WO2005062433A1 - 半導体レーザ装置およびレーザ投射装置 - Google Patents

半導体レーザ装置およびレーザ投射装置 Download PDF

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laser device
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electrode
stripe
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Kiminori Mizuuchi
Kazuhisa Yamamoto
Ken'ichi Kasazumi
Isao Kidoguchi
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor laser device that operates stably at a high output, and more particularly to a semiconductor laser device using a group IV nitride semiconductor material and a laser projection device using the same.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a conventional semiconductor laser having a current confinement structure.
  • the semiconductor laser 100 shown in FIG. 10 has an n-type GaN substrate 101, an n-type AlGaN cladding layer 102, an n-type GaN light guide layer 103, an active layer 104 having a multiple quantum well structure including InGaN, an undoped GaN cap.
  • the semiconductor device includes a semiconductor layer stack 110 in which a layer 105, a p-type GaN light guide layer 106, and a p-type AlGaN cladding layer 107 are sequentially stacked.
  • the p-type AlGaN cladding layer 107 is a ridge-type cladding layer having a mesa-shaped ridge portion 107a and having a convex trapezoidal cross section perpendicular to the longitudinal direction of the semiconductor laser.
  • a p-type GaN contact layer 108 is formed on the upper surface of the portion.
  • An insulating film 111 is formed on the surface of the p-type AlGaN cladding layer 107 and the p-type GaN contact layer 108, and a P electrode 115 is formed on the insulating film 111.
  • the p-electrode 115 is connected to the p-type GaN contact layer 108 through an opening formed along the ridge 107a in the portion of the insulating film 111 on the p-type GaN contact layer 108. .
  • the n-type GaN On the lower surface of the substrate 101, an n-electrode 116 is formed.
  • the semiconductor laser 100 current is concentrated mainly on the optical waveguide portion of the active layer 104 facing the ridge portion 107a by the ridge portion 107a, the insulating film 111, the contact layer 108, and the p-electrode 115. Is formed.
  • a portion of the active layer 104 facing the ridge portion 107a is an optical waveguide for generating and guiding laser light, and both end surfaces perpendicular to the ridge portion extending direction of the optical waveguide become end surfaces of the resonator. ing.
  • a semiconductor laser having such a configuration As a light source for a laser display, high output characteristics of 100 mW—a few W are required.
  • a semiconductor laser for a light source of a laser display does not need the diffraction-limited light-collecting characteristics required for an optical disk pickup. For this reason, the structure of this semiconductor laser needs to have a laser characteristic of high efficiency and high output which can be a wide stripe structure having a wide ridge portion. Further, to increase the output of the semiconductor laser, it is necessary to increase the carrier density in the active layer.
  • One of the measures to prevent the lateral mode instability due to spatial hole bar jung is to reduce the width of the stripe. That is, as the width of the stripe becomes narrower, the distribution of carriers injected into the active layer and the lateral spread of the light intensity distribution induced by the active layer are relatively narrowed, resulting in spatial hole burning. This can prevent the occurrence of lateral mode instability.
  • the width of the stripe is reduced uniformly throughout the resonator while increasing the force, the series resistance of the element increases, and the driving voltage of the element increases.
  • the reliability of the nitride-based semiconductor laser largely depends on the drive voltage and the drive current, the increase in the drive voltage must be suppressed as much as possible.
  • the width of the stripe is reduced, the light density in the waveguide will increase, and it will be difficult to achieve high output characteristics of 100 mW or more.
  • Patent Document 1 discloses a semiconductor laser having a taper region in which the width of a stripe decreases as a force is applied toward both end surfaces of a resonator. I have. This semiconductor laser can provide stable transverse mode laser oscillation without excessively increasing the driving voltage of the device, compared to the conventional laser structure in which the width of the stripe is uniformly narrowed. Te ru.
  • Patent Document 2 discloses that an electrode is divided in the axial direction of a resonator, and a voltage applied to each electrode is adjusted in accordance with a light intensity distribution having a higher light intensity in the central portion of the laser than in other portions.
  • a semiconductor laser capable of achieving stable lateral mode operation and improving the production yield by controlling the injection current distribution to be obtained is disclosed.
  • Non-Patent Document 1 Kenichi Iga, Ed., “Semiconductor Laser”, 1st edition, Ohmsha Ltd., October 25, 1994, p. 238
  • the carrier density injected into the active layer is uniform in the axial direction of the resonator. It becomes. Therefore, in a semiconductor laser coated so that the reflectivity of the front end face and the rear end face is asymmetric, the active layer has a large deviation in the light intensity distribution between the front end face and the rear end face. A state occurs in which the density of injected carriers is uniform.
  • the carrier density in the active layer becomes excessive, and there is a concern that kink or gain saturation may occur.
  • This phenomenon has a higher carrier density than infrared semiconductor lasers made of AlGaAs-based semiconductor material (A1 Ga As (0 ⁇ 1)).
  • the transverse mode is stabilized by decreasing the stripe width from the center of the resonator toward the front end face and the rear end face of the resonator. I'm trying to do a dagger.
  • the structure shown in Patent Document 1 distorts the light intensity distribution and the injected carrier density distribution at the front end face and the rear end face. The state of balance is not eliminated, and the region where the injected carrier density is excessive tends to be formed, which is difficult to avoid.
  • a semiconductor laser device is a semiconductor laser device according to claim 9
  • the stripe structure is such that the ratio of the stripe width at the front end face to the stripe width at the rear end face is ⁇ (the stripe width at the front end face) Z (the stripe width at the rear end face) ⁇ 2> is formed so as to have a planar shape that satisfies the relationship of 2.
  • FIG. 2 (c) is a diagram for explaining an example of performing current modulation on a drive current of the semiconductor laser device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 (a) is a view for explaining another example of the split electrode structure in the semiconductor laser device of the third embodiment.
  • FIG. 3 (c) shows the light intensity distribution and the magnitude of the injection current when the p-electrode has a three-segment structure.
  • the electrode part 3a near the rear end face opposite to the light emission end face is made longer than the other electrodes la and 2a in accordance with the light power density distribution L2, and
  • the current densities Ila, I2a, and I3a injected from the respective electrode sections la-3a are designed to be higher for the electrode sections closer to the light emitting end face. That is, in this case, the densities Ila, I2a, and I3a of the current injected from the electrode portions la-3a satisfy the relationship of Ila> I2a> I3a.
  • the semiconductor laser device of the first embodiment may be a laser other than a GaN-based laser, for example, a semiconductor laser device using an AlGaAs-based semiconductor material or an AlGalnP-based semiconductor material. It is possible to apply the voltage efficiently.
  • the high-frequency power supply 24 is provided to the electrode unit 4 closest to the rear end face of the plurality of electrode units, and the high-frequency power supply 24 is provided to the electrode unit 3 adjacent thereto.
  • a frequency power supply 23 is connected, and harmonics of different frequencies are superimposed on currents injected into these electrode portions.
  • a modulator 33 is inserted between the electrode section 3 and the power supply 13
  • a modulator 34 is inserted between the electrode section 4 and the power supply 14, and supplied to the electrode sections 3 and 4 from the power supplies 13 and 14. It modulates the current to be applied.
  • the light source of the laser display is required to have the following characteristics in addition to the above output characteristics.
  • the decrease in coherence is proportional to the increase in spectral width.
  • speckle noise can be further reduced by broadening the spectrum width. For this reason, it is effective to increase the power of high-frequency superimposition applied to the driving current of the semiconductor laser, but the spectrum expansion due to the power increase is limited to a few nm in wavelength.
  • the semiconductor laser device 40 according to the fourth embodiment achieves several W output by using the multi-stripe structure.
  • the electrodes of the respective laser elements constituting the laser chip have a split electrode structure, it is possible to obtain a stable output by making the injection current density distribution in each laser element suitable for the light intensity distribution.
  • by superimposing a high-frequency signal only on a part of the electrode portions it is possible to reduce speckle noise with low-power high-frequency superposition.
  • FIG. 9 shows the relationship between the wavelength of the blue light source and the required output.
  • the red wavelength is fixed at 640 nm and the green wavelength is fixed at 532 nm
  • the relationship between the blue wavelength and the required output to achieve a brightness of 10001 m is shown.
  • the bias in the optical power density distribution in the cavity length direction causes instability of the transverse mode due to the axial hole bar jung, and the high output characteristic is deteriorated. It is useful as a light source for optical recording devices and optical display devices that require a high-power semiconductor laser, and also useful for laser processing, medical applications, etc. is there.

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Abstract

　本発明は、端面反射率の異なる半導体レーザ装置（１０）において、ストライプ状リッジ部（１０７ａ）上に配置される電極を、４つの電極部（１），（２），（３），（４）からなる４分割構造とし、光出射端面側に近い電極部ほどその注入電流が大きくなるようにしたものである。 　このような半導体レーザ装置によれば、ストライプ状リッジ部に対向する活性層内でのキャリア密度分布を、その光強度分布に適した分布とすることができ、これにより空間的ホールバーニングにより発生する横モードの不安定化や利得の低下による高出力特性の劣化を防止することができる。

Description

明 細 書
半導体レーザ装置およびレーザ投射装置
技術分野
[0001] 本発明は、安定して高出力で動作する半導体レーザ装置、特に ΠΙ— V族窒化物系 半導体材料を用いた半導体レーザ装置およびこれを用いたレーザ投射装置に関す るものである。
背景技術
[0002] 光通信や光記憶装置の発展に伴い、それらに使用される半導体レーザの需要が 高まっており、窒化ガリウムをはじめとする III V族窒化物系半導体材料 (AlxGayln 1-x-yN ;ただし、 0≤x≤l、 0≤y≤l)力もなる青紫色半導体レーザは、光ディスクに よる超高密度記録を実現するためのキーデバイスとして、開発が積極的に進められ ている。特に、青紫色半導体レーザの高出力化は、光ディスクの高速書き込みを可 能にするのみならず、光源としてスペクトル幅の狭いレーザ光を用い鮮やかな色表現 が可能なレーザディスプレイへの応用など、新たな技術分野の開拓に必須の技術で ある。
[0003] 図 10は、電流狭窄構造を有する従来の半導体レーザの一例を示す図である。
図 10に示す半導体レーザ 100は、 n型 GaN基板 101の上面に、 n型 AlGaNクラッ ド層 102、 n型 GaN光ガイド層 103、 InGaNを含む多重量子井戸構造を有する活性 層 104、アンドープ GaNキャップ層 105、 p型 GaN光ガイド層 106、及び p型 AlGaN クラッド層 107を順次積層してなる半導体層積層体 110を有して ヽる。
[0004] ここで、上記 p型 AlGaNクラッド層 107は、メサ型のリッジ部 107aを有する、半導体 レーザの長さ方向と垂直な断面形状が凸型台形であるリッジ型クラッド層で、そのリツ ジ部の上面には、 p型 GaNコンタクト層 108が形成されている。また、これら p型 AlGa Nクラッド層 107および p型 GaNコンタクト層 108の表面には絶縁膜 111が形成され、 該絶縁膜 111上には P電極 115が形成されている。この p電極 115は、絶縁膜 111の 、上記 p型 GaNコンタクト層 108上の部分に形成された、上記リッジ部 107aに沿った 開口を介して、上記 p型 GaNコンタクト層 108に接続されている。また、上記 n型 GaN 基板 101の下面には、 n電極 116が形成されている。
[0005] そして、この半導体レーザ 100では、主に、リッジ部 107a、絶縁膜 111、コンタクト 層 108及び p電極 115により、活性層 104の、リッジ部 107aに対向する光導波路部 分に電流を集中して注入するストライプ構造が形成されている。上記活性層 104の、 リッジ部 107aに対向する部分は、レーザ光が発生し導波する光導波路であり、該光 導波路のリッジ部延在方向と垂直な両端面が共振器の端面となっている。
[0006] このような半導体レーザでは、上記 p電極 115と n電極 116との間に駆動電圧を印 加すると、これらの電極からレーザ駆動電流が活性層 104に注入される。このとき、活 性層への注入電流は、活性層 104のリッジ部 107aに対向する、共振器を形成する 光導波路部分に集中し、この部分で光が発生する。そして、注入電流が一定の閾値 を超えると、上記共振器でレーザ発振が生じ、レーザ光が上記共振器端面から外部 に出力される。
[0007] このような構成の半導体レーザを、レーザディスプレイの光源として使用するために は、 lOOmW—数 Wの高出力特性が要求される。一方、レーザディスプレイの光源用 の半導体レーザには、光ディスクのピックアップに要求される回折限界の集光特性は 必要とされない。このため、この半導体レーザの構造は、上記リッジ部の幅の広いワイ ドストライプ構造でもよぐ高効率で高出力なレーザ特性のものが必要となる。また、 半導体レーザの高出力化には、活性層内のキャリア密度の増大が必要となる。
[0008] 一般に、ストライプの幅は、共振器全体で一様である。電極から注入される電流の 増加に伴い、活性層内のキャリア密度が上昇し、その値が一定のしきい値キャリア密 度に達すると、レーザ発振が得られる。レーザの光出力は、しきい値電流以上では活 性層に注入されるキャリア密度に比例して増大する。しかしながら、活性層内部のキ ャリア密度が高すぎる場合、空間的ホールバーユングによる利得飽和によって光出 力の飽和が生じ、高光出力動作が阻害される。また、ワイドストライプレーザにおいて は、導波光の横モードはマルチモードであるため、キンクは発生しないが、空間ホー ルバ一-ングによる空間の利得飽和によって横モード発振の形状が大きく変化し不 安定になる。また、レーザディスプレイ用の光源においては、上記のように、光の集光 特性は回折限界までの特性は要求されないが、横モードが低い周波数で変化すると 、ディスプレイの輝度が時間的に変化するため、輝度、色、コントラストが正確に再現 できな 、と 、う問題が発生する。
[0009] 空間的なホールバーユングによる横モードの不安定ィ匕を防止する対策のひとつは 、ストライプの幅を狭くすることである。すなわち、ストライプの幅が狭くなるにつれて、 活性層に注入されるキャリアの分布、および活性層で誘起される光の強度分布の横 方向への拡がりが相対的に狭められ、空間的なホールバーニングに起因する横モー ド不安定ィ匕の発生を防ぐことができる。
[0010] し力しながら、ストライプの幅を共振器全体で一様に狭くすると、素子の直列抵抗が 増加し、素子の駆動電圧が上昇してしまう。特に、窒化物系半導体レーザの信頼性 は、駆動電圧および駆動電流に大きく依存するため、駆動電圧の上昇はできる限り 抑制しなければならない。さらに、ストライプの幅を狭めると、導波路内の光密度が大 きくなるため、 lOOmW以上の高出力特性を実現するのが難しくなる。
[0011] これらの課題に対して、特許文献 1には、共振器の中央部力 共振器の両端面方 向に向力つてストライプの幅が減少するテーパ領域を有する半導体レーザが開示さ れている。この半導体レーザは、ストライプの幅を一様に狭くする従来型のレーザ構 造と比べて、素子の駆動電圧を過度に上昇させることなぐ安定な横モードでのレー ザ発振を提供できるものとされて 、る。
[0012] また、特許文献 2には、共振器の軸方向に電極を分割し、各電極に印加する電圧 を、レーザ中央部では他の部分に比べて光強度の高い光強度分布に応じた注入電 流分布が得られるよう制御することにより、安定した横モード動作と作製歩留まり向上 を図ることのできる半導体レーザが開示されている。
[0013] また、非特許文献 1には、共振器端面の反射率を非対称とする方法が半導体レー ザの高出力化に有効であることが記載されている。この方法は、光ディスクの書き込 みに用いられる半導体レーザでは一般的な方法であり、共振器を構成する端面を誘 電体膜でコーティングすることで端面の反射率を非対称にするものである。つまり、共 振器を構成する端面のうち、レーザ光が出射する共振器の前方端面を低反射率に、 また、その反対側の後方端面の反射率を高反射率とする。例えば前方端面の反射 率を 10%、後方端面の反射率を 90%とする。誘電体多層膜の反射率は、誘電体材 料の屈折率、層厚、および積層する層数によって制御することができる。 特許文献 1：特開 2000-357842号公報 (第 5頁-第 7頁 図 1)
特許文献 2：特許第 1862544号公報 (第 2頁 第 3頁 図 2)
非特許文献 1 :伊賀健一編著、「半導体レーザ」、第 1版、株式会社オーム社、平成 6 年 10月 25日、 p. 238
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0014] し力しながら、共振器を形成する前方端面と後方端面との反射率が非対称である 場合、半導体レーザ内部では、共振器の軸方向の光強度分布に大きな偏りを生じる 。ここで、図 11に、図 10に示した従来の半導体レーザにおける共振器の軸方向光強 度分布の一例を示す。
[0015] 例えば、前方端面と後方端面の反射率をともに 20%とした場合、前方端面と後方 端面における光強度は、ほぼ同じ値を示している。一方、前方端面の反射率を 10% 、後方端面の反射率を 90%とした場合、前方端面における光強度は、後方端面に おける光強度と比べて約 2倍高 、値を示して 、る。
[0016] このように、共振器の前方端面と後方端面との反射率を非対称とした場合、これら の反射率を対称とした場合に比べて、光強度分布に大きな偏りが生じていることが分 かる。
[0017] また、図 10に示したストライプ状リッジ部のストライプ幅が共振器全体で一定である 従来型のレーザ構造では、活性層に注入されるキャリア密度は、共振器の軸方向で 一様となる。したがって、前方端面と後方端面の反射率が非対称となるようにコーティ ングされている半導体レーザでは、前方端面と後方端面とでは光強度分布には大き な偏りがあるにもかかわらず、活性層に注入されるキャリア密度は一様という状態が 発生する。
[0018] すなわち、後方端面付近では、活性層内のキャリア密度が過剰な状態となり、キン ク、あるいは利得飽和の発生が懸念される。この現象は、 AlGaAs系半導体材料 (A1 Ga As (0≤χ≤1) )からなる赤外半導体レーザに比べ、しきいキャリア密度が高い 1
傾向にある AlGalnP系半導体材料 (Al Ga ln P (0≤x≤l, 0≤y≤l) )からなる x v Ι-χ-y 赤色半導体レーザや、 GaN系半導体材料 (Al Ga ln N (0≤x≤l、 0≤y≤l) ) からなる青色半導体レーザで顕著となる。中でも、微分利得が最も高い青色半導体 レーザではその傾向が著しい。
[0019] 一方、特許文献 1で開示されている窒化物系半導体レーザでは、ストライプ幅を共 振器中央部から共振器の前方端面および後方端面に向力つて減少させることで、横 モードの安定ィ匕を図っている。しかしながら、共振器端面の反射率が前方端面と後 方端面とで大きく異なる場合、特許文献 1で示している構造では、前方端面と後方端 面とでの光強度分布と注入キャリア密度分布のアンバランスな状態は解消されず、注 入キャリア密度が過剰な領域が形成されやすくなり、これを避けるのは困難である。
[0020] また、特許文献 2で開示されている半導体レーザでは、レーザの中央部での電流 密度を他の部分に比べて高くするため、電極を複数の電極部に分割した構造にして 各電極部に印加する電圧を変えているが、共振器端面の反射率が前方端面と後方 端面で大きく異なる場合、特許文献 2で示す半導体レーザでは、前方端面と後方端 面とでの光強度分布と注入キャリア密度分布のアンバランスな状態は解消されず、注 入キャリア密度が過剰な領域が形成されやすくなり、これを避けるのは困難である。
[0021] 本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、注入キャリア密度の 過剰な領域の発生を抑えて、安定した横モードでレーザ発振を行うことのできる半導 体レーザ装置、及び該半導体レーザ装置を光源として用いたレーザ投射装置を提 供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0022] 上記課題を解決するために、本発明の請求項 1にかかる半導体レーザ装置は、半 導体基板上に、リッジ型クラッド層を有する半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ 装置において、上記半導体レーザ素子は、キャリアの注入によりレーザ発振を行う、 前方端面と後方端面とで反射率が異なる共振器と、該共振器の共振器軸方向に延 びる、該共振器にキャリアを注入するためのストライプ構造と、該ストライプ構造の上 部に配置された電極とを備えたものであり、上記ストライプ構造上の電極は、共振器 軸方向に沿って複数の電極部が並ぶよう 2以上に分割されており、上記複数の電極 部のうち、レーザ光が出射される共振器の前方端面近傍に位置する電極部には、上 記共振器の後方端面近傍に位置する電極部に比べて活性層内で大きな電流密度と なるよう電流が注入される、ことを特徴とする。
[0023] これにより、共振器両端面の反射率を非対称としたレーザ素子における、キャリア密 度分布と光強度分布とのミスマッチを解消して、非対称な光強度分布に起因する利 得の飽和を緩和することができる。この結果、大出力時にも安定な横モード動作が可 能な半導体レーザ装置を実現することできる効果がある。
[0024] また、本発明の請求項 2にかかる半導体レーザ装置は、請求項 1に記載の半導体 レーザ装置にぉ 、て、上記半導体レーザ素子の横モードスペクトルはマルチモード である、ことを特徴とする。
これにより、キンクの発生を防ぐことができる。
[0025] また、本発明の請求項 3にかかる半導体レーザ装置は、請求項 1に記載の半導体 レーザ装置において、上記半導体レーザ素子は、上記共振器の端面近傍に位置す る窓領域を有する、ことを特徴とする。
[0026] これにより、高出力化レーザにおける端面破壊による信頼性低下を防止することが できる。
[0027] また、本発明の請求項 4にかかる半導体レーザ装置は、請求項 1に記載の半導体 レーザ装置において、上記複数の電極部の少なくとも一つに、高周波重畳された電 圧を印加する、ことを特徴とする。
[0028] これにより、レーザ素子の注入電流に重畳する高周波信号のパワーを小さく抑え、 かつスパイクノイズを低減しつつ、高周波信号の重畳による戻り光ノイズの抑圧を行う ことができる。
[0029] また、本発明の請求項 5にかかる半導体レーザ装置は、請求項 4に記載の半導体 レーザ装置において、上記共振器の後方端面近傍に位置する電極部に、上記高周 波重畳された電圧を印加する、ことを特徴とする。
[0030] これにより、レーザ素子の注入電流に重畳する高周波信号のパワーをより一層小さ く抑えることができる。
[0031] また、本発明の請求項 6にかかる半導体レーザ装置は、請求項 4に記載の半導体 レーザ装置において、上記共振器の前方端面近傍に位置する電極部に、上記高周 波重畳された電圧を印加する、ことを特徴とする。
[0032] これにより、レーザ素子の注入電流に重畳する高周波信号のパワーを小さく抑え、 かつスパイクノイズを低減しつつ、戻り光の影響を受けやすい光出射端面側のレー ザ光の時間的コヒーレンスを低下させることができる。この結果、高周波信号パワー の削減及びスパイクノイズの低減とともに、戻り光ノイズの効果的な低減を図ることが できる。
[0033] また、本発明の請求項 7にかかる半導体レーザ装置は、請求項 1に記載の半導体 レーザ装置において、上記複数の電極部の少なくとも一つに、変調された電流を印 加する、ことを特徴とする。
[0034] これにより、電極全体の注入電流を変調させることなぐ一部の電極部に印加する 電流を変調するだけで、半導体レーザ装置全体の光出力を変調することが可能とな る。この結果、消費電力を抑えて、温度が変化して発振波長が変動するチヤ一ビング 現象を緩和することができる。
[0035] また、本発明の請求項 8にかかる半導体レーザ装置は、請求項 1に記載の半導体 レーザ装置において、上記ストライプ構造は、レーザ光が出射される共振器の前方 端面でのストライプ幅が、その反対側に位置する後方端面でのストライプ幅よりも広い テーパ状を有する、ことを特徴とする。
[0036] これにより、出射端面近傍における光のパワー密度を低減して高出力特性を改善 することができ、また、レーザ素子の直列抵抗低減により信頼性を向上させることがで きる。
[0037] また、本発明の請求項 9にかかる半導体レーザ装置は、請求項 8に記載の半導体 レーザ装置において、上記ストライプ構造は、共振器長を L、前方端面におけるストラ イブ幅を Wf,後方端面におけるストライプ幅を Wr、前方端面力 の距離が Xとなる位 置におけるストライプ幅を Wxとすると、 Wx=Wf-(Wf-Wr) -x/L
の関係が成り立つよう形成されている、ことを特徴とする。
[0038] これにより、共振器内部での光パワー密度を均一化することができ、高出力特性や 信頼性のさらなる向上を図ることができる。
[0039] また、本発明の請求項 10にかかる半導体レーザ装置は、請求項 9に記載の半導体 レーザ装置において、上記ストライプ構造は、上記前方端面でのストライプの幅と後 方端面でのストライプの幅の比が、 κ (前方端面でのストライプの幅) Z (後方端面 でのストライプの幅）< 2、の関係を満たす平面形状を持つよう形成されている、ことを 特徴とする。
[0040] これにより、ストライプ構造のテーパ形状の拡がりを制御して、導波路のマルチ化や
、急激なテーパによる散乱損失の増大を防ぐことができる。
[0041] また、本発明の請求項 11にかかる半導体レーザ装置は、請求項 1に記載の半導体 レーザ装置において、上記複数の電極部のうちの少なくとも一つの電極部は、その 上記前方端面側の幅と上記後方端面側の幅とが異なるテーパ形状とした、ことを特 徴とする。
[0042] これにより、注入キャリアの密度分布と光強度分布との整合性を高めることができ、 その結果、キャリアロスの低減による高効率ィ匕を実現することができる。
[0043] また、本発明の請求項 12にかかる半導体レーザ装置は、請求項 11に記載の半導 体レーザ装置において、上記複数の電極部のうちの前方端面側に近い電極部を、 その上記前方端面側の幅と上記後方端面側の幅とが異なるテーパ形状とした、こと を特徴とする。
[0044] これにより、注入キャリア密度の高い領域で、注入キャリア密度分布と光のパワー密 度分布とのミスマッチを低減することができ、キャリアロスの低減による高効率ィ匕を実 現することができる。
[0045] また、本発明の請求項 13にかかる半導体レーザ装置は、請求項 1に記載の半導体 レーザ装置において、上記複数の電極部のそれぞれを、その上記前方端面側の幅 とその上記後方端面側の幅とが異なるテーパ形状とした、ことを特徴とする。
[0046] これにより、注入キャリア密度分布と光のパワー密度分布とのミスマッチを大きく低 減することができ、キャリアロスの低減によるより一層の高効率ィ匕を実現することがで きる。
[0047] また、本発明の請求項 14にかかる半導体レーザ装置は、請求項 1に記載の半導体 レーザ装置に置いて、上記ストライプ構造は、その上部に形成された抵抗層を有し、 該抵抗層は、レーザ光が出射される上記共振器の前方端面力も後方端面にかけて、 抵抗値が変化している、ことを特徴とする。
[0048] これにより、注入キャリア密度分布と光パワー密度分布との整合性をより高めること ができ、キャリアロスの低減による高効率ィ匕を実現することができる。
[0049] また、本発明の請求項 15にかかる半導体レーザ装置は、請求項 1に記載の半導体 レーザ装置において、上記半導体レーザ素子が上記半導体基板上に複数集積化さ れており、該半導体基板上には、隣接する半導体レーザ素子を分離する分離抵抗 部が形成されている、ことを特徴とする。
[0050] これにより、ワットクラスの大出力を実現ことができ、半導体レーザをレーザディスプ レイの光源として使用することが可能となる。
[0051] また、本発明の請求項 16にかかる半導体レーザ装置は、請求項 15記載の半導体 レーザ装置において、上記複数の半導体レーザ素子のうちの少なくとも 1つは、他の 半導体レーザ素子とは異なる波長でレーザ光を発振する、ことを特徴とする。
[0052] これにより、出射されるレーザ光のスペクトルを拡大することができ、レーザディスプ レイの光源として使用する場合にスペックルノイズを大幅に低減可能となる。
[0053] また、本発明の請求項 17にかかる半導体レーザ装置は、請求項 15記載の半導体 レーザ装置において、上記複数の半導体レーザ素子のうちの少なくとも 1つは、他の 半導体レーザ素子とは異なる注入電流で駆動する、ことを特徴とする。
[0054] これにより、出射されるレーザ光のスペクトル幅を拡大することができ、レーザデイス プレイの光源として使用する場合にスペックルノイズを大幅に低減可能となる。
[0055] また、本発明の請求項 18にかかる半導体レーザ装置は、請求項 15記載の半導体 レーザ装置において、上記複数の半導体レーザ素子のうちの少なくとも 1つは、その ストライプ構造の幅が他の半導体レーザ素子のストライプ構造の幅と異なっている、こ とを特徴とする。
[0056] これにより、出射されるレーザ光のスペクトル幅を拡大することができ、レーザデイス プレイの光源として使用する場合にスペックルノイズを大幅に低減可能となる。
[0057] また、本発明の請求項 19にかかる半導体レーザ装置では、請求項 1に記載の半導 体レーザ装置において、上記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の発振波 長は、 430— 455nmである、ことを特徴とする。 [0058] これにより、必要パワーの低減による消費電力の低減化、及び色再現性の改善を 図った青色半導体レーザを実現することができる。
[0059] また、本発明の請求項 20にかかる半導体レーザ装置は、請求項 1に記載の半導体 レーザ装置において、上記半導体レーザ素子は、縦モードスペクトルがマルチモード であるレーザ光を出射する、ことを特徴とする。
[0060] これにより、レーザ光のコヒーレンスを低減でき、その結果、レーザディスプレイの光 源として使用する場合にスペックルノイズを大幅に低減できる。
[0061] また、本発明の請求項 21にかかる半導体レーザ装置は、請求項 1に記載の半導体 レーザ装置において、上記半導体レーザ素子は、縦モードスペクトルの幅が lnm以 上広がっているレーザ光を出射する、ことを特徴とする。
[0062] これにより、レーザディスプレイの光源として使用する場合にスペックルノイズを大幅 に低減できる。
[0063] また、本発明の請求項 22にかかるレーザ投射装置は、レーザ光を出射する半導体 レーザ装置と、該半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を投射する光学系とを 備えたレーザ投射装置であって、上記半導体レーザ装置は、請求項 1に記載の半導 体レーザ装置である、ことを特徴とする。
[0064] これにより、安定な横モード動作を損なうことなくレーザディスプレイに必要な大出 力化を達成できる半導体レーザを光源として有するレーザ投射装置が得られる効果 がある。
発明の効果
[0065] 本発明によれば、共振器両端面の反射率が異なる半導体レーザ装置において、活 性層へのキャリア注入のためのストライプ構造上に配置される電極を分割構造とし、 分割された各電極部に、活性層内でのキャリア密度分布が共振器方向の光強度分 布に応じた分布となるよう駆動電圧を印加するので、注入キャリア密度の過剰な領域 の発生を抑えて、安定した横モードでレーザ発振を行うことができる半導体レーザ装 置を得ることができる。
[0066] また、本発明では、ストライプ構造をテーパー形状としたので、光強度の高!、共振 器の光出射端面側での注入キャリア不足を解消し、光強度に低い共振器の後方端 面付近で活性層内のキャリア密度が極端に高くなる現象を緩和することができる。こ のようにストライプ構造をテーパー形状としたことによる高光出力化の効果は、しき ヽ 値キャリア密度が高ぐ微分利得の高い窒化ガリウム系の半導体レーザにおいて特 に有効である。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1は本発明の各実施の形態による半導体レーザ装置の基本構造を示す断面 図。
[図 2(a)]図 2 (a)は本発明の実施の形態 1による半導体レーザ装置を模式的に示す 斜視図。
[図 2(b)]図 2 (b)は上記実施の形態 1による半導体レーザ装置の駆動電流に対する 高周波重畳を行う例を説明する図。
[図 2(c)]図 2 (c)は上記実施の形態 1による半導体レーザ装置の駆動電流に対する電 流変調を行う例を説明する図。
[図 3(a)]図 3 (a)は上記実施の形態 1の半導体レーザを構成する共振器における軸方 向光強度分布の一例を示す図。
[図 3(b)]図 3 (b)は上記実施の形態 1の半導体レーザを構成する、分割した 4つの電 極に印加する電流の大小関係を示す図。
[図 3(c)]図 3 (c)は上記実施の形態 1の半導体レーザの分割電極を 3分割電極とした 場合の、分割された 3つの電極に印加する電流の大小関係を示す図。
[図 4]図 4は本発明の実施の形態 2による半導体レーザ装置を模式的に示す斜視図
[図 5]図 5は本発明の実施の形態 3による半導体レーザ装置を示す平面図。
[図 6(a)]図 6 (a)は上記実施の形態 3の半導体レーザ装置における分割電極構造の 他の例を説明する図。
[図 6(b)]図 6 (b)は上記実施の形態 3の半導体レーザ装置における分割電極構造の その他の例を説明する図。
[図 7]図 7は本発明の実施の形態 4による半導体レーザ装置を説明する斜視図。
[図 8]図 8は本発明の実施の形態 5によるレーザ投射装置を説明する図。 [図 9]図 9は半導体レーザの波長と必要な出力との関係を示す図。
[図 10]図 10は従来の半導体レーザの一例を示す模式図。
[図 11]図 11は図 10に示した従来の半導体レーザにおける共振器の軸方向光強度 分布の一例を示す図。
符号の説明
1一 4, la— 3a, lb— 3b, lc 3c 電極部
5 後方端面側反射膜
6 前方端面側反射膜
7 分離抵抗部
10, 10a, 10b, 20, 30, 30a, 30b, 40, 100 半導体レーザ装置
11一 14 電源
23, 24 高周波電源
33, 34 変調器
50 レーザ投射装置
101 n型 GaN基板
102 n型 AlGaNクラッド層
103 n型 GaN光ガイド層
104, 104d InGaNを含む多重量子井戸構造からなる活性層
105 アンドープ GaNキャップ層
106 p型 GaN光ガイド層
107 p型 AlGaNクラッド層
107a, 107b, 107c, 107al 107an リッジ部
108 p型 GaNコンタクト層
109 pメタル層
110, 110d 半導体層積層体
11 1， 111a 絶縁層
115, 115a— 115c p電極
116 n電極 201a 赤色半導体レーザ光源
201b 緑色レーザ光源
201c 青色半導体レーザ光源
202a— 202c ビームエキスノ ンダ
203a— 203c 光インテグレータ
204a— 204c 集光レンズ
205a— 205c フィールドレンズ
206a— 206c 拡散板
207a— 207c 空間光変調素子
208a— 208c 拡散揺動手段
209 ダイクロイツクプリズム
210 投写レンズ
211 スクリーン
212a, 212c ミラー
225a, 225c 高周波電源
LB- 1— LB- n レーザ光
LD-1— LD-n 半導体レーザ素子
発明を実施するための最良の形態
[0069] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る半導体レーザ装置を詳細に説 明する。
[0070] (実施の形態 1)
本発明の実施の形態 1による半導体レーザ装置は、電流狭窄を行うストライプ構造 を有し、光を出射する前方端面の光反射率と、その反対側の後方端面の光反射率と が異なる端面発光型レーザ装置であって、上記ストライプ構造上に配置される電極を 、複数に分割した構造とし、分割されている複数の電極部に、活性層に注入される電 流密度が前方端面側で大きぐ後方端面側で小さくなるよう、レーザ駆動電流を印加 するものである。
[0071] なお、この実施の形態 1の半導体レーザ装置は、光ピックアップやレーザーデイス プレイの光源として応用可能なものである。
以下、本実施の形態 1について詳述する。
[0072] まず、本実施の形態 1による半導体レーザ装置の基本的な素子構造について説明 する。
図 1は、本発明の実施の形態 1による半導体レーザ装置の基本的な素子構造を説 明する断面図であり、共振器長方向に対して垂直な断面の具体的な構造を示してい る。
[0073] この実施の形態 1の半導体レーザ装置 10は、半導体基板上に m-v族窒化物物 系半導体材料を用いた窒化物半導体レーザ素子を形成してなるものである。
[0074] 具体的には、この半導体レーザ装置 10は、図 10に示す従来の半導体レーザ 100 と同様、 n型 GaN基板 101の上面に、 n型 AlGaNクラッド層 102、 n型 GaN光ガイド 層 103、 InGaNを含む多重量子井戸構造を有する活性層 104、アンドープ GaNキヤ ップ層 105、 p型 GaN光ガイド層 106、及び p型 AlGaNクラッド層 107を順次積層し てなる半導体層積層体 110を有して 、る。
[0075] ここで、上記 p型 AlGaNクラッド層 107は、メサ型のリッジ部 107aを有する、レーザ の長さ方向と垂直な断面形状が凸型台形であるリッジ型クラッド層で、そのリッジ部 1 07aの上面には、 p型 GaNコンタクト層 108が形成されて!、る。
[0076] そして、この実施の形態 1の半導体レーザ装置 10では、上記クラッド層 107のリッジ 部 107a上の p型 GaNコンタクト層 108上には、さらに pメタル層 109が形成され、さら に該クラッド層 107上には、 pメタル層 109の表面が露出するよう、絶縁膜 11 laが形 成されている。また、該絶縁膜 11 la上には、 p電極 115aが、上記リッジ部 107a上の pメタル層 109と接触するよう形成され、上記 n型 GaN基板 101の下面には、 n電極 1 16が形成されている。
[0077] この実施の形態 1の半導体レーザ装置 10では、主に、リッジ部 107a、コンタクト層 1 08、 pメタル層 109、絶縁膜 l l la、及び p電極 115aにより、活性層 104の、共振器を 構成する部分に、電流を集中して注入するストライプ構造が形成されている。また、 上記活性層 104の、リッジ部 107aに対向する部分は、レーザ光が発生し導波する光 導波路であり、該光導波路の、リッジ部延在方向と垂直な両端面が共振器端面とな つている。
[0078] 次に半導体レーザ装置の製造方法について説明する。
まず、有機金属化学気相成長法 (MOCVD法)を用いて、 n型 GaN基板 101上に、 n型 AlGaNクラッド層 102, n型 GaN光ガイド層 103, InGaNを含む多重量子井戸 構造からなる活性層 104,アンドープ GaNキャップ層 105, p型 GaN光ガイド層 106 , p型 AlGaNクラッド層 107,および p型 GaNコンタクト層 108を連続成長させる。
[0079] 次に、選択的なドライエッチングにより、 p型 GaNコンタクト層 108及び p型 AlGaNク ラッド層 107を加工して、ストライプ状のメサ型リッジ部 107aを形成する。その後、上 記半導体層積層体 110の表面全体に絶縁膜 11 laを、上記ストライプ状リッジ部 107 a上のコンタクト層 108が露出するよう全面に形成する。
[0080] そして、ストライプ状リッジ部 107a上のコンタクト層 108上に pメタル層 109を選択的 に形成し、その後、上記絶縁膜 11 la及びコンタクト層 108上に p電極 115aを、半導 体基板 101の裏面側に n電極 116を形成する。
[0081] 本実施の形態 1の半導体レーザ装置 10では、レーザ素子の共振器長、チップ幅、 および厚みは、それぞれ 600 μ m、 400 μ m、および 80 μ mとしている。また、レーザ 素子の共振器端面は誘電体膜 6及び 5によりコーティングし、レーザ光が出射される 前方端面、およびその反対側の後方端面の反射率はそれぞれ 10%、 90%としてい る。
[0082] 次に、上記半導体レーザ装置の p電極 115aの構造について説明する。
図 2 (a)は、実施の形態 1の半導体レーザ装置の電極構造を模式的に示す斜視図 であり、上記レーザ素子の上面上に配置された、 4分割された p電極を示している。
[0083] なお、図 2 (a)では、半導体レーザ装置 10の半導体層積層体 110を構成する、活 性層 104以外の半導体層は省略しており、図 1に示す p電極 115aについては、実質 的な電極領域のみを、つまりストライプ状リッジ部 107a上に位置する部分のみを示し ている。
[0084] 上記半導体レーザ装置 10では、上記活性層 104の、上記ストライプ状リッジ部 107 aに対向する部分には、レーザ発振を行う共振器が形成されている。そして、上記スト ライプ状リッジ部 107a上に設けられた p電極 115aは 4分割され、個々の電極部 1一 4 が共振器長方向に沿って並んでおり、それぞれ電源 11一 14に接続されて ヽる。
[0085] また、隣接する電極部の間には、これらの電極部間での電流の回り込みを防止する 分離抵抗部 7が形成されている。この分離抵抗部 7は、上記ストライプ状リッジ部 107 aの、隣接する電極部間の部分を、 pメタル層 109の表面カゝら p型 AlGaNクラッド層 1 07の内部までエッチングして形成したものである。分離抵抗部 7には、さらに電流ブ ロック層を形成することで抵抗分離をより確実にすることも可能である。この電流プロ ック層は、例えば、リッジ部 107aの、隣接する電極部の間の表面領域をイオン注入な どにより高抵抗ィ匕することにより形成することができる。
[0086] ここで、上記各電源 11一 14は、各電極部 1, 2, 3, 4に注入される電流の大きさ II , 12, 13, 14力 II >12>13 >14の関係を満たすよう各電極部に駆動電圧を印加す るものである。即ち、電源 11, 12, 13, 14により各電極部 1一 4に印加される駆動電 圧は、レーザ光 LBの出射端面側の電極部からの注入電流の方が、出射端面と反対 側の後方端面側の電極部からの注入電流よりも大きくなるよう設定されている。
[0087] また、ここでは、ストライプ状リッジ部 107aの幅は、約 50 μ m、その長さは lmmとし ている。この半導体レーザ装置では、光出射端面である前方端面の光反射率は 10 パーセント、その反対側の後方端面の光反射率は 90パーセントとして 、る。
[0088] さらに、この半導体レーザ装置 10は、端面窓構造を有しており、高出力レーザでの 端面破壊によるレーザ信頼性の低下を防止できるものである。端面窓構造は共振器 端面近傍の活性層を、光の発生が行われないよう非活性にすることにより形成可能 である。なお、共振器端面近傍の p型クラッド層の上部に電流ブロック層を設けること により、活性層の、共振器端面近傍部分に電流が流れるのを防止して端面窓構造を 形成することちでさる。
[0089] 次に作用効果について説明する。
このような半導体レーザ 10では、上記 p電極 115aと n電極 116との間に駆動電圧を 印加すると、これらの電極カゝら電流が活性層 104に注入される。このとき、活性層へ の注入電流は、活性層 104の、リッジ部 107aに対向する部分に集中し、この部分で 光が発生する。そして、注入電流が一定の閾値を超えると、この発光領域を光導波 路とする共振器でレーザ発振が生じ、レーザ光 LBが上記共振器端面力 外部に出 力される。このとき、 p電極 115aを構成する 4つの電極部 1一 4には、レーザ光 LBの 出射端面に近いものほど、注入電流が大きくなるよう駆動電圧が印加される。
[0090] このような構成の半導体レーザ装置の特長は、高出力のレーザ光を取り出すことが 可能な点である。
以下に、本実施の形態 1の半導体レーザ装置の特性を、従来のものと比較して説 明する。
[0091] 一般的に、光ディスクへの高速書き込み用光源、ディスプレイ用光源等への応用に は lOOmW以上の高出力特性が要求される。これを実現するには、レーザ端面反射 率の非対称性が有効である。従来の半導体レーザ装置では、端面反射率を非対称 にすることにより、図 3 (a)に示すように、低反射率側の端面近傍での光のパワー密度 の増大を図り、高出力特性を実現している。ところが、高いパワーを得るために注入 電流を大きくすると、活性層の後方端面近傍部での光密度が増大するため、共振器 軸方向におけるホールバー-ングの発生により、利得が低下したり、横モードが不安 定な状態となったりして、注入電流の増大は出力の低下や不安定性の原因となる。 一方、活性層の光出射面近傍部では、光のパワー密度の増大による注入キャリア不 足が発生する。
[0092] これに対し、本実施の形態 1の半導体レーザ装置では、光出射側端面とその反対 側の後方端面におけるキャリア密度分布を光強度分布に応じた分布とすることで、高 出力時の安定した出力を得ることができる。つまり、電極の構造を、光のパワー密度 分布に合わせて電流の注入密度を制御可能な分割構造とし、例えば図 3 (b)に示す ように、 p電極を 4分割して得られた各電極部 1一 4により注入される電流量 II, 12, 13 , 14を、 11 >12>13 >14の関係を満たすようにすることにより、光パワー密度分布に あわせたキャリアの注入が可能になる。特に、光出射端面近傍の電極部における電 流密度の増大が有効である。
[0093] なお、上記 p電極を分割して得られる電極部の個数は 4つに限らず、 2つ以上であ ればよいが、 3つあるいは 4つが望ましい。
[0094] また、注入電流の強度分布は、図 3 (a)に示す光パワー密度分布に応じた分布とす るのが望ましい。 [0095] 例えば、図 3 (b)は、 p電極を 4分割構造とした場合の光強度分布及び注入電流の 大きさを示している。この場合、図 3 (b)に示すように、注入電流強度分布が光のパヮ 一密度分布 L1に適合したものとなるよう、各電極部 1一 4からの注入電流 II, 12, 13, 14を設定することが好ま 、。
[0096] なお、図 3 (c)は、 p電極を 3分割構造とした場合の光強度分布及び注入電流の大 きさを示している。この場合、図 3 (c)に示すように、光のパワー密度分布 L2に合わせ て光出射端面とは反対側の後方端面に近い電極部 3aを、他の電極 la及び 2aより長 くし、また各電極部 la— 3aから注入される電流の密度 Ila, I2a, I3aは、光出射端面 に近い電極部のものほど高くなるように設計している。つまり、この場合、電極部 la— 3aから注入される電流の密度 Ila, I2a, I3aは、 Ila >I2a >I3aの関係を満たす。
[0097] さらに、 p電極を 2分割構造とした場合は、図 3 (a)に示す光のパワー密度分布に合 わせて、光出射端面側の電極部の長さをもう一方の後方端面側の電極部の長さより 短くし、かつ光出射端面側の電極部からの注入電流の密度を一方の後方端面側の 電極部からの注入電流の密度より高くすることで、注入電流密度の分布を光パワー 密度分布に近いものにすることも可能である。
[0098] このようにすることで、通常はホールバーユングによる横モード不安定ィ匕が生じやす い光出射端面近傍のパワー密度の高い部分において、その発生を大幅に抑圧でき 、高出力化が可能となる。特に、 p電極を 3つ以上に分割した場合、注入電流密度分 布を光のパワー密度の分布により近いものにすることができる。ただし、 p電極の分割 数が 6つ以上になると、電極部と分離抵抗部の長さを合わせたレーザ素子全体の長 さが大きくなつてしまうので、歩留まりの点からはあまり望ましくない。
[0099] また、半導体レーザ素子における光出射端面とその反対側の後方端面とで反射率 が異なる非対称反射率構造は、高出力特性に重要である。光出射端面の反射率を 低減することで、図 3 (a)の光パワー密度分布が実現され、高出力の光を効率よく取り 出すことができる。この高出力特性を実現するには、光出射端面の反射率は 1一 20 %、後方端面の反射率は 60— 100%にするのが好ましい。さらに好ましくは光出射 側端面の反射率は 3— 10%、後方端面の反射率は 80— 100%にするのが好ましい 。最も高出力な特性が実現できるのは、光出射端面の反射率を 5 ± 2%、後方端面 の反射率を 95 ± 5%に設定したときである。さらに、 GaN系レーザ以外のレーザ、例 えば、 AlGaAs系半導体材料や AlGalnP系半導体材料を用 ヽた半導体レーザであ つても、電極を分割電極構造とすることによって動作の安定した高出力特性を有する 半導体レーザを得ることは可能である。
[0100] 次に、本実施の形態 1の半導体レーザにおける、戻り光によるノイズ発生を防止す る構造について説明する。
[0101] 戻り光ノイズとは、半導体レーザが出射した光が活性層に帰還することでノイズが大 幅に増大する現象である。これを防止するため、通常、光のコヒーレンスを低減する 方法が採られている。その一つとして、駆動電流に数 100MHz程度の RF信号を重 畳する高周波重畳方法がある。ところが、高出力半導体レーザでは、駆動電流が増 大するため、必要な RFパワーが大幅に増大するという問題があった。また、 RFパヮ 一が増大すると、消費電力が増大し、また放熱対策や放射対策等によりシステム全 体のコストが大幅に増大してしまうという問題が発生する。
[0102] これに対し、本実施の形態 1の半導体レーザ装置は、上記のような高出力レーザに おける高周波重畳の問題を解決することができる。
[0103] つまり、高周波重畳方法とは、半導体レーザのキャリア密度の状態を変化させること で、光の発振状態を時間的に変化させ、時間的コヒーレンスを低下させる方法である
。従って、活性層に注入されるキャリア密度に対する変化率の大きさが重要である。
[0104] 従来の単一電極構造を有する半導体レーザ装置では、注入される電流は電極全 体に分散するため、キャリア密度を大きく変化させるには、注入する電流に対して高 い周波数で変化させる電流の割合を大きくとる必要があり、高周波重畳の RF振幅が 大きくなつてしまうという問題があった。
[0105] これに対し、本実施の形態 1の半導体レーザ装置では、一部の電極部にのみ RF信 号を重畳することが可能である。
[0106] 例えば、図 2 (b)は、実施の形態 1の半導体レーザ装置の 4つの分割電極のうちの 一部のものにのみ高周波電源を接続した半導体レーザ装置 10aの例を示している。 つまり、電極部 3に高周波電源 23を接続し、電極部 4に高周波電源 24を接続し、こ れらの電極部 3, 4に高周波信号を重畳するようにして 、る。 [0107] 本実施の形態 1の半導体レーザ装置では、 p電極が 4分割されているため、各電極 部からの注入電流は、分割されていない p電極からの注入電流に比べて大幅に低下 する。つまり、分割された複数の電極部の一部の電極部に重畳する高周波信号の電 流振幅は、単一電極に重畳する高周波信号の電流振幅に対して何分の 1かに低減 可能となるため、高周波重畳のパワーを大幅に低減することができる。また、一部の 電極部に高周波信号を重畳した場合にも、該電極部下側の活性層でのキャリア密度 の変動は十分得られるため、共振器全体の発振状態が変化して時間的コヒーレンス を下げることができる。
[0108] さらに、本実施の形態 1の半導体レーザ装置では、図 3 (a)の光強度分布図に示す ような出力を得るためには、光出射側端面近傍の電極部力 の注入電流を大きくす る必要がある力 後方端面側の電極部からの注入電流には光のパワー密度に合わ せた低電流しか必要とされない。このため、後方端面近傍の電極部からの注入電流 に高周波信号を重畳することにより、低い RFパワーで効率良くコヒーレンスを低下さ せることができ、システムの小型化、低コスト化、低消費電力化が可能となる。
[0109] また、本実施の形態 1の半導体レーザ装置における分割電極構造は、 GaNレーザ に特に有効であり、以下にその理由を説明する。
[0110] 通常、 GaN基板をベースとする半導体レーザでは、緩和振動が大きく高周波重畳 を行うと、スパイクノイズが発生する。スパイクノイズとは、半導体レーザへ注入する電 流を高周波で変調すると、緩和振動により出力光波形がスパイク状に変化し、変調 度の何倍も高いパルス出力が発生する現象である。従来の GaNレーザを用いた光 ディスクシステムでは、光ディスクの再生時に戻り光によりレーザのノイズが増大する のを防止するため、レーザに数 100MHzの高周波を重畳している。ところが、再生時 の平均パワーが低い状態でも、尖塔値の高いスパイク状の出力がでているため、これ が原因となって、再生時に記録したデータが劣化する再生光劣化の問題が発生する
[0111] これに対して、本実施の形態 1の半導体レーザ装置では、電極を分割して一部の 電極部に 100mA程度の高周波を重畳するようにしているため、レーザの戻り光ノィ ズを低減した状態で、スパイク状出力の尖塔値を半分以下に大幅に低減することが できる。また、戻り光ノイズを低減するために高周波重畳方法を用いる場合、高周波 信号は光出射端面近傍の電極部に印加するのが好ましい。つまり、戻り光の影響を 最も受けやすい光出射端面の近傍に位置する電極部に高周波信号を印加すること により、戻り光ノイズを低減することができるとともに、スパイクノイズを大幅に低減する ことができる。そのため、本実施の形態 1の半導体レーザ装置は、光ディスク装置等 への応用には好ましい。また、本実施の形態 1の半導体レーザ装置は、 GaN系レー ザ以外のレーザ、例えば、 AlGaAs系半導体材料や AlGalnP系半導体材料を用い た半導体レーザ装置であってもよぐこの場合も高周波重畳を効率よく印加すること が可能である。
[0112] さらに、本実施の形態 1の半導体レーザ装置における分割電極構造は、レーザ出 力を変調する場合にも有効な役割を果たす。
[0113] 現在、半導体レーザの出力を変調する場合、レーザ全体の注入電流を 0— 100% の間の所定の変調度で変調する。ところが、半導体レーザの注入電流を変化させる と、消費電力の増大により半導体レーザの温度が変化して発振波長が変動するチヤ 一ビング現象が生じる。例えば、光ディスク等のメディアに対する情報の記録を行う場 合、光源を変調しながら記録するが、この際にチヤ一ビングにより光源の波長が変動 すると、色収差の影響により集光スポットの大きさが変化してしまう。この現象は光学 系の分散特性が顕著になる短波長領域で特に顕著になる。
[0114] これに対し、本実施の形態 1の半導体レーザ装置では、一部の電極部からの注入 電流を変調することにより、レーザ全体の光出力を変調することが可能である。
例えば、図 2 (c)は、図 2 (b)に示す半導体レーザ装置 10aの一部の電極部と電源 との間に変調器を挿入した半導体レーザ装置 10bの例を示している。
[0115] ここでは、電極部 3と電源 13との間に変調器 33を挿入し、電極部 4と電源 14との間 に変調器 34を挿入し、該電源 13及び 14から電極部 3及び 4に供給される電流を変 調するようにしている。このように、一部の電極部に供給される電源電流を変調するこ とにより、半導体レーザ装置全体での電流値の変化が小さくなり、この結果、チヤーピ ングが数 nm以下に収まるように小さくなる。このような構成の半導体レーザ装置 10b は、特に光ディスクのピックアップの光源への応用には好まし 、。 [0116] このように本実施の形態 1では、光出射端面での光反射率とその反対側の端面で の光反射率とが異なる非対称反射率構造の半導体レーザ装置において、ストライプ 状リッジ部上に配置される電極を、複数に分割した分割電極構造とし、光出射端面 側に近 ヽ電極部からの注入電流ほど注入電流密度が高くなるようにしたので、活性 層内でのキャリア密度分布が活性層内での光強度分布に応じたものとなり、これによ り、安定した横モードでレーザ発振を行うことのできる高出力の半導体レーザを実現 することができる。
[0117] また、本実施の形態 1では、複数に分割した電極部の、一部の電極部のみに対し て高周波重畳を行うようにしたので、 RFによるキャリア密度の変化を少な 、電流振幅 で実現することができ、その結果、システムの小型化、低コスト化、低消費電力化を実 現することができる。例えば、高周波重畳を後方端面側の電極部に対して行う場合 は、重畳する高周波の電流密度をより低減することができる。また、高周波重畳を前 方端面側の電極部に対して行う場合は、戻り光ノイズの低減、及びスパイクノイズの 低減を効果的に実現することができる。
[0118] また、本実施の形態 1では、複数に分割した電極部の、一部の電極部に注入する 電流を変調することにより、レーザ出力の変調を、チヤ一ビングを抑えつつ行うことが 可會 になる。
[0119] なお、本実施の形態 1の半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子として図 1に示 す断面構造のものを示したが、半導体レーザ素子の断面構造は、図 10に示す従来 の半導体レーザのものと同一としてもよい。
[0120] (実施の形態 2)
図 4は、本発明の実施の形態 2による半導体レーザ装置を説明する図である。
[0121] この実施の形態 2の半導体レーザ装置 20は、図 2 (c)に示す実施の形態 1の半導 体レーザ装置 10bにおけるストライプ状リッジ部 107aの幅を広げたワイドストライプ構 造の高出力半導体レーザ装置であり、レーザディスプレイの光源として利用されるも のである。
[0122] つまり、この実施の形態 2の半導体レーザ装置 20は、実施の形態 1の半導体レー ザ装置 10と同様、 n型 GaN基板上に、 n型 AlGaNクラッド層、 n型 GaN光ガイド層、 I nGaNを含む多重量子井戸構造を有する活性層、アンドープ GaNキャップ層、 p型 G aN光ガイド層、及び p型 AlGaNクラッド層を順次積層してなる半導体層積層体 110 を有している。
[0123] そして、この実施の形態 2では、半導体層積層体 110の表面に形成されたストライ プ状リッジ部 107bは、実施の形態 1のものに比べてその幅が広いものとなっており、 上記活性層 104の、上記ストライプ状リッジ部 107bに対向する部分には、レーザ発 振を行う共振器が形成されている。また、上記ストライプ状リッジ部 107b上に 4分割さ れた p電極が配置され、隣接する電極部の間には、実施の形態 1の半導体レーザ装 置と同様、分離抵抗部 7が形成されている。この p電極を構成する複数の電極部 1一 4は共振器長方向に沿って並んでおり、それぞれ電源 11一 14に接続されて 、る。
[0124] また、この実施の形態 2の半導体レーザ装置 20では、上記複数の電極部のうち、 後方端面に最も近い電極部 4には高周波電源 24が、またその隣の電極部 3には高 周波電源 23が接続され、これらの電極部に注入する電流には、異なる周波数の高 調波を重畳するようにしている。また、電極部 3と電源 13との間に変調器 33を挿入し 、電極部 4と電源 14との間に変調器 34を挿入し、該電源 13及び 14から電極部 3及 び 4に供給される電流を変調するようにして ヽる。
[0125] 次に作用効果について説明する。
レーザディスプレイは、 RGBレーザ光を用いたディスプレイ装置であり、レーザ出力 としては数 lOOmW力も数 W以上の大出力が必要とされる力 レーザディスプレイで は、光の回折限界の集光特性は要求されないため、半導体レーザの横モードは単 一モードである必要はな 、。
[0126] そこで、本実施の形態 2の半導体レーザ装置 20は、ワイドストライプ構造を採用して いる。
[0127] しかし、このワイドストライプの構造においても、導波路内での光のパワー分布に合 わせた十分なキャリア密度が必要である。特に、光出射端面近傍部では、光のパヮ 一密度の増大によりキャリア不足が生じて横モードの発振状態が不安定になり、高出 力特性が劣化する問題がある。このため、ワイドストライプ構造を有する半導体レーザ 装置においても、注入電流密度分布の最適化を図る必要がある。 [0128] さらに、レーザディスプレイの光源には、上記出力特性に加えて次の特性が要求さ れる。
第 1に、波長の安定性が要求される。特に、赤色レーザにおいては視感度の波長 変化が大き 、ので、士 lnm以下に波長変化を抑える必要がある。
[0129] 第 2に、スペックルノイズの低減が要求される。スペックルノイズを低減するには、コ ヒーレンスの低減が重要であり、波長スペクトルを数 nmに拡大する必要がある。
[0130] 本実施の形態 2の半導体レーザ装置は、上記 2点の問題を解決したものであり、以 下に従来のものと比較して説明する。
まず、波長の安定化について述べる。
[0131] レーザ光により映像を投影する場合、レーザ出力強度を階調に合わせて変調する 必要がある。このとき問題となるのが、出力強度と共に、モードの安定性と波長変化 である。即ち、レーザ光による映像の投影では、レーザ光を lOOmW以上力も数 mW 以下の値にまで変調する必要があるが、レーザ波長がレーザ出力強度と共に変化し てしまう。また、従来の高出力半導体レーザでは、高出力時と低出力時とでは駆動電 流が大きく異なるため、レーザの温度の差により発振波長が大きく異なるチヤ一ピン グが発生する。
[0132] これに対し、本実施の形態 2の半導体レーザ装置 20は、複数に分割した電極の一 部に印加される電流を変調するようにしたことで、注入電流の変化を低減することが でき、その結果、波長変動が少なく安定した変調を行うことができる。また、 p電極を 分割構造として注入電流密度に共振器長方向の分布を持たせているので、横モード の安定ィ匕により階調度の増大を図ることができる。
[0133] 次に、スペクトルノイズの低減のための波長スペクトルの拡大について述べる。
レーザディスプレイ光源としては、高出力特性を必要とするため、平均出力を 100 mW以上に保った状態での高周波重畳が必要となる。
[0134] 従って、従来の半導体レーザ装置では、数 100mAの電流を注入する状態で高周 波重畳する必要があり、数 100mAの電流振幅をもった高周波を印加する構成が必 要となる。このため、非常に大きな消費電力とハイパワーの高周波回路が必要となり 、また、外部放射を低減することも要求される。 [0135] これに対し、本実施の形態 2の半導体レーザ装置 20は、複数に分割した電極部の 一部に印加される電流に高周波を重畳することにより、 RF電流を低減することができ る。さらに、活性層内の後方端面近傍部では、光強度密度が小さいことから必要な電 流密度は小さぐ従って注入電流を低減することができる。その結果、 RF電流の重畳 を、後方端面に近い電極部力 の注入電流に対して行うことにより、注入電流に依存 する RF重畳の振幅を大幅に低減することが可能となり、システムの簡易ィ匕、小型化、 低消費電力化を実現することができる。
[0136] 次に、コヒーレンスをさらに低減してスペックルノイズを防止する点について述べる。
コヒーレンスの低下は、スペクトル幅の拡大に比例する。つまり、スペクトル幅を大き く広げることで、よりスペックルノイズを低減可能である。このため、半導体レーザの駆 動電流に加える高周波重畳のパワーを増大することが有効であるが、パワー増大に よるスペクトル拡大は、波長で数 nm程度に限られる。
[0137] これに対して、本実施の形態 2の半導体レーザ装置 20は、複数に分割した電極部 のうち、後方端面に最も近い電極部 3と、この隣の電極部 4に、異なる周波数の高周 波を印加するようにしている。
[0138] 例えば、 500MHzと 400MHzといった異なる周波数の高周波を、異なる 2つの電 極部に印加すると、両電極間でのレーザ発振状態の相対的な乱れが大きくなり、ス ベクトルの広がりが大きくなる。このとき、周波数依存性はある力 1つの電極に高周 波を印加する場合に比べて、スペクトルの広がりを 1. 2-1. 5倍にすることができる。 このような本実施の形態 2の半導体レーザ装置 20は、 lOOmW以上の高出力光のコ ヒーレンス低減に特に有効である。
[0139] このように本実施の形態 2では、光出射端面での光反射率とその反対側の端面で の光反射率とが異なるワイドストライプ構造の半導体レーザ装置において、ストライプ 状リッジ部上に配置される電極を、複数に分割した分割構造とし、光出射端面側に 近い電極部ほど、対応する注入電流の密度が高くなるようにしたので、活性層内での キャリア密度分布が活性層内での光強度分布に応じたものとなり、これにより、レーザ ディスプレイの光源として利用される、安定した横モードでレーザ発振を行うことので きるより高出力の半導体レーザを実現することができる。 [0140] また、複数に分割した電極部のうち、 2つの電極部に異なる周波数の高周波を重畳 するようにしたので、高周波重畳のパワーを増加させることなぐスペクトル幅を拡大 することができ、その結果、消費電力の増大を招くことなくスペックルノイズを低減させ ることがでさる。
[0141] (実施の形態 3)
図 5は、本発明の実施の形態 3による半導体レーザ装置を説明するための図であり 、半導体レーザ装置のストライプ状リッジ部の平面形状を示して 、る。
[0142] 本実施の形態 3の半導体レーザ装置 30は、上記実施の形態 1の半導体レーザ装 置 10のストライプ状リッジ部 107aを、その幅が光出射端面に近い部分ほど広い平面 テーパ形状としたものであり、その他の構成は実施の形態 1の半導体レーザ装置と同 一である。
[0143] つまり、この実施の形態 3の半導体レーザ装置 30は、実施の形態 1の半導体レー ザ装置 10と同様、 n型 GaN基板上に、 n型 AlGaNクラッド層、 n型 GaN光ガイド層、 I nGaNを含む多重量子井戸構造を有する活性層、アンドープ GaNキャップ層、 p型 G aN光ガイド層、及び p型 AlGaNクラッド層を順次積層してなる半導体層積層体 110 を有している。
[0144] そして、この実施の形態 3では、半導体層積層体の表面に形成されたストライプ状リ ッジ部 107cは、その幅が光出射端面側ほど広いテーパ形状となっており、上記活性 層の、上記ストライプ状リッジ部 107cに対向する部分には、レーザ発振を行う共振器 が形成されている。ここで、ストライプ状リッジ部 107cの平面形状は、共振器軸を対 称軸とする左右対称な形状となって!/、る。
[0145] また、半導体層積層体 110の表面上には、絶縁膜 11 laが、上記ストライプ状リッジ 部 107cの上面が露出するよう形成され、さらにその上には、 p電極 115aが、ストライ プ状リッジ部 107cの露出面と接触するよう形成されている。
[0146] ここで、 p電極 115aは実施の形態 1と同様 4分割され、個々の電極部 1一 4が共振 器長方向に沿って並んで 、る。
次に作用効果について説明する。
[0147] 上記実施の形態 1, 2の半導体レーザ装置では、複数に分割した電極部に注入さ れる電流の分布を、共振器の軸方向における光強度分布に合った分布とすることで 、半導体レーザの高出力化を可能としているが、活性層内での光の強度分布は、図 2 (a)に示す通りであり、活性層内の各部での光のパワー密度自体は変わっていない 。このため、光出射側端面近傍部での光のパワー密度がかなり高いレベルとなり、信 頼性が低下する恐れがある。
[0148] これに対し、本実施の形態 3の半導体レーザ装置 30では、ストライプ状リッジ部 107 cを平面テーパ形状に形成しているため、光出射端面側近傍における導波路幅を増 大させることができ、これにより活性層内の光出射端面近傍部での光のパワー密度 の低減ィ匕を図ることができる。
[0149] 本実施の形態 3では、ストライプ状リッジ部 107cは、共振器長を L、前方端面 (光出 射側端面）におけるストライプ幅を Wf,後方端面におけるストライプ幅を Wr、前方端 面からの距離力 となる位置におけるストライプ幅を Wxとすると、
[0150] Wx= Wf- (Wf-Wr) · x/L
[0151] の関係が成り立つように形成される。
[0152] 例えば、ストライプ状リッジ部 107cを、前方端面でのストライプ幅 Wfが 50 m、後 方端面でのリッジ幅 Wrが 35 mとなるテーパ形状とすることで、しきい値電流は減少 し、スロープ効率は向上した。
[0153] また、本実施の形態 3の半導体レーザ装置 30では、上述したようにストライプ状リツ ジ部 107cの平面形状をテーパ形状としたことにより、特性温度の点でも大幅な改善 が見られた。
[0154] 前方端面及び後方端面でのストライプ幅が 50 μ mである従来型のレーザ構造では 、連続発振動作時の横モードが不安定になるレベルは、平均で 80mWであった。こ れに対して、本実施の形態のように、前方端面でのストライプ幅を 50 m、後方端面 でのストライプの幅を 35 mとしたレーザ構造では、連続発振動作時の横モードが 不安定になるのは平均で 200mWであり、高光出力動作時まで横モードでの安定し たレーザ発振が実現された。
[0155] さらに、 p電極を 4分割構造として注入電流密度に共振器長方向の分布を持たせた 場合、横モードが不安定になるレベルを 300mWまで増大させるのに成功した。また 、特性温度も 105Kから 145Kに上昇した。また、しきい値電流の低下力もも明らかな ように、活性層内のキャリア密度の低下により熱飽和レベルが向上した。
[0156] ところで、このようにストライプ状リッジ部を平面テーパ形状とすることで、活性層内 の光密度の均一化を図ることができるが、前方端面でのストライプ幅と後方端面での ストライプ幅との比が大きくなりすぎると、導波路のマルチ化や、急激なテーパによる 伝搬損失の増大等が発生し、テーパの広がりには限界がある。具体的には、後方端 面でのストライプ幅に対して、前方端面でのストライプ幅を 2倍以上にするのは難しい 。このため、ストライプ幅の拡大による光密度の低減には限界があった。
[0157] そこで、上記実施の形態 1で示したように、電極を分割構造にし、活性層の光出射 側端面近傍部での電流密度を増大させることで、さらなる高出力特性の改善が可能 となった。
[0158] ただし、前方端面付近と後方端面付近とで極端にストライプの幅が異なる場合、散 乱損失が増大する可能性がある。望ましくは前方端面でのストライプの幅と後方端面 でのストライプの幅の比は、
[0159] 1 < (前方端面でのストライプの幅) / (後方端面でのストライプの幅） < 2
[0160] の範囲であればよい。
[0161] このように本実施の形態 3では、光出射端面での光反射率とその反対側の端面で の光反射率とが異なる半導体レーザ装置において、ストライプ状リッジ部を、光出射 端面側での幅が広くその反対側の端面での幅が狭いテーパ形状とし、該リッジ部上 に配置される電極を、複数に分割した分割電極構造とし、光出射端面側に近い電極 部ほど、対応する注入電流密度が高くなるようにしたので、活性層内でのキャリア密 度分布が活性層内での光強度分布に応じたものとすることができるとともに、活性層 の光出射端面近傍部での光パワー密度を低減することができる。これにより、安定し た横モードでレーザ発振を行うことができ、しかも信頼性の高い高出力半導体レーザ を得ることができる。
[0162] なお、上記各実施の形態では、半導体レーザの素子構造は、図 1に示す半導体層 積層体を有するものとしている力 半導体レーザの素子構造はこれに限るものではな い。 [0163] 例えば、半導体レーザを構成する半導体層積層体は、 n型基板上に、 n型クラッド 層、 n型光ガイド層、多重量子井戸構造を有する活性層、アンドープキャップ層、 p型 ガイド層、 p型クラッド層、エッチングストツバ層、及び第 2の p型クラッド層を順次積層 してなるものとしてもよい。この場合、ストライプ状リッジ部の直下にはエッチングストツ パ層が位置することとなる。
[0164] また、本実施の形態 3では、ストライプ状リッジ部の平面形状を、そのストライプ幅が 前方端面力も後方端面にかけて連続的に変化する形状とした場合について述べた 力 ストライプ状リッジ部の平面形状はこれに限定されるものではない。
[0165] また、本実施の形態 3では、半導体基板として GaN基板を想定して 、るが、例えば 、レーザ素子を構成する基板は、サフアイャ基板や SiC基板等のように、 III-V族窒 化物系半導体材料をその上にェピタキシャル成長できるものであればよい。
[0166] また、本実施の形態 3では、半導体レーザは、 III V族窒化物系半導体材料からな る半導体レーザとしている力 半導体レーザは、例えば、 AlGaAs系半導体材料や A IGalnP系半導体材料を用いたものでもよぐこの場合にも、安定した基本横モードで レーザ発振を行うことのできる高出力半導体レーザを実現可能である。
[0167] 特に、 AlGalnP系半導体材料を用いた半導体レーザ装置では、基板面方位が（1 00)から [0-11ほたは [011]方向に傾斜した GaAs基板上に、各半導体層を積層し て半導体層積層体を形成すれば、結晶の秩序化によるバンドギャップ変動も起こら ず、安定した高出力半導体レーザを実現可能である。
[0168] また、本実施の形態 3では、半導体レーザ装置が 1つの半導体レーザ素子からなり 、 1つのストライプ状リッジ部を有する場合について説明した力 1つの半導体レーザ 装置は、複数の半導体レーザ素子力もなる、複数のストライプ状リッジ部を有するマ ルチビーム型の半導体レーザであってもよぐこの場合も上記実施の形態 3と同様の 効果が得られる。
[0169] さらに、実施の形態 3では、半導体レーザ装置は、レーザ発振は基本横モードで行 うレーザとしている力 半導体レーザ装置は、必ずしも基本横モードのみでのレーザ 発振を必要としない大出力半導体レーザであってもよぐこの場合も、本実施の形態 3のキャリア注入密度分布を調整する構成を用いることによって利得の飽和が緩和さ れ、より大出力の半導体レーザを実現することができる。
[0170] またさらに、本実施の形態 3では、半導体レーザ装置のストライプ状リッジ部を平面 テーパ形状として、光出射側端面近傍における光パワー密度を低減ィ匕したものを示 したが、ストライプ状リッジ部の平面形状をテーパ形状とする代わりに、ストライプ状リ ッジ部の上に配置される複数の分割された電極部の一部、または全てを平面テーパ 形状にしてもよい。
[0171] 例えば、図 6 (a)は、ストライプ状リッジ部の上に配置される複数の分割された電極 部の一部を平面テーパ形状にした半導体レーザ装置 30aを示している。
[0172] この半導体レーザ装置 30aでは、ストライプ状リッジ部 107aの上に配置される p電 極 115bは 3分割されており、光出射端面側に位置する電極部 lb、及びこの隣の電 極部 2bは、光出射端面 6側でのストライプ幅がその反対側の端面 5側でのストライプ 幅より広い平面テーパ形状としている。また、光出射端面 6側と反対側の端面 5に近 接して位置する電極部 3bは、横長の長方形形状となっている。ここでは、光出射端 面 6側に最も近い電極部 lbの、光出射端面 6側でのストライプ幅は、これに隣接する 電極部 2aの光出射端面 6側でのストライプ幅より広くなつている。なお、この半導体レ 一ザ装置 30aは、レーザ素子の断面構造は、図 1に示す実施の形態 1のものと同一 である。
[0173] また、図 6 (b)は、ストライプ状リッジ部の上に配置される分割された複数の電極部を すべて平面テーパ形状にした半導体レーザ装置 30bを示している。
[0174] この半導体レーザ装置 30bでは、ストライプ状リッジ部 107aの上に配置される p電 極 115cは 3分割されており、各電極部 lc一 3cは、光出射端面 6側でのストライプ幅 がその反対側の端面 5側でのストライプ幅より広 、平面テーパ形状として 、る。なお、 この半導体レーザ装置 30bは、レーザ素子の断面構造は、図 1に示す実施の形態 1 のものと同一である。
[0175] このように半導体レーザのストライプ状リッジ部上に配置される分割された複数の電 極部の少なくとも一部の電極部を平面テーパ形状とすることで、光出射側端面部に 近づくほど増大する光のパワー密度に合わせて、各電極部に注入される電流量を制 御することができ、注入キャリア密度分布と光パワー密度分布のミスマッチを改善する ことができる。この結果、キャリアロスの低減ィ匕を図ることができ、高効率化の半導体レ 一ザ装置を実現することができる。
[0176] また、上記各実施の形態では、ストライプ状リッジ部は、共振器長方向の抵抗値の 分布が均一なものとしているが、このストライプ状リッジ部の上面部に、共振器軸方向 に沿って抵抗値を変化させた抵抗層を形成してもよい。この場合、抵抗層の抵抗値 を、共振器の前方端面側で小さぐその後方端面側で大きくすることで、活性層内で のキャリア密度分布を、活性層内での光強度分布により適したものとすることができる
[0177] (実施の形態 4)
図 7は、本発明の実施の形態 4による半導体レーザ装置を説明する図である。
[0178] この実施の形態 4の半導体レーザ装置 40は、大画面レーザディスプレイに要求さ れる数 Wの大出力が得られるよう、 1つの共通半導体基板上に 40個のレーザ素子 LD-1— LD-n (n=40)を集積化してなるマルチストライプ構造のレーザチップであり、 各レーザ素子 LD-1— LD-nは、図 2(a)に示す実施の形態 1の半導体レーザ装置 10 と同一の構成となっている。また、この半導体レーザ装置 40の半導体基板上には、 隣接する半導体レーザ素子を分離する分離抵抗部（図示して!/ヽな ヽ)が形成されて いる。この分離抵抗部は、隣接するレーザ素子間の部分をエッチングして形成された 溝であり、隣接するレーザ素子の電極間の抵抗を高めるものである。溝の深さは、活 性層に導波する光に影響を与えない程度の深さであり、光量ロスが増えて効率が低 下してしまうのを防止して!/、る。
[0179] ここで、上記共通半導体基板には、実施の形態 1と同様、 n型 GaN基板が用いられ 、該 n型 GaN基板上に、 n型 AlGaNクラッド層、 n型 GaN光ガイド層、 InGaNを含む 多重量子井戸構造を有する活性層、アンドープ GaNキャップ層、 p型 GaN光ガイド 層、及び p型 AlGaNクラッド層が順次積層されて 、る。
[0180] そして、上記共通半導体基板及び上記複数の半導体層からなる半導体層積層体 1 10d上部には、各レーザ素子 LD-1— LD-nを構成するストライプ状リッジ部 107al— 107anが形成されている。ここで、上記レーザチップを構成する活性層 104dの、各 ストライプ状リッジ部 107al— 107anに対向する部分が、各レーザ素子の共振器とな つており、各レーザ素子 LD-1— LD-nからはレーザ光 LB-1— LB-nが出射される。な お、各ストライプ状リッジ部の幅は 50 μ mであり、また、各レーザ素子の幅は 300 μ m である。したがって、この半導体レーザチップの幅、つまり共振器幅方向の寸法は、 1 2mmで to 。
[0181] 次に作用効果について説明する。
100インチクラスの大画面をレーザの照射により実現するには、光源特性として数 Wの出力が必要となる。また、フルカラー出力を得るためには、赤、青、緑の波長領 域のレーザのそれぞれにつ ヽて数 Wクラスのものをそろえる必要がある。しかしなが ら、単一ストライプ構造の半導体レーザでは、 Wクラスの出力を得るのは難しい。
[0182] これに対し、本実施の形態 4の半導体レーザ装置 40は、マルチストライプ構造を用 いることにより数 W出力を実現したものである。
[0183] 本実施の形態 4の半導体レーザチップ 40では、 1ストライプあたりの出力、つまり 1 つの半導体レーザ素子の出力は、 lOOmW程度であり、 1チップで 4Wの出力が可能 となっている。また、各レーザ素子は、実施の形態 1の半導体レーザ装置と同様、スト ライプ状リッジ部の上に配置される P電極を 4分割した構造となっており、このような分 割電極構造により高出力特性を改善しており、以下に簡単に説明する。
[0184] まず、分割電極構造を用いることで、高出力時においてもキンクの発生やホールバ 一-ングによる出力の不安定性等が発生せず、安定な出力を得ることができ、また、 ディスプレイへの応用に必要不可欠なスペックルノイズの低減に必要な高周波重畳 を低電力で印加可能となる。
[0185] また、上記実施の形態 1で示したように、分離抵抗部を利用して複数の電極部の一 部に周波数の異なる高周波信号を印加するようにすることで、比較的少ない高周波 電力でコヒーレンスの低減ィ匕が可能となり、スペックルノイズを低減することができる。 特に、大出力半導体レーザの場合、該半導体レーザ全体に印加する電流量は膨大 となり、注入電流全体に高周波信号を印加することは電力量力 考えて不可能であ る力 上記のように p電極を分割電極構造にすることで、高周波信号の電力量を大幅 に低減することができ、 Wクラスの半導体レーザにぉ 、てもスペックルノイズの低減ィ匕 が可能となる。 [0186] また、本実施の形態 4の半導体レーザチップは、以下に示す方法を用いることで、 より高効率ィ匕することができる。
[0187] まず、各レーザ素子において、印加される高周波信号の周波数、電力量、電極位 置、電極形状、ストライプ幅といった種々のパラメータの少なくとも何れかを異なる値 に設定するようにすることにより、各レーザ素子から出射されるレーザ光が異なった波 長を有することとなり、半導体レーザ装置力 出力されるレーザスペクトル全体が大き く広がることになる。この結果、レーザ光のコヒーレンスが大幅に低減し、スペックルノ ィズを大幅に低減することが可能となる。
[0188] また、各レーザ素子のストライプ状リッジ部の平面形状を、上記実施の形態 3に示し たテーパ形状とすることで、光パワー密度の過度な集中を防止することが可能となり、 各レーザ素子のさらなる高出力化を図ることができる。この結果、マルチストライプレ 一ザのより一層の高出力化を図ることができる。このようなレーザチップを構成する各 レーザ素子の高出力化は、より少ないレーザ素子による同一出力のレーザチップの 実現を可能とし、歩留まりの向上や低コスト化に有効なものである。
[0189] このように本実施の形態 4では、実施の形態 1の半導体レーザ装置と同一の素子構 造を有するレーザ素子を、同一基板上に集積ィ匕してマルチストライプ構造のレーザ チップを構成したので、単一ストライプ構造の半導体レーザでは実現しにくい、ワット クラスの大出力を実現することができ、これによりレーザディスプレイの光源として使 用できる半導体レーザを実現できる。
[0190] また、レーザチップを構成するそれぞれのレーザ素子の電極を分割電極構造として いるので、各レーザ素子における注入電流密度分布を光強度分布に適したものとし て、安定した出力を得ることができ、また、高周波信号の重畳を一部の電極部に対し てのみ行うことで、低電力の高周波重畳でスペックルノイズの低減が可能となる。
[0191] また、各レーザ素子の特性を決定するパラメータを、各レーザ素子毎に異なる値と することにより、スペックルノイズを大幅に低減させることが可能となる。
[0192] さらに、各レーザ素子におけるストライプ状リッジ部を平面テーパ形状とすることで、 活性層内での光強度分布を均一なものとして各レーザ素子のさらなる高出力化を実 現することも可能である。 [0193] (実施の形態 5)
この実施の形態 5では、上記実施の形態 1ないし 4のいずれかによる半導体レーザ 装置を用いたレーザ投射装置の一種であるレーザディスプレイについて述べる。
[0194] レーザディスプレイは、 RGB光源と投射光学系からなり、レーザ光源力ゝらの光を投 射光学系によりスクリーン等へ投射することで、フルカラーの映像を投射するものであ る。このようなレーザディスプレイとしては、外部のスクリーンや壁などに投射してその 反射光を見るタイプと、スクリーンの背面力 光を照射してその透過光を見るタイプと に分類されるが、いずれの場合にも、スクリーン等で散乱された光によって色を認識 する。
[0195] 図 8は、本発明の実施の形態 5によるレーザディスプレイの一例を示す。
[0196] 図 8に示すレーザディスプレイ 50は、 RGB3色のレーザ光を出射するレーザ光源 2 Ola— 201cと、光を拡散する拡散板 206a— 206cと、上記レーザ光源 201a— 201c 力も出力された各レーザ光を上記拡散板 206a— 206cに照射する光学系とを有して いる。上記レーザディスプレイ 50は、上記各拡散板 206a— 206cを揺動する拡散板 揺動部 208a— 208cと、上記拡散板 206a— 206cで拡散された上記各レーザ光源 2 Ola— 201cからの光を変調する空間光変調素子 207a— 207cとを有している。上記 レーザディスプレイ 50は、上記各空間光変調素子 207a— 207cを通過した光を合波 するダイクロイツクプリズム 209と、上記ダイクロイツクプリズム 209により合波された光 をスクリーン 211上に拡大投写する投写レンズ 210とを有して 、る。
[0197] ここで、上記レーザ光源 201aは、赤色レーザ光を出射する赤色レーザ光源であり、 図 2(a)に示す実施の形態 1の半導体レーザ装置 10と同一の素子構造を有している。 この赤色レーザ光源 201aに対応する光学系は、上記レーザ光源 201aから出射され た光を拡大するビームエキスパンダ 202aと、上記ビームエキスパンダ 202aにより拡 大された光の面内強度分布を均一化する光インテグレータ 203aとを有して 、る。ま た、この光学系は、上記光インテグレータ 203aからの光^^光する集光レンズ 204a と、上記集光レンズ 204aにより集光された光を反射するミラー 212aと、該ミラー 212a 力もの反射光を収束ビームに変換して拡散板 206aに照射するフィールドレンズ 205 aとを有している。なお、赤色レーザ光源 201aは、図 2(b)に示す高周波電源 23ある いは 24に相当する高周波電源 225aを接続することで、発振スペクトルを広げたもの となっている。
[0198] 上記レーザ光源 201bは、緑色レーザ光を出射する緑色レーザ光源であり、この緑 色レーザ光源 201bに対応する光学系は、上記レーザ光源 201bから出射された光 を拡大するビームエキスパンダ 202bと、上記ビームエキスパンダ 202bにより拡大さ れた光の断面強度分布を均一化する光インテグレータ 203bとを有している。また、こ の光学系は、上記光インテグレータ 203b力もの光^^光する集光レンズ 204bと、上 記集光レンズ 204bにより集光された光を収束ビームに変換して拡散板 206bに照射 するフィールドレンズ 205bとを有して!/、る。
[0199] 上記レーザ光源 201cは、青色レーザ光を出射する青色レーザ光源であり、図 2(a) に示す実施の形態 1の半導体レーザ装置 10と同一の素子構造を有している。この青 色レーザ光源 lcに対応する光学系は、上記レーザ光源 201cから出射された光を拡 大するビームエキスパンダ 202cと、上記ビームエキスパンダ 202cにより拡大された 光の断面強度分布を均一化する光インテグレータ 203cとを有している。また、この光 学系は、上記光インテグレータ 203cにより拡大投影された光を集光する集光レンズ 2 04cと、上記集光レンズ 204cにより集光された光を反射するミラー 212cと、該ミラー 力もの反射光を収束ビームに変換して拡散板 206cに照射するフィールドレンズ 205 cとを有している。なお、青色レーザ光源 201cは、図 2(b)に示す高周波電源 23ある いは 24に相当する高周波電源 225cに接続することで、発振スペクトルを広げたもの となっている。
[0200] 次に作用効果について説明する。
まず、レーザディスプレイ 50の動作にっ 、て説明する。
[0201] 上記赤色、緑色、青色レーザ光源 201a、 201b, 201cからのレーザ光は、それぞ れビームエキスノンダ 202a, 202b, 202cで拡大されて光インテグレータ 203a, 20 3b, 203cを通過し、それぞれ集光レンズ 204a, 204b, 204cに入射する。集光レン ズ 204a及び 204cで集光された赤色及び青色レーザ光は、ミラー 215aおよび 215c により光路を 90度曲げられた後、フィールドレンズ 205a及び 205cを通過して拡散板 206a及び 206cに入射する。また、集光レンズ 204bで集光された緑色レーザ光は、 フィールドレンズ 205bを通過して拡散板 206bに入射する。各拡散板 206a, 206b, 206cは、拡散板揺動部 213a, 213b, 213cにて揺動している。そして、拡散板 206 a, 206b, 206cを通過した各レーザ光は、空間光変調素子 207a, 207b, 207c上 に照射される。
[0202] このとき、空間光変調素子 207a, 207b, 207c上での照度分布は、各空間光変調 素子に入射する赤色、緑色、青色の各レーザ光がインテグレータ 203a, 203b, 203 cを通過したものであることから、均一なものとなって!/、る。
[0203] 空間光変調素子 207a, 207b, 207cでは赤色、緑色、青色の各レーザ光がそれ ぞれ独立に変調され、変調された各レーザ光はダイクロイツクプリズム 209で合波さ れ、投写レンズ 210にて拡大投射されてスクリーン 211上に結像される。
[0204] スクリーンに投写された像は、拡散板 206a, 206b, 206cの揺動により、スペックル ノイズが時間平均されて抑圧されたものとなっている。
次に、本実施の形態 5のレーザディスプレイの特長について説明する。
[0205] 従来のレーザディスプレイでは、コヒーレンスの高い半導体レーザを利用する場合 、スクリーンで散乱された光が干渉してスペックルノイズを発生する。スペックルノイズ を低減する有効な方法は、レーザ光のコヒーレンスを低減することである。レーザ光 のコヒーレンス低減には、縦モードをマルチモード化するのが有効である。特に、縦 モードのスペクトル幅を拡大することで、スペックルノイズを大幅に低減することができ る。
[0206] 本実施の形態 5のレーザディスプレイに使用される半導体レーザ装置は、上記実施 の形態 1で説明したように、複数に分割した電極部の一部のものに高周波信号を重 畳することにより、スペクトル幅を拡大し、コヒーレンスを低減することが可能となる。ス ペックルノイズを低減するには、縦モードスペクトルを波長で lnm以上、さらに望まし くは 5nm程度以上に拡大することが必要とされる。縦モードスペクトルの拡大には、 前述したように、分割した複数の電極部の一部のものに高周波信号を重畳する高周 波重畳方法を利用することで実現することができる力 ストライプ幅の大きなワイドスト ライプのレーザ構造に適用することで、さらにスペクトルの拡大範囲を大きくすること ができる。また、異なる電極部に異なる周波数の高周波を印加することにより、あるい はマルチストライプレーザを用いることにより、スペクトルのさらなる拡大が可能となる。
[0207] ところで、レーザディスプレイの波長と視感度との関係より、 RGB光源の発振波長が 重要となる。視感度の影響により、使用する波長と必要な光強度が決まる。また色度 の影響で、波長と色再現性の広さが決定される。
[0208] 図 9は、青色光源の波長と必要な出力との関係を表したものである。ここでは、赤色 の波長を 640nm、緑色は 532nmに固定したとき、 10001mの明るさを実現するため の、青色の波長と必要な出力との関係を示している。
[0209] 青色光は、波長が 430nm以下になると視感度が低下するため、必要パワーが急増 する。また、 460nm以上になると緑色の領域に近づくため、表現可能な色範囲が狭 くなると同時にホワイトバランスを実現するための必要パワーが増大する。同時に赤 色のパワーも増大する結果となる。
[0210] 一方、 GaN系半導体による青色レーザは、通常 410nm近傍で高出力レーザが実 現されている。この波長を長波長側にシフトさせるには Inの添加量を増大させる必要 があるが、 Inの添加量を増大させると結晶品質が悪くなり、信頼性、高出力特性が劣 化する。そのため、 GaN系材料を用いた青色レーザでは、波長を 455nm以下に設 定することが望まれる。また、色再現性の観点からも波長が短い青色光源を用いる方 が青色領域において表現可能な色の範囲が広がるため、好ましい。
[0211] 以上の観点より、青色レーザの波長領域としては、 430nm— 455nm力 S好ましい。
さらに好ましくは 440— 450nmが望まれる。この場合、必要パワーの低減による低消 費電力化と高 ヽ色再現性を実現できる。
[0212] また、出力光強度としては、 80インチ以上の大型の映像を実現するには、数 Wの 出力が必要である。この場合、レーザの構造としては、高出力化が可能なワイドストラ イブレーザ構造、または、アレイ構造が望ましい。高出力かつ信頼性の高い構造を実 現するには、ワイドストライプが有効である。レーザディスプレイは回折限界の集光特 性を必要としないため、シングルモード性は縦モード、横モードともに必要とさない。 このため、光ディスクや光通信等に利用されて！ヽる横モードシングルの導波特性を要 求しない。従って、高出力化が容易なワイドストライプ構造により、高出力化、歩留まり 向上、信頼性向上を実現することができる。 [0213] このように本実施の形態 5では、レーザディスプレイの光源として光出射端面での光 反射率とその反対側の端面での光反射率とが異なる半導体レーザを用い、該半導 体レーザのストライプ状リッジ部上に配置される電極を、複数に分割した分割電極構 造とし、分割された各電極部には、光出射端面側に近い電極部に対応する注入電 流の密度ほど高くなるよう駆動電圧を印加するので、レーザディスプレイの光源として 、安定した横モードでレーザ発振を行うことができ、し力も高い信頼性のものを得るこ とがでる。
[0214] また、本実施の形態 5のレーザディスプレイでは、分割した複数の電極部の一部の ものに高周波信号を重畳することにより、スペクトル幅を拡大してスペックルノイズを 低減することができ、さらに、光源である半導体レーザを、異なる電極部に異なる周 波数の高周波を印加する構成としたり、マルチストライプレーザとしたりすることで、さ らなるスペクトル幅の拡大を実現することができる。
産業上の利用可能性
[0215] 本発明の半導体レーザ装置は、共振器長方向における光パワー密度分布の偏り によって軸方向ホールバーユングによる横モードの不安定ィ匕ゃ利得の低下が生じて 高出力特性が劣化するのを防止することができるもので、高出力な半導体レーザを 必要とする光記録装置、光ディスプレイ装置等の光源として有用であり、またその他、 レーザ加工、医用等への応用にも有用なものである。

Claims

請求の範囲
[1] 半導体基板上に、リッジ型クラッド層を有する半導体レーザ素子を備えた半導体レ 一ザ装置において、
上記半導体レーザ素子は、
キャリアの注入によりレーザ発振を行う、前方端面と後方端面とで反射率が異なる 共振器と、
該共振器の共振器軸方向に延びる、該共振器にキャリアを注入するためのストライ プ構造と、
該ストライプ構造の上部に配置された電極とを備えたものであり、
上記ストライプ構造上の電極は、共振器軸方向に沿って複数の電極部が並ぶよう 2 以上に分割されており、
上記複数の電極部のうち、レーザ光が出射される共振器の前方端面近傍に位置す る電極部には、上記共振器の後方端面近傍に位置する電極部に比べて活性層内で 大きな電流密度となるよう電流が注入される、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[2] 請求項 1に記載の半導体レーザ装置にお!、て、
上記半導体レーザ素子の横モードスペクトルは、マルチモードである、 ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[3] 請求項 1に記載の半導体レーザ装置にお!、て、
上記半導体レーザ素子は、上記共振器の端面近傍に位置する窓領域を有する、 ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[4] 請求項 1に記載の半導体レーザ装置にお!、て、
上記複数の電極部の少なくとも一つに、高周波重畳された電圧を印加する、 ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[5] 請求項 4に記載の半導体レーザ装置にお 、て、
上記共振器の後方端面近傍に位置する電極部に、上記高周波重畳された電圧を 印加する、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[6] 請求項 4に記載の半導体レーザ装置にお 、て、
上記共振器の前方端面近傍に位置する電極部に、上記高周波重畳された電圧を 印加する、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[7] 請求項 1に記載の半導体レーザ装置にお!、て、
上記複数の電極部の少なくとも一つに、変調された電流を印加する、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[8] 請求項 1に記載の半導体レーザ装置にお!、て、
上記ストライプ構造は、レーザ光が出射される共振器の前方端面でのストライプ幅 力 その反対側に位置する後方端面でのストライプ幅よりも広いテーパ状を有する、 ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[9] 請求項 8に記載の半導体レーザ装置において、
上記ストライプ構造は、
共振器長を L、前方端面におけるストライプ幅を Wf,後方端面におけるストライプ幅 を Wr、前方端面力 の距離力 となる位置におけるストライプ幅を Wxとすると、
Wx=Wf-(Wf-Wr) -x/L
の関係が成り立つよう形成されている、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[10] 請求項 9に記載の半導体レーザ装置において、
上記ストライプ構造は、
上記前方端面でのストライプの幅と後方端面でのストライプの幅の比が、
1 < (前方端面でのストライプの幅) / (後方端面でのストライプの幅） < 2 の関係を満たす平面形状を持つよう形成されている、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[11] 請求項 1に記載の半導体レーザ装置にぉ 、て、
上記複数の電極部のうちの少なくとも一つの電極部は、その上記前方端面側の幅 と上記後方端面側の幅とが異なるテーパ形状とした、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[12] 請求項 11に記載の半導体レーザ装置にぉ 、て、
上記複数の電極部のうちの前方端面側に近 、電極部を、その上記前方端面側の 幅と上記後方端面側の幅とが異なるテーパ形状とした、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[13] 請求項 1に記載の半導体レーザ装置にお!、て、
上記複数の電極部のそれぞれを、その上記前方端面側の幅とその上記後方端面 側の幅とが異なるテーパ形状とした、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[14] 請求項 1に記載の半導体レーザ装置にぉ 、て、
上記ストライプ構造は、その上部に形成された抵抗層を有し、
該抵抗層は、レーザ光が出射される上記共振器の前方端面力も後方端面にかけて 、抵抗値が変化している、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[15] 請求項 1に記載の半導体レーザ装置にお!、て、
上記半導体レーザ素子が上記半導体基板上に複数集積化されており、 該半導体基板上には、隣接する半導体レーザ素子を分離する分離抵抗部が形成 されている、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[16] 請求項 15記載の半導体レーザ装置において、
上記複数の半導体レーザ素子のうちの少なくとも 1つは、他の半導体レーザ素子と は異なる波長でレーザ光を発振する、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[17] 請求項 15記載の半導体レーザ装置において、
上記複数の半導体レーザ素子のうちの少なくとも 1つは、他の半導体レーザ素子と は異なる注入電流で駆動する、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[18] 請求項 15記載の半導体レーザ装置において、
上記複数の半導体レーザ素子のうちの少なくとも 1つは、そのストライプ構造の幅が 他の半導体レーザ素子のストライプ構造の幅と異なっている、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[19] 請求項 1に記載の半導体レーザ装置において、
上記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の発振波長は、 430— 455nmで める、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[20] 請求項 1に記載の半導体レーザ装置にお!、て、
上記半導体レーザ素子は、縦モードスペクトルがマルチモードであるレーザ光を出 射する、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[21] 請求項 1に記載の半導体レーザ装置において、
上記半導体レーザ素子は、縦モードスペクトルの幅が lnm以上広がっているレー ザ光を出射する、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[22] レーザ光を出射する半導体レーザ装置と、該半導体レーザ装置から出射されたレ 一ザ光を投射する光学系とを備えたレーザ投射装置であって、
上記半導体レーザ装置は、請求項 1に記載の半導体レーザ装置である、 ことを特徴とするレーザ投射装置。
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