(57)【要約】【課題】レーザ光の反射率が低くなるのを抑制することが可能な多波長半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】この２波長半導体レーザ装置１（多波長半導体レーザ装置）では、反射面１ｃ上に形成された高反射膜６は、一対の低屈折率層６ａおよび高屈折率層６ｂと、複数対の低屈折率層６ｃおよび高屈折率層６ｂと含む。複数の低屈折率層６ｃのうちの最外層の低屈折率層６ｄは、λ／２ｎL2の厚みを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長で発振する複数の半導体レーザ素子部を備えた多波長半導体レーザ装置であって、
前記複数の半導体レーザ素子部の反射面上には、多層反射膜が形成され、
前記多層反射膜は、前記複数の半導体レーザ素子部の反射面側から順に積層された一対の低屈折率層および高屈折率層を複数対含み、
前記高屈折率層は、前記低屈折率層よりも高い屈折率を有し、
前記低屈折率層および前記高屈折率層の屈折率をｎとし、前記複数の半導体レーザ素子部の中心波長をλとすると、
複数の前記低屈折率層および複数の前記高屈折率層のうちの所定の層は、λ／２ｎの厚みを有し、
前記複数の低屈折率層および前記複数の高屈折率層のうち、前記所定の層以外の層は、λ／４ｎの厚みを有し、
前記所定の層は、前記複数の低屈折率層のうちの最外層の前記低屈折率層、または、前記複数の高屈折率層のうちの最内層の前記高屈折率層であることを特徴とする多波長半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記多層反射膜の８０％以上の反射率を有する波長帯域幅は、２４５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の多波長半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記高屈折率層の屈折率と前記低屈折率層の屈折率との差は、０．４以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の多波長半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記多層反射膜は、前記一対の低屈折率層および高屈折率層を６対以上含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多波長半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記複数の低屈折率層の少なくとも１つは、ＳｉＯ2膜を含み、
前記複数の高屈折率層は、ＴｉＯ2膜を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の多波長半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記複数の低屈折率層のうち、前記複数の半導体レーザ素子部の反射面に接する前記低屈折率層は、Ａｌ2Ｏ3膜を含むことを特徴とする請求項５に記載の多波長半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記複数の半導体レーザ素子部は、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の多波長半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多波長半導体レーザ装置に関し、特に、互いに異なる波長で発振する複数の半導体レーザ素子部を備えた多波長半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに異なる波長で発振する複数の半導体レーザ素子部を備えた多波長半導体レーザ装置が知られている。
【０００３】
図１７は、従来の一例による２波長半導体レーザ装置（多波長半導体レーザ装置）の構造を概略的に示した斜視図である。図１８は、図１７に示した従来の一例による２波長半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。従来の一例による２波長半導体レーザ装置（多波長半導体レーザ装置）１０１は、図１７に示すように、ＧａＡｓなどからなる半導体基板１０２と、半導体基板１０２上に形成された赤色半導体レーザ素子部１０３および赤外半導体レーザ素子部１０４とを備えている。
【０００４】
赤色半導体レーザ素子部１０３は、約６６０ｎｍ帯の波長のレーザ光を発振する機能を有する。また、赤外半導体レーザ素子部１０４は、約７８０ｎｍ帯の波長のレーザ光を発振する機能を有する。
【０００５】
また、図１８に示すように、２波長半導体レーザ装置１０１（赤色半導体レーザ素子部１０３および赤外半導体レーザ素子部１０４）の出射面１０１ａ上には、低反射膜１０５が設けられており、反射面１０１ｂ上には、高反射膜（多層反射膜）１０６が設けられている。
【０００６】
反射面１０１ｂ側（高反射膜１０６）における反射率は、２波長半導体レーザ装置１０１（赤色半導体レーザ素子部１０３および赤外半導体レーザ素子部１０４）の温度特性、キンクレベルおよび信頼性などに影響する。
【０００７】
このため、高反射膜１０６は、反射率が高くなるように構成されている。具体的には、高反射膜１０６は、反射面１０１ｂ側から順に積層された一対の低屈折率層１０６ａおよび高屈折率層１０６ｂを、複数対（例えば５対）含んでいる。この高屈折率層１０６ｂは、低屈折率層１０６ａよりも高い屈折率を有する。
【０００８】
このように、図１７に示した従来の一例による２波長半導体レーザ装置１０１では、低屈折率層１０６ａおよび高屈折率層１０６ｂを複数対設けることにより高反射膜１０６を構成している。これにより、高反射膜１０６における反射率を高くすることが可能であるので、２波長半導体レーザ装置１０１（赤色半導体レーザ素子部１０３および赤外半導体レーザ素子部１０４）の温度特性、キンクレベルおよび信頼性などを良好にすることが可能である。
【０００９】
なお、互いに異なる波長で発振する複数の半導体レーザ素子部を備えた多波長半導体レーザ装置は、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３２７６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図１７に示した従来の一例による２波長半導体レーザ装置１０１は、互いに異なる波長で発振する赤色半導体レーザ素子部１０３および赤外半導体レーザ素子部１０４を備えているので、両波長帯域に対して、反射面１０１ｂ側（高反射膜１０６）における反射率を高くする必要がある。
【００１２】
高反射膜１０６は、低屈折率層１０６ａと高屈折率層１０６ｂとの屈折率の差が大きくなるにしたがって、高い反射率を有する波長帯域幅が大きくなる。
【００１３】
具体的には、低屈折率層１０６ａと高屈折率層１０６ｂとの屈折率の差を約０．４まで大きくした場合、８０％以上の反射率を有する波長帯域幅は、約１３０ｎｍになる。また、低屈折率層１０６ａと高屈折率層１０６ｂとの屈折率の差を約０．８まで大きくした場合、８０％以上の反射率を有する波長帯域幅は、約２３０ｎｍになる。
【００１４】
しかしながら、例えば低屈折率層１０６ａや高屈折率層１０６ｂの膜厚などが設計値に対してずれた状態で形成された場合、８０％以上の反射率を有する波長帯域が短波長側または長波長側にシフトする。赤色半導体レーザ素子部１０３と赤外半導体レーザ素子部１０４との発振波長の差（約１２５ｎｍ）に対して、８０％以上の反射率を有する波長帯域幅は十分に大きくないので、波長帯域がシフトした場合、赤色半導体レーザ素子部１０３から発振するレーザ光の反射率、または、赤外半導体レーザ素子部１０４から発振するレーザ光の反射率が低くなるという問題点がある。
【００１５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、レーザ光の反射率が低くなるのを抑制することが可能な多波長半導体レーザ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による多波長半導体レーザ装置は、互いに異なる波長で発振する複数の半導体レーザ素子部を備えた多波長半導体レーザ装置であって、複数の半導体レーザ素子部の反射面上には、多層反射膜が形成され、多層反射膜は、複数の半導体レーザ素子部の反射面側から順に積層された一対の低屈折率層および高屈折率層を複数対含み、高屈折率層は、低屈折率層よりも高い屈折率を有し、低屈折率層および高屈折率層の屈折率をｎとし、複数の半導体レーザ素子部の中心波長をλとすると、複数の低屈折率層および複数の高屈折率層のうちの所定の層は、λ／２ｎの厚みを有し、複数の低屈折率層および複数の高屈折率層のうち、所定の層以外の層は、λ／４ｎの厚みを有し、所定の層は、複数の低屈折率層のうちの最外層の低屈折率層、または、複数の高屈折率層のうちの最内層の高屈折率層である。
【００１７】
この一の局面による多波長半導体レーザ装置では、上記のように、複数の低屈折率層のうちの最外層の低屈折率層、または、複数の高屈折率層のうちの最内層の高屈折率層である所定の層を、λ／２ｎの厚みに形成することによって、例えば全ての低屈折率層および高屈折率層をλ／４ｎの厚みに形成する場合に比べて、複数の半導体レーザ素子部の反射面側（多層反射膜）において高い反射率を有する波長帯域幅を大きくすることができる。これにより、低屈折率層や高屈折率層の膜厚などが設計値に対してずれた状態で形成されることに起因して、反射率の高い波長帯域が短波長側または長波長側にシフトした場合にも、複数の半導体レーザ素子部から発振するレーザ光の反射率が低くなるのを抑制することができる。
【００１８】
また、一の局面による多波長半導体レーザ装置では、上記のように、λ／２ｎの厚みを有する所定の層は、複数の低屈折率層のうちの最外層の低屈折率層、または、複数の高屈折率層のうちの最内層の高屈折率層である。これにより、複数の低屈折率層のうち最外層以外の低屈折率層、または、複数の高屈折率層のうち最内層以外の高屈折率層を、λ／２ｎの厚みに形成する場合に比べて、高い反射率を有する波長帯域幅を大きくしながら、多層反射膜における反射率を容易に高くすることができる。
【００１９】
上記一の局面による多波長半導体レーザ装置において、好ましくは、多層反射膜の８０％以上の反射率を有する波長帯域幅は、２４５ｎｍ以上である。このように構成すれば、高い反射率を有する波長帯域幅を十分に大きくすることができる。また、８０％以上の反射率を有する波長帯域幅を十分に大きくすることができるので、反射面側（多層反射膜）において高い反射率が必要な高出力型の多波長半導体レーザ装置に本発明を適用するのは、特に有効である。
【００２０】
上記一の局面による多波長半導体レーザ装置において、好ましくは、高屈折率層の屈折率と低屈折率層の屈折率との差は、０．４以上である。このように構成すれば、高い反射率を有する波長帯域幅を、容易に大きくすることができる。
【００２１】
上記一の局面による多波長半導体レーザ装置において、好ましくは、多層反射膜は、一対の低屈折率層および高屈折率層を６対以上含む。このように構成すれば、多層反射膜におけるレーザ光の反射率を、例えば８０％以上に容易に高くすることができる。
【００２２】
上記一の局面による多波長半導体レーザ装置において、複数の低屈折率層の少なくとも１つは、ＳｉＯ2膜を含み、複数の高屈折率層は、ＴｉＯ2膜を含んでいてもよい。このように構成すれば、高屈折率層（ＴｉＯ2膜）の屈折率（約２．１〜約２．２）と低屈折率層（ＳｉＯ2膜）の屈折率（約１．４５）との差を、約０．６５〜約０．７５まで大きくすることができるので、高い反射率を有する波長帯域幅を、容易に大きくすることができる。
【００２３】
上記複数の低屈折率層の少なくとも１つがＳｉＯ2膜を含み、複数の高屈折率層がＴｉＯ2膜を含む多波長半導体レーザ装置において、複数の低屈折率層のうち、複数の半導体レーザ素子部の反射面に接する低屈折率層は、Ａｌ2Ｏ3膜を含んでいてもよい。このように構成すれば、複数の半導体レーザ素子部の反射面に接する低屈折率層が例えばＳｉＯ2膜を含んでいる場合に比べて、多波長半導体レーザ装置に用いられる基板（例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰまたはＡｌ2Ｏ3などからなる基板）に対する低屈折率層の熱膨張係数差を小さくすることができる。これにより、複数の半導体レーザ素子部の反射面と、反射面に接する低屈折率層との間で生じるストレスを低減することができる。その結果、多波長半導体レーザ装置の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
上記一の局面による多波長半導体レーザ装置において、好ましくは、複数の半導体レーザ素子部は、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部を含む。このように構成すれば、高い反射率を有する波長帯域幅を、赤色半導体レーザ素子部と赤外半導体レーザ素子部との発振波長の差（例えば、約１２５ｎｍ）に比べて、十分に大きくすることができる。これにより、反射率の高い波長帯域が短波長側または長波長側にシフトした場合にも、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部から発振するレーザ光の反射率が低くなるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、レーザ光の反射率が低くなるのを抑制することが可能な多波長半導体レーザ装置を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置の構造を概略的に示した斜視図である。
【図２】図１に示した本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。
【図５】本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。
【図６】本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。
【図７】本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。
【図８】本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。
【図９】本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。
【図１０】本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。
【図１１】本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。
【図１２】本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。
【図１３】本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。
【図１４】本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。
【図１５】本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。
【図１６】本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。
【図１７】従来の一例による２波長半導体レーザ装置の構造を概略的に示した斜視図である。
【図１８】図１７に示した従来の一例による２波長半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置１の構造について説明する。なお、２波長半導体レーザ装置１は、本発明の「多波長半導体レーザ装置」の一例である。
【００２８】
本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置１は、図１に示すように、ＧａＡｓからなる半導体基板２と、半導体基板２上の所定領域に形成された赤色半導体レーザ素子部３および赤外半導体レーザ素子部４とを備えている。なお、赤色半導体レーザ素子部３および赤外半導体レーザ素子部４は、本発明の「半導体レーザ素子部」の一例である。
【００２９】
赤色半導体レーザ素子部３は、約６６０ｎｍ帯の波長のレーザ光を発振するとともに、例えばＤＶＤ−Ｒの記録用の高出力レーザ素子として機能する。また、赤外半導体レーザ素子部４は、約７８０ｎｍ帯の波長のレーザ光を発振するとともに、例えばＣＤ−Ｒの記録用の高出力レーザ素子として機能する。すなわち、２波長半導体レーザ装置１は、高出力型の２波長半導体レーザ装置として機能する。
【００３０】
赤色半導体レーザ素子部３と赤外半導体レーザ素子部４との間には、分離溝１ａが形成されている。
【００３１】
また、図２に示すように、２波長半導体レーザ装置１（赤色半導体レーザ素子部３および赤外半導体レーザ素子部４）の出射面１ｂ上には、低反射膜５が設けられており、反射面１ｃ上には、高反射膜６が設けられている。なお、高反射膜６は、本発明の「多層反射膜」の一例である。
【００３２】
低反射膜５は、１つのＡｌ2Ｏ3膜によって形成されているとともに、約１．６５の屈折率を有する。また、低反射膜５は、赤色半導体レーザ素子部３から発振するレーザ光の反射率と、赤外半導体レーザ素子部４から発振するレーザ光の反射率とが例えば約５％〜約１５％になるように、所定の厚みに形成されている。
【００３３】
ここで、第１実施形態では、高反射膜６は、反射面１ｃ側から順に積層された一対の低屈折率層（６ａ、６ｃ）および高屈折率層６ｂを、複数対（６対）含んでいる。すなわち、高反射膜６は、低屈折率層（６ａ、６ｃ）と高屈折率層６ｂとが交互に６層ずつ積層されることによって構成されている。
【００３４】
具体的には、高反射膜６は、反射面１ｃに接するように形成された低屈折率層６ａと、低屈折率層６ａ上に形成された６つの高屈折率層６ｂと、６つの高屈折率層６ｂの間に配置された５つの低屈折率層６ｃとを含んでいる。このように、高反射膜６は、一対の低屈折率層６ａおよび高屈折率層６ｂと、複数対（５対）の低屈折率層６ｃおよび高屈折率層６ｂと含んでいる。なお、低屈折率層６ａは、本発明の「所定の層以外の層」および「反射面に接する低屈折率層」の一例であり、高屈折率層６ｂは、本発明の「所定の層以外の層」の一例である。
【００３５】
低屈折率層６ａは、Ａｌ2Ｏ3膜によって形成されている。高屈折率層６ｂは、ＴｉＯ2膜によって形成されている。低屈折率層６ｃは、ＳｉＯ2膜によって形成されている。低屈折率層６ａは、Ａｌ2Ｏ3膜によって形成されているので、低屈折率層６ｃ（ＳｉＯ2膜）に比べて、半導体基板２に対する熱膨張係数差が小さい。
【００３６】
また、低屈折率層６ａ、高屈折率層６ｂおよび低屈折率層６ｃの屈折率をｎとすると、低屈折率層６ａは、約１．６５の屈折率ｎL1を有する。高屈折率層６ｂは、約２．１〜約２．２の屈折率ｎHを有する。低屈折率層６ｃは、約１．４５の屈折率ｎL2を有する。すなわち、高屈折率層６ｂは、低屈折率層６ａの屈折率ｎL1および低屈折率層６ｃの屈折率ｎL2に比べて、０．４以上高い屈折率ｎHを有する。
【００３７】
また、第１実施形態では、赤色半導体レーザ素子部３の発振波長（約６６０ｎｍ）と赤外半導体レーザ素子部４の発振波長（約７８０ｎｍ）との中心波長λを、λ＝（６６０ｎｍ＋７８０ｎｍ）／２＝約７２０ｎｍとすると、低屈折率層６ａは、λ／４ｎL1の厚みに形成されている。また、高屈折率層６ｂは、λ／４ｎHの厚みに形成されている。また、低屈折率層６ｃのうちの最外層の低屈折率層６ｄは、λ／２ｎL2の厚みに形成されている。また、低屈折率層６ｃのうち、最外層の低屈折率層６ｄ以外の低屈折率層６ｅは、λ／４ｎL2の厚みに形成されている。なお、低屈折率層６ｄは、本発明の「所定の層」および「複数の低屈折率層のうちの最外層の低屈折率層」の一例であり、低屈折率層６ｅは、本発明の「所定の層以外の層」の一例である。
【００３８】
高反射膜６を上記のように構成することによって、反射面１ｃ側（高反射膜６）の８０％以上の反射率を有する波長帯域幅は、約２４５ｎｍ以上になっている。
【００３９】
第１実施形態では、上記のように、複数の低屈折率層６ａおよび６ｃのうちの最外層の低屈折率層６ｄを、λ／２ｎL2の厚みに形成することによって、例えば全ての低屈折率層６ａおよび６ｃをλ／４ｎ（λ／４ｎL1、λ／４ｎL2）の厚みに形成するとともに全ての高屈折率層６ｂをλ／４ｎHの厚みに形成する場合に比べて、反射面１ｃ側（高反射膜６）において例えば８０％以上の高い反射率を有する波長帯域幅を大きくすることができる。これにより、低屈折率層６ａ、６ｃや高屈折率層６ｂの膜厚などが設計値に対してずれた状態で形成されることに起因して、反射率の高い波長帯域が短波長側または長波長側にシフトした場合にも、赤色半導体レーザ素子部３および赤外半導体レーザ素子部４から発振するレーザ光の反射率が低くなるのを抑制することができる。
【００４０】
また、第１実施形態では、上記のように、複数の低屈折率層６ａおよび６ｃのうちの最外層の低屈折率層６ｄを、λ／２ｎL2の厚みに形成することによって、他の低屈折率層６ａまたは６ｃを、λ／２ｎ（λ／２ｎL1、λ／２ｎL2）の厚みに形成する場合に比べて、高い反射率を有する波長帯域幅を大きくしながら、高反射膜６における反射率を容易に高くすることができる。
【００４１】
また、第１実施形態では、上記のように、高反射膜６の８０％以上の反射率を有する波長帯域幅は、約２４５ｎｍ以上である。高出力型の２波長半導体レーザ装置１は、反射面ｎ１ｃ側（高反射膜６）において高い反射率が必要であるので、高反射膜６の８０％以上の反射率を有する波長帯域幅を約２４５ｎｍ以上にするのは、特に有効である。
【００４２】
また、第１実施形態では、上記のように、高反射膜６を、一対の低屈折率層（６ａ、６ｃ）および高屈折率層６ｂを６対含むように構成することによって、高反射膜６におけるレーザ光の反射率を、例えば８０％以上に、容易に高くすることができる。
【００４３】
また、第１実施形態では、上記のように、複数の高屈折率層６ｂをＴｉＯ2膜により形成するとともに、複数の低屈折率層６ｃをＳｉＯ2膜により形成することによって、高屈折率層６ｂ（ＴｉＯ2膜）の屈折率ｎH（＝約２．１〜約２．２）と低屈折率層６ｃ（ＳｉＯ2膜）の屈折率ｎL2（＝約１．４５）との差を、約０．６５〜約０．７５まで大きくすることができるので、高い反射率を有する波長帯域幅を、容易に大きくすることができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、上記のように、反射面１ｃに接する低屈折率層６ａを、Ａｌ2Ｏ3膜により形成することによって、反射面１ｃに接する低屈折率層６ａを例えばＳｉＯ2膜により形成する場合に比べて、ＧａＡｓからなる半導体基板２に対する低屈折率層６ａの熱膨張係数差を小さくすることができる。これにより、反射面１ｃと、反射面１ｃに接する低屈折率層６ａとの間で生じるストレスを低減することができる。その結果、２波長半導体レーザ装置１の信頼性を向上させることができる。
（第２実施形態）
図３を参照して、本発明の第２実施形態による２波長半導体レーザ装置１１の構造について説明する。なお、２波長半導体レーザ装置１１は、本発明の「多波長半導体レーザ装置」の一例である。
【００４５】
本発明の第２実施形態による２波長半導体レーザ装置１１では、図３に示すように、反射面１ｃ上に、高反射膜１６が設けられている。なお、高反射膜１６は、本発明の「多層反射膜」の一例である。
【００４６】
ここで、第２実施形態では、高反射膜１６は、反射面１ｃ側から順に積層された一対の低屈折率層（１６ａ、１６ｃ）および高屈折率層１６ｂを、複数対（６対）含んでいる。すなわち、高反射膜１６は、低屈折率層（１６ａ、１６ｃ）と高屈折率層１６ｂとが交互に６層ずつ積層されることによって構成されている。
【００４７】
具体的には、高反射膜１６は、反射面１ｃに接するように形成された低屈折率層１６ａと、低屈折率層１６ａ上に形成された６つの高屈折率層１６ｂと、６つの高屈折率層１６ｂの間に配置された５つの低屈折率層１６ｃとを含んでいる。このように、高反射膜１６は、一対の低屈折率層１６ａおよび高屈折率層１６ｂと、複数対（５対）の低屈折率層１６ｃおよび高屈折率層１６ｂと含んでいる。なお、低屈折率層１６ａは、本発明の「所定の層以外の層」および「反射面に接する低屈折率層」の一例であり、低屈折率層１６ｃは、本発明の「所定の層以外の層」の一例である。
【００４８】
低屈折率層１６ａは、Ａｌ2Ｏ3膜によって形成されている。高屈折率層１６ｂは、ＴｉＯ2膜によって形成されている。低屈折率層１６ｃは、ＳｉＯ2膜によって形成されている。
【００４９】
また、第２実施形態では、低屈折率層１６ａは、λ／４ｎL1の厚みに形成されている。また、高屈折率層１６ｂのうちの最内層の高屈折率層１６ｄは、λ／２ｎHの厚みに形成されている。また、高屈折率層１６ｂのうち、最内層の高屈折率層１６ｄ以外の高屈折率層１６ｅは、λ／４ｎHの厚みに形成されている。また、低屈折率層１６ｃは、λ／４ｎL2の厚みに形成されている。なお、高屈折率層１６ｄは、本発明の「所定の層」および「複数の高屈折率層のうちの最内層の高屈折率層」の一例であり、高屈折率層１６ｅは、本発明の「所定の層以外の層」の一例である。
【００５０】
高反射膜１６を上記のように構成することによって、反射面１ｃ側（高反射膜１６）の８０％以上の反射率を有する波長帯域幅は、約２４５ｎｍ以上になっている。
【００５１】
なお、第２実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００５２】
第２実施形態では、上記のように、複数の高屈折率層１６ｂのうちの最内層の高屈折率層１６ｄを、λ／２ｎHの厚みに形成することによって、例えば全ての低屈折率層１６ａおよび１６ｃをλ／４ｎ（λ／４ｎL1、λ／４ｎL2）の厚みに形成するとともに全ての高屈折率層１６ｂをλ／４ｎHの厚みに形成する場合に比べて、反射面１ｃ側（高反射膜１６）において例えば８０％以上の高い反射率を有する波長帯域幅を大きくすることができる。これにより、低屈折率層１６ａ、１６ｃや高屈折率層１６ｂの膜厚などが設計値に対してずれた状態で形成されることに起因して、反射率の高い波長帯域が短波長側または長波長側にシフトした場合にも、赤色半導体レーザ素子部３および赤外半導体レーザ素子部４から発振するレーザ光の反射率が低くなるのを抑制することができる。
【００５３】
また、第２実施形態では、上記のように、複数の高屈折率層１６ｂのうちの最内層の高屈折率層１６ｄを、λ／２ｎHの厚みに形成することによって、複数の高屈折率層１６ｂのうち、最内層以外の高屈折率層１６ｅを、λ／２ｎHの厚みに形成する場合に比べて、高い反射率を有する波長帯域幅を大きくしながら、高反射膜１６における反射率を容易に高くすることができる。
【００５４】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５５】
次に、上記した本発明の第１実施形態および第２実施形態による２波長半導体レーザ装置の効果を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、上記実施形態に対応した実施例１および２による２波長半導体レーザ装置と、比較例１、２−１〜２−５および３−１〜３−５による２波長半導体レーザ装置とについて、高反射膜の反射スペクトルを解析した。以下、詳細に説明する。
【００５６】
実施例１では、高反射膜６を上記第１実施形態と同様に構成した。すなわち、赤色半導体レーザ素子部３の発振波長（約６６０ｎｍ）と赤外半導体レーザ素子部４の発振波長（約７８０ｎｍ）との中心波長λを、λ＝（６６０ｎｍ＋７８０ｎｍ）／２＝約７２０ｎｍとし、低屈折率層６ａを、λ／４ｎL1の厚みに形成した。また、高屈折率層６ｂを、λ／４ｎHの厚みに形成した。また、低屈折率層６ｃのうちの最外層の低屈折率層６ｄを、λ／２ｎL2の厚みに形成した。また、低屈折率層６ｃのうち、最外層の低屈折率層６ｄ以外の低屈折率層６ｅを、λ／４ｎL2の厚みに形成した。
【００５７】
実施例２では、高反射膜１６を上記第２実施形態と同様に構成した。すなわち、低屈折率層１６ａを、λ／４ｎL1の厚みに形成した。また、高屈折率層１６ｂのうちの最内層の高屈折率層１６ｄを、λ／２ｎHの厚みに形成した。また、高屈折率層１６ｂのうち、最内層の高屈折率層１６ｄ以外の高屈折率層１６ｅを、λ／４ｎHの厚みに形成した。また、低屈折率層１６ｃを、λ／４ｎL2の厚みに形成した。
【００５８】
一方、比較例１では、全ての低屈折率層６ａおよび６ｃを、λ／４ｎ（λ／４ｎL1、λ／４ｎL2）の厚みに形成するとともに、全ての高屈折率層６ｂを、λ／４ｎHの厚みに形成した。なお、比較例１のその他の構造は、実施例１と同様にした。
【００５９】
比較例２−１では、低屈折率層６ａおよび６ｃのうちの最内層の低屈折率層６ａを、λ／２ｎL1の厚みに形成した。また、低屈折率層６ｃを、λ／４ｎL2の厚みに形成した。なお、比較例２−１のその他の構造は、実施例１と同様にした。
【００６０】
比較例２−２では、低屈折率層６ａおよび６ｃのうちの内側から２層目（低屈折率層１６ａ、１６ｃおよび高屈折率層１６ｂ全体では内側から３層目）の低屈折率層６ｃを、λ／２ｎL2の厚みに形成した。また、それ以外の低屈折率層６ｃを、λ／４ｎL2の厚みに形成した。なお、比較例２−２のその他の構造は、実施例１と同様にした。
【００６１】
比較例２−３では、低屈折率層６ａおよび６ｃのうちの内側から３層目（低屈折率層１６ａ、１６ｃおよび高屈折率層１６ｂ全体では内側から５層目）の低屈折率層６ｃを、λ／２ｎL2の厚みに形成した。また、それ以外の低屈折率層６ｃを、λ／４ｎL2の厚みに形成した。なお、比較例２−３のその他の構造は、実施例１と同様にした。
【００６２】
比較例２−４では、低屈折率層６ａおよび６ｃのうちの内側から４層目（低屈折率層１６ａ、１６ｃおよび高屈折率層１６ｂ全体では内側から７層目）の低屈折率層６ｃを、λ／２ｎL2の厚みに形成した。また、それ以外の低屈折率層６ｃを、λ／４ｎL2の厚みに形成した。なお、比較例２−４のその他の構造は、実施例１と同様にした。
【００６３】
比較例２−５では、低屈折率層６ｃのうちの内側から５層目（低屈折率層１６ａ、１６ｃおよび高屈折率層１６ｂ全体では内側から９層目）の低屈折率層６ｃを、λ／２ｎL2の厚みに形成した。また、それ以外の低屈折率層６ｃを、λ／４ｎL2の厚みに形成した。なお、比較例２−５のその他の構造は、実施例１と同様にした。
【００６４】
比較例３−１では、高屈折率層１６ｂのうちの内側から２層目（低屈折率層１６ａ、１６ｃおよび高屈折率層１６ｂ全体では内側から４層目）の高屈折率層１６ｂを、λ／２ｎHの厚みに形成した。また、それ以外の高屈折率層１６ｂを、λ／４ｎHの厚みに形成した。なお、比較例３−１のその他の構造は、実施例２と同様にした。
【００６５】
比較例３−２では、高屈折率層１６ｂのうちの内側から３層目（低屈折率層１６ａ、１６ｃおよび高屈折率層１６ｂ全体では内側から６層目）の高屈折率層１６ｂを、λ／２ｎHの厚みに形成した。また、それ以外の高屈折率層１６ｂを、λ／４ｎHの厚みに形成した。なお、比較例３−２のその他の構造は、実施例２と同様にした。
【００６６】
比較例３−３では、高屈折率層１６ｂのうちの内側から４層目（低屈折率層１６ａ、１６ｃおよび高屈折率層１６ｂ全体では内側から８層目）の高屈折率層１６ｂを、λ／２ｎHの厚みに形成した。また、それ以外の高屈折率層１６ｂを、λ／４ｎHの厚みに形成した。なお、比較例３−３のその他の構造は、実施例２と同様にした。
【００６７】
比較例３−４では、高屈折率層１６ｂのうちの内側から５層目（低屈折率層１６ａ、１６ｃおよび高屈折率層１６ｂ全体では内側から１０層目）の高屈折率層１６ｂを、λ／２ｎHの厚みに形成した。また、それ以外の高屈折率層１６ｂを、λ／４ｎHの厚みに形成した。なお、比較例３−４のその他の構造は、実施例２と同様にした。
【００６８】
比較例３−５では、高屈折率層１６ｂのうちの最外層（低屈折率層１６ａ、１６ｃおよび高屈折率層１６ｂ全体では内側から１２層目）の高屈折率層１６ｂを、λ／２ｎHの厚みに形成した。また、それ以外の高屈折率層１６ｂを、λ／４ｎHの厚みに形成した。なお、比較例３−５のその他の構造は、実施例２と同様にした。
【００６９】
そして、実施例（１、２）および比較例（１、２−１〜２−５、３−１〜３−５）について、高反射膜の反射スペクトルの解析を行った。その結果を、図４〜図１６にそれぞれ示す。
【００７０】
図４〜図１６に示すように、実施例（１および２）の高反射膜は、比較例（１、２−１〜２−５、３−１〜３−５）の高反射膜に比べて、高い反射率を維持しながら、８０％以上の反射率を有する波長帯域幅が大きくなることが判明した。
【００７１】
具体的には、実施例１では、図４に示すように、高反射膜の８０％以上の反射率を有する波長帯域は、約６１２ｎｍ〜約８５８ｎｍであり、波長帯域幅（Ｗ１）は、約２４６ｎｍであった。また、実施例１では、７０５ｎｍ付近で反射率が極小となり、その極小値は、約８８％であった。
【００７２】
実施例２では、図５に示すように、高反射膜１６の８０％以上の反射率を有する波長帯域は、約６０７ｎｍ〜約８５３ｎｍであり、波長帯域幅（Ｗ２）は、約２４６ｎｍであった。また、実施例２では、７２５ｎｍ付近で反射率が極小となり、その極小値は、約８９％であった。
【００７３】
その一方、比較例１では、図６に示すように、高反射膜の８０％以上の反射率を有する波長帯域は、約６２３ｎｍ〜約８３１ｎｍであり、波長帯域幅（Ｗ１１）は、約２０８ｎｍであった。すなわち、実施例１および２の高反射膜は、比較例１の高反射膜に比べて、８０％以上の反射率を有する波長帯域幅が約３８ｎｍ大きくなった。
【００７４】
また、比較例１では、７１０ｎｍ付近で反射率が極大（最大）となり、その極大値（最大値）は、約９５％以上であった。これにより、全ての低屈折率層および高屈折率層の厚みをλ／４ｎにした場合に反射率の最大値が９５％以上になるように、低屈折率層および高屈折率層の層数（対の数）を設定すれば、実施例１および２のように所定の層（低屈折率層または高屈折率層）の厚みをλ／２ｎにした場合にもその極小値を８０％以上にすることが可能であるということが判明した。
【００７５】
比較例２−１では、図７に示すように、高反射膜の８０％以上の反射率を有する波長帯域は、約６１０ｎｍ〜約８４０ｎｍであり、波長帯域幅（Ｗ１２）は、約２３０ｎｍであった。
【００７６】
比較例２−２では、図８に示すように、７１０ｎｍ付近で反射率が極小となり、その極小値は、約８０％であった。
【００７７】
比較例２−３では、図９に示すように、７１０ｎｍ付近で反射率が極小となり、その極小値は、約３２％であった。
【００７８】
比較例２−４では、図１０に示すように、７０５ｎｍ付近で反射率が極小となり、その極小値は、約３％であった。
【００７９】
比較例２−５では、図１１に示すように、７０５ｎｍ付近で反射率が極小となり、その極小値は、約５４％であった。
【００８０】
比較例３−１では、図１２に示すように、７１５ｎｍ付近で反射率が極小となり、その極小値は、約６０％であった。
【００８１】
比較例３−２では、図１３に示すように、７１５ｎｍ付近で反射率が極小となり、その極小値は、約６％であった。
【００８２】
比較例３−３では、図１４に示すように、７１５ｎｍ付近で反射率が極小となり、その極小値は、約２５％であった。
【００８３】
比較例３−４では、図１５に示すように、７１５ｎｍ付近で反射率が極小となり、その極小値は、約７６％であった。
【００８４】
比較例３−５では、図１６に示すように、高反射膜の８０％以上の反射率を有する波長帯域は、約６１８ｎｍ〜約８４３ｎｍであり、波長帯域幅（Ｗ１３）は、約２２５ｎｍであった。
【００８５】
以上のように、実施例１および２の高反射膜は、比較例２−２、２−３、２−４、２−５、３−１、３−２、３−３および３−４の高反射膜に比べて、反射率が高くなった。
【００８６】
また、実施例１および２の高反射膜は、比較例１、２−１および３−５の高反射膜に比べて、８０％以上の反射率を有する波長帯域幅が大きくなった。なお、実施例１および２の高反射膜は、比較例１、２−１および３−５の高反射膜に比べて、高反射率が８０％よりも小さい、例えば７０％や６０％などの波長帯域幅も大きくなった。
【００８７】
なお、今回開示された実施形態および実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【００８８】
例えば、上記実施形態では、２波長半導体レーザ装置に本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、互いに異なる３つ以上の波長で発振する多波長半導体レーザ装置にも適用可能である。
【００８９】
また、上記実施形態では、２波長半導体レーザ装置を、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部を含むように構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、２波長半導体レーザ装置を、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部以外の半導体レーザ素子部を含むように構成してもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、低屈折率層をＡｌ2Ｏ3膜およびＳｉＯ2膜によって形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、低屈折率層をＡｌ2Ｏ3膜およびＳｉＯ2膜の一方によって形成してもよいし、低屈折率層をＡｌ2Ｏ3膜およびＳｉＯ2膜以外の材質からなる膜によって形成してもよい。
【００９１】
また、上記実施形態では、高屈折率層をＴｉＯ2膜によって形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、高屈折率層をＴｉＯ2膜以外の材質からなる膜によって形成してもよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、ＧａＡｓからなる半導体基板を用いた場合について示したが、本発明はこれに限らず、ＧａＡｓ以外の、例えばＩｎＰやＡｌ2Ｏ3からなる半導体基板を用いてもよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、高反射膜を、一対の低屈折率層および高屈折率層を６対含むように構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、高反射膜を、一対の低屈折率層および高屈折率層を２対〜５対、または、７対以上含むように構成してもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１、１１  ２波長半導体レーザ装置（多波長半導体レーザ装置）
１ｃ  反射面
３  赤色半導体レーザ素子部（半導体レーザ素子部）
４  赤外半導体レーザ素子部（半導体レーザ素子部）
６、１６  高反射膜（多層反射膜）
６ａ  低屈折率層（所定の層以外の層、反射面に接する低屈折率層）
６ｂ  高屈折率層（所定の層以外の層）
６ｃ  低屈折率層
６ｄ  低屈折率層（所定の層、複数の低屈折率層のうちの最外層の低屈折率層）
６ｅ  低屈折率層（所定の層以外の層）
１６ａ  低屈折率層（所定の層以外の層、反射面に接する低屈折率層）
１６ｂ  高屈折率層
１６ｃ  低屈折率層（所定の層以外の層）
１６ｄ  高屈折率層（所定の層、複数の高屈折率層のうちの最内層の高屈折率層）
１６ｅ  高屈折率層（所定の層以外の層）
Ｗ１、Ｗ２  波長帯域幅
【図１】
2010171182.tif 000003
【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】
2010171182.tif 000009
【図８】
2010171182.tif 000010
【図９】
2010171182.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2010171182.tif 000014
【図１３】
2010171182.tif 000015
【図１４】
2010171182.tif 000016
【図１５】
2010171182.tif 000017
【図１６】
2010171182.tif 000018
【図１７】
2010171182.tif 000019
【図１８】
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