(57)【要約】【課題】  波長の異なる複数の半導体レーザ部を備えた多波長半導体レーザ装置あって、高出力特性を得るために適した出射端コート膜を備えた多波長半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】  赤色半導体レーザ部１と赤外半導体レーザ部２は、半導体基板１０１を共有して多波長半導体レーザ装置１００を構成している。共振器本体１６０の端面のうち、活性層１０４および１２４を伝搬する光を取り出す面に形成された出射端コート膜１７０は、所定の屈折率ｎ（１．４５≦ｎ≦１．６または、２．０５≦ｎ≦２．２５）の誘電体単層膜であって、所定の膜厚ｔ（λ１／（４ｎ）×ｍ≦ｔ≦λ２／（４ｎ）×ｍ、ｍは自然数）になっている。【選択図】  図１
2006196846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも発振波長λ１の第１の半導体レーザと、発振波長λ２（λ１＜λ２）の第２の半導体レーザとを同一半導体基板に備えた多波長半導体レーザ装置であって、
前記半導体基板上に、波長λ１の光を端面から出射する第１の活性層と、波長λ２の光を端面から出射する第２の活性層とを備えた共振器本体と、
前記共振器本体の一方の端面に形成され、前記第１および第２の活性層を伝搬する光を当該活性層の内部に反射する反射端コート膜と、
前記共振器本体の他方の端面に形成され、前記第１および第２の活性層を伝搬する光を外部に取り出す出射端コート膜とを備え、
前記出射端コート膜は所定の屈折率ｎの誘電体材料でなる膜であって、
前記出射端コート膜の膜厚ｔが、λ１／（４ｎ）×ｍ≦ｔ≦λ２／（４ｎ）×ｍ（ｍは自然数）を満たすことを特徴とする、多波長半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記所定の屈折率ｎが、１．４５≦ｎ≦１．６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】
前記出射端コート膜は、ＳｉＯ2 あるいはＳｉＯＮを材料とすることを特徴とする、請求項２に記載の多波長半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記所定の屈折率ｎが、２．０５≦ｎ≦２．２５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５】
前記出射端コート膜は、ＺｒＯ2 、Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5を材料とすることを特徴とする、請求項４に記載の多波長半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記共振器本体は
前記第１および第２の活性層の下に形成した第１のクラッド層と、
前記第１および第２の活性層の上に形成した第２のクラッド層と、
前記各第２クラッド層の上に選択的に形成した第３のクラッド層とを有し、
前記各第３のクラッド層の幅は、１μｍ〜５μｍ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７】
前記出射端コート膜の反射率が、１％〜７％の範囲内に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８】
前記第１の活性層が、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料でなり、
前記第２の活性層が、ＡｌＧａＡｓ系半導体材料でな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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多波長半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ装置は、エレクトロニクスやオプトエレクトロニクスの多くの分野で広く使用されており、特に、大容量記録媒体（メディア）として現在盛んに用いられているＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）等の再生・書き込み装置（光ディスク装置）では、必要不可欠な光デバイスになっている。
【０００３】
ＤＶＤは、ＣＤに比べてピット長およびトラック間隔が小さい。従って、用いる半導体レーザの波長も、ＣＤに比べＤＶＤの方が短い。具体的には、ＣＤ用のレーザの発振波長が７８０ｎｍ帯であるのに対し、ＤＶＤ用レーザの発振波長は６５０ｎｍ帯である。
【０００４】
ひとつの光ディスク装置でＣＤおよびＤＶＤの両方の情報を検出するためには、発振波長が７８０ｎｍ帯のレーザ（赤外半導体レーザ）素子と６５０ｎｍ帯のレーザ（赤色半導体レーザ）素子とを一つの光ディスク装置に備えている必要がある。近年では、光ピックアップ装置の小型化、軽量化のために、異なる波長の光を出射する半導体レーザ素子を１チップ化した多波長半導体レーザ装置（レーザアレイ、集積化半導体レーザ装置）が開発され、普及しつつある。
【０００５】
図９および図１０は、従来の２波長半導体レーザ装置（以下、半導体レーザ装置という）の斜視図および、側面図である（例えば特許文献１、２参照）。この半導体レーザ装置は、６５０ｎｍ帯のレーザ光１５を出射する赤色半導体レーザ部１０と、７８０ｎｍ帯のレーザ光２５を出射する赤外半導体レーザ部２０とで構成されている。赤色半導体レーザ部１０と赤外半導体レーザ部２０との間には、これらを電気的に分離するための分離溝９０が設けられている。そして、表面電極４１および４２と裏面電極４０のそれぞれに個別にバイアスを印加することで、各半導体レーザ部１０および２０を個別に動作させることができる。
【０００６】
図１０に示すように、共振器本体の前端面５０と後端面５５とには、誘電体材料で、それぞれ出射端コート膜７０および反射端コート膜８０が形成されている。レーザ光の取り出し効率を上げるために、出射端コート膜７０の反射率は、反射端コート膜８０の反射率よりも低くなっている。
【０００７】
特許文献１には、波長が長い赤色半導体レーザ部１０の出射面における反射率（３２％）よりも、波長が短い赤外半導体レーザの出射面における反射率（２４％）が低くなる膜厚を求め、この膜厚で出射端コート膜７０（酸化アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜）を成膜することが記載されている。そして、両半導体レーザ部１０および２０の出射面における反射率を異ならせることによって、両半導体レーザ部１０および２０のキンクレベルやＣＯＤレベルをほぼ等しくすることが記載されている。
【０００８】
さらに、特許文献２では、赤色半導体レーザ部１０における反射率を約２０％、赤外半導体レーザ部２０における反射率を約５％以下にするための出射端コート膜７０の形成技術が開示されている。このような反射率を得るために、特許文献２では、２種類（例えば、Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2 ）の材料を２層以上に積層して出射端コート膜７０を形成することが記載されている。
【０００９】
また、高出力化の有効な手段の一つとして、非特許文献１には、誘電体多層膜でなる端面コート膜の厚みを異ならせることによって、両端面の反射率を非対称にすることが記載されている。このように両端面の反射率を非対称にすることは、光ディスク装置への書き込みに用いる半導体レーザにおいて一般的であって、特許文献１にも、出射端側を低反射率（１０％程度）に、また、反射端側を高反射率（９０％程度）にすることが記載されている。なお、誘電体多層膜の反射率は、用いる誘電体の屈折率、層厚および、積層する総数によって制御することができる。
【特許文献１】特開２００１−３２０１３１号公報
【特許文献２】特開２００２−２２３０３０号公報
【非特許文献１】伊賀健一編著、「半導体レーザ」、第１版、平成６年１０月、株式会社オーム社、ｐ．２３８
【発明の開示】
【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や特許文献２に開示されている多波長半導体レーザ装置は、ＤＶＤ−ＲＯＭやＣＤ−ＲＯＭなどの再生専用という、限られた範囲で利用される低出力（例えば定格出力５ｍＷ程度）な赤色半導体レーザや赤外半導体レーザの開示に留まっている。
【００１１】
したがって、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒなどの記録媒体への書き込みに必要な高出力の半導体レーザには適用できない。他方で、非特許文献１に開示されている技術は、高出力動作を得るための一般的な技術であって、複数の発振波長を有する多波長半導体レーザ装置に好適な条件を提示しているとは言えない。
【００１２】
それ故に本発明の目的は、高出力特性を得るために適した出射端コート膜を備えた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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の半導体レーザ装置は、少なくとも発振波長λ１の第１の半導体レーザと、発振波長λ２（λ１＜λ２）の第２の半導体レーザとを同一半導体基板に備えた多波長半導体レーザ装置であって、半導体基板の上に、波長λ１の光を端面から出射する第１の活性層と、波長λ２の光を端面から出射する第２の活性層とを備えた共振器本体と、共振器本体の一方の端面に形成され、第１および第２の活性層を伝搬する光を内部に反射する反射端コート膜と、共振器本体の他方の端面に形成され、第１および第２の活性層を伝搬する光を外部に取り出す出射端コート膜とを備え、出射端コート膜は所定の屈折率ｎの誘電体材料でなる膜であって、出射端コート膜の膜厚ｔが、λ１／（４ｎ）×ｍ≦ｔ≦λ２／（４ｎ）×ｍ（ｍは自然数）を満たすことを特徴とする。
【００１４】
出射面コート膜の屈折率ｎは、１．４５≦ｎ≦１．６であることが好ましい。その場合、出射面コート膜は、ＳｉＯ2 、ＳｉＯＮであってもよい。
【００１５】
また、出射面コート膜の屈折率ｎは、２．０５≦ｎ≦２．２５であることが好ましい。その場合、出射面コート膜は、ＺｒＯ2 、Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5であってもよい。
【００１６】
共振器本体は、第１および第２の活性層の下に形成した第１のクラッド層と、第１および第２の活性層の上に形成した第２のクラッド層と、各第２クラッド層の上に選択的に形成した第３のクラッド層とを有し、各第３のクラッド層の幅は、１μｍ〜５μｍであってもよい。
【００１７】
出射端コート膜の反射率は、１％〜７％の範囲内にあることが望ましい。
【００１８】
第１の活性層が、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料でなり、第２の活性層が、ＡｌＧａＡｓ系半導体材料であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の多波長半導体レーザ装置は、所定の屈折率（屈折率ｎが１．４５≦ｎ≦１．６または、２．０５≦ｎ≦２．２５）を有する誘電体膜を、所定の膜厚（膜厚ｔがλ１／（４ｎ）×ｍ≦ｔ≦λ２／（４ｎ）×ｍ）で堆積することで、高出力動作に適した出射端面の反射率を容易に得ることができる。その結果、キンクレベルの向上を図ることができ、２波長半導体レーザ装置の歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る多波長半導体レーザ装置１００（以下、半導体レーザ装置１００という。）の斜視図である。半導体レーザ装置１００は、発信波長が異なる２つのレーザ（６５０ｎｍ帯に発振波長λ１を有する赤色半導体レーザ部１と、７８０ｎｍ帯に発振波長λ２を有する赤外半導体レーザ部２）を備えた２波長半導体レーザ装置である。赤色半導体レーザ部１と赤外半導体レーザ部２とは、半導体基板１０１を共有して半導体レーザ装置１００を構成している。また、半導体レーザ装置１００は、共振器本体１６０と、出射面コート膜１７０および、反射端コート膜１８０で構成されている。
【００２２】
共振器本体１６０の赤色半導体レーザ部１は、半導体基板１０１上に第１導電型のクラッド層１０２、活性層１０４、第２導電型のクラッド層１０６、エッチング停止層１０７、第２導電型のクラッド層１０９、コンタクト層１１０、絶縁層１０８および、表面電極１４１を備えている。また、半導体基板１０１の裏面には裏面電極１４０が設けられている。
【００２３】
また、共振器本体１６０の赤外半導体レーザ部２は、半導体基板１０１上に、第１導電型のクラッド層１２２、活性層１２４、第２導電型のクラッド層１２６、エッチング停止層１２７、第２導電型のクラッド層１２９、コンタクト層１３０および、絶縁層１２８および、表面電極１４２を備えている。
【００２４】
そして、共振器本体１５０の前面には、活性層１０４および１２４を伝搬する光の一部を取り出すための出射端コート膜１７０が、また、共振器本体１５０の後面には、活性層１０４および１２４を伝搬する光を活性層１４０および１２４の内部に反射させる反射端コート膜１８０が形成されている。出射端コート膜１７０および反射端コート膜１８０は、誘電体材料で成膜した所望の反射率が得られる厚みの膜である。なお、反射率は、誘電体の屈折率、層厚および積層する層の数を変化させることによって制御することができる。
【００２５】
赤色半導体レーザ部１と赤外半導体レーザ部２との間には、これらを電気的に分離するための分離溝１９０が設けられている。表面電極１４１、１４２および裏面電極１４０に個別にバイアスを印加することによって、それぞれのレーザを個別に動作させることができる。
【００２６】
図２は、図１のＡ−Ａ線断面の一例を示している。また、図３は、図２のＢ−Ｂ線（括弧内はＣ−Ｃ線）断面の一例を示している。以下、図２および図３を用いて、より具体的な数値や材料を例示して、各半導体レーザ部１、２を説明する。なお、図２において、図１に示す各部に相当する部分には、下２桁が同じ数字の参照符号を付している。
【００２７】
図２に示すように、赤色半導体レーザ部１側のｎ型ＧａＡｓ基板２０１上には、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる第１クラッド層２０２（厚さ２μｍ）、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる光ガイド層２０３（厚さ０．０１μｍ）、ＡｌＧａＩｎＰ障壁層／ＧａＩｎＰ井戸層を含む多重量子井戸活性層２０４、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる光ガイド層２０５（厚さ０．０１μｍ）、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる第２クラッド層２０６（厚さ０．３μｍ）、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチング停止層２０７（厚さ０．００７μｍ）が順に積層されている。
【００２８】
そして、エッチング停止層２０７上には、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる第３クラッド層２０９（厚さ１．０μｍ）、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる第４クラッド層２１０（０．０５μｍ）、ｐ型ＧａＡｓでなるコンタクト層２１１（厚さ０．１μ）が順に積層されて、リッジストライプ構造部２１３を構成している。また、エッチング停止層２０７の露出面とリッジストライプ構造部２１２の側面は、ＳｉＯ2材料の絶縁層２０８（厚さ０．１μｍ）で覆われている。多重量子井戸活性層２０４は、６ｎｍの井戸層と７ｎｍの障壁層とを含み、３つの井戸層を備えた多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造：Multi-quantum well structure）をしている。表面電極１４１は、Ｔｉ／Ａｕ材料で１μｍの厚さに形成されており、裏面電極１４０は、Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ材料で０．５μｍの厚さに形成されている。
【００２９】
一方、赤外半導体レーザ部２側のｎ型ＧａＡｓ基板２０１上には、ｎ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる第１クラッド層２２２（厚さ２μｍ）、ＡｌＧａＡｓでなる光ガイド層２２３（厚さ０．０１μｍ）、ＡｌＧａＡｓを含む多重量子井戸活性層２２４、ＡｌＧａＡｓでなる光ガイド層２２５（厚さ０．０１μｍ）、ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる第２クラッド層２２６（厚さ０．３μｍ）、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐでなるエッチング停止層２２７（厚さ０．０１μｍ）が順に積層されている。
【００３０】
そして、エッチング停止層２２７の上には、ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる第３クラッド層２２９（厚さ０．３μｍ）、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる第４クラッド層２３０（厚さ０．０５μｍ）、ｐ型ＧａＡｓでなるコンタクト層２３１（厚さ０．１μｍ）が順に積層されて、リッジストライプ構造部２３２を構成している。エッチング停止層２２７の露出面とリッジストライプ構造部２３２の側面は、ＳｉＯ2材料の絶縁層２２８で覆われている。多重量子井戸活性層２２４は、３ｎｍの井戸層と７ｎｍの障壁層とを含み、２つの井戸層を備えた多重量子井戸構造をしている。表面電極１４２は、Ｔｉ／Ａｕ材料で１μｍの厚さに形成されている。
【００３１】
リッジストライプ構造部２１３、２３３には、表面電極１４１および１４２からキャリア（ホール）が注入されるようになっている。このように、第２クラッド層２０６、２２６の上に選択的に第３クラッド層２０９、２２９を設けることによって、レーザ光のスポット径を小さくすることができる。なお、リッジストライプ構造部２１３、２３３は、図２に示すような断面台形状に限定されるものではなく、側面が略垂直に立ち上がった断面四角形状になっていてもよい。
【００３２】
図３に示すように、半導体レーザ装置１００は、ＣＯＤ（光学損失）による端面破壊を防止して高出力動作を得るために、共振器本体１６０の両端面近傍に窓領域３０１を備えている。そして、窓領域３０１にキャリアが注入されることを防止するために、窓領域３０１の上部は絶縁層３０２で被覆されている。以上のように構成された共振部本体の長さ、幅および、厚さ（高さ）は、それぞれ、１２００μｍ、１２０μｍおよび、８０μｍである。また、リッジストライプ構造部２１２、２３２の幅は約１〜５μｍ（望ましくは２．５μｍ）、高さは１．１５μｍである。
【００３３】
詳細については後述するが、高出力特性を得るためには、共振器本体１５０の前端面に形成される出射端コート膜１７０の反射率を１〜７％とすればよい。また、反射端コート膜１８０の反射率は８０％（好ましくは９０％以上）にすればよい。
【００３４】
上記の反射率を得るために、反射端コート膜１８０は、低屈折率材料層と高屈折率材料層との多層構造にしてもよい。例えば、低屈折率材料としてＳｉＯ2（屈折率１．４８）、高屈折率材料として水素添加アモルファスＳｉ（屈折率の実部ｎ＝３．３）を用いて３周期積層すれば、上記の反射率を得ることができる。
【００３５】
図４は、赤色半導体レーザ部１側の出射端コート膜１７０の反射率と、特性温度Ｔ０およびキンクレベルの関係を示している。図４において、実線は反射率と特性温度Ｔ０の関係を、破線は、反射率とキンクレベルの関係を示している。図４中の領域Ｂに示すように、反射率が１％を切ると、特性温度Ｔ０が低下する。これは、反射率の低下によりミラー損失が増大して、しきい値利得が増大することでしきい値電流が増加するためである。この傾向は、微分利得が低下する高温で顕著であり、その結果、高温（例えば７０℃以上）での動作電流が大きく増大してしまう。
【００３６】
一方、図４中の領域Ｃに示すように、出射端における反射率が７％を越えると、キンクレベルが低下してしまう。これは、外部微分量子効率（または、スロープ効率）の低下に起因する。図４は、赤色半導体レーザ部１について示しているが、赤外半導体レーザ部２も同様の特性を有している。以上の理由から、出射端コート膜１７０の反射率は１〜７％の間であればよいことがわかる。
【００３７】
本実施形態に係る半導体レーザ装置１００では、出射端における反射率を１〜７％の間に制御するため、屈折率ｎの誘電体単層膜でなる出射端コート膜１７０の膜厚ｔの条件を次式（１）のように定める。
λ１／（４ｎ）×ｍ≦ｔ≦λ２／（４ｎ）×ｍ      …（１）
ここで、λ１は、赤色半導体レーザ部１の発振波長であり、λ２は赤外半導体レーザ部２の発振波長であり、ｍは自然数である。また、後述する理由により、誘電体膜の屈折率ｎの最適値は次式（２）または（３）になる。
１．４５≦ｎ≦１．６      …（２）
２．０５≦ｎ≦２．２５      …（３）
【００３８】
図５および図６は、誘電体単層膜でなる出射端コート膜１７０の屈折率の変化による反射率の変化を示している。図５および図６において、実線は赤色半導体レーザ部１について、破線は赤外半導体レーザ部２について示している。図５は、出射端コート膜１７０の膜厚ｔが下限値、すなわちｔ＝λ１／（４ｎ）×ｍである場合を示している。図５から、反射率を１〜７％にするためには、出射端コート膜１７０の屈折率ｎが１．４５≦ｎ≦１．６、または、２．０５≦ｎ≦２．２５であればよいことがわかる。
【００３９】
また、図６は、出射端コート膜１７０の膜厚ｔが上限値、すなわちｔ＝λ２／（４ｎ）×ｍである場合を示している。図６から、反射率を１〜７％にするためには、出射端コート膜１７０の屈折率ｎが１．４５≦ｎ≦１．６、または、２．０５≦ｎ≦２．２５であればよいことがわかる。
【００４０】
ところで、屈折率ｎが、１．４５≦ｎ≦１．６となる誘電体膜としては、ＳｉＯ2 （屈折率１．４８）やＳｉＯＮ（屈折率１．４８〜１．６）が例として挙げられる。ＳｉＯＮの屈折率は、ＯとＮの比率を変えることで制御可能である。
【００４１】
図７は、出射端コート膜１７０にＳｉＯ2 を採用した場合の、出射端コート膜１７０（ＳｉＯ2 膜）の膜厚と屈折率の関係を示している。図７において、実線は赤色半導体レーザ部１について、破線は赤外半導体レーザ部２について示している。ここで、出射面コート膜１７０のうち、赤色半導体レーザ部１側の実効屈折率を３．３とし、赤外半導体レーザ部２側の実効屈折率を３．２としている。反射率は、膜厚の増加に伴って一旦減少し、その後増加する。赤色半導体レーザ部１では、λ１／（４ｎ）で最小値（約４％）となる。また、赤外半導体レーザ部２では、λ２／（４ｎ）で最小値（約３％）となる。従って、図７から、λ１／（４ｎ）≦ｔ≦λ２／（４ｎ）とすれば、反射率を１〜７％にできることがわかる。
【００４２】
なお、図７はｍ＝１の場合を示しているが、反射率は、（波長）／（２ｎ）の周期で周期的に変化することから、ｍの値は任意の自然数であればよい。つまり、λ１／（４ｎ）×ｍ≦ｔ≦λ２／（４ｎ）×ｍであればよい。なお、出射面コート膜１７０の実効屈折率は、上記の値に限定されるものではない。ただし、赤外半導体レーザ２側の実効屈折率が、赤色半導体レーザ１側の実効屈折率よりも小さければ、両レーザの出射面コート膜１７０における反射率の差を小さくできることが本願発明者の検討によりわかっており、より好ましい。
【００４３】
ところで、屈折率ｎが２．０５≦ｎ≦２．２５である誘電体材料としては、ＺｒＯ2 （屈折率２．１８）、Ｔａ2Ｏ5（屈折率２．１２）、Ｎｂ2Ｏ5（屈折率２．２９）が例として挙げられる。
【００４４】
図８は、Ｔａ2Ｏ5を採用した場合の出射端コート膜１７０の膜厚と反射率の関係を示している。図８において、実線は赤色半導体レーザ部１について、破線は赤外半導体レーザ部２について示している。ここでも、出射端コート膜１７０のうち、赤色半導体レーザ部１側の実効屈折率を３．３とし、赤外半導体レーザ部２側の実効屈折率を３．２としている。反射率は、膜厚の増加に伴って一旦減少し、その後増加する。赤色半導体レーザ部１側ではλ１／（４ｎ）で最小値（約２％）となり、赤外半導体レーザ部２側ではλ２／（４ｎ）で最小値（約３％）となる。
【００４５】
従って、図８から、λ１／（４ｎ）≦ｔ≦λ２／（４ｎ）とすれば、赤色半導体レーザ部１側でも赤外半導体レーザ部２側でも、出射端コート膜１７０の反射率が１〜７％に納まることがわかる。なお、図８ではｍ＝１の場合を示しているが、反射率は、（波長）／（２ｎ）の周期で周期的に変化することから、ｍの値は任意の自然数であればよい。つまり、出射端コート膜１７０の厚みｔは、λ１／（４ｎ）×ｍ≦ｔ≦λ２／（４ｎ）×ｍ（ｍは自然数）であればよい。
【００４６】
なお、酸化物である誘電体膜は、その堆積方法にも依存するが、窒化物よりも応力が小さく、半導体レーザの端面コート膜として適している。ＳｉＯ2 やＴａ2Ｏ5など酸化物でなる誘電体薄膜が形成された面における応力ほぼ同じであり、ＧａＡｓ半導体は、約２Ｅ９ｄｙｎｅ／ｃｍ2 程度の応力を受ける。特に、高出力の半導体レーザは、動作電流が大きいために前面近傍での発熱量が大きく、出射端コート膜１７０の応力の影響を受けやすくなることから、出射端コート膜１７０には、できるだけ薄膜化できる材料を選定することが望ましい。従って、出射端コート膜１７０となる誘電体膜は、薄膜化が可能で屈折率が大きいことが望ましく、より好ましくは屈折率２．０５以上の材料であればよい。
【００４７】
出射端コート膜１７０および反射端コート膜１８０は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）スパッタやマグネトロンスパッタ、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）等で材料を堆積して形成することができる。特にＥＣＲスパッタは、純度の高い金属（ＳｉＯ2の場合はＳｉ）をターゲットに用いることができ、光吸収のない誘電体膜を高い堆積レートで堆積することが可能であるため、好適である。例えば、Ｔａ2Ｏ5を材料とする薄膜は、ターゲットとして金属Ｔａを、また、反応性ガスとしてＯ2 を用いることで２００オングストローム／分程度の高い堆積レートで成膜できるため、生産性に優れている。
【００４８】
以上に説明したように、本発明に係る多波長半導体レーザ装置は、所定の屈折率（屈折率ｎが１．４５≦ｎ≦１．６または、２．０５≦ｎ≦２．２５）を有する誘電体単層膜を、所定の膜厚ｔ（λ１／（４ｎ）×ｍ≦ｔ≦λ２／（４ｎ）×ｍ）にした出射端コート膜を備える。出射端コート膜がこのような条件を満たしていれば、高出力動作にも適した多波長半導体レーザ装置になる。よって、ＣＤやＤＶＤの書き込み装置（光ディスク装置、光記憶装置）の光源として採用することができる。
【００４９】
出射端コート膜１７０は、共振器本体１６０の前面に単層膜を一体形成すればよいので、製造工程は従来と変わらない。よって、従来と比べて製造コストや製造時間が増大することもない。また、上記の条件を満たしていれば、キンクレベルが高くなるために、半導体レーザ装置の歩留まりを向上させることができる。
【００５０】
なお、本発明に係る多波長半導体レーザ装置は、発振波長がλ１とλ２（λ１＜λ２）の２つの半導体レーザ部を含む、２以上の半導体レーザ部を備えていればよい。また、本発明に係る半導体レーザ装置の用途は限定されず、レーザ医療機器等に用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の集積化半導体レーザ装置は、例えば、安定で高出力な２波長半導体レーザを必要とする光記録装置等の光源として有用であり、また、その他、レーザ医療機器等にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態に係る多波長半導体レーザ装置の斜視図
【図２】図１に示す半導体レーザ装置のＡ−Ａ線断面図の一例
【図３】図２に示す半導体レーザ装置のＢ−Ｂ線（Ｃ−Ｃ線）断面図の一例
【図４】赤色半導体レーザにおける出射端コート膜の反射率と、特性温度Ｔ０およびキンクレベルの関係を示した図
【図５】出射端コート膜の厚みｔが、ｔ＝λ１／（４ｎ）であるときの屈折率ｎと反射率との関係を示した図
【図６】出射端コート膜の厚みｔが、ｔ＝λ２／（４ｎ）であるときの屈折率ｎと反射率との関係を示した図
【図７】出射端コート膜にＳｉＯ2 材料を用いた場合の、屈折率と膜厚との関係を示した図
【図８】出射端コート膜にＴａ2Ｏ5材料を用いた場合の、屈折率と膜厚との関係を示した図
【図９】従来の２波長半導体レーザ装置の斜視図
【図１０】図９に示す従来の２波長半導体レーザの断面図
【符号の説明】
【００５３】
１  赤色半導体レーザ部
２  赤外半導体レーザ部
１０１  半導体基板
１０２  第１導電型のクラッド層
１０４  活性層
１０６  第２導電型のクラッド層
１０７  エッチング停止層
１０９  第２導電型のクラッド層
１０８  絶縁膜
１１０  コンタクト層
１２２  第１導電型のクラッド層
１２４  活性層
１２６  第２導電型のクラッド層
１２７  エッチング停止層
１２８  絶縁層
１２９  第２導電型のクラッド層
１３０  コンタクト層
１４０  裏面電極
１４１  表面電極
１６０  共振器本体
１７０  出射面コート膜
１８０  反射端コート膜
２０１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２０２  第１クラッド層
２０３  光ガイド層
２０４  多重量子井戸活性層
２０５  光ガイド層
２０６  第２クラッド層
２０７  エッチング停止層
２０８  絶縁層
２０９  第３クラッド層
２１０  第４クラッド層
２１１  コンタクト層
２１３  リッジストライプ構造部
２２２  第１クラッド層
２２３  光ガイド層
２２４  多重量子井戸活性層
２２５  光ガイド層
２２６  第２クラッド層
２２７  エッチング停止層
２２９  第３クラッド層
２３０  第４クラッド層
２３１  コンタクト層
２３２  リッジストライプ構造部
【図１】
2006196846.tif 000003
【図２】
2006196846.tif 000004
【図３】
2006196846.tif 000005
【図４】
2006196846.tif 000006
【図５】
2006196846.tif 000007
【図６】
2006196846.tif 000008
【図７】
2006196846.tif 000009
【図８】
2006196846.tif 000010
【図９】
2006196846.tif 000011
【図１０】
2006196846.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月1日(2005.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
そして、共振器本体１５０の前面には、活性層１０４および１２４を伝搬する光の一部を取り出すための出射端コート膜１７０が、また、共振器本体１５０の後面には、活性層１０４および１２４を伝搬する光を活性層１０４および１２４の内部に反射させる反射端コート膜１８０が形成されている。出射端コート膜１７０および反射端コート膜１８０は、誘電体材料で成膜した所望の反射率が得られる厚みの膜である。なお、反射率は、誘電体の屈折率、層厚および積層する層の数を変化させることによって制御することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
そして、エッチング停止層２０７上には、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる第３クラッド層２０９（厚さ１．０μｍ）、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる第４クラッド層２１０（０．０５μｍ）、ｐ型ＧａＡｓでなるコンタクト層２１１（厚さ０．１μ）が順に積層されて、リッジストライプ構造部２１３を構成している。また、エッチング停止層２０７の露出面とリッジストライプ構造部２１３の側面は、ＳｉＯ2材料の絶縁層２０８
（厚さ０．１μｍ）で覆われている。多重量子井戸活性層２０４は、６ｎｍの井戸層と７ｎｍの障壁層とを含み、３つの井戸層を備えた多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造：Multi-quantum well structure）をしている。表面電極１４１は、Ｔｉ／Ａｕ材料で１μｍの厚さに形成されており、裏面電極１４０は、Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ材料で０．５μｍの厚さに形成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
そして、エッチング停止層２２７の上には、ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる第３クラッド層２２９（厚さ０．３μｍ）、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐでなる第４クラッド層２３０（厚さ０．０５μｍ）、ｐ型ＧａＡｓでなるコンタクト層２３１（厚さ０．１μｍ）が順に積層されて、リッジストライプ構造部２３３を構成している。エッチング停止層２２７の露出面とリッジストライプ構造部２３３の側面は、ＳｉＯ2材料の絶縁層２２
８で覆われている。多重量子井戸活性層２２４は、３ｎｍの井戸層と７ｎｍの障壁層とを含み、２つの井戸層を備えた多重量子井戸構造をしている。表面電極１４２は、Ｔｉ／Ａｕ材料で１μｍの厚さに形成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図３に示すように、半導体レーザ装置１００は、ＣＯＤ（光学損失）による端面破壊を防止して高出力動作を得るために、共振器本体１６０の両端面近傍に窓領域３０１を備えている。そして、窓領域３０１にキャリアが注入されることを防止するために、窓領域３０１の上部は絶縁層３０２で被覆されている。以上のように構成された共振部本体の長さ、幅および、厚さ（高さ）は、それぞれ、１２００μｍ、１２０μｍおよび、８０μｍである。また、リッジストライプ構造部２１３、２３３の幅は約１〜５μｍ（望ましくは２．５μｍ）、高さは１．１５μｍである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
なお、図７はｍ＝１の場合を示しているが、反射率は、（波長）／（２ｎ）の周期で周期的に変化することから、ｍの値は任意の自然数であればよい。つまり、λ１／（４ｎ）×ｍ≦ｔ≦λ２／（４ｎ）×ｍであればよい。なお、出射面コート膜１７０の実効屈折率は、上記の値に限定されるものではない。ただし、赤外半導体レーザ部２側の実効屈折率が、赤色半導体レーザ１側の実効屈折率よりも小さければ、両レーザの出射面コート膜１７０における反射率の差を小さくできることが本願発明者の検討によりわかっており、より好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
１  赤色半導体レーザ部
２  赤外半導体レーザ部
１０１  半導体基板
１０２  第１導電型のクラッド層
１０４  活性層
１０６  第２導電型のクラッド層
１０７  エッチング停止層
１０９  第２導電型のクラッド層
１０８  絶縁膜
１１０  コンタクト層
１２２  第１導電型のクラッド層
１２４  活性層
１２６  第２導電型のクラッド層
１２７  エッチング停止層
１２８  絶縁層
１２９  第２導電型のクラッド層
１３０  コンタクト層
１４０  裏面電極
１４１  表面電極
１６０  共振器本体
１７０  出射面コート膜
１８０  反射端コート膜
２０１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２０２  第１クラッド層
２０３  光ガイド層
２０４  多重量子井戸活性層
２０５  光ガイド層
２０６  第２クラッド層
２０７  エッチング停止層
２０８  絶縁層
２０９  第３クラッド層
２１０  第４クラッド層
２１１  コンタクト層
２１３  リッジストライプ構造部
２２２  第１クラッド層
２２３  光ガイド層
２２４  多重量子井戸活性層
２２５  光ガイド層
２２６  第２クラッド層
２２７  エッチング停止層
２２９  第３クラッド層
２３０  第４クラッド層
２３１  コンタクト層
２３３  リッジストライプ構造部