効屈折率より大きくでき、実屈
折率ガイド型半導体レーザとして動作可能となる。ここ
で、実効屈折率差とは、活性層において、発振波長の光
が領域Ａで感じる屈折率と領域Ｂで感じる屈折率との差
を意味する。
【００７４】尚、上記構成をとることにより、電流ブロ
ック層１３、１４は、発振光に対して透明となる透明電
流ブロック層である。
ック層１３、１４は、発振光に対して透明となる透明電
流ブロック層である。
【００７５】ここで、上記電流ブロック層１３、１４の
各Ａｌ組成比ｚ１、ｚ２、又は前記ｐ型クラッド層８の
層厚ｔを選択することにより、非動作時の実効屈折率差
（開口部に対応する領域Ａの実効屈折率−開口部の両側
に対応する領域Ｂの実効屈折率）を変化させて、基本横
モード発振における最大光出力を測定した。その結果を
図２に示す。尚、この測定では、前端面に２％の反射
膜、後端面に９５％の反射膜を設けると共に、共振器長
を１２００μｍとし、環境温度２５℃で測定した。ま
た、図２中の各点における電流ブロック層１３、１４の
各Ａｌ組成比ｚ１、ｚ２、及びｐ型クラッド層８の層厚
ｔを表１に示す。試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ５のストライプ幅
Ｗは４．５μｍである。
各Ａｌ組成比ｚ１、ｚ２、又は前記ｐ型クラッド層８の
層厚ｔを選択することにより、非動作時の実効屈折率差
（開口部に対応する領域Ａの実効屈折率−開口部の両側
に対応する領域Ｂの実効屈折率）を変化させて、基本横
モード発振における最大光出力を測定した。その結果を
図２に示す。尚、この測定では、前端面に２％の反射
膜、後端面に９５％の反射膜を設けると共に、共振器長
を１２００μｍとし、環境温度２５℃で測定した。ま
た、図２中の各点における電流ブロック層１３、１４の
各Ａｌ組成比ｚ１、ｚ２、及びｐ型クラッド層８の層厚
ｔを表１に示す。試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ５のストライプ幅
Ｗは４．５μｍである。
【００７６】
【表１】
【００７７】この図２から判るように、実効屈折率差が
３×１０-3以下である場合に、基本横モードで発振でき
る最大光出力は１００ｍＷ以上となり、更に実効屈折率
差が２．６×１０-3以下である場合には、基本横モード
で発振できる最大光出力は１５０ｍＷ以上、更に２．３
×１０-3以下である場合、基本横モードで発振できる最
大光出力は２００ｍＷ以上となることが判る。加えて、
上記実効屈折率差が３×１０-3である場合、光出力１０
０ｍＷにおいて、発振しきい値電流は４３ｍＡ、動作電
流１４０ｍＡ、垂直広がり角１８度、水平広がり角７度
であり、上記実効屈折率差が２．５×１０-3である場
合、光出力１７０ｍＷにおいて、発振しきい値電流は４
５ｍＡ、動作電流１８５ｍＡ、垂直広がり角１８度、水
平広がり角７度であった。
３×１０-3以下である場合に、基本横モードで発振でき
る最大光出力は１００ｍＷ以上となり、更に実効屈折率
差が２．６×１０-3以下である場合には、基本横モード
で発振できる最大光出力は１５０ｍＷ以上、更に２．３
×１０-3以下である場合、基本横モードで発振できる最
大光出力は２００ｍＷ以上となることが判る。加えて、
上記実効屈折率差が３×１０-3である場合、光出力１０
０ｍＷにおいて、発振しきい値電流は４３ｍＡ、動作電
流１４０ｍＡ、垂直広がり角１８度、水平広がり角７度
であり、上記実効屈折率差が２．５×１０-3である場
合、光出力１７０ｍＷにおいて、発振しきい値電流は４
５ｍＡ、動作電流１８５ｍＡ、垂直広がり角１８度、水
平広がり角７度であった。
【００７８】また、上記実効屈折率差が２．３×１０-3
である場合、光出力２００ｍＷにおいて、発振しきい値
電流は４７ｍＡ、動作電流２３５ｍＡ、垂直広がり角１
８度、水平広がり角６．５度であった。
である場合、光出力２００ｍＷにおいて、発振しきい値
電流は４７ｍＡ、動作電流２３５ｍＡ、垂直広がり角１
８度、水平広がり角６．５度であった。
【００７９】このように実効屈折率差が３×１０-3以下
である場合、基本横モード発振で高光出力を低動作電流
で実現できる。
である場合、基本横モード発振で高光出力を低動作電流
で実現できる。
【００８０】従って、第１の実施の形態の半導体レーザ
素子では、実効屈折率差は３×１０ -3以下に選択され、
好ましくは２．６×１０-3以下に選択される。
素子では、実効屈折率差は３×１０ -3以下に選択され、
好ましくは２．６×１０-3以下に選択される。
【００８１】次に、電流ブロック層１３、１４の各Ａｌ
組成比ｚ１、ｚ２、ｐ型クラッド層８の厚さｔ及びスト
ライプ幅Ｗを選択することにより、非動作時の実効屈折
率差Δｎ（開口部に対応する領域Ａの実効屈折率差−開
口部の両側に対応する領域Ｂの実効屈折率）を変化させ
て、基本横モード発振における最大光出力Ｐｋを測定し
た。その結果を表２に示す。この場合、半導体レーザ素
子の前端面に２％の反射膜、後端面に９５％の反射膜を
設けるとともに、共振器長を１２００μｍとし、環境温
度２５℃で測定を行った。尚、試料Ｂ４、Ｂ９、Ｂ１
４、Ｂ１８、Ｂ２１は、それぞれ試料Ａ１、Ａ２、Ａ
３、Ａ４、Ａ５に相当する。
組成比ｚ１、ｚ２、ｐ型クラッド層８の厚さｔ及びスト
ライプ幅Ｗを選択することにより、非動作時の実効屈折
率差Δｎ（開口部に対応する領域Ａの実効屈折率差−開
口部の両側に対応する領域Ｂの実効屈折率）を変化させ
て、基本横モード発振における最大光出力Ｐｋを測定し
た。その結果を表２に示す。この場合、半導体レーザ素
子の前端面に２％の反射膜、後端面に９５％の反射膜を
設けるとともに、共振器長を１２００μｍとし、環境温
度２５℃で測定を行った。尚、試料Ｂ４、Ｂ９、Ｂ１
４、Ｂ１８、Ｂ２１は、それぞれ試料Ａ１、Ａ２、Ａ
３、Ａ４、Ａ５に相当する。
【００８２】
【表２】
【００８３】図３は、表１中の試料Ｎｏ．Ｂ１〜Ｂ２１
を用いて得た実効屈折率差Δｎ、基本横モード発振可能
な最大光出力Ｐｋ及びストライプ幅Ｗの関係を示す。試
料Ｂ１〜Ｂ２１の全てにおいて基本横モード発振が得ら
れた。
を用いて得た実効屈折率差Δｎ、基本横モード発振可能
な最大光出力Ｐｋ及びストライプ幅Ｗの関係を示す。試
料Ｂ１〜Ｂ２１の全てにおいて基本横モード発振が得ら
れた。
【００８４】図３において、最大光出力Ｐｋが１００ｍ
Ｗ以上であるためには、直線Ｌを含む直線Ｌ下側の領域
を満足するストライプ幅Ｗ及び実効屈折率差Δｎを選択
する必要があり、更に最大光出力Ｐｋが１５０ｍＷ以上
であるためには、直線Ｍを含む直線Ｍ下側の領域を満足
するストライプ幅Ｗ及び実効屈折率差Δｎを選択する必
要があることがわかる。
Ｗ以上であるためには、直線Ｌを含む直線Ｌ下側の領域
を満足するストライプ幅Ｗ及び実効屈折率差Δｎを選択
する必要があり、更に最大光出力Ｐｋが１５０ｍＷ以上
であるためには、直線Ｍを含む直線Ｍ下側の領域を満足
するストライプ幅Ｗ及び実効屈折率差Δｎを選択する必
要があることがわかる。
【００８５】尚、直線Ｌは下記の式（Ａ１）で表され
る。
る。
【００８６】 Ｗ＝−１．６×１０3×Δｎ［μｍ］＋９．３［μｍ］ ・・・（Ａ１） 直線Ｍは下記の式（Ａ２）で表される。
【００８７】 Ｗ＝−１．５×１０3×Δｎ［μｍ］＋８．５５［μｍ］ ・・・（Ａ２） なお、このような半導体レーザ素子では、動作時に領域
Ａへキャリアが注入されて領域Ａにおける実質的な実効
屈折率が１０-3程度低下するので、実屈折率ガイド型を
良好に保持するために、実効屈折率差は略２×１０-3以
上であるのがよい。
Ａへキャリアが注入されて領域Ａにおける実質的な実効
屈折率が１０-3程度低下するので、実屈折率ガイド型を
良好に保持するために、実効屈折率差は略２×１０-3以
上であるのがよい。
【００８８】特に、信頼性の点からストライプ幅Ｗが
３．０μｍ以上であることが好ましい。具体的には、半
導体レーザ素子が１０００時間以上の安定動作を行うた
めには、ストライプ幅Ｗが３．０μｍ以上であることが
好ましい。
３．０μｍ以上であることが好ましい。具体的には、半
導体レーザ素子が１０００時間以上の安定動作を行うた
めには、ストライプ幅Ｗが３．０μｍ以上であることが
好ましい。
【００８９】以上のことから、基本横モード発振で最大
光出力Ｐｋが１００ｍＷ以上であるために、ストライプ
幅Ｗ及び実効屈折率差Δｎは、以下の関係を満足するよ
うに選択される。
光出力Ｐｋが１００ｍＷ以上であるために、ストライプ
幅Ｗ及び実効屈折率差Δｎは、以下の関係を満足するよ
うに選択される。
【００９０】Δｎ≧２×１０-3 W≦−１．６×１０3×Δｎ［μｍ］＋９．３［μｍ］ Ｗ≧３．０［μｍ］ 基本横モード発振で最大光出力Ｐｋが１５０ｍＷ以上で
あるために、上記の関係に加えて、下記の関係を満足す
ることがより好ましい。
あるために、上記の関係に加えて、下記の関係を満足す
ることがより好ましい。
【００９１】Ｗ＝−１．５×１０3×Δｎ［μｍ］＋
８．５５［μｍ］ また、バンドギャップが大きい（即ちＡｌ組成比の高
い）電流ブロック層は、結晶性が比較的悪く、この結
果、電流ブロック層を再成長する等の際にこの電流ブロ
ック層からの不純物が活性層６に拡散する恐れがあり、
しかも実屈折率ガイド型半導体レーザとし、無効電流を
低減するために、ｐ型クラッド層８の層厚は小さく、好
ましくは０．２５μｍ以下と設定されるので、上記拡散
を抑制するために、上記実施形態のように活性層６側の
電流ブロック層１３をアンドープ層等の低不純物層とす
るのが好ましく、勿論上述のようにアンドープ層とする
のが好ましい。
８．５５［μｍ］ また、バンドギャップが大きい（即ちＡｌ組成比の高
い）電流ブロック層は、結晶性が比較的悪く、この結
果、電流ブロック層を再成長する等の際にこの電流ブロ
ック層からの不純物が活性層６に拡散する恐れがあり、
しかも実屈折率ガイド型半導体レーザとし、無効電流を
低減するために、ｐ型クラッド層８の層厚は小さく、好
ましくは０．２５μｍ以下と設定されるので、上記拡散
を抑制するために、上記実施形態のように活性層６側の
電流ブロック層１３をアンドープ層等の低不純物層とす
るのが好ましく、勿論上述のようにアンドープ層とする
のが好ましい。
【００９２】また、上記第１の実施形態では、活性層６
として、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（ｑ≧０）からなる単一量子
井戸層を用いたが、ＡｌqＧａ1-qＡｓ井戸層とＡｌpＧ
ａ1-pＡｓ障壁層（ｐ＞ｑ≧０）からなる多重量子井戸
構造層を用いてもよく、またＡｌqＧａ1-qＡｓ（ｑ≧
０）からなる量子効果を有しない層であってもよい。
として、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（ｑ≧０）からなる単一量子
井戸層を用いたが、ＡｌqＧａ1-qＡｓ井戸層とＡｌpＧ
ａ1-pＡｓ障壁層（ｐ＞ｑ≧０）からなる多重量子井戸
構造層を用いてもよく、またＡｌqＧａ1-qＡｓ（ｑ≧
０）からなる量子効果を有しない層であってもよい。
【００９３】次に、本発明の第２の実施の形態に係るＡ
ｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を図４及び図５を用いて
説明する。図４の半導体レーザ素子において、図１の半
導体レーザ素子に対応する部分には同一符号を付してい
る。
ｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を図４及び図５を用いて
説明する。図４の半導体レーザ素子において、図１の半
導体レーザ素子に対応する部分には同一符号を付してい
る。
【００９４】図４において、１はｎ型ＧａＡｓ基板であ
る。この基板１上には、０．５μｍ厚のｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層（Ｓｅドープ）２、層厚０．１μｍ厚のｎ型Ａ
ｌsＧａ1-sＡｓバッファ層（Ｓｅドープ：ｘ＞ｓ＞０、
本実施形態ではｓ＝０．１８）３、層厚２．２μｍ厚の
ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層（Ｓｅドープ：本実施
形態ではｘ＝０．４５）４、層厚２００Åのアンドープ
のＡｌvＧａ1-vＡｓ光ガイド層（１＞ｘ＞ｖ、本実施形
態ではｖ＝０．３５）５、層厚８０ÅのＡｌ qＧａ1-qＡ
ｓ（ｖ，ｗ＞ｑ≧０、本実施形態ではｑ＝０．１１）か
らなる量子井戸層６ａ、６ａ、６ａと層厚８０ÅのＡｌ
pＧａ1-pＡｓ（ｖ，ｗ≧ｐ＞ｑ≧０、本実施形態ではｐ
＝０．３）の障壁層６ｂ、６ｂとが交互に積層されてな
るアンドープの活性層６、層厚２００Åのアンドープの
ＡｌwＧａ1-wＡｓ光ガイド層（ｙ１，ｙ２＞ｗ、本実施
形態ではｗ＝０．３５）７、及び層厚ｔμｍのｐ型Ａｌ
y1Ｇａ1-y1Ａｓクラッド層（Ｚｎドープ：本実施形態で
はｙ１＝０．４５）８がこの順序で形成されている。
る。この基板１上には、０．５μｍ厚のｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層（Ｓｅドープ）２、層厚０．１μｍ厚のｎ型Ａ
ｌsＧａ1-sＡｓバッファ層（Ｓｅドープ：ｘ＞ｓ＞０、
本実施形態ではｓ＝０．１８）３、層厚２．２μｍ厚の
ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層（Ｓｅドープ：本実施
形態ではｘ＝０．４５）４、層厚２００Åのアンドープ
のＡｌvＧａ1-vＡｓ光ガイド層（１＞ｘ＞ｖ、本実施形
態ではｖ＝０．３５）５、層厚８０ÅのＡｌ qＧａ1-qＡ
ｓ（ｖ，ｗ＞ｑ≧０、本実施形態ではｑ＝０．１１）か
らなる量子井戸層６ａ、６ａ、６ａと層厚８０ÅのＡｌ
pＧａ1-pＡｓ（ｖ，ｗ≧ｐ＞ｑ≧０、本実施形態ではｐ
＝０．３）の障壁層６ｂ、６ｂとが交互に積層されてな
るアンドープの活性層６、層厚２００Åのアンドープの
ＡｌwＧａ1-wＡｓ光ガイド層（ｙ１，ｙ２＞ｗ、本実施
形態ではｗ＝０．３５）７、及び層厚ｔμｍのｐ型Ａｌ
y1Ｇａ1-y1Ａｓクラッド層（Ｚｎドープ：本実施形態で
はｙ１＝０．４５）８がこの順序で形成されている。
【００９５】前記ｐ型クラッド層８の略中央部上には、
紙面垂直方向（共振器長方向）に延在する電流通路の開
口部幅となる幅Ｗμｍ、層厚２００Åのストライプ状の
ｐ型ＡｌuＧａ1-uＡｓエッチング停止層（Ｚｎドープ、
１≧ｕ＞ｙ１，ｙ２、本実施形態ではｕ＝０．７）９、
ストライプ状の層厚１．８μｍ厚のｐ型Ａｌy2Ｇａ1- y2
Ａｓクラッド層（Ｚｎドープ：本実施形態ではｙ２＝
０．４５）１０、及びストライプ状の層厚０．７μｍの
ｐ型ＧａＡｓキャップ層（Ｚｎドープ）１１がこの順序
で形成されてなるストライプ状のリッジ領域部１２が構
成される。前記ｐ型クラッド層８上には、前記リッジ領
域部１２の側面を覆うように層厚０．３μｍのアンドー
プのＡｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ電流ブロック層（１≧ｚ１＞ｙ
１，ｙ２）１３、層厚０．２μｍのｎ型Ａｌz2Ｇａ1-z2
Ａｓ電流ブロック層（Ｓｅドープ：１≧ｚ２＞ｙ１，ｙ
２）１４、及び層厚０．３μｍのｎ型ＧａＡｓブロック
層（Ｓｅドープ）１５がこの順序で形成されている。
紙面垂直方向（共振器長方向）に延在する電流通路の開
口部幅となる幅Ｗμｍ、層厚２００Åのストライプ状の
ｐ型ＡｌuＧａ1-uＡｓエッチング停止層（Ｚｎドープ、
１≧ｕ＞ｙ１，ｙ２、本実施形態ではｕ＝０．７）９、
ストライプ状の層厚１．８μｍ厚のｐ型Ａｌy2Ｇａ1- y2
Ａｓクラッド層（Ｚｎドープ：本実施形態ではｙ２＝
０．４５）１０、及びストライプ状の層厚０．７μｍの
ｐ型ＧａＡｓキャップ層（Ｚｎドープ）１１がこの順序
で形成されてなるストライプ状のリッジ領域部１２が構
成される。前記ｐ型クラッド層８上には、前記リッジ領
域部１２の側面を覆うように層厚０．３μｍのアンドー
プのＡｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ電流ブロック層（１≧ｚ１＞ｙ
１，ｙ２）１３、層厚０．２μｍのｎ型Ａｌz2Ｇａ1-z2
Ａｓ電流ブロック層（Ｓｅドープ：１≧ｚ２＞ｙ１，ｙ
２）１４、及び層厚０．３μｍのｎ型ＧａＡｓブロック
層（Ｓｅドープ）１５がこの順序で形成されている。
【００９６】前記ｐ型キャップ層１１、前記ブロック層
１３の端面、前記ブロック層１４の端面、及び前記ブロ
ック層１５上には、層厚６μｍのｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層（Ｚｎドープ）１６が形成されている。
１３の端面、前記ブロック層１４の端面、及び前記ブロ
ック層１５上には、層厚６μｍのｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層（Ｚｎドープ）１６が形成されている。
【００９７】前記ｐ型コンタクト層１６上にはＣｒ／Ａ
ｕからなるｐ型側電極１７が形成され、前記ｎ型基板１
の下面には、Ｃｒ／Ｓｎ／Ａｕからなるｎ型側電極１８
が形成されている。
ｕからなるｐ型側電極１７が形成され、前記ｎ型基板１
の下面には、Ｃｒ／Ｓｎ／Ａｕからなるｎ型側電極１８
が形成されている。
【００９８】この第２の実施の形態の半導体レーザ素子
の製造方法は、活性層６の詳細な構造を除いて第１の実
施の形態の半導体レーザ素子の製造方法と同様である。
の製造方法は、活性層６の詳細な構造を除いて第１の実
施の形態の半導体レーザ素子の製造方法と同様である。
【００９９】この第２の実施の形態の半導体レーザ素子
は、電流通路を制限すると共に電流通路を形成するスト
ライプ状の開口部（ストライプ幅Ｗ）を有する電流ブロ
ック層１３、１４が、ｐ型クラッド層８、１０に比べ
て、バンドギャップが大きく屈折率が小さい構成であ
る。従って、発光領域（図４中、点線楕円内で模式的に
示す領域）において、前記開口部に対応する領域ａの実
効屈折率が、該開口部の両側に対応する領域ｂの実効屈
折率より大きくでき、実屈折率ガイド型半導体レーザ素
子として動作可能となる。
は、電流通路を制限すると共に電流通路を形成するスト
ライプ状の開口部（ストライプ幅Ｗ）を有する電流ブロ
ック層１３、１４が、ｐ型クラッド層８、１０に比べ
て、バンドギャップが大きく屈折率が小さい構成であ
る。従って、発光領域（図４中、点線楕円内で模式的に
示す領域）において、前記開口部に対応する領域ａの実
効屈折率が、該開口部の両側に対応する領域ｂの実効屈
折率より大きくでき、実屈折率ガイド型半導体レーザ素
子として動作可能となる。
【０１００】尚、上記構成をとることにより、電流ブロ
ック層１３、１４は、発振光に対して透明となる透明電
流ブロック層である。
ック層１３、１４は、発振光に対して透明となる透明電
流ブロック層である。
【０１０１】ここで、上記電流ブロック層１３、１４の
各Ａｌ組成比ｚ１、ｚ２、前記ｐ型クラッド層８の層厚
ｔ、前記幅Ｗを選択することにより、非動作時の実効屈
折率差Δｎ（開口部に対応する領域ａの実効屈折率ｎO
−開口部の両側に対応する領域ｂの実効屈折率ｎS）を
変化させて、基本横モード発振における最大光出力Ｐ
k、その時の水平方向の水平ビーム広がり角θH、ＣＯＤ
（瞬時光学損傷）、及び非点隔差を測定し、その結果を
下記表３に示す。尚、この測定では、前端面に１２％の
反射膜、後端面に９５％の反射膜を設けると共に、共振
器長を６００μｍとし、環境温度２５℃で測定した。
各Ａｌ組成比ｚ１、ｚ２、前記ｐ型クラッド層８の層厚
ｔ、前記幅Ｗを選択することにより、非動作時の実効屈
折率差Δｎ（開口部に対応する領域ａの実効屈折率ｎO
−開口部の両側に対応する領域ｂの実効屈折率ｎS）を
変化させて、基本横モード発振における最大光出力Ｐ
k、その時の水平方向の水平ビーム広がり角θH、ＣＯＤ
（瞬時光学損傷）、及び非点隔差を測定し、その結果を
下記表３に示す。尚、この測定では、前端面に１２％の
反射膜、後端面に９５％の反射膜を設けると共に、共振
器長を６００μｍとし、環境温度２５℃で測定した。
【０１０２】
【表３】
【０１０３】図６は、表３中のＮｏ．Ｃ１〜Ｎｏ．Ｃ１
８を用いて得た幅Ｗ、実効屈折率差Δｎ、水平ビーム広
がり角θH、及び最大光出力Ｐkの関係を示す。
８を用いて得た幅Ｗ、実効屈折率差Δｎ、水平ビーム広
がり角θH、及び最大光出力Ｐkの関係を示す。
【０１０４】この図６において、最大光出力Ｐkが７０
ｍＷ以上であるためには、点線で示す直線Ａと点線で示
す直線Ｘの間の領域Ａを満足する幅Ｗ及び実効屈折率差
Δｎを選択する必要があり、更に、最大光出力Ｐkが１
００ｍＷ以上であるためには、点線で示す直線Ｂと前記
直線Ｘの間の領域Ｂを満足する幅Ｗ及び実効屈折率差Δ
ｎを選択する必要があることが判る。
ｍＷ以上であるためには、点線で示す直線Ａと点線で示
す直線Ｘの間の領域Ａを満足する幅Ｗ及び実効屈折率差
Δｎを選択する必要があり、更に、最大光出力Ｐkが１
００ｍＷ以上であるためには、点線で示す直線Ｂと前記
直線Ｘの間の領域Ｂを満足する幅Ｗ及び実効屈折率差Δ
ｎを選択する必要があることが判る。
【０１０５】また、この図６において、水平ビーム広が
り角θHが６．５度以上であるためには、実線で示す直
線Ｃを含む直線Ｃ下側の領域Ｃ内を満足する幅Ｗ及び実
効屈折率差Δｎを選択する必要があり、更に、水平方向
のビーム広がり角θHが７度以上であるためには、実線
で示す直線Ｄを含む直線Ｄ下側の領域Ｄ内を満足する幅
Ｗ及び実効屈折率差Δｎを選択する必要があることが判
る。
り角θHが６．５度以上であるためには、実線で示す直
線Ｃを含む直線Ｃ下側の領域Ｃ内を満足する幅Ｗ及び実
効屈折率差Δｎを選択する必要があり、更に、水平方向
のビーム広がり角θHが７度以上であるためには、実線
で示す直線Ｄを含む直線Ｄ下側の領域Ｄ内を満足する幅
Ｗ及び実効屈折率差Δｎを選択する必要があることが判
る。
【０１０６】なお、直線Ａは下記の式（Ｂ１）で示さ
れ、 Ｗ＝−１．３３×１０3×Δｎ［μｍ］＋８．７２３［μｍ］・・・（Ｂ１） 直線Ｂは下記の式（Ｂ２）で示され、 Ｗ＝−１．３３×１０3×Δｎ［μｍ］＋７．９２３［μｍ］・・・（Ｂ２） 直線Ｘは下記の式（Ｂ３）で示され、 Ｗ＝２．５［μｍ］ ・・・（Ｂ３） 直線Ｃは下記の式（Ｂ４）で示され、 Ｗ＝２．２５×１０3×Δｎ［μｍ］−２．８［μｍ］ ・・・（Ｂ４） 直線Ｄは下記の式（Ｂ５）で示される。
れ、 Ｗ＝−１．３３×１０3×Δｎ［μｍ］＋８．７２３［μｍ］・・・（Ｂ１） 直線Ｂは下記の式（Ｂ２）で示され、 Ｗ＝−１．３３×１０3×Δｎ［μｍ］＋７．９２３［μｍ］・・・（Ｂ２） 直線Ｘは下記の式（Ｂ３）で示され、 Ｗ＝２．５［μｍ］ ・・・（Ｂ３） 直線Ｃは下記の式（Ｂ４）で示され、 Ｗ＝２．２５×１０3×Δｎ［μｍ］−２．８［μｍ］ ・・・（Ｂ４） 直線Ｄは下記の式（Ｂ５）で示される。
【０１０７】 Ｗ＝２．２５×１０3×Δｎ［μｍ］−３．１７５［μｍ］ ・・・（Ｂ５） また、図７に、上記表３に示すＮｏ．Ｃ９〜Ｎｏ．Ｃ１
４のＣＯＤとストライプ幅Ｗとの関係を示す。
４のＣＯＤとストライプ幅Ｗとの関係を示す。
【０１０８】この図７及び表３から、ストライプ幅Ｗが
２．５μｍより小さくなると、最大光出力Ｐkが１００
ｍＷより小さくなる他、ＣＯＤも１００ｍＷより小さく
なり、長寿命化が図れないことが判る。
２．５μｍより小さくなると、最大光出力Ｐkが１００
ｍＷより小さくなる他、ＣＯＤも１００ｍＷより小さく
なり、長寿命化が図れないことが判る。
【０１０９】図８に、上記表３に示すＮｏ．Ｃ１、Ｃ
２、Ｃ５、Ｃ９、及びＣ１８の非点隔差と実効屈折率差
Δｎの関係を示す。
２、Ｃ５、Ｃ９、及びＣ１８の非点隔差と実効屈折率差
Δｎの関係を示す。
【０１１０】この図８及び表３から、実効屈折率差Δｎ
が２．４×１０-3より小さくなると非点隔差が急激に大
きくなることが判る。このように非点隔差が非常に大き
いと光ピックアップ装置の光学設定等が難しくなるの
で、実効屈折率差Δｎは２．４×１０-3以上がよいこと
が判る。
が２．４×１０-3より小さくなると非点隔差が急激に大
きくなることが判る。このように非点隔差が非常に大き
いと光ピックアップ装置の光学設定等が難しくなるの
で、実効屈折率差Δｎは２．４×１０-3以上がよいこと
が判る。
【０１１１】また、実効屈折率差Δｎが３．５×１０-3
を越えると、横モード発振が不安定になり、基本横モー
ド発振が困難になる。
を越えると、横モード発振が不安定になり、基本横モー
ド発振が困難になる。
【０１１２】従って、実効屈折率差Δｎは２．４×１０
-3以上３．５×１０-3以下がよい。
-3以上３．５×１０-3以下がよい。
【０１１３】書き換え可能型光記録媒体用の光源として
の半導体レーザは、最大光出力Ｐkが７０ｍＷ以上且つ
水平ビーム広がり角θHが６．５度以上が要望されるの
で、本発明では領域Ａと領域Ｃの重なる領域及び実効屈
折率差Δｎが２．４×１０-3以上３．５×１０-3以下の
範囲を満足するように幅Ｗ及び実効屈折率差Δｎが選択
される。
の半導体レーザは、最大光出力Ｐkが７０ｍＷ以上且つ
水平ビーム広がり角θHが６．５度以上が要望されるの
で、本発明では領域Ａと領域Ｃの重なる領域及び実効屈
折率差Δｎが２．４×１０-3以上３．５×１０-3以下の
範囲を満足するように幅Ｗ及び実効屈折率差Δｎが選択
される。
【０１１４】すなわち、幅Ｗ及び実効屈折率差Δｎは、 ２．４×１０-3≦Δｎ≦３．５×１０-3 Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ［μｍ］＋８．７２３
［μｍ］ Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ［μｍ］−２．８［μｍ］ Ｗ≧２．５［μｍ］ を満足するように選択される。
［μｍ］ Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ［μｍ］−２．８［μｍ］ Ｗ≧２．５［μｍ］ を満足するように選択される。
【０１１５】より好ましくは、上記関係の他に最大光出
力Ｐkが１００ｍＷ以上となる下記関係を満足する場合
であり、 Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ［μｍ］＋７．９２３
［μｍ］ または、水平ビーム広がり角θHが７度以上となる下記
関係を満足する場合であり、 Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ［μｍ］−３．１７５［μ
ｍ］ 更に、好ましくは、最大光出力Ｐkが１００ｍＷ以上且
つ水平ビーム広がり角θHが７度以上となるように ２．４×１０-3≦Δｎ≦３．５×１０-3 Ｗ≧２．５［μｍ］ Ｗ≦１．３３×１０3×Δｎ［μｍ］−０．３２３［μ
ｍ］ Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ［μｍ］−３．１７５［μ
ｍ］ を満足する場合である。
力Ｐkが１００ｍＷ以上となる下記関係を満足する場合
であり、 Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ［μｍ］＋７．９２３
［μｍ］ または、水平ビーム広がり角θHが７度以上となる下記
関係を満足する場合であり、 Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ［μｍ］−３．１７５［μ
ｍ］ 更に、好ましくは、最大光出力Ｐkが１００ｍＷ以上且
つ水平ビーム広がり角θHが７度以上となるように ２．４×１０-3≦Δｎ≦３．５×１０-3 Ｗ≧２．５［μｍ］ Ｗ≦１．３３×１０3×Δｎ［μｍ］−０．３２３［μ
ｍ］ Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ［μｍ］−３．１７５［μ
ｍ］ を満足する場合である。
【０１１６】なお、バンドギャップが大きい（即ちＡｌ
組成比の高い）電流ブロック層は、結晶性が比較的悪
く、この結果、電流ブロック層を再成長する等の際にこ
の電流ブロック層からの不純物が活性層６に拡散する恐
れがあり、しかも実屈折率ガイド型半導体レーザとし、
無効電流を低減するために、ｐ型クラッド層８の層厚は
小さく、好ましくは０．２５μｍ以下と設定されるの
で、上記拡散を抑制するために、上記実施形態のように
活性層６側の電流ブロック層１３をアンドープ層等の低
不純物層とするのが好ましく、勿論上述のようにアンド
ープ層とするのが好ましい。
組成比の高い）電流ブロック層は、結晶性が比較的悪
く、この結果、電流ブロック層を再成長する等の際にこ
の電流ブロック層からの不純物が活性層６に拡散する恐
れがあり、しかも実屈折率ガイド型半導体レーザとし、
無効電流を低減するために、ｐ型クラッド層８の層厚は
小さく、好ましくは０．２５μｍ以下と設定されるの
で、上記拡散を抑制するために、上記実施形態のように
活性層６側の電流ブロック層１３をアンドープ層等の低
不純物層とするのが好ましく、勿論上述のようにアンド
ープ層とするのが好ましい。
【０１１７】また、上記第２の実施形態では、活性層６
として、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（ｑ≧０）からなる単一量子
井戸層を用いたが、ＡｌqＧａ1-qＡｓ井戸層とＡｌpＧ
ａ1-pＡｓ障壁層（ｐ＞ｑ≧０）からなる多重量子井戸
構造層を用いてもよく、またＡｌqＧａ1-qＡｓ（ｑ≧
０）からなる量子効果を有しない層であってもよい。
として、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（ｑ≧０）からなる単一量子
井戸層を用いたが、ＡｌqＧａ1-qＡｓ井戸層とＡｌpＧ
ａ1-pＡｓ障壁層（ｐ＞ｑ≧０）からなる多重量子井戸
構造層を用いてもよく、またＡｌqＧａ1-qＡｓ（ｑ≧
０）からなる量子効果を有しない層であってもよい。
【０１１８】また、上述の第１及び第２の実施の形態で
は、エッチング停止層９がｐ型クラッド層８、１０間、
即ちｐ型クラッド層中に介在しているが、歩留まりは低
下する恐れはあるが、エッチング停止層９を設けないよ
うにもできる。
は、エッチング停止層９がｐ型クラッド層８、１０間、
即ちｐ型クラッド層中に介在しているが、歩留まりは低
下する恐れはあるが、エッチング停止層９を設けないよ
うにもできる。
【０１１９】上記第１及び第２の実施の形態において、
ＡｌＧａＡｓクラッド層４、８、１０のＡｌ組成比ｘ、
ｙ１、ｙ２は０．４以上０．６以下で適宜選択が可能で
あり、電流通路を制限すると共に電流通路を形成する所
定幅のストライプ状の開口部を有し且つ隣接するＡｌＧ
ａＡｓクラッド層８、１０よりＡｌ組成比の高い電流ブ
ロック層１３、１４は、ＡｌＧａＡｓクラッド層８、１
０のＡｌ組成比ｙ１、ｙ２より少なくとも０．０２以上
大きくＡｌ組成比が設定される。
ＡｌＧａＡｓクラッド層４、８、１０のＡｌ組成比ｘ、
ｙ１、ｙ２は０．４以上０．６以下で適宜選択が可能で
あり、電流通路を制限すると共に電流通路を形成する所
定幅のストライプ状の開口部を有し且つ隣接するＡｌＧ
ａＡｓクラッド層８、１０よりＡｌ組成比の高い電流ブ
ロック層１３、１４は、ＡｌＧａＡｓクラッド層８、１
０のＡｌ組成比ｙ１、ｙ２より少なくとも０．０２以上
大きくＡｌ組成比が設定される。
【０１２０】しかしながら、ＡｌＧａＡｓは、Ａｌ組成
比が０．６より大きくなると、結晶性が悪くなり、且つ
酸化しやすくなってその上の結晶成長が困難になること
を実験で確認している。従って、電流ブロック層１３、
１４のＡｌ組成比ｚ１、ｚ２は０．６以下に選択される
のが好ましい。
比が０．６より大きくなると、結晶性が悪くなり、且つ
酸化しやすくなってその上の結晶成長が困難になること
を実験で確認している。従って、電流ブロック層１３、
１４のＡｌ組成比ｚ１、ｚ２は０．６以下に選択される
のが好ましい。
【０１２１】また、上記第１及び第２の実施の形態で
は、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１４とアンドープ
の電流ブロック層１３を同じＡｌ組成比にしたが、異な
るようにも勿論できる。また、どちらか一方のみを備え
る構成にもできる。
は、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１４とアンドープ
の電流ブロック層１３を同じＡｌ組成比にしたが、異な
るようにも勿論できる。また、どちらか一方のみを備え
る構成にもできる。
【０１２２】
【発明の効果】本発明は、基本横モード発振で高光出力
が可能な半導体レーザ素子及びその設計方法を提供する
ことができる。
が可能な半導体レーザ素子及びその設計方法を提供する
ことができる。
【０１２３】また、本発明は、基本横モード発振で高光
出力が可能で水平ビーム広がり角θ Hが大きな半導体レ
ーザ素子及びその設計方法を提供することができる。
出力が可能で水平ビーム広がり角θ Hが大きな半導体レ
ーザ素子及びその設計方法を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ
素子の模式的断面図である。
素子の模式的断面図である。
【図２】図１の半導体レーザ素子の実効屈折率差Δｎと
基本横モード発振可能な最大光出力Ｐｋとの関係を示す
図である。
基本横モード発振可能な最大光出力Ｐｋとの関係を示す
図である。
【図３】図１の半導体レーザ素子の実効屈折率差Δｎ、
基本横モード発振可能な最大光出力Ｐｋ及びストライプ
幅Ｗの関係を示す図である。
基本横モード発振可能な最大光出力Ｐｋ及びストライプ
幅Ｗの関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザ
素子の模式的断面図である。
素子の模式的断面図である。
【図５】図４の半導体レーザ素子の活性層及びその近傍
の模式的バンド構造部である。
の模式的バンド構造部である。
【図６】図４の半導体レーザ素子の実効屈折率差Δｎ、
基本横モード発振可能な最大光出力Ｐｋ、ストライプ幅
Ｗ及び水平ビーム広がり角θHの関係を示す図である 。
基本横モード発振可能な最大光出力Ｐｋ、ストライプ幅
Ｗ及び水平ビーム広がり角θHの関係を示す図である 。
【図７】図４の半導体レーザ素子のストライプ幅ＷとＣ
ＯＤ（瞬時光学損失）との関係を示す図である。
ＯＤ（瞬時光学損失）との関係を示す図である。
【図８】図４の半導体レーザ素子の実効屈折率差Δｎと
非点隔差との関係を示す図である。
非点隔差との関係を示す図である。
３ ｎ型クラッド層 ６ 活性層 ８、１０ ｐ型クラッド層 １２ リッジ領域部 １３ アンドープの電流ブロック層 １４ ｎ型電流ブロック層 １５ ｎ型電流ブロック層
Claims (31)
- 【請求項１】 第１導電型のクラッド層と、該第１導電
型のクラッド層上に形成された活性層と、該活性層上に
形成された第２導電型のクラッド層と、該第２導電型の
クラッド層上に形成され、電流通路を制限すると共に電
流通路を形成する所定幅のストライプ状開口部を有し、
且つ前記第２導電型のクラッド層よりも大きいバンドギ
ャップを有し前記第２導電型のクラッド層よりも小さな
屈折率を有する電流ブロック層と、を備え、 前記第２導電型のクラッド層は、平坦部と、前記平坦部
上に形成されたストライプ状のリッジ部とを有し、前記
リッジ部は前記電流ブロック層の前記開口部内に位置
し、 前記電流ブロック層は、前記平坦部上面及び前記リッジ
部側面を覆うように形成され、 前記活性層における前記開口部に対応する領域の実効屈
折率と前記活性層における前記開口部の両側に対応する
領域の実効屈折率との差Δｎ及び前記開口部の幅Ｗ［μ
ｍ］が、 Δｎ≧２×１０-3 Ｗ≦−１．６×１０3×Δｎ＋９．３ Ｗ≧３．０ の関係を満足することを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 前記実効屈折率の差Δｎ及び前記開口部
の幅Ｗが Ｗ≦−１．５×１０3×Δｎ＋８．５５ の関係を満足することを特徴とする請求項１記載の半導
体レーザ素子。 - 【請求項３】 前記第１導電型のクラッド層はＡｌxＧ
ａ1-xＡｓからなり、前記活性層はＡｌqＧａ1-qＡｓ
（１＞ｘ＞ｑ≧０）からなり、前記第２導電型のクラッ
ド層はＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ＞ｑ）からなりクラッド層
と、前記電流ブロック層はＡｌzＧａ1-zＡｓ（１≧ｚ＞
ｙ）からなることを特徴とする請求項１記載の半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項４】 前記電流ブロック層はＡｌを含み、 前記実効屈折率の差Δｎは、前記電流ブロック層のＡｌ
組成比及び前記第２導電型のクラッド層の開口部の両側
部分での厚さを選択することにより設定されることを特
徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 前記電流ブロック層のＡｌ組成比ｚは前
記第２導電型のクラッド層のＡｌ組成比ｙよりも大きい
ことを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項６】 前記電流ブロック層のＡｌ組成比ｚは
０．６以下であることを特徴とする請求項４記載の半導
体レーザ素子。 - 【請求項７】 前記リッジ部の幅は前記活性層側から反
対側に至るにつれて小さくなることを特徴とする請求項
１記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項８】 前記電流ブロック層は、前記第１導電型
の層を少なくとも含むことを特徴とする請求項１記載の
半導体レーザ素子。 - 【請求項９】 前記電流ブロック層は、前記活性層上に
形成された第１の層と、前記第１の層上に形成された第
２の層とを含み、前記第２の層は前記第１導電型であ
り、前記第１の層は前記第２の層よりも低い不純物濃度
を有することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ
素子。 - 【請求項１０】 ＡｌxＧａ1-xＡｓからなる第１導電型
のクラッド層と、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧０）
からなる活性層と、ＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ＞ｑ）からな
る第２導電型のクラッド層と、電流通路を制限するとと
もに、電流通路を形成する所定幅のストライプ状開口部
を有し、且つＡｌzＧａ1-zＡｓ（１≧ｚ＞ｙ）からなる
電流ブロック層とを、この順に含む半導体レーザ素子の
設計方法であって、 基本横モード発振で所定の光出力が得られるように、前
記活性層における前記開口部に対応する領域の実効屈折
率と前記活性層における前記開口部の両側に対応する領
域の実効屈折率との差Δｎ、及び前記開口部の幅Ｗを設
定するステップと、 前記実効屈折率の差Δが得られるように前記電流ブロッ
ク層のＡｌ組成比ｚ及び前記第２導電型のクラッド層の
開口部の両側部分での厚さを選択するステップとを含む
ことを特徴とする半導体レーザ素子の設計方法。 - 【請求項１１】 前記設定するステップは、前記実効屈
折率の差Δｎ及び前記開口部の幅Ｗ［μｍ］を、 Δｎ≧２×１０-3 Ｗ≦−１．６×１０3×Δｎ＋９．３ の関係を満足するように設定することを含むことを特徴
とする請求項１０記載の半導体レーザの設計方法。 - 【請求項１２】 前記設定するステップは、前記実効屈
折率の差Δｎ及び前記開口部の幅Ｗ［μｍ］を、 Ｗ≦−１．５×１０3×Δｎ＋８．５５ の関係を満足するように設定することを含むことを特徴
とする請求項１１記載の半導体レーザ素子の設計方法。 - 【請求項１３】 前記設定するステップは、前記開口部
の幅Ｗを３．０μｍ以上に設定することを含むことを特
徴とする請求項１１記載の半導体レーザ素子の設計方
法。 - 【請求項１４】 前記第２導電型のクラッド層は、平坦
部と、前記平坦部上のストライプ状リッジ部とを有し、
前記リッジ部は前記電流ブロックの前記開口部内に位置
し、 前記電流ブロック層は、前記平坦部上面及び前記リッジ
部側面を覆うように形成されることを特徴とする請求項
１０記載の半導体レーザ素子の設計方法。 - 【請求項１５】 前記リッジ部の幅は前記活性層側から
反対側に至るにつれて小さくなることを特徴とする請求
項１４記載の半導体レーザ素子の設計方法。 - 【請求項１６】 第１導電型のクラッド層と、該第１導
電型のクラッド層上に形成された活性層と、該活性層上
に形成された第２導電型のクラッド層と、該第２導電型
のクラッド層上に形成され、電流通路を制限すると共に
電流通路を形成する所定幅のストライプ状開口部を有
し、且つ前記第２導電型のクラッド層よりも大きいバン
ドギャップを有し前記第２導電型のクラッド層よりも小
さな屈折率を有する電流ブロック層と、を備え、 前記第２導電型のクラッド層は、平坦部と、前記平坦部
上に形成されたストライプ状のリッジ部とを有し、前記
リッジ部は前記電流ブロック層の前記開口部内に位置
し、 前記電流ブロック層は、前記平坦部上面及び前記リッジ
部側面を覆うように形成され、 前記活性層における前記開口部に対応する領域の実効屈
折率と前記活性層における前記開口部の両側に対応する
領域の実効屈折率との差Δｎ及び前記開口部の幅Ｗ［μ
ｍ］が、 ２．４×１０-3≦Δｎ≦３．５×１０-3 Ｗ≧２．５ Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ＋８．７２３ Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ−２．８ の関係を満足することを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項１７】 前記実効屈折率の差Δｎ及び前記開口
部の幅Ｗ［μｍ］が Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ＋７．９２３ の関係を満足することを特徴とする請求項１６記載の半
導体レーザ素子。 - 【請求項１８】 前記実効屈折率の差Δｎ及び前記開口
部の幅Ｗ［μｍ］が Ｗ≦２．５５×１０3×Δｎ−３．１７５ の関係を満足することを特徴とする請求項１６記載の半
導体レーザ素子。 - 【請求項１９】 前記電流ブロック層はＡｌを含み、 前記実効屈折率の差Δｎは、前記電流ブロック層のＡｌ
組成比及び前記第２導電型のクラッド層の開口部の両側
部分での厚さを選択することにより設定されることを特
徴とする請求項１６記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項２０】 前記第１導電型のクラッド層はＡｌx
Ｇａ1-xＡｓからなり、前記活性層はＡｌqＧａ1-qＡｓ
（１＞ｘ＞ｑ≧０）からなり、前記第２導電型のクラッ
ド層はＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ＞ｑ）からなり、前記電流
ブロック層はＡｌzＧａ1-zＡｓ（１≧ｚ＞ｙ）からなる
ことを特徴とする請求項１６記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項２１】 前記電流ブロック層のＡｌ組成比ｚは
前記第２導電型クラッド層のＡｌ組成比ｙよりも大きい
ことを特徴とする請求項２０記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項２２】 前記電流ブロック層のＡｌ組成比ｚは
０．６以下であることを特徴とする請求項２０記載の半
導体レーザ素子。 - 【請求項２３】 前記リッジ部の幅は前記活性層側から
反対側に至るにつれて小さくなることを特徴とする請求
項１６記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項２４】 前記電流ブロック層は、前記第１導電
型の層を少なくとも含むことを特徴とする請求項１６記
載の半導体レーザ素子。 - 【請求項２５】 前記電流ブロック層は、前記活性層上
に形成された第１の層と、前記第１の層上に形成された
第２の層とを含み、前記第２の層は前記第１導電型であ
り、前記第１の層は前記第２の層よりも低い不純物濃度
を有することを特徴とする請求項１６記載の半導体レー
ザ素子。 - 【請求項２６】 ＡｌxＧａ1-xＡｓからなる第１導電型
のクラッド層と、ＡｌqＧａ1-qＡｓ（１＞ｘ＞ｑ≧０）
からなる活性層、ＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ＞ｑ）からなる
第２導電型のクラッド層と、電流通路を制限するととも
に、電流通路を形成する所定幅のストライプ状開口部を
有し、且つＡｌzＧａ1-zＡｓ（１≧ｚ＞ｙ）からなる電
流ブロック層とを、この順に含む半導体レーザ素子の設
計方法であって、 基本横モード発振で所定の最高光出力及び所定の水平ビ
ーム広がり角が得られるように、前記活性層における前
記開口部に対応する領域の実効屈折率と前記活性層にお
ける前記開口部の両側に対応する領域の実効屈折率との
差Δｎ、及び前記開口部の幅Ｗを設定するステップと、 前記実効屈折率の差Δが得られるように前記電流ブロッ
ク層のＡｌ組成比ｚ及び前記第２導電型のクラッド層の
開口部の両側部分での厚さを選択するステップとを含む
ことを特徴とする半導体レーザ素子の設計方法。 - 【請求項２７】 前記設定するステップは、前記実効屈
折率の差Δｎ及び前記開口部の幅Ｗ［μｍ］を、 ２．４×１０-3≦Δｎ≦３．５×１０-3 Ｗ≧２．５ Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ＋８．７２３ Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ−２．８ の関係を満足するように設定することを含むことを特徴
とする請求項２６記載の半導体レーザの設計方法。 - 【請求項２８】 前記設定するステップは、前記実効屈
折率の差Δｎ及び前記開口部の幅Ｗ［μｍ］を、 Ｗ≦−１．３３×１０3×Δｎ＋７．９２３ の関係を満足するように設定することを含むことを特徴
とする請求項２７記載の半導体レーザ素子の設計方法。 - 【請求項２９】 前記設定するステップは、前記実効屈
折率の差Δｎ及び前記開口部の幅Ｗ［μｍ］を、 Ｗ≦２．２５×１０3×Δｎ−３．１７５ の関係を満足するように設定することを含むことを特徴
とする請求項２７記載の半導体レーザ素子の設計方法。 - 【請求項３０】 前記第２導電型のクラッド層は、平坦
部と、前記平坦部上のストライプ状リッジ部とを有し、
前記リッジ部は前記電流ブロック層の前記開口部内に位
置し、 前記電流ブロック層は、前記平坦部上面及び前記リッジ
部側面を覆うように形成されることを特徴とする請求項
２６記載の半導体レーザ素子の設計方法。 - 【請求項３１】 前記リッジ部の幅は前記活性層側から
反対側に至るにつれて小さくなることを特徴とする請求
項３０記載の半導体レーザ素子の設計方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07619097A JP3754169B2 (ja) | 1996-03-28 | 1997-03-27 | 半導体レーザ素子及びその設計方法 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7473796 | 1996-03-28 | ||
| JP25964896 | 1996-09-30 | ||
| JP8-259648 | 1996-09-30 | ||
| JP8-74737 | 1996-09-30 | ||
| JP07619097A JP3754169B2 (ja) | 1996-03-28 | 1997-03-27 | 半導体レーザ素子及びその設計方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10154847A true JPH10154847A (ja) | 1998-06-09 |
| JP3754169B2 JP3754169B2 (ja) | 2006-03-08 |
Family
ID=27301603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07619097A Expired - Fee Related JP3754169B2 (ja) | 1996-03-28 | 1997-03-27 | 半導体レーザ素子及びその設計方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3754169B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000076041A1 (fr) | 1999-06-09 | 2000-12-14 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser a semi-conducteur |
| JP2002198614A (ja) * | 2000-12-25 | 2002-07-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| US6567447B1 (en) | 1999-02-03 | 2003-05-20 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and semiconductor laser module using the same |
| US6614822B2 (en) | 2000-02-03 | 2003-09-02 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser devices, and semiconductor laser modules and optical communication systems using the same |
| US6865202B2 (en) | 2001-06-15 | 2005-03-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser element |
| US6870871B2 (en) | 2000-02-03 | 2005-03-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser devices, and semiconductor laser modules and optical communication systems using the same |
| US7006545B2 (en) | 2000-10-02 | 2006-02-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and optical fiber amplifier using the same |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP07619097A patent/JP3754169B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6567447B1 (en) | 1999-02-03 | 2003-05-20 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and semiconductor laser module using the same |
| WO2000076041A1 (fr) | 1999-06-09 | 2000-12-14 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser a semi-conducteur |
| US6810063B1 (en) | 1999-06-09 | 2004-10-26 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
| US6614822B2 (en) | 2000-02-03 | 2003-09-02 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser devices, and semiconductor laser modules and optical communication systems using the same |
| US6870871B2 (en) | 2000-02-03 | 2005-03-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser devices, and semiconductor laser modules and optical communication systems using the same |
| US7006545B2 (en) | 2000-10-02 | 2006-02-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and optical fiber amplifier using the same |
| JP2002198614A (ja) * | 2000-12-25 | 2002-07-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| US6865202B2 (en) | 2001-06-15 | 2005-03-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3754169B2 (ja) | 2006-03-08 |
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