WO2022124197A1 - 半導体レーザ素子、半導体レーザ装置、半導体レーザ装置の製造方法及びガス分析装置 - Google Patents

半導体レーザ素子、半導体レーザ装置、半導体レーザ装置の製造方法及びガス分析装置 Download PDF

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誠 松濱
知二 寺門
悠介 粟根
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    • H01S5/0287—Facet reflectivity

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor laser device, a semiconductor laser device, a method for manufacturing a semiconductor laser device, and a gas analyzer.
  • This QCL-IR gas analyzer irradiates a sample containing a measurement target component with laser light from a quantum cascade laser, detects the laser light intensity transmitted through the sample with an optical detector, and detects the detection signal. It is used to analyze the component to be measured.
  • the quantum cascade laser needs to control the oscillation wavelength to a wavelength suitable for the component to be measured and efficiently extract a single light at a desired oscillation wavelength, as shown in Patent Document 1, for example. Is used.
  • a periodic diffraction grating corresponding to the oscillation wavelength is formed on the waveguide in order to extract a single light at a desired oscillation wavelength.
  • the width dimension of the waveguide is made small (about twice or less of the oscillation wavelength) in order to improve the single mode of the laser light, the output (gain) of the laser light becomes small.
  • the width dimension or the longitudinal direction of the waveguide is increased in order to increase the intensity of the laser beam, there is a problem that the single mode property of the laser beam is deteriorated. That is, in the width dimension of the waveguide, there is a trade-off relationship between the single mode of the laser beam and the optical output (gain).
  • the width dimension or the longitudinal dimension of the waveguide is increased in order to increase the intensity of the laser beam, the power consumption required for the laser oscillation increases. Then, the temperature rise of the semiconductor laser element becomes large, the chirp ratio of the oscillation wavelength of the laser becomes large, and the resolution in gas analysis deteriorates.
  • the inventor of the present application forms a diffraction grating portion in which the diffraction grating is formed and a flat portion in which the diffraction grating is not formed in the waveguide having the diffraction grating, as shown in FIG. By doing so, it was examined to increase the output (gain) of the laser beam by increasing the width dimension of the flat portion while improving the single mode property by reducing the width dimension of the diffraction grating portion.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its main problem is to increase the light output (gain) of a semiconductor laser device while stably outputting light in a single mode. Is to be.
  • the semiconductor laser element according to the present invention is a semiconductor laser element having a diffraction grating formed on a waveguide, and the waveguide is formed with a diffraction grating portion on which the diffraction grating is formed and the diffraction grating.
  • It has a connecting portion, and a high-reflection film is provided on the end surface of the flat portion opposite to the connection portion, and a low-reflection film is provided on the end surface of the diffraction grating portion on the side opposite to the connection portion. It is characterized by being.
  • Such a semiconductor laser device has a diffraction grating portion having a small width and a flat portion having a large width, it is possible to increase the output (gain) of the laser light while improving the single mode property. .. Further, since the flat portion has a connection portion whose width changes continuously toward the connection portion with the diffraction grating portion, unintended reflection can be reduced and light in a single mode can be stabilized. Can be output. Further, since the high reflection film is provided on the end surface of the flat portion opposite to the connection portion and the low reflection film is provided on the end surface of the diffraction grating portion on the side opposite to the connection portion, the end surface of the diffraction grating portion is provided. It is possible to stably output single mode light from. As described above, since the end surface of the diffraction grating portion on the side opposite to the connecting portion serves as the light emitting surface, the single mode property can be further improved.
  • connection portion is continuously narrowed toward the connection portion with the diffraction grating portion.
  • the maximum width of the connection portion is equal to or less than the maximum width of the portion other than the connection portion in the flat portion, and the minimum width of the connection portion is equal to or more than the maximum width of the diffraction grating portion. Can be considered.
  • the flat portion has a rectangular portion having a rectangular shape and the connection portion.
  • connection portion between the diffraction grating portion and the connection portion in order to reduce unintended reflection between the diffraction grating portion and the connection portion or between the flat portion and the connection portion, the connection portion between the diffraction grating portion and the connection portion, and / Alternatively, it is desirable that the connection portion between the flat portion and the connection portion has an R shape.
  • the connecting portion includes a tapered portion whose width is continuously narrowed toward the connection portion with the diffraction grating portion, the tapered portion, and the diffraction grating portion. It may have a narrow portion to be connected.
  • the width dimension of the light emitting end of the waveguide is 1 to 2 times the oscillation wavelength.
  • the area of the region where the diffraction grating is not formed is the region where the diffraction grating is formed. It is desirable that the area is equal to or larger than the area of.
  • a first electrode for supplying a current to the diffraction grating portion and a second electrode provided separately from the first electrode for supplying a current to the flat portion can be controlled independently.
  • the current flowing through the circuit grating can be reduced, the charp rate, which is the rate at which the oscillation wavelength changes when the current is passed in a pulse shape, is reduced, and the resolution when used in a gas analyzer is improved. Can be made to.
  • connection portion When a diffraction grating is formed at the connection portion, the width of the region where the diffraction grating is formed changes, so that the light in the single mode may become unstable. Therefore, it is desirable that the connection portion is a region in which the diffraction grating is not formed. With this configuration, the single mode property can be further improved.
  • the method for manufacturing a semiconductor laser element according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor laser element in which a diffraction grating is formed on a waveguide, and the diffraction grating region in which the diffraction grating is formed and the diffraction on the substrate.
  • It includes a flat portion which is a region and has a region wider than the diffraction grating portion, and the flat portion has a region whose width changes continuously toward a connection point with the diffraction grating portion. It is characterized by comprising a waveguide forming step of forming a waveguide having a connecting portion.
  • the semiconductor laser device is a semiconductor laser device including a substrate and a semiconductor laser element provided on the substrate, and the semiconductor laser element has a distribution in which a diffraction grating is formed on a waveguide.
  • the waveguide is of a feedback type, and the waveguide has a diffraction grating portion in which the diffraction grating is formed and a flat portion having a region in which the diffraction grating is not formed and wider than the diffraction grating portion.
  • the flat portion is characterized by having a connecting portion having a region whose width changes continuously toward a connecting portion with the diffraction grating portion.
  • a gas analyzer that analyzes the component to be measured contained in the gas, the measurement cell into which the gas is introduced, the semiconductor laser device that irradiates the measurement cell with a laser beam, and the measurement cell. It is characterized by having an optical detector that detects the passed laser beam and an analysis unit that analyzes the component to be measured by using the detection signal of the optical detector.
  • the semiconductor laser device it is possible to increase the light output (gain) while stably outputting the light in a single mode.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of the semiconductor laser device of the same embodiment. It is a top view which shows the waveguide of the semiconductor laser element of the same embodiment. It is a schematic diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor laser apparatus of the same embodiment. It is a top view which shows the waveguide of the semiconductor laser element of a modification embodiment. It is a top view which shows the waveguide of the semiconductor laser element of a modification embodiment. It is a top view which shows the waveguide of the semiconductor laser element which is a comparative example of this invention.
  • the semiconductor laser device 100 of the present embodiment is used for, for example, a gas analyzer 10 that analyzes a component to be measured in an exhaust gas discharged from an internal combustion engine.
  • the gas analyzer 10 includes a multiple reflection type measurement cell 11 into which exhaust gas is introduced, a semiconductor laser device 100 that irradiates the measurement cell 11 with laser light, and light that detects laser light that has passed through the measurement cell 11. It has a detector 12 and an analysis unit 13 that analyzes a component to be measured by using the detection signal of the optical detector 12.
  • the semiconductor laser device 100 emits a laser beam having an oscillation wavelength of ⁇ 1 cm -1 with respect to the absorption wavelength of the component to be measured, and as shown in FIGS. 2 and 3, a semiconductor such as an InP substrate is used. It has a substrate 2 and a semiconductor laser element 3 formed on the semiconductor substrate 2.
  • the semiconductor substrate 2 provided with the semiconductor laser element 3 is housed in an airtight container 5 such as a butterfly package.
  • a light guiding portion 51 for guiding the laser beam to the outside is formed at a portion of the semiconductor laser element 3 facing the light emitting surface 3x.
  • the optical window member 6 is provided in the optical lead-out unit 51, and the optical window member 6 is slightly (for example, 2) so that the laser light reflected by the optical window member 6 does not return to the semiconductor laser element 3 again. Degree) Inclined.
  • a cooling module 7 for cooling the semiconductor laser element 3 and the like are also housed in the airtight container 5.
  • the semiconductor laser device 3 is of a distributed feedback type (DFB: Distributed Feedback), and is a waveguide composed of a clad layer and a core layer provided on the semiconductor substrate 2. It has 3L. In this waveguide 3L, light passes through the core layer due to the difference between the refractive index of the clad layer and the refractive index of the core layer.
  • DFB Distributed Feedback
  • the semiconductor laser device 3 has a buffer layer 31, a core layer 32, an upper clad layer 33, and a cap layer 34 formed on the upper surface of the semiconductor substrate 2 in this order. Further, all of these layers 31 to 34 extend in the same direction. Further, all of these layers 31 to 34 extend in the same direction, and the side surface in the width direction thereof is covered with the protective film 35 to form a waveguide 3L extending in one direction.
  • the protective film 35 is an inorganic film, and may be, for example, a combination of SiO 2 or SiO 2 and Si 3 N 4 .
  • the buffer layer 31 and the upper clad layer 33 are both layers made of InP.
  • a lower clad layer made of InP may be provided between the buffer layer 31 and the core layer 32, or the buffer layer 31 may function as a clad layer.
  • the cap layer 34 is a layer made of InGaAs, and a part of the upper surface thereof (central portion in the width direction) is covered with the upper electrode 91.
  • the core layer 32 has a lower guide layer 321 made of InGaAs, an active layer 322 that emits light when an electric current is injected, and an upper guide layer 323 made of InGaAs.
  • the active layer 322 has a multiple quantum well structure having a plurality of well layers, and is configured by alternately stacking a predetermined number of semiconductor layers serving as a light emitting region and semiconductor layers serving as an injection region.
  • the semiconductor layer in the light emitting region is configured by alternately laminating InGaAs and InAlAs
  • the semiconductor layer in the injection region is configured by alternately laminating InGaAs and InAlAs.
  • a plurality of well layers are connected in multiple stages, and a quantum cascade that emits light by optical transition between subbands formed in the quantum wells. It is a laser.
  • a diffraction grating 3M is formed between the core layer 32 and the upper clad layer 33, that is, on the upper guide layer 323 (see FIG. 4).
  • the diffraction grating 3M is composed of concave portions and convex portions alternately formed in the upper guide layer 323, and the concave portions and convex portions extend in the width direction of the upper guide layer 323.
  • the diffraction grating 3M intensifies light having a predetermined oscillation wavelength and selectively amplifies it.
  • the predetermined oscillation wavelength is defined by the pitch of the diffraction grating 3M.
  • a lower electrode 92 is provided on the lower surface of the semiconductor substrate 2 at a portion located below the semiconductor laser element 3. Then, by applying a current (or voltage) for laser oscillation to the upper electrode 91 and the lower electrode 92, a predetermined oscillation wavelength defined by the diffraction grating 3M is emitted.
  • a current source (or voltage source) is connected to the upper electrode 91 and the lower electrode 92 for laser oscillation, and the laser control device 8 controls the current source (or voltage source) (see FIG. 2).
  • the diffraction grating portion 301 in which the diffraction grating 3M is formed and the flatness in which the diffraction grating 3M is not formed are formed in the waveguide 3L. It has a unit 302.
  • the diffraction grating portion 301 is for obtaining the predetermined oscillation wavelength, extends in a straight line along the longitudinal direction in a plan view, and has substantially the same width in the width direction orthogonal to the longitudinal direction. be.
  • the diffraction grating 3M formed in the diffraction grating portion 301 is composed of concave portions and convex portions alternately formed between the core layer 32 and the upper clad layer 33, that is, the upper guide layer 323. ing.
  • the width dimension of the diffraction grating portion 301 is configured to be 1 to 2 times the predetermined oscillation wavelength. With this configuration, the width dimension of the light emitting end of the waveguide 3L becomes 1 to 2 times the oscillation wavelength, and it is possible to efficiently emit single-mode light while suppressing transverse-mode oscillation.
  • the flat portion 302 is for increasing the light output (gain), and is a region in which the above-mentioned diffraction grating 3M is not formed and is wider than the diffraction grating portion 301.
  • the flat portion 302 of the present embodiment has a rectangular portion 302 m that is substantially rectangular in a plan view, and a connecting portion 303 whose width continuously changes toward the connection portion CP1 with the diffraction grating portion 301. is doing.
  • the flat portion 302 is formed between the core layer 32 and the upper clad layer 33 by not forming concave portions and convex portions in the upper guide layer 323.
  • the flat portion 302 has a connecting portion 303 whose width continuously changes toward the connection portion with the diffraction grating portion 301.
  • the connecting portion 303 has a portion whose width gradually increases from the diffraction grating portion 301 toward the rectangular portion 302m, and in the present embodiment, the entire connecting portion 303 is formed from the diffraction grating portion 301 to the rectangular portion 302m.
  • the composition is such that the width gradually widens toward. That is, the connecting portion 303 has a tapered shape from the rectangular portion 302 m toward the diffraction grating portion 301.
  • the connection portion 303 has a configuration in which the width is continuously narrowed toward the connection portion with the diffraction grating portion 301.
  • the width dimension of the connection portion 303 on the diffraction grating portion 301 side is the same as the width dimension of the diffraction grating portion 301, and the sides 303a on both ends in the width direction of the connection portion 303 are the sides on both sides in the width direction of the rectangular portion 302m. It is continuous with.
  • the width dimension of the connecting portion 303 on the rectangular portion 302m side is the same as the width dimension of the rectangular portion 302m, and the sides 303a on both ends in the width direction of the connecting portion 303 are on both sides in the width direction of the diffraction grating portion 301. It is continuous.
  • the maximum width of the connecting portion 303 is equal to or less than the maximum width of the portion of the flat portion 302 other than the connecting portion 303, and the minimum width of the connecting portion 303 is equal to or greater than the maximum width of the diffraction grating portion 301. It becomes. Further, the sides 303a on both ends of the connecting portion 303 in the width direction have a linear shape. Further, the connection portion 303 of the present embodiment is a region in which the diffraction grating 3M is not formed.
  • connection point CP1 between the diffraction grating portion 301 and the connection portion 303 and / or the connection point CP2 between the rectangular portion 302m and the connection portion 303 may be R-shaped.
  • the sides of the diffraction grating 301 on both sides in the width direction and the sides 303a on both sides of the connecting portion 303 in the width direction are connected in an arc shape
  • the sides of the rectangular portion 302m on both sides in the width direction and the connecting portion 303 are connected in an arc shape.
  • the sides 303a on both sides in the width direction of the above are connected in an arc shape.
  • the area of the region where the diffraction grating 3M is not formed is configured to be equal to or larger than the area of the region where the diffraction grating 3M is formed. good.
  • the end surface of the diffraction grating portion 301 on the opposite side to the connecting portion 303 is the light emitting surface 3x.
  • a high-reflection film HR is provided on the end surface of the flat portion 302 (rectangular portion 302m) opposite to the connection portion 303
  • a low-reflection film AR is provided on the end surface of the diffraction grating portion 301 on the side opposite to the connection portion 303.
  • the light emission surface 3x is formed by providing the low reflection film AR on the end surface of the diffraction grating portion 301 opposite to the connection portion 303.
  • the upper electrode 91 of the semiconductor laser element 3 is provided separately from the first electrode 91a for supplying a current to the diffraction grid portion 301 and the first electrode 91a, and is provided on the flat portion 302. It has a second electrode 91b for supplying an electric current.
  • an InP layer to be a buffer layer 31 On the upper surface of the semiconductor substrate 2, an InP layer to be a buffer layer 31, an InGaAs layer to be a lower guide layer 321 and an InGaAs layer and an InAlAs layer to be an active layer 322, and an InGaAs layer to be an upper guide layer 323 are formed by an organic metal vapor phase growth method. Laminate by (MOVPE method).
  • a diffraction grating region 323x in which the diffraction grating 3M is formed by photolithography and wet etching, and a flat region 323y in which the diffraction grating 3M is not formed are formed on the upper surface of the upper guide layer 323.
  • the InP layer to be the upper clad layer 33 and the InGaAs layer to be the cap layer 34 are laminated on the upper part of the upper guide layer 323 by the organic metal vapor phase growth method (MOVPE method).
  • a laminated structure having a diffraction grating region 323x on which the diffraction grating 3M is formed and a flat region 323y on which the diffraction grating 3M is not formed is formed (structure forming step).
  • Etching is performed on the laminated structure thus formed to form a waveguide 3L.
  • it has a diffraction grating portion 301 in which the laminated structure is etched to form the diffraction grating 3M, and a region in which the diffraction grating 3M is not formed and wider than the diffraction grating portion 301.
  • the flat portion 302 is provided with the flat portion 302, and the flat portion 302 forms a waveguide 3L having a connecting portion 303 whose width changes continuously toward the connection portion with the diffraction grating portion 301 (waveviding path forming step).
  • a protective film 35 of SiO 2 is formed so as to cover both sides of the waveguide 3L in the width direction.
  • the semiconductor laser device 3 is formed. It is conceivable to form a plurality of semiconductor laser elements 3 on one semiconductor substrate 2.
  • the upper electrodes 91 (91a, 91b) and the lower electrodes 92 for laser oscillation are formed on the semiconductor laser element 3. Further, the low reflection film AR is formed on one end surface of the diffraction grating portion 301, and the high reflection film HR is formed on one end surface of the flat portion.
  • the semiconductor laser chip is formed by cutting the semiconductor substrate 2 for each region having the semiconductor laser element 3. This semiconductor laser chip is provided in the airtight container 5 in a state of being mounted on the cooling module 7.
  • the high-reflection film HR is provided on the end surface of the flat portion 302 opposite to the connection portion 303
  • the low-reflection film AR is provided on the end surface of the diffraction grating portion 301 on the side opposite to the connection portion 303.
  • Light in a single mode can be stably output from the end face of the diffraction grating portion 301.
  • the single mode property can be further improved.
  • the first electrode 91a and the flat portion 302 for supplying a current to the diffraction grating portion 301 Since it has a second electrode 91b for supplying current, even if the total current (I flat + I DBF ) increases in order to obtain a high light output (gain), the current flowing through the region where the diffraction grating 3M is provided.
  • the I DBF can be small. As a result, the temperature rise of the diffraction grating portion 301 can be suppressed, the chirp ratio can be reduced, and the resolution when used in the gas analyzer 10 can be improved.
  • the plan view shape of the semiconductor laser element 3 is not limited to the above-described embodiment, and as shown in FIG. 7, both sides of the connecting portion 303 in the width direction may not be continuous with both sides of the rectangular portion 302s in the width direction. Specifically, both sides of the connecting portion 303 in the width direction are continuous with the end side 302a on the diffraction grating portion side of the rectangular portion 302s. Even in this case, it is desirable that the connection portion CP1 between the diffraction grating portion 301 and the connection portion 303 and / or the connection portion CP2 between the rectangular portion 302s and the connection portion 303 have an R shape.
  • the shape of the connecting portion 303 is not limited to one having both sides in the width direction linear, and may be curved.
  • the connection portion 303 has a configuration having a portion whose width gradually increases from the diffraction grating portion 301 toward the flat portion 302, the connection portion 303 has a constricted shape and the like, and the connection portion 303 faces the flat portion 302 from the diffraction grating portion 301. It may have a portion where the width is temporarily narrowed.
  • the connecting portion 303 includes a tapered portion 303 m whose width is continuously narrowed toward the connection portion CP1 with the diffraction grating portion 301, and the tapered portion 303 m and the diffraction grating portion 301. It may be configured to have a narrow portion 303n to be connected.
  • the upper electrode 91 has a two-electrode configuration of an electrode 91a for the diffraction grating portion and an electrode 91b for the flat portion, but it can also be used as a single electrode common to the diffraction grating portion 301 and the flat portion 302. good.
  • the diffraction grating portion 301 and the flat portion 302 each have the same width, but at least one of the diffraction grating portion 301 or the flat portion 302 may have a configuration in which the width changes in the longitudinal direction. good.
  • the flat portion 302 may have a configuration that does not have the rectangular portion 302s, and in this case, the flat portion 302 may have a tapered configuration in which the width continuously changes from one end to the other end.
  • the drive method of the semiconductor laser element 3 may be a continuous oscillation (CW) method, a pseudo continuous oscillation (pseudo CW) method, or a pulse oscillation method.
  • CW continuous oscillation
  • pseudo CW pseudo continuous oscillation
  • the distributed feedback type (DFB) semiconductor laser device has been described, but the present invention can also be applied to the distributed reflection type (DBR) semiconductor laser device.
  • DBR distributed reflection type
  • the semiconductor laser device 100 is applied to the gas analyzer 10
  • it may be applied to other optical analyzers or may be used for optical communication applications.
  • the analysis target is not limited to exhaust gas, but may be various gases such as gas generated in the semiconductor manufacturing process, gas of by-products in a material production plant, exhaled breath, gas generated from a battery, and the atmosphere. It may be a liquid or it may be a liquid.

Abstract

本発明は、単一モードの光を安定して出力しつつ、その強度を大きくするものであり、導波路（３Ｌ）上に回折格子（３Ｍ）を形成した分布帰還型の半導体レーザ素子（３）であって、導波路（３Ｌ）は、回折格子（３Ｍ）が形成された回折格子部（３０１）と、回折格子（３０１）が形成されていない領域であって回折格子部（３０１）よりも幅の広い領域を有する平坦部（３０２）と備え、平坦部（３０２）は、回折格子部（３０１）との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が変化する領域を有する接続部（３０３）を有しており、平坦部（３０２）における接続部（３０３）とは反対側の端面に高反射膜（ＨＲ）が設けられ、回折格子部（３０１）における接続部（３０３）とは反対側の端面に低反射膜（ＡＲ）が設けられている。

Description

半導体レーザ素子、半導体レーザ装置、半導体レーザ装置の製造方法及びガス分析装置
　本発明は、半導体レーザ素子、半導体レーザ装置、半導体レーザ素子の製造方法及びガス分析装置に関するものである。
　従来、中赤外領域でレーザ発振する量子カスケードレーザ（ＱＣＬ）を用いたガス分析方式の１つに中赤外レーザ吸光法（ＱＣＬ－ＩＲ）がある。
　このＱＣＬ－ＩＲのガス分析装置は、量子カスケードレーザからのレーザ光を、測定対象成分を含むサンプルに照射し、当該サンプルを透過したレーザ光強度を光検出器により検出して、その検出信号を用いて測定対象成分を分析するものである。ここで、量子カスケードレーザは、測定対象成分に適した波長に発振波長を制御し、且つ、所望の発振波長で単一の光を効率良く取り出す必要があり、例えば特許文献１に示すようなものが用いられている。
　この量子カスケードレーザには、所望の発振波長で単一の光を取り出すために、導波路に発振波長に応じた周期的な回折格子が形成されている。そして、量子カスケードレーザにおいて、レーザ光の単一モード性を向上させるためには、導波路の幅寸法を小さくすることが望ましく、また、レーザ光の出力（利得）を大きくするためには、導波路の幅寸法及び長手寸法を大きくすることが望ましい。
　しかしながら、レーザ光の単一モード性を向上するために、導波路の幅寸法を小さく（発振波長の２倍以下程度）すると、レーザ光の出力（利得）が小さくなってしまう。一方で、レーザ光の強度を大きくするために、導波路の幅寸法又は長手方向を大きくすると、レーザ光の単一モード性が低下してしまうという問題がある。つまり、導波路の幅寸法において、レーザ光の単一モード性と光出力（利得）との間には、トレードオフの関係がある。
　また、レーザ光の強度を大きくするために、導波路の幅寸法又は長手寸法を大きくすると、レーザ発振に必要な消費電力が大きくなってしまう。そうすると、半導体レーザ素子の温度上昇が大きくなってしまい、レーザの発振波長のチャープ率が大きくなり、ガス分析における分解能が悪くなってしまう。
特開平８－１０７２５３号公報
　上記の問題に鑑みて、本願発明者は、図９に示すように、回折格子を有する導波路において、回折格子が形成された回折格子部と、回折格子が形成されていない平坦部とを形成することにより、回折格子部の幅寸法を小さくすることで単一モード性を向上させつつ、平坦部の幅寸法を大きくすることでレーザ光の出力（利得）を大きくすることを検討した。
　しかしながら、上記の構成では、回折格子部と平坦部との間に形成される角部において、意図しない反射が生じてしまい、単一モード性が阻害されることが判明した。
　そこで本発明は、上述した問題を解決すべくなされたものであり、半導体レーザ素子において、単一モードの光を安定して出力しつつ、その光出力（利得）を大きくすることをその主たる課題とするものである。
　すなわち本発明に係る半導体レーザ素子は、導波路上に回折格子を形成した半導体レーザ素子であって、前記導波路は、前記回折格子が形成された回折格子部と、前記回折格子が形成されていない領域であって前記回折格子部よりも幅の広い領域を有する平坦部とを備え、前記平坦部は、前記回折格子部との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が変化する領域を有する接続部を有しており、前記平坦部における前記接続部とは反対側の端面に高反射膜が設けられ、前記回折格子部における前記接続部とは反対側の端面に低反射膜が設けられていることを特徴とする。
　このような半導体レーザ素子であれば、幅の小さい回折格子部と、幅の大きい平坦部とを有するので、単一モード性を向上させつつ、レーザ光の出力（利得）を大きくすることができる。また、平坦部は、回折格子部との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が変化する接続部を有するので、意図しない反射を低減することができ、単一モードの光を安定して出力することができる。また、平坦部における接続部とは反対側の端面に高反射膜が設けられ、回折格子部における前記接続部とは反対側の端面に低反射膜が設けられているので、回折格子部の端面から安定して単一モードの光を出力することができる。このように前記回折格子部における接続部とは反対側の端面が光射出面となることから、単一モード性をより一層向上することができる。
　具体的な実施の態様としては、前記接続部は、前記回折格子部との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が狭くなることが考えられる。
　また、前記接続部の最大の幅は、前記平坦部における前記接続部以外の部分の最大の幅以下であり、前記接続部の最小の幅は、前記回折格子部の最大の幅以上であることが考えられる。
　前記平坦部は、矩形状をなす矩形部と、前記接続部とを有することが望ましい。
　具体的に回折格子部と接続部との間、又は、平坦部と接続部との間での意図しない反射を低減するためには、前記回折格子部と前記接続部との接続箇所、及び／又は、前記平坦部と前記接続部との接続箇所がＲ形状とされていることが望ましい。
　接続部の具体的な実施の態様としては、前記接続部は、前記回折格子部との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が狭くなるテーパ部と、当該テーパ部及び前記回折格子部を繋げる幅狭部とを有するものであってもよい。
　横モードの発振を抑制しつつ、単一モードの光を射出するためには、前記導波路の光出射端の幅寸法は、発振波長の１～２倍であることが望ましい。
　単一モードの光を安定することと光出力（利得）を大きくすることとを無理なく両立するためには、前記回折格子が形成されていない領域の面積は、前記回折格子が形成された領域の面積以上であることが望ましい。
　前記回折格子部に電流を供給するための第１電極と、前記第１電極とは別に設けられ、前記平坦部に電流を供給するための第２電極とを有することが望ましい。
　この構成であれば、回折格子部に流れる電流と、平坦部に流れる電流とを独立して制御することができる。その結果、回路格子部に流れる電流を小さくすることができ、電流をパルス状に流した場合において発振波長が変化する割合であるチャープ率を小さくし、ガス分析装置に用いた場合の分解能を向上させることができる。
　接続部に回折格子を形成した場合には、回折格子を形成された領域の幅が変化することから、単一モードの光が不安定になる場合が考えられる。このため、前記接続部は、前記回折格子が形成されていない領域であることが望ましい。この構成であれば、単一モード性をより一層向上することができる。
　また、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、導波路上に回折格子を形成した半導体レーザ素子の製造方法であって、基板上に、前記回折格子が形成された回折格子領域と前記回折格子が形成されない平坦領域とを有する積層構造体を形成する構造体形成工程と、前記積層構造体をエッチングして、前記回折格子が形成された回折格子部と、前記回折格子が形成されていない領域であって前記回折格子部よりも幅の広い領域を有する平坦部とを備え、前記平坦部は、前記回折格子部との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が変化する領域を有する接続部を有する導波路を形成する導波路形成工程とを備えることを特徴とする。
　さらに、本発明に係る半導体レーザ装置は、基板と、前記基板上に設けられた半導体レーザ素子とを備える半導体レーザ装置であって、前記半導体レーザ素子は、導波路上に回折格子を形成した分布帰還型のものであり、前記導波路は、前記回折格子が形成された回折格子部と、前記回折格子が形成されていない領域であって前記回折格子部よりも幅の広い領域を有する平坦部とを備え、前記平坦部は、前記回折格子部との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が変化する領域を有する接続部を有することを特徴とする。
　その上、ガスに含まれる測定対象成分を分析するガス分析装置であって、前記ガスが導入される測定セルと、前記測定セルにレーザ光を照射する上記の半導体レーザ装置と、前記測定セルを通過したレーザ光を検出する光検出器と、前記光検出器の検出信号を用いて前記測定対象成分を分析する分析部とを有することを特徴とする。
　このように構成した本発明によれば、半導体レーザ素子において、単一モードの光を安定して出力しつつ、光出力（利得）を大きくすることができる。
本実施形態に係る半導体レーザ装置が用いられる排ガス分析装置の全体模式図である。 同実施形態の半導体レーザ装置の全体模式図である。 同実施形態の半導体レーザ素子の導波方向に直交する断面図である。 同実施形態の半導体レーザ素子のＡ－Ａ線断面図である。 同実施形態の半導体レーザ素子の導波路を示す平面図である。 同実施形態の半導体レーザ装置の製造方法を示す模式図である。 変形実施形態の半導体レーザ素子の導波路を示す平面図である。 変形実施形態の半導体レーザ素子の導波路を示す平面図である。 本発明の比較例である半導体レーザ素子の導波路を示す平面図である。
　以下、本発明に係る半導体レーザ装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
＜１．装置構成＞
　本実施形態の半導体レーザ装置１００は、図１に示すように、例えば内燃機関から排出される排ガス中の測定対象成分を分析するガス分析装置１０に用いられるものである。ここで、ガス分析装置１０は、排ガスが導入される多重反射型の測定セル１１と、測定セル１１にレーザ光を照射する半導体レーザ装置１００と、測定セル１１を通過したレーザ光を検出する光検出器１２と、光検出器１２の検出信号を用いて測定対象成分を分析する分析部１３とを有している。
　具体的に半導体レーザ装置１００は、測定対象成分の吸収波長に対して±１ｃｍ－１の発振波長のレーザ光を射出するものであり、図２及び図３に示すように、ＩｎＰ基板などの半導体基板２と、当該半導体基板２上に形成された半導体レーザ素子３とを有している。
　なお、半導体レーザ素子３が設けられた半導体基板２は、バタフライパッケージ等の気密容器５内に収容されている。この気密容器５において半導体レーザ素子３の光射出面３ｘに対向する部位には、レーザ光を外部に導出するための光導出部５１が形成されている。当該光導出部５１には、光学窓部材６が設けられており、当該光学窓部材６は、光学窓部材６で反射したレーザ光が再度半導体レーザ素子３に戻らないように、若干（例えば２度）傾斜している。その他、半導体レーザ素子３を冷却するための冷却モジュール７なども気密容器５に収容されている。
　半導体レーザ素子３は、図３及び図４に示すように、分布帰還型（ＤＦＢ：Distributed Feedback）のものであり、半導体基板２上に設けられたクラッド層とコア層とから構成される導波路３Ｌを備えている。この導波路３Ｌにおいてクラッド層の屈折率とコア層の屈折率との違いにより光がコア層を通過する。
　具体的に半導体レーザ素子３は、半導体基板２の上面にバッファ層３１、コア層３２、上部クラッド層３３及びキャップ層３４がこの順に形成されたものである。また、これらの層３１～３４はいずれも同一方向に延在している。また、これらの層３１～３４はいずれも同一方向に延在しており、その幅方向の側面が保護膜３５に覆われることによって一方向に延びる導波路３Ｌが形成される。なお、保護膜３５は無機膜であり、例えばＳｉＯ２や、ＳｉＯ２及びＳｉ３Ｎ４の組み合わせであっても良い。
　バッファ層３１及び上部クラッド層３３はいずれもＩｎＰからなる層である。なお、バッファ層３１とコア層３２との間にＩｎＰからなる下部クラッド層を設けても良いし、バッファ層３１をクラッド層として機能させてもよい。
　キャップ層３４はＩｎＧａＡｓからなる層であり、その上面の一部（幅方向中央部）は、上部電極９１により覆われている。
　コア層３２は、ＩｎＧａＡｓからなる下部ガイド層３２１と、電流が注入されることにより光を発する活性層３２２と、ＩｎＧａＡｓからなる上部ガイド層３２３とを有している。
　活性層３２２は、複数の井戸層を有する多重量子井戸構造からなるものであり、発光領域となる半導体層と、注入領域となる半導体層とが所定数交互に積層されて構成されている。なお、発光領域となる半導体層は、ＩｎＧａＡｓとＩｎＡｌＡｓとが交互に積層して構成されており、注入領域となる半導体層は、ＩｎＧａＡｓとＩｎＡｌＡｓとが交互に積層して構成されている。
　このように構成された半導体レーザ素子３は、図６に示すように、複数の井戸層が多段接続されており、それら量子井戸中に形成されるサブバンド間の光学遷移により光を発する量子カスケードレーザである。
　この半導体レーザ素子３においてコア層３２と上部クラッド層３３との間、つまり、上部ガイド層３２３上に回折格子３Ｍが形成されている（図４参照）。この回折格子３Ｍは、上部ガイド層３２３に交互に形成された凹部及び凸部により構成されており、凹部及び凸部は上部ガイド層３２３の幅方向に延びている。この回折格子３Ｍにより所定の発振波長の光が強め合って選択的に増幅される。なお、所定の発振波長は、回折格子３Ｍのピッチにより規定される。
　半導体基板２の下面において半導体レーザ素子３の下方に位置する部分には下部電極９２が設けられている。そして、上部電極９１及び下部電極９２にレーザ発振用の電流（又は電圧）を与えることによって、回折格子３Ｍにより規定された所定の発振波長が射出される。レーザ発振用の上部電極９１及び下部電極９２には電流源（又は電圧源）が接続されており、レーザ制御装置８がその電流源（又は電圧源）を制御する（図２参照）。
＜２．半導体レーザ素子３の特徴構成＞
　しかして、本実施形態の半導体レーザ素子３において導波路３Ｌには、図４及び図５に示すように、回折格子３Ｍが形成された回折格子部３０１と、回折格子３Ｍが形成されていない平坦部３０２とを有している。
　回折格子部３０１は、前記所定の発振波長を得るためのものであり、平面視において長手方向に沿って直線上に延びており、長手方向に直交する幅方向において実質的に同一幅のものである。この回折格子部３０１に形成された回折格子３Ｍは、上述したように、コア層３２と上部クラッド層３３との間、つまり、上部ガイド層３２３に交互に形成された凹部及び凸部により構成されている。また、回折格子部３０１の幅寸法は、前記所定の発振波長の１～２倍となるように構成されている。この構成により、導波路３Ｌの光出射端の幅寸法が発振波長の１～２倍となり、横モード発振を抑制しつつ、単一モードの光を効率よく射出することができる。
　平坦部３０２は、光出力（利得）を大きくするためのものであり、上記の回折格子３Ｍが形成されていない領域であって回折格子部３０１よりも幅の広いものである。本実施形態の平坦部３０２は、平面視において実質的に矩形状をなす矩形部３０２ｍと、回折格子部３０１との接続箇所ＣＰ１に向かうに連れて連続的に幅が変化する接続部３０３を有している。この平坦部３０２は、上部ガイド層３２３に凹部及び凸部を形成しないことにより、コア層３２と上部クラッド層３３との間に形成される。
　また、平坦部３０２は、回折格子部３０１との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が変化する接続部３０３を有している。この接続部３０３は、回折格子部３０１から矩形部３０２ｍに向かうに連れて徐々に幅が広がる部分を有するものであり、本実施形態では、接続部３０３の全体が回折格子部３０１から矩形部３０２ｍに向かうに連れて徐々に幅が広がる構成としてある。つまり、接続部３０３は、矩形部３０２ｍから回折格子部３０１に向かってテーパ状をなしている。言い換えれば、接続部３０３は、回折格子部３０１との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が狭くなる構成である。また、接続部３０３の回折格子部３０１側の幅寸法は、回折格子部３０１の幅寸法と同一であり、接続部３０３の幅方向両端側の辺３０３ａが、矩形部３０２ｍの幅方向両側の辺に連続している。一方で、接続部３０３の矩形部３０２ｍ側の幅寸法は、矩形部３０２ｍの幅寸法と同一であり、接続部３０３の幅方向両端側の辺３０３ａが、回折格子部３０１幅方向両側の辺に連続している。このような構成により、接続部３０３の最大の幅は、平坦部３０２における接続部３０３以外の部分の最大の幅以下となり、接続部３０３の最小の幅は、回折格子部３０１の最大の幅以上となる。さらに、接続部３０３の幅方向両端側の辺３０３ａは、直線状をなしている。また、本実施形態の接続部３０３は、回折格子３Ｍが形成されていない領域である。
　本実施形態では、回折格子部３０１と接続部３０３との接続箇所ＣＰ１、及び／又は、矩形部３０２ｍと接続部３０３との接続箇所ＣＰ２がＲ形状とされていても良い。具体的には、平面視において回折格子３０１の幅方向両側の辺と接続部３０３の幅方向両側の辺３０３ａとが円弧状に繋がっており、矩形部３０２ｍの幅方向両側の辺と接続部３０３の幅方向両側の辺３０３ａとが円弧状に繋がっている。つまり、回折格子部３０１と矩形部３０２ｍとの間に角形状がない構成としている。これにより、回折格子部３０１と接続部３０３との間、又は、矩形部３０２ｍと接続部３０３との間での意図しない反射を低減することができる。
　ここで、本実施形態の半導体レーザ素子３の導波路３Ｌにおいて、回折格子３Ｍが形成されていない領域の面積は、回折格子３Ｍが形成された領域の面積以上となるように構成されていても良い。
　このように構成された半導体レーザ素子３において、回折格子部３０１における接続部３０３とは反対側の端面が光射出面３ｘとなる。また、平坦部３０２（矩形部３０２ｍ）における接続部３０３とは反対側の端面に高反射膜ＨＲが設けられ、回折格子部３０１における接続部３０３とは反対側の端面に低反射膜ＡＲが設けられている。ここで、回折格子部３０１における接続部３０３とは反対側の端面に低反射膜ＡＲが設けられることにより光射出面３ｘが形成される。
　また、図４に示すように、半導体レーザ素子３の上部電極９１は、回折格子部３０１に電流を供給するための第１電極９１ａと、第１電極９１ａとは別に設けられ、平坦部３０２に電流を供給するための第２電極９１ｂとを有する。この構成により、回折格子３Ｍが設けられていない領域を流れる電流Ｉｆｌａｔと回折格子３Ｍが設けられた領域（ＤＦＢ領域）を流れる電流ＩＤＦＢとを個別に制御できるように構成されていてもよい。
＜３．半導体レーザ装置１００の製造方法＞
　次に半導体レーザ装置１００の製造方法について図６を参照して説明する。
　半導体基板２の上面に、バッファ層３１となるＩｎＰ層、下部ガイド層３２１となるＩｎＧａＡｓ層、活性層３２２となるＩｎＧａＡｓ層及びＩｎＡｌＡｓ層及び上部ガイド層３２３となるＩｎＧａＡｓ層を有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）により積層する。
　上部ガイド層３２３の上面に、フォトリソグラフィ及びウェットエッチングにより回折格子３Ｍが形成された回折格子領域３２３ｘと、回折格子３Ｍが形成されない平坦領域３２３ｙとを形成する。そして、上部ガイド層３２３の上部に上部クラッド層３３となるＩｎＰ層及びキャップ層３４となるＩｎＧａＡｓ層を有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）により積層する。これにより、半導体基板２上に回折格子３Ｍが形成された回折格子領域３２３ｘと、回折格子３Ｍが形成されない平坦領域３２３ｙとを有する積層構造体が形成される（構造体形成工程）。
　このように形成された積層構造体に対してエッチングを行って導波路３Ｌを形成する。具体的には、積層構造体をエッチングして、回折格子３Ｍが形成された回折格子部３０１と、回折格子３Ｍが形成されていない領域であって回折格子部３０１よりも幅の広い領域を有する平坦部３０２とを備え、平坦部３０２は、回折格子部３０１との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が変化する接続部３０３を有する導波路３Ｌを形成する（導波路形成工程）。
　また、導波路３Ｌの幅方向両側を覆うように例えばＳｉＯ２の保護膜３５を形成する。半導体レーザ素子３が形成される。なお、１つの半導体基板２上に複数の半導体レーザ素子３を形成することが考えられる。
　そして、半導体レーザ素子３に対してレーザ発振用の上部電極９１（９１ａ、９１ｂ）及び下部電極９２を形成する。また、回折格子部３０１の一端面に低反射膜ＡＲを形成し、平坦部の一端面に高反射膜ＨＲを形成する。その後、半導体レーザ素子３を有する領域ごとに半導体基板２を切断することによって、半導体レーザチップが形成される。この半導体レーザチップは、冷却モジュール７に搭載された状態で気密容器５内に設けられる。
＜４．本実施形態の効果＞
　このような半導体レーザ装置１００であれば、幅の小さい回折格子部３０１と、幅の大きい平坦部３０２とを有するので、単一モード性を向上させつつ、レーザ光の光出力（利得）を大きくすることができる。また、平坦部３０２は、回折格子部３０１との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が変化する接続部３０３を有するので、意図しない反射を低減することができ、単一モードの光を安定して出力することができる。また、平坦部３０２における接続部３０３とは反対側の端面に高反射膜ＨＲが設けられ、回折格子部３０１における接続部３０３とは反対側の端面に低反射膜ＡＲが設けられているので、回折格子部３０１の端面から安定して単一モードの光を出力することができる。このように回折格子部３０１における接続部３０３とは反対側の端面が光射出面となることから、単一モード性をより一層向上することができる。
　また、回折格子３Ｍが形成されていない領域の面積が、回折格子３Ｍが形成された領域の面積以上の構成において、回折格子部３０１に電流を供給するための第１電極９１ａと平坦部３０２に電流を供給するための第２電極９１ｂとを有するので、高い光出力（利得）を得るために全電流（Ｉｆｌａｔ＋ＩＤＢＦ）が大きくなっても、回折格子３Ｍが設けられた領域を流れる電流ＩＤＢＦは小さくすることができる。これにより、回折格子部３０１の温度上昇を抑えることができ、チャープ率を小さくし、ガス分析装置１０に用いた場合の分解能を向上させることができる。
＜５．その他の実施形態＞
　なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
　例えば、半導体レーザ素子３の平面視形状は前記実施形態に限られず、図７に示すように、接続部３０３の幅方向両辺が、矩形部３０２ｓの幅方向両辺に連続しない構成としてもよい。具体的には、接続部３０３の幅方向両辺が、矩形部３０２ｓにおける回折格子部側の端辺３０２ａに連続する構成となる。この場合であっても、回折格子部３０１と接続部３０３との接続箇所ＣＰ１、及び／又は、矩形部３０２ｓと接続部３０３との接続箇所ＣＰ２がＲ形状とされていることが望ましい。
　また、接続部３０３の形状としては、幅方向両辺が直線状をなすものに限られず、曲線状をなすものであってもよい。このとき、接続部３０３は、回折格子部３０１から平坦部３０２に向かうに連れて徐々に幅が広がる部分を有する構成であれば、くびれ形状を有するなど、回折格子部３０１から平坦部３０２に向かって一時的に幅が狭まる部分を有していても良い。
　さらに、図８に示すように、接続部３０３は、回折格子部３０１との接続箇所ＣＰ１に向かうに連れて連続的に幅が狭くなるテーパ部３０３ｍと、当該テーパ部３０３ｍ及び回折格子部３０１を繋げる幅狭部３０３ｎとを有する構成としてもよい。
　その上、前記実施形態では、上部電極９１を回折格子部用の電極９１ａ及び平坦部用の電極９１ｂの２電極構成としているが、回折格子部３０１及び平坦部３０２に共通の単一電極としてもよい。
　加えて、前記実施形態では、回折格子部３０１及び平坦部３０２それぞれが同一幅の構成であったが、回折格子部３０１又は平坦部３０２の少なくとも一方が、長手方向において幅が変化する構成としてもよい。例えば、平坦部３０２は、矩形部３０２ｓを有さない構成でもよく、この場合、一端から他端に亘って連続的に幅が変化する例えばテーパ状の構成としてもよい。
　半導体レーザ素子３の駆動方式としては、連続発振（ＣＷ）方式であっても良いし、疑似連続発振（疑似ＣＷ）方式であっても良いし、パルス発振方式であっても良い。
　前記実施形態では、分布帰還型（ＤＦＢ）の半導体レーザ装置について説明したが、本発明は、分布反射型（ＤＢＲ）の半導体レーザ装置にも適用可能である。
　前記実施形態では、半導体レーザ装置１００をガス分析装置１０に適用した例を説明したが、その他の光学分析装置に適用しても良いし、光通信用途に用いられるものであっても良い。
　また、分析対象は、排ガスに限らず、例えば、半導体の製造プロセスにおいて発生するガス、材料生成プラントにおける副生成物のガス、呼気、電池から発生するガス、大気などの種々の気体であっても良いし、液体であっても構わない。
　その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
１０・・・ガス分析装置
１１・・・測定セル
１２・・・光検出器
１３・・・分析部
１００・・・半導体レーザ装置
３Ｌ・・・導波路
３Ｍ・・・回折格子
２・・・半導体基板
３・・・半導体レーザ素子
３０１・・・回折格子部
３０２・・・平坦部
３０２ｓ・・・矩形部
３０３・・・接続部
３０３ｍ・・・テーパ部
３０３ｎ・・・幅狭部
ＣＰ１・・・回折格子部と接続部との接続箇所
ＣＰ２・・・平坦部と接続部との接続箇所
３ｘ・・・光射出面
ＨＲ・・・高反射膜
ＡＲ・・・低反射膜
９１ａ・・・第１電極
９１ｂ・・・第２電極
　本発明によれば、単一モードの光を安定して出力しつつ、その強度を大きくした半導体レーザ素子を提供することができる。

Claims (12)

  1. 　導波路上に回折格子を形成した半導体レーザ素子であって、
    　前記導波路は、
    　前記回折格子が形成された回折格子部と、
    　前記回折格子が形成されていない領域であって前記回折格子部よりも幅の広い領域を有する平坦部とを備え、
    　前記平坦部は、前記回折格子部との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が変化する領域を有する接続部を有しており、
    　前記平坦部における前記接続部とは反対側の端面に高反射膜が設けられ、前記回折格子部における前記接続部とは反対側の端面に低反射膜が設けられている、半導体レーザ素子。
  2. 　前記接続部は、前記回折格子部との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が狭くなる、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
  3. 　前記接続部の最大の幅は、前記平坦部における前記接続部以外の部分の最大の幅以下であり、前記接続部の最小の幅は、前記回折格子部の最大の幅以上である、請求項１又は２に記載の半導体レーザ素子。
  4. 　前記平坦部は、矩形状をなす矩形部と、前記接続部とを有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
  5. 　前記回折格子部と前記接続部との接続箇所、及び／又は、前記矩形部と前記接続部との接続箇所がＲ形状とされている、請求項４に記載の半導体レーザ素子。
  6. 　前記接続部は、前記回折格子部との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が狭くなるテーパ部と、当該テーパ部及び前記回折格子部を繋げる幅狭部とを有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
  7. 　前記導波路の光出射端の幅寸法は、発振波長の１～２倍である、請求項１乃至６の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
  8. 　前記回折格子が形成されていない領域の面積は、前記回折格子が形成された領域の面積以上である、請求項１乃至７の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
  9. 　前記回折格子部に電流を供給するための第１電極と、
    　前記第１電極とは別に設けられ、前記平坦部に電流を供給するための第２電極とを有する、請求項１乃至８の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
  10. 　基板と、前記基板上に設けられた半導体レーザ素子とを備える半導体レーザ装置であって、
    　前記半導体レーザ素子は、請求項１乃至９の何れか一項に記載のものである、半導体レーザ装置。
  11. 　導波路上に回折格子を形成した半導体レーザ装置の製造方法であって、
    　基板上に、前記回折格子が形成された回折格子領域と前記回折格子が形成されない平坦領域とを有する積層構造体を形成する構造体形成工程と、
    　前記積層構造体をエッチングして、前記回折格子が形成された回折格子部と、前記回折格子が形成されていない領域であって前記回折格子部よりも幅の広い領域を有する平坦部とを備え、前記平坦部は、前記回折格子部との接続箇所に向かうに連れて連続的に幅が変化する領域を有する接続部を有する導波路を形成する導波路形成工程とを備える、半導体レーザ装置の製造方法。
  12. 　サンプルに含まれる測定対象成分を分析する分析装置であって、
    　前記サンプルが導入される測定セルと、
    　前記測定セルにレーザ光を照射する請求項１０記載の半導体レーザ装置と、
    　前記測定セルを通過したレーザ光を検出する光検出器と、
    　前記光検出器の検出信号を用いて前記測定対象成分を分析する分析部とを有する、分析装置。
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