【手続補正書】
【提出日】平成27年8月11日(2015.8.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層と、
前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層に挟まれ、砒素系化合物半導体からなるｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層と、
前記ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層に挟まれ、少なくとも1つの量子井戸層を含む活性層とを備え、
前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層は、それぞれＡｌＧａＩｎＰ層またはＧａＩｎＰ層からなり、
前記量子井戸層は、ＡｌＧａＡｓＰ層からなる、半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層は、それぞれＡｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ層（０≦ｘ１≦１）からなり、
前記量子井戸層は、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層（０＜ｘ３＜１，０＜ｙ≦０．３）からなる、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
共振器長が、２００μｍ以上６００μｍ以下である、請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
発振波長が７７０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下であり、かつ前記量子井戸層の膜厚が９ｎｍ以上１４ｎｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
レーザ共振器の端面部分に、前記活性層のバンドギャップを拡大する端面窓構造が形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
ＧａＡｓ基板を含み、ＴＭモードで発振する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
チップ幅が、５０μｍ以上２５０μｍ以下であり、
チップ厚が、３０μｍ以上１５０μｍ以下である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明の半導体レーザ素子は、ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層と、前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層に挟まれ、砒素系化合物半導体からなるｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層と、前記ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層に挟まれ、少なくとも1つの量子井戸層を含む活性層とを備えている。前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層は、それぞれＡｌＧａＩｎＰ層またはＧａＩｎＰ層からなる。前記量子井戸層は、ＡｌＧａＡｓＰ層からなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
前記構成では、量子井戸層は、ＡｌＧａＡｓＰ層からなる。ＡｌＧａＡｓＰは、量子井戸層として用いられる他の材料、たとえば、ＩｎＧａＰに比べて、バンドギャップが小さい。このため、クラッド層と活性層との間のバンドギャップ差を大きくすることができる。これにより、温度特性の良い、すなわち、温度が変化したときにしきい値電流や動作電流の変動が少ない半導体レーザ素子を実現することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
量子井戸層がＡｌＧａＡｓＰ層からなる半導体レーザ素子においては、クラッド層はＡｌＧａＡｓ層で形成されるのが一般的である。この発明の構成では、量子井戸層が、ＡｌＧａＡｓＰ層で形成されているのに対し、クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ層またはＧａＩｎＰ層で形成されている。このため、クラッド層と活性層との間のバンドギャップ差を大きくすることができるから、温度特性を向上できる。また、次に詳しく説明するように、亜鉛を拡散させやすくなるため、端面窓構造を作製が容易となる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
端面光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Damage）を抑制するために、レーザ共振器端面部分に亜鉛などの不純物を拡散して、活性層のバンドギャップを拡大する端面窓構造を作製することが考えられる。このような端面窓構造を作製するために、亜鉛等の不純物を拡散する場合、不純物を拡散すべき領域が燐を含んでいれば拡散速度が速くなる。
端面光学損傷とは、半導体レーザを高出力で動作させるために、注入電流を増加させていった場合に、自らの光出力によってレーザ共振器端面が破壊される現象をいう。端面光学損傷は、高出力化を制限する要因となっている。
端面の光学損傷は、次のようにして生ずる。半導体レーザの端面（劈開面）には、多くの界面準位が存在している。電子と正孔がこの界面準位を介して非発光再結合すると、再結合に伴って放出されるエネルギーは熱となる。半導体では、温度が上がるにしたがってそのエネルギーギャップは狭くなるので、放出された熱で暖められた端面のエネルギーギャップが狭くなる。半導体レーザの内部で電子と正孔とが再結合してできた誘導放出光は、端面のエネルギーギャップが狭いため、そこで吸収されて再び熱となり、さらに端面のエネルギーギャップを狭くする。この繰り返しにより、急速に端面が高温になり、溶融して発振が停止する。
前述したように、この発明の構成では、ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層は、それぞれ燐を含むＡｌＧａＩｎＰ層またはＧａＩｎＰ層からなる。したがって、亜鉛等の不純物を拡散させやすいので、端面窓構造の作製が容易である。これにより、高出力化に適した半導体レーザ素子を実現することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
ＴＥモード発振が要求される場合には、ＡｌＧａＡｓＰ層のＰ組成を減らせばよい。その場合には、製造上はＰ組成を零にすることが好ましい。
また、前記半導体レーザ素子は、具体的には、発振波長が７７０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下であり、かつ前記量子井戸層の膜厚が９ｎｍ以上１４ｎｍ以下であることが好ましい。半導体レーザ素子をＴＭモードで発振させるためには、活性層を厚くしてＴＥモードとＴＭモードの相対発振しきい値電流を小さくすればよいからである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
端面窓構造は、レーザ共振器の端面部分に例えばＺｎを選択的に拡散することによって形成することが、量産性の観点から好ましい。レーザ共振器の端面部分に別の材料（例えばクラッド層と同じ材料）を埋め込んだり、端面部分のみ活性層を薄くしたりする方法等を用いて、端面窓構造を形成してもよい。
この発明の一実施形態では、前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層は、それぞれＡｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ層（０≦ｘ１≦１）からなり、前記量子井戸層は、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層（０＜ｘ３＜１，０＜ｙ≦０．３）からなる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
この発明の一実施形態では、前記半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板を含み、ＴＭモードで発振するものである。
この発明の一実施形態では、前記半導体レーザ素子の共振器長が、２００μｍ以上６００μｍ以下である。
この発明の一実施形態では、前記半導体レーザ素子のチップ幅が、５０μｍ以上２５０μｍ以下であり、チップ厚が、３０μｍ以上１５０μｍ以下である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】