(57)【要約】【課題】偏光特性の安定化したＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】  ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０において、埋め込み層１６の格子定数がｐ型クラッド層１４のそれより大きくなっている。埋め込み層１６はｎ型（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐにより構成され、ｐ型クラッド層１４は、ｐ型Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓにより構成されている。埋め込み層１６とｐ型クラッド層１４との間には、＋１．０ｘ１０-3以上、＋２．０ｘ１０-3以下の範囲の格子不整合が生じており、これにより活性層１３に対して圧縮応力が加わり、活性層１３には予め圧縮歪みが生じている。サブマウントに実装されたのち、サブマウントから活性層１３に引っ張り応力が加わったとしても、発光偏光はＴＥモードで安定する。【選択図】  図１
2006041072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体材料により形成されると共に、前記基板上に少なくともｎ型クラッド層、活性層およびｐ型クラッド層をこの順に含んで設けられた半導体層と、
前記半導体層に前記ｐ型クラッド層の一部を含むようにして設けられたリッジ部と、    前記リッジ部の周囲を埋め込むように設けられると共に、前記ｐ型クラッド層よりも大きな格子定数を有する埋め込み層と
を備えたことを特徴とするＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記埋め込み層の前記ｐ型クラッド層に対する平均結晶格子不整合度Δａ／ａ（但し、Δａは埋め込み層の格子定数とｐ型クラッド層の格子定数との差、ａはｐ型クラッド層の格子定数を表す）が、＋１．０ｘ１０-3以上＋２．０ｘ１０-3以下である
ことを特徴とする請求項１記載のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記クラッド層はＡｌＧａＡｓ、前記埋め込み層はＡｌＧａＩｎＰによりそれぞれ形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記埋め込み層のｐ型クラッド層に対する平均結晶格子不整合度は、前記埋め込み層を構成するＡｌＧａＩｎＰにおけるＡｌＧａとＩｎとの組成比を調節することにより与えられたものである
ことを特徴とする請求項３記載のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記クラッド層はＡｌＧａＡｓ、前記埋め込み層はＡｌＧａＩｎＡｓによりそれぞれ形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記埋め込み層のｐ型クラッド層に対する平均結晶格子不整合度は、前記埋め込み層を構成するＡｌＧａＩｎＡｓにおけるＡｌＧａとＩｎとの組成比を調節することにより与えられたものである
ことを特徴とする請求項５記載のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子。
【請求項７】
ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を光源として用いた光ピックアップ装置であって、
前記ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子は、
基板と、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体材料により形成されると共に、前記基板上に少なくともｎ型クラッド層、活性層およびｐ型クラッド層をこの順に含んで設けられた半導体層と、前記半導体層に前記ｐ型クラッド層の一部を含むようにして設けられたリッジ部と、前記リッジ部の周囲を埋め込むように設けられると共に、前記ｐ型クラッド層よりも大きな格子定数を有する埋め込み層と
を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子において、前記埋め込み層の前記ｐ型クラッド層に対する平均結晶格子不整合度Δａ／ａ（但し、Δａは埋め込み層の格子定数とｐ型クラッド層の格子定数との差、ａはｐ型クラッド層の格子定数を表す）が、＋１．０ｘ１０-3以上＋２．０ｘ１０-3以下である
ことを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記クラッド層はＡｌＧａＡｓ、前記埋め込み層はＡｌＧａＩｎＰによりそれぞれ形成されている
ことを特徴とする請求項８記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記クラッド層はＡｌＧａＡｓ、前記埋め込み層はＡｌＧａＩｎＡｓによりそれぞれ形成されている
ことを特徴とする請求項８記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を光源として用いた光記録・再生装置であって、
前記ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子は、
基板と、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体材料により形成されると共に、前記基板上に少なくともｎ型クラッド層、活性層およびｐ型クラッド層をこの順に含んで設けられた半導体層と、前記半導体層に前記ｐ型クラッド層の一部を含むようにして設けられたリッジ部と、前記リッジ部の周囲を埋め込むように設けられると共に、前記ｐ型クラッド層よりも大きな格子定数を有する埋め込み層と
を備えたことを特徴とする光記録・再生装置。
【請求項１２】
前記クラッド層はＡｌＧａＡｓ、前記埋め込み層はＡｌＧａＩｎＰによりそれぞれ形成されている
ことを特徴とする請求項１１記載の光記録・再生装置。
【請求項１３】
前記クラッド層はＡｌＧａＡｓ、前記埋め込み層はＡｌＧａＩｎＡｓによりそれぞれ形成されている
ことを特徴とする請求項１１記載の光記録・再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光面の制御されたレーザ光を射出するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子、並びにこのＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を光源として用いた光ピックアップ装置および光記録・再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザは、光ピックアップ装置および光記録・再生装置、また、レーザプリンタなどの光源として用いられているが、その用途によっては、レーザ光の偏光特性が重要になる。例えば、ＭＤ（Mini Disc)では、磁気により偏光回転を読み取るＭＯ（Magnet Optical Disc;光磁気ディスク）を採用しているので、偏光特性が安定していることが望まれる。
【０００３】
ところで、一般に半導体レーザ素子は、注入電力の大半を発熱に費やしてしまうので、熱伝導率の大きなヒート・ブロックの上に実装することによって熱放散を行っているが、半導体レーザ素子とヒート・ブロックとの接触性を高めるために両者の間にＳｉ（シリコン）などのサブマウントが介在されるようになっている。しかしながら、半導体レーザ素子とサブマウントとは諸特性が異なるので、サブマウントにより半導体レーザ素子中に歪みが生じ、そのため偏光特性が変化してしまう場合があることが知られている。
【０００４】
このような問題に対する解決方法として、半導体レーザ素子の材料に応じて適切なサブマウントの材料を選択することが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−２１５０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の方法では、半導体レーザ素子の材料毎にサブマウントの材料を変更する必要がある。また、この方法を用いたとしても、偏光特性を積極的に制御しているわけではないので、何らかの要因で偏光特性が変化してしまう虞もある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、偏光特性を積極的に制御することにより、サブマウントなどの影響によらず、偏光特性を安定化させることのできるＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の第２の目的は、偏光特性の安定化した上記ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を用いた光ピックアップ装置および光記録・再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子は、基板と、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体材料により形成されると共に、基板上に少なくともｎ型クラッド層、活性層およびｐ型クラッド層をこの順に含んで設けられた半導体層と、半導体層にｐ型クラッド層の一部を含むようにして設けられたリッジ部と、このリッジ部の周囲を埋め込むように設けられると共に、ｐ型クラッド層よりも大きな格子定数を有する埋め込み層とを備えた構成を有するものである。ここで、埋め込み層のｐ型クラッド層に対する平均結晶格子不整合度Δａ／ａ（但し、Δａは埋め込み層の格子定数とｐ型クラッド層の格子定数との差、ａはｐ型クラッド層の格子定数を表す）は、＋１．０ｘ１０-3以上、＋２．０ｘ１０-3以下の範囲とすることが望ましい。
【０００９】
本発明の光ピックアップ装置および光記録・再生装置は、それぞれ上記ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を光源として用いたものである。
【００１０】
本発明のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子では、埋め込み層の格子定数がｐ型クラッド層のそれより大きくなっていることから、活性層に対して圧縮歪みが生じ、その結果、サブマウントなどの影響によらず、ＴＥ(Transverse Electric) モードで安定して発振する。よって、これを用いた光ピックアップ装置または光記録・再生装置では、安定して読み取り、書き込みを行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子によれば、埋め込み層の格子定数をｐ型クラッド層のそれより大きくするようにしたので、活性層に対して予め圧縮歪みが生じており、サブマウントなどの影響により活性層に対して引張側に歪みが生じたとしても、偏光特性がＴＥモードに安定化する。
【００１２】
また、本発明の光ピックアップ装置および光記録・再生装置によれば、このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を光源として用いるようにしたので、安定して偏光特性により記録・再生を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係るＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０の断面構造を表したものである。このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０は、基板１１の一面側に、それぞれＡｌＧａＡｓ系化合物半導体材料からなるｎ型クラッド層１２，活性層１３，ｐ型クラッド層１４およびｐ側コンタクト層１５をこの順に積層して構成したものである。ここで、ｐ側コンタクト層１５およびｐ型クラッド層１４の一部は、選択的にエッチングされることによりレーザ光の射出方向（軸方向）に延在するストライプ状のリッジ部（突条部）１９となっている。そして、このリッジ部１９の両側面を埋め込むように埋め込み層１６が形成されている。なお、以下、上記半導体層を積層した方向を縦方向、軸方向および縦方向に垂直な方向を横方向と称する。
【００１５】
基板１１は、例えば、縦方向の厚み（以下、単に厚みという）が１００μｍ程度であり、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＡｓにより構成されている。ｎ型クラッド層１２は、例えば、１μｍ程度の厚みを有し、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ混晶（０＜ｚ＜１）により構成されている。
【００１６】
活性層１３は、例えば、０．１μｍ程度の厚みを有し、不純物を添加しないnon-Ａｌa Ｇａ1-a Ａｓ混晶（０＜ａ＜１）により構成されている。この活性層１３は、リッジ部１９に対向する領域が電流が注入される電流注入領域となっており、この電流注入領域が発光領域として機能する。
【００１７】
ｐ型クラッド層１４は、例えば、亜鉛（Ｚｎ）などのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ混晶（０＜ｚ＜１）により構成されている。このｐ型クラッド層１４は、リッジ部１９において０．５μｍ程度の厚みを有すると共に、５μｍ程度の横方向の幅を有し、リッジ部１９を除く平面部において０．５μｍ程度の厚みを有している。すなわち、ｐ型クラッド層１４全体としては１μｍ程度の厚みを有している。
【００１８】
ｐ側コンタクト層１５は、例えば、０．１μｍ程度の厚みを有し、亜鉛（Ｚｎ）などのｐ型不純物を添加したｐ型ＧａＡｓ混晶により構成されている。
【００１９】
埋め込み層１６は、例えば、０．３μｍ程度の厚みを有し、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物を添加したｎ型（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ混晶（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）により構成されている。この埋め込み層１６は、活性層１３の電流注入領域を制限すると共に、横方向の光モードを基本（０次）モードに安定に制御し、軸方向に導波させるためのものである。
【００２０】
また、このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０は、基板１１の裏面にｎ側電極１７を有している。ｎ側電極１７は、例えば、金とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金層，ニッケル（Ｎｉ）層および金（Ａｕ）層とを基板１１の側から順に積層した構造を有しており、基板１１を介してｎ型半導体層と電気的に接続されている。一方、ｐ側コンタクト層１５の上にはｐ側電極１８が設けられている。ｐ側電極１８は、例えば、チタン（Ｔｉ）層，白金（Ｐｔ）層および金層をｐ側コンタクト層１５の側から順に積層したものであり、ｐ型半導体層と電気的に接続されている。
【００２１】
更に、このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０は、軸方向の一対の側面が共振器端面となっており、この一対の共振器端面には図示しない一対の反射鏡膜がそれぞれ形成されている。一対の反射鏡膜のうちの一方（主出射側）は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）により構成され、低反射率となるように調整されている。これに対して他方の反射鏡膜は、例えば酸化アルミニウム層と非晶質ケイ素（アモルファスシリコン）層とを交互に積層して構成され、高反射率となるように調整されている。これにより、活性層１３において発生した光は一対の反射鏡膜の間を往復して増幅され、低反射率側の反射鏡膜からレーザビームとして射出されるようになっている。
【００２２】
本実施の形態では、埋め込み層１６の格子定数がｐ型クラッド層１４のそれよりも大きいことを特徴とする。すなわち、このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０では、ｎ型（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐにより構成された埋め込み層１６が、ｐ型Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓにより構成されたクラッド層１４に対して、＋１．０ｘ１０-3以上、＋２．０ｘ１０-3以下の範囲の格子不整合を有するものとし、活性層１３に予め所定の大きさの圧縮歪みが加わるようにしたものである。ここに、＋１．０ｘ１０-3以上としたのは、格子不整合が＋１．０ｘ１０-3より小さくなると活性層１３へ与える応力が不十分となるからであり、また、＋２．０ｘ１０-3以下としたのは、＋２．０ｘ１０-3より大きくなるとミスフィット転位が半導体層中に入り、活性層１３へ与える応力が緩和してしまうからである。なお、格子不整合が正の値をとる場合には、埋め込み層１６の格子定数がクラッド層１４のそれよりも大きいことを意味する。
【００２３】
ところで、上記の格子不整合は、埋め込み層１６を構成する（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐの（Ａｌx Ｇａ1-x ）の組成比ｙを調節することにより得られる。ここで、Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓにより構成されたｐ型クラッド層１４に対する格子不整合の大きさΔａ／ａと、（Ａｌx Ｇａ1-x ）の組成比ｙとの関係について説明する。
【００２４】
すなわち、ＧａＰの格子間隔は５．４５１２Å（０．５４５１２ｎｍ）、ＩｎＰの格子間隔は５．８６８８Å（0.５８６８８ｎｍ）、ＡｌＡｓの格子定数は５．６６０５Å（０．５６６０５ｎｍ）、またＧａＡｓの格子定数が５．６５３３Å（0.５６５３３ｎｍ）であるから、Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓにより構成されたクラッド層１４とΔａ／ａだけ格子不整合する（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ埋め込み層１６の組成は、
（５．４５１２−５．８６８８）ｙ＋５．８６８８
＝（５．６６０５ｚ＋５．６５３３（１−ｚ））（１＋Δａ／ａ）…式（１）
となる。以下に、ｚが０．３〜０．７の値をとり、Δａ／ａが＋１．０ｘ１０-3〜＋２．０ｘ１０-3の値をとる場合に、ｙが取り得る値を示す。
【００２５】
【表１】
2006041072.tif 000003
【００２６】
このような構成を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０は、次のようにして製造することができる。
【００２７】
図２ないし図５はその製造方法を工程順に表したものである。ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０を製造するためには、基板１１上の化合物半導体層を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemical Vapor Deposition；有機金属化学気相成長）法により形成する。この際、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、Ｈ2Ｓｅを用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク（ＤＭＺ）を用いる。
【００２８】
具体的には、まず、図２に示したように、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ型Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ混晶よりなるｎ型クラッド層１２，non-Ａｌa Ｇａ1-a Ａｓ混晶よりなる活性層１３，ｐ型Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ混晶よりなるｐ型クラッド層１４，ｐ型ＧａＡｓよりなるｐ側コンタクト層１５を、ＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。
【００２９】
次に、図３に示したように、例えば、ｐ側コンタクト層１５の上に図示しないマスク層を形成し、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）法により、ｐ側コンタクト層１５、更にｐ型クラッド層１４の縦方向の途中の深さまで選択的に除去する。これにより、活性層１３の電流注入領域に対応して、ｐ側コンタクト層１５およびｐ型クラッド層１４の一部に軸方向に延在するストライプ状のリッジ部１９が形成される。
【００３０】
続いて、図４に示したように、図示しないマスク層を利用して、リッジ部１９の側面を覆うようにｎ型（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐの埋め込み層１６を形成する。このとき、埋め込み層１６が、ｎ型クラッド層１２に対して所定の格子不整合となるように、ＴＭＩｎの流量を調節する。その後、マスク層を除去する。
【００３１】
さらに、例えば、基板１１の他面側をラッピングして基板１１の厚さを１００μｍとし、その他面側に金とゲルマニウムとの合金層，ニッケル層および金層を順次蒸着することによりｎ側電極１７を形成する。また、ｐ側コンタクト層１５および埋め込み層１６の上に、例えばチタン層，白金層および金層を順次蒸着してｐ側電極１８を形成する。
【００３２】
その後、軸方向の一対の側面に図示しない反射鏡膜を形成する。これにより、図１に示したＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０が形成される。
【００３３】
次に、このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０の作用について説明する。
【００３４】
すなわち、このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０では、ｎ側電極１７とｐ側電極１８との間に所定の電圧が印加されると、埋め込み層１６により電流狭窄され、活性層１３の電流注入領域に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、図示しない一対の反射鏡膜により反射され、素子内を一往復したときの位相の変化が２πの整数倍となる波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。
【００３５】
このとき、上述のように、ｎ型（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐにより構成された埋め込み層１６と、ｐ型Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓにより構成されたｐ型クラッド層１４との間では、＋１．０ｘ１０-3以上、＋２．０ｘ１０-3以下の範囲の格子不整合が生じており、これにより活性層１３には応力が加わっている。ここで、この応力は、埋め込み層１６の格子不整合がプラスであることから圧縮応力であり、その結果活性層１３の電流注入領域には圧縮歪みが生じている。    
【００３６】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、歪みの方向とバンド構造の関係を説明するためのものである。本実施の形態のように活性層１３に圧縮歪みを与えると、一般的に、図５（Ｃ）に示したように、活性層１３のバンド・ギャップＥｇは無歪みの場合（図５（Ｂ））と比べて広くなり、価電子帯は分離し、重いホールの価電子帯ＨＨが軽いホールの価電子帯ＬＨよりも上側になり、電子との再結合が伝導体と重いホールの価電子帯ＨＨとの間で行われるようになる。このとき、発光偏光はＴＥモードとなる。但し、実際には、前述したようにＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０は、熱放散を行うために熱伝導率の大きいヒート・ブロックの上に組み立てられ、さらにＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０とヒート・ブロックとの接触性を高めるために両者の間にサブマウントが挿入されるので、実際に発光偏光がＴＥモードとなるか否かは、一般的にはサブマウントの影響を考慮しないと明らかにはならない。
【００３７】
そこで、サブマウントの影響について検討する。ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０は、サブマウントと諸特性が異なるので、サブマウント上にＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０を実装したときに、サブマウントがＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０中に歪みを生じさせる。このような歪みは、主に、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０を半田を用いてサブマウント上に接着する際に生じると考えられる。具体的には、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０の動作時の温度は、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０をサブマウントに接着する際の半田の融点より非常に低いので、接着後、高温から低温に移行する際に、両者の熱膨張係数の違いに応じた応力がサブマウントから活性層１３の電流注入領域へ与えられることにより歪みが生じると考えられる。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
表２は、サブマウントから活性層１３に加わる応力の影響について例示したものである。この表に示したように、サブマウントの材料によって活性層１３に与えられる応力の性質および大きさが異なることが分かる。しかしながら、本実施の形態では、活性層１３に加わる総合的な応力が常に圧縮歪みとなるように、予め埋め込み層１６とｐ型クラッド層１４との格子不整合によって活性層１３には圧縮応力が与えられている。このため、上述のような応力がサブマウントから活性層１３に与えられたとしても、サブマウントから活性層１３に与えられる応力の影響が抑制され、発光偏光は常にＴＥモードとなる。
【００４０】
ここで、本実施の形態の効果について比較例と対比することにより説明する。なお、比較例は、埋め込み層１６とｐ型クラッド層１４とが本実施の形態のような格子不整合を有していない点を除いて、本実施の形態と同一の構成を有する。
【００４１】
比較例では、上述のように、埋め込み層とｐ型クラッド層１４との間で実質的に格子不整合が存在していないので、活性層１３に応力は加わらず、図５（Ｂ）に示したように、活性層１３のバンド・ギャップＥｇは本来の結晶のＥｇと同等であり、価電子帯は縮退し、軽いホールの価電子帯ＬＨと重いホールの価電子帯ＨＨとが一致しており、電子との再結合は伝導体と重いホールの価電子帯ＨＨおよび軽いホールの価電子帯ＬＨとの間で行われるようになる。このとき、発光偏光はＴＥモードとＴＭモードとの競合が起こりやすい。
【００４２】
このとき、比較例のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を半田を用いてサブマウント上に接着すると、本実施の形態の場合と同様に、サブマウントの材料に応じた応力がサブマウントから活性層１３に加わる。この結果、比較例では、サブマウントから活性層１３に加わる応力の性質および大きさに応じて、偏光特性が変化してしまう。
【００４３】
例えば、比較例において、サブマウントの材料としてＡｌＮを採用した場合に、サブマウントから活性層１３の電流注入領域に加わる応力は、表２に示したように、強い引っ張り歪みとなる。この場合には、一般的に、図５（Ａ）に示したように、活性層１３のバンド・ギャップＥｇは無歪みの場合と比べて狭くなり、価電子帯は分離し、軽いホールの価電子帯ＬＨが重いホールの価電子帯ＨＨよりも上側になり、電子との再結合が伝導体と軽いホールの価電子帯ＬＨとの間で行われるようになる。このとき、発光偏光はＴＭモードとなる。従って、サブマウント上に比較例のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子を実装する前と後では偏光特性が異なってしまうことが分かる。すなわち、比較例では、所望の偏光特性を得るためには、サブマウントから活性層１３の電流注入領域に加わる応力の影響をサブマウントの材質ごとに考慮することが必要となる。
【００４４】
一方、本実施の形態では、埋め込み層１６の格子定数がｐ型クラッド層１４のそれよりも大きく、両者の間に格子不整合が与えられおり、活性層１３には予め大きな圧縮歪みが生じている。従って、サブマウントから活性層１３に与えられる引張応力の影響を抑制することができ、偏光特性をＴＥモードに保つことができる。すなわち、本実施の形態では、従来のように所望の偏光特性を得るためにサブマウントの材質を考慮する必要はなくなる。
【００４５】
このように、本実施の形態に係るＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０では、埋め込み層の格子定数を，ｐ型クラッド層のそれより大きくして、偏光特性を積極的に制御するようにしたので、偏光特性をＴＥモードに安定させることができる。
【００４６】
（光記録・再生装置）
次に、上述したＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０を光源として用いた光記録・再生装置１００について説明する。
【００４７】
図６は、本実施の形態に係る光記録・再生装置１００の概略構成を表したものである。この光記録・再生装置１００は、制御部１０１、ビームスプリッタ１０２、コリメータレンズ１０３、ミラー１０４、開口制限アパーチャ１０５、対物レンズ１０６、信号光検出用レンズ１０７、信号光検出用受光素子１０８および信号光再生回路１０９を備えている。ここで、制御部１０１は、光源としてＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０を含んで構成されている。
【００４８】
光記録・再生装置１００を構成する各要素は、次のように配置・接続されている。ビームスプリッタ１０２は、発光装置２０から射出される光の進行方向に配置されている。ミラー１０４、コリメータレンズ１０３、ビームスプリッタ１０２、信号光検出用レンズ１０７および信号光検出用受光素子１０８は、これらの各素子光軸（または中心軸）が発光装置２０から射出される光の光軸ＡＸ１に垂直な軸ＡＸ２と一致するように、軸ＡＸ２に沿って順次配置されている。ミラー１０４、開口制限アパーチャ１０５、対物レンズ１０６および光ディスクＤは、軸ＡＸ２から遠ざかる方向に順次配置されている。信号光再生回路１０９は、信号光検出用受光素子１０８および制御部１０１に接続されている。
【００４９】
光記録・再生装置では、発光装置２０から出射した例えば強度の大きい出射光Ｌout は、ビームスプリッタ１０２で反射し、コリメータレンズ１０３で平行光にされ、ミラー１０４で反射される。このミラー１０４で反射された出射光Ｌout は、開口制限アパーチャ１０５を通過したのち、対物レンズ１０６により集光されて光ディスクＤに入射する。これにより、光ディスクＤに情報が書き込まれる。また、発光装置２０から出射した例えば微弱な出射光Ｌout は、上述したように光学系を経て光ディスクＤに入射したのち、光ディスクＤで反射される。この反射光Ｌref は、対物レンズ１０６、開口制限アパーチャ１０５、ミラー１０４、コリメータレンズ１０３およびビームスプリッタ１０２を経て、信号光検出用レンズ１０７を通過し、信号光検出用受光素子１０８に入射し、ここで電気信号に変換された後、信号光再生回路１０９において光ディスクＤに書き込まれた情報の再生が行われる。
【００５０】
ところで、出射光Ｌout は、ビームスプリッタ１０２およびミラー１０４において反射されるが、その反射率は、出射光Ｌout の偏向面と入射面との交差角に応じて変化してしまう。このため、光記録・再生装置では、一般にレーザ光の偏光特性が安定していることが要求されるが、本実施の形態に係る光記録・再生装置１００では、光源として上述のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０が用いられており、偏光特性がＴＥモードに安定したレーザ光が射出されるので、光ディスクＤへの情報の書き込み、光ディスクＤに書き込まれた情報の再生を安定して行うことができる。
【００５１】
（ＭＤ（Mini Disk)用光記録・再生装置）
次に、上述したＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０を光源として用いたＭＤ用光記録・再生装置２００について説明する。
【００５２】
図７は、本実施の形態に係るＭＤ用光記録・再生装置２００の概略構成を表したものである。このＭＤ用光記録・再生装置２００は、上述の光記録・再生装置１００における信号光検出用受光素子１０８および信号光再生回路１０９に代えて、信号光検出用受光素子１０８Ａ，１０８Ｂ、偏向ビームスプリッタ１１０および信号光再生回路１１１を備えたものである。
【００５３】
ＭＤ用光記録・再生装置２００を構成する各要素は、上述の光記録・再生装置１００とほぼ同様に配置・接続されているが、以下の点で異なる。ビームスプリッタ１０２と信号光検出用受光素子１０８との間に偏向ビームスプリッタ１１０が配置されている。信号光検出用受光素子１０８に代えて信号光検出用受光素子１０８Ａ、信号光再生回路１０９に代えて信号光再生回路１１１が配置されている。さらに信号光検出用受光素子１０８Ｂおよび偏向ビームスプリッタ１１０は軸ＡＸ２に垂直な方向に並んで配置されている。信号光再生回路１１１は、信号光検出用受光素子１０８Ａ, １０８Ｂおよび制御部１０１に接続されている。
【００５４】
光ディスクＤ（ＭＤ）には、磁気により信号が記録されている。この磁化された記録面で反射した反射光Ｌref は、その磁化の向きに応じて偏向面を変化させる。偏向面が変化した反射光Ｌref は、対物レンズ１０６、開口制限アパーチャ１０５、ミラー１０４、コリメータレンズ１０３およびビームスプリッタ１０２を経て、偏向ビームスプリッタ１１０に入射し、ここで偏向分離される。偏向分離された反射光Ｌref は、信号光検出用受光素子１０８Ａ，１０８Ｂに入射し、そこで電気信号に変換された後、信号光再生回路１０９において両者の差分から反射光Ｌref の偏向回転の回転角の変化が検出され、ＭＯに記録された磁極のＮ／Ｓ（データの”１”, ”０”）が判断される。
【００５５】
このように、ＭＤでは、磁気による偏向回転を読み取る必要があるので、レーザ光の偏光特性が安定していることが特に要求されるが、本実施の形態に係るＭＤ用光記録・再生装置２００では、上述したＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０が光源として用いられており、偏光特性がＴＥモードに安定したレーザ光が射出されるので、光ディスクＤ（ＭＤ）への情報の書き込み、光ディスクＤ（ＭＤ）に書き込まれた情報の再生を安定して行うことができる。
【００５６】
なお、ここでは、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０を、光記録・再生装置１００およびＭＤ用光記録・再生装置２００の光源に適用した場合について説明したが、光ピックアップ装置やレーザプリンタなどの光源に適用することも勿論、可能である。
【００５７】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００５８】
例えば、本実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０において、埋め込み層１６としてｎ型（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐを用いたが、その他、例えばｎ型（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y ＡｓまたはＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ａｓを用いるようにしてもよい。このような埋め込み層１６を用いたとしても、埋め込み層１６は、ｐ型Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓにより構成されたｐ型クラッド層１４に対して、＋１．０ｘ１０-3以上、＋２．０ｘ１０-3以下の格子不整合とすることができ、さらに活性層１３に対して圧縮歪みを与えることができると共に、発光偏光を常にＴＥモードとすることができる。
【００５９】
表３は、埋め込み層１６としてｎ型（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ａｓを用いた場合において、ｚが０．３〜０．７の値をとり、Δａ／ａが＋１．０ｘ１０-3〜＋２．０ｘ１０-3の値をとる場合に、ｙが取り得る値を表したものである。
【００６０】
【表３】
2006041072.tif 000005
【００６１】
また、本実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０において、ｎ型クラッド層１２およびｐ型クラッド層１４としてＡｌz Ｇａ1-z Ａｓを用いたが、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐを用いてもよい。格子整合のＡｌＧａＩｎＰ系においても上記と同様の原理に基づき偏向制御をすることが可能だからである。表４は、本変形例において、ｘおよびｚが０〜１までの任意の値をとり、Δａ／ａが＋１．０ｘ１０-3〜＋２．０ｘ１０-3の値をとる場合に、ｙが取り得る値を表したものである。
【００６２】
【表４】
2006041072.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子の断面構成図である。
【図２】図１に示したレーザ素子の製造過程を説明するための断面図である。
【図３】図２に続く工程を表す断面図である。
【図４】図３に続く工程を表す断面図である。
【図５】歪みの方向とバンド構造の関係を説明するための模式図である。
【図６】光記録・再生装置の概略構成図である。
【図７】ＭＤ用光記録・再生装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子、１１…基板、１２…ｎ型クラッド層、１３…活性層、１４…ｐ型クラッド層、１５…ｐ側コンタクト層、１６…埋め込み層、１７…ｎ側電極、１８…ｐ側電極、１９…リッジ部、２０…発光装置、１００…光記録・再生装置、１０１…制御部、１０２…ビームスプリッタ、１０３…コリメータレンズ、１０４…ミラー、１０５…開口制限アパーチャ、１０６…対物レンズ、１０７…信号検出用レンズ、１０８, １０８Ａ，１０８Ｂ…信号光検出用受光素子、１０９, １１１…信号光再生回路、１１０…偏向ビームスプリッタ、２００…ＭＤ用光記録・再生装置
【図１】
2006041072.tif 000007
【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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