(57)【要約】【課題】簡単な構成で高い発光効率及び高出力が得られる半導体レーザモジュールを提供する。【解決手段】ｎ型半導体基板と、駆動電流の注入により光を発生させる活性層と、活性層を層厚方向に挟むｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層とが、活性層に駆動電流を注入するためのｐ電極及びｎ電極の間に積層形成された半導体レーザ１０と、半導体レーザ１０を格納するパッケージ１７と、パッケージ１７に接続され、ＬＲ端面から出射される光をパッケージ１７の外部に導くための光ファイバ１１と、を備え、半導体レーザ１０のｎ電極と、パッケージ１７のカソード端子１８ｂとは、ｎ電極に配線された複数のワイヤ４７を介して電気的に接続され、複数のワイヤ４７は、ＬＲ端面の位置から活性層の全長の２／１０〜６／１０の長さの範囲においてｎ電極に配線される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（３１，３１'）と、駆動電流の注入により光を発生させる活性層（３４）と、前記活性層を層厚方向に挟むｎ型クラッド層（３２）及びｐ型クラッド層（３６）とが、前記活性層に前記駆動電流を注入するための上面電極（４１，４０）及び下面電極（４０，４１）の間に積層形成され、前記活性層で発生した光の出射端面が低反射率膜の施された端面（４２ａ）と高反射率膜の施された端面（４２ｂ）とからなる半導体レーザ（１０）と、
前記半導体レーザが載置されるサブマウント（１９）と、
前記半導体レーザ及び前記サブマウントを格納する筐体（１７）と、
前記筐体に接続され、前記低反射率膜の施された端面から出射される光を前記筐体の外部に導くための光ファイバ（１１）と、
前記筐体内において前記上面電極に電気的に接続されて、前記筐体の外側面から突出する第１端子（１８ｂ，１８ａ）と、
前記筐体内において前記下面電極に電気的に接続されて、前記筐体の外側面から突出する第２端子（１８ａ，１８ｂ）と、を備え、前記第１端子及び前記第２端子を介して前記駆動電流が供給される半導体レーザモジュール（１）であって、
前記上面電極と前記第１端子とは、前記上面電極に配線された複数のワイヤ（４７）を介して電気的に接続され、
前記複数のワイヤは、前記低反射率膜の施された端面を一端とし、前記一端から所定の距離だけ離れたもう一端までの領域において前記上面電極に配線され、前記所定の距離は、前記活性層の全長の２／１０〜６／１０の長さの範囲にあることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項２】
前記サブマウントは、前記下面電極の全面に電気的に接続されるともに、前記第２端子に電気的に接続される電極パターン（１９ａ）を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項３】
前記所定の距離は、前記活性層の全長の３／１０よりも長く、かつ、５／１０よりも短い長さの範囲にあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体レーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザモジュールに関し、特に、エルビウム添加ファイバ増幅器やラマン増幅器の励起用光源として用いられる半導体レーザを有する半導体レーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
エルビウム添加ファイバ増幅器（Erbium Doped Fiber Amplifier：ＥＤＦＡ）やラマン増幅器の励起用光源として用いられる半導体レーザには、光出力が高出力であることが求められる。
【０００３】
上記のような半導体レーザ５０は、図１３に示すように、ｎ型ＩｎＰ（インジウム・リン）からなるｎ型半導体基板３１の上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ（インジウム・ガリウム・砒素・リン）からなるｎ型クラッド層３２、ＩｎＧａＡｓＰからなる光分離閉じ込め（ＳＣＨ：Separate Confinement Heterostructure）層３３、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層３４、ＩｎＧａＡｓＰからなるＳＣＨ層３５と、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層３６と、が順番に積層されてなる。
【０００４】
図１３において、ｎ型クラッド層３２、ＳＣＨ層３３、活性層３４、ＳＣＨ層３５、及びｐ型クラッド層３６はメサ型の光導波路を構成しており、このメサ型の光導波路の両側方にｐ型ＩｎＰからなる埋め込み層３７及びｎ型ＩｎＰからなる埋め込み層３８が形成されている。ｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層３６はＳＣＨ層３５の上側及び埋め込み層３８の上面に形成されており、このｐ型クラッド層３６の上面には、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰからなるｐ型コンタクト層３９が形成されている。さらに、このｐ型コンタクト層３９の上面には、ｐ電極４０が設けられている。また、ｎ型半導体基板３１の下面にはｎ電極４１が設けられている。また、活性層３４で発生した光の出射端面は、低反射率膜の施された端面（ＬＲ端面）４２ａと高反射率膜の施された端面（ＨＲ端面）４２ｂとからなる。
【０００５】
上記の半導体レーザ５０においては、高出力化を実現するために、活性層３４及びＳＣＨ層３３，３５における光閉じ込め係数を低減している。さらに、光の分布をｎ型クラッド層３２側に偏らせることにより、ｐ型クラッド層３６内における価電子帯間光吸収による光損失を抑制している。
【０００６】
半導体レーザ５０の更なる高出力化の手法としては、共振器長を拡大させて飽和出力を向上させるとともに、ＨＲ端面４２ｂの反射率を上昇させる一方でＬＲ端面４２ａの反射率を低減して、ＬＲ端面４２ａからの光取出効率を向上させることが有効である。
【０００７】
活性層３４内の光強度はＨＲ端面４２ｂからＬＲ端面４２ａに向かって指数関数で増大し、活性層幅が一定の場合には、単位面積当たりの光強度すなわち光密度も同様に指数関数で増大する。ＨＲ端面４２ｂからの距離ｚの位置の光強度Ｉ（ｚ）は、ＨＲ端面４２ｂでの光強度Ｉ０、単位長さ当たりの内部利得ｇ、単位長さ当たりの内部損失αを用いて、Ｉ（ｚ）＝Ｉ０ｅｘｐ｛（ｇ−α）・ｚ｝のように表される。
【０００８】
しかしながら、このようにＬＲ端面４２ａに向かって光強度が増大すると、それに伴ってキャリア密度が減少するため、光強度が大きいＬＲ端面４２ａ付近でキャリアが不足し、発光効率の低下を招いてしまう。この対策には、半導体レーザ５０内の光密度に応じて注入電流を偏らせることが有効であり、ｐ電極４０又はｎ電極４１を分割して注入電流量を制御する方法などが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３６９１５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、半導体レーザの作製や電流制御法が複雑になるという欠点があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、簡単な構成で高い発光効率及び高出力が得られる半導体レーザモジュール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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る半導体レーザモジュールは、半導体基板と、駆動電流の注入により光を発生させる活性層と、前記活性層を層厚方向に挟むｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層とが、前記活性層に前記駆動電流を注入するための上面電極及び下面電極の間に積層形成され、前記活性層で発生した光の出射端面が低反射率膜の施された端面と高反射率膜の施された端面とからなる半導体レーザと、前記半導体レーザが載置されるサブマウントと、前記半導体レーザ及び前記サブマウントを格納する筐体と、前記筐体に接続され、前記低反射率膜の施された端面から出射される光を前記筐体の外部に導くための光ファイバと、前記筐体内において前記上面電極に電気的に接続されて、前記筐体の外側面から突出する第１端子と、前記筐体内において前記下面電極に電気的に接続されて、前記筐体の外側面から突出する第２端子と、を備え、前記第１端子及び前記第２端子を介して前記駆動電流が供給される半導体レーザモジュールであって、前記上面電極と前記第１端子とは、前記上面電極に配線された複数のワイヤを介して電気的に接続され、前記複数のワイヤは、前記低反射率膜の施された端面を一端とし、前記一端から所定の距離だけ離れたもう一端までの領域において前記上面電極に配線され、前記所定の距離は、前記活性層の全長の２／１０〜６／１０の長さの範囲にある構成である。
【００１３】
この構成により、本発明に係る半導体レーザモジュールは、活性層に駆動電流を注入するための複数のワイヤの配線位置を半導体レーザの低反射率膜の施された端面側に偏らせて、半導体レーザの光密度の高い領域により多くの駆動電流を流すことにより、簡単な構成で高い発光効率及び高出力を得ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る半導体レーザモジュールにおいては、前記サブマウントは、前記下面電極の全面に電気的に接続されるともに、前記第２端子に電気的に接続される電極パターンを有する構成であってもよい。
【００１５】
また、本発明に係る半導体レーザモジュールにおいては、前記所定の距離は、前記活性層の全長の３／１０よりも長く、かつ、５／１０よりも短い長さの範囲にある構成であってもよい。
【００１６】
この構成により、本発明に係る半導体レーザモジュールは、印加電圧の増加による半導体レーザの発熱を抑えつつ、効率的に出力光強度を増加させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、簡単な構成で高い発光効率及び高出力が得られる半導体レーザモジュールを提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールの構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールが備える半導体レーザの斜視図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールが備える半導体レーザの上面電極に配線されるワイヤの位置を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールが備える半導体レーザの光出力と印加電圧の駆動電流依存性を表すグラフである。
【図７】図６の高電流域を拡大したグラフである。
【図８】図７のグラフにおいて駆動電流が２．６［Ａ］のときの光出力及び印加電圧の電流注入位置への依存性を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールが備える半導体レーザの要部の構成を示す拡大断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールが備える半導体レーザの屈折率特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールが備える半導体レーザの出射光の光強度分布特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールが備える半導体レーザの他の構成を示す断面模式図である。
【図１３】従来の半導体レーザの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る半導体レーザモジュールの実施形態について、図面を用いて説明する。なお、各図面上の各構成の寸法比は、実際の寸法比と必ずしも一致していない。
【００２０】
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係るバタフライ型の半導体レーザモジュール１は、半導体レーザ１０と、シングルモード光ファイバとしての光ファイバ１１と、レンズ１２と、受光素子１３と、サーミスタ１４と、放熱基板１５と、ペルチェ素子１６と、を主に備える。
【００２１】
半導体レーザ１０、レンズ１２、受光素子１３、サーミスタ１４、放熱基板１５、及びペルチェ素子１６は、内部が中空の直方体状のパッケージ（筺体）１７の内部に格納されている。
【００２２】
半導体レーザ１０は、図３に示すように、ｎ型半導体基板３１と、駆動電流の注入により光を発生させる活性層３４と、活性層３４を層厚方向に挟むｎ型クラッド層３２及びｐ型クラッド層３６とが、活性層３４に駆動電流を注入するためのｐ電極４０及びｎ電極４１の間に積層形成されてなる。また、活性層３４で発生した光の出射端面は、低反射率膜の施された端面（ＬＲ端面）４２ａと高反射率膜の施された端面（ＨＲ端面）４２ｂとからなる。半導体レーザ１０の活性層３４の長さ、すなわちＬＲ端面４２ａとＨＲ端面４２ｂとの間の距離は、例えば３ｍｍ程度であり、具体的な範囲は２．５ｍｍ〜４．０ｍｍである。なお、半導体レーザ１０の構成の詳細は後述する。
【００２３】
レンズ１２は、半導体レーザ１０のＬＲ端面４２ａから出射される光（レーザ光）を光ファイバ１１に向けて集光するようになっている。なお、図１及び図２は、レンズ１２が１枚のレンズからなる構成を示しているが、レンズ１２は２枚レンズ系の構成であってもよい。
【００２４】
光ファイバ１１は、パッケージ１７の正面側の壁面１７ａに接続され、レンズ１２により集光された光をパッケージ１７の外部に導くようになっている。
【００２５】
受光素子１３は、半導体レーザ１０のＨＲ端面４２ｂからわずかに出射される光を受光して半導体レーザ１０の動作をモニタするための素子である。
【００２６】
図２に示すように、パッケージ１７の両側壁１７ｂ，１７ｃには、半導体レーザモジュール１の動作を制御するための信号が入出力される複数の端子１８が、所定間隔で取り付けられている。これらの端子１８は、任意のプリント基板上のパターンにハンダ付けされることが可能になっている。これらの複数の端子１８のうち、例えば符号１８ａと１８ｂを付した端子は、それぞれ半導体レーザ１０に駆動電流を供給するためのアノード端子１８ａとカソード端子１８ｂとなっている。
【００２７】
アノード端子（第２端子）１８ａは、パッケージ１７内において半導体レーザ１０の下面電極としてのｐ電極４０に電気的に接続されて、パッケージ１７の側壁１７ｃの外側面から突出している。また、カソード端子（第１端子）１８ｂは、パッケージ１７内において半導体レーザ１０の上面電極としてのｎ電極４１に電気的に接続されて、パッケージ１７の側壁１７ｃの外側面から突出している。
【００２８】
図１に示すように、パッケージ１７内の底壁１７ｄの上面には、ペルチェ素子１６が固定されている。このペルチェ素子１６上に放熱基板１５が固定されている。
【００２９】
放熱基板１５は、例えば、銅タングステン（ＣｕＷ）や銅などの金属材料あるいは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成されている。放熱基板１５上には、レーザ光を出射する半導体レーザ１０が載置されるＬＤサブマウント１９と、レンズ１２を保持するレンズホルダ２０と、受光素子１３を支持するＰＤサブマウント２１と、ＬＤサブマウント１９とカソード端子１８ｂとの間を中継するための中継基板２２と、が固定されている。なお、本実施例では、放熱基板１５として銅タングステン（ＣｕＷ）を用いた例について記載するが、放熱基板１５として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いる場合には、放熱基板１５の表面を導電性の高い膜で覆って使用することとする。
【００３０】
さらに、図２に示すように、ＬＤサブマウント１９上には、半導体レーザ１０の温度を検出するためのサーミスタ１４が固定されている。ペルチェ素子１６は、サーミスタ１４により検出される温度が所定温度（例えば２５℃）になるように放熱基板１５を冷却するようになっている。
【００３１】
また、パッケージ１７の前端下部及び後端下部にはフランジ部２３が設けられ、フランジ部２３には半導体レーザモジュール１を任意の放熱板にネジ止めするための取り付け穴２４が設けられている。
【００３２】
パッケージ１７の壁面１７ａには、半導体レーザ１０のＬＲ端面４２ａから出射されるレーザ光を外部に導くための円筒状の開口部２５が形成されており、開口部２５内には窓ガラス２６が格納されている。
【００３３】
光ファイバ１１の先端部分には円筒状のフェルール２７が取り付けられている。この円筒状のフェルール２７は、スリーブ２８によってパッケージ１７の壁面１７ａに固定されている。さらに、フェルール２７の全体及び光ファイバ１１の一部を取り囲む円筒状のカバー２９が、パッケージ１７の壁面１７ａに固定されている。
【００３４】
ここで、カバー２９は、パッケージ１７の壁面１７ａと連結固定される。また、フェルール２７は、溶接によりスリーブ２８内に固定される。パッケージ１７、スリーブ２８、及びカバー２９は溶接で連結されるため、それぞれステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料で構成されている。
【００３５】
次に、本実施形態の半導体レーザモジュール１の要部の構成について説明する。
【００３６】
図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。ＬＤサブマウント１９は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）などの絶縁材料で構成されており、分割された２つの電極パターン１９ａ，１９ｂが上面に形成されている。また、中継基板２２は、例えば、ＡｌＮやアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの絶縁材料で構成されており、電極パターン２２ａが上面に形成されている。
【００３７】
半導体レーザ１０は、例えば、ｎ電極４１が上面電極、ｐ電極４０が下面電極となるように、ＬＤサブマウント１９上にジャンクションダウンで固定される。この場合は、半導体レーザ１０は、ｐ電極４０の全面がＬＤサブマウント１９の電極パターン１９ａに電気的に接続されるように、電極パターン１９ａにハンダ等を介してダイボンディングされている。ｐ電極４０の全面は、電極パターン１９ａと複数のワイヤ４５を介して放熱基板１５に電気的に接続され、さらに図２に示すように放熱基板１５を介して複数のワイヤ４６によりアノード端子１８ａに電気的に接続される。
【００３８】
一方、ＬＤサブマウント１９の電極パターン１９ｂは、半導体レーザ１０のｎ電極４１に複数のワイヤ４７を介して電気的に接続されている。また、電極パターン１９ｂは、中継基板２２の電極パターン２２ａに複数のワイヤ４８を介して電気的に接続されている。さらに、中継基板２２の電極パターン２２ａは、カソード端子１８ｂに複数のワイヤ４９を介して電気的に接続されている。このようにして、半導体レーザ１０のｎ電極４１とカソード端子１８ｂとは、パッケージ１７内で電気的に接続される。なお、複数のワイヤ４５〜４９としては、例えば、金ワイヤ、銀ワイヤ、銅ワイヤなどを用いることができる。
【００３９】
図５は、上面電極としてのｎ電極４１に配線される複数のワイヤ４７の位置の例を示す図である。図５（ａ）は、１０本のワイヤ４７がｎ電極４１の長さ方向の全体にわたってほぼ均等な間隔でボンディングされた場合を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）の例と比較して、ＬＲ端面４２ａ側の８本のワイヤ４７のみがｎ電極４１にボンディングされた場合を示している。図５（ｃ）は、図５（ａ）の例と比較して、ＬＲ端面４２ａ側の６本のワイヤ４７のみがｎ電極４１にボンディングされた場合を示している。図５（ｄ）は、図５（ａ）の例と比較して、ＬＲ端面４２ａ側の４本のワイヤ４７のみがｎ電極４１にボンディングされた場合を示している。図５（ｅ）は、図５（ａ）の例と比較して、ＬＲ端面４２ａ側の２本のワイヤ４７のみがｎ電極４１にボンディングされた場合を示している。
【００４０】
図６は、図５に示したようにｎ電極４１に配線される複数のワイヤ４７の位置（具体的にはワイヤ本数）を変化させた場合における、半導体レーザ１０の光出力と印加電圧の駆動電流依存性を表したグラフである。図７は、図６の高電流域を拡大したグラフである。ここで、横軸の駆動電流は、複数のワイヤ４７を介して半導体レーザ１０に注入される駆動電流の総和を表している。つまり、ある一定の駆動電流では、ｎ電極４１にボンディングされるワイヤ本数が少ないほど、ワイヤ１本当たりから半導体レーザ１０に注入される電流が多くなる。
【００４１】
図８は、図７のグラフにおいて、駆動電流が２．６［Ａ］のときの光出力及び印加電圧の電流注入位置（具体的にはワイヤ本数）への依存性を示すグラフである。
【００４２】
図５（ａ）〜図５（ｅ）の変化に示すように、複数のワイヤ４７がｎ電極４１にボンディングされる位置をＬＲ端面４２ａ側に偏らせていくと、印加電圧が単調に増加していくことが図８のグラフから分かる。この印加電圧の増加は、半導体レーザ１０内を流れる駆動電流がＬＲ端面４２ａ側に偏ることに起因すると考えられる。
【００４３】
また、図５（ａ）〜図５（ｄ）の変化に示すように、複数のワイヤ４７がｎ電極４１にボンディングされる位置をＬＲ端面４２ａ側に偏らせていくと、光出力が増加していくことが図８のグラフから分かる。例えば、ワイヤ本数が１０本のときと比較して、ワイヤ本数が４本のときの光出力は約４％増加している。
【００４４】
しかしながら、図５（ｅ）に示すようにｎ電極４１にボンディングされるワイヤ本数を２本にまで減らすと、図８のグラフに示すように、ワイヤ本数が６本の場合よりも光出力が減少してしまう。この光出力の減少は、印加電圧の増加による半導体レーザ１０の発熱の影響に起因すると考えられる。なお、ワイヤ本数が１０本のときと比較すると、ワイヤ本数が２本のときの光出力は約２．７％増加している。
【００４５】
すなわち、ｎ電極４１において複数のワイヤ４７が配線される範囲は、ＬＲ端面４２ａを一端とした場合に、この一端から所定の距離だけ離れたもう一端までの領域である。その所定の距離は、活性層３４の全長の２／１０〜６／１０の長さの範囲（ワイヤ本数２本〜６本に相当）にあることが好適で、特に、活性層３４の全長の３／１０よりも長く、かつ、５／１０よりも短い長さの範囲（ワイヤ本数４本に相当）にあることが更に好適である。
【００４６】
なお、上記の説明では、図３等に示した半導体レーザ１０がＬＤサブマウント１９上にジャンクションダウンで固定される構成を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、ｐ電極４０が上面電極、ｎ電極４１が下面電極となるように、半導体レーザ１０がＬＤサブマウント１９上にジャンクションアップで固定される構成であってもよい。
【００４７】
この場合には、ｐ電極４０と第１端子としてのアノード端子１８ａとが、ｐ電極４０に配線された複数のワイヤや適宜設けられた中継基板などを介して電気的に接続される。また、ｎ電極４１と第２端子としてのカソード端子１８ｂとが、電極パターン１９ａや放熱基板１５などを介して電気的に接続される。ジャンクションダウンの構成と同様に、ｐ電極４０において複数のワイヤがボンディングされる範囲は、ＬＲ端面４２ａを一端とした場合に、この一端から所定の距離だけ離れたもう一端までの領域である。その所定の距離は、活性層３４の全長の２／１０〜６／１０の長さの範囲（ワイヤ本数２本〜６本に相当）にあることが好適で、特に、活性層３４の全長の３／１０よりも長く、かつ、５／１０よりも短い長さの範囲（ワイヤ本数４本に相当）にあることが更に好適である。
【００４８】
次に、本実施形態の半導体レーザモジュール１が備える半導体レーザ１０の詳細な構成について説明する。
【００４９】
図３に示すように、半導体レーザ１０は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなるｎ型半導体基板３１の上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型クラッド層３２、ＩｎＧａＡｓＰからなるＳＣＨ層３３、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層３４、ＩｎＧａＡｓＰからなるＳＣＨ層３５と、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層３６と、が順番に積層されてなる。すなわち、ｎ型クラッド層３２及びｐ型クラッド層３６は、それぞれＳＣＨ層３３及びＳＣＨ層３５を介して活性層３４を層厚方向に挟むようになっている。
【００５０】
図３において、ｎ型クラッド層３２、ＳＣＨ層３３、活性層３４、ＳＣＨ層３５、及びｐ型クラッド層３６はメサ型の光導波路を構成しており、このメサ型の光導波路の両側方にｐ型ＩｎＰからなる埋め込み層３７及びｎ型ＩｎＰからなる埋め込み層３８が形成されている。
【００５１】
ｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層３６はＳＣＨ層３５の上側及び埋め込み層３８の上面に形成されており、このｐ型クラッド層３６の上面には、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰからなるｐ型コンタクト層３９が形成されている。さらに、このｐ型コンタクト層３９の上面には、ｐ電極４０が設けられている。また、ｎ型半導体基板３１の下面にはｎ電極４１が設けられている。これらのｐ電極４０及びｎ電極４１は活性層３４に駆動電流を注入するための電極である。
【００５２】
また、半導体レーザ１０の劈開によって形成されたＬＲ端面４２ａ及びＨＲ端面４２ｂには、それぞれ所定の反射率を有する誘電体膜が施されている。既に述べたように、ＬＲ端面４２ａは、低反射率膜の施された端面であり、ＨＲ端面４２ｂは、高反射率膜の施された端面である。
【００５３】
活性層３４は、図９の拡大断面図に示すように、井戸層３４ａと障壁層３４ｂとが繰返し交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）構造を有する。すなわち、活性層３４は、複数の障壁層３４ｂと、当該複数の障壁層３４ｂの個数よりも１つ少ない個数の井戸層３４ａと、を有する。あるいは、活性層３４は、２つの障壁層３４ｂの間に１つの井戸層３４ａが挟まれた単一量子井戸（ＳＱＷ：Single Quantum Well）構造を有するものであってもよい。
【００５４】
また、この活性層３４の下側に位置するＳＣＨ層３３は複数の層３３ａ，３３ｂ，３３ｃからなる多層構造を有する。同様に、活性層３４の上側に位置するＳＣＨ層３５は複数の層３５ａ，３５ｂ，３５ｃからなる多層構造を有する。
【００５５】
ここで、活性層３４における障壁層３４ｂの屈折率をｎｓ、ｎ型クラッド層３２の屈折率をｎａ、ｐ型クラッド層３６の屈折率をｎｂとする。また、ＳＣＨ層３３を構成する各層３３ａ，３３ｂ，３３ｃの屈折率及び厚さをそれぞれｎ１，ｎ２，ｎ３，ｔ１，ｔ２，ｔ３とし、同様に、ＳＣＨ層３５を構成する各層３５ａ，３５ｂ，３５ｃの屈折率及び厚さをｎ１，ｎ２，ｎ３，ｔ１，ｔ２，ｔ３とする。
【００５６】
そして、各屈折率の大小関係は、図１０に示すように、活性層３４から遠ざかる程小さくなるように設定され、かつ、ＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型クラッド層３２の屈折率ｎａは、ＩｎＰからなるｐ型クラッド層３６の屈折率ｎｂより高い。
【００５７】
ｎｓ＞ｎ１＞ｎ２＞ｎ３＞ｎａ＞ｎｂ
【００５８】
さらに、この半導体レーザ１０においては、図１０に示すように、各ＳＣＨ層３３，３５を構成する隣接する層相互間の屈折率差が、活性層３４からｎ型クラッド層３２及びｐ型クラッド層３６へそれぞれ向かう程小さくなるように設定されている。
【００５９】
すなわち、
ｎｓ−ｎ１＞ｎ１−ｎ２＞ｎ２−ｎ３＞ｎ３−ｎｂ＞ｎ３−ｎａ
となるように設定されている。
【００６０】
また、ＳＣＨ層３３，３５を構成する各層３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃの厚みｔ１，ｔ２，ｔ３は等しく設定されている。
【００６１】
このように構成された半導体レーザ１０では、ｐ電極４０とｎ電極４１との間に直流電圧が印加されると、活性層３４でレーザ光が生起され、そのレーザ光が図３に示した半導体レーザ１０のＬＲ端面４２ａ及びＨＲ端面４２ｂから外部へ出射される。
【００６２】
この場合、図１０の屈折率特性に示すように、ＳＣＨ層３３，３５を構成する隣接する層相互間の屈折率差が、活性層３４からｎ型クラッド層３２及びｐ型クラッド層３６へそれぞれ向かう程小さくなるように設定されているので、ＳＣＨ層３３，３５内における活性層３４の近傍領域の屈折率の高い領域においては屈折率が急激に低下し、ｎ型クラッド層３２及びｐ型クラッド層３６の近傍領域の屈折率の低い領域においては、屈折率が緩慢に低下する。
【００６３】
このため、光導波路内で光の集中度を緩和する、すなわち、光閉じ込め係数を低くすることができ、内部損失が低下する。
【００６４】
また、ＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型クラッド層３２の屈折率ｎａは、ＩｎＰからなるｐ型クラッド層３６の屈折率ｎｂより高いので、半導体レーザ１０の出射光の光強度分布は、活性層３４を中心とした層厚方向に非対称となる。より詳細には、光強度分布は、ｎ型クラッド層３２とｐ型クラッド層３６を同一屈折率にしたときの対称な特性Ａ'（図１１参照）に対して、特性Ａ（図１１参照）のようにｎ型クラッド層３２側に偏って分布する。
【００６５】
このため、ｐ型クラッド層３６における価電子帯間光吸収による光損失の増加を抑制することができ、高出力なレーザ光を得ることができる。
【００６６】
ところで、図３等に示した半導体レーザ１０は、ｎ型半導体基板３１上に各層が形成されたものであったが、図１２に示すように、ｐ型半導体基板３１'上に各層が形成された半導体レーザ１０'を本実施形態の半導体レーザモジュール１の半導体レーザとして用いてもよい。この半導体レーザ１０'についても、ＬＤサブマウント１９上にジャンクションダウンで固定される構成と、ジャンクションアップで固定される構成のいずれも可能である。
【００６７】
図１２に示した半導体レーザ１０'は、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型半導体基板３１'の上に、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層３６と、ＩｎＧａＡｓＰからなるＳＣＨ層３５、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層３４、ＩｎＧａＡｓＰからなるＳＣＨ層３３と、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型クラッド層３２と、が順番に積層されてなる。
【００６８】
図１２において、ｐ型クラッド層３６、ＳＣＨ層３５、活性層３４、ＳＣＨ層３３、及びｎ型クラッド層３２はメサ型の光導波路を構成しており、このメサ型の光導波路の両側方にｎ型ＩｎＰからなる埋め込み層３８及びｐ型ＩｎＰからなる埋め込み層３７が形成されている。さらに、ｎ型クラッド層３２の上面には、ｎ電極４１が設けられている。また、ｐ型半導体基板３１'の下面にはｐ電極４０が設けられている。
【００６９】
このように構成された図１２の半導体レーザ１０'においても、そのｎ型クラッド層３２を、ＩｎＰからなるｐ型クラッド層３６より屈折率が大きいＩｎＧａＡｓＰによって構成することで、図３等に示した半導体レーザ１０と同様に、光強度分布をｎ型クラッド層３２側に偏らせることができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態に係る半導体レーザモジュール１は、活性層３４に駆動電流を注入するための複数のワイヤ４７の配線位置を半導体レーザ１０のＬＲ端面４２ａ側に偏らせて、半導体レーザ１０の光密度の高い領域により多くの駆動電流を流すことにより、簡単な構成で高い発光効率及び高出力を得ることができる。
【００７１】
本実施形態に係る半導体レーザモジュール１において、複数のワイヤ４７が上面電極に配線される範囲は、ＬＲ端面４２ａを一端とした場合に、この一端から所定の距離だけ離れたもう一端までの領域である。特に、その所定の距離が、活性層３４の全長の３／１０よりも長く、かつ、５／１０よりも短い長さの範囲にある場合には、本実施形態に係る半導体レーザモジュール１は、印加電圧の増加による半導体レーザ１０の発熱を抑えつつ、効率的に出力光強度を増加させることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  半導体レーザモジュール
１０  半導体レーザ
１１  光ファイバ
１２  レンズ
１５  放熱基板
１７  パッケージ
１８ａ  アノード端子
１８ｂ  カソード端子
１９  ＬＤサブマウント
１９ａ，１９ｂ  電極パターン
２２  中継基板
２２ａ  電極パターン
３１  ｎ型半導体基板
３１'  ｐ型半導体基板
３２  ｎ型クラッド層
３４  活性層
３６  ｐ型クラッド層
４０  ｐ電極
４１  ｎ電極
４２ａ  ＬＲ端面
４２ｂ  ＨＲ端面
４５〜４９  ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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