KR100709281B1 - 반도체 레이저장치 - Google Patents

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야스히로 쿠니츠구
하루미 니시구치
테쓰야 야기
야스유키 나카가와
준이치 호리에
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

저반사막은, 레이저칩에 접하는 측에서 순서대로, 굴절률 n1 및 막두께 d1의 제1 유전체막, 굴절률 n2 및 막두께 d2의 제2 유전체막, 굴절률 n3 및 막두께 d3의 제3 유전체막, 굴절률 n4 및 막두께 d4의 제4 유전체막으로 형성되어 있고, 구체적으로는, 제1 유전체막에는 굴절률 n1=1.638의 산화알루미늄 Al2O3, 제2 유전체막 및 제4 유전체막에는 굴절률 n2=n4=1.489의 산화규소 SiO2, 제3 유전체막에는 굴절률 n3=2.063의 산화탄탈 Ta2O5가 각각 사용된다. 이것에 의해 안정하게 제어할 수 있는 반사율을 갖는 반도체 레이저를 얻을 수 있다.
반도체, 레이저, 웨이퍼, 유전체, 반사막, 활성층, 칩, 굴절률

Description

반도체 레이저장치{SEMICONDUCTOR LASER DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시예 1을 나타내는 구조도이다.
도 2는 저반사막(10)의 반사율에 대하여 파장의존성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제1 유전체막(11)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제2 유전체막(12)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제3 유전체막(13)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제4 유전체막(14)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 저반사막(10)의 반사율에 대하여 파장의존성을 나타내는 그래프이다.
도 8은 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제1 유전체막(11)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 9는 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제2 유전체막(12)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 10은 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제3 유전체막(13)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 11은 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제4 유전체막(14)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 12는 2개의 파장으로 약 6%의 반사율을 나타내는 다층유전체막의 파장의존성을 나타내는 그래프이다.
도 13은 저반사막(10)의 반사율에 대하여 파장의존성을 나타내는 그래프이다.
도 14는 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제1 유전체막(11)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 15는 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제2 유전체막(12)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 16은 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제3 유전체막(13)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 17은 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제4 유전체막(14)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 18은 무반사막의 반사율에 대하여 파장의존성을 나타내는 그래프이다.
도 19는 무반사막의 반사율에 대하여 유전체막 Q5의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 20은 무반사막의 반사율에 대하여 유전체막 Q6의 막두께 의존성을 나타내 는 그래프이다.
도 21은 무반사막의 반사율에 대하여 유전체막 Q7의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 22는 무반사막의 반사율에 대하여 유전체막 Q8의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 23은 종래의 반도체 레이저장치의 일례를 나타내는 구조도이다.
도 24는 종래의 저반사막에 대하여 반사율의 파장의존성의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 25는 종래의 저반사막에 대하여 반사율의 막두께 의존성의 일례를 나타내는 그래프이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 기판 2 : 활성층
3 : 클래드층 4 : 전극
9 : 고반사막 10 : 저반사막
11∼14 : 유전체막
본 발명은, 광출사면에 유전체 반사막이 설치된 반도체 레이저장치에 관한 것이다.
반도체 레이저에 있어서, 일반적으로, 웨이퍼 벽개(wafer cleavage)에 의해 얻어지는 공진기의 단면에 유전체막이 형성되어 있다. 이 단면에 형성되는 이 유전체의 종류, 막두께, 층수를 임의로 선택함으로써, 원하는 반사율을 얻는 반사율 제어막을 형성하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 레이저광이 출사되기 전단면의 반사율을 하강시켜, 후단면의 반사율을 상승시킴으로써 고출력화가 도모된다.
그러나, 전단면의 반사율은 간단히 이 값을 낮게 하면 충분한 것은 아니며, 반도체 레이저가 사용되는 용도, 즉 요구되는 특성에 따라 그 반사율을 선정할 필요가 있다.
예를 들면, 고출력의 반도체 레이저에 있어서, 그 광출사 전단면의 반사율은 3%∼15% 정도이다. 가령 7%의 반사율을 얻으려고 한 경우, 반사율의 제어성은 6%±1% 가 구해진다. 통상, 반도체 레이저에 있어서 레이저광이 출사되기 전단면의 반사율은, Al2O3이나 SiO2 등으로 이루어지는 단층유전체막의 두께 및 굴절률에 의해 제어된다.
도 23은, 종래의 반도체 레이저장치의 일례를 나타내는 구조도이다. 레이저칩은, GaAs 등의 반도체기판(1)과, 활성층(2)과, 활성층(2)의 위쪽 및 아래쪽에 형성된 클래드층(3)과, 클래드층(3)의 위쪽 및 아래쪽에 형성된 전극(4) 등으로 구성된다.
반도체 레이저장치는, 전술한 레이저칩과, 레이저 전단면에 형성된 저반사 막(8)과, 레이저 후단면에 형성된 고반사막(9) 등으로 구성된다.
일반적으로, 레이저 전단면에 사용되는 저반사막(8)에는, 진공 중에서의 레이저 발진파장을 λ로서, λ/4의 정수배 ±α가 되는 광학막두께를 가진 단층막이 사용된다. 여기서, α는 원하는 반사율로 제어하기 위한 수정계수이다.
반도체 레이저의 전단면에서는, 레이저 광밀도가 높아져, 온도가 상승하기 쉽다. 그 때문에 저반사막(8)은, 열확산판(히트 스프레더(heat spreader))으로서의 역할도 다하도록, 일반적으로, 막두께 3λ/4 ±α의 산화알루미늄막으로 형성된다.
도 24는, 종래의 저반사막에 대하여 반사율의 파장의존성의 일례를 나타내는 그래프(graph)이다. 도 25는, 종래의 저반사막에 대하여 반사율의 막두께 의존성의 일례를 나타내는 그래프이다. 여기서는, 저반사막(8)으로서, 막두께 318.9nm(α=+17nm)의 산화알루미늄막(굴절률=1.638)을, 발진파장 λ=660nm의 적색반도체 레이저의 전단면에 설치하고 있다. 이때, 레이저칩의 등가굴절률은 3.817이다.
도 25의 그래프를 보면, 저반사막(8)의 반사율을 6%±1%의 범위에 제어하고자 한 경우, 막두께 설계값 da=318.9nm에 대하여 ±1%의 정밀도, 즉 ±3nm 정도의 정밀도로 저반사막(8)의 막두께를 제어해야만 하는 것을 알 수 있다. 이러한 막두께 정밀도는, 일반적으로 광학박막의 형성에 사용되는 증착이나 스패터(spatter)로는 곤란하기 때문에, 반도체 레이저의 제조효율의 저하를 초래한다.
관련된 선행기술에 대하여, 일본특허공개 2001-77456호 공보, 특허 제3080312호 공보를 들 수 있다.
반도체 레이저의 저반사막(8)을, 예를 들면 반사율 6±1%의 범위로 실현하려고 한 경우, 상기 산화알루미늄 단층막에서는 막두께 변동을 ±1% 이내로 억제하지 않으면 안되고, 반사율 제어성이 낮아져 효율이 악화해 버린다.
본 발명의 목적은, 레이저 단면에 형성되는 반사막을 구성하는 유전체막의 막두께나 굴절률이 변동해도 반사율을 안정하게 제어할 수 있고, 용도에 따라 원하는 반사율을 용이하게 실현할 수 있는 반도체 레이저장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 반도체 레이저장치는, 레이저칩의 광출사면의 적어도 한쪽에, 다층유전체막으로 구성된 반사막을 갖고,
반사막은, 레이저칩에 접하는 측에서 순서대로, 굴절률 n1의 제1 유전체막, 굴절률 n2의 제2 유전체막, 굴절률 n3의 제3 유전체막, 굴절률 n4의 제4 유전체막을 포함하며,
각 굴절률은, n2=n4<n1<n3의 관계, 또는 n2=n4<n3<n1의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.
이렇게 한 구성에 의해, 다층유전체막의 반사율의 파장의존성 및 막두께 의존성이 작아져, 용도에 따른 소망한 반사율을 용이하게 실현할 수 있다. 또한, 그 때문에 반도체 레이저의 제조수율을 향상시킬 수 있다.
본 출원은 2003년 3월 27일 일본에서 출원된 일본특허출원 2003-88905호 우 선권의 기초로 하는 것으로, 이 개시내용은 해당 참조에 의해 본원에 포함된다.
이하 도면을 참조하면서 바람직한 실시예를 설명한다.
[발명의 실시예]
(실시예 1)
도 1은, 본 발명의 실시예 1을 나타내는 구조도로, 광축에 따른 수직단면을 나타내고 있다. 레이저칩은, GaAs 등의 반도체기판(1)과, 활성층(2)과, 활성층(2)의 위쪽 및 아래쪽에 형성된 클래드층(3)과, 클래드층(3)의 위쪽 및 아래쪽에 형성된 전극(4) 등으로 구성된다.
반도체 레이저장치는, 전술한 레이저칩과, 레이저 전단면에 형성된 저반사막(10)과, 레이저 후단면에 형성된 고반사막(9) 등으로 구성된다.
저반사막(10)은, 레이저칩에 접하는 측에서 순서대로, 굴절률 n1 및 막두께 d1의 유전체막 11, 굴절률 n2 및 막두께 d2의 유전체막 12, 굴절률 n3 및 막두께 d3의 유전체막 13, 굴절률 n4 및 막두께 d4의 유전체막 14로 형성되어 있다.
본 실시예에서, 유전체막 12의 굴절률 n2와 유전체막 14의 굴절률 n4가 서로 같아지도록 재료가 선정되고, 또한 유전체막 11의 굴절률 n1은 굴절률 n2(=n4)보다 커지도록 재료가 선정되고, 또한 유전체막 13의 굴절률 n3은 굴절률 n1보다 커지도록 재료가 선정된다. 즉, 각 유전체막(11∼14)의 굴절률(n1∼n4)은, n2=n4<n1<n3의 관계를 만족한다.
저반사막(10)의 구체적인 구성을 예시하면, 레이저칩으로서 발진파장 λ =660nm인 적색반도체 레이저(등가굴절률:3.817)를 사용한 경우, 유전체막(11)에는 굴절률 n1=1.638의 산화알루미늄 Al2O3, 유전체막 12 및 유전체막 14에는 굴절률 n2=n4=1.489의 산화규소 SiO2, 유전체막 13에는 굴절률 n3=2.063의 산화탄탈 Ta2O5를 각각 사용하고 있다.
더욱이, 각 유전체막(11∼14)의 막두께(d1∼d4)는, 광학길이로 환산하여 발진파장의 4분의 1, 즉 λ/4가 되도록 설정하고 있고, 구체적으로는, 유전체막 11의 막두께 d1=100.7nm, 유전체막 12의 막두께 d2=110.8nm, 유전체막 13의 막두께 d3=80.0nm, 유전체막 14의 막두께 d4=110.8nm(=d2)로 각각 설정하고 있다.
이러한 구성에 의해 저반사막(10)은, 발진파장 λ=660nm에서 6%의 반사율을 얻을 수 있다.
도 2는, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 파장의존성을 나타내는 그래프이다. 이 그래프로부터, 중심파장 t=660nm에서 6%의 반사율을 나타내고 있고, 도 24의 그래프와 비교하여, 발진파장의 변화에 대한 반사율 변화는 각별히 작아져, 레이저, 발진파장이 변동해도 저반사막(10)은 안정한 반사율을 나타내는 것을 안다.
도 3은, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제1 유전체막(11)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 4는, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제2 유전체막(12)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 5는, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제3 유전체막(13)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 6은, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제4 유전체막(14)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이 다.
이들 그래프로부터, 막두께 설계값 da에서 6%의 반사율을 나타내고 있고, 도 25의 그래프와 비교하여, 각 유전체막의 막두께 변화에 대한 반사율 변화는 각별히 작아져, 막두께 d1∼d4가 막두께 설계값 da에 대하여 ±10%의 범위로 변동해도, 저반사막(10)의 반사율은 거의 변화하지 않고, 최대에도 0.3%의 반사율 변화에 억제할 수 있는 것을 안다.
다음에, 발진파장 λ=660nm에서 7%의 반사율을 나타내는 저반사막(10)을 얻는 경우는, 전술한 바와 같이, 유전체막(11)에는 굴절률 n1=1.638의 산화알루미늄 Al2O3, 유전체막 12 및 유전체막 14에는 굴절률 n2=n4=1.489의 산화규소 SiO2, 유전체막 13에는 굴절률 n3=2.063의 산화탄탈 Ta2O5를 각각 사용하고, 각 유전체막의 막두께에 대하여, 막두께 d1=100.7nm, 막두께 d2=d4=100.0nm, 막두께 d3=100.0nm로 각각 설정하고 있다.
도 7은, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 파장의존성을 나타내는 그래프이다. 이 그래프로부터, 중심파장 λ=660nm에서 7%의 반사율을 나타내고 있고, 도 24의 그래프와 비교하여, 발진파장의 변화에 대한 반사율 변화는 작아져, 레이저발진파장이 변동해도 저반사막(10)은 안정한 반사율을 나타내는 것을 안다.
도 8은, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제1 유전체막(11)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 9는, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제2 유전체막(12)의 막두께, 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 10은, 저반사막(10)의 반사율 에 대하여 제3 유전체막(13)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 11은, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제4 유전체막(14)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
이들 그래프로부터, 막두께 설계값 da에서 7%의 반사율을 나타내고 있고, 도 25의 그래프와 비교하여, 각 유전체막의 막두께 변화에 대한 반사율 변화는 각별히 작아져, 막두께 d1∼d4가 막두께 설계값 da에 대하여 ±10%의 범위로 변동해도, 저반사막(10)의 반사율은 거의 변화하지 않고, 최대에도 0.8%의 반사율 변화에 억제할 수 있는 것을 안다.
이와 같이 각 유전체막(11∼14)의 굴절률(n1∼n4)은, n2=n4<n1<n3의 관계를 만족함으로써, 다층유전체막의 반사율의 파장의존성 및 막두께 의존성이 작아져, 반도체 레이저의 제조효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 굴절률 n1은 1.6∼1.9의 범위로, 굴절률 n2는 1.3∼1.6의 범위이고, 굴절률 n3은 1.0∼2.3의 범위이며, 굴절률 n4는 1.3∼1.6의 범위이고, 막두께 d1은 (2·h+1)λ/(4·n1), 막두께 d2는(2·i+ l)λ/(4·n2), 막두께 d3은 (2·j+1)λ/(4·n3), 막두께 d4는 (2·k+1)λ/(4·n4), (h, i, j, k는 0 이상의 정수)에 실질상 설정함으로써, 다층유전체막을 3∼15%의 범위로 원하는 반사율로 조정할 수 있다.
또한, 각 굴절률이, n2=n4<n1<n3이라는 관계를 만족하기 위해서는, 유전체막(11)은, Al2O3, CeF3, NdF3, MgO, Y2O3 중 어느 하나로 형성하고, 유전체막 12 및 유전체막 14는, SiO2, MgF2, BaF2, CaF2 중 어느 하나로 형성하고, 유전체막 13은, Ta2O5, SiO, ZrO2, ZnO, TiO, TiO2, ZnS, Nb2O5, HfO2, AlN 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하며, 이들 재료를 사용함으로써 원하는 반사율을 갖는 다층유전체막을 용이하게 실현할 수 있다.
또한, 유전체막(11∼14)의 굴절률(n1∼n4)은, n2=n4<n1<n3의 관계를 만족함과 동시에, 막두께(d1∼d4)를 광학길이 환산으로 ±30%의 범위로 개별로 조정함으로써, 원하는 파장에 있어서 3∼15%의 범위로 원하는 반사율을 실현할 수 있다. 그 때문에, 용도에 따른 사양변경이 용이하게 되어, 파장의존성이나 막두께 의존성을 고려함으로써 반도체 레이저장치의 제조효율도 개선할 수 있다.
이상의 설명에서는, 단일의 발진파장을 갖는 레이저광을 발광하는 반도체 레이저장치에 대하여 상술하였지만, 단일의 레이저칩 중에 서로 다른 발진파장을 방사하는 복수의 발광점을 갖는, 소위 멀티빔(multi beam) 레이저에 대해서도 전술과 마찬가지인 저반사막(10)을 적용할 수 있다.
예를 들면, DVD(디지털 비디오 디스크)와 CD(compact disk)의 양쪽의 규격에 대응가능한 레이저칩은, 파장 660nm의 빔과 파장 780nm의 빔을 방사한다. 이 경우, 2개의 파장에 대하여 원하는 반사율을 갖는 다층유전체막이 요망된다.
그래서, 각 유전체막(11∼14)의 각 굴절률이, n2=n4<n1<n3이라는 관계를 만족함과 동시에, 막두께(d1∼d4)를, 광학길이 환산으로 파장의 4분의 1을 중심막두께에 ±30%의 범위로 조정함으로써, 원하는 파장마다 원하는 반사율을 달성할 수 있고, 예를 들면, 도 12에 나타내는 바와 같이, 파장 660nm 및 파장 780nm의 양쪽 에서 약 6%의 반사율을 나타내는 다층유전체막을 실현할 수 있다.
또한, 전술한 반도체 레이저장치를 단일의 패키지 내에 복수배치하고, 각 레이저칩은 서로 다른 발진파장을 방사함과 동시에, 각 레이저칩의 광출사면에 설치하는 다층유전체막을 동일한 재료 및 동일한 막두께로 형성하는 경우도, 멀티빔 레이저의 경우와 같이, 유전체막(11∼14)의 막두께(d1∼d4)를, 광학길이 환산으로 파장의 4분의 1을 중심막두께로서 ±30%의 범위로 조정함으로써, 원하는 파장마다 원하는 반사율을 달성할 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예에서, 반도체 레이저장치의 구성은 도 1의 것과 동일하지만, 저반사막(10)은, 레이저칩에 접하는 측에서 순서대로, 굴절률 n1 및 막두께 d1의 유전체막 11, 굴절률 n2 및 막두께 d2의 유전체막 12, 굴절률 n3 및 막두께 d3의 유전체막 13, 굴절률 n4 및 막두께 d4의 유전체막 14로 형성하고, 굴절률 n1∼n4는, n2=n4<n3<n1의 관계를 만족하도록 재료가 선정된다.
저반사막(10)이 구체적인 구성을 예시하면, 레이저칩으로서 발진파장 λ=660nm의 적색반도체 레이저(등가굴절률:3.817)를 사용한 경우, 레이저칩에 접하는 유전체막(11)에는 굴절률 n1=2.063의 산화탄탈 Ta2O5, 유전체막 12 및 유전체막 14에는 굴절률 n2=n4=1.489의 산화규소 SiO2, 유전체막 13에는 n3=1.638의 산화알루미늄 Al2O3을 각각 사용하고 있다.
더욱이, 각 유전체막(11∼14)의 막두께(d1∼d4)는, 광학길이로 환산하여 발 진파장의 4분의 1, 즉 λ/4가 되도록 설정하고 있고, 구체적으로는, 유전체막(11)의 막두께 d1=80.0nm, 유전체막 12의 막두께 d2=110.8nm, 유전체막 13의 막두께 d3=100.7nm, 유전체막 14의 막두께 d4=110.8nm(=d2)로 각각 설정하고 있다.
이러한 구성에 의해 저반사막(10)은, 발진파장 λ=660nm에서 6%의 반사율을 얻을 수 있다.
도 13은, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 파장의존성을 나타내는 그래프이다. 이 그래프로부터, 중심파장 λ=660nm에서 6%의 반사율을 나타내고 있고, 도 24의 그래프와 비교하여, 발진파장의 변화에 대한 반사율 변화는 작아져, 레이저 발진파장이 변동해도 저반사막(10)은 안정한 반사율을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 14는, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제1 유전체막(11)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 15는, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제2 유전체막(12)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 16은, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제3 유전체막(13)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 17은, 저반사막(10)의 반사율에 대하여 제4 유전체막(14)의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
이들 그래프로부터, 막두께 설계값 da에서 6%의 반사율을 나타내고 있고, 도 25의 그래프와 비교하여, 각 유전체막의 막두께 변화에 대한 반사율 변화는 각별히 작아져, 막두께 d1∼d4가 막두께 설계값 da에 대하여 ±10%의 범위로 변동해도, 저반사막(10)의 반사율은 거의 변화하지 않고, 최대에도 0.3%의 반사율 변화로 억제할 수 있는 것을 안다.
이와 같이 각 유전체막(11∼14)의 굴절률(n1∼n4)은, n2=n4<n3<n1의 관계를 만족함으로써, 다층유전체막의 반사율의 파장의존성 및 막두께 의존성이 작아져, 반도체 레이저의 제조효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 굴절률 n1은 1.9∼2.3의 범위로, 굴절률 n2는 1.3∼1.6의 범위로, 굴절률 n3은 1.6∼1.9의 범위로, 굴절률 n4는 1.3∼1.6의 범위이고, 막두께 d1은 (2·h+1)λ/(4·n1), 막두께 d2는 (2·i+1)λ/(4·n2), 막두께 d3은 (2·j+1) λ/(4·n3), 막두께 d4는 (2·k+1)λ/(4·n4), (h, i, j, k는 0 이상의 정수)로 실질상 설정함으로써, 다층유전체막을 3∼15%의 범위로 원하는 반사율로 조정할 수 있다.
또한, 각 굴절률이, n2=n4<n3<n1이라는 관계를 만족하기 위해서는, 유전체막(11)은, Ta2O5, SiO, ZrO2, ZnO, TiO, TiO2, ZnS, Nb2O5, HfO2, AlN 중 어느 하나로 형성하고, 유전체막 12 및 유전체막 14는, SiO2, MgF2, BaF2, CaF2 중 어느 하나로 형성하며, 유전체막 13은, Al2O3, CeF3, NdF3, MgO, Y2O3 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하고, 이들 재료를 사용함으로써 원하는 반사율을 갖는 다층유전체막을 용이하게 실현할 수 있다.
또한, 유전체막(11∼14)의 굴절률(n1∼n4)은, n2=n4<n3<n1의 관계를 만족함과 동시에, 막두께(d1∼d4)를 광학길이 환산으로 ±30%의 범위로 개별로 조정함으로써, 원하는 파장에 있어서 3∼15%의 범위로 원하는 반사율을 실현할 수 있다. 그 때문에, 용도에 따른 사양변경이 용이하게 되고, 파장의존성이나 막두께 의존성을 고려함으로써 반도체 레이저장치의 제조효율도 개선할 수 있다.
또한, DVD 및 CD 겸용픽업(pick up)과 같이, 단일의 레이저칩 중에 서로 다른 발진파장을 방사하는 복수의 발광점을 갖는, 소위 멀티빔 레이저에 대해서도 전술과 동일한 저반사막(10)을 적용할 수 있다.
또한, 전술한 반도체 레이저장치를 단일의 패키지 내에 복수배치하고, 각 레이저칩은 서로 다른 발진파장을 방사함과 동시에, 각 레이저칩의 전출사면에 설치하는 다층유전체막을 동일한 재료 및 동일한 막두께로 형성하는 경우도, 멀티빔 레이저의 경우와 같이, 원하는 파장마다 원하는 반사율을 달성할 수 있다.
(실시예 3)
본 실시예에서, 반도체 레이저장치의 구성은 도 1의 것과 동일하지만, 전술한 4층 구성의 저반사막(10)에 부가하여, 발광점 이외의 영역에 제5 유전체막과 제6 유전체막을 조합한 다층유전체막을 부분적으로 형성함으로써, 발광점의 영역에서의 반사율보다 작은 저반사막을 형성하고 있다.
광디스크용 반도체 레이저에 있어서, 광디스크의 트랙킹에 소위 3빔법이 사용되기 때문에, 광디스크로부터의 귀환광이 반도체 레이저칩의 발광점 이외의 영역에 조사되는 것이 있다. 칩 단면에 일률적인 반사막을 형성한 경우, 발광점 이외의 반사율은 발광점과 동일하게 되기 때문에, 광디스크로부터의 귀환광이 또한 칩 단면에서 반사하고, 다시 광디스크로 되돌아가는 것에 의해 광 픽업의 트랙킹특성에 악영향을 미치게 하는 것이 있다. 이러한 악영향을 억제하기 위해, 반도체 레이저칩의 발광점 이외의 영역에서는 될 수 있는 한 저반사코팅이 이루어져 있는 것이 바람직하다.
그래서, 레이저칩의 광출사면에서, 전술한 4층 구성의 저반사막에 부가하여, 발광점 이외의 영역에 제5 유전체막과 제6 유전체막을 조합한 다층유전체막을 부분적으로 형성함으로써, 발광점의 영역에서의 반사율보다 작은 저반사막을 간단히 얻을 수 있다.
예를 들면, 4층 구성의 저반사막(10)에 접하는 측에서 순서대로, 굴절률 n5및 막두께 d5의 유전체막 Q5, 굴절률 n6 및 막두께 d6의 유전체막 Q6, 굴절률 n7(=n5) 및 막두께 d7(=d5)의 유전체막 Q7, 굴절률 n8(=n6)및 막두께 d8(=d6)의 유전체막 Q8의 2페어 적층막을 형성하는 경우, 막두께 d5∼d8을 광학길이로 환산하여 1/4 발진파장의 정수배로 실질상 설정함으로써, 반사율을 부분적으로 작게 할 수 있다.
예를 들면, 유전체막 Q5로서, 굴절률 n5=1.640의 재료로 막두께 d5=100.6nm로, 유전체막 Q6으로서, 굴절률 n6=1.450의 재료로 막두께 d6=113.8nm로, 유전체막 Q7로서, 굴절률 n7=1.640의 재료로 막두께 d7=100.6nm로, 유전체막 Q8로서, 굴절률 n8=1.450의 재료로 막두께 d8=113.8nm로 각각 형성하고, 2페어 적층막을 발광점 이외의 영역에 추가형성한 경우, 도 18에 나타내는 바와 같이, 파장 660nm에서 약 0%의 반사율을 나타내는 무반사막을 실현할 수 있다.
도 19는, 상기 무반사막의 반사율에 대하여 유전체막 Q5의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 20은, 상기 무반사막의 반사율에 대하여 유전체막 Q6의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 21은, 상기 무반사막의 반사율에 대하여 유전체막 Q7의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 22는, 상기 무반사막의 반사율에 대하여 유전체막 Q8의 막두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
이들 그래프로부터, 막두께 설계값 da에서 0%의 반사율을 나타내고 있고, 각 유전체막의 막두께 변화에 대한 반사율 변화는 각별히 작아져, 막두께 d5∼d8이 막두께 설계값 da에 대하여 ±10%의 범위로 변동해도, 반사율은 거의 변화하지 않고, 최대에도 0.5%의 반사율 변화로 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
이때 전술한 각 실시예에서, 다층유전체막을 레이저칩의 광출사면의 한 쪽에 설치한 예를 설명했지만, 본 발명에 관한 다층유전체막을 레이저칩의 공진기 단면의 양쪽에 설치해도 상관없다.
본 발명은, 바람직한 실시예 및 첨부도면과 관련하여 설명했지만, 여러가지 변화나 변경은 당업자에 의해 자명하다. 이러한 변화나 변경은, 첨부한 청구범위에 의해 정의되어 일탈하지 않는 한 본 발명의 범위 내에 있다고 이해될 것이다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 다층유전체막을 구성하는 제1 유전체막∼제4 유전체막의 굴절률 n1∼n4는, n2=n4<n1<n3의 관계, 또는 n2=n4<n3<<n1의 관계를 만족함으로써, 다층유전체막의 반사율의 파장의존성 및 막두께 의존성이 작아져, 용도에 따른 원하는 반사율을 용이하게 실현할 수 있다. 또한, 그 때문에 반도체 레이저의 제조효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 레이저칩의 양단면에 고반사막 및 저반사막을 각각 갖는 반도체 레이저장치에 있어서,
    상기 저반사막은, 다층유전체막으로 구성되고, 레이저칩에 접하는 측에서 순서대로, 굴절률 n1의 제1 유전체막, 굴절률 n2의 제2 유전체막, 굴절률 n3의 제3 유전체막, 굴절률 n4의 제4 유전체막을 포함하고,
    각 굴절률은, n2=n4<n1<n3의 관계를 만족하며,
    상기 제1 유전체막은, Al2O3, CeF3, NdF3, MgO, Y2O3 중 어느 하나로 형성되고,
    상기 제2 유전체막 및 제4 유전체막은, SiO2, MgF2, BaF2, CaF2 중 어느 하나로 형성되며,
    상기 제3 유전체막은, Ta2O5, SiO, ZrO2, ZnO, TiO, TiO2, ZnS, Nb2O5, HfO2, AlN 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
  2. 레이저칩의 양단면에 고반사막 및 저반사막을 각각 갖는 반도체 레이저장치에 있어서,
    상기 저반사막은, 다층유전체막으로 구성되고, 레이저칩에 접하는 측에서 순서대로, 굴절률 n1의 제1 유전체막, 굴절률 n2의 제2 유전체막, 굴절률 n3의 제3 유전체막, 굴절률 n4의 제4 유전체막을 포함하고,
    각 굴절률은, n2=n4<n3<n1의 관계를 만족하며,
    상기 제1 유전체막은, Ta2O5, SiO, ZrO2, ZnO, TiO, TiO2, ZnS, Nb2O5, HfO2, AlN 중 어느 하나로 형성되고,
    상기 제2 유전체막 및 제4 유전체막은, SiO2, MgF2, BaF2, CaF2 중 어느 하나로 형성되며,
    상기 제3 유전체막은, Al2O3, CeF3, NdF3, MgO, Y2O3 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저칩은 2개 이상의 서로 다른 발진파장을 방사하는 복수의 발광점을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0839698A (ja) * 1994-07-27 1996-02-13 Mitsui Petrochem Ind Ltd 散水用チューブの継手
JP2003243764A (ja) * 2002-02-19 2003-08-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザおよびその製造方法
JP2004327581A (ja) * 2003-04-23 2004-11-18 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置
JP2004327678A (ja) * 2003-04-24 2004-11-18 Sony Corp 多波長半導体レーザ及びその製造方法
JP4286683B2 (ja) * 2004-02-27 2009-07-01 ローム株式会社 半導体レーザ
JP2006128475A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ
JP2006351966A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Sony Corp 多波長半導体レーザ素子
JP4923489B2 (ja) 2005-09-05 2012-04-25 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置
JP5191650B2 (ja) * 2005-12-16 2013-05-08 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法
KR100853241B1 (ko) * 2005-12-16 2008-08-20 샤프 가부시키가이샤 질화물 반도체 발광소자 및 질화물 반도체 레이저 소자의제조방법
JP5004597B2 (ja) 2006-03-06 2012-08-22 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法
JP5430826B2 (ja) 2006-03-08 2014-03-05 シャープ株式会社 窒化物半導体レーザ素子
JP2007280975A (ja) * 2006-03-13 2007-10-25 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ
JP4444304B2 (ja) * 2006-04-24 2010-03-31 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法
JP4294699B2 (ja) 2007-02-26 2009-07-15 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置
JP5162926B2 (ja) 2007-03-07 2013-03-13 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置の製造方法
JP4946524B2 (ja) 2007-03-08 2012-06-06 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置
JP2009170801A (ja) * 2008-01-18 2009-07-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ
WO2010005027A1 (ja) * 2008-07-10 2010-01-14 浜岡東芝エレクトロニクス株式会社 半導体レーザ装置
JP2010219436A (ja) * 2009-03-18 2010-09-30 Sony Corp 多波長半導体レーザおよび光学記録再生装置
CN106207753B (zh) * 2016-09-06 2019-09-03 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 半导体激光芯片及其制造方法、半导体激光装置
DE102017112610A1 (de) * 2017-06-08 2018-12-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Kantenemittierender Halbleiterlaser und Betriebsverfahren für einen solchen Halbleiterlaser
CN111193184A (zh) * 2019-12-30 2020-05-22 腾景科技股份有限公司 一种镀在半导体激光器腔面用于选模的超窄带超薄反射膜
KR102397558B1 (ko) * 2020-10-29 2022-05-17 주식회사 오이솔루션 Dfb 반도체 레이저
CN113402275B (zh) * 2021-08-12 2022-09-02 齐鲁工业大学 一种多层bmn介质薄膜材料及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4975922A (en) * 1988-06-27 1990-12-04 Sharp Kabushiki Kaisha Multi-layered dielectric film

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3728305A1 (de) * 1987-08-25 1989-03-09 Standard Elektrik Lorenz Ag Halbleiterlaser mit konstanter differentieller quantenausbeute oder konstanter optischer ausgangsleistung
US4925259A (en) * 1988-10-20 1990-05-15 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Multilayer optical dielectric coating
JP3080312B2 (ja) 1989-10-31 2000-08-28 ソニー株式会社 半導体レーザの製造方法
JPH0418784A (ja) 1990-02-13 1992-01-22 Fuji Electric Co Ltd 半導体レーザ素子の保護膜
JP3014208B2 (ja) * 1992-02-27 2000-02-28 三菱電機株式会社 半導体光素子
JP3399049B2 (ja) 1992-10-27 2003-04-21 松下電器産業株式会社 半導体レーザ装置
JPH06138303A (ja) * 1992-10-28 1994-05-20 Olympus Optical Co Ltd プラスチック製光学部品の反射防止膜
JP3863577B2 (ja) * 1994-11-14 2006-12-27 三洋電機株式会社 半導体レーザ
JP3470476B2 (ja) * 1995-11-02 2003-11-25 ソニー株式会社 半導体発光素子
JP3538515B2 (ja) 1997-03-04 2004-06-14 シャープ株式会社 半導体レーザ素子
US6020992A (en) * 1997-06-16 2000-02-01 Laser Power Corporation Low absorption coatings for infrared laser optical elements
US6094730A (en) * 1997-10-27 2000-07-25 Hewlett-Packard Company Hardware-assisted firmware tracing method and apparatus
JP4613374B2 (ja) 1999-09-07 2011-01-19 ソニー株式会社 半導体レーザ
JP2001257413A (ja) * 2000-03-14 2001-09-21 Toshiba Electronic Engineering Corp 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP4033644B2 (ja) 2000-07-18 2008-01-16 日亜化学工業株式会社 窒化ガリウム系発光素子
JP2002094173A (ja) * 2000-09-14 2002-03-29 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置
JP2002223030A (ja) 2001-01-24 2002-08-09 Toshiba Corp 半導体レーザ装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4975922A (en) * 1988-06-27 1990-12-04 Sharp Kabushiki Kaisha Multi-layered dielectric film

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Publication number Publication date
CN100411262C (zh) 2008-08-13
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