(57)【要約】【課題】  高出力でありながら、信頼性が高く温度特性が良好な半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】  基板上に、活性層と当該活性層を挟持する２つのクラッド層とを含み、いずれかのクラッド層がメサ状のリッジを形成しており、リッジが、少なくとも２本以上に分岐する導波路領域を備える。この構成によって、後端面部の活性層への注入キャリア密度が低減されるため、半導体レーザの温度特性を向上させることが可能になる。また、リッジの底部の幅が、連続的に変化している領域を含むが、リッジの底部の幅は、前記端面近傍付近で一定である。【選択図】  図１
2006294984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、活性層と当該活性層を挟持する２つのクラッド層とを含み、いずれかのクラッド層がメサ状のリッジを形成しており、
前記リッジが、少なくとも２本以上に分岐する導波路領域を備える、半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記リッジの斜面上には、前記クラッド層よりも屈折率の低い半導体層が備えられている、請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記リッジの斜面上には、誘電体膜が備えられている、請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記誘電体膜が、ＳｉＯ2 、ＳｉＮ、アモリファスシリコン、またはＡｌ2Ｏ3のいずれかよりなる層を少なくとも１層含む、請求項３記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記リッジの底部の幅が、連続的に変化している領域を含む、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記リッジの底部の幅が、前記端面近傍付近で一定である、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記リッジの光路上の端面の内、前側面には低反射率の端面コーティングを施し、後側面には高反射率コーティングを施している、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記リッジの活性層が量子井戸活性層からなり、前記端面の近傍における前記活性層が、不純物の拡散により無秩序化されている、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記基板は、傾斜基板である、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子から出射した光が記録媒体において反射した反射光を受光する受光部とを備える、光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記反射光を分岐する光分岐部をさらに備え、前記受光部は、前記光分岐部によって分岐された前記反射光を受光する、請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記半導体レーザ素子と前記受光部とは、同一の基板上に形成されている、請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記基板上に、前記半導体レーザ素子から出射した光を前記基板の表面の法線方向に反射する光学素子を備える、請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記光学素子は、反射ミラーである、請求項１３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
請求項１乃至９のいずれかに記載の半導体レーザ素子の製造方法であって、
基板上に活性層を含む所定の材料を順に積層する積層工程と、
前記基板上に積層された材料を、パターニングした後、エッチングすることにより、少なくとも２本以上に分岐する導波路領域を持つリッジを形成するリッジ形成工程とを備える、半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子とその製造方法に関し、特定的には、光ピックアップ装置に好適な半導体レーザ素子とその製造方法に関する。また、本発明は、上記半導体レーザ素子を用いた光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子は、様々な分野で幅広く使用されている。なかでも、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子は、波長６５０ｎｍ帯のレーザ光を得ることができるため、光ディスクシステムの分野において光源として広く使用されている。また近年では、波長４０５ｎｍ帯のレーザ光を発振するＧａＮ系半導体レーザ素子が、提案されており、光ディスクシステムの分野においてさらなる性能の向上が期待されている。
【０００３】
以上のような半導体レーザ素子として、活性層と、その活性層を狭持する２つのクラッド層とを含むダブルヘテロ構造を有し、１つのクラッド層がメサ状のリッジを形成しているタイプ（例えば、特許文献１参照）が知られている。
【０００４】
図１１は、従来の半導体レーザ素子の構造を示す正面図である。図１１は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の一例を示している。なお、以下の説明において、各層の組成比は省略する。図１１に示す半導体レーザは、（１００）面から［０１１］方向に１５°傾けた面を主面とするｎ形ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ形ＧａＡｓバッファ層１０２と、ｎ形ＧａＩｎＰバッファ層１０３と、ｎ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰクラッド層１０４とが順に積層される。
【０００５】
ｎ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰクラッド層１０４の上に、歪量子井戸活性層１０５と、ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１クラッド層１０６と、ｐ形（またはノンドープ）ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０７と、ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２クラッド層１０８と、ｐ形ＧａＩｎＰ中間層１０９と、ｐ形ＧａＡｓキャップ層１１０とが積層されている。
【０００６】
ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２クラッド層１０８と、ｐ形ＧａＩｎＰ中間層１０９と、ｐ形ＧａＡｓキャップ層１１０とは、ｐ形ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０７上に、順メサ形状を有するリッジとして形成されている。また、ｐ形ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０７の上および上記リッジの側面に、ｎ形ＧａＡｓ電流ブロック層１１１が形成され、このｎ形ＧａＡｓ電流ブロック層１１１とリッジ上部に位置するｐ形ＧａＡｓキャップ層１１０との上に、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層１１２が積層されている。なお、歪量子井戸活性層１０５は、（ＡｌＧａ）ＩｎＰ層およびＧａＩｎＰ層から構成されている。
【０００７】
図１１に示す半導体レーザ素子では、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層１１２から注入された電流はｎ形ＧａＡｓ電流ブロック層１１１によりリッジ部のみに狭窄され、リッジ底部近傍の歪量子井戸活性層１０５に集中して注入される。このようにして、数十ｍＡという少ない注入電流に関わらず、レーザ発振に必要なキャリアの反転分布状態が実現される。このとき、キャリアの再結合により光が発生する。
【０００８】
このとき、歪量子井戸活性層１０５と垂直な方向に対して、ｎ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰクラッド層１０４と、ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１クラッド層１０６との両クラッド層により光の閉じ込めが行われる。また、歪量子井戸活性層１０５と平行な方向に対して、ＧａＡｓ電流ブロック層１１１が発生した光を吸収するために光の閉じ込めが行われる。この結果、注入された電流により生じた利得が、歪量子井戸活性層１０５内の導波路における損失を上回るとレーザ発振が生じる。
【０００９】
ところで、一般に、半導体レーザ素子は、温度によってバンド間エネルギーが変化するため、波長やしきい値は温度依存性を持つ。例えば、温度Ｔにおけるしきい値電流Ｉｔｈ（Ｔ）は、一般に以下の式で表現される温度特性を持つことが知られている（例えば、非特許文献１）。
Ｉｔｈ＝Ｉｔｈ（Ｔ’）ｅｘｐ［（Ｔ−Ｔ’）／Ｔ０]
ここで、Ｔ０は、特性温度と呼ばれ、しきい値電流の温度変化に対する敏感度を示すファクターである。上式から明らかなように、特性温度Ｔ０の値が大きいほど、半導体レーザ素子の温度依存性が小さくなるため、温度変化に対して安定な実用性の高い素子であるといえる。したがって、半導体レーザ素子において、特性温度Ｔ０の値がより大きくなる素子の構造が求められている。
【特許文献１】特開２００１−１９６６９４号公報
【非特許文献１】伊賀健一編、「半導体レーザ」、第１版、オーム社、平成６年１０月、第６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年では、さまざまな分野で取り扱う情報量が飛躍的に増大している。このため、記録された情報の再生や情報の記録をより高速に行うことができる光ディスクシステムが要望されている。このような光ディスクシステムに用いられる半導体レーザ素子は、高出力であることが不可欠である。
【００１１】
一般に、高出力の半導体レーザ素子は、レーザ光をとりだす前端面側の端面コーティング膜の反射率を５％程度の低反射率とし、後端面側の端面コーティング膜の反射率を９０％以上の高反射率として、電流−光出力特性における外部微分量子効率ηｄを高め、より低い動作電流で高い光出力が得られるようにしている。ところが、前述した構成を持つ半導体レーザ素子は、後端面側の活性層における動作キャリア密度が前端面側に比べて大きくなるので、光出力動作させた場合、後端面部の活性層からの注入キャリアがクラッド層に漏れ出す漏れ電流が生じやすくなる。このように漏れ電流が大きくなると、半導体レーザ素子の発光効率が低下し、動作電流値が増大するため、温度特性の悪化や信頼性の低下につながるという問題があった。
【００１２】
また、高出力の半導体レーザ素子は、動作電流が大きくすることに比して電流注入面積を十分大きくすることができないため、素子の電流―電圧特性における微分抵抗（以下、Ｒｓ、という）が増大してしまうという問題があった。微分抵抗Ｒｓが増大すると、半導体レーザ素子の発熱も増加するため、素子の温度特性が一層悪化することになる。電流注入面積を大きくするため、素子自体を大きくすることも考えられる。ところが、素子自体を大きくすると、製造が難しいので歩留まりが低下し、コストアップを招来してしまうという問題があった。
【００１３】
また、高出力の半導体レーザ素子を光ディスクシステムに用いる場合、光ディスクからの反射戻り光が半導体レーザ素子に入射することがあった。反射戻り光成分が大きくなり過ぎると、半導体レーザ素子にモードホッピング雑音が生じ、信号再生時のＳ／Ｎ比が劣化することがある。そこで、この現象を抑制するため、一般に、光ディスクシステムに用いられる半導体レーザ素子は、駆動電流に高周波電流を重畳させることにより発振するレーザ光を多モード化させ、信号再生時のＳ／Ｎ比が劣化を防止していた。しかし、前述のように、半導体レーザ素子の微分抵抗Ｒｓが増大すると、動作電圧の変化に対する動作電流の変化も小さくなる傾向になる。このように動作電流の変化が小さくなると、発振スペクトルの多モード性が損なわれ、光ディスクからの干渉性雑音が増大し、半導体レーザ素子の信頼性が低下することがあった。
【００１４】
さらに、特に、図１１に示すＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子のように、特定の結晶面からθ°傾けた面を主面とする基板を用いた場合、化学的なウェットエッチング法を用いて形成したリッジの断面の形状は光路方向（導波路方向）から見て左右非対称となる。ここで、「左右非対称」の「左右」とは、半導体レーザ素子の基板を下にしたときに、光路方向から見た半導体レーザ素子の断面における「左右」を意味する。例えば、図１１に示す例において、基板の主面とリッジの側面とがなす角はそれぞれ、θ１°＝５４．７゜−θ゜、θ２°＝５４．７゜＋θ゜である。
【００１５】
イオンビームエッチングなどの物理的なエッチング法によってリッジの形成を行えば、リッジの断面の形状を光路方向から見て左右対称とすることも可能である。しかし、この場合、リッジの側面に物理的な損傷が残ることによってリッジの側面と電流ブロック層との界面でリークが発生し、電流狭窄効果が低下する可能性がある。物理的なエッチング法によってリッジを形成した後、電流ブロック層を形成する前に、リッジの側面を化学的にエッチングすることなども考えられるが、やはりリッジの断面の形状は光路方向から見て左右非対称となる。
【００１６】
リッジの断面の形状が光路方向から見て左右非対称である場合、導波路の断面の形状も光路方向から見て左右非対称となる。すると、活性層におけるキャリア分布パターンのピーク中心位置と、導波路を伝播する光の強度分布パターンのピーク中心位置との間で、水平方向のずれ（ΔＰ）が生じやすくなる。一般に、電流注入量を増して半導体レーザを高出力状態とする場合、活性層内部における光の強度分布が最大となる領域でキャリア濃度が相対的に減少し、キャリアの空間的なホールバーニングが発生しやすくなる。ホールバーニングが発生した場合、ΔＰが大きいほど、キャリア分布パターンの非対称性が大きくなる傾向にある。そのため、ΔＰが大きい半導体レーザ素子（即ち、光路方向から見たリッジの断面の形状がより非対称である半導体レーザ素子）では、高出力状態で光の発振位置が不安定になることにより、電流−光出力特性上のグラフの折れ曲がりとして認められる、いわゆるキンクが生じやすくなるという問題がある。
【００１７】
半導体レーザを光ディスクシステムの光源として用いる場合、基本横モード発振は、発振したレーザ光を光ディスク上にレンズの回折限界程度にまで集光するために非常に重要である。従来、リッジの断面の形状が非対称であっても、光出力が５０ｍＷ程度のレベルであれば、キンクを生じることなく半導体レーザとして基本横モード発振を維持することができる。しかし、今後、さらに高速での読み書きが可能である光ディスクシステムを実現する場合には、２００ｍＷ以上の高出力状態であっても安定して基本横モード発振を得ることができる半導体レーザを実現することが望まれる。
【００１８】
本発明の目的は、以上の従来の課題を鑑み、高出力でありながら、信頼性が高く温度特性が良好な半導体レーザ素子、その製造方法およびそれを備える光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的の一つは、以下の構成を有する半導体レーザ素子により達成される。基板上に、活性層と当該活性層を挟持する２つのクラッド層とを含み、いずれかのクラッド層がメサ状のリッジを形成しており、リッジが、少なくとも２本以上に分岐する導波路領域を備える。この構成によって、後端面部の活性層への注入キャリア密度が低減されるため、半導体レーザの温度特性を向上させることが可能になる。
【００２０】
上記目的の他の一つは、以下の構成を有する半導体レーザ素子の製造方法により達成される。上記半導体レーザ素子の製造方法であって、基板上に活性層を含む所定の材料を順に積層する積層工程と、基板上に積層された材料を、パターニングした後、エッチングすることにより、少なくとも２本以上に分岐する導波路領域を持つリッジを形成するリッジ形成工程とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高出力でありながら、信頼性が高く温度特性が良好な半導体レーザ素子を提供できるとともに、その製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、上記半導体レーザ素子を備える光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態において、同一の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の半導体レーザ素子を示す構造図である。実施の形態１にかかる半導体レーザ素子１は、（１００）面から［０１１］方向に１０°傾けた面を主面とするｎ形ＧａＡｓ基板１０上に形成される。ｎ形ＧａＡｓ基板１０上には、基板側から順に、ｎ形ＧａＡｓバッファ層１１と、ｎ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１クラッド層１２と、活性層１３と、ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２クラッド層１４と、ｐ形ＧａＩｎＰ保護層１５と、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層１６とが積層される。半導体レーザ素子１は、活性層１３が、２つのクラッド層によって狭持されたダブルヘテロ構造である。
【００２４】
ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２クラッド層１４は、活性層１３上に、順メサ形状を有するリッジ１４ａを持つ。さらに、リッジ１４ａの側面には、リッジ１４ａを覆うように、ｎ形ＡｌＩｎＰ電流ブロック層１７が形成される。また、リッジ１４ａは、共振器方向に設けられた導波路分岐部１８により、前端面から、後端面に向かって２方向に分岐されている。すなわち、半導体レーザ素子１は、リッジが少なくとも２本以上に分岐する導波路領域を備えている。
【００２５】
活性層１３は、歪量子井戸活性層であり、ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２クラッド層１４側から順に、（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１ガイド層１３１と、ＧａＩｎＰ第１ウェル層１３２と、（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１バリア層１３３と、ＧａＩｎＰ第２ウェル層１３４と、（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２バリア層１３５と、ＧａＩｎＰ第３ウェル層１３６と、（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２ガイド層１３７とによって構成される。上記組成比の例については、後述する。
【００２６】
半導体レーザ素子１において、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層１６から注入された電流は、ｎ形ＡｌＩｎＰ電流ブロック層１７によりリッジ部のみに狭窄されることによって、リッジの底部近傍の活性層１３に集中して注入される。このため、レーザ発振に必要なキャリアの反転分布状態が、数十ｍＡ程度の注入電流により実現できる。この時、キャリアの再結合により発光した光は、活性層１３の主面と垂直な方向に対しては、ｎ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１クラッド層１２およびｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２クラッド層１４の両クラッド層によって閉じ込められることになる。また、活性層１３の主面と平行な方向に対しては、ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２クラッド層１４よりも屈折率が小さいｎ形ＡｌＩｎＰ電流ブロック層１７によって閉じ込められることになる。そのため、リッジを導波路とするリッジ導波型の、基本横モード発振が可能な半導体レーザ素子とすることができる。
【００２７】
図２は、実施の形態１の半導体レーザ素子において、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層側から見たリッジの形状を示す模式図である。半導体レーザ素子１は、リッジを共振器中で２分割し、後端面側のリッジを２分割することにより後端面部の活性層への注入キャリア密度の低減を行っている。これにより半導体レーザの温度特性を向上させることが可能になる。
【００２８】
図２に示すように、半導体レーザ素子１は、単一ストライプのリッジが２本に分岐する導波路分岐部１８を含んでいる。すなわち、半導体レーザ素子１は、単一ストライプ領域１８aと、２本に分離したストライプ領域１８ｂおよび１８ｃとを含んでいる。この構成により、半導体レーザ素子１において、リッジストライプ１８ａとリッジストライプ１８ｂとから構成されるレーザ共振器と、リッジストライプ１８ａとリッジストライプ１８ｃとから構成されるレーザ共振器との２つの共振器が存在する。
【００２９】
はじめに、半導体レーザ素子１の特性について、定性的に説明する。一般に、実施の形態の半導体レーザ素子１のように、傾斜基板上に形成された半導体レーザ素子は、光路方向から見たリッジの断面の形状が左右非対称であるため、高出力の状態ではキンクが生じやすくなる。キンクが発生する光出力を向上させるためには、キャリア濃度の分布の非対称性を低減することが一つの方法であり、そのためには、ストライプ幅を狭くし、ストライプ中央部へのキャリアの注入電流密度を増大させ、キャリアの空間的ホールバーニングを抑制すればよい。このため、半導体レーザ素子のリッジの底部の幅を小さくすることによって、より高出力まで安定した発振が可能な半導体レーザ素子とすることができる。
【００３０】
また、電流ブロック層の屈折率が、リッジが形成された第２クラッド層の屈折率よりも小さく、発振したレーザ光に対して透明な電流ブロック層からなる実屈折率導波型のレーザの場合、高次の横モード発振を抑圧して安定した基本横モード発振を得るためには、リッジの底部の幅ができるだけ小さい方がよい。
【００３１】
ところが、リッジの底部の幅を小さくすれば、それに伴ってリッジの上面の幅も同時に小さくなる。半導体レーザ素子の微分抵抗Ｒｓは、注入電流が最も狭窄されるリッジ上面の幅で決定される。このため、より高出力まで安定した発振を得ようと、単にリッジの底部の幅を小さくするだけでは、微分抵抗Ｒｓの増大を招き、動作電圧が増大する可能性がある。動作電圧が増大すると動作電力も増大するため、半導体レーザ素子の発熱量が大きくなり、温度特性Ｔ０の劣化や信頼性が低下する。
【００３２】
これに対して、実施の形態の半導体レーザ素子１は、リッジを共振器中で２分割し、後端面側のリッジを２分割することにより後端面部の活性層への注入キャリア密度の低減を行っている。半導体レーザ素子１は、後端面側のリッジを２本に分割しているので、電流注入面積を大きくすることができ、素子の電流―電圧特性における微分抵抗Ｒｓを低減することが可能になる。したがって、半導体レーザ素子１は、発熱を低減することができ、温度特性の向上を図ることができるのである。
【００３３】
また、半導体レーザ素子１は、単一リッジストライプ領域側（領域２１側）の前端面に低反射率コーティングを施し、複数に分離したリッジストライプ側（領域２５側）の後端面に高反射率コーティングを施している。通常、半導体レーザの前端面に低反射コーティングを施し、後端面に高反射率コーティングを施せば、前端面側から大きな光出力を効率よく取り出すことができる。この場合、前端面側の導波路の光密度は、後端面側の導波路の光密度に比べて大きくなる。結果として、導波路内の誘導放出が光密度の高い前端面側でより強く生じるため、活性層中の動作キャリア密度は、前端面側が後端面側に比べて小さくなる。これに対し、半導体レーザ素子１は、後端面側のリッジを２本に分割しているので、後端面側の動作キャリア密度を低減することが可能になり、熱により励起された注入キャリアの活性層からの漏れを低減することができる。このために、半導体レーザ素子１の温度特性の向上を図ることができる。
【００３４】
また、半導体レーザ素子１は、ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２クラッド層１４によって形成されたリッジが、リッジの底部の幅Ｗがほぼ一定である第１の領域２６（後述する領域２１、２３、２５）と、リッジの底部の幅Ｗが連続的に変化している第２の領域２７（後述する領域２２、２４）とを含んでいる。また、半導体レーザ素子１の第２の領域２７は、第１の領域２６と半導体レーザ素子１の光路上の端面との間に配置されている。
【００３５】
このような構成により、半導体レーザ素子１は、リッジの底部の幅がほぼ一定である第１の領域２６によって、光路方向から見たリッジの断面の形状に対する相対的な発光位置をほぼ一定にすることができる。したがって、高出力まで安定した発振が可能で、発振したレーザ光の遠視野像（以下、ＦＦＰ、という）の光軸が安定した半導体レーザ素子とすることができる。また、リッジの幅が連続的に変化している第２の領域２７によって、リッジの幅を広くすることができるため、素子の電流―電圧特性における微分抵抗Ｒｓを低減することができる。よって、ＦＦＰの光軸が安定化され、微分抵抗Ｒｓが低減された高出力まで基本横モード発振可能な半導体レーザ素子とすることができる。なお、リッジの底部の幅が「ほぼ一定」とは、リッジの底部の幅における最大値と最小値との差が、例えば、上記最大値２０％以下であることを意味している。
【００３６】
半導体レーザ素子１は、第２の領域２７において、リッジの底部の幅が、共振器方向に低反射率コーティングの施された前端面から高反射率コーティングの施された後端面に位置するにつれて小さくなっている。これにより、光密度の低い後端面部活性層への電流注入量を前端面部よりも低減することができ、光密度が高く注入キャリアがより多く消費される前端面部の活性層へより多くキャリアを注入することができ、外部微分量子効率ηｄの増大、漏れ電流の低減を行うことができる。また、後端面部活性層の動作キャリア密度を低減することができるため、キャリアの空間的ホールバーニングの発生を抑制することができる。これにより、光分布が安定化し、キンク発生が抑制され、高出力まで基本横モード発振可能な半導体レーザ素子とすることができる。
【００３７】
以下、図３乃至図７を適宜参照しながら、実施の形態の半導体レーザ素子の具体的な構造について、さらに詳細に説明する。図３は、リッジ分岐領域におけるリッジの分岐角θと、それに対する、モード変換領域長Ｌｍとの関係を示すグラフである。
【００３８】
図３において、分岐角θが小さい領域では、モード変換領域長Ｌｍが大きくなるため、ストライプ幅が広い領域が長くなる。この結果、高次横モードがカットオフとならない領域が長くなる。従って、分岐角θは、横モードの安定性の観点から下限値を持つことがわかる。一方、分岐角θが大きい領域では、モード変換領域長Ｌｍが小さくなるため、ストライプ幅が広い領域が短く、高次横モード発振が生じにくくなる。ところが、分岐角θが大きいと分岐領域で共振モードが曲げられる角度が大きくなるため、導波路での散乱損失が大きくなる。従って、分岐角θは、導波路損失の低減の観点から上限値を持つことが分かる。
【００３９】
以上をまとめると、横モードの安定性と導波路損失の低減とを両立させるために、分岐角θの大きさには最適値が存在することになる。具体的には、導波路の曲がりよる散乱損失を低減するため、分岐角θの上限値として１０°以下であることが望ましい。また、モード変換領域長Ｌｍの長さを２０μｍ以下とし、高次横モード発振する領域をできるだけ小さくするために、分岐角θは、下限値として３°以上であることが必要である。以上を考慮した結果、本実施の形態の半導体レーザ素子１は、分岐角θの大きさを７°とし、モード変換領域長Ｌｍの長さを１０μｍとしている。
【００４０】
次に、半導体レーザ素子１のリッジ間の間隔ついて説明する。半導体レーザ素子１において、リッジ１８ｂ、１８ｃの間隔ΔＳは、分離領域長の長さに依存する。間隔ΔＳが小さいと、リッジ１８ｂ、１８ｃの下部の活性層発熱領域が近づくために、放熱性が低下し、温度特性の劣化につながる。したがって、熱的にリッジ１８ｂ、１８ｃの２本のストライプ下の活性層発熱を分離するためには、間隔ΔＳは１５μｍ以上あることが望ましい。このため、半導体レーザ素子１は、分離領域長を１００μｍとし、間隔ΔＳを２３μｍとしている。この構成により、光密度の低い後端面部の活性層動作キャリア密度を低減し、温度特性の向上を図ることができる。
【００４１】
次に、導波路分岐領域１８以外のリッジ幅について説明を行う。前述のように半導体レーザ素子１は、リッジをリッジの幅がほぼ一定な第１の領域２６と、連続的に変化する第２の領域２７とに分割し、それぞれの幅を制御することで、温度特性、及びキンクレベルの向上を図っている。
【００４２】
第１の領域２６の長さ（光路上の端面間を結ぶ方向の長さ）としては、例えば、共振器長の２％〜４５％の範囲であればよい。なかでも、２％〜２０％の範囲が好ましい。また、第２の領域２７の長さ（光路上の端面間を結ぶ方向の長さ）としては、例えば、共振器長の５５％〜９８％の範囲であればよい。なかでも、９８％〜８０％の範囲が好ましい。なお、第２の領域が複数存在する場合、上記第２の領域の長さは、複数存在する各第２の領域の合計長とする。第１の領域についても同様である。なお、半導体レーザ素子における共振器長の値は、特に限定されない。例えば、８００μｍ〜１５００μｍの範囲である。１００ｍＷ以上の出力の半導体レーザ素子とする場合、漏れ電流を少なくするために、共振器長は、例えば、９００μｍ〜１２００μｍの範囲とすればよい。
【００４３】
図４は、実施の形態の半導体レーザ素子のように、リッジ底部の幅を変化させた場合の外部微分効率を示すグラフである。図４では、前端面側のリッジ底部の幅を３μｍとし後端面側に向けたリッジ底部の幅の最小値を１．６μｍから３．０μｍまで変化させた場合の外部量子微分効率ηｄの変化を、前後両面側のリッジ底部の幅が３μｍで一定である従来の半導体レーザ素子の外部量子微分効率に対する比としてプロットしている。なお、共振器長は、１１００μｍである。図４に示すように、外部微分量子効率ηｄは、前後面のリッジ底部の幅の差が広がるほど（すなわち、最小値が小さくなるほど）大きくなることが分かる。ところが、リッジ底部の幅を狭くしすぎると微分抵抗Ｒｓが増大するので、実施の形態１の半導体レーザ素子１では、前端面側のリッジ底部の最大の幅を３．０μｍ、後面側にリッジ底部の最小の幅を２．０μｍとしている。
【００４４】
半導体レーザ素子１のリッジの構造は、上記の具体例に限られない。例えば、半導体レーザ素子１において、第１の領域２６におけるリッジの底部の幅が、１．８μｍ以上３．５μｍ以下の範囲であってもよい。このような半導体レーザ素子とすることによって、リッジの底部の幅が一定である第１の領域２６において、キャリアの空間的ホールバーニングの発生をより抑制することができる。そのため、より高出力までキンクの発生が抑制された半導体レーザ素子とすることができる。
【００４５】
また、半導体レーザ素子１において、第２の領域２７におけるリッジの底部の幅が、２．０μｍ以上３．５μｍ以下であってもよい。このような半導体レーザ素子とすることによって、第２の領域２７において、より微分抵抗Ｒｓの増大を抑制しながら、高次横モードをより効果的にカットオフすることができるため、さらに高出力まで基本横モード発振が可能な半導体レーザ素子とすることができる。
【００４６】
また、半導体レーザ素子１において、第１の領域２６におけるリッジの底部の幅と、第２の領域２７におけるリッジの底部の幅の最大値との差が、０．５μｍ以下であってもよい。このような半導体レーザ素子とすることによって、第２の領域において、光強度の分布が変化することに伴う導波路損失の増大が抑制され、より導波路損失が低減された半導体レーザ素子とすることができる。
【００４７】
次に、リッジの底部の幅が連続的に変化している領域の長さについて説明する。半導体レーザ素子１は、リッジをリッジの底部の幅Ｗ１がほぼ一定である第１の領域２１、２３、２５と、リッジの底部の幅Ｗ２が連続的に変化している第２の領域２２、２４とに分割している。また、領域２１〜２５の各境界では、リッジの底部の幅がほぼ同一であり、各隣接領域におけるリッジの側面が連続している。領域２３は分離領域と同一である。
【００４８】
図５は、実施の形態の半導体レーザ素子において、単一のリッジの底部の幅が連続的に変化している領域の長さをパラメータとした場合の熱飽和レベルを示すグラフである。また、図６は、実施の形態の半導体レーザ素子において、単一のリッジの底部の幅が連続的に変化している領域の長さをパラメータとした場合の動作電流値を示すグラフである。
【００４９】
図５及び図６では、７５℃、パルス幅１００ｎｓ、デューティ５０％のパルス駆動時条件の熱飽和レベル及び、２４０ｍＷ時の動作電流値の測定値を示している。これらのグラフが示すように、領域２２の長さが長くなると熱飽和する光出力が増大するが、動作電流値も増大することが分かる。そこで、半導体レーザ素子では、熱飽和する光出力を３５０ｍＷ以上とし、安定して３００ｍＷ以上の光出力を得るために領域２２の長さを６００μｍとしている。なお、半導体レーザ素子１では、領域２１、２４の長さは共に２５μｍ、領域２３は１００μｍとしている。半導体レーザ素子１は、各リッジの長さが適正に定められているので、ＦＦＰの光軸が安定化され、微分抵抗Ｒｓと導波路損失とをより低減させた、高出力まで基本横モード発振可能な半導体レーザ素子とすることができる。
【００５０】
なお、図１に示す半導体レーザ素子１は、一例であり、各層の厚さ、組成、組成比、導電形などは特に限定されない。各層の厚さ、組成、組成比、導電形などは、半導体レーザ素子として必要な特性に基づき、任意に設定すればよい。一例として、各層を以下に示す厚さ、組成および組成比を以下に示す。なお、括弧内に示す数値は各層の厚さであり、分かりやすくするために図１と同じ図番を引用する。
【００５１】
各層の組成比および厚さは、数値例として、ｎ形ＧａＡｓバッファ層１１（０．５μｍ）、ｎ形（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ第１クラッド層１２（１．２μｍ）、ｐ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ第２クラッド層１４、ｐ形Ｇａ0.51Ｉｎ0.49Ｐ保護層１５（５０ｎｍ）、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層１６（３μｍ）である。
【００５２】
また、活性層１３は、数値例として、（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ（５０ｎｍ）第１ガイド層１３１、Ｇａ0.48Ｉｎ0.52Ｐ（５ｎｍ）第１ウェル層１３２、（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ（５ｎｍ）第１バリア層１３３、Ｇａ0.48Ｉｎ0.52Ｐ（５ｎｍ）第２ウェル層１３４、（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ（５ｎｍ）第２バリア層１３５、Ｇａ0.48Ｉｎ0.52Ｐ（５ｎｍ）第３ウェル層１３６および（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ（５０ｎｍ）第２ガイド層１３７からなる歪量子井戸活性層である。
【００５３】
ｐ形（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ第２クラッド層１４は、数値例として、リッジの上部にあるｐ形ＧａＩｎＰ保護層１５と活性層１３との間の距離が１．２μｍ、リッジの底部と活性層との距離ｄｐが０．２μｍである。ｎ形ＡｌＩｎＰ電流ブロック層１７の厚さは、数値例として、０．３μｍである。なお、この数値例の場合、リッジの上面の幅は、リッジの底部の幅に比べて約１μｍほど小さくなる。
【００５４】
なお、活性層１３は、実施の形態で示すような歪量子井戸活性層に特に限定されない。例えば、活性層１３として、無歪の量子井戸活性層やバルクの活性層を用いてもよい。また、活性層１３の導電形は特に限定されない。例えば、活性層１３の導電形は、ｐ形であってもｎ形であってもよいし、アンドープ層であってもよい。
【００５５】
また、図１に示すように、発振したレーザ光に対して透明な電流ブロック層を用いれば、導波路損失を低減することができ、動作電流値を低減することも可能になる。また、この場合、導波路を伝播する光の分布が電流ブロック層に大きくしみ出すことができるため、ストライプ領域の内外における実効屈折率の差（Δｎ）を１０-3オーダーとすることも可能である。また、Δｎを、図１に示す距離ｄｐを調節することによって、細かく制御することが可能であり、動作電流値を低減させた、高出力まで安定した発振が可能な半導体レーザ素子とすることができる。なお、Δｎの範囲としては、例えば、３×１０-3〜７×１０-3の範囲である。上記範囲において、高出力まで安定した基本横モード発振を行うことができる。
【００５６】
基板における特定の結晶面（図１では、（１００）面）からの傾斜の角度（傾斜角）θの値としては、図１における１０°に限らず、特に限定されない。例えば、７°〜１５°の範囲とすればよい。この範囲において、温度特性Ｔ０により優れる半導体レーザ素子とすることができる。傾斜角が上記範囲より小さくなると、自然超格子が形成されることによってクラッド層のバンドギャップが小さくなり、温度特性Ｔ０が低下する可能性がある。また、傾斜角が上記範囲より大きくなると、光路方向から見たリッジの断面の形状の非対称性が増大し、また、活性層の結晶性が低下する可能性がある。
【００５７】
端面の近傍における活性層が、不純物の拡散により無秩序化されていてもよい。このような半導体レーザ素子とすることによって、端面の近傍における活性層のバンドギャップを増大し、レーザ光に対してより透明な端面窓構造を得ることができる。そのため、より高い光出力でも端面破壊（いわゆる、Ｃ．Ｏ．Ｄ．）を起しにくい半導体レーザ素子とすることができる。
【００５８】
不純物としては、例えば、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｏなどを用いればよい。また、不純物の拡散量（ドープ量）としては、例えば、１×１０17ｃｍ-3〜１×１０20ｃｍ-3の範囲であり、拡散は、半導体レーザ素子の端面から、例えば、１０μｍ〜５０μｍの範囲であればよい。
【００５９】
図７は、実施の形態の半導体レーザ素子の室温、ＣＷ状態における電流−光出力特性を示すグラフである。図７に示すように、光出力が３００ｍＷという高出力においてもキンクが発生せず、安定した基本横モード発振を保っていることがわかる。
【００６０】
なお、半導体レーザ素子１は、端面近傍における活性層にＺｎを、ドープ量１×１０19ｃｍ-3程度で拡散させており、活性層の端面近傍の領域は不純物により無秩序化された窓構造となっている。このため、端面が光出力により破壊される現象であるＣ．Ｏ．Ｄ．は、２００ｍＷ以上の出力においても発生することはなかった。
【００６１】
（実施の形態２）
次に、半導体レーザ素子の製造方法の一例を説明する。図８（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１で説明した半導体レーザ素子の製造方法の一例を示す断面工程図である。まず、（１００）面から［０１１］方向に１０°傾けた面を主面とするｎ形ＧａＡｓ基板１０上に、ｎ形ＧａＡｓバッファ層１１（０.５μｍ）、ｎ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１クラッド層１２（１.２μｍ）、活性層１３、ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２クラッド層１４、ｐ形ＧａＩｎＰ保護層１５（５０ｎｍ）、ｐ形ＧａＡＳコンタクト層１６（０．２μｍ）を形成する（積層工程：図８（ａ））。括弧内の数字は、各層の厚さを示している。また、各層の組成比の記載は省略する。活性層１３としては、例えば、実施の形態１に示した歪量子井戸活性層の例と同様の活性層を形成すればよい。なお、各層の組成比は、例えば、実施の形態１に示した例と同様の組成比であればよい。各層の形成にあたっては、例えば、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法を用いればよい。
【００６２】
次に、上記各層からなる積層体の最上層であるｐ形ＧａＡｓコンタクト層１６上に、酸化シリコン膜１９を堆積させる（フォトマスク形成工程：図８（ｂ））。堆積は、例えば、熱ＣＶＤ法（大気圧、３７０℃）により行えばよい。また、その厚さは、例えば、０．３μｍである。
【００６３】
次に、酸化シリコン膜１９の端面近傍の領域（例えば、端面から５０μｍの幅の領域）を除去し、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層１６を露出させる。続いて、この露出部にＺｎなどの不純物原子を熱拡散させ、活性層１３の端面近傍の領域を無秩序化させる。
【００６４】
次に、酸化シリコン膜１９を所定の形状にパターニングする。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー法とドライエッチング法とを組み合わせて行えばよい。所定の形状とは、例えば、実施の形態１で示した半導体レーザ素子１におけるリッジの形状と同一であればよい。例えば、図８に示すリッジの形状に酸化シリコン膜１９をパターニングすればよい。続いて、上記所定の形状にパターニングした酸化シリコン膜１９ｂをマスクとして、塩酸系エッチャントなどを用いてｐ形ＧａＩｎＰ保護層１５および、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層１６を、硫酸系または塩酸系エッチング液などを用いてｐ形ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１４を、順次選択的にエッチングし、メサ状のリッジを形成する（リッジ形成工程：図８（ｃ））。
【００６５】
次に、酸化シリコン膜１９ｂをマスクとして、ｐ形ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１４上にｎ形ＡｌＩｎＰ電流ブロック層１７を選択的に成長させる（ブロック層形成工程：図８（ｄ））。厚さは、例えば、０．３μｍである。成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ法を用いればよい。その後、弗酸系エッチング液などを用いて酸化シリコン膜１９ｂを除去すれば、半導体レーザ素子１が完成する。
【００６６】
以上のようにして、半導体レーザ素子１を製造することができる。なお、半導体レーザ素子１は、上述した方法に限られず、既存の各種半導体製造プロセスを組み合わせることにより、他の方法で製造することも可能である。
【００６７】
（実施の形態３）
図９は、実施の形態３の光ピックアップ装置の一例を示す模式図である。実施の形態３の光ピックアップ装置は、光源である半導体レーザ素子１と、受光素子３３と、回折素子４０と、レンズ素子４１と、レンズ素子４２とを備える。
【００６８】
半導体レーザ素子１は、実施の形態１で説明した構成を備えており、フォトさダイオードである受光素子３３とともに、同一の基板３０上に配置される。半導体レーザ素子１は、放射するレーザ光３５が基板３０により反射される影響を抑制するため、台座３１上に配置される。また、半導体レーザ素子１と受光素子３３との間には、半導体レーザ素子１から放射されるレーザ光３５の光路を曲げるための反射面３２が形成されている。反射面３２は、半導体レーザ素子１が配置される部分と、受光素子３３が形成される部分との間に形成され、ウェットエッチングなどにより結晶の面方位がでるように加工された面である。また、反射面３６により曲げられた光路に沿って半導体レーザ素子１側から光ディスク４３側へ向けて順に、回折素子４０と、レンズ素子４１と、レンズ素子４２とが配置される。
【００６９】
光ピックアップ装置において、半導体レーザ素子１から放射されたレーザ光３５は、反射面３６により光ディスク４３の法線方向に出射され、回折素子４０の回折面４０ａにより所定次数の複数の回折光に分離され透過する。回折により分離された各レーザ光は、レンズ素子４１およびレンズ素子４２により光ディスク４３の受光面上にそれぞれ集光される。その後、各レーザ光は、それぞれ光ディスクの受光面により反射され、再び光ディスク６３により反射され、再び、回折格子６０により回折し、受光部５５に入射される。この時、受光部を回折格子にパターンに応じて、複数個所に形成しておけば、複数の受光部での入力信号を演算することにより、光ディスク面上のトラックに対する集光の度合（フォーカスエラー信号）、やトラック上に正しく集光されているか（トラッキングエラー信号）を検出することが可能になる。
【００７０】
図９に示す光ピックアップ装置では、受光部５５と発光部である半導体レーザ素子１とが同一基板上に集積化されているため、より小型の光ピックアップ装置とすることができる。また、半導体レーザ素子１は、ＦＦＰの光軸が安定化され、高出力まで基本横モード発振が可能であるため、ＤＶＤなどの様々なフォーマットの光ディスクに対応した光ピックアップ装置とすることができる。
【００７１】
図１０は、実施の形態３の光ピックアップ装置の別の一例を示す模式図である。図１０に示す光ピックアップ装置は、半導体レーザ素子１と受光部５５とが同一の基板５３上に形成されている。また、半導体レーザ素子１から出射したレーザ光５８を、基板５３の表面の法線方向に反射する反射ミラー５９を備えている。なお、レーザ光５８が基板５３の表面で反射する影響を抑制するため、半導体レーザ素子１は台座５６の上に配置されている。
【００７２】
このような光ピックアップ装置とすることによって、図９に示した光ピックアップ装置の例と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
なお、以上の説明では、傾斜基板上に形成した半導体レーザ素子とその製造方法、ならびに光ピックアップ装置の説明として、ＧａＡｌＩｎＰ系半導体レーザ素子を代表例として説明を行ったが、これらの半導体レーザ素子に限定されない。オフオリエンテーションアングルのないジャスト基板上に形成した半導体レーザ素子や、その他の組成、構造であっても適用することができる。
【００７４】
また、以上の説明では、電流ブロック層１７にＡｌＩｎＰ層を用いたが、クラッド層１４よりもバンドギャップが低く、且つ屈折率が低い、ＳｉＯ2 、ＳｉＮ、アモルファスシリコン、Ａｌ2 Ｏ3 等の誘電体膜材料であってもよい。この構成によっても、誘電体膜の絶縁性により電流がリッジ下部のみに選択的に注入され、さらに、光分布を横方向に閉じ込めることができるので安定な基本横モード発振を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明に係る半導体レーザ素子は、ＭＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＨＤ−ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｋ等の光磁気ディスクや光ディスクの再生、記録に用いられる光ピックアップ装置等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施の形態１の半導体レーザ素子を示す構造図
【図２】実施の形態１の半導体レーザ素子において、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層側から見たリッジの形状を示す模式図
【図３】リッジ分岐領域におけるリッジの分岐角θと、それに対する、モード変換領域長Ｌｍとの関係を示すグラフ
【図４】リッジ底部の幅を変化させた場合の外部微分効率を示すグラフ
【図５】実施の形態の半導体レーザ素子において、単一のリッジの底部の幅が連続的に変化している領域の長さをパラメータとした場合の熱飽和レベルを示すグラフ
【図６】実施の形態の半導体レーザ素子において、単一のリッジの底部の幅が連続的に変化している領域の長さをパラメータとした場合の動作電流値を示すグラフ
【図７】実施の形態の半導体レーザ素子の室温、ＣＷ状態における電流−光出力特性を示すグラフ
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１で説明した半導体レーザ素子の製造方法の一例を示す断面工程図
【図９】実施の形態３の光ピックアップ装置の一例を示す模式図
【図１０】実施の形態３の光ピックアップ装置の別の一例を示す模式図
【図１１】従来の半導体レーザ素子の構造を示す正面図
【符号の説明】
【００７７】
１  半導体レーザ素子
１０  ｎ形ＧａＡｓ基板
１１  ｎ形ＧａＡｓバッファ層
１２  ｎ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１クラッド層
１３  活性層
１３１  （ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１ガイド層
１３２  ＧａＩｎＰ第１ウェル層
１３３  （ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１バリア層
１３４  ＧａＩｎＰ第２ウェル層
１３５  （ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２バリア層
１３６  ＧａＩｎＰ第３ウェル層
１３７  （ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２ガイド層
１４  ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２クラッド層
１５  ｐ形ＧａＩｎＰ保護層
１６  ｐ形ＧａＡｓコンタクト層
１７  ｎ形ＡｌＩｎＰ電流ブロック層
１８  リッジ分岐領域
１８ａ  単一ストライプ領域
１８ｂ  分岐ストライプ領域１
１８ｃ  分岐ストライプ領域２
１９  酸化シリコン膜
１９ｂ  パターニングした酸化シリコン膜
２１  領域２１
２２  領域２２
２３  領域２３
２４  領域２４
２５  領域２５
２６  第１の領域
２７  第２の領域
５３  基板
５４  光学素子
５５  受光素子
５６  台座
５８  レーザ光
５９  反射ミラー
６０  回折格子
６１  レンズ
６２  レンズ
６３  光ディスク
６４  回折光
１０１  ｎ形ＧａＡｓ基板
１０２  ｎ形ＧａＡｓバッファ層
１０３  ｎ形ＧａＩｎＰバッファ層
１０４  ｎ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰクラッド層
１０５  歪量子井戸活性層
１０６  ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１クラッド層
１０７  ｐ形ＧａＩｎＰエッチングストップ層
１０８  ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２クラッド層
１０９  ｐ形ＧａＩｎＰ中間層
１１０  ｐ形ＧａＡｓキャップ層
１１１  ｎ形ＧａＡｓ電流ブロック層
１１２  ｐ形ＧａＡｓコンタクト層
【図１】
2006294984.tif 000003
【図２】
2006294984.tif 000004
【図７】
2006294984.tif 000005
【図８】
2006294984.tif 000006
【図９】
2006294984.tif 000007
【図１０】
2006294984.tif 000008
【図３】
2006294984.tif 000009
【図４】
2006294984.tif 000010
【図５】
2006294984.tif 000011
【図６】
2006294984.tif 000012
【図１１】
2006294984.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月10日(2006.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、高出力の半導体レーザ素子を光ディスクシステムに用いる場合、光ディスクからの反射戻り光が半導体レーザ素子に入射することがあった。反射戻り光成分が大きくなり過ぎると、半導体レーザ素子にモードホッピング雑音が生じ、信号再生時のＳ／Ｎ比が劣化することがある。そこで、この現象を抑制するため、一般に、光ディスクシステムに用いられる半導体レーザ素子は、駆動電流に高周波電流を重畳させることにより発振するレーザ光を多モード化させ、信号再生時のＳ／Ｎ比の劣化を防止していた。しかし、前述のように、半導体レーザ素子の微分抵抗Ｒｓが増大すると、動作電圧の変化に対する動作電流の変化も小さくなる傾向になる。このように動作電流の変化が小さくなると、発振スペクトルの多モード性が損なわれ、光ディスクからの干渉性雑音が増大し、半導体レーザ素子の信頼性が低下することがあった。
【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】
図１に示すように、半導体レーザ素子１は、単一ストライプのリッジが２本に分岐する導波路分岐部１８を含んでいる。すなわち、半導体レーザ素子１は、単一ストライプ領域１８aと、２本に分離したストライプ領域１８ｂおよび１８ｃとを含んでいる。この構成
により、半導体レーザ素子１において、リッジストライプ１８ａとリッジストライプ１８ｂとから構成されるレーザ共振器と、リッジストライプ１８ａとリッジストライプ１８ｃとから構成されるレーザ共振器との２つの共振器が存在する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図５及び図６では、７５℃、パルス幅１００ｎｓ、デューティ５０％のパルス駆動時条件の熱飽和レベル及び、２４０ｍＷ時の動作電流値の測定値を示している。これらのグラフが示すように、領域２２の長さが長くなると熱飽和する光出力が減少するが、動作電流値も減少することが分かる。そこで、半導体レーザ素子では、熱飽和する光出力を３５０ｍＷ以上とし、安定して３００ｍＷ以上の光出力を得るために領域２２の長さを６００μｍとしている。なお、半導体レーザ素子１では、領域２１、２４の長さは共に２５μｍ、領域２３は１００μｍとしている。半導体レーザ素子１は、各リッジの長さが適正に定められているので、ＦＦＰの光軸が安定化され、微分抵抗Ｒｓと導波路損失とをより低減させた、高出力まで基本横モード発振可能な半導体レーザ素子とすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
（実施の形態３）
図９は、実施の形態３の光ピックアップ装置の一例を示す模式図である。実施の形態３の光ピックアップ装置は、光源である半導体レーザ素子１と、受光部３３と、回折格子４０と、レンズ素子４１と、レンズ素子４２とを備える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
半導体レーザ素子１は、実施の形態１で説明した構成を備えており、フォトダイオードである受光部３３とともに、同一の基板３０上に配置される。半導体レーザ素子１は、放射するレーザ光３５が基板３０により反射される影響を抑制するため、台座３１上に配置される。また、半導体レーザ素子１と受光部３３との間には、半導体レーザ素子１から放射されるレーザ光３５の光路を曲げるための反射面３２が形成されている。反射面３２は、半導体レーザ素子１が配置される部分と、受光部３３が形成される部分との間に形成され、ウェットエッチングなどにより結晶の面方位がでるように加工された面である。また、反射面３２により曲げられた光路に沿って半導体レーザ素子１側から光ディスク４３側へ向けて順に、回折格子４０と、レンズ素子４１と、レンズ素子４２とが配置される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
光ピックアップ装置において、半導体レーザ素子１から放射されたレーザ光３５は、反射面３２により光ディスク４３の法線方向に出射され、回折格子４０の回折面４０ａにより所定次数の複数の回折光に分離され透過する。回折により分離された各レーザ光は、レンズ素子４１およびレンズ素子４２により光ディスク４３の受光面上にそれぞれ集光される。その後、各レーザ光は、それぞれ光ディスク４３の受光面により反射され、再び光ディスク４３により反射され、再び、回折格子４０により回折し、受光部３３に入射される。この時、受光部を回折格子のパターンに応じて、複数個所に形成しておけば、複数の受光部での入力信号を演算することにより、光ディスク面上のトラックに対する集光の度合（フォーカスエラー信号）、やトラック上に正しく集光されているか（トラッキングエラー信号）を検出することが可能になる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
図９に示す光ピックアップ装置では、受光部３３と発光部である半導体レーザ素子１とが同一基板上に集積化されているため、より小型の光ピックアップ装置とすることができる。また、半導体レーザ素子１は、ＦＦＰの光軸が安定化され、高出力まで基本横モード発振が可能であるため、ＤＶＤなどの様々なフォーマットの光ディスクに対応した光ピックアップ装置とすることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
図１０は、実施の形態３の光ピックアップ装置の別の一例を示す模式図である。図１０に示す光ピックアップ装置は、半導体レーザ素子１と受光部３３とが同一の基板３０上に形成されている。また、半導体レーザ素子１から出射したレーザ光３５を、基板３０の表面の法線方向に反射する反射ミラー３７を備えている。なお、レーザ光３５が基板３０の表面で反射する影響を抑制するため、半導体レーザ素子１は台座３１の上に配置されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
１  半導体レーザ素子
１０  ｎ形ＧａＡｓ基板
１１  ｎ形ＧａＡｓバッファ層
１２  ｎ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１クラッド層
１３  活性層
１３１  （ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１ガイド層
１３２  ＧａＩｎＰ第１ウェル層
１３３  （ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１バリア層
１３４  ＧａＩｎＰ第２ウェル層
１３５  （ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２バリア層
１３６  ＧａＩｎＰ第３ウェル層
１３７  （ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２ガイド層
１４  ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２クラッド層
１５  ｐ形ＧａＩｎＰ保護層
１６  ｐ形ＧａＡｓコンタクト層
１７  ｎ形ＡｌＩｎＰ電流ブロック層
１８  リッジ分岐領域
１８ａ  単一ストライプ領域
１８ｂ  分岐ストライプ領域１
１８ｃ  分岐ストライプ領域２
１９  酸化シリコン膜
１９ｂ  パターニングした酸化シリコン膜
２１  領域２１
２２  領域２２
２３  領域２３
２４  領域２４
２５  領域２５
２６  第１の領域
２７  第２の領域
３０  基板
３３  受光部
３１  台座
３５  レーザ光
３７  反射ミラー
４０  回折格子
４１  レンズ
４２  レンズ
４３  光ディスク
３６ 反射光
１０１  ｎ形ＧａＡｓ基板
１０２  ｎ形ＧａＡｓバッファ層
１０３  ｎ形ＧａＩｎＰバッファ層
１０４  ｎ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰクラッド層
１０５  歪量子井戸活性層
１０６  ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第１クラッド層
１０７  ｐ形ＧａＩｎＰエッチングストップ層
１０８  ｐ形（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２クラッド層
１０９  ｐ形ＧａＩｎＰ中間層
１１０  ｐ形ＧａＡｓキャップ層
１１１  ｎ形ＧａＡｓ電流ブロック層
１１２  ｐ形ＧａＡｓコンタクト層
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006294984.tif 000014
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2006294984.tif 000015