(57)【要約】【課題】  比較的大きな強度のレーザ光を出射可能であって、横高次モードを抑制できる半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイを提供する。【解決手段】  半導体レーザ素子３は、ｎ型クラッド層１３と、活性層１５と、ｐ型クラッド層１７とを備える。ｐ型クラッド層１７は、活性層１５に導波路４を形成するリッジ部９を有する。導波路４は、略一定の曲率（曲率半径Ｒ）で湾曲している中心軸線Ｂに沿って延びている。このような導波路４においては、導波路４内で共振する光のうち空間横モードの次数が高い光ほど損失が大きくなる。従って、横低次モードのレーザ発振を維持しつつ、横高次モードのレーザ発振を抑制することができる。【選択図】  図５
2006086228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型クラッド層と、
第２導電型クラッド層と、
前記第１導電型クラッド層と前記第２導電型クラッド層との間に設けられた活性層と、
互いに対向する光出射面及び光反射面と、
前記活性層において構成され、前記光出射面と前記光反射面との間でレーザ光を共振させる導波路と
を備え、
前記導波路が、湾曲した軸線に沿って延びていることを特徴とする、半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記湾曲した軸線の曲率が略一定であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記導波路が複数の湾曲部を含み、
前記湾曲した軸線の曲率が、前記複数の湾曲部毎に略一定であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記導波路が、互いに異なる向きに湾曲した軸線に沿って延びる第１及び第２の前記湾曲部を含むことを特徴とする、請求項３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記導波路が、前記光出射面または前記光反射面に接しており前記光出射面及び前記光反射面に対して略垂直に延びる導波路部分を含むことを特徴とする、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】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子を複数備え、
前記複数の半導体レーザ素子が、前記光出射面及び光反射面に沿った方向に並んで配置されて一体に形成されていることを特徴とする、半導体レーザ素子アレイ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
従来より、半導体レーザ素子の構造として空間横シングルモード型とマルチモード型とが知られている。このうち、シングルモード型の半導体レーザ素子では、導波路内における横方向（スロー軸方向）の発振モードを単一のモードのみに限定するために、導波路の幅が狭く形成される。しかし、導波路の幅が狭いと出射端の面積も小さくなる。また、出射端においてレーザ光密度が過大になると、半導体レーザ素子の信頼性等に影響する。従って、シングルモード型の半導体レーザ素子は、比較的低出力のレーザ光を用いる用途に好適に用いられる。なお、このシングルモード型の半導体レーザ素子の例としては、特許文献１に開示された半導体レーザ装置がある。この半導体レーザ装置は、シングルモード型の半導体レーザにおいて導波路の幅を拡張し、レーザ光強度を高めることを目的としている。
【０００２】
他方、マルチモード型の半導体レーザ素子では、導波路内において複数の空間横モードが混在してもよいため、導波路の幅を広く形成できる。従って、出射端の面積を大きくすることが可能となり、比較的大きな強度のレーザ光を出射することができる。このようなマルチモード型の半導体レーザ素子は、比較的高出力のレーザ光を必要とする用途に好適に用いられる。
【特許文献１】特開平１０−４１５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、マルチモード型の半導体レーザ素子には、次のような問題がある。すなわち、導波路内において複数の空間横モードが混在するため、出射端から出射されるレーザ光の出射パターンが乱れ出射角が比較的大きくなってしまう。従って、このレーザ光を集光またはコリメートするためのレンズの形状が複雑となり、所望のレーザ光が得られなかったり、レンズが高価になるといった不利益を生じるおそれがある。これらの不利益を抑えるためには、横高次モードをできるだけ抑制することが好ましい。
【０００４】
本発明は、上述の点を鑑みてなされたものであり、比較的大きな強度のレーザ光を出射可能であって、横高次モードを抑制できる半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明による半導体レーザ素子は、第１導電型クラッド層と、第２導電型クラッド層と、第１導電型クラッド層と第２導電型クラッド層との間に設けられた活性層と、互いに対向する光出射面及び光反射面と、活性層において構成され、光出射面と光反射面との間でレーザ光を共振させる導波路とを備え、導波路が、湾曲した軸線に沿って延びていることを特徴とする。
【０００６】
このような導波路においては、導波路内で共振する光のうち空間横モードの次数が高い光ほど損失が大きくなる。従って、この半導体レーザ素子によれば、横低次モードのレーザ発振を維持しつつ、横高次モードのレーザ発振を抑制することができ、横方向の空間コヒーレンス特性といったビーム品質を向上できる。また、この半導体レーザ素子は、従来のシングルモード型とは異なり、導波路を湾曲させることによって横高次モード光を抑制するので、導波路の幅をより広くできる。従って、レーザ光出射端におけるレーザ光密度を抑えることができるので、比較的大きな強度のレーザ光を出射することが可能となる。
【０００７】
また、半導体レーザ素子は、湾曲した軸線の曲率が略一定であることを特徴としてもよい。または、半導体レーザ素子は、導波路が複数の湾曲部を含み、湾曲した軸線の曲率が、複数の湾曲部毎に略一定であることを特徴としてもよい。これらの半導体レーザ素子によれば、横高次モードのレーザ発振をより効果的に抑制することができる。
【０００８】
また、半導体レーザ素子は、導波路が、互いに異なる向きに湾曲した軸線に沿って延びる第１及び第２の湾曲部を含むことを特徴としてもよい。これにより、湾曲部において横高次モードのレーザ発振をより安定して抑制することができる。
【０００９】
また、半導体レーザ素子は、導波路が、光出射面または光反射面に接しており光出射面及び光反射面に対して略垂直に延びる導波路部分を含むことを特徴としてもよい。これにより、光出射面及び光反射面に対して略垂直な方向とは異なる方向における横高次モードのレーザ発振を効果的に抑えることができる。
【００１０】
本発明による半導体レーザ素子アレイは、上記したいずれかの半導体レーザ素子を複数備え、複数の半導体レーザ素子が、光出射面及び光反射面に沿った方向に並んで配置されて一体に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
上記半導体レーザ素子アレイによれば、上記したいずれかの半導体レーザ素子を備えることによって、比較的大きな強度のレーザ光を出射可能であって、横高次モードを抑制できる半導体レーザ素子アレイを提供できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、比較的大きな強度のレーザ光を出射可能であって、横高次モードを抑制できる半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明による半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイの実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明による半導体レーザ素子アレイの第１実施形態の構成を示す概略斜視図である。図１を参照すると、半導体レーザ素子アレイ１は、複数の半導体レーザ素子３が一体に形成されてなる。半導体レーザ素子アレイ１が備える半導体レーザ素子３の数は幾つでもよく、一つのみ備える場合はアレイではなく単体の半導体レーザ素子となる。半導体レーザ素子アレイ１は、互いに対向する光出射面１ａ及び光反射面１ｂを有しており、光出射面１ａ上には複数の半導体レーザ素子３それぞれのレーザ光出射端４ｅが水平方向に並んで配置されている。また、複数の半導体レーザ素子３のそれぞれは、リッジ状に成形された凸部２５を有している。凸部２５は、光出射面１ａから光反射面１ｂまで延びており、その長手方向は、光出射面１ａ及び光反射面１ｂに沿った向きに湾曲している。また、半導体レーザ素子３には凸部２５に対応して屈折率型導波路（後述）が形成される。レーザ光出射端４ｅは、この屈折率型導波路の光出射面１ａ側の端面である。複数の半導体レーザ素子３は、光出射面１ａ及び光反射面１ｂに沿った方向に並んで配置されて一体に形成されている。
【００１５】
図２は、図１に示した半導体レーザ素子アレイ１のＩ−Ｉ断面を示す拡大断面図である。図２を参照すると、半導体レーザ素子アレイ１を構成する半導体レーザ素子３は、基板１１と、３層の半導体層が積層された積層体８とを備えている。積層体８は、ｎ型クラッド層（第２導電型クラッド層）１３、活性層１５、及びｐ型クラッド層（第１導電型クラッド層）１７の３つの半導体層が順に積層されて構成されている。ｐ型クラッド層１７にはリッジ部９が設けられている。リッジ部９の外側の層にはｐ型クラッド層１７と電気的に接続されるキャップ層１９が設けられており、リッジ部９とキャップ層１９とで凸部２５を構成している。
【００１６】
更に外側の層には外部からの電流を注入するｐ側電極層２３が設けられている。ｐ型クラッド層１７及びキャップ層１９とｐ側電極層２３との間には絶縁層２１が設けられており、絶縁層２１は凸部２５に対応する部分に開口部２１ａを有している。ｐ側電極層２３は開口部２１ａにおいてキャップ層１９にのみ電気的に接触するようになっているので、外部からの電流注入はキャップ層１９にのみ限定してなされる。また、基板１１の積層体８と反対側の面上にはｎ側電極層２９が形成されている。各構成材料を例示すると、基板１１は、例えばｎ−ＧａＡｓからなる。ｎ型クラッド層１３は、例えばｎ−ＡｌＧａＡｓからなる。活性層１５は、例えばＧａＩｎＡｓ／ＡｌＧａＡｓからなる。ｐ型クラッド層１７は、例えばp−ＡｌＧａＡｓからなる。キャップ層１９は、例えばｐ−ＧａＡｓからなる。ｐ側電極層２３は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる。ｎ側電極層２９は、例えばＡｕＧｅ／Ａｕからなる。絶縁層２１は、例えばＳｉＮからなる。
【００１７】
キャップ層１９に電流が注入されると、凸部２５に対応する活性層１５の領域（換言すれば、リッジ部９に対応する領域）が活性領域となる。このとき、リッジ部９とその外部との屈折率差によって、活性層１５には実効的な屈折率差が生じるため、凸部２５に対応して活性層１５内に導波路４が形成される。なお、半導体レーザ素子は、活性層とｎ型クラッド層との間、及び活性層とｐ型クラッド層との間に、屈折率型導波路に光を閉じ込めるための光ガイド層を備えても良い。
【００１８】
ここで、図３及び図４を参照してｐ型クラッド層１７について説明する。図３はｐ型クラッド層１７を含む積層体８の斜視図、図４（ａ）は積層体８の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示した積層体８のII−II断面を示す断面図である。上述のとおり、積層体８は、ｎ型クラッド層１３、活性層１５、及びｐ型クラッド層１７の３つの半導体層が順に積層されて構成されている。
【００１９】
ｐ型クラッド層１７には、光出射面１ａと光反射面１ｂとにわたって延びる凸状のリッジ部９が設けられている。ｐ型クラッド層１７のリッジ部９以外の領域は、層が薄化された薄厚領域１０となっている。リッジ部９は、その平面視形状が、略一定の曲率半径Ｒで湾曲した中心軸線Ｂに沿った方向を長手方向とする円弧形状となっている。
【００２０】
リッジ部９は、端面９ｅ及び９ｆ、並びに互いに対向する一対の側面９ｇ及び９ｈを有している。一対の側面９ｇ及び９ｈは、それぞれリッジ部９の領域を規定しており、リッジ部９と薄厚領域１０との境界となっている。端面９ｅは、光出射面１ａ上にある。端面９ｆは、光反射面１ｂ上にある。側面９ｇは端面９ｅの一端から端面９ｆの一端まで延び、側面９ｈは端面９ｅの他の一端から端面９ｆの他の一端まで延びている。側面９ｇ及び９ｈは、厚さ方向から見た平面図において、中心軸線Ｂに沿うように略一定の曲率半径でそれぞれ同じ向きに湾曲している。
【００２１】
活性層１５にはリッジ部９の形状に対応した屈折率型の導波路４が生成される。導波路４は、リッジ部９への電流注入により生じる活性層１５内部での実効的な屈折率分布によって形成される導波路である。導波路４には、リッジ部９の端面９ｅ、９ｆに対応してレーザ光出射端４ｅ、レーザ光反射端（後述）が生成され、リッジ部９の側面９ｇ、９ｈそれぞれに対応して一対の側面４ｇ、４ｈが形成される。
【００２２】
図５は、リッジ部９に対応して生成される導波路４の形状を示す平面図である。導波路４は、厚さ方向には活性層１５とｐ型クラッド層１７との境界面、及び活性層１５とｎ型クラッド層１３との境界面で規定される。導波路４は、リッジ部９の端面９ｅ及び端面９ｆに対応する位置にそれぞれレーザ光出射端４ｅ及びレーザ光反射端４ｆを有している。レーザ光出射端４ｅ及びレーザ光反射端４ｆは、活性層１５のへき開面の一部であり、レーザ光Ｌに対する共振面として機能する。
【００２３】
また、導波路４は、リッジ部９に対応して長手方向が湾曲している。すなわち、導波路４は、曲率半径がＲである中心軸線Ｂに沿って延びており、リッジ部９の側面９ｇ及び９ｈに対応する位置にそれぞれ側面４ｇ及び４ｈを有している。ここで、側面４ｇ及び４ｈは、導波路４内外の屈折率差によって生じる面であり、導波路４内で発生したレーザ光Ｌに対する反射面として機能する。なお、側面４ｇ及び４ｈは、導波路４内外の屈折率が連続的に変化している場合には、それぞれが或る一定の厚さを有してもよい。また、側面４ｇ及び４ｈの平面形状は、リッジ部９の側面９ｇ及び９ｈの平面形状に対応する。すなわち、側面４ｇ及び４ｈの平面形状は、中心軸線Ｂに沿って略一定の曲率半径で同じ向き（光出射面１ａ及び光反射面１ｂに沿った向き）に湾曲している。
【００２４】
ここで、図６は、湾曲した導波路の曲率半径と導波路内を伝搬する光の損失との相関を示すグラフである。図６において、グラフＧ１は比較的高次の空間横モードでの損失を示しており、グラフＧ２は比較的低次の空間横モードでの損失を示している。なお、この図６の各グラフＧ１、Ｇ２における光の波長は同一としている。
【００２５】
図６に示すように、湾曲した導波路においては、導波路内部を伝搬する光の空間横モード次数が高いほど、損失が大きくなる傾向がある。従って、導波路４が、湾曲した中心軸線Ｂに沿って延びていることによって、空間横モードの次数が高い光ほど光損失が大きくなり、レーザ発振が困難となる。このように、本実施形態の半導体レーザ素子３によれば、横低次モードのレーザ発振を維持しつつ、横高次モードのレーザ発振を抑制することができ、横方向の空間コヒーレンス特性といったビーム品質を向上できる。また、導波路の曲率半径が小さいほど各モードの損失が大きくなる傾向があるので、横基本モードのレーザ光のみが共振し、他のモードの光が共振できないように中心軸線Ｂの曲率半径を設定すれば、単一モードのレーザ光、或いは単一モードに近いレーザ光を実現することも可能となる。
【００２６】
更に、本実施形態の半導体レーザ素子３によれば、従来のシングルモード型レーザ素子とは異なり、導波路４を湾曲させることによって横高次モード光を抑制するので、導波路４の幅をより広くできる。従って、レーザ光出射端４ｅにおけるレーザ光Ｌの密度を抑えることができるので、比較的大きな強度のレーザ光Ｌを出射することが可能となる。
【００２７】
なお、中心軸線Ｂの曲率半径を設定するときには、導波路幅に応じた損失の変化も考慮するとよい。例えば、図７は、湾曲した導波路の曲率半径と導波路内を伝搬する光の損失との相関を示すグラフであり、グラフＧ３〜Ｇ６はそれぞれ異なる導波路幅ｗ１〜ｗ４（ｗ１＞ｗ２＞ｗ３＞ｗ４）の導波路内を伝搬する光の損失を示している。なお、この図７の各グラフＧ３〜Ｇ６における空間横モード次数は同じとしている。図７に示すように、導波路幅が広いほど、導波路内を伝搬する光の損失は大きくなる。従って、導波路を設計する際には、横低次モードの損失がレーザ発振可能な程度に小さく、且つ横高次モードの損失がレーザ発振不可能な程度に大きくなるように、図６及び図７に示す相関に基づいて、導波路４の曲率半径Ｒ及び導波路幅を決定するとよい。一例を挙げると、単一モード或いは単一モードに近いレーザ光を実現するためには、曲率半径Ｒを例えば１ｍｍ≧Ｒ≧１０ｍｍ、導波路幅ｗを例えば０．０３ｍｍ≧ｗ≧０．１ｍｍとするとよい。
【００２８】
また、本実施形態の半導体レーザ素子３によれば、上記した効果以外にも、以下に説明するような効果が得られる。すなわち、中心軸線Ｂの曲率は、本実施形態のように、導波路４の全体において略一定（曲率半径Ｒ）であることが好ましい。これにより、共振する空間横モードと共振が抑制される空間横モードとの境界が導波路４全体において均一となるので、導波路４において横高次モードのレーザ発振をより効果的に抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態の半導体レーザ素子アレイ１によれば、上記効果を有する半導体レーザ素子３を複数備えることによって、横高次モードの発振が抑制されたレーザ光Ｌを更に大きな強度で出射することができる。
【００３０】
更に、本実施形態による半導体レーザ素子アレイ１は、次の効果を有する。すなわち、半導体レーザ素子アレイ１では、ｐ型クラッド層１７のリッジ部９によって、活性層１５に対して電流が部分的に集中して注入される。これにより、隣り合う半導体レーザ素子３の導波路４同士での光の結合や干渉が生じにくくなる。従って、各導波路４同士の間隔を比較的狭くすることが可能になるので、導波路４をより多く設けることができ、大出力で安定したレーザ光を出射することができる。さらに、活性層１５に対して電流が部分的に集中して注入されることにより、電気・光変換効率が高まり、無効電流を低減できるので、半導体レーザ素子３の熱発生を低減できる。従って、半導体レーザ素子アレイ１の信頼性が高まり、長寿命化を実現できる。
【００３１】
ここで、半導体レーザ素子アレイ１の製造方法について、図８を参照しながら説明する。図８は、各製造工程における半導体レーザ素子アレイ１の拡大断面図を示している。まず、ｎ型ＧａＡｓの基板１１を準備し、基板１１上に順に、ｎ型ＡｌＧａＡｓを２．０μｍ、ＧａＩｎＡｓ／ＡｌＧａＡｓを０．３μｍ、ｐ型ＡｌＧａＡｓを２．０μｍ、ｐ型ＧａＡｓを０．１μｍエピタキシャル成長させ、それぞれｎ型クラッド層１３、量子井戸構造を有する活性層１５、ｐ型クラッド層１７、キャップ層１９を形成する（図８（ａ）参照）。
【００３２】
続いて、キャップ層１９側にフォトワークによりリッジ部９に対応する形状に保護マスク５１を形成し、キャップ層１９及びｐ型クラッド層１７をエッチングする。エッチングは活性層１５に達しない深さで停止する（図８（ｂ）参照）。続いて、ＳｉＮ膜を結晶表面全体に堆積し、フォトワークによりリッジ部９に対応する位置のＳｉＮ膜を除去し、絶縁層２１を形成する（図８（ｃ）参照）。続いて、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜でｐ側電極層２３を結晶表面全体に形成する。また、基板１１側の表面の研磨、化学処理を行い、ＡｕＧｅ／Ａｕによりｎ側電極層２９を形成する（図８ｓ（ｄ）参照）。こうして、半導体レーザ素子アレイ１（半導体レーザ素子３）が完成する。
【００３３】
（第１の変形例）
次に、第１実施形態による半導体レーザ素子アレイ１（半導体レーザ素子３）の第１変形例について説明する。図９は、本変形例による半導体レーザ素子３ａが有する導波路４１を示す平面図である。この導波路４１は、その平面形状が第１実施形態による導波路４と異なる。すなわち、導波路４１は、湾曲部４１ａと、湾曲部４１ａの一端と光出射面１ａとの間に生成された導波路部分４１ｂと、湾曲部４１ａの他端と光反射面１ｂとの間に生成された導波路部分４１ｃとを含んで構成されている。湾曲部４１ａは、その長手方向が、略一定の曲率（曲率半径Ｒ１）で湾曲した中心軸線Ｃ１に沿っている。導波路部分４１ｂは、光出射面１ａに接しており、その長手方向が、光出射面１ａに略垂直であり直線状の中心軸線Ｃ２に沿っている。導波路部分４１ｃは、光反射面１ｂに接しており、その長手方向が、光反射面１ｂに略垂直であり直線状の中心軸線Ｃ３に沿っている。なお、中心軸線Ｃ１〜Ｃ３における相互の境界部分は、円滑に繋がっている。
【００３４】
湾曲部４１ａは、互いに対向する一対の側面４１ｈ及び４１ｇを有する。導波路部分４１ｂは、互いに対向する一対の側面４１ｉ及び４１ｊを有する。導波路部分４１ｃは、互いに対向する一対の側面４１ｋ及び４１ｌを有する。湾曲部４１ａの側面４１ｇの一端は導波路部分４１ｂの側面４１ｉの一端と円滑に繋がっており、他端は導波路部分４１ｃの側面４１ｋの一端と円滑に繋がっている。湾曲部４１ａの側面４１ｈの一端は導波路部分４１ｂの側面４１ｊの一端と円滑に繋がっており、他端は導波路部分４１ｃの側面４１ｌの一端と円滑に繋がっている。導波路部分４１ｂの側面４１ｉの他端はレーザ光出射端４１ｅの一端に接しており、側面４１ｊの他端はレーザ光出射端４１ｅの他端に接している。導波路部分４１ｃの側面４１ｋの他端はレーザ光反射端４１ｆの一端に接しており、側面４１ｌの他端はレーザ光反射端４１ｆの他端に接している。なお、レーザ光出射端４１ｅ及びレーザ光反射端４１ｆは、それぞれ光出射面１ａ及び光反射面１ｂの一部であり、レーザ光に対する共振面である。
【００３５】
湾曲部４１ａの側面４１ｇ及び４１ｈは、それぞれ中心軸線Ｃ１に沿って略一定の曲率で同じ向きに湾曲している。導波路部分４１ｂの側面４１ｉ及び４１ｊは、それぞれ中心軸線Ｃ２に沿って直線状に延びており、レーザ光出射端４１ｅ（光出射面１ａ）と略垂直に接している。導波路部分４１ｃの側面４１ｋ及び４１ｌは、それぞれ中心軸線Ｃ３に沿って直線状に延びており、レーザ光反射端４１ｆ（光反射面１ｂ）と略垂直に接している。本変形例では、このような形状の導波路４１が、同様の平面形状を有するリッジ部をｐ型クラッド層が有することによって実現される。
【００３６】
本変形例の導波路４１のように、本発明における導波路は、その少なくとも一部に湾曲部を含むことによって、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、本変形例の導波路４１では、導波路内部を伝搬する光の空間横モード次数が高いほど、湾曲部４１ａにおける損失が大きくなる。従って、横低次モードのレーザ発振を維持しつつ、横高次モードのレーザ発振を抑制することができ、横方向の空間コヒーレンス特性といったビーム品質を向上できる。また、横基本モードのレーザ光のみが共振し、他のモードの光が共振できないように中心軸線Ｃ１の曲率半径を設定すれば、単一モードのレーザ光、或いは単一モードに近いレーザ光を実現することも可能となる。
【００３７】
更に、本変形例の半導体レーザ素子３ａにおいても、従来のシングルモード型レーザ素子とは異なり、導波路４１の一部を湾曲させることによって横高次モード光を抑制するので、導波路４１の幅をより広くできる。従って、レーザ光出射端４１ｅにおけるレーザ光の密度を抑えることができるので、比較的大きな強度のレーザ光を出射することが可能となる。
【００３８】
また、本変形例の導波路４１は、光出射面１ａに接する部分に、光出射面１ａと略垂直な中心軸線Ｃ２に沿って延びる導波路部分４１ｂを含んでいる。或いは、導波路４１は、光反射面１ｂに接する部分に、光反射面１ｂと略垂直な中心軸線Ｃ３に沿って延びる導波路部分４１ｃを含んでいる。これらのように、導波路４１が、光出射面１ａ（或いは光反射面１ｂ）に対して略垂直に延びる導波路部分４１ｂ（或いは４１ｃ）を含むことにより、光出射面１ａ（或いは光反射面１ｂ）に対し略垂直な方向とは異なる方向における横高次モードのレーザ発振を効果的に抑えることができる。
【００３９】
（第２の変形例）
次に、第１実施形態による半導体レーザ素子アレイ１（半導体レーザ素子３）の第２変形例について説明する。図１０は、本変形例による半導体レーザ素子３ｂが有する導波路４２を示す平面図である。この導波路４２は、その平面形状が第１実施形態による導波路４と異なる。すなわち、導波路４２は、湾曲部４２ａと、湾曲部４２ａの一端と光出射面１ａとの間に生成された湾曲部４２ｂと、湾曲部４２ａの他端と光反射面１ｂとの間に生成された湾曲部４２ｃとを含んで構成されている。湾曲部４２ａは、本発明における第１の湾曲部の一例であり、湾曲部４２ｂ及び４２ｃは、本変形例における第２の湾曲部の一例である。湾曲部４２ａ〜４２ｃのそれぞれは、それらの長手方向が、略一定の曲率（曲率半径Ｒ２〜Ｒ４）で湾曲した中心軸線Ｄ１〜Ｄ３にそれぞれ沿っている。中心軸線Ｄ２及びＤ３は、中心軸線Ｄ１とは異なる向き（本変形例では逆向き）に湾曲している。従って、湾曲部４２ｂ及び４２ｃの長手方向は、湾曲部４２ａの長手方向とは異なる向きに湾曲している。なお、中心軸線Ｄ１〜Ｄ３における相互の境界部分は、互いの接線が一致するように滑らかに繋がっている。
【００４０】
湾曲部４２ａは、互いに対向する一対の側面４２ｈ及び４２ｇを有する。湾曲部４２ｂは、互いに対向する一対の側面４２ｉ及び４２ｊを有する。湾曲部４２ｃは、互いに対向する一対の側面４２ｋ及び４２ｌを有する。湾曲部４２ａの側面４２ｇの一端と湾曲部４２ｂの側面４２ｉの一端とは、接続部分における互いの接線が一致するように繋がっている。同様に、側面４２ｇの他端と湾曲部４２ｃの側面４２ｋの一端とは、接続部分における互いの接線が一致するように繋がっている。湾曲部４２ａの側面４２ｈの一端と湾曲部４２ｂの側面４２ｊの一端とは、接続部分における互いの接線が一致するように繋がっている。側面４２ｈの他端と湾曲部４２ｃの側面４２ｌの一端とは、接続部分における互いの接線が一致するように繋がっている。また、湾曲部４２ｂの側面４２ｉの他端はレーザ光出射端４２ｅの一端に接しており、側面４２ｊの他端はレーザ光出射端４２ｅの他端に接している。湾曲部４２ｃの側面４２ｋの他端はレーザ光反射端４２ｆの一端に接しており、側面４２ｌの他端はレーザ光反射端４２ｆの他端に接している。なお、レーザ光出射端４２ｅ及びレーザ光反射端４２ｆは、それぞれ光出射面１ａ及び光反射面１ｂの一部であり、レーザ光に対する共振面である。
【００４１】
湾曲部４２ａの側面４２ｇ及び４２ｈは、それぞれ中心軸線Ｄ１に沿って略一定の曲率で同じ向きに湾曲している。湾曲部４２ｂの側面４２ｉ及び４２ｊは、それぞれ中心軸線Ｄ２に沿って略一定の曲率で同じ向き（側面４２ｇ及び４２ｈとは逆の向き）に湾曲している。湾曲部４２ｃの側面４２ｋ及び４２ｌは、それぞれ中心軸線Ｄ３に沿って略一定の曲率で同じ向き（側面４２ｇ及び４２ｈとは逆の向き）に湾曲している。本変形例では、このような形状の導波路４２が、同様の平面形状を有するリッジ部をｐ型クラッド層が有することによって実現される。
【００４２】
本変形例の導波路４２のように、互いに異なる向きに湾曲した中心軸線D１及びＤ２（またはＤ３）に沿って延びる湾曲部４２ａ及び４２ｂ（または４２ｃ）を導波路４２が含むことによって、上記第１実施形態の効果を更に好適に得ることができる。すなわち、本変形例の導波路４２では、複数の湾曲部４２ａ〜４２ｃを含むことにより、横高次モードを更に効果的に抑えることができる。また、湾曲部４２ａ及び４２ｂ（または４２ｃ）の中心軸線Ｄ１及びＤ２（またはＤ３）が互いに異なる向きに湾曲していることによって、横高次モードをより安定して抑制することができる。また、本変形例の導波路４２においても、導波路幅をより広くできるので、比較的大きな強度のレーザ光を出射することが可能となる。なお、本変形例では導波路４２が３つの湾曲部４２ａ〜４２ｃを含んで構成されているが、導波路は湾曲部を幾つ含んでもよい。
【００４３】
（第３の変形例）
次に、第１実施形態による半導体レーザ素子アレイ１（半導体レーザ素子３）の第３変形例について説明する。図１１は、本変形例による半導体レーザ素子３ｃが有する導波路４３を示す平面図である。本変形例における導波路４３は、その長手方向が、略一定の曲率（曲率半径Ｒ５）で湾曲した中心軸線Ｅに沿っている。本変形例における中心軸線Ｅが上記第１実施形態の中心軸線Ｂと異なる点は、光出射面１ａと中心軸線Ｅとが交差する点（すなわち、レーザ光出射端４３ｅの中心）と、光反射面１ｂと中心軸線Ｅとが交差する点（すなわち、レーザ光反射端４３ｆの中心）との相対位置関係である。図５を参照すると、第１実施形態の導波路４では、光出射面１ａと中心軸線Ｂとが交差する点（すなわち、レーザ光出射端４ｅの中心）と、光反射面１ｂと中心軸線Ｂとが交差する点（すなわち、レーザ光反射端４ｆの中心）とは、互いに略対称に配置されている。対して、図１１に示す本変形例では、光出射面１ａと中心軸線Ｅとが交差する点と、光反射面１ｂと中心軸線Ｅとが交差する点とが、対称位置から互いにずれて配置されている。なお、ここでいう対称位置とは、光出射面１ａ及び光反射面１ｂと平行であり且つこれらの面の中央に位置する面を挟んで面対称である位置を指すものとする。
【００４４】
導波路４３は、互いに対向する一対の側面４３ｇ及び４３ｈを有する。導波路４３の側面４３ｇの一端はレーザ光出射端４３ｅの一端に接しており、側面４３ｈの一端はレーザ光出射端４３ｅの他端に接している。導波路４３の側面４３ｇの他端はレーザ光反射端４３ｆの一端に接しており、側面４３ｈの他端はレーザ光反射端４３ｆの他端に接している。また、導波路４３の側面４３ｇ及び４３ｈは、それぞれ中心軸線Ｅに沿って略一定の曲率で同じ向きに湾曲している。本変形例では、導波路４３の側面４３ｇとレーザ光出射端４３ｅとの接点（或いは、導波路４３の側面４３ｈとレーザ光出射端４３ｅとの接点）と、導波路４３の側面４３ｇとレーザ光反射端４３ｆとの接点（或いは、導波路４３の側面４３ｈとレーザ光反射端４３ｆとの接点）とは、対称位置から互いにずれて位置している。なお、レーザ光出射端４３ｅ及びレーザ光反射端４３ｆは、それぞれ光出射面１ａ及び光反射面１ｂの一部であり、レーザ光に対する共振面である。本変形例では、このような形状の導波路４３が、同様の平面形状を有するリッジ部をｐ型クラッド層が有することによって実現される。
【００４５】
本変形例の導波路４３のように、本発明における導波路は、レーザ光出射端４３ｅの位置とレーザ光反射端４３ｆの位置とが互いに非対称であってもよい。このような導波路４３によっても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
本発明による半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイは、上記各実施形態及び変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態ではＧａＡｓ系半導体レーザ素子を例示したが、本発明の構成は、ＧａＮ系やＩｎＰ系など、他の材料系の半導体レーザ素子にも適用できる。また、上記各実施形態及び変形例では軸線として中心軸線を用いているが、軸線は中心軸線に限られず、中心以外を通る軸線でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による半導体レーザ素子アレイの第１実施形態の構成を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示した半導体レーザ素子アレイのＩ−Ｉ断面を示す拡大断面図である。
【図３】ｐ型クラッド層を含む積層体の斜視図である。
【図４】積層体の平面図、及び積層体のII−II断面を示す断面図である。
【図５】リッジ部に対応して形成される導波路の形状を示す平面図である。
【図６】湾曲した導波路の曲率半径と導波路内を伝搬する光の損失との相関を示すグラフである。
【図７】湾曲した導波路の曲率半径と導波路内を伝搬する光の損失との相関を示すグラフである。
【図８】各製造工程における半導体レーザ素子アレイの拡大断面図を示している。
【図９】第１変形例による半導体レーザ素子が有する導波路を示す平面図である。
【図１０】第２変形例による半導体レーザ素子が有する導波路を示す平面図である。
【図１１】第３変形例による半導体レーザ素子が有する導波路を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…半導体レーザ素子アレイ、１ａ…光出射面、１ｂ…光反射面、３…半導体レーザ素子、４…導波路、４ｅ…レーザ光出射端、４ｆ…レーザ光反射端、４ｇ，４ｈ…側面、８…積層体、９…リッジ部、９ｅ，９ｆ…端面、９ｇ，９ｈ…側面、１０…薄厚領域、１１…基板、１３…ｎ型クラッド層、１５…活性層、１７…ｐ型クラッド層、１９…キャップ層、２１…絶縁層、２１ａ…開口部、２３…ｐ側電極層、２５…凸部、２９…ｎ側電極層、５１…保護マスク。
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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