(57)【要約】【課題】レーザ光のパワーを高出力化してもＦＦＰ（遠視野像）特性が安定して広角化が可能な窒化物半導体レーザ装置を実現できるようにする。【解決手段】ｎ型基板１の上に形成されたｎ型クラッド層２と、ｎ型クラッド層の上に形成された活性層４と、活性層の上に形成され、光の出射方向に延びる断面凸状のリッジ部６ａと該リッジ部の両側方に位置する平坦部６ｂとを有するｐ型クラッド層６と、両平坦部の上に形成され、ｐ型クラッド層よりも大きい光吸収係数を有する光吸収層９と、光吸収層を含むｐ型クラッド層の上面及びリッジ部の側面に形成された絶縁膜８とを有している。光吸収層は、出射端面側に設けられ、リッジ部中心から光吸収層のリッジ部側の端面までの距離がＤｉ１である第１領域と、出射端面と反対側に設けられ、リッジ部中心から光吸収層のリッジ部側の端面までの距離がＤｉ２である第２領域とを有し、Ｄｉ１とＤｉ２との関係は、Ｄｉ１＜Ｄｉ２を満たす。【選択図】図１
2011243939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に形成された第１導電性クラッド層と、
前記第１導電性クラッド層の上に形成された活性層と、
前記活性層の上に形成され、光の出射方向に延びる断面凸状のリッジ部と該リッジ部の両側方に位置する平坦部とを有する第２導電性クラッド層と、
前記各平坦部の上にそれぞれ形成され、発振波長に対して前記第２導電性クラッド層よりも大きい光吸収係数を有する光吸収層と、
前記光吸収層を含む前記第２導電性クラッド層の前記平坦部及び前記リッジ部の側面に形成された絶縁膜とを備え、
前記光吸収層は、
出射端面側に設けられ、前記リッジ部の長手方向における線対称軸であるリッジ部中心から前記光吸収層の前記リッジ部側の端面までの距離がＤｉ１である第１領域と、
前記出射端面と反対側に前記第１領域と連続して又は間隔をおいて設けられ、前記リッジ部中心から前記光吸収層の前記リッジ部側の端面までの距離がＤｉ２である第２領域とを有し、
前記Ｄｉ１と前記Ｄｉ２との関係は、Ｄｉ１＜Ｄｉ２を満たすことを特徴とする窒化物半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記第２領域において、距離Ｄｉ１は距離Ｄｉ２にまで連続的に変化することを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記光吸収層は、前記第１領域においてビーム径が所定の範囲外の大きさであるレーザ光を吸収することを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記第２導電性クラッド層の前記平坦部の厚さは、１０ｎｍ以上且つ７０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記Ｄｉ１は、１．０μｍ以上且つ２．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記Ｄｉ２は、２．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記光吸収層における前記第１領域の光の出射方向の長さは、１０μｍ以上且つ１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記光吸収層における前記第２領域の光の出射方向の長さは、３０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記光吸収層における前記第１領域の幅は、４μｍ以上且つ２５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記光吸収層における前記第１領域の厚さは、２０ｎｍ以上且つ１４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記第２領域が前記第１領域と間隔をおいて設けられている場合に、前記第１領域と第２領域との間隔は、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項１２】
基板の上に形成された第１導電性クラッド層と、
前記第１導電性クラッド層の上に形成された活性層と、
前記活性層の上に形成され、光の出射方向に延びる断面凸状のリッジ部と該リッジ部の両側方に位置する平坦部とを有する第２導電性クラッド層と、
前記各平坦部の上に前記リッジ部とそれぞれ間隔をおいて形成され、発振波長に対して前記第２導電性クラッド層よりも大きい光吸収係数を有する光吸収層と、
前記光吸収層を含む前記第２導電性クラッド層の前記平坦部及び前記リッジ部の側面に形成された絶縁膜とを備え、
前記光吸収層は、
前記光の出射端面側に設けられ、厚さがＤ１である第１領域と、
前記第１領域と接続し、厚さがＤ２である第２領域とを有し、
前記Ｄ１と前記Ｄ２との関係は、Ｄ１＞Ｄ２を満たすことを特徴とする窒化物半導体レーザ装置。
【請求項１３】
前記光吸収層は、波長が４０５ｎｍ帯のレーザ光を吸収する材料により構成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項１４】
前記光吸収層は、シリコン又はアモルファスシリコンからなることを特徴とする請求項１３に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項１５】
前記光吸収層の前記第２領域における厚さＤ２は、２ｎｍ以上且つ２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項１６】
前記光吸収層の前記第１領域における厚さＤ１は、２ｎｍ以上且つ５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項１７】
前記第１領域において、前記リッジ部の長手方向における線対称軸であるリッジ部中心から前記光吸収層の前記リッジ部側の端面までの距離をＳ１とし、前記第２領域において、前記リッジ部中心から前記光吸収層の前記リッジ部側の端面までの距離をＳ２とすると、
前記Ｓ１と前記Ｓ２との関係は、Ｓ１≦Ｓ２を満たすことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項１８】
前記第１領域における距離Ｓ１は、１．０μｍ以上であることを特徴とする請求項１７に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項１９】
前記第２領域における距離Ｓ２は、１．０μｍ以上且つ２．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項２０】
前記光吸収層における前記第１領域の前記リッジ部の長手方向の長さをＬ１とすると、
前記Ｌ１は、２０μｍ以上且つ１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項２１】
前記光吸収層における前記第２領域の前記リッジ部の長手方向の長さをＬ２とすると、
前記Ｌ１と前記Ｌ２との和は、前記リッジ部の長手方向の長さ以下であることを特徴とする請求項２０に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項２２】
前記光吸収層における前記リッジ部の長手方向に垂直な方向の幅は、４μｍ以上且つ２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１２〜２１のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項２３】
前記リッジ部の幅は、１．１μｍ以上且つ１．７μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項２４】
前記基板は、ｎ型窒化ガリウムからなり、
前記第１導電性クラッド層は、ｎ型の窒化物半導体からなり、
前記第２導電性クラッド層は、ｐ型の窒化物半導体からなり、
前記活性層は、窒化物半導体からなることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ共振によりレーザ光を出射する窒化物半導体レーザ装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
近年、地上波デジタル放送の高精細度（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ：ＨＤ）映像をデジタル多用途ディスク（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ：ＤＶＤ）に長時間記録できるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標）対応のＤＶＤ機器の普及が進んでいる。Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ対応ＤＶＤ機器の普及と共に、その光源である波長が４０５ｎｍ帯の窒化物半導体レーザ装置の品質の向上と低コスト化とを市場から強く要望されている。
【０００３】
Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ等の光ディスク用窒化物半導体レーザ装置は、光ディスクへのデータの記録速度の高速化を図るには、光出力の高出力化と、データの読み込み及び書き込みを安定化させるために、出射ビームの放射角である遠視野像（ＦＦＰ：Ｆａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）特性の安定化が必要である（例えば、特許文献１、２を参照。）。
【０００４】
すなわち、近年のＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ用窒化物半導体レーザ装置は、光出力が３００ｍＷ以上で、且つＦＦＰ特性として水平方向が８°且つ垂直方向が１８°程度で、高出力状態まで安定して動作することが求められている。
【０００５】
図２３に従来の窒化物半導体レーザ装置２００の断面構造を示す。
【０００６】
図２３に示すように、従来の窒化物半導体レーザ装置２００は、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる基板１０１の上に順次形成された、ｎ型ＡｌＧａＮからなるクラッド層１０２と、活性層１０４と、リッジ部１０６ａとその両側の平坦部１０６ｂとから形成されたｐ型ＡｌＧａＮからなるクラッド層１０６と、ｐ型ＧａＮからなるコンタクト層１０７と、電流狭窄及び光閉じ込めを行う絶縁膜１０８と、コンタクト層１０７とオーミック接合されたｐ側電極１０９と、基板１０１の裏面に接合されたｎ側電極１１０とから構成される。ここで、活性層１０４は、ｎ型ＡｌＧａＮからなるガイド層１０４ａと、ＩｎＧａＮからなる活性層１０４ｂと、ｐ型ＡｌＧａＮからなる電子ブロック層１０４ｃとから構成される。また、絶縁膜１０８には、光閉じ込めを行うためにクラッド層１０６の屈折率よりも小さい屈折率を持つ誘電体材料が用いられる。
【０００７】
図２４は図２３に示した窒化物半導体レーザ装置２００のXXIV−XXIV線における断面図であり、ｙ軸方向に垂直な方向の断面構成を表している。窒化物半導体レーザ装置２００は、ｙ軸方向からみて、図２３におけるｚ軸方向に平行な共振器長方向（レーザ光の出射方向と平行な方向）の共振器長がＬであり、図２３の断面構造は、レーザ光の出射端面であるフロント端面１１５からリア端面１１６まで一様な構成を持つ。
【０００８】
窒化物半導体レーザ装置２００は、一般に高出力状態になると、注入電流に対する光出力の直線性が悪化するキンクと呼ばれる現象が発生しやすくなり、安定した光出力特性を得ることが困難となる。キンクの原因として、窒化物半導体レーザ装置２００における光出力の増大に伴って、クラッド層１０６のリッジ部１０６ａが光吸収及びジュール発熱により発熱する。これにより、クラッド層１０６の屈折率が上昇して、該クラッド層１０６の光を閉じ込める能力が増大することが考えられる。
【０００９】
図２５Ａ及び図２５Ｂは、図２３及び図２４に示す窒化物半導体レーザ装置２００の断面構造であって、レーザ光の低出力時及び高出力時についてそれぞれ実効屈折率近似により１次元の屈折率分布に変換した図を模式的に表している。図２５Ａに示すように、低出力時におけるリッジ部１０６ａと該リッジ部１０６ａの両側の平坦部１０６ｂとの実効屈折率の差である実効屈折率差ΔＮｌｏｗは、窒化物半導体レーザ装置２００において、基本横モードのみが存在できる単一横モード条件を満たす状態に設定されている。
【００１０】
これに対して、図２５Ｂに示すように、高出力時におけるリッジ部１０６ａと平坦部１０６ｂとの実効屈折率差ΔＮｈｉｇｈにおいては、リッジ部１０６ａの屈折率が発熱等の影響により上昇するため、光出力の増大と共に単一横モード条件を満たさなくなり、その結果、高次横モードが発生しやすくなる。このため、窒化物半導体レーザ装置２００は、その高出力化に伴って基本横モードと高次横モードとの干渉が発生する。その結果、レーザ光の不安定性が生じて、キンクが発生しやすくなる。
【００１１】
従って、キンクが生じる光出力（以下、キンクレベルと呼ぶ）を上昇させるには、基本横モードと高次横モードとの干渉が発生しないように、窒化物半導体レーザ装置２００の単一モード条件を強くする必要がある。
【００１２】
単一モード条件を強化する基本的な対策として、図２３に示すように、窒化物半導体レーザ装置２００におけるクラッド層１０６の平坦部１０６ｂの厚さｄを厚くすることによって実効屈折率差ΔＮを低減し、水平方向の光の閉じ込め能力を弱めるようにする。また、リッジ部１０６ａのリッジ幅Ｗを狭くすることにより、高次横モードの発生を抑制する方法が採られる。
【００１３】
しかしながら、クラッド層１０６における平坦部１０６ｂの厚さｄとリッジ幅Ｗとを調整してキンクレベルを上昇させることは、逆に、実効屈折率差ΔＮを低下させて水平方向の光閉じ込め能力を弱めることから、水平ＦＦＰが狭くなるという結果を招く。
【００１４】
また、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ等の光ディスク用半導体レーザ装置２００におけるＦＦＰ形状は、光ディスクへのデータの書き込み及び読み出しを行うために、安定したガウシアン形状であることが必要である。図２３と図２４とに示す窒化物半導体レーザ装置２００は、ｎ型ＧａＮからなる基板１０１、ｎ型ＡｌＧａＮからなるクラッド層１０２及びｐ型ＡｌＧａＮからなるクラッド層１０６が、波長が４０５ｎｍ帯の光に対して透明である。このため、基板１０１とクラッド層１０２との境界部分の凸凹で発生する散乱光、及びクラッド層１０６と絶縁膜１０８との境界部分での界面の凸凹による散乱光等の影響により、水平ＦＦＰ及び垂直ＦＦＰにリップルが発生して波形が歪んでしまう。その結果、ＦＦＰ形状はガウシアン形状から乖離してしまう。また、リップルによりＦＦＰ波形が歪むと、ＦＦＰが狭くなるという傾向があり、光ディスク用の光源として望ましくない。
【００１５】
ＦＦＰ波形の歪みの改善には、活性層１０４の膜厚を厚くしたり、リッジ幅Ｗを大きくしたりして、散乱光の影響を減少させる方法が考えられる。しかながら、この方法はキンクレベルの低下と水平ＦＦＰを狭くするという結果を招き、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ用光源に求められる窒化物半導体レーザ装置を実現することは困難である。
【００１６】
上記の特許文献１及び特許文献２は、窒化物半導体レーザ装置として、ＦＦＰのリップルを低減するために、リッジ部の両側に該リッジ部から間隔をおき且つ屈折率が高い絶縁膜又は光吸収体を配置する構造を開示している。これらの構造により、ＦＦＰのリップルの原因となるリッジ部の外側への漏れ光を、例えば、屈折率が高い誘電体膜（絶縁膜）に導波させることにより、基本横モード光のＦＦＰのリップルを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第４０４５７９２号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／０６６４２８号パンフレット
【特許文献３】特表２００２−５００４４７号公報
【特許文献４】特開２００６−２６９９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された構造は、光出力が数十ｍＷ程度の窒化物半導体レーザ装置におけるＦＦＰのリップルを低減する構造である。従って、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃにおける８倍速以上の記録速度に必要とされる光出力が３００ｍＷ以上の窒化物半導体レーザ装置を実現するに当たり、実効屈折率差ΔＮの低減と単一モード性とを強化するために、クラッド層１０６における平坦部１０６ｂの厚さｄとリッジ幅Ｗとの調整を行う必要がある。
【００１９】
このように、特許文献１及び特許文献２に記載された方法では、半導体レーザ装置の高出力化を行うと、水平ＦＦＰが狭くなるという結果を招くため、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ用の高出力窒化物半導体レーザ装置を実現することは困難である。
【００２０】
また、上記の特許文献３及び特許文献４においても、水平方向の光閉じ込め能力を弱めることなくキンクレベルを向上するために、発振波長の光を吸収する光吸収層（キンク抑制層／埋め込み吸収層）をリッジ部の側方に設ける構造を開示する。これらの構造により、キンクの原因とされる高次横モード光を吸収することができ、キンクレベルが向上する。
【００２１】
しかしながら、特許文献３に記載の構造では、光吸収層の厚さが５０ｎｍから１００ｎｍと比較的に厚く形成されているため、高次横モード光が光吸収層に拡がりにくく、光の吸収量が小さい。このため、キンクレベルの向上効果は期待されるほど大きくできないという問題がある。また、クラッド層と絶縁膜との間に厚さが大きい光吸収層を形成するため、絶縁膜に段切れが生じるおそれがあり、これによってリーク電流が増大し、半導体レーザ装置の信頼性に悪影響を及ぼすという問題もある。
【００２２】
また、特許文献４に記載の半導体レーザ装置は、リッジ部の側面から０．５μｍまでの範囲に厚さが０．００１μｍ以上の厚さを持つ光吸収層が設けられている。このため、基本モードの吸収が大きく、しきい値電流及び電流−光変換効率（以下、スロープ効率と呼ぶ。）が大きく悪化するという問題がある。
【００２３】
本発明は、前記の課題を解決するため、レーザ光のパワーを高出力化してもＦＦＰ（遠視野像）特性が安定して広角化が可能な窒化物半導体レーザ装置を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記の目的を達成するため、本発明は、窒化物半導体レーザ装置を、光吸収層における光の出射端面側のリッジ部側面からの距離を出射端面と反対側の距離よりも小さくするか、又は光吸収層における光の出射端面側の厚さを出射端面と反対側の厚さよりも大きくする構成とする。
【００２５】
具体的に、本発明に係る第１の窒化物半導体レーザ装置は、基板の上に形成された第１導電性クラッド層と、第１導電性クラッド層の上に形成された活性層と、活性層の上に形成され、光の出射方向に延びる断面凸状のリッジ部と該リッジ部の両側方に位置する平坦部とを有する第２導電性クラッド層と、各平坦部の上にそれぞれ形成され、発振波長に対して第２導電性クラッド層よりも大きい光吸収係数を有する光吸収層と、光吸収層を含む第２導電性クラッド層の平坦部及びリッジ部の側面に形成された絶縁膜とを備え、光吸収層は、出射端面側に設けられ、リッジ部の長手方向における線対称軸であるリッジ部中心から光吸収層のリッジ部側の端面までの距離がＤｉ１である第１領域と、出射端面と反対側に第１領域と連続して又は間隔をおいて設けられ、リッジ部中心から光吸収層のリッジ部側の端面までの距離がＤｉ２である第２領域とを有し、Ｄｉ１とＤｉ２との関係は、Ｄｉ１＜Ｄｉ２を満たす。
【００２６】
第１の窒化物半導体レーザ装置によると、光吸収層における第１領域と第２領域との平面形状が異なるため、すなわち、リッジ部中心から光吸収層のリッジ部側の端面（側面）までの距離が第２領域と比べて第１領域が短いため、第１領域と第２領域との境界部において、各領域の基本横モード光がモード不整合によって互いに干渉する。このモード不整合の成分は、放射モードとしてリッジ部の外側に放射されて、光吸収層で吸収される。これにより、定常状態の水平ＦＦＰが振動しながら所定値に収束する。従って、レーザ光を高出力化しても、第１領域の第２領域との基本横モード光の干渉を積極的に利用することにより、第１領域における水平ＦＦＰの値を第２領域の水平ＦＦＰの値よりも大きくして広角化することができる。これにより、出射ビームの放射角が安定した、すなわち、ＦＦＰ（遠視野像）特性が安定した窒化物半導体レーザ装置を実現できる。
【００２７】
第１の窒化物半導体レーザ装置において、第２領域において、距離Ｄｉ１は距離Ｄｉ２にまで連続的に変化していてもよい。
【００２８】
第１の窒化物半導体レーザ装置において、光吸収層は、第１領域においてビーム径が所定の範囲外の大きさであるレーザ光を吸収してもよい。
【００２９】
このようにすると、レーザ光のスポットサイズの変動が小さくなるため、ＦＦＰ（遠視野像）特性がより安定する。
【００３０】
第１の窒化物半導体レーザ装置において、第２導電性クラッド層の平坦部の厚さは、１０ｎｍ以上且つ７０ｎｍ以下であってもよい。
【００３１】
このようにすると、水平ＦＦＰの範囲を６°から１０°に設定することが可能となるので、ＦＦＰ（遠視野像）特性がより安定する。
【００３２】
第１の窒化物半導体レーザ装置において、距離Ｄｉ１は、１．０μｍ以上且つ２．０μｍ以下であってもよい。
【００３３】
このようにすると、レーザ光の基本横モード光が光吸収層によって吸収されるのを抑制し、また、第１領域と第２領域との境界部での基本横モード光のモード不整合を小さくすることなく、水平ＦＦＰの変化量の低減を抑制することができる。
【００３４】
第１の窒化物半導体レーザ装置において、Ｄｉ２は、２．５μｍ以上であってもよい。
【００３５】
このようにすると、第１領域と第２領域との境界部における基本横モード光の吸収の増大と水平ＦＦＰの変化量の低減とを共に抑制することができる。
【００３６】
第１の窒化物半導体レーザ装置において、光吸収層における第１領域の光の出射方向の長さは、１０μｍ以上且つ１００μｍ以下であってもよい。
【００３７】
このようにすると、水平ＦＦＰの増加量を減らすことなく、第１領域と第２領域との境界部における基本横モード光の吸収の増大と水平ＦＦＰの変化量の低減とを共に抑制することができる。
【００３８】
第１の窒化物半導体レーザ装置において、光吸収層における第２領域の光の出射方向の長さは、３０μｍ以上であってもよい。
【００３９】
このようにすると、窒化物半導体レーザ装置における第１領域及び第２領域の断面構造の水平方向の近視野像（ＮＦＰ：Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）である水平ＮＦＰの迷光による波形の歪みを抑制することができる。
【００４０】
第１の窒化物半導体レーザ装置において、光吸収層における第１領域の幅は、４μｍ以上且つ２５μｍ以下であってもよい。
【００４１】
このようにすると、光吸収層と絶縁膜との密着性を維持しつつ、リッジ部の外側への漏れ光の吸収を弱めることなく、ＦＦＰ波形の歪みを抑制することができる。
【００４２】
第１の窒化物半導体レーザ装置において、光吸収層における第１領域の厚さは、２０ｎｍ以上且つ１４０ｎｍ以下であってもよい。
【００４３】
このようにすると、第１領域と第２領域との境界部において、基本横モード光のモード不整合を小さくすることなく、水平ＦＦＰの増加量の低減を抑制することができる。また、光吸収層と絶縁膜との境界部分の密着性を維持しつつ、電流リークの発生及び加工性の悪化を抑制することができる。
【００４４】
第１の窒化物半導体レーザ装置において、第２領域が第１領域と間隔をおいて設けられている場合に、第１領域と第２領域との間隔は、１０μｍ以下であってもよい。
【００４５】
この場合には、第１領域と第２領域との隙間に生じる水平ＮＦＰの波形の歪みと、水平ＮＦＰの横方向の広がりの影響とが小さいため、第１領域と第２領域の光吸収層が連続して設けられる構造と同等の効果を得ることができる。
【００４６】
本発明に係る第２の窒化物半導体レーザ装置は、基板の上に形成された第１導電性クラッド層と、第１導電性クラッド層の上に形成された活性層と、活性層の上に形成され、光の出射方向に延びる断面凸状のリッジ部と該リッジ部の両側方に位置する平坦部とを有する第２導電性クラッド層と、各平坦部の上にリッジ部とそれぞれ間隔をおいて形成され、発振波長に対して第２導電性クラッド層よりも大きい光吸収係数を有する光吸収層と、光吸収層を含む第２導電性クラッド層の平坦部及びリッジ部の側面に形成された絶縁膜とを備え、光吸収層は、光の出射端面側に設けられ、厚さがＤ１である第１領域と、第１領域と接続し、厚さがＤ２である第２領域とを有し、Ｄ１とＤ２との関係は、Ｄ１＞Ｄ２を満たす。
【００４７】
第２の窒化物半導体レーザ装置によると、第２導電性クラッド層における各平坦部の上にリッジ部とそれぞれ間隔をおいて形成された光吸収層が、光の出射端面側に設けられ厚さがＤ１である第１領域と、第１領域と接続し厚さがＤ２である第２領域とを有し、厚さＤ１とＤ２との関係はＤ１＞Ｄ２を満たす。これにより、光吸収層における薄膜化した第２領域によって高次横モード光の割合を低減できるため、キンクレベルを向上することができる。さらに、光吸収層における出射端面側の第１領域の厚さＤ１を第２領域の厚さＤ２よりも大きくすることにより、水平ＦＦＰの低下を抑制することができる。従って、電流−光出力特性に影響を及ぼさない光吸収層を設けることができ、高出力動作の安定化と水平ＦＦＰの広角化とを実現できる。
【００４８】
第１又は第２の窒化物半導体レーザ装置において、光吸収層は、波長が４０５ｎｍ帯のレーザ光を吸収する材料により構成されていてもよい。
【００４９】
このようにすると、ＦＦＰ（遠視野像）特性が安定した窒化物半導体レーザ装置を実現することができる。
【００５０】
この場合に、光吸収層は、シリコン又はアモルファスシリコンからなっていてもよい。
【００５１】
このようにすると、光吸収層を、４０５ｎｍ帯の光を吸収しやすいアモルファスシリコン又はシリコンからなる半導体材料を蒸着により形成することができる。
【００５２】
第２の窒化物半導体レーザ装置において、光吸収層の第２領域における厚さＤ２は、２ｎｍ以上且つ２０ｎｍ以下であってもよい。
【００５３】
第２の窒化物半導体レーザ装置において、光吸収層の第１領域における厚さＤ１は、２ｎｍ以上且つ５０ｎｍ以下であってもよい。
【００５４】
第２の窒化物半導体レーザ装置において、第１領域において、リッジ部の長手方向における線対称軸であるリッジ部中心から光吸収層のリッジ部側の端面までの距離をＳ１とし、第２領域において、リッジ部中心から光吸収層のリッジ部側の端面までの距離をＳ２とすると、Ｓ１とＳ２との関係は、Ｓ１≦Ｓ２を満たしてもよい。
【００５５】
この場合に、第１領域における距離Ｓ１は、１．０μｍ以上であってもよい。
【００５６】
また、この場合に、第２領域における距離Ｓ２は、１．０μｍ以上且つ２．５μｍ以下であってもよい。
【００５７】
第２の窒化物半導体レーザ装置において、光吸収層における第１領域のリッジ部の長手方向の長さをＬ１とすると、Ｌ１は、２０μｍ以上且つ１５０μｍ以下であってもよい。
【００５８】
この場合に、光吸収層における第２領域のリッジ部の長手方向の長さをＬ２とすると、Ｌ１とＬ２との和は、リッジ部の長手方向の長さ以下であってもよい。
【００５９】
第２の窒化物半導体レーザ装置において、光吸収層におけるリッジ部の長手方向に垂直な方向の幅は、４μｍ以上且つ２０μｍ以下であってもよい。
【００６０】
第１又は第２の窒化物半導体レーザ装置において、リッジ部の幅は、１．１μｍ以上且つ１．７μｍ以下であってもよい。
【００６１】
このようにすると、窒化物半導体レーザ装置自体の直列抵抗の増大及び高次横モードの発生によるキンクレベルの低下を抑制することができる。
【００６２】
第１又は第２の窒化物半導体レーザ装置において、基板はｎ型窒化ガリウムからなり、第１導電性クラッド層はｎ型の窒化物半導体からなり、第２導電性クラッド層はｐ型の窒化物半導体からなり、活性層は窒化物半導体からなることが好ましい。
【発明の効果】
【００６３】
本発明に係る窒化物半導体レーザ装置によると、レーザ光のパワーを高出力化してもＦＦＰ（遠視野像）特性が安定して広角化が可能な窒化物半導体レーザ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図２】図２は図１のII−II線における断面図である。
【図３】図３は本発明の第１〜第３の各実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置におけるＡｌ組成、Ｉｎ組成及び膜厚の設定値を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における第１領域と第２領域との水平ＮＦＰの計算結果を示すグラフである。
【図４Ｂ】図４Ｂは本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における第１領域と第２領域との水平ＦＦＰの計算結果を示すグラフである。
【図４Ｃ】図４Ｃは本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における第１領域と第２領域との水平ＦＦＰの計算結果を示す図である。
【図５】図５は本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における光吸収層の第１領域の長さＬ１に対する水平ＦＦＰの計算結果を示すグラフである。
【図６Ａ】図６Ａは本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における光吸収層の第１領域の長さＬ１が０、２０、４０、６０及び１００μｍの場合の各ＦＦＰの評価結果を示すグラフである。
【図６Ｂ】図６Ｂは本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における光吸収層の第１領域の長さＬ１が０、２０、４０、６０及び１００μｍの場合の各ＦＦＰの評価結果を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における光吸収層の第１領域の長さＬ１が０μｍの場合の光出力−電流（Ｌ−Ｉ）特性を示すグラフである。
【図７Ｂ】図７Ｂは本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における光吸収層の第１領域の長さＬ１が４０μｍの場合の光出力−電流（Ｌ−Ｉ）特性を示すグラフである。
【図７Ｃ】図７Ｃは本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における光吸収層の第１領域の長さＬ１が０μｍ及び４０μｍの場合の閾値電流及びスロープ効率を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における出力が５ｍＷ時のＦＦＰ特性を示すグラフである。
【図８Ｂ】図８Ｂは本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における出力が１００ｍＷ時のＦＦＰ特性を示すグラフである。
【図８Ｃ】図８Ｃは本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における出力が５ｍＷ時及び１００ｍＷ時のＦＦＰ特性を示す図である。
【図９】図９は本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る窒化物半導体レーザ装置であって、図１のII−II線による断面に相当する断面図である。
【図１０】図１０は本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る窒化物半導体レーザ装置であって、図１のII−II線による断面に相当する断面図である。
【図１１】図１１は本発明の第１の実施形態の第３変形例に係る窒化物半導体レーザ装置であって、図１のII−II線による断面に相当する断面図である。
【図１２】図１２は本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置であって、図１のII−II線による断面に相当する断面図である。
【図１３】図１３は本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における光吸収層の第１領域の長さＬ１に対する水平ＦＦＰの計算結果を示すグラフである。
【図１４】図１４は本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における光吸収層の第１領域の長さＬ１が０μｍ及び４０μｍの場合のＦＦＰの評価結果を示す図である。
【図１５】図１５は本発明の第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図１６】図１６（ａ）は図１５のXVIａ−XVIａ線における断面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のXVIｂ−XVIｂ線における断面図である。
【図１７】図１７は本発明の第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における光吸収層の厚さを一様に変化させた場合の高次横モード光の強度の計算結果を示すグラフである。
【図１８】図１８は本発明の第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における光吸収層の厚さに対する高次横モード光の導波路損失の計算結果を示すグラフである。
【図１９】図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における動作電流−光出力特性を示し、図１９（ａ）は光吸収層の厚さが５ｎｍの場合を示すグラフであり、図１９（ｂ）は光吸収層の厚さが１０ｎｍの場合を示すグラフであり、図１９（ｃ）は光吸収層の厚さが５０ｎｍの場合を示すグラフである。
【図２０】図２０は本発明の第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置の基本横モード光に対する高次横モード光の割合とキンクレベルの関係を示すグラフである。
【図２１】図２１（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における第１領域及び第２領域の水平ＮＦＰ波形の計算結果を示すグラフである。図２１（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置における第１領域及び第２領域の水平ＦＦＰ波形の計算結果を示すグラフである。
【図２２】図２２は本発明の第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置の光吸収層における第１領域の長さＬ１に対する水平ＦＦＰの計算結果を示すグラフである。
【図２３】図２３は従来の窒化物半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図２４】図２４は図２３のXXIV−XXIV線における断面図である。
【図２５Ａ】図２５Ａは低出力時における従来の窒化物半導体レーザ装置の断面構造を実効屈折率近似により１次元の屈折率分布に変換した模式図である。
【図２５Ｂ】図２５Ａは高出力時における従来の窒化物半導体レーザ装置の断面構造を実効屈折率近似により１次元の屈折率分布に変換した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置について、図１から図８Ｃを用いて説明する。なお、本発明について、以下の各実施形態及びその変形例並びに添付の各図面に記載された構成は例示に過ぎず、本発明がこれらの例示に限定されることはない。
【００６６】
本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００は、レーザ光の出射方向に延びる共振器構造を有しており、レーザ共振により４０５ｎｍ帯の発振波長のレーザ光を出力する。
【００６７】
より詳細には、ｎ型の窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる基板の上に形成されたｎ型クラッド層と、該ｎ型クラッド層の上に形成され、量子井戸構造を有する活性層と、該活性層の下に形成され活性層で生成されたレーザ光を導波する光ガイド層と、活性層の上に形成され該活性層に注入されたキャリアのオーバフローを抑制するオーバフロー抑制層と、オーバフロー抑制層の上に形成され、共振器の長手方向（レーザ光の出射方向）に延びる凸状のリッジ部及び該リッジ部の両側に設けられた平坦部を有するｐ型クラッド層と、リッジ部の両側の平坦部の上にリッジ部から間隔をおいて形成され、発振波長に対してｐ型クラッド層よりも大きい光吸収係数を有する光吸収層と、ｐ型クラッド層及び光吸収層の上に形成された絶縁膜とから構成されている。
【００６８】
光吸収層は、レーザ光の出射端面の近傍に設けられ、レーザ光の出射方向と平行で且つリッジ部の線対称軸であるリッジ部中心から光吸収層のリッジ部側の端面（側面）までの距離がＤｉ１である第１領域と、該第１領域に連続して又は間隔をおいて設けられ、リッジ部中心から光吸収層のリッジ部の端面（側面）までの距離がＤｉ２である第２領域とを有している。ここで、第１領域での距離Ｄｉ１と第２領域での距離Ｄｉ２との関係は、Ｄｉ１＜Ｄｉ２を満たす。この構成によれば、レーザ光を高出力化しても、レーザ光の出射ビームの放射角が安定して広角化が可能な窒化物半導体レーザ装置１００を実現できる。
【００６９】
以下、図１に第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００の一例を示す。
【００７０】
図１に示すように、第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００は、ｘをアルミニウム（Ａｌ）組成とし、ｙをインジウム（Ｉｎ）組成とすると、ｎ型ＧａＮからなるｎ型基板１の上に、順次エピタキシャル成長してなる、ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮからなるｎ型クラッド層２と、活性層４と、ｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮからなるｐ型クラッド層６と、ｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層７とを有している。
【００７１】
ｐ型クラッド層６は、レーザ光の出射方向に延び共振器を構成する断面凸状（メサ形）のリッジ部６ａと、該リッジ部６ａの両側方に続く平坦部６ｂとからなる。ｐ型クラッド層６における両平坦部６ｂの上には、リッジ部６ａ両側面からそれぞれ間隔をおき、且つレーザ光の発振波長帯の光を吸収する光吸収層９が形成されている。さらに、ｐ型クラッド層６におけるリッジ部６ａの両側面上及び両平坦部６ｂの上には、各光吸収層９を覆うと共に電流狭窄機能と光閉じ込め機能を持つ誘電体からなる絶縁膜８が形成されている。
【００７２】
図１において、リッジ部中心から各光吸収層９のリッジ部６ａ側の端面までの距離をＤｉと表している。また、リッジ部６における平坦部６ｂの厚さをｄとし、光吸収層９の幅をＷｓと表している。
【００７３】
ｐ型コンタクト層７は、ｐ型クラッド層６のリッジ部６ａの頂面、すなわち絶縁膜８からの露出部分に形成されており、絶縁膜８及びｐ型コンタクト層７の上には、該ｐ型コンタクト層７とオーミック接合するｐ側電極１０が形成されている。ｎ型基板１におけるｎ型クラッド層２の反対側の面（裏面）上には、ｎ型基板１とオーミック接合するｎ側電極１１が形成されている。
【００７４】
活性層４は、ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮからなるｎ型ガイド層４ａと、ウェル層及びバリア層を含む量子井戸構造を有するＩｎｙＧａ１−ｙＮからなる活性層４ｂと、該活性層４ｂからの電子（キャリア）のオーバフローを抑制するｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮからなるｐ型電子ブロック層４ｃとから構成される。なお、第１の実施形態及び他の実施形態において、Ａｌ組成及びＩｎ組成を示すｘ及びｙを省略して、ＡｌｘＧａ１−ｘＮをＡｌＧａＮと、ＩｎｙＧａ１−ｙＮをＩｎＧａＮと表記する場合もある。
【００７５】
以下、前記のように構成された窒化物半導体レーザ装置１００の製造方法の概略を説明する。
【００７６】
まず、ｎ型基板１の上に、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型クラッド層２からｐ型コンタクト層７までを順次結晶成長して形成する。
【００７７】
次に、リソグラフィ法及び反応性イオンエッチング等のドライエッチング法により、ｐ型クラッド層６に対して、活性層４ｂへの電流注入及び光閉じ込めを行うメサ形のリッジ部６ａを選択的に形成する。このとき、レーザ光の発振閾値電流値又はその近傍で単一横モードの発振条件を満たすように、ｐ型クラッド層６におけるリッジ部６ａのリッジ幅Ｗが１．４μｍで、平坦部６ｂの厚さｄが５０ｎｍとなるドライエッチングを実施する。ここで、リッジ幅Ｗは、図１に示すように、リッジ部６ａと平坦部６ｂとの境界におけるリッジ部６ａの幅、すなわち断面凸状のリッジ部６ａの底部の幅をいう。
【００７８】
次に、真空蒸着法等により、ｐ型クラッド層６の上の全面に光吸収層を形成する半導体膜を堆積する。その後、リソグラフィ法及びドライエッチング法により、堆積した半導体膜を各平坦部６ｂの上で且つリッジ部中心からそれぞれ内側の端面が距離Ｄｉだけ離れた位置となるようにパターニングして、半導体膜から光吸収層９をそれぞれ形成する。ここで、光吸収層９を構成する半導体膜には、窒化物半導体レーザ装置１００の発振波長である４０５ｎｍの光を吸収するアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）又はシリコン（Ｓｉ）等の半導体材料を用いることができる。ここで、各光吸収層９は、水平ＦＦＰの広角化を実現するため、約５０ｎｍの膜厚に設定する。さらに、第１の実施形態の特徴として、光吸収層９における光の出射端面側のリッジ部６ａとの距離Ｄｉ１を他の領域の距離Ｄｉ２よりも小さくする。これにより、後述するように、水平ＦＦＰの広角化を実現することができる。
【００７９】
次に、ＣＶＤ法等により、光吸収層９を含むｐ型クラッド層６の上の全面に、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）又は酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の誘電体からなる絶縁膜８を堆積する。その後、リソグラフィ法及びドライエッチング法により、絶縁膜８におけるｐ型クラッド層６のリッジ部６ａの上側部分を選択的に除去することにより、リッジ部６ａの頂面を露出する。
【００８０】
次に、スパッタ法又は真空蒸着法等により、絶縁膜８及び該絶縁膜８から露出するリッジ部６ａの頂面の上に、チタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）等からなる金属積層膜からなるｐ側電極１０を形成し、形成したｐ側電極１０をｐ型コンタクト層７とオーミック接合する。
【００８１】
次に、スパッタ法又は真空蒸着法等により、ｎ型基板１の裏面上に、チタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）等からなる金属積層膜からなるｎ側電極１１を形成し、形成したｎ側電極１１をｎ型基板１とオーミック接合する。
【００８２】
なお、第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００は、絶縁膜８に酸化シリコンを用い、光吸収層９にα−Ｓｉを用いている。
【００８３】
図２は、図１に示した窒化物半導体レーザ装置１００のII−II線における断面構成を示し、各光吸収層９の共振器長方向（レーザ光の出射方向）の平面形状を示している。
【００８４】
図２に示す窒化物半導体レーザ装置１００は、その共振器長Ｌが８００μｍである。
【００８５】
各光吸収層９は、レーザ光の出射端面であるフロント端面１５側に設けられた第１領域と、該第１領域から連続してフロント端面１５と反対側のリア端面１６側にまで設けられた第２領域とから構成される。第１領域においては、リッジ部６ａのリッジ部中心から光吸収層９のリッジ部６ａ側の端面（側面）までの距離がＤｉ１に設定されている。また、第２領域においては、リッジ部６ａのリッジ部中心から光吸収層９のリッジ部６ａ側の端面（側面）までの距離がＤｉ２に設定されている。ここで、距離Ｄｉ１は距離Ｄｉ２よりも小さい。一例として、距離Ｄｉ１は１．５μｍで、距離Ｄｉ２は３．０μｍに設定されている。また、光吸収層９における第１領域の共振器長方向（レーザ光の出射方向）の長さＬ１は４０μｍで、幅ＷＳ１は４．５μｍに設定されている。これに対し、光吸収層９における第２領域の共振器長方向（レーザ光の出射方向）の長さＬ２は７６０μｍで、幅ＷＳ２は３．０μｍに設定されている。
【００８６】
図３に、第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００の各窒化物半導体層のＡｌ組成、Ｉｎ組成及び膜厚の一例を示す。図３に示した窒化物半導体レーザ装置１００のＡｌ組成、Ｉｎ組成及び各膜厚は、３５０ｍＷ以上のキンクレベルを満たすように設定されている。
【００８７】
次に、第１の実施形態において、高出力特性と水平ＦＦＰの広角化とを実現できる窒化物半導体レーザ装置１００の動作について説明する。
【００８８】
半導体レーザ装置１００の高出力化を図る場合には、その出力光に高次横モードが発生し、出力光の水平ＦＦＰは狭くなる傾向にある。従って、半導体レーザ装置１００のキンクレベルを上昇させて高出力特性を満足させるには、ｐ型クラッド層６におけるリッジ部６ａと平坦部６ｂとの実効屈折率差ΔＮを低減して、水平方向の光閉じ込め能力を低下させることにより、高次横モードの発生を抑制する必要がある。本実施形態における窒化物半導体レーザ装置１００の断面構造も、３５０ｍＷ以上のキンクレベルを実現するため、図３に示した各種の設定値だけでなく、ｐ型クラッド層６の平坦部６ｂの厚さ（膜厚）ｄに対しても、リッジ幅Ｗが３５０ｍＷ以上のキンクレベルを満足するように設定されている。また、光吸収層９は、リッジ部６ａから外側に漏れ出した漏れ光を吸収して、ＦＦＰに発生するリップルを低減する効果を持つ。
【００８９】
図４Ａ〜図４Ｃは、図１、図２及び図３に示した、光吸収層に第１領域及び第２領域を有する窒化物半導体レーザ装置１００における水平方向の近視野像（水平ＮＦＰ）と水平方向の遠視野像（水平ＦＦＰ）とを計算した結果を示している。ここで、図４Ａは水平ＮＦＰの計算結果を示し、図４Ｂは水平ＦＦＰの計算結果を示す。また、図４Ｃは第１領域及び第２領域の水平ＦＦＰにおいて、レーザ光の相対強度比が０．５となる点の水平ＦＦＰに対する計算値を示す。なお、図４Ａ及び図４Ｂにおいて、第１領域における水平ＮＦＰと水平ＦＦＰとを実線で表し、第２領域における水平ＮＦＰと水平ＦＦＰとを破線で表す。また、水平ＮＦＰはビーム径（μｍ）により表され、水平ＦＦＰは放射角（”ｄｅｇ”又は”°”）により表される。
【００９０】
図４Ｃに示すように、第１領域における水平ＦＦＰは７．５２°の計算結果となり、第２領域における水平ＦＦＰは６．６９°の計算結果となる。このように、第１領域におけるリッジ部中心から光吸収層９までの距離Ｄｉ１が第２領域におけるリッジ部中心から光吸収層９までの距離Ｄｉ２よりも短い第１領域のほうが水平ＦＦＰは広くなる。この原因は、第２領域と比べてリッジ部中心から光吸収層９までの距離が短い第１領域のほうが、光吸収層９によってリッジ部６ａの外側に漏れ出している基本横モード光の裾部分、例えば、図４Ａに示したように、ビーム径が４μｍ以下且つ６μｍ以上の領域のレーザ光を吸収しやすくなるためである。すなわち、レーザ光のビーム径が所定の範囲外の大きさであるレーザ光が光吸収層９に吸収される。その結果、図４Ａに示すように、第１領域の水平ＮＦＰは第２領域の水平ＮＦＰより狭くなり、図４Ｂに示すように、水平ＮＦＰのフーリエ変換である水平ＦＦＰが広くなる。このように、窒化物半導体レーザ装置１００の断面構造において、光吸収層９の第１領域におけるリッジ部中心からリッジ部６ａ側の端面までの距離Ｄｉ１を、光吸収層９の第２領域におけるリッジ部中心からリッジ部６ａ側の端面までの距離Ｄｉ２よりも小さくすることによって、水平ＮＦＰの裾部分の吸収が大きくなるため、水平ＦＦＰが広角化する。これにより、ＦＦＰ（遠視野像）特性が安定することとなる。
【００９１】
図５は、図１及び図２に示した構造を持つ窒化物半導体レーザ装置１００において、光吸収層９における第１領域の長さＬ１をＬ１＝０からＬ１＝３００まで変化させた場合の水平ＦＦＰを計算した結果である。図５に示すＭ点は、Ｌ１＝０、すなわち第１領域がなく、フロント端面１５からリア端面１６までが第２領域である場合の水平ＦＦＰの計算結果を示している。また、Ｎ点は、Ｌ１＝３００、すなわちフロント端面１５から３００μｍの領域が第１領域である場合の水平ＦＦＰの計算結果を示している。図５からは、光吸収層９における第１領域の長さＬ１の変化と共に水平ＦＦＰが変動し、長さＬ１が２５０μｍ程度で図５に示した第１領域の定常状態の水平ＦＦＰの７．５２°に振動しながら収束していく様子が確認できる。
【００９２】
光吸収層９における第１領域の長さＬ１が１００μｍ以下の場合は、第１領域の水平ＦＦＰの収束点である７．５２°よりも水平ＦＦＰが広い値で振動する。また、水平ＦＦＰの最大値は、長さＬ１が４０μｍで８．７７°となる計算結果を得た。これは、第１領域の基本横モード光（以下、第１基本横モード光と呼ぶ。）と第２領域の基本横モード光（以下、第２基本横モード光と呼ぶ。）の形状が異なることによるモード不整合が原因で発生する現象である。
【００９３】
リア端面１６方向から伝播してきた第２領域の第２基本横モード光が第１領域との境界部にまで伝播してくると、第１領域の第１基本横モード光とのモード不整合により、第１領域と第２領域との境界部において干渉が発生する。その後、第２基本横モード光は、第１領域を第１基本横モード光にモードが収束するように振動しながら、第１領域内を進んでフロント端面１５に到達する。このため、第１領域と第２領域との境界部に近い領域では、第１基本横モード光と第２基本モード光とのモード不整合が大きいため、基本モード光は激しく振動しながら伝播する。このとき、基本横モード光のモード不整合成分は、基本横モード光が第２基本横モード光から第１基本横モード光にモード変換される過程で、放射モードとしてリッジ部６ａの外側に放射され、その大部分は光吸収層９で吸収される。
【００９４】
このように、高出力特性を満足させるように第２領域の断面構造の実効屈折率差ΔＮを低下させ、光吸収層９における第１領域の長さＬ１を調整して、第２領域との基本横モード光の干渉を積極的に利用する。これにより、第１領域の水平ＦＦＰの値が第２領域の水平ＦＦＰの値よりも大きくなって、広角化することが可能となる。
【００９５】
図６Ａ及び図６Ｂは、光吸収層９における第１領域の長さＬ１を０μｍ、２０μｍ、４０μｍ、６０μｍ及び１００μｍの各水準でそれぞれ試作した窒化物半導体レーザ装置１００において、レーザ光のパワーが低出力（５ｍＷ）の場合及び高出力の場合（１００ｍＷ）の各水平ＦＦＰの実測値と計算値とをそれぞれ示している。なお、水平ＦＦＰの評価に用いた窒化物半導体レーザ装置１００は、１水準あたり各２０個で評価し、図６Ａ及び図６Ｂにおける水平ＦＦＰの実測値はその平均値をプロットしている。
【００９６】
図６Ａからは、長さＬ１が４０μｍのとき、低出力動作の５ｍＷ時の水平ＦＦＰが８．２８°と最も上昇しており、長さＬ１が０μｍ（光吸収層９に幅広の第１領域を設けない構造）での５ｍＷ時の水平ＦＦＰの７．３５°より０．９３°も水平ＦＦＰを広角化できるという結果を得られる。このように、試作した窒化物半導体レーザ装置１００における光吸収層９の第１領域の長さＬ１により水平ＦＦＰが変化する傾向が、計算値とよく一致することが確認できる。
【００９７】
また、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、試作した窒化物半導体レーザ装置１００の、光吸収層９における第１領域の長さＬ１と、水平ＦＦＰの５ｍＷ時及び１００ｍＷ時の水平ＦＦＰの光出力変動量との関係は、長さＬ１が長くなると水平ＦＦＰの光出力変動量が減少する傾向が確認できる。長さＬ１が０μｍのときの水平ＦＦＰの光出力変動量が０．６５°であるのに対し、長さＬ１が６０μｍのときの水平ＦＦＰの光出力変動量は０．３０°と半減する。水平ＦＦＰの光出力変動量が減少する原因は、図４Ａで示した第１領域の第１基本横モード光の裾部分が、光吸収層９により低出力時でも吸収されて水平ＮＦＰが狭くなり、高出力時の実効屈折率差ΔＮの増加の影響を受けにくくなるためである。これにより、第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００は、リッジ部６ａとの距離が小さい光吸収層９の第１領域により、水平ＦＦＰの光出力変動量を抑制することも可能である。
【００９８】
図７Ａ〜図７Ｃは、図６Ａ及び図６Ｂで評価した、長さＬ１が０μｍと４０μｍとの代表的な窒化物半導体レーザ装置１００の各１個の光出力−電流特性（以下、Ｌ−Ｉ特性と呼ぶ。）を示している。図７Ａに示すように、長さＬ１が０μｍの場合の窒化物半導体レーザ装置１００においては、電流が３００ｍＡのときの光出力は３５０ｍＷ程度である。また、図７Ｂに示すように、長さＬ１が４０μｍの場合の窒化物半導体レーザ装置１００においても、電流が３００ｍＡのときの光出力が３５０ｍＷ程度である。すなわち、長さＬ１が０μｍ及び４０μｍのいずれの場合でも、キンクレベルは３５０ｍＷ以上であり、光吸収層９における第１領域の長さＬ１が４０μｍの場合のＬ−Ｉ特性は、長さＬ１が０μｍの窒化物半導体レーザ装置１００と同等のＬ−Ｉ特性であることが確認できる。また、図７Ｃに示すように、長さＬ１が４０μｍの場合の窒化物半導体レーザ装置１００の閾値電流及びスロープ効率も、長さＬ１が０μｍの場合の窒化物半導体レーザ装置１００とほぼ同一の値を示すことが確認できる。
【００９９】
図８Ａ〜図８Ｃは、図７Ｂで評価した光吸収層９における第１領域の長さＬ１が４０μｍの場合の窒化物半導体レーザ装置１００のＦＦＰ波形を示している。図８Ａから、レーザ光パワーが５ｍＷ時（低出力時）のＦＦＰは水平が８．３５°で且つ垂直が１８．２５°であり、レーザ光パワーが１００ｍＷ時（高出力時）のＦＦＰは水平が８．６５°で且つ垂直が１８．０°である。また、ＦＦＰ波形も、相対強度比の値が０．５以上の領域でリップルの発生もなく良好な結果を示す。これにより、光吸収層９における第１領域のリッジ部中心からの距離Ｄｉ１をフロント端面１５から４０μｍの範囲で１．５μｍに狭めても、閾値電流、スロープ効率及びキンクレベル等のレーザ特性に悪影響を及ぼすことなく、水平ＦＦＰの広角化が実現できることが確認できる。
【０１００】
このように、第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００は、リッジ部中心から光吸収層９のリッジ部６ａ側の端面までの距離Ｄｉを、フロント端面１５側の第１領域においては、距離Ｄｉ１＝１．５μｍと狭く、一方、フロント端面１５と反対側の第２領域においては、距離Ｄｉ２＝３．０μｍと広くし、さらに、第１領域の長さＬ１をＬ１＝４０μｍと設定して、第１領域と第２領域との基本横モード光のモード不整合による干渉を利用することにより、水平ＦＦＰの広角化を実現することができる。
【０１０１】
なお、第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００において、第２領域に光吸収層９を設けない場合は、光吸収層９がない第２領域における水平ＮＦＰがリッジ部６ａの外側に漏れ出した迷光の影響で歪む。このため、フロント端面１５での第１領域の長さＬ１を第２領域に光吸収層９を設ける場合と比べて長くしないと、水平ＦＦＰにリップルが発生しやすくなる。水平ＦＦＰのリップルを低減するために、光吸収層９における第１領域の長さＬ１を長めに設定することは、図６Ａ及び図６Ｂで示したように、水平ＦＦＰの変化量の減少、第１領域での光吸収層９による基本横モード光の吸収増大による閾値電流の増加及びスロープ効率の低下等のレーザ特性に悪影響を及ぼすことから好ましくない。このため、レーザ基本特性への悪影響を最低限に抑制し、水平ＦＦＰの広角化と水平ＦＦＰのリップルの低減とを実現するには、光吸収層９における第１領域の長さＬ１を可能な限り短くしなければならない。このため、第２領域には光吸収層９を導入して、第２領域の水平ＮＦＰの歪みを取り除く必要がある。
【０１０２】
また、第１の実施形態においては、各窒化物半導体層のＡｌ組成、Ｉｎ組成及び膜厚を図３に示すように設定したが、窒化物半導体レーザ装置１００における最大光出力及びＦＦＰの設定を変更する場合等には、当然のことながら、それらの値を変更することも可能である。
【０１０３】
また、ｐ型クラッド層６の平坦部６ｂの厚さｄは、５０ｎｍになるように設定したが、ＦＦＰの設定値を変える場合は、平坦部６ｂの厚さｄを変更することも可能である。なお、その場合、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ用光源に最適な水平ＦＦＰの範囲である６°から１０°に設定するには、ｐ型クラッド層６の平坦部６ｂの厚さｄを１０ｎｍ以上且つ７０ｎｍ以下の範囲に設定しなければならない。
【０１０４】
また、リッジ幅Ｗは１．１μｍ以上且つ１．７μｍ以下の範囲に設定することが望ましい。これは、リッジ幅Ｗが１．１μｍ以下の場合は、窒化物半導体レーザ装置１００における直列抵抗値が増大して動作電圧が上昇するためである。また、リッジ幅Ｗが１．７μｍ以上の場合は、窒化物半導体レーザ装置１００における導波モード条件が単一モード条件を満たさなくなり、高次横モードの発生によってキンクレベルが低下するためである。
【０１０５】
また、光吸収層９におけるフロント端面１５側に設けられる第１領域のリッジ部中心からの距離Ｄｉ１は、１μｍ以上且つ２．０μｍ以下でなければならない。距離Ｄｉ１が１μｍ以下の場合は、窒化物半導体レーザ装置１００における基本横モード光が光吸収層９によって吸収されて、閾値電流の増大、スロープ効率の低下、及び光吸収層９が吸収体となる発熱が生じる。これによって、半導体レーザ装置１００の長期信頼性に影響が生じるためである。また、距離Ｄｉ１が２．０μｍ以上の場合は、第１領域と第２領域との境界部における基本横モード光のモード不整合が小さくなって、水平ＦＦＰの変化量が小さくなるためである。
【０１０６】
また、第１領域の長さＬ１は、１０μｍ以上且つ１００μｍ以下に設定する。これは、長さＬ１が１０μｍ以下の場合は、水平ＦＦＰの増加量が小さいためであり、長さＬ１が１００μｍ以上になると、水平ＦＦＰの変化量が低下すると共に基本横モード光の吸収が増大して、閾値電流の上昇及びスロープ効率の低下等のレーザ特性に悪影響を及ぼすためである。
【０１０７】
また、光吸収層９における第２領域のリッジ部中心からの距離Ｄｉ２は、２．５μｍ以上でなければならない。距離Ｄｉ２が２．５μｍ以下になると、第１領域の距離Ｄｉ１の場合と同様に、基本横モード光の吸収が増大して、閾値電流の上昇及びスロープ効率の低下等のレーザ基本特性に悪影響を及ぼすためである。
【０１０８】
また、光吸収層９における第１領域の幅ＷＳ１は、４μｍ以上且つ２５μｍ以下に設定する。幅ＷＳ１が４μｍ以下になると、リッジ部６ａの外側への漏れ光の吸収が弱まるため、リップルが生じてＦＦＰ波形が歪むためである。また、幅ＷＳ１が２５μｍ以上となると、光吸収層９の構成材料にα−Ｓｉ等を用いた場合は、光吸収層９と絶縁膜８との密着性が悪くなって、窒化物半導体レーザ装置の加工性が悪化し、組立工程時の歩留りが低下するためである。
【０１０９】
また、光吸収層９における第１領域の膜厚は、２０ｎｍ以上且つ１４０ｎｍ以下に設定する。α−Ｓｉ等からなる光吸収層９の膜厚が２０ｎｍ以下の場合は、基本横モード光の裾部分の吸収が弱くなって、第１領域と第２領域との境界部における基本横モード光のモード不整合が小さくなり、その結果、水平ＦＦＰの増加量が小さくなるためである。また、光吸収層９の膜厚が１４０ｎｍ以上の場合は、光吸収層９が崩れやすくなり、絶縁膜８と光吸収層９との境界部分で絶縁膜８が剥がれるなどして、電流リークが発生したり、加工性が悪化しなりする等の悪影響を及ぼすためである。
【０１１０】
以上のように、第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００は、フロント端面１５側の光吸収層９における第１領域のリッジ部中心からの距離Ｄｉ１を、フロント端面１５の反対側の光吸収層９における第２領域のリッジ部中心からの距離Ｄｉ２よりも小さくする。これにより、光吸収層９によって、ｐ型クラッド層６のリッジ部６ａの外側に漏れ出す基本横モード光の裾部分、すなわち、レーザ光のビーム径が所定の大きさよりも大きい部分が吸収される。その結果、レーザ光のパワーを高出力化しても、窒化物半導体レーザ装置１００の実効屈折率差ΔＮを増大させることなく、水平ＦＦＰを広角化することができる。従って、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ用光源として望ましい窒化物半導体レーザ装置１００を実現できる。
【０１１１】
（第１の実施形態の第１変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第１変形例について図９を参照しながら説明する。
【０１１２】
図９に示すように、第１変形例に係る窒化物半導体レーザ装置１００Ａは、各光吸収層９が、それぞれフロント端面１５から所定の第１の間隔ａをおいて構成され、同様に、それぞれリア端面１６から所定の第２の間隔ｂをおいて構成されている。
【０１１３】
フロント端面１５からの第１の間隔ａ及びリア端面１６からの第２の間隔ｂが、０μｍ以上且つ１０μｍ以下であれば、第１領域における水平ＦＦＰの変化量及び光出力変動量は、図１及び図２に示した第１の本実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００と同等の結果となる。
【０１１４】
なお、第１の間隔ａ及び第２の間隔ｂが、共に１０μｍを超える場合は、光吸収層９が形成されていない領域において、レーザ光が水平ＮＦＰが広がりながらフロント端面１５にまで伝播して、水平ＦＦＰの変化量が低下するので好ましくない。
【０１１５】
（第１の実施形態の第２変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第２変形例について図１０を参照しながら説明する。
【０１１６】
図１０に示すように、第２変形例に係る窒化物半導体レーザ装置１００Ｂは、光吸収層９における第１領域に続く第２領域の長さの最小値を規定する。すなわち、光吸収層９における第２領域の長さＬ２は、少なくとも３０μｍが必要である。これは、上述したように、光吸収層９における第２領域は、迷光による水平ＮＦＰの波形の歪みを抑制するために設けられており、その長さＬ２は第２領域の迷光を吸収できる長さが必要とされるからである。
【０１１７】
例えば、図１０に示すように、光吸収層９の形状を、光吸収層９における第１領域の長さＬ１を４０μｍとし、光吸収層９における第２領域の長さＬ２を６０μｍと設定しても、第１領域と第２領域との境界部において基本横モード光のモード不整合が生じる。その結果、第１領域における水平ＦＦＰの変化量、水平ＦＦＰの波形及び光出力変動量は、図１及び図２に示した第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００と同等の結果となる。
【０１１８】
（第１の実施形態の第３変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第３変形例について図１１を参照しながら説明する。
【０１１９】
図１１に示すように、第３変形例に係る窒化物半導体レーザ装置１００Ｃは、光吸収層３９が、第１の光吸収層３９ａと第２の光吸収層３９ｂとからなり、第１領域に形成される第１の光吸収層３９ａと第２領域に形成される第２の光吸収層３９ｂとは、互いに間隔Ｌｓをおいて配置されている。
【０１２０】
ここで、第１領域と第２領域との間隔Ｌｓは、１０μｍ以下に設定することが好ましい。なぜなら、間隔Ｌｓが１０μｍ以下であると、水平ＮＦＰの波形の歪みが僅かであり、従って、レーザ光の出射端面であるフロント端面１５における水平ＦＦＰの波形の歪みへの影響が小さくなるからである。
【０１２１】
また、間隔Ｌｓが１０μｍ以下であると、第２領域における水平ＮＦＰの広がりも僅かであり、間隔Ｌｓが１０μｍ以下の間隔Ｌｓを設けても、第１領域における基本横モード光のモード不整合による水平ＦＦＰの変化量、水平ＦＦＰの波形及び光出力変動量は、図１及び図２に示した第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００と同等の結果となる。
【０１２２】
なお、第１領域と第２領域との間隔Ｌｓが１０μｍを超える場合は、１０μｍを超える間隔Ｌｓにより水平ＮＦＰの波形に歪みが生じてしまい、フロント端面１５における水平ＦＦＰの波形の歪みが増大するため好ましくない。
【０１２３】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置について、図１２から図１４を用いて説明する。図１２において、図２に示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
【０１２４】
図１２に示すように、第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００Ｄは、光吸収層９を第１領域から第２領域に向かって連続的に変化する平面形状としている。
【０１２５】
具体的に、光吸収層９は、第２領域において、クラッド層６におけるリッジ部６ａのリッジ部中心から光吸収層９のリッジ部６ａ側の端面（側面）までの距離Ｄｉが、フロント端面１５からリア端面１６に向かって距離Ｄｉ１から距離Ｄｉ２にまで連続的に変化するよう設定されている。
【０１２６】
ここで、距離Ｄｉ１は、第１領域と際２領域との境界を除いて、第１の実施形態と同様に、距離Ｄｉ２よりも小さい。一例として、距離Ｄｉ１は１．５μｍに設定され、距離Ｄｉ２は６．０μｍに設定されている。また、光吸収層９における第１領域の共振器長方向の長さＬ１は４０μｍに設定され、その幅ＷＳ１は７．５μｍに設定されている。一方、光吸収層９における第２領域の共振器長方向の長さＬ２は６０μｍに設定され、その最小の幅ＷＳ２は３．０μｍに設定されている。
【０１２７】
このように設定された距離Ｄｉ１、距離Ｄｉ２及び長さＬ２の値を採ると、リッジ部６ａの側面と光吸収層９における第２領域の斜辺とがなす角度θ（以下、単に角度θと呼ぶ。）の値は４．２９°となる。
【０１２８】
第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００Ｄは、第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００と同様に、第１領域と第２領域との基本横モード光の干渉を利用することにより、第１領域の水平ＦＦＰの値を第２領域の水平ＦＦＰの値よりも大きくして、広角化することが可能となる。
【０１２９】
図１３は第２の実施形態の窒化物半導体レーザ装置１００Ｄにおいて、光吸収層９における第１領域の長さＬ１を０μｍから３００μｍにまで変化させた場合の水平ＦＦＰを計算した結果を示している。
【０１３０】
図１３に示すように、第１の実施形態の場合と同様に、光吸収層９おける第１領域の長さＬ１に応じて水平ＦＦＰが変動する。これは、第１の実施形態と同様に、リア端面から伝播してきた第２領域における第２基本横モード光が第１領域との境界部に伝播してくると、第１領域の第１基本横モード光とのモード不整合により、第１領域と第２領域との境界部において干渉が発生するためである。
【０１３１】
また、水平ＦＦＰの最大値は、長さＬ１が４０μｍの場合に８．８０°となる計算結果となり、第１の実施形態における値よりも０．０３°大きくなっている。これは、リッジ部中心から光吸収層９までの距離Ｄｉがリア端面１６からフロント端面１５に向かってＤｉ２からＤｉ１に連続的に変化しているため、第２領域において第２基本横モード光がリア端面１６からフロント端面１６に向かって伝播するに従いモード変換を繰り返しながら第１領域と第２領域との境界部に到達するためである。これにより、第１領域と第２領域との境界部における第２基本横モード光が、第１の実施形態の場合の第２基本横モード光と比べて、第１領域の基本横モードとのモード不整合による干渉の状態が異なるためである。
【０１３２】
図１４は、第２の実施形態において、光吸収層９における第１領域の長さＬ１を０μｍと４０μｍとで試作した窒化物半導体レーザ装置１００Ｄにおいて、レーザ光のパワーが５ｍＷの場合と１００ｍＷの場合の水平ＦＦＰと垂直ＦＦＰとを測定した結果を示している。
【０１３３】
評価したサンプル数は、それぞれ４０個であり、図１４に示す水平ＦＦＰ及び垂直ＦＦＰの値はその平均値である。図１４から分かるように、第１領域の長さＬ１が０μｍでの５ｍＷ時の水平ＦＦＰが６．９０°であるのに対し、第１領域の長さＬ１が４０μｍでの５ｍＷ時の水平ＦＦＰは８．１５°となり、水平ＦＦＰを１．２５°だけ広角化できる。また、１００ｍＷ時も同様に、第１領域の長さＬ１が４０μｍの場合は、第１領域の長さＬ１が０μｍの場合よりも水平ＦＦＰを０．９°だけ広角化できる。これに対し、垂直ＦＦＰは、第１領域の長さＬ１が０μｍの場合の５ｍＷ時が１７．７５°となり、同様に第１領域の長さＬ１が４０μｍの場合は１７．７０°となり、ほぼ同等の結果となる。
【０１３４】
以上のように、第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００Ｄは、フロント端面１５側に設けた光吸収層９の第１領域をリッジ部中心から距離Ｄｉ１に形成し、且つ、光吸収層９におけるフロント端面１５と反対側に設けた第２領域をリッジ部中心からの距離Ｄｉ１を距離Ｄｉ２に連続的に拡大するように設定している。これにより、第１の実施形態と同様に水平ＦＦＰを広角化する効果を得ることが可能となる。
【０１３５】
なお、角度θは１．４°以上となるように、距離Ｄｉ１、距離Ｄｉ２及び第２領域の長さＬ２を第１の実施形態と同様の範囲内で設定することが望ましい。角度θが１．４°未満の場合は、第２領域における基本横モード光のモード変換が緩やかに行われて、第１領域と第２領域との境界部での第２基本横モード光と第１基本横モード光とのモード不整合が小さくなる。その結果、第１領域においても、基本横モード光の振動が小さくなって、水平ＦＦＰが大きくなるという効果が低減されるためである。
【０１３６】
なお、角度θが１．４°以上になるように設定すれば、光吸収層９の長さ、幅及び厚さ、並びにリッジ部６ａのリッジ幅Ｗ等の大きさ、さらには窒化物半導体レーザ装置１００Ｄを構成する各窒化物半導体層の膜厚及び組成等は、第１の実施形態と同様の理由で、第１の実施形態と同等の範囲に設定すれば所望の効果を得ることができる。
【０１３７】
また、図９に示した第１の実施形態の第１変形例と同様に、第１領域はフロント端面１５から所定の第１の間隔ａをおき、リア端面１６から所定の第２の間隔ｂをおいて構成されてもよい（図示せず）。第１変形例と同様に、フロント端面１５からの第１の間隔ａ及びリア端面１６からの第２の間隔ｂが０μｍ以上且つ１０μｍ以下であるならば、第１領域での水平ＦＦＰの変化量及び光出力変動量は、図１２に示した第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１００Ｄと同等の効果を得られる。
【０１３８】
また、図１１に示した第１の実施形態の第３変形例と同様に、光吸収層の第１領域と第２領域とが、互いに間隔Ｌｓをおいて配置されてもよい（図示せず）。ここで、間隔Ｌｓは、第３変形例と同様な理由により、１０μｍ以下であることが望ましい。間隔Ｌｓが１０μｍ以下であれば、第３変形例と同様な理由によって、水平ＦＦＰを広角化する効果を得ることができる。
【０１３９】
（第３の実施形態）  
以下、本発明の第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置について図１５〜図２２を参照しながら説明する。
【０１４０】
第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置は、レーザ光の出射方向に延びる共振器構造を有しており、レーザ共振により発振波長が４０５ｎｍのレーザ光を出力する。
【０１４１】
例えば、第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置は、ｎ型の窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる基板の上に形成されたｎ型クラッド層と、該ｎ型クラッド層の上に形成され、量子井戸構造を有する活性層と、該活性層の下に形成され活性層で生成されたレーザ光を導波する光ガイド層と、活性層の上に形成され該活性層に注入されたキャリアのオーバフローを抑制するオーバフロー抑制層と、オーバフロー抑制層の上に形成され、共振器の長手方向（レーザ光の出射方向）に延びる凸状のリッジ部及び該リッジ部の両側に設けられた平坦部を有するｐ型クラッド層と、リッジ部の両側の平坦部の上にリッジ部から間隔をおいて形成され、発振波長に対してｐ型クラッド層よりも大きい光吸収係数を有する光吸収層と、ｐ型クラッド層及び光吸収層の上に形成された絶縁膜とから構成されている。
【０１４２】
光吸収層は、レーザ光の出射方向と平行で且つリッジ部の線対称軸であるリッジ部中心から光吸収層のリッジ部側の端面（側面）までの距離がＳ１であり、光吸収層の厚さがＤ１である第１領域と、該第１領域と接続し、リッジ部中心から光吸収層のリッジ部側の端面（側面）までの距離がＳ２であり、光吸収層の厚さがＤ２である第２領域とを有している。ここで、第１領域の距離Ｓ１と第２領域の距離Ｓ２、及び第１領域の厚さＤ１と第２領域の厚さＤ２との関係は、Ｓ１≦Ｓ２且つＤ１＞Ｄ２である。この構成によれば、レーザ光出力の高出力化と共に、レーザ光の水平ＦＦＰの広角化が可能な窒化物半導体レーザ装置を実現することができる。
【０１４３】
以下、図１５に第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１５０の一例を示す。
【０１４４】
図１５に示すように、第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１５０は、ｘをアルミニウム（Ａｌ）組成とし、ｙをインジウム（Ｉｎ）組成とすると、ｎ型ＧａＮからなるｎ型基板５１の上に順次エピタキシャル成長された、ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮからなるｎ型クラッド層５２と、活性層５４と、ｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮからなるｐ型クラッド層５６と、ｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層５７とを有している。
【０１４５】
ｐ型クラッド層５６は、レーザ光の出射方向に延び共振器を構成する断面凸状のリッジ部５６ａと、該リッジ部５６ａの両側方に続く平坦部５６ｂとからなる。ｐ型クラッド層５６における両平坦部５６ｂの上には、リッジ部５６ａの両側面から間隔をおいた位置にレーザの発振波長帯の光を吸収する光吸収層５９がそれぞれ形成されている。さらに、ｐ型クラッド層５６におけるリッジ部５６ａの両側面上及び両平坦部５６ｂの上には、各光吸収層５９を覆うと共に電流狭窄機能と光閉じ込め機能を持つ誘電体からなる絶縁膜５８が形成されている。
【０１４６】
図１５において、リッジ部中心から各光吸収層５９のリッジ部５６ａ側の端面までの距離をＳと表している。また、リッジ部５６における平坦部５６ｂの厚さをｄとし、光吸収層５９の厚さ及び幅をそれぞれＤ及びＷｓと表している。
【０１４７】
ｐ型コンタクト層５７は、ｐ型クラッド層５６のリッジ部５６ａの頂面、すなわち絶縁膜５８からの露出部分に形成されており、絶縁膜５８及びｐ型コンタクト層５７の上には、該ｐ型コンタクト層５７とオーミック接合するｐ側電極６０が形成されている。一方、ｎ型基板５１におけるｎ型クラッド層５２の反対側の面（裏面）上には、ｎ型基板５１とオーミック接合するｎ側電極６１が形成されている。
【０１４８】
活性層５４は、ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮからなるｎ型ガイド層５４ａと、ウェル層及びバリア層を含む量子井戸構造を有するＩｎｙＧａ１−ｙＮからなる活性層５４ｂと、該活性層５４ｂからの電子（キャリア）のオーバフローを抑制するｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮからなるｐ型電子ブロック層５４ｃとから構成される。
【０１４９】
以下、前記のように構成された窒化物半導体レーザ装置１５０の製造方法の概略を説明する。
【０１５０】
まず、ｎ型基板５１の上に、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型クラッド層５２からｐ型コンタクト層５７までを順次結晶成長して形成する。
【０１５１】
次に、リソグラフィ法及び反応性イオンエッチング等のドライエッチング法により、ｐ型クラッド層５６に対して、活性層５４ｂへの電流注入及び光閉じ込めを行うリッジ部５６ａを選択的に形成する。このとき、レーザ光の発振閾値電流付近で単一横モードの発振条件を満たすように、ｐ型クラッド層５６におけるリッジ部５６ａのリッジ幅Ｗが１．４μｍで、平坦部５６ｂの厚さｄが５０ｎｍとなるドライエッチングを実施する。ここで、リッジ幅Ｗは、図１５に示すように、リッジ部５６ａと平坦部５６ｂとの境界におけるリッジ部５６ａの幅、すなわち断面凸状のリッジ部５６ａの底部の幅をいう。
【０１５２】
次に、真空蒸着法等により、ｐ型クラッド層５６の上の全面に光吸収層を形成する半導体膜を堆積する。その後、リソグラフィ法及びドライエッチング法により、堆積した半導体膜を各平坦部５６ｂの上で且つリッジ部中心からそれぞれ内側の端面が距離Ｓだけ離れた位置となるようにパターニングして、半導体膜から光吸収層５９をそれぞれ形成する。ここで、光吸収層５９を構成する半導体膜には、窒化物半導体レーザ装置１５０の発振波長である４０５ｎｍの光を吸収するアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）又はシリコン（Ｓｉ）等の半導体材料を用いることができる。このとき、光吸収層５９における光の出射端面側の膜厚を他の領域の膜厚よりも厚くする。これにより、後述するように、水平ＦＦＰの広角化を実現することができる。なお、光吸収層５９の膜厚を部位によって変えるには、エッチングによって出射端面と反対側の領域を選択的に薄くするか、又は出射端面側とその他の領域とを２回に分けて蒸着することによって形成できる。
【０１５３】
次に、ＣＶＤ法等により、光吸収層５９を含むｐ型クラッド層５６の上の全面に、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）又は酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の誘電体からなる絶縁膜５８を堆積する。その後、リソグラフィ法及びドライエッチング法により、絶縁膜５８におけるｐ型クラッド層５６のリッジ部５６ａの上側部分を選択的に除去することにより、リッジ部５６ａの頂面を露出する。
【０１５４】
次に、スパッタ法又は真空蒸着法等により、絶縁膜５８及び該絶縁膜５８から露出するリッジ部５６ａの頂面の上に、チタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）等からなる金属積層膜からなるｐ側電極６０を形成し、形成したｐ側電極６０をｐ型コンタクト層５７とオーミック接合する。
【０１５５】
次に、スパッタ法又は真空蒸着法等により、ｎ型基板５１の裏面上に、チタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）等からなる金属積層膜からなるｎ側電極６１を形成し、形成したｎ側電極６１をｎ型基板５１とオーミック接合する。
【０１５６】
なお、第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１５０は、絶縁膜５８に酸化シリコンを用い、光吸収層５９にα−Ｓｉを用いている。
【０１５７】
図１６（ａ）のｘｚ面に平行な方向における断面図に示された、第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１５０は、その共振器長Ｌが８００μｍに設定されている。
【０１５８】
光吸収層５９は、レーザ光の出射端面であるフロント端面６５側に設けられた第１領域と、該第１領域から連続し、且つ反射端面であるリア端面６６側までを含む第２領域とから構成される。
【０１５９】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、光吸収層５９の第１領域においては、リッジ部５６ａのリッジ部中心から光吸収層５９のリッジ部５６ａ側の端面（側面）までの距離がＳ１に設定され、その厚さがＤ１に設定されている。また、光吸収層５９の第２領域においては、リッジ部中心から光吸収層５９のリッジ部５６ａ側の端面（側面）までの距離がＳ２に設定され、その厚さがＤ２に設定されている。
【０１６０】
ここで、距離Ｓ１は距離Ｓ２以下であり、且つ、厚さＤ１は厚さＤ２よりも大きくなるように設定する。第３の実施形態においては、一例として、距離Ｓ１及び距離Ｓ２は２．５μｍに設定され、厚さＤ１は２０ｎｍに設定され、厚さＤ２は２ｎｍに設定されている。
【０１６１】
光吸収層５９における第１領域の共振器の長手方向（レーザ光の出射方向）の長さＬ１は６０μｍに設定され、第２領域の共振器の長手方向の長さＬ２は７４０μｍに設定している。また、光吸収層９の幅Ｗｓは４μｍに設定されている。
【０１６２】
第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１５０における各窒化物半導体層のＡｌ組成及びＩｎ組成並びに膜厚の一例は、図３に示した第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１５０と同等である。ここで、図３に示す窒化物半導体レーザ装置１５０におけるＡｌ組成及びＩｎ組成並びに膜厚は、３５０ｍＷ以上のキンクレベルを満たすように設定されている。
【０１６３】
次に、第３の実施形態において、光吸収層５９の薄膜化による高出力動作の安定化と、光吸収層９における第１領域の厚さＤ１を第２領域の厚さＤ２よりも大きくすることによって水平ＦＦＰの広角化とを実現できる窒化物半導体レーザ装置１５０の動作について説明する。
【０１６４】
前述したように、窒化物半導体レーザ装置は、高出力状態になると、注入電流に対する光出力の直線性が悪化するキンクという現象が発生しやすくなり、安定した光出力特性を得られなくなる。キンクの原因としては、光出力の増大に伴うリッジ部の発熱により、ｐ型クラッド層の屈折率が大きくなる。このため、リッジ部５６ａによる光閉じ込め能力が増大して、高次横モードが発生しやすくなる。この発生した高次横モードと基本横モードとが互いに干渉することによって、レーザ光の不安定性が生じ、キンクが発生すると考えられる。従って、キンクレベルを向上するには、高次横モードを制御する必要がある。高次横モードの制御方法には、窒化物半導体レーザ装置１５０におけるｐ型クラッド層５６の平坦部５６ｂの厚さｄを大きくすることによって実効屈折率差ΔＮを低減し、水平方向の光閉じ込め能力を弱めて単一モード条件を強くする方法、又は高次横モードが基本横モードに与える影響を小さくする方法が有効である。
【０１６５】
第３の実施形態に係るキンクレベルの向上は、後者の高次横モードが基本横モードに与える影響を小さくする方法及びその効果を利用しており、窒化物半導体レーザ装置１５０の発振波長である４０５ｎｍの光を吸収する光吸収層５９によって、発生する高次横モード光のみを吸収してこれを減衰させる。これにより、基本横モード光と高次横モード光との互いの干渉が生じにくくなり、キンクレベルが向上する。
【０１６６】
図１７は、図３、図１５及び図１６に示した構成を持つ窒化物半導体レーザ装置１５０における光吸収層５９の厚さＤを共振器の長手方向（レーザ光の出射方向）に一様（Ｄ１＝Ｄ２）に変化させた場合の高次横モード光強度の計算結果を示している。図１７において、リッジ部５６ａのリッジ部中心から光吸収層５９のリッジ部５６ａ側の端面までの距離Ｓは２．５μｍで、光吸収層５９の厚さＤが５ｎｍ、１０ｎｍ及び５０ｎｍの場合の高次横モード光の強度の計算結果を示している。
【０１６７】
図１７に示すように、光吸収層５９の厚さＤが小さくなると、キンクの原因となる高次横モードの光強度が減少するという傾向が確認できる。これは、光吸収層５９の薄膜化により、高次横モード光が光吸収層５９側に拡がりやすくなり、高次横モード光が光吸収層５９に効率良く吸収されるためである。その結果、基本横モード光と高次横モード光との互いの干渉が発生しにくくなり、窒化物半導体レーザ装置１５０は高出力まで安定して動作する。
【０１６８】
図１８は、光吸収層５９の厚さＤを５０ｎｍから０ｎｍにまで薄膜化した際の、高次横モード光の導波路損失αｉの計算結果を示している。ここでは、光吸収層５９の厚さＤの５０ｎｍ時の導波路損失αｉで規格化した計算結果を示す。導波炉損失αｉが大きいということは、高次横モード光の吸収が大きいということを示している。図１８からは、光吸収層５９の厚さＤを５０ｎｍから小さくしていくと、厚さＤが２０ｎｍまでは高次横モード光の吸収はほとんど変わらず、厚さＤが２０ｎｍ以下になると、高次横モード光の吸収が増大することが分かる。さらに、厚さＤを２ｎｍ、１ｎｍと順次小さくした場合に、高次横モード光の吸収は最大となり、５０ｎｍ時の高次モード光の吸収の約２．８倍の吸収量を示しており、キンクレベルの向上において最大の効果が期待される。
【０１６９】
図１９（ａ）〜図１９（ｃ）に、リッジ部５６ａのリッジ部中心から光吸収層５９のリッジ部５６ａ側の端面までの距離Ｓを２．５μｍとし、光吸収層５９の厚さＤを５ｎｍ、１０ｎｍ及び５０ｎｍで試作した窒化物半導体レーザ装置１５０を評価した、代表的な動作電流−光出力特性（以下、Ｉ−Ｌ特性と呼ぶ。）を示す。図１９（ｃ）に示すように、光吸収層５９の厚さが５０ｎｍのときのキンクレベルが４７０ｍＷであるのに対し、図１９（ａ）に示すように、光吸収層９の厚さが５ｎｍのときのキンクレベルは６２０ｍＷであり、該キンクレベルを１５０ｍＷも向上できることが分かる。
【０１７０】
図２０は、図１９（ａ）〜図１９（ｃ）とそれぞれ対応する基本横モード光に対する高次横モード光の割合とキンクレベルとの関係を示している。基本横モード光に対する高次横モード光の割合は計算による結果であり、キンクレベルは試作した窒化物半導体レーザ装置１５０をそれぞれ評価した結果である。図２０から、基本横モード光に対する高次横モード光の割合とキンクレベルとはほぼ比例するという関係がみられる。すなわち、基本横モード光に対する高次横モード光の割合が小さいほどキンクレベルは高くなる。これは、基本横モード光に対する高次横モード光の割合を小さくすることにより、基本横モード光と高次横モード光との互いの干渉が弱くなるためである。試作では、光吸収層９の厚さＤが５ｎｍの場合までを検証したが、［表１］の結果から、光吸収層５９の厚さＤを２ｎｍまで薄くすることによって、キンクレベルをさらに向上することができる。
【０１７１】
［表１］に光吸収層５９の厚さＤを２ｎｍまで一様に薄くした場合と、第３の実施形態のように第１領域の厚さＤ１と第２領域の厚さＤ２との関係がＤ１＞Ｄ２（Ｄ１＝２０ｎｍ、Ｄ２＝２ｎｍ）である場合の基本横モード光に対する高次横モード光の割合を計算した結果を示す。
【０１７２】
【表１】
2011243939.tif 000003
【０１７３】
［表１］から分かるように、光吸収層５９の厚さＤが２ｎｍのときの基本横モード光に対する高次横モード光の割合は９．３８２％であるため、図２０からキンクレベルを見積もると、約７２０ｍＷである。従って、キンクレベルを大幅に向上できることが分かる。また、第３の実施形態のように、第１領域の厚さＤ１を２０ｎｍとし、第２領域の厚さＤ２を２ｎｍとしたときの基本横モード光に対する高次横モード光の割合は９．３８４％であるため、光吸収層９の厚さを一様に薄くした場合と同等の効果を得ることができることが分かる。
【０１７４】
このように、光吸収層５９の厚さＤを薄膜化して、高次横モード光を効率良く吸収することにより、基本横モード光と高次横モード光との互いの干渉が発生しにくくなり、窒化物半導体レーザ装置１５０はキンクが発生することなく高出力まで安定して動作することを確認できている。
【０１７５】
図２１（ａ）及び図２１（ｂ）は、図３、図１５及び図１６に示した、光吸収層５９に第１領域及び第２領域を有する窒化物半導体レーザ装置１５０における水平ＮＦＰと水平ＦＦＰとの計算結果である。図２１（ａ）及び図２１（ｂ）において、光吸収層５９における厚さＤ１が２０ｎｍである第１領域の水平ＮＦＰ及び水平ＦＦＰを実線で表し、光吸収層９における厚さＤ１が２ｎｍである第１領域の水平ＮＦＰと水平ＦＦＰとを破線で表している。水平ＮＦＰはビーム径Ｘ（μｍ）により表され、水平ＦＦＰは放射角（°）により表される。
【０１７６】
また、［表２］は光吸収層５９の第１領域及び第２領域の各水平ＦＦＰにおいて、レーザ光の相対強度比が０．５となる点の水平ＦＦＰの計算値を示している。
【０１７７】
【表２】
2011243939.tif 000004
【０１７８】
［表２］に示すように、第１領域の水平ＦＦＰは７．９８°であり、第２領域の水平ＦＦＰは７．７１°である。従って、光吸収層５９の厚さＤが小さい第２領域の方が水平ＦＦＰは狭くなる。すなわち、安定した高出力動作を行うには、光吸収層５９の厚さＤを小さくすると、水平ＦＦＰが狭くなる。これは、吸収層５９によってリッジ部５６ａの外側に漏れ出している基本横モード光の裾部分が吸収されにくいためである。そこで、光吸収層５９におけるフロント端面６５側の第１領域の厚さＤ１を厚くすることによって、水平ＦＦＰの低下を抑制することができる。
【０１７９】
図２２は、図３、図１５及び図１６に示した窒化物半導体レーザ装置１５０における光吸収層５９の第１領域の長さＬ１を０μｍから３００μｍまで変化させた場合の水平ＦＦＰの計算結果を示している。図２２におけるＭ点はＬ１＝０μｍ、すなわち第１領域がなく、フロント端面６５からリア端面６６までが第２領域である場合の水平ＦＦＰの計算結果である。また、Ｎ点はＬ１＝３００μｍ、すなわちフロント端面６５から３００μｍの領域が第１領域である場合の水平ＦＦＰの計算結果である。
【０１８０】
図２２からは、光吸収層５９における第１領域の長さＬ１の変化と共に水平ＦＦＰが変動し、Ｌ１が２６０μｍ程度の値で、第１領域の定常状態であるの水平ＦＦＰの７．９８°に振動しながら収束していく様子が確認できる。
【０１８１】
光吸収層５９における第１領域の長さＬ１が１００μｍ以下の場合は、第１領域の水平ＦＦＰの収束点である７．９８°より水平ＦＦＰが広い値で振動する。また、水平ＦＦＰの最大値は、Ｌ１が６０μｍで８．１７°となる計算結果を得ている。これは、第１領域の基本横モード光（以下、第１基本横モード光と呼ぶ。）と第２領域の基本横モード光（以下、第２基本横モード光と呼ぶ。）の形状が異なることによるモード不整合が原因で発生する現象である。
【０１８２】
リア端面６６側から伝播してきた第２領域の第２基本横モード光が第１領域との境界部に伝播してくると、第１領域の第１基本横モード光とのモード不整合により境界部で干渉が生じる。その後、第２基本横モード光は、第１領域を第１基本横モード光にモードが収束するように振動しながら第１領域内を伝播してフロント端面６５に到達する。このため、第１領域と第２領域との境界部に近い領域、すなわちＬ１が短い領域では第１基本横モード光と第２基本モード光のモード不整合が大きいために、基本モード光は激しく振動しながら伝播する。このとき、第２基本横モード光から第１基本横モード光にモード変換される過程でモード不整合成分が放射モードとしてリッジ部５６ａの外側に放射され、その大部分は光吸収層５９によって吸収される。
【０１８３】
このように、窒化物半導体レーザ装置１５０における高出力特性を満足するように、第２領域の光吸収層を薄くし、且つ光吸収層５９における第１領域の長さＬ１を調整して第２領域との基本横モード光の干渉を積極的に利用することにより、水平ＦＦＰの値を第２領域の水平ＦＦＰよりも広角化することが可能となる。
【０１８４】
また、第３の実施形態により、水平ＦＦＰを広角化することにより、光ピックアップレンズで有効利用される光を損失させることができ、再生時の光出力を高く設定できる。このため、光ディスクの再生時におけるノイズ特性の悪化を抑制することができる。特に、固有ノイズが大きい窒化物半導体レーザ装置ではその効果が大きい。
【０１８５】
なお、光吸収層５９における第２領域の厚さＤ２は、２ｎｍ以上且つ２０ｎｍ以下でなければならない。光吸収層５９における第２領域の厚さＤ２が２ｎｍ未満の場合は、光吸収層５９を安定に蒸着することが困難であるためである。また、光吸収層５９における第２領域の厚さＤ２が２０ｎｍを越える場合は、基本横モード光に対する高次横モード光の割合が大きくなって、所望のキンクレベルが得られないためである。
【０１８６】
また、光吸収層５９における第１領域の厚さＤ１は、２ｎｍ以上且つ５０ｎｍ以下でなければならない。このとき、当然ながら、光吸収層５９における第１領域の厚さＤ１と第２領域の厚さＤ２とは、関係式Ｄ１＞Ｄ２を満たす必要がある。光吸収層５９における第１領域の厚さＤ１が２ｎｍ未満の場合は、上述したように、光吸収層５９を安定に蒸着することが困難であるためである。また、光吸収層５９における第１領域の厚さＤ２が５０ｎｍを越える場合は、光吸収層５９が崩れやすくなるため、絶縁膜５８と光吸収層５９との境界部分において絶縁膜５８が剥がれてしまい、電流リークが発生したり、加工性が悪化したりする等の悪影響を及ぼすためである。従って、光吸収層５９における第１領域の厚さＤ１が２ｎｍ以上且つ５０ｎｍ以下であれば、関係式Ｄ１＞Ｄ２を満たす条件下で第１領域と第２領域との境界部における基本横モード光のモード不整合を大きくすることができるので、水平ＦＦＰを広角化することが可能である。
【０１８７】
また、第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザの装置１５０において、第１領域におけるレーザ光の出射方向と平行であってリッジ部５６ａの線対称軸であるリッジ部中心から光吸収層５９のリッジ部５６ａ側の端面までの距離をＳ１とし、第２領域におけるリッジ部中心から光吸収層５９のリッジ部５６ａ側の端面までの距離をＳ２とすると、距離Ｓ１と距離Ｓ２との関係が、Ｓ１≦Ｓ２となるようにしてもよい。
【０１８８】
このようにすると、第１領域と第２領域との基本横モード光の干渉を積極的に利用することができるため、第１領域の水平ＦＦＰの値を第２領域の水平ＦＦＰの値よりも大きくして広角化することができる。その結果、出射ビームの放射角が安定した、すなわちＦＦＰ特性が安定した窒化物半導体レーザ装置１５０を実現できる。
【０１８９】
また、第１領域におけるリッジ部中心から光吸収層５９のリッジ部５６ａ側の端面までの距離Ｓ１が１．０μｍ以上であり、第２領域のリッジ部中心から光吸収層５９のリッジ部５６ａ側の端面までの距離Ｓ２が１．０μｍ以上且つ２．５μｍ以下であることが好ましい。このとき、上述したＳ１とＳ２との関係式Ｓ１≦Ｓ２を満たすことが好ましい。距離Ｓ１及びＳ２が１μｍ未満の場合は、窒化物半導体レーザ装置１５０の基本横モード光が光吸収層５９によって吸収されてしまい、閾値電流が増大し、且つスロープ効率が低下する。その上、光吸収層５９が吸収体となる発熱によって、長期信頼性に対する悪影響等が生じるためである。また、距離Ｓ２が２．５μｍを越える場合は、第１領域と第２領域との境界部における基本横モード光のモード不整合が小さくなって、水平ＦＦＰの変化量が小さくなるためである。
【０１９０】
また、第３の実施形態に係る半導体レーザ装置１５０は、一例として図３に示したように、各窒化物半導体層におけるＡｌ組成、Ｉｎ組成及び膜厚等を設定したが、これらに限られず、窒化物半導体レーザ装置の最大光出力及びＦＦＰ設計を変更する場合には、その値を変更することも可能である。
【０１９１】
また、光吸収層５９における第１領域の共振器の長手方向の長さＬ１は、２０μｍ以上且つ１５０μｍ以下が好ましい。これは、第１領域の長さＬ１が２０μｍ未満の場合は水平ＦＦＰの増加量が小さいためである。一方、第１領域の長さＬ１が１５０μｍを越えると、水平ＦＦＰの変動量が低下すると共に高次横モード光の吸収が増大し、キンクレベルが低下する等のレーザ特性に悪影響を及ぼすためである。
【０１９２】
また、光吸収層５９における第２領域の共振器の長手方向の長さＬ２は、Ｌ１＋Ｌ２が共振器長と等しくなくても、水平ＮＦＰの迷光による波形の歪みを抑制することが可能である。
【０１９３】
また、光吸収層５９の幅Ｗｓは、４μｍ以上且つ２０μｍ以下に設定する。幅Ｗｓが４μｍ未満であると、リッジ部５６ａの外側への漏れ光の吸収が弱まってリップルが生じ、ＦＦＰ波形が歪むためである。また、幅Ｗｓが２０μｍを越えると、光吸収層５９の材料にα−Ｓｉ等を用いた場合に、光吸収層５９と絶縁膜５８との密着性が悪くなって、窒化物半導体レーザ装置１５０の加工性が悪化し、組立工程時の歩留りが低下するためである。
【０１９４】
また、リッジ部５６ａの幅Ｗは、１．１μｍ以上且つ１．７μｍ以下に設定することが望ましい。リッジ幅Ｗが１．１μｍ未満の場合は、窒化物半導体レーザ装置１５０の直列抵抗が増大し、動作電圧が上昇するためである。一方、リッジ幅Ｗが１．７μｍ以上を越える場合は、窒化物半導体レーザ装置１５０における導波モード条件が単一モード条件を満たさなくなってしまい、高次横モード光の発生によりキンクレベルが低下するためである。
【０１９５】
以上のように、第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置１５０は、光吸収層５９におけるフロント端面６５側の第１領域の厚さＤ１を、第１領域を除く第２領域の厚さＤ２よりも大きくすることにより、窒化物半導体レーザ装置１５０の高出力動作の安定化及び水平ＦＦＰの広角化を図ることができ、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ用光源として望ましい窒化物半導体レーザ装置を実現できる。
【０１９６】
なお、第１〜第３の実施形態は、上記の構成に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良及び変形を行ってもよい。
【０１９７】
例えば、各窒化物半導体層の材料は、上記のＡｌｘＧａ１−ｘＮ及びＩｎｙＧａ１−ｙＮに限られず、他の窒化物半導体材料を用いてもよい。また、半導体材料の種類によって、光吸収層の材料を変更してもよい。
【０１９８】
また、光吸収層の長さ、幅及び厚さ並びにリッジ部の幅等の大きさは、適宜変更してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１９９】
本発明に係る窒化物半導体レーザ装置は、レーザ光のパワーを高出力化してもＦＦＰ（遠視野像）特性が安定して広角化が可能な半導体レーザ装置を実現することができ、例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ用光ディスク装置に適した窒化物半導体レーザ装置等に有用である。
【符号の説明】
【０２００】
１００    窒化物半導体レーザ装置
１００Ａ  窒化物半導体レーザ装置
１００Ｂ  窒化物半導体レーザ装置
１００Ｃ  窒化物半導体レーザ装置
１００Ｄ  窒化物半導体レーザ装置
１５０    窒化物半導体レーザ装置
１      ｎ型基板
２      ｎ型クラッド層
４      活性層
４ａ    ｎ型ガイド層（光ガイド層）
４ｂ    活性層
４ｃ    ｐ型電子ブロック層（オーバフロー抑制層）
６      ｐ型クラッド層
６ａ    リッジ部
６ｂ    平坦部
８      絶縁膜
９      光吸収層
１０    ｐ側電極
１１    ｎ側電極
１５    フロント端面（出射端面）
１６    リア端面（反射端面）
３９    光吸収層
３９ａ  第１の光吸収層
３９ｂ  第２の光吸収層
５１    ｎ型基板
５２    ｎ型クラッド層
５４    活性層
５４ａ  ｎ型ガイド層（光ガイド層）
５４ｂ  活性層
５４ｃ  ｐ型電子ブロック層（オーバフロー抑制層）
５６    ｐ型クラッド層
５６ａ  リッジ部
５６ｂ  平坦部
５８    絶縁膜
５９    光吸収層
６０    ｐ側電極
６１    ｎ側電極
６５    フロント端面（出射端面）
６６    リア端面（反射端面）
【図１】
2011243939.tif 000005
【図２】
2011243939.tif 000006
【図３】
2011243939.tif 000007
【図４Ａ】
2011243939.tif 000008
【図４Ｂ】
2011243939.tif 000009
【図４Ｃ】
2011243939.tif 000010
【図５】
2011243939.tif 000011
【図６Ａ】
2011243939.tif 000012
【図６Ｂ】
2011243939.tif 000013
【図７Ａ】
2011243939.tif 000014
【図７Ｂ】
2011243939.tif 000015
【図７Ｃ】
2011243939.tif 000016
【図８Ａ】
2011243939.tif 000017
【図８Ｂ】
2011243939.tif 000018
【図８Ｃ】
2011243939.tif 000019
【図９】
2011243939.tif 000020
【図１０】
2011243939.tif 000021
【図１１】
2011243939.tif 000022
【図１２】
2011243939.tif 000023
【図１３】
2011243939.tif 000024
【図１４】
2011243939.tif 000025
【図１５】
2011243939.tif 000026
【図１６】
2011243939.tif 000027
【図１７】
2011243939.tif 000028
【図１８】
2011243939.tif 000029
【図１９】
2011243939.tif 000030
【図２０】
2011243939.tif 000031
【図２１】
2011243939.tif 000032
【図２２】
2011243939.tif 000033
【図２３】
2011243939.tif 000034
【図２４】
2011243939.tif 000035
【図２５Ａ】
2011243939.tif 000036
【図２５Ｂ】
2011243939.tif 000037