(57)【要約】【課題】所定の波長帯での反射率を所定の規格に適合させることの可能な多波長半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】基板１０上に、波長６６０ｎｍのレーザ光を発振する第１素子部２０Ａと、波長７８０ｎｍのレーザ光を発振する第２素子部２０Ｂとを有する。第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂのそれぞれの後端面には後端面膜３０が、前端面には前端面膜３１がそれぞれ一括形成されている。前端面膜３１は、前端面上に所定の厚さの高屈折率層３２と、高屈折率層３２の厚さに応じた厚さの低屈折率層３３とを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に形成された第１波長のレーザ光を発振する第１素子部と、前記基板上に形成された第２波長のレーザ光を発振する第２素子部と、前記第１素子部および前記第２素子部のそれぞれの前端面に一括形成された前端面膜と、前記第１素子部および前記第２素子部のそれぞれの後端面に一括形成された後端面膜とを備え、
前記前端面膜は、前記前端面上に所定の厚さを有する高屈折率層と、前記高屈折率層の厚さに応じた厚さを有する低屈折率層とを有する
ことを特徴とする多波長半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記高屈折率層は厚さ３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 層であり、
前記低屈折率層は厚さ４０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下のＳｉＯ2 層である
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素子。
【請求項３】
前記ＳｉＯ2 層の厚さは、前記Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さが３０ｎｍのときに８５ｎｍ以上１２０ｎｍ以下、前記Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さが５０ｎｍのときに５０ｎｍ以上７０ｎｍ以下、前記Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さが６０ｎｍのときに４０ｎｍ以上８０ｎｍ以下である
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素子。
【請求項４】
前記高屈折率層は厚さ１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下のＴｉＯ2 層であり、
前記低屈折率層は厚さ１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 層である
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素子。
【請求項５】
前記高屈折率層は厚さ２１０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 層であり、
前記低屈折率層は厚さ７０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下のＳｉＯ2 層である
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素子。
【請求項６】
前記ＳｉＯ2 層の厚さは、前記Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さが２１０ｎｍのときに８０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下、前記Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さが２２０ｎｍのときに７５ｎｍ以上１０５ｎｍ以下、前記Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さが２３０ｎｍのときに７０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項５に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記高屈折率層は厚さ５５ｎｍ以上６５ｎｍ以下のＴｉＯ2 層であり、
前記低屈折率層は厚さ１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 層である
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素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノリシック構造の多波長半導体レーザ素子に係り、特に高反射率側の反射鏡膜の改良された多波長半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザ素子（ＬＤ；laser diode ）の分野では、同一基板（または基体）上に発光波長が異なる複数の発光部を有する複数波長レーザ素子の開発が活発に行われている。この複数波長レーザ素子は、例えば光ディスク装置の光源として用いられる。
【０００３】
このような光ディスク装置では、７８０ｎｍ帯のレーザ光がＣＤ（Compact Disk）の再生に用いられると共に、ＣＤ−Ｒ（CD Recordable ），ＣＤ−ＲＷ（CD Rewritable ）あるいはＭＤ（Mini Disk ）などの記録可能な光ディスクの記録・再生に用いられる。また、６６０ｎｍ帯のレーザ光がＤＶＤ（Digital Versatile Disk）の記録・再生に用いられている。多波長レーザ素子を光ディスク装置に搭載することにより、既存の複数種類の光ディスクのいずれに関しても、記録または再生が可能となる。このように多波長化することにより，より用途を拡げることが可能となる。
【０００４】
このようなモノリシック構造の複数波長レーザ素子では、一般に、単波長レーザ素子と同様、レーザ素子の端面にそれぞれのレーザ光の波長λに適合させた低反射鏡膜と高反射鏡膜とを端面全体に一括形成して、低反射鏡膜側の端面から効率よく光を取り出すようにしている（特許文献１）。このとき、低反射鏡膜は、一般に、単層構造や、厚さλｏの低屈折率層と厚さλｏの高屈折率層とを交互に積層させた多層構造を有しており、これら層構造を構成する材料や積層数などは、目的とする反射率の大きさに応じて適宜調整される。ここで、λｏは、複数波長レーザ素子から出射されるレーザ光のそれぞれの波長の和をレーザ光の出射数で割った平均値を４ｎ（ｎは屈折率）で割った値である。
【特許文献１】特願２００１−２５７４１３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、上記した単層構造、および厚さλｏの低屈折率層と厚さλｏの高屈折率層とを交互に積層させた多層構造では、複数波長レーザ素子から出射されるレーザ光のそれぞれの波長帯での反射率を独立に制御することができない。そのため、仮に個々の波長帯に対して規格通りの反射率を得ることができたとしても、規格に対する厚さのマージンがほとんどないのが実情であり、その結果、単層構造の厚さや、多層構造を構成する個々の膜の厚さが製造誤差などによりばらつくと、いずれかのレーザ光の波長帯での反射率が規格から外れてしまい、歩留りが低下する虞がある。特に、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の２波長レーザ素子では、製造誤差などを考慮すると、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率が共に６％以上８％以下という規格（第１規格）や、６６０ｎｍ帯での反射率が６％以上８％以下、７８０ｎｍ帯での反射率が２０％以上という規格（第２規格）、６６０ｎｍ帯での反射率が６％以上、７８０ｎｍ帯での反射率が６％以上８％以下という規格（第３規格）を満たす層構造がないという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、所定の波長帯での反射率を所定の規格に適合させることの可能な多波長半導体レーザ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の多波長半導体レーザ素子は、基板上に、第１波長のレーザ光を発振する第１素子部と、第２波長のレーザ光を発振する第２素子部とを有する。第１素子部および第２素子部のそれぞれの前端面には前端面膜が、後端面には後端面膜がそれぞれ一括形成されている。前端面膜は、前端面上に所定の厚さの高屈折率層と、高屈折率層の厚さに応じた厚さの低屈折率層とを有する。
【０００８】
本発明の多波長半導体レーザ素子では、第１素子部および第２素子部にそれぞれ電流を注入すると、それぞれの内部の発光領域で発光が起きる。それぞれの領域で発光した光は、前端面膜および後端面膜によって反射されてレーザ発振し、前端面膜のうち第１素子部側から第１波長のレーザ光が、前端面膜のうち第２素子部側から第２波長のレーザ光がそれぞれ外部に射出される。
【０００９】
このとき、高屈折率層の厚さは、第１波長または第２波長を４ｎ（ｎは屈折率）で割った値や、第１波長と第２波長の和を２で割った平均値を４ｎで割った値（以下、「レーザ光の波長の関数から導かれる値」と称する）とは異なり、第１規格や、第２規格、第３規格を満たすことの可能な厚さである。
【００１０】
例えば、高屈折率層がＡｌ2 Ｏ3 層、低屈折率層がＳｉＯ2 層の場合に、第１規格のときは、Ａｌ2 Ｏ3 層は３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下の厚さであり、第２規格のときは、Ａｌ2 Ｏ3 層は２１０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の厚さである。なお、ＳｉＯ2 層は、設定されたＡｌ2 Ｏ3 層の厚さにおいて上記した規格を満たすことのできる厚さに設定される。
【００１１】
このように、前端面膜を高屈折率層と低屈折率層で構成すると共に、高屈折率層の厚さをレーザ光の波長の関数ではない値とすることにより、第１波長および第２波長を含む波長帯での反射率を比較的自由に制御することが可能となり、これらの波長帯での反射率に対する厚さのマージンが大きくなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体レーザ素子によれば、高屈折率層と低屈折率層とで構成された前端面膜を備えると共に、高屈折率層の厚さをレーザ光の波長の関数から導かれる値以外の値となるようにしたので、第１波長および第２波長を含む波長帯での反射率に対する厚さのマージンが大きくなる。これにより、多層構造を構成する個々の膜の厚さが製造誤差などによりばらついたとしても、いずれかのレーザ光の波長帯での反射率が規格から外れる虞はなく、歩留りが低下する虞もない。その結果、第１波長および第２波長を含む波長帯（例えば６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯）での反射率を所定の規格に適合させることができる。
【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】
〔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２波長半導体レーザ素子の断面構成を表すものである。図２は、図１の２波長半導体レーザ素子の平面構成を表すものである。なお、図１は、図２のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を表すものである。また、図１および図２は模式的に表したものであり、実際の寸法，形状とは異なっている。
【００１５】
この２波長半導体レーザ素子は、基板１０上に第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂを配列してなるモノリシック構造のレーザ素子である。
【００１６】
（第１素子部２０Ａ）
第１素子部２０Ａは、６６０ｎｍ帯の光を出射可能な半導体レーザ素子であり、アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン（ＡｌＧａＩｎＰ）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成される。ここでいうアルミニウム・ガリウム・インジウム・リン系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうちの少なくともアルミニウム（Ａｌ），ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうちの少なくともリン（Ｐ）とを含むものを指す。
【００１７】
この第１素子部２０Ａは、基板１０上に半導体層２１Ａを成長させたものである。この半導体層２１Ａ内には、ｎ型クラッド層，活性層２２Ａ，ｐ型クラッド層およびｐ側コンタクト層が含まれる。なお、活性層２２Ａ以外の層は特に図示していない。
【００１８】
具体的には、基板１０は、例えばｎ型ＧａＰにより構成され、厚さは例えば１００μｍ程度である。
【００１９】
ｎ型クラッド層は、例えば厚さが１．５μｍのｎ型ＡｌＧａＩｎＰにより構成される。活性層２２Ａは、例えば厚さが４０ｎｍの、互いに組成の異なるＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｐ（但し、ｘ≧０かつｙ≧０）によりそれぞれ形成された井戸層とバリア層との多重量子井戸構造を有する。ｐ型クラッド層は、例えば厚さが１．５μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰにより構成される。ｐ側コンタクト層は、例えば厚さが０．５μｍのｐ型ＧａＰにより構成される。ｐ型クラッド層の一部およびｐ側コンタクト層は、共振器方向に延在するストライプ状のリッジ部２３Ａを有しており、これにより電流狭窄がなされるようになっている。なお、活性層２２Ａのうちリッジ部２３Ａに対応する領域が第１発光点２４Ａとなっている。
【００２０】
リッジ部２３Ａの側面からｐ型クラッド層の表面までの連続した表面（以下、表面Ａとする。）上には、絶縁層２５が設けられている。絶縁層２５は、例えば３００ｎｍ程度のＳｉＯ2 、ＺｒＯｘまたはＳｉＮなどの絶縁材料により構成され、第１素子部２０Ａの半導体層２１Ａと、第２素子部２０Ｂの半導体層２１Ｂ（後述）とを電気的に絶縁すると共に、リッジ部２３Ａおよびリッジ部２３Ｂ（後述）の上面からしか電流が活性層２２Ａへ流れ込めないようになっている。したがって、絶縁層２５は、素子分離機能と電流狭窄機能を有する。
【００２１】
リッジ部２３Ａの上面（ｐ側コンタクト層の表面）から絶縁層２５の表面までの連続した表面上にはｐ側電極２６Ａが設けられており、ｐ側コンタクト層と電気的に接続されている。一方、基板１０の裏面にはｎ側電極２７が設けられており、基板１０と電気的に接続されている。
【００２２】
ｐ側電極２６Ａ上に配線層２８Ａが設けられており、ｐ側電極２６Ａ上と電気的に接続されている。ｐ側電極２６Ａは、この配線層２８Ａと電気的に接続された配線（図示せず）を介して正側電源（図示せず）に接続されている。ｎ側電極２７は、配線（図示せず）と電気的に接続されており、その配線を介して負側電源（図示せず）に接続されている。ここで、ｐ側電極２６Ａ、ｎ側電極２７Ａは、例えば厚さ１５ｎｍのＴｉ／厚さ５０ｎｍのＰｔ／厚さ３００ｎｍのＡｕをこの順に積層してなる多層構造を有する。配線層２８Ａは、例えば厚さ８．７μｍのＡｕにより構成される。
【００２３】
（第２素子部２０Ｂ）
第２素子部２０Ｂは、７８０ｎｍの光を出射可能な半導体レーザ素子であり、ガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成される。ここでいうガリウム・ヒ素系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうちの少なくともガリウム（Ｇａ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうちの少なくともヒ素（Ａｓ）とを含むものを指す。
【００２４】
この第２素子部２０Ｂは、第１の発光素子２０Ａと同様、基板１０上に半導体層２１Ｂを成長させたものである。この半導体層２１Ｂ内には、ｎ型クラッド層，活性層２２Ｂ，ｐ型クラッド層およびｐ側コンタクト層が含まれる。なお、活性層２２Ｂ以外の層は特に図示していない。
【００２５】
具体的には、ｎ型クラッド層は、例えば厚さが１．５μｍのｎ型ＡｌＧａＡｓにより構成される。活性層２２Ｂは、例えば厚さが３５ｎｍの、互いに組成の異なるＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ（但し、ｘ≧０）によりそれぞれ形成された井戸層とバリア層との多重量子井戸構造を有する。ｐ型クラッド層は、例えば厚さが１．０μｍのｐ型ＡｌＧａＡｓにより構成される。ｐ側コンタクト層は、例えば厚さが０．５μｍのｐ型ＧａＡｓにより構成される。ｐ型クラッド層の一部およびｐ側コンタクト層は、共振器方向に延在するストライプ状のリッジ部２３Ｂを有しており、これにより電流狭窄がなされるようになっている。なお、活性層２２Ｂのうちリッジ部２３Ｂに対応する領域が第２発光点２４Ｂとなっている。
【００２６】
リッジ部２３Ｂの側面からｐ型クラッド層の表面までの連続した表面（以下、表面Ｂとする。）上には、上記した絶縁層２５が設けられている。
【００２７】
リッジ部２３Ｂの上面（ｐ側コンタクト層の表面）から絶縁層２５の表面までの連続した表面上にはｐ側電極２６Ｂが設けられており、ｐ側コンタクト層と電気的に接続されている。一方、基板１０の裏面には上記したｎ側電極２７が設けられており、基板１０と電気的に接続されている。
【００２８】
ｐ側電極２６Ｂ上に配線層２８Ｂが設けられており、ｐ側電極２６Ｂ上と電気的に接続されている。ｐ側電極２６Ｂは、この配線層２８Ｂと電気的に接続された配線（図示せず）を介して正側電源（図示せず）に接続されている。ここで、ｐ側電極２６Ｂは、例えば厚さ１５ｎｍのＴｉ／厚さ５０ｎｍのＰｔ／厚さ３００ｎｍのＡｕをこの順に積層して構成される。配線層２８Ｂは、例えば厚さ４．５μｍのＡｕにより構成される。
【００２９】
（前端面膜、後端面膜）
また、図２に示したように、第１素子部２０Ａのリッジ部２３Ａの延在方向（軸方向）に対して垂直な面（第２素子部２０Ｂのリッジ部２３Ｂの延在方向（軸方向）に対して垂直な面）には、一対の反射鏡膜がそれぞれ一括形成されている。一対の反射鏡膜の反射側の膜（後端面膜３０）は、後端面上に厚さλｏのＡｌ2 Ｏ3 層および厚さλｏのＴｉＯ2 層を１組として１または複数積層して構成された多層構造を有し、高反射率となるように調整されている。ここで、λｏは、第１素子部２０Ａから出射されるレーザ光の波長６６０ｎｍと、第２素子部２０Ｂから出射されるレーザ光の波長７８０ｎｍとを足して２で割った中間波長７２０ｎｍである。
【００３０】
これに対して主出射側の膜（前端面膜３１）は、前端面上に所定の厚さの高屈折率層３２と、高屈折率層３２の厚さに応じた厚さの低屈折率層３３とをこの順に積層して構成された多層構造を有し、第１規格を満たすように調整されている。
【００３１】
具体的には、高屈折率層３２がＡｌ2 Ｏ3 層、低屈折率層３３がＳｉＯ2 層によりそれぞれ構成されている。Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さは、６６０ｎｍまたは７８０ｎｍを４ｎ（ｎは屈折率）で割った値や、６６０ｎｍと７８０ｎｍの和を２で割った平均値を４ｎで割った値（レーザ光の波長の関数から導かれる値）とは異なり、３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下となっている。例えば、Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さが３０ｎｍのときＳｉＯ2 層の厚さは８５ｎｍ以上１２０ｎｍ以下、Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さが５０ｎｍのときＳｉＯ2 層の厚さは５０ｎｍ以上７０ｎｍ以下、Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さが６０ｎｍのときＳｉＯ2 層の厚さは４０ｎｍ以上８０ｎｍ以下である。
【００３２】
このような構成を有する２波長半導体レーザ素子は、例えば次のようにして製造することができる。
【００３３】
まず、第１素子部２０Ａのレーザ構造を製造する。そのためには、基板１０上の半導体層２１Ａを、例えば、ＭＯＣＶＤ法により形成する。この際、ＡｌＧａＩｎＰ系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）、ホスフィン (ＰＨ3 ) を用い、ドナー不純物の原料としては、例えばセレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えばジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いる。
【００３４】
具体的には、まず、基板１０上に、ｎ側コンタクト層，ｎ型クラッド層，活性層２２Ａ，ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層をこの順に積層して半導体層２１Ａを形成する。続いて、ｐ側コンタクト層およびｐ型クラッド層を例えばドライエッチング法により細い帯状の凸部となるようにパターンニングし、リッジ部２３Ａを形成する。
【００３５】
次に、第２素子部２０Ｂのレーザ構造を製造する。そのためには、基板１０上の半導体層２１Ｂを、例えば、ＭＯＣＶＤ法により形成する。この際、ＧａＡｓ系半導体の原料としては、例えば、ＴＭＡ、ＴＭＧ、ＴＭＩｎ、アルシン (ＡｓＨ3)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えばＨ2 Ｓｅを用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えばＤＭＺｎを用いる。
【００３６】
具体的には、まず、基板１０上に、ｎ側コンタクト層，ｎ型クラッド層，活性層２２Ｂ，ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層をこの順に積層して半導体層２１Ｂを形成する。続いて、ｐ側コンタクト層およびｐ型クラッド層を例えばドライエッチング法により細い帯状の凸部となるようにパターンニングし、リッジ部２３Ｂを形成する。これにより、図３（Ａ）に示したように、基板１０上に、第１素子部２０Ａのレーザ構造と、第２素子部２０Ｂのレーザ構造とが配列される。
【００３７】
次に、リッジ部２３Ａ，２３Ｂの上面、および表面Ａ，Ｂ上に絶縁材料、例えばＳｉＮを蒸着またはスパッタリングにより形成したのち、図３（Ｃ）に示したように、絶縁材料のうちリッジ部２３Ａ，２３Ｂの上面に対応する領域をエッチングにより除去する。これにより、表面Ａ，Ｂ上に絶縁層２５が形成される。
【００３８】
次に、図１に示したように、リッジ部２３Ａのｐ側コンタクト層の表面から絶縁層２５の表面までの連続した表面上にｐ側電極２６Ａおよび配線層２８Ａをこの順に積層して形成する。さらに、リッジ部２３Ｂのｐ側コンタクト層の表面から絶縁層２５の表面までの連続した表面上にｐ側電極２６Ｂおよび配線層２８Ｂをこの順に積層して形成する。また、基板１０の裏面にｎ側電極２７を形成する。
【００３９】
次に、リッジ部２３Ａ，２３Ｂの延在方向と垂直な面でへき開したのち、そのへき開面に前端面膜３１および後端面膜３２を一括形成する。このようにして、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子が製造される。
【００４０】
次に、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子の作用・効果について説明する。
【００４１】
本実施の形態の２波長半導体レーザ素子では、ｐ側電極２６Ａ，２６Ｂとｎ側電極２７との間に所定の電圧が印加されると、活性層２２Ａ，２２Ｂに電流が注入され、電子−正孔再結合によって発光が生じる。それぞれの活性層２２Ａ，２２Ｂで発光した光は、前端面膜３０および後端面膜３１によって反射されてレーザ発振し、前端面膜３０のうち第１素子部２０Ａ側から波長６６０ｎｍのレーザ光が、前端面膜３０のうち第２素子部２０Ｂ側から波長７８０ｎｍのレーザ光がそれぞれ外部に射出される。このように、第１素子部２０Ａと第２素子部２０Ｂとは互いに異なる波長のレーザ光を出射することができる。
【００４２】
ところで、前端面膜３１は、上記したように後端面に一括形成された単一の構成を有するものであり、レーザ光が出射される部位に応じて材料や、厚さ、層構造などが調整された複数の構成を有するものではない。そのため、単一の構成で双方の波長のレーザ光に対して所定の規格を満たす反射率（ここでは、第１規格）を実現することが必要となる。
【００４３】
一般に、単一の構成の前端面膜は、単層構造や、一方のレーザ光の波長λ１と、他方のレーザ光の波長λ２とを足して２で割った中間波長（λ１＋λ２）／２をλｏとすると、厚さλｏの高屈折率層および厚さλｏの低屈折率層を１組としてこれを１または複数積層した構造を有する。このような構造を有する前端面膜では、２波長レーザ素子から出射されるレーザ光のそれぞれの波長帯での反射率を独立に制御することができない。そのため、仮に個々の波長帯に対して規格通りの反射率を得ることができたとしても、規格に対する厚さのマージンがほとんどないのが実情であり、その結果、単層構造の厚さや、多層構造を構成する個々の層の厚さが製造誤差などによりばらつくと、いずれかのレーザ光の波長帯での反射率が規格から外れてしまい、歩留りが低下する虞がある。特に、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の２波長レーザ素子では、製造誤差などを考慮すると、所定の規格を満たす層構造を形成することは極めて困難である。
【００４４】
例えば、図４に例示したように、Ａｌ2 Ｏ3 からなる単層構造の前端面膜では、上記した規格を満たす厚さは唯一３３０ｎｍであり、このときの反射率は規格の上限である８％となっている。そのため、前端面膜を構成する個々の層の厚さが製造誤差などによりばらつくと、少なくとも一方のレーザ光の波長帯での反射率が規格から外れ、歩留りが低下する虞がある。したがって、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率を所定の規格に適合させることは極めて困難であることが確認できる。
【００４５】
一方、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子では、単一の構成の前端面膜３１は、前端面上に高屈折率層３２と低屈折率層３３をこの順に積層して構成されると共に、高屈折率層の厚さがレーザ光の波長の関数ではない値となるように構成されているので、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率を比較的自由に制御することが可能となり、これらの波長帯での反射率に対する厚さのマージンを大きくすることができる。
【００４６】
例えば、図５に例示したように、高屈折率層３２が厚さ５０ｎｍのＡｌ2 Ｏ3 層である場合は、低屈折率層３３は厚さ５０ｎｍ以上７０ｎｍ以下のＳｉＯ2 層であれば上記規格を満たす。その他に、図示していないが、高屈折率層３２が厚さ４５ｎｍのＡｌ2 Ｏ3 層である場合は、低屈折率層３３は厚さ６０ｎｍ以上９０ｎｍ以下のＳｉＯ2 層であれば上記規格を満たし、高屈折率層３２が厚さ６０ｎｍのＡｌ2 Ｏ3 層である場合は、低屈折率層３３は厚さ４０ｎｍ以上８０ｎｍ以下のＳｉＯ2 層であればよい。このように、高屈折率層３２が厚さ４５ｎｍ以上６０ｎｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 層である場合は、上記規格を満たすことが可能であり、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率に対する厚さのマージンが大きいことが確認できる。また、図５の前端面膜３１の厚さは、図４の前端面膜と比べて非常に薄いことも確認できる。
【００４７】
このように、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子によれば、高屈折率層３２と低屈折率層３３をこの順に積層してなる前端面膜３１を備えると共に、高屈折率層３２の厚さをレーザ光の波長の関数ではない値となるようにしたので、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率に対する厚さのマージンが大きくなり、これにより、多層構造を構成する個々の層さの厚さが製造誤差などによりばらついたとしても、いずれかのレーザ光の波長帯での反射率が規格から外れる虞はなく、歩留りが低下する虞もない。その結果、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率を所定の規格に適合させることができる。
【００４８】
また、前端面膜３１を多層構造にしたので、単層構造の場合と比べて、その厚さを薄くすることができる。
【００４９】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態に係る２波長半導体レーザ素子について説明する。図６は、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子の平面構成を表すものである。なお、図６は模式的に表したものであり、実際の寸法，形状とは異なっている。
【００５０】
この２波長半導体レーザ素子は、上記第１の実施の形態の構成と対比すると、前端面膜４１を備える点で相違する。そこで、上記第１の実施の形態と同様の構成・作用・効果の記載については適宜省略し、以下、主に前端面膜４１について説明する。
【００５１】
前端面膜４１は、前端面上に所定の厚さの高屈折率層４２と、高屈折率層４２の厚さに応じた厚さの低屈折率層４３とをこの順に積層して構成された多層構造を有し、第２規格を満たすように調整されている。
【００５２】
具体的には、前端面膜４１は、上記第１の実施の形態の前端面膜３１と同様、高屈折率層４２がＡｌ2 Ｏ3 層、低屈折率層４３がＳｉＯ2 層によりそれぞれ構成されている。Ａｌ2 Ｏ3 層およびＳｉＯ2 層はそれぞれ、レーザ光の波長の関数から導かれる値とは異なる厚さを有している。例えば、Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さは２１０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下、ＳｉＯ2 層の厚さは７０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下となっている。
【００５３】
図７は、前端面膜４１の反射率分布の一具体例を表すものである。図７に例示したように、高屈折率層４２が厚さ２２０ｎｍのＡｌ2 Ｏ3 層である場合は、低屈折率層４３は厚さ８０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下のＳｉＯ2 層であれば上記規格を満たす。その他に、図示していないが、高屈折率層４２が厚さ２１０ｎｍのＡｌ2 Ｏ3 層である場合は、低屈折率層４３は厚さ７５ｎｍ以上１０５ｎｍ以下のＳｉＯ2 層であれば上記規格を満たし、高屈折率層４２が厚さ２３０ｎｍのＡｌ2 Ｏ3 層である場合は、低屈折率層４３は厚さ７０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＳｉＯ2 層であればよい。このように、高屈折率層４２が厚さ２１０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 層である場合は、上記規格を満たすことが可能であり、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率に対する厚さのマージンが大きいことが確認できる。
【００５４】
また、図７の前端面膜４１では、前端面膜４１の厚さが３０５ｎｍ〜３２５ｎｍの間に設定されているとき、６６０ｎｍ帯の反射率が規格の範囲内（６％以上８％以下の範囲内）でほぼ一定となっていることから、低屈折率層４３の厚さを８５ｎｍ〜１０５ｎｍの間で変化させると、６６０ｎｍ帯の反射率を変化させることなく、７８０ｎｍ帯の反射率を変化させて規格の範囲内（２０％以上）に設定することができる。このことから、高屈折率層４２の厚さを所定の厚さにすると共に、低屈折率層４３の厚さを変化させることにより、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の反射率を独立に制御することができることが確認できる。
【００５５】
このように、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子によれば、高屈折率層４２と低屈折率層４３をこの順に積層してなる前端面膜４１を備えると共に、高屈折率層４２の厚さをレーザ光の波長の関数ではない値となるようにしたので、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率に対する厚さのマージンが大きくなり、これにより、多層構造を構成する個々の層の厚さが製造誤差などによりばらついたとしても、いずれかのレーザ光の波長帯での反射率が規格から外れる虞はなく、歩留りが低下する虞もない。その結果、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率を所定の規格に適合させることができる。
【００５６】
また、高屈折率層４２の厚さを所定の厚さにすると共に、低屈折率層４３の厚さを変化させることにより、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の反射率を独立に制御することができる。
【００５７】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態に係る２波長半導体レーザ素子について説明する。図８は、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子の平面構成を表すものである。なお、図８は模式的に表したものであり、実際の寸法，形状とは異なっている。
【００５８】
この２波長半導体レーザ素子は、上記第１の実施の形態の構成と対比すると、前端面膜５１を備える点で相違する。そこで、上記第１の実施の形態と同様の構成・作用・効果の記載については適宜省略し、以下、主に前端面膜５１について説明する。
【００５９】
前端面膜５１は、前端面上に所定の厚さの高屈折率層５２と、高屈折率層５２の厚さに応じた厚さの低屈折率層５３とを有すると共に、高屈折率層５２が低屈折率層５３中に設けられた多層構造を有し、第１規格を満たすように調整されている。
【００６０】
具体的には、前端面膜５１は、上記第１の実施の形態の前端面膜３１とは異なり、高屈折率層５２がＴｉＯ2 層、低屈折率層５３がＡｌ2 Ｏ3 層によりそれぞれ構成されている。ＴｉＯ2 層およびＡｌ2 Ｏ3 層はそれぞれ、レーザ光の波長の関数から導かれる値とは異なる厚さを有している。例えば、ＴｉＯ2 層の厚さは１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下、Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さは１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下となっている。
【００６１】
図９は、前端面膜５１の反射率分布の一具体例を表すものである。図９に例示したように、高屈折率層５２が厚さ１２．５ｎｍのＴｉＯ2 層である場合は、低屈折率層５３は厚さ１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 層であれば上記規格を満たす。その他に、図示していないが、高屈折率層５２が厚さ１０ｎｍのＴｉＯ2 層である場合は、低屈折率層５３は厚さ１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 層であれば上記規格を満たし、高屈折率層５２が厚さ１５ｎｍのＴｉＯ2 層である場合は、低屈折率層５３は厚さ１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 層であればよい。このように、高屈折率層５２が厚さ１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下のＴｉＯ2 層である場合は、上記規格を満たすことが可能であり、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率に対する厚さのマージンが大きいことが確認できる。
【００６２】
このように、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子によれば、高屈折率層５２と低屈折率層５３を含んで構成された前端面膜５１を備えると共に、高屈折率層５２の厚さをレーザ光の波長の関数ではない値となるようにしたので、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率に対する厚さのマージンが大きくなり、これにより、多層構造を構成する個々の層の厚さが製造誤差などによりばらついたとしても、いずれかのレーザ光の波長帯での反射率が規格から外れる虞はなく、歩留りが低下する虞もない。その結果、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率を所定の規格に適合させることができる。
【００６３】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施の形態に係る２波長半導体レーザ素子について説明する。図１０は、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子の平面構成を表すものである。なお、図１０は模式的に表したものであり、実際の寸法，形状とは異なっている。
【００６４】
この２波長半導体レーザ素子は、上記第３の実施の形態の構成と対比すると、前端面膜６１を備える点で相違する。そこで、上記第３の実施の形態と同様の構成・作用・効果の記載については適宜省略し、以下、主に前端面膜６１について説明する。
【００６５】
前端面膜６１は、前端面上に所定の厚さの高屈折率層６２と、高屈折率層６２の厚さに応じた厚さの低屈折率層６３とを有すると共に、高屈折率層６２が低屈折率層６３中に設けられた多層構造を有し、第３規格を満たすように調整されている。
【００６６】
具体的には、前端面膜６１は、上記第３の実施の形態と同様、高屈折率層６２がＴｉＯ2 層、低屈折率層６３がＡｌ2 Ｏ3 層によりそれぞれ構成されている。ＴｉＯ2 層およびＡｌ2 Ｏ3 層はそれぞれ、レーザ光の波長の関数から導かれる値とは異なる厚さを有している。例えば、ＴｉＯ2 層の厚さは５５ｎｍ以上６５ｎｍ以下、Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さは１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下となっている。
【００６７】
図１１は、前端面膜６１の反射率分布の一具体例を表すものである。図１１に例示したように、高屈折率層６２が厚さ６０ｎｍのＴｉＯ2 層である場合は、低屈折率層６３は厚さ１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 層であれば上記規格を満たす。その他に、図示していないが、高屈折率層６２が厚さ５５ｎｍのＴｉＯ2 層である場合は、低屈折率層６３は厚さ１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 層であれば上記規格を満たし、高屈折率層６２が厚さ６５ｎｍのＴｉＯ2 層である場合は、低屈折率層６３は厚さ１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 層であればよい。このように、高屈折率層６２が厚さ５５ｎｍ以上６５ｎｍ以下のＴｉＯ2 層である場合は、上記規格を満たすことが可能であり、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率に対する厚さのマージンが大きいことが確認できる。
【００６８】
また、図１１の前端面膜６１では、前端面膜６１の厚さが少なくとも１５０ｎｍ〜２００ｎｍの間に設定されているとき、７８０ｎｍ帯の反射率が規格の範囲内（６％以上８％以下の範囲内）でほぼ一定となっていることから、低屈折率層６３の厚さを少なくとも９０ｎｍ〜１４０ｎｍの間で変化させると、７８０ｎｍ帯の反射率を変化させることなく、６６０ｎｍ帯の反射率を変化させて規格の範囲内（６％以上）に設定することができる。このことから、高屈折率層６２の厚さを所定の厚さにすると共に、低屈折率層６３の厚さを変化させることにより、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の反射率を独立に制御することができることが確認できる。
【００６９】
このように、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子によれば、高屈折率層６２と低屈折率層６３を含んで構成された前端面膜６１を備えると共に、高屈折率層６２の厚さをレーザ光の波長の関数ではない値となるようにしたので、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率に対する厚さのマージンが大きくなり、これにより、多層構造を構成する個々の層の厚さが製造誤差などによりばらついたとしても、いずれかのレーザ光の波長帯での反射率が規格から外れる虞はなく、歩留りが低下する虞もない。その結果、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯での反射率を所定の規格に適合させることができる。
【００７０】
また、高屈折率層６２の厚さを所定の厚さにすると共に、低屈折率層６３の厚さを変化させることにより、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の反射率を独立に制御することができる。
【００７１】
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。
【００７２】
例えば、上記実施の形態では、本発明を２波長半導体レーザ素子に適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、多波長の半導体レーザ素子においても適用可能である。このとき、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯以外の波長帯のレーザ光が出射される前端面膜を、上記した前端面膜３１，４１，５１，６１と一括形成するようにしてもよいし、別個に形成するようにしてもよい。また、６６０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の少なくとも一方のレーザ光が複数出射されるタイプの半導体レーザ素子においても適用可能である。
【００７３】
また、上記実施の形態では、第１素子部２０ＡとしてＡｌＧａＩｎＰ系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体レーザ素子を、第２素子部２０ＢとしてＧａＡｓ系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体レーザ素子をそれぞれ挙げ、それらの組成および構成について具体的に例示して説明したが、本発明は、他の組成や構造を有する半導体レーザ素子についても同様に適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る２波長半導体レーザ素子の断面構成図である。
【図２】図１の２波長半導体レーザ素子の平面構成図である。
【図３】図１の２波長半導体レーザ素子の製造工程の一部を説明するための断面図である。
【図４】従来の前端面膜の反射率分布の一具体例を表す図である。
【図５】図２の前端面膜の反射率分布の一具体例を表す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る２波長半導体レーザ素子の平面構成図である。
【図７】図６の前端面膜の反射率分布の一具体例を表す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る２波長半導体レーザ素子の平面構成図である。
【図９】図８の前端面膜の反射率分布の一具体例を表す図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る２波長半導体レーザ素子の平面構成図である。
【図１１】図１０の前端面膜の反射率分布の一具体例を表す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０…基板、２０Ａ…第１素子部、２０Ｂ…第２素子部、２１Ａ，２１Ｂ…半導体層、２２Ａ，２２Ｂ……活性層、２３Ａ，２３Ｂ…リッジ部、２４Ａ…第１発光点、２４Ｂ…第２発光点、２５…絶縁層、２６Ａ，２６Ｂ…ｐ側電極、２７…ｎ側電極、２８Ａ，２８Ｂ…配線層、３０…後端面膜、３１，４１，５１，６１…前端面膜、３２，４２，５２，６２…高屈折率層、３３，４３，５３，６３…低屈折率層。
【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】
2006351967.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006351967.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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