(57)【要約】      （修正有）【課題】第３部分と第１部分とが接続されている部分に生じる応力を低減できる半導体レーザーを提供する。【解決手段】第１部分２ａにおいて、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３であり、第１部分の第１軸Ａ１の一方側において、第１の点Ｐ１を通り第１軸と直交する軸を第２軸Ａ２とし、第２の点Ｐ２を通り第１軸と直交する軸を第３軸Ａ３とし、第３の点Ｐ３を通り第１軸と直交する軸を第４軸Ａ４とし、平面視において、第２軸と第１部分の外縁との交点と、第１の点と、の間の距離をＷ１とし、平面視において、第３軸と第１部分の外縁との交点と、第２の点と、の間の距離をＷ２とし、平面視において、第４軸と第１部分の外縁との交点と、第３の点と、の間の距離をＷ３とした場合に、Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２、または、Ｗ１＜Ｗ２、かつ、Ｗ３＜Ｗ２、である、半導体レーザー。【選択図】図５
2020167204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ミラー層と、
第２ミラー層と、
前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に配置された活性層と、
前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に配置された電流狭窄層と、
前記第１ミラー層と連続して設けられ、複数の第１酸化層を含む第１領域と、
前記第２ミラー層と連続して設けられ、複数の第２酸化層を含む第２領域と、
を含み、
前記第１ミラー層、前記第２ミラー層、前記活性層、前記電流狭窄層、前記第１領域、および前記第２領域は、積層体を構成し、
前記積層体は、平面視において、
第１部分と、
第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分との間に配置され、前記活性層で発生した光を共振させる第３部分と、
を有し、
前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分は、前記第３部分の中心を通る第１軸に沿って配置され、
前記第１部分において、
前記第１軸上の第１の点と前記中心との間の距離をＤ１とし、
前記第１軸上の第２の点と前記中心との間の距離をＤ２とし、
前記第１軸上の第３の点と前記中心との間の距離をＤ３とした場合に、
Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３であり、
平面視において、
前記第１の点を通り前記第１軸と直交する軸を第２軸とし、
前記第２の点を通り前記第１軸と直交する軸を第３軸とし、
前記第３の点を通り前記第１軸と直交する軸を第４軸とし、
前記第１部分の前記第１軸の一方側において、
前記第２軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第１の点と、の間の距離をＷ１とし、
前記第３軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第２の点と、の間の距離をＷ２とし、
前記第４軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第３の点と、の間の距離をＷ３とした場合に、
Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２、または、
Ｗ１＜Ｗ２、かつ、Ｗ３＜Ｗ２、である、半導体レーザー。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の点における前記第１部分の幅、前記第２の点における前記第１部分の幅、および前記第３の点における前記第１部分の幅は、等しい、半導体レーザー。
【請求項３】
請求項１または２において、
平面視において、前記第１部分の外縁の一部は、曲線である、半導体レーザー。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第１領域および前記第２領域は、前記積層体の酸化領域を構成し、
平面視において、前記第１部分の前記酸化領域の幅をＷ４とした場合に、
｜Ｗ１−Ｗ２｜≧Ｗ４、かつ、｜Ｗ２−Ｗ３｜≧Ｗ４、である、半導体レーザー。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記第１部分の前記第１軸の他方側において、
前記第２軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第１の点と、の間の距離をＷ５とし、
前記第３軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第２の点と、の間の距離をＷ６とし、
前記第４軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第３の点と、の間の距離をＷ７とした場合に、
Ｗ５＞Ｗ６、かつ、Ｗ７＞Ｗ６、または、
Ｗ５＜Ｗ６、かつ、Ｗ７＜Ｗ６、である、半導体レーザー。
【請求項６】
半導体レーザーと、
前記半導体レーザーから出射された光が照射される、アルカリ金属原子が収容された原子セルと、
前記原子セルを透過した光の強度を検出して、検出信号を出力する受光素子と、
を含み、
前記半導体レーザーは、
第１ミラー層と、
第２ミラー層と、
前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に配置された活性層と、
前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に配置された電流狭窄層と、
前記第１ミラー層と連続して設けられ、複数の第１酸化層を含む第１領域と、
前記第２ミラー層と連続して設けられ、複数の第２酸化層を含む第２領域と、
を含み、
前記第１ミラー層、前記第２ミラー層、前記活性層、前記電流狭窄層、前記第１領域、および前記第２領域は、積層体を構成し、
前記積層体は、平面視において、
第１部分と、
第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分との間に配置され、前記活性層で発生した光を共振させる第３部分と、
を有し、
前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分は、前記第３部分の中心を通る第１軸に沿って配置され、
前記第１部分において、
前記第１軸上の第１の点と前記中心との間の距離をＤ１とし、
前記第１軸上の第２の点と前記中心との間の距離をＤ２とし、
前記第１軸上の第３の点と前記中心との間の距離をＤ３とした場合に、
Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３であり、
平面視において、
前記第１の点を通り前記第１軸と直交する軸を第２軸とし、
前記第２の点を通り前記第１軸と直交する軸を第３軸とし、
前記第３の点を通り前記第１軸と直交する軸を第４軸とし、
前記第１部分の前記第１軸の一方側において、
前記第２軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第１の点と、の間の距離をＷ１とし、
前記第３軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第２の点と、の間の距離をＷ２とし、
前記第４軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第３の点と、の間の距離をＷ３とした場合に、
Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２、または、
Ｗ１＜Ｗ２、かつ、Ｗ３＜Ｗ２、である、原子発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザーおよび原子発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光型半導体レーザーは、例えば、量子干渉効果のひとつであるＣＰＴ（Coherent Population Trapping）を利用した原子発振器の光源として用いられる。このような半導体レーザーは、２つのミラー層と、２つのミラー層の間に配置された活性層と、を有している。さらに、半導体レーザーは、活性層に注入される電流が活性層の面内に広がることを防ぐための電流狭窄層を有している。
【０００３】
このような半導体レーザーとして、例えば、特許文献１には、ｎ型のＧａＡｓ基板上に、ｎ型のＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ層およびｎ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層の４０．５ペアからなる第１ミラー層、活性層、およびｐ型のＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ層およびｐ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層の２０ペアからなる第２ミラーを有する積層構造を備えている半導体レーザーが開示されている。
【０００４】
特許文献１では、第２ミラーの一層を、Ａｌの組成比が大きい層に変えて、当該層を側面から酸化することにより、電流狭窄層を形成している。電流狭窄層を形成する際に、第１ミラーおよび第２ミラーを構成するＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層も酸化されて酸化領域が形成される。
【０００５】
また、面発光型半導体レーザーは、一般的に、共振器が等方的な構造を有するため、共振器から出射される光の偏光方向の制御が困難である。そこで、特許文献１では、共振部に歪みを付与する歪付与部を設け、光を偏光させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１１９１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
酸化領域は、Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層のヒ素が酸素に置き換わって形成されるが、その際に体積が減少する。そのため、共振部を構成する半導体層に応力が生じる。特に、共振部と歪付与部とが接続されている部分には、大きな応力が生じる。この応力によって共振部を構成する半導体層に欠陥が生じると、半導体レーザーの特性が変化してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【０００９】
本適用例に係る半導体レーザーは、第１ミラー層と、第２ミラー層と、前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に配置された活性層と、前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に配置された電流狭窄層と、前記第１ミラー層と連続して設けられ、複数の第１酸化層を含む第１領域と、前記第２ミラー層と連続して設けられ、複数の第２酸化層を含む第２領域と、を含み、前記第１ミラー層、前記第２ミラー層、前記活性層、前記電流狭窄層、前記第１領域、および前記第２領域は、積層体を構成し、前記積層体は、平面視において、第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に配置され、前記
活性層で発生した光を共振させる第３部分と、を有し、前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分は、前記第３部分の中心を通る第１軸に沿って配置され、前記第１部分において、前記第１軸上の第１の点と前記中心との間の距離をＤ１とし、前記第１軸上の第２の点と前記中心との間の距離をＤ２とし、前記第１軸上の第３の点と前記中心との間の距離をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３であり、平面視において、前記第１の点を通り前記第１軸と直交する軸を第２軸とし、前記第２の点を通り前記第１軸と直交する軸を第３軸とし、前記第３の点を通り前記第１軸と直交する軸を第４軸とし、前記第１部分の前記第１軸の一方側において、前記第２軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第１の点と、の間の距離をＷ１とし、前記第３軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第２の点と、の間の距離をＷ２とし、前記第４軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第３の点と、の間の距離をＷ３とした場合に、Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２、または、Ｗ１＜Ｗ２、かつ、Ｗ３＜Ｗ２、である。
【００１０】
本適用例に係る半導体レーザーにおいて、前記第１の点における前記第１部分の幅、前記第２の点における前記第１部分の幅、および前記第３の点における前記第１部分の幅は、等しくてもよい。
【００１１】
本適用例に係る半導体レーザーにおいて、平面視において、前記第１部分の外縁の一部は、曲線であってもよい。
【００１２】
本適用例に係る半導体レーザーにおいて、前記第１領域および前記第２領域は、前記積層体の酸化領域を構成し、平面視において、前記第１部分の前記酸化領域の幅をＷ４とした場合に、｜Ｗ１−Ｗ２｜≧Ｗ４、かつ、｜Ｗ２−Ｗ３｜≧Ｗ４、であってもよい。
【００１３】
本適用例に係る半導体レーザーにおいて、前記第１部分の前記第１軸の他方側において、前記第２軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第１の点と、の間の距離をＷ５とし、前記第３軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第２の点と、の間の距離をＷ６とし、前記第４軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第３の点と、の間の距離をＷ７とした場合に、Ｗ５＞Ｗ６、かつ、Ｗ７＞Ｗ６、または、Ｗ５＜Ｗ６、かつ、Ｗ７＜Ｗ６、であってもよい。
【００１４】
本適用例に係る原子発振器は、半導体レーザーと、前記半導体レーザーから出射された光が照射される、アルカリ金属原子が収容された原子セルと、前記原子セルを透過した光の強度を検出して、検出信号を出力する受光素子と、を含み、前記半導体レーザーは、第１ミラー層と、第２ミラー層と、前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に配置された活性層と、前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に配置された電流狭窄層と、前記第１ミラー層と連続して設けられ、複数の第１酸化層を含む第１領域と、前記第２ミラー層と連続して設けられ、複数の第２酸化層を含む第２領域と、を含み、前記第１ミラー層、前記第２ミラー層、前記活性層、前記電流狭窄層、前記第１領域、および前記第２領域は、積層体を構成し、前記積層体は、平面視において、第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に配置され、前記活性層で発生した光を共振させる第３部分と、を有し、前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分は、前記第３部分の中心を通る第１軸に沿って配置され、前記第１部分において、前記第１軸上の第１の点と前記中心との間の距離をＤ１とし、前記第１軸上の第２の点と前記中心との間の距離をＤ２とし、前記第１軸上の第３の点と前記中心との間の距離をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３であり、平面視において、前記第１の点を通り前記第１軸と直交する軸を第２軸とし、前記第２の点を通り前記第１軸と直交する軸を第３軸とし、前記第３の点を通り前記第１軸と直交する軸を第４軸とし、前記第１部分の前記第１軸の一方側において、前記第２軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第１の点と、の間の距離をＷ１とし、前記第３軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第２の点と、の間の距離をＷ２とし、前記第
４軸と前記第１部分の外縁との交点と、前記第３の点と、の間の距離をＷ３とした場合に、Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２、または、Ｗ１＜Ｗ２、かつ、Ｗ３＜Ｗ２、である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る半導体レーザーを模式的に示す平面図。
【図２】第１実施形態に係る半導体レーザーを模式的に示す断面図。
【図３】第１実施形態に係る半導体レーザーを模式的に示す平面図。
【図４】第１実施形態に係る半導体レーザーを模式的に示す断面図。
【図５】第１部分および第２部分の形状を説明するための図。
【図６】酸化領域によって生じる力を説明するための図。
【図７】酸化領域によって生じる力を説明するための図。
【図８】第１部分および第２部分の形状を説明するための図。
【図９】第３輪郭線を説明するための図。
【図１０】第１実施形態に係る半導体レーザーの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１１】第１実施形態に係る半導体レーザーの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１２】第１実施形態に係る半導体レーザーの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１３】第１実施形態の変形例に係る半導体レーザーを模式的に示す平面図。
【図１４】第２実施形態に係る半導体レーザーを模式的に示す平面図。
【図１５】第１部分および第２部分の形状を説明するための図。
【図１６】第１部分および第２部分の形状を説明するための図。
【図１７】第３輪郭線を説明するための図。
【図１８】第２実施形態の変形例に係る半導体レーザーを模式的に示す平面図。
【図１９】第３実施形態に係る半導体レーザーを模式的に示す平面図。
【図２０】第１部分および第２部分の形状を説明するための図。
【図２１】第４実施形態に係る半導体レーザーを模式的に示す平面図。
【図２２】第５実施形態に係る原子発振器の構成を示す図。
【図２３】第６実施形態に係る周波数信号生成システムの一例を説明するための図。
【図２４】実施例１のシミュレーション結果。
【図２５】実施例２のシミュレーション結果。
【図２６】比較例１のシミュレーション結果。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００１７】
１．  第１実施形態
１．１．  半導体レーザー
まず、第１実施形態に係る半導体レーザーについて、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る半導体レーザー１００を模式的に示す平面図である。図２は、第１実施形態に係る半導体レーザー１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、第１実施形態に係る半導体レーザー１００を模式的に示す平面図である。図４は、第１実施形態に係る半導体レーザー１００を模式的に示す図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【００１８】
なお、便宜上、図２では、積層体２を簡略化して図示している。また、図３では、半導体レーザー１００の積層体２以外の部材の図示を省略している。また、図１〜図４では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。また、本明細書においては、半導体レーザー１００における位置関係を、相対的に第２電極８２側を上
、基板１０側を下として説明する。
【００１９】
半導体レーザー１００は、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Vertical
Cavity Surface Emitting Laser）である。半導体レーザー１００は、図１〜図４に示すように、基板１０と、第１ミラー層２０と、活性層３０と、第２ミラー層４０と、電流狭窄層４２と、コンタクト層５０と、第１領域６０と、第２領域６２と、樹脂層７０と、第１電極８０と、第２電極８２と、を含む。
【００２０】
基板１０は、例えば、第１導電型のＧａＡｓ基板である。第１導電型は、例えば、ｎ型である。
【００２１】
第１ミラー層２０は、基板１０上に配置されている。第１ミラー層２０は、活性層３０に対して基板１０側に配置されている。第１ミラー層２０は、基板１０と活性層３０との間に配置されている。第１ミラー層２０は、例えば、ｎ型の半導体層である。第１ミラー層２０は、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）ミラーである。第１ミラー層２０は、図４に示すように、高屈折率層２４と低屈折率層２６とが交互に積層されて構成されている。高屈折率層２４は、例えば、シリコンがドープされたｎ型のＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ層である。低屈折率層２６は、例えば、シリコンがドープされたｎ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層である。高屈折率層２４と低屈折率層２６との積層数は、例えば、１０ペア以上５０ペア以下である。
【００２２】
活性層３０は、第１ミラー層２０上に配置されている。活性層３０は、第１ミラー層２０と第２ミラー層４０との間に配置されている。活性層３０は、例えば、ｉ型のＩｎ０．０６Ｇａ０．９４Ａｓ層とｉ型のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層とから構成される量子井戸構造を３層重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）構造を有している。
【００２３】
第２ミラー層４０は、活性層３０上に配置されている。第２ミラー層４０は、活性層３０に対して基板１０側とは反対側に配置されている。第２ミラー層４０は、活性層３０とコンタクト層５０との間に配置されている。第２ミラー層４０は、例えば、第２導電型の半導体層である。第２導電型は、例えば、ｐ型である。第２ミラー層４０は、分布ブラッグ反射型ミラーである。第２ミラー層４０は、高屈折率層４４と低屈折率層４６とが交互に積層されて構成されている。高屈折率層４４は、例えば、炭素がドープされたｐ型のＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ層である。低屈折率層４６は、例えば、炭素がドープされたｐ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層である。高屈折率層４４と低屈折率層４６との積層数は、例えば、３ペア以上４０ペア以下である。
【００２４】
第２ミラー層４０、活性層３０、および第１ミラー層２０は、垂直共振器型のｐｉｎダイオードを構成している。第１電極８０と第２電極８２との間にｐｉｎダイオードの順方向の電圧を印加すると、活性層３０において電子と正孔との再結合が起こり、発光が生じる。活性層３０で生じた光は、第１ミラー層２０と第２ミラー層４０との間を多重反射し、その際に誘導放出が起こって、強度が増幅される。そして、光利得が光損失を上回ると、レーザー発振が起こり、コンタクト層５０の上面から、レーザー光が出射される。
【００２５】
電流狭窄層４２は、第１ミラー層２０と第２ミラー層４０との間に配置されている。電流狭窄層４２は、活性層３０と第２ミラー層４０との間に配置されている。電流狭窄層４２は、例えば、活性層３０上に配置されてもよいし、第２ミラー層４０の内部に配置されてもよい。電流狭窄層４２は、例えば、ｘ≧０．９５とした場合に、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層が酸化された層である。電流狭窄層４２には、電流の経路となる開口部４３が設けられている。電流狭窄層４２によって、活性層３０に注入される電流が活性層３０の面内に広がることを防ぐことができる。
【００２６】
コンタクト層５０は、第２ミラー層４０上に配置されている。コンタクト層５０は、ｐ型の半導体層である。具体的には、コンタクト層５０は、炭素がドープされたｐ型のＧａＡｓ層である。
【００２７】
第１領域６０は、図４に示すように、積層体２を構成する第１ミラー層２０の側方に設けられている。第１領域６０は、第１ミラー層２０と連続して設けられた、複数の第１酸化層６を含む。具体的には、第１領域６０は、第１ミラー層２０を構成している低屈折率層２６と連続する層が酸化された第１酸化層６と、第１ミラー層２０を構成している高屈折率層２４と連続する層４と、が交互に積層されて構成されている。
【００２８】
第２領域６２は、積層体２を構成する第２ミラー層４０の側方に設けられている。第２領域６２は、第２ミラー層４０と連続して設けられた、複数の第２酸化層１６を含む。具体的には、第２領域６２は、第２ミラー層４０を構成している低屈折率層４６と連続する層が酸化された第２酸化層１６と、第２ミラー層４０を構成している高屈折率層４４と連続する層１４と、が交互に積層されて構成されている。
【００２９】
第１領域６０および第２領域６２は、酸化領域８を構成している。酸化領域８は、図３に示すように、積層体２の外縁に沿って設けられている。図４に示すように、酸化領域８の上面６３は、第２ミラー層４０の上面４８に対して傾斜している。
【００３０】
第１ミラー層２０の一部、活性層３０、第２ミラー層４０、電流狭窄層４２、コンタクト層５０、第１領域６０、および第２領域６２は、積層体２を構成している。図２に示すように、積層体２は、柱状である。積層体２は、第１ミラー層２０上に配置され、第１ミラー層２０から上方に突出している。積層体２は、樹脂層７０によって囲まれている。
【００３１】
積層体２は、図３に示すように、平面視において、第１部分２ａと、第２部分２ｂと、第３部分２ｃと、を有している。なお、平面視とは、基板１０に垂直な軸に沿って見ることをいい、図示の例では、Ｚ軸に沿って見ることをいう。また、Ｚ軸は、基板１０に垂直な軸であり、Ｘ軸およびＹ軸は、Ｚ軸に垂直、かつ、互いに垂直な軸である。
【００３２】
図示の例では、第１部分２ａ、第２部分２ｂ、および第３部分２ｃは、平面視において、第１軸Ａ１に沿って配置されている。第１部分２ａ、第２部分２ｂ、および第３部分２ｃは、平面視において、第１軸Ａ１上に配置されている。第１軸Ａ１は、第３部分２ｃの中心Ｃを通る軸である。図示の例では、第１軸Ａ１は、Ｙ軸に平行である。
【００３３】
第１部分２ａ、第３部分２ｃ、および第２部分２ｂは、この順で第１軸Ａ１に沿って並んでいる。第１部分２ａは、第３部分２ｃから第１軸Ａ１に沿って、一方側に突出している。第２部分２ｂは、第３部分２ｃから第１軸Ａ１に沿って、他方側に突出している。
【００３４】
第１部分２ａは、第３部分２ｃに接続されている。第２部分２ｂは、第３部分２ｃに接続されている。すなわち、第１部分２ａ、第２部分２ｂ、および第３部分２ｃは、一体に設けられている。第１部分２ａの形状、および第２部分２ｂの形状の詳細については、後述する。
【００３５】
第３部分２ｃは、活性層３０で発生した光を共振させる。すなわち、第３部分２ｃでは、共振器が形成される。第３部分２ｃの平面形状は、例えば、円である。
【００３６】
半導体レーザー１００では、第１部分２ａおよび第２部分２ｂによって、活性層３０に歪みを付与することができる。第１部分２ａおよび第２部分２ｂが活性層３０に歪みを付
与することによって、活性層３０には所定の方向に応力が生じる。この結果、共振器を構成する第３部分２ｃは、光学的に等方的でなくなり、活性層３０で発生する光が偏光する。よって、活性層３０で発生する光の偏光を安定させることができる。ここで、光が偏光するとは、光の電場の振動方向が一定であることをいう。
【００３７】
樹脂層７０は、図２に示すように、積層体２の少なくとも側面に配置されている。図１に示す例では、樹脂層７０は、第１部分２ａおよび第２部分２ｂを覆っている。樹脂層７０の材質は、例えば、ポリイミドである。
【００３８】
第１電極８０は、第１ミラー層２０上に配置されている。第１電極８０は、第１ミラー層２０とオーミックコンタクトしている。第１電極８０は、第１ミラー層２０と電気的に接続されている。第１電極８０としては、例えば、第１ミラー層２０側から、Ｃｒ層、Ｐｔ層、Ｔｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いる。第１電極８０は、活性層３０に電流を注入するための一方の電極である。なお、図示はしないが、第１電極８０は、基板１０の下面に設けられていてもよい。
【００３９】
第２電極８２は、コンタクト層５０上に配置されている。第２電極８２は、コンタクト層５０とオーミックコンタクトしている。図示の例では、第２電極８２は、さらに樹脂層７０上に配置されている。第２電極８２は、コンタクト層５０を介して、第２ミラー層４０と電気的に接続されている。第２電極８２としては、例えば、コンタクト層５０側から、Ｃｒ層、Ｐｔ層、Ｔｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いる。第２電極８２は、活性層３０に電流を注入するための他方の電極である。
【００４０】
第２電極８２は、パッド８４と電気的に接続されている。図示の例では、第２電極８２は、引き出し配線８６を介して、パッド８４と電気的に接続されている。パッド８４および引き出し配線８６は、樹脂層７０上に設けられている。パッド８４および引き出し配線８６の材質は、例えば、第２電極８２の材質と同じである。
【００４１】
図５は、第１部分２ａおよび第２部分２ｂの形状を説明するための図である。
【００４２】
図５に示すように、平面視において、第１部分２ａの外縁は、第１部分２ａの端部の第１輪郭線Ｃ１と、第３部分２ｃの外縁と第１輪郭線Ｃ１とを結ぶ第２輪郭線Ｃ２および第３輪郭線Ｃ３と、で構成されている。第２輪郭線Ｃ２は、第１軸Ａ１の一方側に位置し、第３輪郭線Ｃ３は、第１軸Ａ１の他方側に位置している。
【００４３】
第２輪郭線Ｃ２には凹凸がある。すなわち、第２輪郭線Ｃ２は、第１軸Ａ１に平行な１つの直線で構成されていない。具体的には、第２輪郭線Ｃ２は、以下の関係を満たしている。第１軸Ａ１上の第１の点Ｐ１と第３部分２ｃの中心Ｃとの間の距離をＤ１とし、第１軸Ａ１上の第２の点Ｐ２と第３部分２ｃの中心Ｃとの間の距離をＤ２とし、第１軸Ａ１上の第３の点Ｐ３と第３部分２ｃの中心Ｃとの間の距離をＤ３とした場合、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３である。また、第２軸Ａ２と第２輪郭線Ｃ２との交点と、第１の点Ｐ１と、の間の距離をＷ１とし、第３軸Ａ３と第２輪郭線Ｃ２との交点と、第２の点Ｐ２と、の間の距離をＷ２とし、第４軸Ａ４と第２輪郭線Ｃ２との交点と、第３の点Ｐ３と、の間の距離をＷ３とした場合、Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２である。
【００４４】
なお、第２軸Ａ２は、平面視において、第１の点Ｐ１を通り第１軸Ａ１と直交する軸である。また、第３軸Ａ３は、平面視において、第２の点Ｐ２を通り第１軸Ａ１と直交する軸である。また、第４軸Ａ４は、平面視において、第３の点Ｐ３を通り第１軸Ａ１と直交する軸である。また、第１の点Ｐ１、第２の点Ｐ２、および第３の点Ｐ３は、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３を満たしていれば、第１軸Ａ１上の任意の位置に設定可能である。
【００４５】
このように、第２輪郭線Ｃ２がＷ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２を満たしていることによって、例えば、後述する図７に示す第２輪郭線Ｃ２が第１軸Ａ１に平行な１つの直線で構成されている場合と比べて、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。以下、この理由について説明する。
【００４６】
図６は、半導体レーザー１００において、酸化領域８によって生じる力を説明するための図である。図７は、比較例として、第１部分２ａの第２輪郭線Ｃ２および第３輪郭線Ｃ３が第１軸Ａ１に平行な直線である場合に、酸化領域８によって生じる力を説明するための図である。なお、図６および図７には、酸化領域８によって生じる力の方向を矢印の向きで、力の大きさを矢印の大きさで表している。
【００４７】
図６および図７に示すように、酸化領域８では、Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層のヒ素が酸素に置き換わって形成されるが、その際に体積が減少する。これにより、第１部分２ａの酸化領域８には、第３部分２ｃを引っ張る力が生じる。すなわち、第３部分２ｃには、引っ張り応力が生じる。
【００４８】
図７に示すように、第２輪郭線Ｃ２が、第１軸Ａ１に平行な１つの直線である場合、酸化領域８が第１軸Ａ１に平行な１つの直線状に形成される。そのため、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に応力が集中する。特に、第１部分２ａと第３部分２ｃとがつくる角部に応力が集中する。
【００４９】
これに対して、第２輪郭線Ｃ２が、Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２を満たす場合、図６に示すように、酸化領域８が第３部分２ｃを引っ張る力が分断され、積層体２に生じる応力が分散される。そのため、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【００５０】
図８は、第１部分２ａおよび第２部分２ｂの形状を説明するための図である。図８は、図５に対応しており、図５とは、第１の点Ｐ１、第２の点Ｐ２、第３の点Ｐ３の位置が異なる。
【００５１】
図８に示すように、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３を満たすように、図５に示す例とは異なる位置に、第１の点Ｐ１、第２の点Ｐ２、および第３の点Ｐ３を設定する。図８に示す例では、第２輪郭線Ｃ２は、Ｗ１＜Ｗ２、かつ、Ｗ３＜Ｗ２を満たしている。
【００５２】
このように、第２輪郭線Ｃ２が、Ｗ１＜Ｗ２、かつ、Ｗ３＜Ｗ２を満たす場合も、第２輪郭線Ｃ２が、Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２を満たす場合と同様に、積層体２に生じる応力を分散させることができ、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【００５３】
第１部分２ａでは、第２輪郭線Ｃ２が、Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２、およびＷ１＜Ｗ２、かつ、Ｗ３＜Ｗ２の両方の条件を満たしているが、図示はしないが、第２輪郭線Ｃ２がいずれか一方の条件を満たしていればよい。この場合でも、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【００５４】
距離Ｗ１と距離Ｗ２の差の絶対値は、例えば、第１部分２ａの酸化領域８の幅Ｗ４以上である。また、距離Ｗ２と距離Ｗ３の差の絶対値は、例えば、第１部分２ａの酸化領域８の幅Ｗ４以上である。すなわち、｜Ｗ１−Ｗ２｜≧Ｗ４、かつ、｜Ｗ２−Ｗ３｜≧Ｗ４である。これにより、酸化領域８が第３部分２ｃを引っ張る力をより確実に分断でき、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力をより低減できる。
【００５５】
例えば、｜Ｗ１−Ｗ２｜＜Ｗ４の場合、Ｗ１＞Ｗ２またはＷ１＜Ｗ２を満たしていても、酸化領域８が第１軸Ａ１に平行な１つの直線状となる部分が残ってしまう。同様に、｜Ｗ２−Ｗ３｜＜Ｗ４の場合、Ｗ３＞Ｗ２またはＷ３＜Ｗ２を満たしていても、酸化領域８が第１軸Ａ１に平行な１つの直線状となる部分が残ってしまう。これに対して、｜Ｗ１−Ｗ２｜≧Ｗ４、かつ、｜Ｗ２−Ｗ３｜≧Ｗ４の場合、酸化領域８が第１軸Ａ１に平行な１つの直線状となる部分が残らない。したがって、酸化領域８が第３部分２ｃを引っ張る力をより確実に分断できる。
【００５６】
なお、酸化領域８の幅Ｗ４とは、図４に示すように、積層体２の側面において、複数の酸化層のうち最下層の端８ａと、複数の酸化層のうち最上層の端８ｂと、の間の距離のことである。端８ａは、複数の酸化層のうち、最下層の酸化層の端であって、最下層の酸化層と連続する低屈折率層とは反対の端である。端８ａは、積層体２の側面を構成している。端８ｂは、複数の酸化層のうち、最上層の酸化層の端であって、最上層の酸化層と連続する低屈折率層側の端である。
【００５７】
図示の例では、端８ａは、第１領域６０の複数の第１酸化層６のうち、最下層の第１酸化層６の端であって、最下層の第１酸化層６と連続する低屈折率層２６とは反対の端である。端８ｂは、第２領域６２の複数の第２酸化層１６のうち、最上層の第２酸化層１６の端であって、最上層の第２酸化層１６と連続する低屈折率層４６側の端である。
【００５８】
図５に示す例では、距離Ｗ１と距離Ｗ３とは等しい。なお、図示はしないが、距離Ｗ１と距離Ｗ３とが異なっていてもよい。
【００５９】
第１の点Ｐ１における第１部分２ａの幅Ｗ１０、第２の点Ｐ２における第１部分２ａの幅Ｗ２０、および第３の点Ｐ３における第１部分２ａの幅Ｗ３０は、等しい。すなわち、Ｗ１０＝Ｗ２０＝Ｗ３０である。これにより、第１部分２ａの幅を一定とすることができ、第１部分２ａは高い剛性を有することができる。例えば、第１部分２ａの幅が一定ではない場合、幅が小さい部分において剛性が低下してしまう。
【００６０】
なお、第１の点Ｐ１における第１部分２ａの幅Ｗ１０は、第２軸Ａ２と第２輪郭線Ｃ２との交点と、第２軸Ａ２と第３輪郭線Ｃ３との交点と、の間の距離である。第２の点Ｐ２における第１部分２ａの幅Ｗ２０は、第３軸Ａ３と第２輪郭線Ｃ２との交点と、第３軸Ａ３と第３輪郭線Ｃ３との交点と、の間の距離である。第３の点Ｐ３における第１部分２ａの幅Ｗ３０は、第４軸Ａ４と第２輪郭線Ｃ２との交点と、第４軸Ａ４と第３輪郭線Ｃ３との交点と、の間の距離である。
【００６１】
第１部分２ａの幅は、一定である。具体的には、第１部分２ａでは、第２輪郭線Ｃ２と第１軸Ａ１との間の距離が大きい部分では第３輪郭線Ｃ３と第１軸Ａ１との間の距離が小さく、第２輪郭線Ｃ２と第１軸Ａ１との間の距離が小さい部分では第３輪郭線Ｃ３と第１軸Ａ１との間の距離が大きい。これにより、第１部分２ａの幅が一定となっている。
【００６２】
なお、第１部分２ａの幅は、第１軸Ａ１と直交する軸に沿った第１部分２ａの大きさである。また、第２輪郭線Ｃ２と第１軸Ａ１との間の距離とは、第１軸Ａ１と直交する軸に沿った、第２輪郭線Ｃ２と第１軸Ａ１との間の距離である。また、第３輪郭線Ｃ３と第１軸Ａ１との間の距離とは、第１軸Ａ１と直交する軸に沿った、第３輪郭線Ｃ３と第１軸Ａ１との間の距離である。
【００６３】
第１部分２ａにおいて、第２軸Ａ２と交差する第２輪郭線Ｃ２の辺Ｃ２ａと、第２軸Ａ２と交差する第３輪郭線Ｃ３の辺Ｃ３ａとは、平行である。また、第３軸Ａ３と交差する
第２輪郭線Ｃ２の辺Ｃ２ｂと、第２軸Ａ２と交差する第３輪郭線Ｃ３の辺Ｃ３ｂとは、平行である。また、第３軸Ａ３と交差する第２輪郭線Ｃ２の辺Ｃ２ｃと、第２軸Ａ２と交差する第３輪郭線Ｃ３の辺Ｃ３ｃとは、平行である。辺Ｃ２ａ、辺Ｃ２ｂ、辺Ｃ２ｃ、辺Ｃ３ａ、辺Ｃ３ｂ、および辺Ｃ３ｃは、第１軸Ａ１と平行である。
【００６４】
第２輪郭線Ｃ２では、辺Ｃ２ａと辺Ｃ２ｂとを接続する辺と、辺Ｃ２ａとが角部を形成している。角部の角度は、９０°である。同様に、辺Ｃ２ａと辺Ｃ２ｂとを接続する辺と、辺Ｃ２ｂとが角部を形成している。また、辺Ｃ２ｂと辺Ｃ２ｃとを接続する辺と、辺Ｃ２ｂとが角部を形成し、辺Ｃ２ｂと辺Ｃ２ｃとを接続する辺と、辺Ｃ２ｃとが角部を形成している。このように、第２輪郭線Ｃ２では、接続される２つの辺において、辺と辺とが角部を形成している。第３輪郭線Ｃ３についても同様であり、接続される２つの辺において、辺と辺とが角部を形成している。
【００６５】
図９は、第３輪郭線Ｃ３を説明するための図である。図９では、第１の点Ｐ１、第２の点Ｐ２、および第３の点Ｐ３を、図５に示す例と同様に設定している。
【００６６】
第３輪郭線Ｃ３には凹凸がある。すなわち、第３輪郭線Ｃ３は、第１軸Ａ１に平行な１つの直線で構成されていない。具体的には、図９に示すように、第２軸Ａ２と第３輪郭線Ｃ３との交点と、第１の点Ｐ１と、の間の距離をＷ５とし、第３軸Ａ３と第３輪郭線Ｃ３との交点と、第２の点Ｐ２と、の間の距離をＷ６とし、第４軸Ａ４と第３輪郭線Ｃ３との交点と、第３の点Ｐ３と、の間の距離をＷ７とした場合、Ｗ５＜Ｗ６、かつ、Ｗ７＜Ｗ６である。そのため、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【００６７】
なお、第１の点Ｐ１、第２の点Ｐ２、および第３の点Ｐ３の位置を、図８に示すように設定することによって、第３輪郭線Ｃ３は、Ｗ５＞Ｗ６、かつ、Ｗ７＞Ｗ６を満たす。そのため、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【００６８】
第１部分２ａと第２部分２ｂとは、第３部分２ｃの中心Ｃに関して点対称である。そのため、第２部分２ｂでは、第１部分２ａと同様に、第２部分２ｂと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【００６９】
なお、上記では、ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザーについて説明したが、本実施形態に係る半導体レーザーでは、発振波長に応じて、例えば、ＧａＩｎＰ系、ＺｎＳＳｅ系、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＧａＡｓＳｂ系の半導体材料を用いてもよい。
【００７０】
１．２．  半導体レーザーの製造方法
次に、半導体レーザー１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図１０〜図１２は、半導体レーザー１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００７１】
図１０に示すように、基板１０上に、第１ミラー層２０、活性層３０、酸化されて電流狭窄層４２となる被酸化層４２ａ、第２ミラー層４０、およびコンタクト層５０を、エピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法が挙げられる。
【００７２】
次に、コンタクト層５０、第２ミラー層４０、被酸化層４２ａ、活性層３０、および第１ミラー層２０をパターニングして、積層体２を形成する。パターニングは、例えば、フ
ォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。
【００７３】
図１１に示すように、被酸化層４２ａを酸化して、電流狭窄層４２を形成する。被酸化層４２ａは、例えば、ｘ≧０．９５とした場合、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層である。例えば、４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、積層体２が設けられた基板１０を投入することにより、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層を側面から酸化して、電流狭窄層４２を形成する。
【００７４】
被酸化層４２ａを酸化して電流狭窄層４２を形成する酸化工程において、第１ミラー層２０を構成するＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層のヒ素が酸素に置き換わり、図４に示すように、第１酸化層６が形成される。この結果、第１領域６０が形成される。同様に、第２ミラー層４０を構成するＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層のヒ素が酸素に置き換わり、図４に示すように、第２酸化層１６が形成される。この結果、第２領域６２が形成される。
【００７５】
第１領域６０および第２領域６２は、ヒ素が酸素に置き換わることによって、体積が減少する。これにより、第２領域６２の上面６３が傾斜する。具体的には、第１領域６０および第２領域６２は、ヒ素が酸素に置き換わることによって、強い電気陰性度のために格子間距離の縮小が起こり、体積が約３０％減少する。
【００７６】
図１２に示すように、積層体２を取り囲むように樹脂層７０を形成する。樹脂層７０は、例えば、スピンコート法等を用いて第１ミラー層２０の上面および積層体２の全面にポリイミド樹脂等からなる層を形成し、該層をパターニングすることにより形成される。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。次に、樹脂層７０を加熱処理することにより硬化させる。
【００７７】
図２に示すように、コンタクト層５０上および樹脂層７０上に第２電極８２を形成し、第１ミラー層２０上に第１電極８０を形成する。第１電極８０および第２電極８２は、例えば、真空蒸着法およびリフトオフ法の組合せ等により形成される。なお、第１電極８０および第２電極８２を形成する順序は、特に限定されない。また、第２電極８２を形成する工程で、図１に示すパッド８４および引き出し配線８６を形成してもよい。
【００７８】
以上の工程により、半導体レーザー１００を製造することができる。
【００７９】
１．３．  効果
半導体レーザー１００は、例えば、以下の効果を有する。
【００８０】
半導体レーザー１００では、第１部分２ａの第１軸Ａ１の一方側において、すなわち、第２輪郭線Ｃ２において、Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２である。そのため、上述したように、図７に示す第２輪郭線Ｃ２が第１軸Ａ１に平行な１つの直線で構成されている場合と比べて、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。したがって、第３部分２ｃを構成する半導体層に欠陥が生じて波長や光量など半導体レーザー１００の特性が変化することを防ぐことができ、長寿命で、かつ偏光が安定した半導体レーザー１００を提供できる。
【００８１】
半導体レーザー１００では、第１部分２ａの第１軸Ａ１の一方側において、すなわち、第２輪郭線Ｃ２において、Ｗ１＜Ｗ２、かつ、Ｗ３＜Ｗ２である。そのため、Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２である場合と同様に、第３部分２ｃと第１部分２ａとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【００８２】
半導体レーザー１００では、第１の点Ｐ１における第１部分２ａの幅Ｗ１０、第２の点Ｐ２における第１部分２ａの幅Ｗ２０、および第３の点Ｐ３における第１部分２ａの幅Ｗ
３０は、等しい。これにより、第１部分２ａの幅を一定とすることができ、第１部分２ａは高い剛性を有することができる。
【００８３】
半導体レーザー１００では、｜Ｗ１−Ｗ２｜≧Ｗ４、かつ、｜Ｗ２−Ｗ３｜≧Ｗ４、である。これにより、積層体２に生じる応力を分散させることができ、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【００８４】
半導体レーザー１００では、第１部分２ａの第１軸Ａ１の他方側において、すなわち、第３輪郭線Ｃ３において、Ｗ５＞Ｗ６、かつ、Ｗ７＞Ｗ６である。そのため、第２輪郭線Ｃ２がＷ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２を満たす場合と同様に、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【００８５】
また、半導体レーザー１００では、第１部分２ａの第１軸Ａ１の他方側において、すなわち、第３輪郭線Ｃ３において、Ｗ５＜Ｗ６、かつ、Ｗ７＜Ｗ６である。そのため、第２輪郭線Ｃ２がＷ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２を満たす場合と同様に、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【００８６】
１．４．  変形例
図１３は、第１実施形態の変形例に係る半導体レーザー１１０を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図１３では、積層体２以外の部材の図示を省略している。
【００８７】
以下、第１実施形態の変形例に係る半導体レーザー１１０において、上述した第１実施形態に係る半導体レーザー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８８】
上述した半導体レーザー１００では、図３に示すように、第１部分２ａの外縁を構成する輪郭線において、接続される２つの辺が角部を形成していた。
【００８９】
これに対して、半導体レーザー１１０では、図１３に示すように、第１部分２ａの外縁を構成する輪郭線において、辺と辺とが曲線で接続されている。すなわち、半導体レーザー１１０では、平面視において、第１部分２ａの外縁の一部は、曲線である。具体的には、第２輪郭線Ｃ２において、辺Ｃ２ａと辺Ｃ２ｂとは曲線で接続されている。同様に、辺Ｃ２ｂと辺Ｃ２ｃとは曲線で接続されている。また、第３輪郭線Ｃ３において、辺Ｃ３ａと辺Ｃ３ｂとは曲線で接続されている。同様に、辺Ｃ３ｂと辺Ｃ３ｃとは曲線で接続されている。
【００９０】
例えば、図３に示すように、接続される２つの辺が角部を形成している場合、角部に応力が集中してしまう。半導体レーザー１１０では、辺と辺とが曲線で接続されているため、辺と辺とを接続する部分に応力が集中しない。
【００９１】
２．  第２実施形態
２．１．  半導体レーザー
次に、第２実施形態に係る半導体レーザーについて、図面を参照しながら説明する。図１４は、第２実施形態に係る半導体レーザー２００を模式的に示す平面図である。なお、図１４は、図３に対応している。
【００９２】
以下、第２実施形態に係る半導体レーザー２００において、上述した第１実施形態に係る半導体レーザー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９３】
半導体レーザー２００は、図１４に示すように、第１部分２ａおよび第２部分２ｂの形状が、上述した図３に示す半導体レーザー１００の第１部分２ａおよび第２部分２ｂの形状と異なっている。
【００９４】
図１５および図１６は、第１部分２ａおよび第２部分２ｂの形状を説明するための図である。なお、図１５と図１６では、第１の点Ｐ１、第２の点Ｐ２、および第３の点Ｐ３が異なる位置に設定されている。
【００９５】
半導体レーザー２００では、第１の点Ｐ１における第１部分２ａの幅Ｗ１０と、第２の点Ｐ２における第１部分２ａの幅Ｗ２０とは、異なっている。すなわち、Ｗ１０≠Ｗ２０である。また、第２の点Ｐ２における第１部分２ａの幅Ｗ２０と、第３の点Ｐ３における第１部分２ａの幅Ｗ３０とは、異なっている。すなわち、Ｗ２０≠Ｗ３０である。また、第１の点Ｐ１における第１部分２ａの幅Ｗ１０と、第３の点Ｐ３における第１部分２ａの幅Ｗ３０は、等しい。すなわち、Ｗ１０＝Ｗ３０である。
【００９６】
平面視において、第１部分２ａは、第１軸Ａ１に関して対称である。また、平面視において、第１部分２ａと第２部分２ｂとは、第３部分２ｃの中心Ｃを通り、第１軸Ａ１に直交する軸に関して対称である。
【００９７】
図１５に示すように、第２輪郭線Ｃ２は、Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２を満たす。また、図１６に示す例では、第２輪郭線Ｃ２は、Ｗ１＜Ｗ２、かつ、Ｗ３＜Ｗ２を満たす。そのため、半導体レーザー２００では、半導体レーザー１００と同様に、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【００９８】
図１７は、第３輪郭線Ｃ３を説明するための図である。なお、図１７では、第１の点Ｐ１、第２の点Ｐ２、および第３の点Ｐ３の位置は、図１５に示す例と同じである。
【００９９】
第３輪郭線Ｃ３では、Ｗ５＞Ｗ６、かつ、Ｗ７＞Ｗ６である。そのため、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。なお、第１の点Ｐ１、第２の点Ｐ２、および第３の点Ｐ３の位置を、図１６に示すように設定することによって、第３輪郭線Ｃ３は、Ｗ５＜Ｗ６、かつ、Ｗ７＜Ｗ６を満たす。そのため、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【０１００】
２．２．  半導体レーザーの製造方法
半導体レーザー２００の製造方法は、積層体２を形成する工程において、第１部分２ａおよび第２部分２ｂの形状が図１４に示す形状となるようにパターニングする点を除いて、上述した半導体レーザー１００の製造方法と同じであり、その説明を省略する。
【０１０１】
２．３．  変形例
図１８は、第２実施形態の変形例に係る半導体レーザー２１０を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図１８では、積層体２以外の部材の図示を省略している。
【０１０２】
以下、第２実施形態の変形例に係る半導体レーザー２１０において、上述した第２実施形態に係る半導体レーザー２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０３】
上述した半導体レーザー１１０では、図１５に示すように、第１部分２ａの外縁を構成する輪郭線において、接続される２つの辺が角部を形成していた。
【０１０４】
これに対して、半導体レーザー２１０では、図１８に示すように、第１部分２ａの外縁
を構成する輪郭線において、辺と辺とが曲線で接続されている。すなわち、半導体レーザー２１０では、平面視において、第１部分２ａの外縁の一部は、曲線である。そのため、半導体レーザー２１０では、辺と辺とを接続する部分に応力が集中しない。
【０１０５】
３．  第３実施形態
３．１．  半導体レーザー
次に、第３実施形態に係る半導体レーザーについて、図面を参照しながら説明する。図１９は、第３実施形態に係る半導体レーザー３００を模式的に示す平面図である。なお、図１９は、図３に対応している。
【０１０６】
以下、第３実施形態に係る半導体レーザー３００において、上述した第１実施形態に係る半導体レーザー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０７】
半導体レーザー３００は、図１９に示すように、第１部分２ａおよび第２部分２ｂの形状が、上述した図３に示す半導体レーザー１００の第１部分２ａおよび第２部分２ｂの形状と異なっている。
【０１０８】
図２０は、第１部分２ａおよび第２部分２ｂの形状を説明するための図である。
【０１０９】
第２輪郭線Ｃ２は、第１軸Ａ１となす角度が＋θの辺と、第１軸Ａ１となす角度が−θの辺と、が交互に配置された形状を有している。同様に、第３輪郭線Ｃ３は、第１軸Ａ１となす角度が＋θの辺と、第１軸Ａ１となす角度が−θの辺と、が交互に配置された形状を有している。ただし、θは、０°＜θ＜９０°であり、時計回りを「＋」とし、反時計回りを「−」としている。第１軸Ａ１と直交する軸に沿って並ぶ第２輪郭線Ｃ２の辺と第３輪郭線Ｃ３の辺とは、平行である。第２輪郭線Ｃ２および第３輪郭線Ｃ３は、第１軸Ａ１に平行な辺を有していない。第１部分２ａの幅は、一定である。
【０１１０】
平面視において、第１部分２ａと第２部分２ｂとは、第３部分２ｃの中心Ｃに関して点対称である。
【０１１１】
半導体レーザー３００では、第２輪郭線Ｃ２は、Ｗ１＜Ｗ２、かつ、Ｗ３＜Ｗ２を満たす。そのため、半導体レーザー３００では、半導体レーザー１００と同様に、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【０１１２】
３．２．  半導体レーザーの製造方法
半導体レーザー３００の製造方法は、積層体２を形成する工程において、第１部分２ａおよび第２部分２ｂの形状が図１９に示す形状となるようにパターニングする点を除いて、上述した半導体レーザー１００の製造方法と同じであり、その説明を省略する。
【０１１３】
３．３．  変形例
図示はしないが、第１部分２ａの外縁を構成する輪郭線において、辺と辺とが曲線で接続されていてもよい。これにより、辺と辺とを接続する部分に応力が集中しない。
【０１１４】
４．  第４実施形態
４．１．  半導体レーザー
次に、第４実施形態に係る半導体レーザーについて、図面を参照しながら説明する。図２１は、第４実施形態に係る半導体レーザー４００を模式的に示す平面図である。なお、図２１は、図３に対応している。
【０１１５】
以下、第４実施形態に係る半導体レーザー４００において、上述した第１実施形態に係る半導体レーザー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１１６】
半導体レーザー４００は、図２１に示すように、第１部分２ａおよび第２部分２ｂの形状が、上述した図３に示す半導体レーザー１００の第１部分２ａおよび第２部分２ｂの形状と異なっている。
【０１１７】
第２輪郭線Ｃ２には、切欠き４０２が設けられている。同様に、第３輪郭線Ｃ３には、切欠き４０２が設けられている。図示の例では、第２輪郭線Ｃ２および第３輪郭線Ｃ３には、複数の切欠き４０２が設けられている。なお、切欠き４０２の形状や数は特に限定されない。図示の例では、第１部分２ａは、第１軸Ａ１に関して対称な形状を有している。
【０１１８】
半導体レーザー４００では、第２輪郭線Ｃ２に切欠き４０２が設けられていることによって、第２輪郭線Ｃ２は、Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２を満たす。したがって、半導体レーザー４００では、半導体レーザー１００と同様に、第１部分２ａと第３部分２ｃとが接続されている部分に生じる応力を低減できる。
【０１１９】
４．２．  半導体レーザーの製造方法
半導体レーザー４００の製造方法は、積層体２を形成する工程において、第１部分２ａおよび第２部分２ｂの形状が図２１に示す形状となるようにパターニングする点を除いて、上述した半導体レーザー１００の製造方法と同じであり、その説明を省略する。
【０１２０】
５．  第５実施形態
次に、第５実施形態に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図２２は、第５実施形態に係る原子発振器５００の構成を示す図である。
【０１２１】
原子発振器５００は、アルカリ金属原子に対して特定の異なる波長の２つの共鳴光を同時に照射したときに当該２つの共鳴光がアルカリ金属原子に吸収されずに透過する現象が生じる量子干渉効果（ＣＰＴ：Coherent Population Trapping）を利用した原子発振器である。なお、この量子干渉効果による現象は、電磁誘起透明化（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）現象とも言う。また、本発明に係る原子発振器は、光およびマイクロ波による二重共鳴現象を利用した原子発振器であってもよい。
【０１２２】
原子発振器５００は、第１実施形態に係る半導体レーザー１００を含む。
【０１２３】
原子発振器５００は、図２２に示すように、発光素子モジュール５１０と、減光フィルター５２２と、レンズ５２４と、１／４波長板５２６と、原子セル５３０と、受光素子５４０と、ヒーター５５０と、温度センサー５６０と、コイル５７０と、制御回路５８０と、を含む。
【０１２４】
発光素子モジュール５１０は、半導体レーザー１００と、ペルチェ素子５１２と、温度センサー５１４と、を有している。半導体レーザー１００は、周波数の異なる２種の光を含んでいる直線偏光の光ＬＬを出射する。温度センサー５１４は、半導体レーザー１００の温度を検出する。ペルチェ素子５１２は、半導体レーザー１００の温度を制御する。
【０１２５】
減光フィルター５２２は、半導体レーザー１００から出射された光ＬＬの強度を減少させる。レンズ５２４は、光ＬＬの放射角度を調整する。具体的には、レンズ５２４は、光ＬＬを平行光にする。１／４波長板５２６は、光ＬＬに含まれる周波数の異なる２種の光を、直線偏光から円偏光に変換する。
【０１２６】
原子セル５３０は、半導体レーザー１００から出射された光が照射される。原子セル５３０は、半導体レーザー１００から出射される光ＬＬを透過する。原子セル５３０には、アルカリ金属原子が収容されている。アルカリ金属原子は、互いに異なる２つの基底準位と励起準位とからなる３準位系のエネルギー準位を有する。原子セル５３０には、半導体レーザー１００から出射された光ＬＬが減光フィルター５２２、レンズ５２４、および１／４波長板５２６を介して入射する。
【０１２７】
受光素子５４０は、原子セル５３０を透過した励起光ＬＬの強度を検出し、光の強度に応じた検出信号を出力する。受光素子５４０としては、例えば、フォトダイオードを用いることができる。
【０１２８】
ヒーター５５０は、原子セル５３０の温度を制御する。ヒーター５５０は、原子セル５３０に収容されたアルカリ金属原子を加熱し、アルカリ金属原子の少なくとも一部をガス状態にする。
【０１２９】
温度センサー５６０は、原子セル５３０の温度を検出する。コイル５７０は、原子セル５３０内のアルカリ金属原子の縮退した複数のエネルギー準位をゼーマン分裂させる磁場を発生させる。コイル５７０は、ゼーマン分裂により、アルカリ金属原子の縮退している異なるエネルギー準位間のギャップを拡げて、分解能を向上させることができる。この結果、原子発振器５００の発振周波数の精度を高めることができる。
【０１３０】
制御回路５８０は、温度制御回路５８２と、温度制御回路５８４と、磁場制御回路５８６と、光源制御回路５８８と、を有している。
【０１３１】
温度制御回路５８２は、温度センサー５１４の検出結果に基づいて、半導体レーザー１００の温度が所望の温度となるように、ペルチェ素子５１２への通電を制御する。温度制御回路５８４は、温度センサー５６０の検出結果に基づいて、原子セル５３０の内部が所望の温度となるように、ヒーター５５０への通電を制御する。磁場制御回路５８６は、コイル５７０が発生する磁場が一定となるように、コイル５７０への通電を制御する。
【０１３２】
光源制御回路５８８は、受光素子５４０の検出結果に基づいて、ＥＩＴ現象が生じるように、半導体レーザー１００から出射された光ＬＬに含まれる２種の光の周波数を制御する。ここで、これら２種の光が原子セル５３０に収容されたアルカリ金属原子の２つの基底準位間のエネルギー差に相当する周波数差の共鳴光対となったとき、ＥＩＴ現象が生じる。光源制御回路５８８は、２種の光の周波数の制御に同期して安定化するように発振周波数が制御される電圧制御型発振器を備えており、この電圧制御型発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）の出力信号を原子発振器５００のクロック信号として出力する。
【０１３３】
制御回路５８０は、例えば、不図示の基板に実装されたＩＣ（Integrated Circuit）チップに設けられている。制御回路５８０は、単一のＩＣであってもよいし、複数のデジタル回路またはアナログ回路の組み合わせであってもよい。
【０１３４】
なお、半導体レーザー１００の用途は、原子発振器の光源に限定されない。半導体レーザー１００は、例えば、通信や距離測定用のレーザーとして用いられてもよい。
【０１３５】
６．  第６実施形態
次に、第６実施形態に係る周波数信号生成システムについて、図面を参照しながら説明する。以下のタイミングサーバーとしてのクロック伝送システムは、周波数信号生成シス
テムの一例である。図２３は、クロック伝送システム９００を示す概略構成図である。
【０１３６】
クロック伝送システム９００は、第５実施形態に係る原子発振器５００を含む。
【０１３７】
クロック伝送システム９００は、時分割多重方式のネットワーク内の各装置のクロックを一致させるものであって、Ｎ（Normal）系およびＥ（Emergency）系の冗長構成を有するシステムである。
【０１３８】
クロック伝送システム９００は、図２３に示すように、Ａ局のクロック供給装置９０１およびＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）装置９０２と、Ｂ局のクロック供給装置９０３およびＳＤＨ装置９０４と、Ｃ局のクロック供給装置９０５およびＳＤＨ装置９０６，９０７と、を備える。クロック供給装置９０１は、原子発振器５００を有し、Ｎ系のクロック信号を生成する。クロック供給装置９０１は、原子発振器５００からの周波数信号が入力される端子９１０を有する。クロック供給装置９０１内の原子発振器５００は、セシウムを用いた原子発振器を含むマスタークロック９０８，９０９からのより高精度なクロック信号と同期して、クロック信号を生成する。
【０１３９】
ＳＤＨ装置９０２は、クロック供給装置９０１からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行うとともに、Ｎ系のクロック信号を主信号に重畳し、下位のクロック供給装置９０５に伝送する。クロック供給装置９０３は、原子発振器５００を有し、Ｅ系のクロック信号を生成する。クロック供給装置９０３は、原子発振器５００からの周波数信号が入力される端子９１１を有する。クロック供給装置９０３内の原子発振器５００は、セシウムを用いた原子発振器を含むマスタークロック９０８，９０９からのより高精度なクロック信号と同期して、クロック信号を生成する。
【０１４０】
ＳＤＨ装置９０４は、クロック供給装置９０３からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行うとともに、Ｅ系のクロック信号を主信号に重畳し、下位のクロック供給装置９０５に伝送する。クロック供給装置９０５は、クロック供給装置９０１，９０３からのクロック信号を受信し、その受信したクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。
【０１４１】
クロック供給装置９０５は、通常、クロック供給装置９０１からのＮ系のクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。そして、Ｎ系に異常が発生した場合、クロック供給装置９０５は、クロック供給装置９０３からのＥ系のクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。このようにＮ系からＥ系に切り換えることにより、安定したクロック供給を担保し、クロックパス網の信頼性を高めることができる。ＳＤＨ装置９０６は、クロック供給装置９０５からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行う。同様に、ＳＤＨ装置９０７は、クロック供給装置９０５からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行う。これにより、Ｃ局の装置をＡ局またはＢ局の装置と同期させることができる。
【０１４２】
第６実施形態に係る周波数信号生成システムは、クロック伝送システムに限定されない。周波数信号生成システムは、原子発振器が搭載され、原子発振器の周波数信号を利用する各種の装置および複数の装置から構成されるシステムを含む。周波数信号生成システムは、原子発振器を制御する制御部を含む。
【０１４３】
第６実施形態に係る周波数信号生成システムは、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計、携帯電話機、デジタルスチルカメラ、インクジェットプリンターなどの液体吐出装置、パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、
ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ（point of sales）端末、医療機器、魚群探知機、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）周波数標準器、各種測定機器、計器類、フライトシミュレーター、地上デジタル放送システム、携帯電話基地局、移動体であってもよい。
【０１４４】
上記医療機器としては、例えば、電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡、心磁計が挙げられる。上記計器類としては、例えば、自動車、航空機、船舶などの計器類が挙げられる。上記移動体としては、例えば、自動車、航空機、船舶などが挙げられる。
【０１４５】
７．  実施例および比較例
以下に、実施例および比較例を示して説明する。
【０１４６】
有限要素法によるシミュレーションにより、積層体に生じる応力を計算した。図２４は、実施例１のシミュレーション結果を示す図である。図２５は、実施例２のシミュレーション結果を示す図である。図２６は、比較例１のシミュレーション結果を示す図である。
【０１４７】
実施例１では、図２４に示すように、第１部分は、第２輪郭線が、Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２を満たしている。また、第３輪郭線が、Ｗ５＞Ｗ６、かつ、Ｗ７＞Ｗ６を満たしている。実施例１の第１部分および第２部分の形状は、図３に示す第１実施形態に係る半導体レーザー１００に対応している。
【０１４８】
実施例２では、図２５に示すように、第１部分は、第２輪郭線が、Ｗ１＞Ｗ２、かつ、Ｗ３＞Ｗ２を満たしている。また、第３輪郭線が、Ｗ５＞Ｗ６、かつ、Ｗ７＞Ｗ６を満たしている。実施例２の第１部分および第２部分の形状は、図１４に示す第２実施形態に係る半導体レーザー２００に対応している。
【０１４９】
比較例１では、図２６に示すように、第１部分は、第２輪郭線および第３輪郭線が、それぞれ第１軸に平行な１つの直線で構成されている。比較例１の第１部分および第２部分の形状は、図７に示す比較例に対応している。
【０１５０】
シミュレーションでは、酸化領域の幅を１μｍとし、積層体の厚さを３μｍとした。図２４〜図２６では、明るさで応力の強さを表しており、最も応力が強かった部分を「１．０」として黒で示し、最も応力が弱かった部分を「０．０」として白で示している。
【０１５１】
図２４および図２６に示すように、実施例１の第１部分および第２部分では、比較例１の第１部分および第２部分と比べて、応力が分散されており、第１部分と第３部分とが接続されている部分および第２部分と第３部分とが接続されている部分に、応力が集中してないことがわかった。
【０１５２】
同様に、図２５および図２６に示すように、実施例２の第１部分および第２部分では、比較例１の第１部分および第２部分と比べて、応力が分散されており、第１部分と第３部分とが接続されている部分および第２部分と第３部分とが接続されている部分に、応力が集中してないことがわかった。
【０１５３】
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
【０１５４】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に
同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１５５】
２…積層体、２ａ…第１部分、２ｂ…第２部分、２ｃ…第３部分、４…層、６…第１酸化層、８…酸化領域、８ａ…端、８ｂ…端、１０…基板、１４…層、１６…第２酸化層、２０…第１ミラー層、２４…高屈折率層、２６…低屈折率層、３０…活性層、４０…第２ミラー層、４２…電流狭窄層、４２ａ…被酸化層、４３…開口部、４４…高屈折率層、４６…低屈折率層、４８…上面、５０…コンタクト層、６０…第１領域、６２…第２領域、６３…上面、７０…樹脂層、８０…第１電極、８２…第２電極、８４…パッド、８６…引き出し配線、１００…半導体レーザー、１１０…半導体レーザー、２００…半導体レーザー、２１０…半導体レーザー、３００…半導体レーザー、４００…半導体レーザー、４０２…切欠き、５００…原子発振器、５１０…発光素子モジュール、５１２…ペルチェ素子、５１４…温度センサー、５２２…減光フィルター、５２４…レンズ、５２６…１／４波長板、５３０…原子セル、５４０…受光素子、５５０…ヒーター、５６０…温度センサー、５７０…コイル、５８０…制御回路、５８２…温度制御回路、５８４…温度制御回路、５８６…磁場制御回路、５８８…光源制御回路、９００…クロック伝送システム、９０１…クロック供給装置、９０２…ＳＤＨ装置、９０３…クロック供給装置、９０４…ＳＤＨ装置、９０５…クロック供給装置、９０６…ＳＤＨ装置、９０７…ＳＤＨ装置、９０８…マスタークロック、９０９…マスタークロック、９１０…端子、９１１…端子
【図１】
2020167204.tif 000003
【図２】
2020167204.tif 000004
【図３】
2020167204.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020167204.tif 000007
【図６】
2020167204.tif 000008
【図７】
2020167204.tif 000009
【図８】
2020167204.tif 000010
【図９】
2020167204.tif 000011
【図１０】
2020167204.tif 000012
【図１１】
2020167204.tif 000013
【図１２】
2020167204.tif 000014
【図１３】
2020167204.tif 000015
【図１４】
2020167204.tif 000016
【図１５】
2020167204.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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