(57)【要約】【課題】θparaが大きく、しかも高いキンクレベルを有するリッジ導波路型の半導体レーザ素子を提供する【解決手段】リッジ導波路型の窒化物系半導体レーザ素子において、発振波長に対するリッジ内の実効屈折率ｎeff1とリッジ脇の実効屈折率ｎeff2との実効屈折率差ｎeff1−ｎeff2をΔｎとし、かつリッジ幅をＷとするとき、Ｗ（μｍ）をｘ軸、Δｎをｙ軸としたｘ−ｙ座標上で、ＷとΔｎとの組み合わせが式（１）〜（３）を満足するようにする。  Δｎ≦−０．００４×Ｗ＋０．０１２３        ・・・・・・（１）  Ｗ≧１．０                ・・・・・・・・・・・・・・・（２）  Δｎ≧０．００５６        ・・・・・・・・・・・・・・・（３）【選択図】図２
2006093741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層上にガイド層および上部クラッド層がこの順に形成されると共に、少なくとも前記上部クラッド層の上部がストライプ状リッジに形成され、リッジ両側面及びリッジ脇の上部クラッド層上に電流狭窄層として絶縁膜を有するリッジ導波路型の窒化物系半導体レーザ素子において、
発振波長に対するリッジ内の実効屈折率ｎeff1とリッジ脇の実効屈折率ｎeff2との実効屈折率差ｎeff1−ｎeff2をΔｎとし、かつリッジ幅をＷとするとき、Ｗ（μｍ）をｘ軸、Δｎをｙ軸としたｘ−ｙ座標上で、ＷとΔｎとの組み合わせが、
Δｎ≦−０．００４×Ｗ＋０．０１２３        ・・・・・・（１）
Ｗ≧１．０                ・・・・・・・・・・・・・・・（２）
Δｎ≧０．００５６        ・・・・・・・・・・・・・・・（３）
の３式を満足する
ことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
活性層上にガイド層および上部クラッド層がこの順に形成されると共に、少なくとも前記上部クラッド層の上部がストライプ状リッジに形成され、リッジ両側面及びリッジ脇の上部クラッド層上に電流狭窄層として絶縁膜を有するリッジ導波路型の窒化物系半導体レーザ素子の作製に際し、
発振波長に対するリッジ内の実効屈折率ｎeff1とリッジ脇の実効屈折率ｎeff2との実効屈折率差ｎeff1−ｎeff2をΔｎとし、かつリッジ幅をＷとするとき、Ｗ（μｍ）をｘ軸、Δｎをｙ軸としたｘ−ｙ座標上で、
Δｎ≦−０．００４×Ｗ＋０．０１２３        ・・・・・・（１）
Ｗ≧１．０                ・・・・・・・・・・・・・・・（２）
Δｎ≧０．００５６        ・・・・・・・・・・・・・・・（３）
の３式を満足するように、ＷとΔｎを設定するステップを有する
ことを特徴とする半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項３】
前記ＷおよびΔｎを設定するステップにおいて、前記ＷとΔｎとの組み合わせが上記３式を満足するように、前記絶縁膜の膜種及び膜厚、前記絶縁膜上の電極膜の膜厚、リッジ高さ、並びに前記上部クラッド層の膜種、リッジ脇の上部クラッド層の残り層の膜厚の少なくともいずれかを設定する
ことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項４】
前記半導体レーザ素子がＧａＮ系半導体レーザ素子であり、前記ＷとΔｎとの組み合わせが上記３式を満足するように、更に、ＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成及び膜厚、ＧａＮ光ガイド層の膜厚、並びに、ＧａＩｎＮ・ＭＱＷ活性層の井戸層の膜厚及びＩｎ組成と障壁層のＩｎ組成の少なくともいずれかを設定する
ことを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リッジ導波路型半導体レーザ素子に係り、特に、ヘテロ界面に平行な方向の遠視野像（ＦＦＰ：Far Field Pattern ）の半値幅（以下、θparaという）が大きく、高出力動作時のレーザ特性が良好なリッジ導波路型半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
長波長域のＧａＡｓ系、ＩｎＰ系の半導体レーザ素子、及び短波長域の窒化物系III−Ｖ族化合物半導体レーザ素子（以下、窒化物系半導体レーザ素子と言う）を含めて、半導体レーザ素子では、製作が容易である等の理由から、リッジ導波路型の半導体レーザ素子が種々の分野で多用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ここで、図４を参照して、リッジ導波路型窒化物系半導体レーザ素子の構成を説明する。図４は窒化物系半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
窒化物系半導体レーザ素子１０は、基本的には、図４に示したように、サファイア基板１２上に、図示しないＧａＮバッファ層を介して、ｎ−ＧａＮコンタクト層１４、膜厚１．０μｍのｎ−ＡｌＧａＮ（Ａｌ組成が８％）クラッド層１６、膜厚０．１μｍのｎ−ＧａＮ光ガイド層１８、３層の井戸層を有するＭＱＷ活性層２０、膜厚０．１μｍのｐ−ＧａＮ光ガイド層２２、ｐ−（ＧａＮ：Ｍｇ／ＡｌＧａＮ）−ＳＬＳクラッド層２４、及び膜厚０．１μｍのｐ−ＧａＮコンタクト層２６の積層構造を備えている。
【０００４】
積層構造のうち、ｐ−クラッド層２４の上部及びｐ−ＧａＮコンタクト層２６は、ストライプ状リッジ２８として形成されている。また、ｎ−コンタクト層１４の上部、ｎ−クラッド層１６、ｎ−光ガイド層１８、ＭＱＷ活性層２０、ｐ−光ガイド層２２、ｐ−クラッド層２４の残り層２４ａは、リッジ２８と同じ方向に延在するメサ構造として形成されている。リッジ２８のリッジ幅Ｗは、例えば１．６μｍ、リッジ高さＨは、例えば０．６μｍ、リッジ２８の両脇のｐ−クラッド層２４の残り層２４ａの膜厚Ｔは例えば０．１５μｍである。
【０００５】
そして、リッジ２８の両側面、リッジ２８の両脇のｐ−クラッド層２４の残り層２４ａ上には、ＳｉＯ2 膜からなる絶縁膜３０が形成されている。Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕの多層金属膜からなるｐ側電極３２が、絶縁膜３０上に形成され、絶縁膜３０の窓を介してｐ−コンタクト層２６と接触している。また、ｎ−コンタクト層１４上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層金属膜からなるｎ側電極３４が形成されている。
【特許文献１】特開２０００−３０７１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、窒化物系半導体レーザ素子の用途が拡大すると共に、共振器構造のヘテロ界面に平行な方向の遠視野像のθparaを大きくすること、及びキンクレベルを高めて高出力域まで良好な光出力−注入電流特性を維持することが要求されている。例えば、窒化物系半導体レーザ素子を光ピックアップの光源に適用する際には、θparaが７度以上あって、しかも高いキンクレベルが、例えば６０ｍＷ程度以上要求されている。
【０００７】
しかし、従来は、窒化物系半導体レーザ素子のリッジ幅、上部クラッド層の残り厚さ等の構成要素を設定する上で、このような厳しい要求を満たす必要かつ十分な設計基準が確率されていなかった。例えば、窒化物系半導体レーザ素子の設計範囲は、非常に狭く、遠視野像のヘテロ界面に平行な楕円ビームのθparaを７度以上に設定しようとすると、キンク特性が悪化してしまう。従って、その設計範囲を明らかにしておくことが非常に重要になる。以上の説明では、窒化物系半導体レーザ素子を例に挙げて問題点を説明したが、この問題は窒化物系半導体レーザ素子に限らず、窒化物系半導体レーザ素子より発振波長の長いＧａＡｓ系、ＩｎＰ系等の長波長域のリッジ導波路型半導体レーザ素子にも該当する問題である。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、θparaが大きく、しかも高出力域まで光出力−注入電流特性が良好な、つまり高いキンクレベルを有するリッジ導波路型の半導体レーザ素子及びその作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決する研究の過程で行った種々の実験の結果、図５に示したように、θparaはリッジ導波路の実効屈折率差Δｎと密接に関係しており、θparaを大きくするためには、Δｎを大きくする必要があることが判った。尚、図５では複雑になるので、実験結果を示す印を省略している。ここで、リッジ導波路の実効屈折率差Δｎとは、図４に示すように、発振波長に対するリッジ内の実効屈折率ｎeff1とリッジ脇の実効屈折率ｎeff2の差、ｎeff1−ｎeff2である。
【００１０】
しかし、Δｎを大きくしようとすると、高次水平横モードのカットオフ・リッジ幅が狭くなる。高次水平横モードのカットオフ・リッジ幅とは、高次水平横モードが発生しないリッジ幅を言い、リッジ幅がカットオフ・リッジ幅以上である場合、レーザ発振時に水平横モードが基本モードから一次モードに移り易くなる。基本水平横モードと高次水平横モードとからなるハイブリッドモードが発生していると、図６に示したように、注入電流を増大させ、光出力を大きくする過程で、キンクが光出力−注入電流特性に発生し、高出力動作時のレーザ特性が悪くなる。
【００１１】
そこで、本発明者は、種々の実験の結果、キンクレベルは図５に示したように、リッジ導波路の実効屈折率差Δｎと密接に関係しており、キンクレベルを高めるためには、Δｎを小さくすることが必要であると判った。尚、図５で異なる印は実験結果を示す点である。本発明の研究によれば、リッジ導波路型半導体レーザ素子はΔｎが小さく、しかも発振波長が短いため、図７に示したように、高次水平横モードのカットオフ・リッジ幅が狭い。図７は、ＧａＮ層の屈折率を２．５０４とし、発振波長λを４００ｎｍをしたときの、ＧａＮ層からなるリッジ内とリッジ脇の実効屈折率差Δｎと、カットオフ・リッジ幅との関係を示すグラフである。例えば、リッジ導波路の屈折率差Δｎを０．００５〜０．０１に設定した場合、カットオフ・リッジ幅以下のリッジ幅にするためには、リッジ幅を１μｍ程度にまで狭める必要がある。
【００１２】
以上のように、Δｎを大きくしてθparaを大きくしようとすると、カットオフ・リッジ幅が小さくなるために、高出力動作時のレーザ特性が悪くなる。つまり、リッジ幅に関し、θparaを大きくすることと、高出力動作時のレーザ特性を高めることは、図８に示したように、二律背反の関係にある。尚、図８で黒丸、白丸、黒四角、白四角等の異なる印は実験結果を示す点である。
【００１３】
そして、更に、研究と実験を進め、電極膜の膜厚、絶縁膜の膜種及び膜厚、並びにリッジ脇のクラッド層の膜種及び膜厚の少なくともいずれかを調節することにより、所望のΔｎ、つまりθparaを定めることができることを見い出した。更に、ＧａＮ系の半導体レーザ素子では、上述のものに加えて、ＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成及び膜厚、ＧａＮ光ガイド層の膜厚、並びに、ＧａＩｎＮ・ＭＱＷ活性層の井戸層の膜厚及びＩｎ組成と障壁層のＩｎ組成の少なくともいずれかを調節することにより、所望のΔｎ、つまりθparaを定めることができることを見い出した。また、図９に示したように、特定範囲のリッジ幅Ｗと特定範囲の実効屈折率差Δｎとを組み合わせることにより、所望のキンクレベルでの所望のθparaを備えたリッジ導波路型半導体レーザ素子を実現できることを見い出し、本発明に到った。図９は、発振波長に対するリッジ内の実効屈折率ｎeff1とリッジ脇の実効屈折率ｎeff2との実効屈折率差ｎeff1−ｎeff2をΔｎとし、かつリッジ幅をＷとするとき、ｘ軸方向にＷ（μｍ）を、ｙ軸に０．００１刻みのΔｎを取ったｘ−ｙ座標上で、所望のθparaとキンクレベルとを実現できるＷとΔｎとの組み合わせを定めたものである。図９中、斜線、つまりΔｎ≦ａ×Ｗ＋ｂ（但し、ａ及びｂはキンクレベルを定める定数）は、キンクレベルを示す線であって、例えば、斜線Ｍは、Δｎ≦−０．００４×Ｗ＋０．０１５７であって、キンクレベルが３０ｍＷを示す線である。
【００１４】
上記目的を達成するために、上述の知見に基づいて、本発明に係る半導体レーザ素子は、活性層上にガイド層および上部クラッド層がこの順に形成されると共に、少なくとも前記上部クラッド層の上部がストライプ状リッジに形成され、リッジ両側面及びリッジ脇の上部クラッド層上に電流狭窄層として絶縁膜を有するリッジ導波路型の窒化物系半導体レーザ素子において、発振波長に対するリッジ内の実効屈折率ｎeff1とリッジ脇の実効屈折率ｎeff2との実効屈折率差ｎeff1−ｎeff2をΔｎとし、かつリッジ幅をＷとするとき、Ｗ（μｍ）をｘ軸、Δｎをｙ軸としたｘ−ｙ座標上で、ＷとΔｎとの組み合わせが、
Δｎ≦ａ×Ｗ＋ｂ                    ・・・・・・（１）
（但し、ａ及びｂはキンクレベルを定める定数）
Ｗ≧ｃ                  ・・・・・・・・・・・・（２）
（但し、ｃはリッジ形成の際の最小リッジ幅を規定する定数）
Δｎ≧ｄ                ・・・・・・・・・・・・（３）
（但し、ｄは所望θparaによって規定される定数である）
の３式を満足する領域内にあるように、絶縁膜の膜種及び膜厚、絶縁膜上の電極膜の膜厚、リッジ高さ、並びに上部クラッド層の膜種及びリッジ脇の上部クラッド層の残り層の膜厚の少なくともいずれかが設定されるものであり、具体的には、θparaが７．５度以上、キンクレベルが６０ｍＷ以上を所望する場合には、ａ＝−０．００４、ｂ＝０．０１２３、ｃ＝１．０、ｄ＝０．００５６である。
【００１５】
すなわち本発明では、実効屈折率差Δｎ及びリッジ幅Ｗが、（１）式から（３）式を満足するように、電極膜の膜厚、絶縁膜の膜種及び膜厚、並びにリッジ脇のクラッド層の膜種及び膜厚の少なくともいずれかを設定してΔｎを調整し、かつリッジ幅Ｗを設定することにより、（１）式で規定される所望のキンクレベル及び（３）式で規定される所望のθparaを有する半導体レーザ素子を実現することができる。
【００１６】
本発明に係る半導体レーザ素子の作製方法も、リッジ導波路型半導体レーザ素子の作製に際し、同じく、前述の（１）式ないし（３）式を満足するように、ＷとΔｎを設定するステップを有し、具体的にはθparaが７．５度以上、キンクレベルが６０ｍＷ以上を所望する場合には、定数ａ、ｂ、ｃ及びｄを、ａ＝−０．００４、ｂ＝０．０１２３、ｃ＝１．０、ｄ＝０．００５６と設定する。
【００１７】
なお、上記定数ａ、ｂ、ｃ及びｄは、電極膜の膜厚、絶縁膜の膜種及び膜厚、リッジ高さ、並びにリッジ脇のクラッド層の膜種及び膜厚等によって異なるので、実験を行って求めることが必要である。つまり、Δｎとキンクレベルとの関係を実験によって、例えば、図５の左側に示すような関係を確立し、Δｎとθparaとの関係を実験によって、例えば、図５の右側に示すような関係を確立し、ａ、ｂ及びｄの値を求めることができる。ｃは、リッジ形成の際のエッチング加工上から制約される数値である。
【００１８】
本発明は、窒化物系半導体レーザ素子に限らず、リッジ導波路型半導体レーザ素子である限り、共振器構造を構成する化合物半導体層の膜種、及びコンタクト層の膜種に限らず、例えばＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＮ系半導体レーザ素子に好適に適用できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の半導体レーザ素子及びその作製方法によれば、リッジ幅Ｗおよび実効屈折率差Δｎが前述の３式を満足する特定の領域内にあるようにしたので、所望のθparaとキンクレベルとを有する半導体レーザ素子を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は本発明の第１の実施の形態に係る窒化物系半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。この窒化物半導体レーザ素子４０は、サファイア基板４２上に図示しないＧａＮバッファ層を介して、膜厚５μｍのｎ−Ａｌ0.05ＧａＮコンタクト層４４、膜厚０．９μｍのｎ−（ＧａＮ：Ｓｉ／Ａｌ0.1 ＧａＮ）−ＳＬＳクラッド層４６、膜厚０．１５μｍのｎ−ＧａＮ光ガイド層４８、３層の膜厚４ｎｍの井戸層及び４層の膜厚１０ｎｍの障壁層を有するＧａＩｎＮ・ＭＱＷ活性層５０、膜厚０．０１μｍのｐ−Ａｌ0.35ＧａＮ劣化防止層５２、膜厚０．１５μｍのｐ−ＧａＮ光ガイド層５４、ｐ−（ＧａＮ：Ｍｇ／Ａｌ0.1 ＧａＮ）−ＳＬＳクラッド層５６、及び膜厚０．０１５μｍのｐ−ＧａＮコンタクト層５８を備えている。
【００２１】
積層構造のうち、ｐ−クラッド層５６の上部及びｐ−コンタクト層５８は、ストライプ状リッジ６０として形成されている。また、ｎ−コンタクト層４４の上部、ｎ−クラッド層４６、ｎ−光ガイド層４８、ＭＱＷ活性層５０、ｐ−劣化防止層５２、ｐ−光ガイド層５４、ｐ−クラッド層５６の残り層５６ａは、リッジ６０と同じ方向に延在するメサ構造となっている。リッジ６０のリッジ幅Ｗは、例えば１．６μｍ、リッジ高さＨは、例えば０．３５μｍ、リッジ６０の両脇のｐ−クラッド層５６の残り層５６ａの膜厚Ｔは０．１５μｍである。
【００２２】
リッジ６０の両側面、リッジ６０の両脇のｐ−クラッド層５６の残り層５６ａ上には、膜厚０．２μｍのＺｒＯ2 膜６２が電流狭窄層として形成されている。Ｔｉ／Ａｕの多層金属膜からなるｐ側電極６４が、ＺｒＯ2 膜６２上に形成され、ＺｒＯ2 膜６２の窓を介してｐ−コンタクト層５８と接触している。また、ｎ−コンタクト層４４上にＴｉ／Ａｌの多層金属膜からなるｎ側電極６６が形成されている。
【００２３】
この窒化物系半導体レーザ素子４０を作製する際には、まず、発振波長に対するリッジ内の実効屈折率ｎeff1とリッジ脇の実効屈折率ｎeff2との実効屈折率差ｎeff1−ｎeff2をΔｎとし、かつリッジ幅をＷとするとき、ｘ軸にＷ（μｍ）を、及びｙ軸に０．００１刻みのΔｎをそれぞれ取ったｘ−ｙ座標上で、
Δｎ≦ａ×Ｗ＋ｂ                    ・・・・・・（４）
（但し、ａ及びｂはキンクレベルを定める定数）
Ｗ≧ｃ                  ・・・・・・・・・・・・（５）
（但し、ｃはリッジ形成の際の最小リッジ幅を規定する定数）
Δｎ≧ｄ                ・・・・・・・・・・・・（６）
（但し、ｄは所望θparaによって規定される定数）
の３式の定数ａ、ｂ、ｃ及びｄを設定する。ａ、ｂ、ｄは、例えば図２に示すようなグラフを実験により作製し、このグラフから求める。ｃは、リッジ形成の際のエッチング加工上から制約される数値である。
【００２４】
次いで、ΔｎとＷの組み合わせが、前述の（４）式ないし（６）式を満足するように、電極膜の膜厚、絶縁膜の膜種及び膜厚、並びにリッジ脇のクラッド層の膜種及び膜厚の少なくともいずれかを調整して、Δｎ及びＷを設定する。この窒化物系半導体レーザ素子４０では、例えば、キンクレベルを６０ｍＷ以上、及びθparaを７．５°以上を所望する場合には、上記（４）式のａを−０．００４およびｂを０．０１２３とし、（６）式のｄを０．００５６に設定する。また、リッジの形成上の制約から（５）式のｃは１．０μｍである。
【００２５】
以下は参考例である。
（参考例１）
ｐ−クラッド層５６の残り層５６ａの膜厚Ｔを０．１５μｍ、リッジ幅Ｗを１．６μｍ、及びＸを０．１にすることにより、Δｎが０．００６３になる。よって、図２のＡ１に示したように、θparaが８．７度、キンクレベルが７０ｍＷになる。
【００２６】
（参考例２）
ｐ−クラッド層５６の残り層５６ａの膜厚Ｔを０．１２μｍ、リッジ幅Ｗを１．６μｍ、及びＸを０．１にすることにより、Δｎが０．０１０２になる。よって、図２のＡ２に示したように、θparaが１０．２度以上、キンクレベルが２０ｍＷになる。
【００２７】
〔第２の実施の形態〕
図３は本発明の第２の実施の形態に係る窒化物系半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。この窒化物系半導体レーザ素子７０は、図３に示したように、サファイア基板７２上に、図示しないＧａＮバッファ層を介して、膜厚５μｍのｎ−ＧａＮコンタクト層７４、膜厚１．０μｍのｎ−ＡｌX Ｇａ1-X Ｎクラッド層７６、膜厚０．１０μｍのｎ−ＧａＮ光ガイド層７８、３層の膜厚３．５ｎｍの井戸層及び４層の膜厚７０ｎｍの障壁層を有するＧａＩｎＮ・ＭＱＷ活性層８０、膜厚０．０１μｍのｐ−Ａｌ0.18ＧａＮ劣化防止層８２、膜厚０．１０μｍのｐ−ＧａＮ光ガイド層８４、ｐ−（ＧａＮ：Ｍｇ／Ａｌ0.14 ＧａＮ）−ＳＬＳクラッド層８６、及び膜厚０．１μｍのｐ−ＧａＮコンタクト層８８からなる積層構造を備えている。
【００２８】
積層構造のうち、ｐ−クラッド層８６の上部及びｐ−コンタクト層８８は、ストライプ状リッジ９０となっている。また、ｎ−コンタクト層７４の上部、ｎ−クラッド層７６、ｎ−光ガイド層７８、ＭＱＷ活性層８０、ｐ−劣化防止層８２、ｐ−光ガイド層８４、ｐ−クラッド層８６の残り層８６ａは、リッジ９０と同じ方向に延在するメサ構造となっている。リッジ９０の幅Ｗは、例えば１．７μｍ、リッジ高さＨは、例えば０．３５μｍ、リッジ９０の両脇のｐ−クラッド層８６の残り層８６ａの膜厚Ｔは０．１５μｍである。  
【００２９】
リッジ９０の両側面、リッジ９０の両脇のｐ−クラッド層８６の残り層８６ａ上には、膜厚０．２μｍのＳｉＯ2 膜９２が電流狭窄層として形成されている。Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕの多層金属膜からなるｐ側電極９４がＳｉＯ2 膜９２上に形成され、ＳｉＯ2 膜９２の窓を介してｐ−コンタクト層８８と接触している。また、ｎ−コンタクト層７４上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層金属膜からなるｎ側電極９６が形成されている。この窒化物系半導体レーザ素子７０では、例えば、キンクレベルが６０ｍＷ以上、及びθparaが７．５度以上を所望する場合には、上記（４）式のａを−０．００４、ｂを０．０１２３とし、リッジ形成上の制約から（５）式のｃを１．０μｍ、また、（６）式のｄを０．００５６に設定する。
【００３０】
（参考例３）
ｐ−クラッド層８６の残り層８６ａの膜厚Ｔを０．１５μｍ、リッジ幅Ｗを１．７μｍ、及びＸを０．０５にすることにより、Δｎが０．００６２になる。よって、図２のＢ１に示したように、θparaが８．５３度、キンクレベルが７３ｍＷになる。
【００３１】
（参考例４）
ｐ−クラッド層８６の残り層８６ａの膜厚Ｔを０．１５μｍ、リッジ幅Ｗを１．７μｍ、及びＸを０．０７にすることにより、Δｎが０．００８１になる。よって、図２のＢ２に示したように、θparaが９．３度、キンクレベルが３３ｍＷになる。
【００３２】
上述のように、絶縁膜及び上部クラッド層の残り厚さをパラメータにしてΔｎを決めることにより、所定のリッジ幅で、所望のθparaとキンクレベルを有する窒化物系半導体レーザ素子を容易に設計することができる。つまり、（４）式から（６）式は、設計の際の基準となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る窒化物系半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図２】θparaとキンクレベル、及びΔｎとキンクレベルとの関係を表すグラフである。
【図３】第２の実施の形態に係る窒化物系半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図４】窒化物系半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図５】Δｎとθparaとの関係、及びΔｎとキンクレベルとの関係を表すグラフである。
【図６】光出力−注入電流特性でのキンクを説明するための模式図である。
【図７】実効屈折率差Δｎとカットオフ・リッジ幅との関係を示すグラフである。
【図８】キンクレベルとθparaと関係を示すグラフである。
【図９】ｘ軸方向にＷを、及びｙ軸にΔｎを取ったｘ−ｙ座標上で、所望のθparaとキンクレベルとを実現できるＷとΔｎの組み合わせを定めたグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１０…窒化物系半導体レーザ素子、１２…サファイア基板、１４…ｎ−ＧａＮコンタクト層、１６…ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層、１８…ｎ−ＧａＮ光ガイド層、２０…ＭＱＷ活性層、２２…ｐ−ＧａＮ光ガイド層、２４…ｐ−ＧａＮ：Ｍｇ／ＡｌＧａＮクラッド層、２６…ｐ−ＧａＮコンタクト層、２８…ストライプ状リッジ、３０…絶縁膜、３２…ｐ側電極、３４…ｎ側電極、４０…第１の実施形態の窒化物系半導体レーザ素子、４２…サファイア基板、４４…ｎ−Ａｌ0.05ＧａＮコンタクト層、４６…ｎ−（ＧａＮ：Ｓｉ／Ａｌ0.1 ＧａＮ）−ＳＬＳクラッド層、４８…ｎ−ＧａＮ光ガイド層、５０…ＧａＩｎＮ・ＭＱＷ活性層、５２…ｐ−Ａｌ0.35ＧａＮ劣化防止層、５４…ｐ−ＧａＮ光ガイド層、５６…ｐ−（ＧａＮ：Ｍｇ／Ａｌ0.1 ＧａＮ）−ＳＬＳクラッド層、５８…ｐ−ＧａＮコンタクト層、６０…ストライプ状リッジ、６２…ＺｒＯ2 膜、６４…ｐ側電極、６６…ｎ側電極、７０…第２の実施形態の窒化物系半導体レーザ素子、７２…サファイア基板、７４…ｎ−ＧａＮコンタクト層、７６…ｎ−ＡｌX Ｇａ1-X Ｎクラッド層、７８…ｎ−ＧａＮ光ガイド層、８０…ＧａＩｎＮ・ＭＱＷ活性層、８２…ｐ−Ａｌ0.18ＧａＮ劣化防止層、８４…ｐ−ＧａＮ光ガイド層、８６…ｐ−（ＧａＮ：Ｍｇ／Ａｌ0.14ＧａＮ）−ＳＬＳクラッド層、８８…ｐ−ＧａＮコンタクト層、９０…ストライプ状リッジ、９２…ＳｉＯ2 膜、９４…ｐ側電極、９６…ｎ側電極。
【図１】
2006093741.tif 000003
【図２】
2006093741.tif 000004
【図３】
2006093741.tif 000005
【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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