(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
半導体基板上に順に積層された下クラッド層、活性層、及び上クラッド層と、
前記上クラッド層に設けられたリッジと、
前記リッジを構成する両側の溝の底面の下にある前記上クラッド層に設けられ前記活性層に達していない回折格子と、
前記リッジの上面に接続された電極とを備え、
前記回折格子は、前記リッジに対して平行に形成されるか、前端面と後端面に向かってそれぞれ広がる方向に傾斜するように形成されるか、又は三日月形に湾曲するように形成され、
前記回折格子の上方に電極が延在していることを特徴とするリッジ型半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上クラッド層にリッジが設けられたリッジ型半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
リッジ型半導体レーザ素子では、リッジ下部に流れた電流により発生した光の多くはレーザ光（閾値電流以上）となる。しかし、上クラッド層でリッジの両側に広がった漏れ電流が活性層に流れると、共振器方向に対して垂直方向のＥＬ（electro-luminescence）光が発生する。このためリッジ以外からもＥＬ光が出射される。表示用システムでは、リッジ以外からの漏れ光（迷光）により色調整ができなくなるなどの問題が生じる。そこで、迷光を吸収する吸収壁を設けたレーザ素子が提案されている（例えば、特許文献１の図１０参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９８０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸収壁を設ければ、迷光を抑制することができる。しかし、迷光を吸収した分だけ、レーザの発光強度が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は迷光を抑制し、かつ発光強度を向上させることができるリッジ型半導体レーザ素子を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るリッジ型半導体レーザ素子は、半導体基板と、半導体基板上に順に積層された下クラッド層、活性層、及び上クラッド層と、前記上クラッド層に設けられたリッジと、前記リッジを構成する両側の溝の底面の下にある前記上クラッド層に設けられ前記活性層に達していない回折格子と、前記リッジの上面に接続された電極とを備え、前記回折格子は、前記リッジに対して平行に形成されるか、前端面と後端面に向かってそれぞれ広がる方向に傾斜するように形成されるか、又は三日月形に湾曲するように形成され、前記回折格子の上方に電極が延在していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、迷光を抑制し、かつ発光強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るリッジ型半導体レーザ素子を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るリッジ型半導体レーザ素子の回折格子を示す上面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るリッジ型半導体レーザ素子の変形例１を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るリッジ型半導体レーザ素子の変形例２を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るリッジ型半導体レーザ素子の変形例３を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るリッジ型半導体レーザ素子の回折格子を示す上面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るリッジ型半導体レーザ素子の回折格子の変形例１を示す上面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るリッジ型半導体レーザ素子の回折格子の変形例２を示す上面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るリッジ型半導体レーザ素子の回折格子の変形例３を示す上面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るリッジ型半導体レーザ素子を示す上面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ´に沿った断面図である。
【図１２】図１０のＢ−Ｂ´に沿った断面図である。
【図１３】図１０のＣ−Ｃ´に沿った断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係るリッジ型半導体レーザ素子の変形例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係るリッジ型半導体レーザ素子について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るリッジ型半導体レーザ素子を示す断面図である。半導体基板１上に下クラッド層２、活性層３、及び上クラッド層４が順に積層されている。例えば、半導体基板１はｎ型ＧａＡｓ層、下クラッド層２はｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層、上クラッド層４はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層、活性層３はＡｌＧａＩｎＰ層である。
【００１１】
上クラッド層４にリッジ５が設けられ、リッジ５の両側に凹部６が設けられている。凹部６の底面に回折格子７が設けられている。図２は、本発明の実施の形態１に係るリッジ型半導体レーザ素子の回折格子を示す上面図である。回折格子７は、リッジ５に対して平行になっている。
【００１２】
リッジ５の側面及び凹部６内は絶縁膜８で覆われている。リッジ５の上面において絶縁膜８に開口が形成されている。この開口を介してリッジ５の上面にｐ電極９が接続されている。半導体基板１の下面にｎ電極１０が接続されている。ｐ電極９は回折格子７の上方に延在している。
【００１３】
続いて本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、リッジ５の両側の凹部６の底面に回折格子７が設けられている。この回折格子７によりＥＬ光が垂直方向に繰り返し反射され、リッジ５に集まる。これにより、リッジ５以外からの漏れ光（迷光）を抑制することができる。
【００１４】
また、ｐ電極９が回折格子７の上方に延在しているため、ＥＬ光がｐ電極９で反射して回折格子７に戻る。従って、迷光を吸収して抑制する従来技術に比べて、レーザの発光強度を向上させることができる。
【００１５】
図３は、本発明の実施の形態１に係るリッジ型半導体レーザ素子の変形例１を示す断面図である。回折格子７上に半導体層１１が設けられ、その上に絶縁膜８とｐ電極９が順に設けられている。この場合でも、ＥＬ光がｐ電極９で反射して回折格子７に戻るので、発光強度を向上させることができる。
【００１６】
図４は、本発明の実施の形態１に係るリッジ型半導体レーザ素子の変形例２を示す断面図である。上クラッド層４ａに回折格子７が設けられ、その上に半導体層１１が設けられている。半導体層１１上に上クラッド層４ｂが設けられている。上クラッド層４ｂにリッジ５が設けられ、リッジ５の両側に凹部６が設けられている。回折格子７は凹部６の底面に配置され、その上に絶縁膜８とｐ電極９が順に設けられている。この場合でも、ＥＬ光がｐ電極９で反射して回折格子７に戻るので、発光強度を向上させることができる。
【００１７】
図５は、本発明の実施の形態１に係るリッジ型半導体レーザ素子の変形例３を示す断面図である。凹部６内が中空になっている。この場合、ＥＬ光が凹部６内の空気との界面又はｐ電極９で反射して回折格子７に戻るので、発光強度を向上させることができる。
【００１８】
なお、本実施の形態では、回折格子７を半導体レーザ素子の共振器方向の全域に設けているが、共振器方向の一部のみに回折格子７を設けてもＥＬ光をリッジ５に集めることができる。但し、反射効率は低下する。
【００１９】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係るリッジ型半導体レーザ素子の回折格子を示す上面図である。回折格子７は、前端面１２と後端面１３に向かってそれぞれ広がる方向に傾斜している。この回折格子７によりＥＬ光を反射することで、前端面１２と後端面１３においてＥＬ光をリッジ５に集光させることができる。
【００２０】
図７は、本発明の実施の形態２に係るリッジ型半導体レーザ素子の回折格子の変形例１を示す上面図である。前端面１２の近傍のみに回折格子７を設けている。これにより、前端面１２においてＥＬ光をリッジ５に集光させることができる。
【００２１】
図８は、本発明の実施の形態２に係るリッジ型半導体レーザ素子の回折格子の変形例２を示す上面図である。回折格子７が三日月形に湾曲している。これにより、回折格子７がストレートの場合よりもＥＬ光の集光性が向上する。
【００２２】
図９は、本発明の実施の形態２に係るリッジ型半導体レーザ素子の回折格子の変形例３を示す上面図である。回折格子７は、前端面１２と後端面１３の近傍ではリッジ５に対して傾斜し、共振器中央部ではリッジ５に対して平行になっている。端面近傍の回折格子７はＥＬ光をリッジ５に集光させる。共振器中央部では、ＥＬ光は回折格子７により垂直方向に繰り返し反射され、リッジ５に集まる。
【００２３】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係るリッジ型半導体レーザ素子を示す上面図である。図１１は、図１０のＡ−Ａ´に沿った断面図である。図１２は、図１０のＢ−Ｂ´に沿った断面図である。図１３は、図１０のＣ−Ｃ´に沿った断面図である。
【００２４】
リッジ５の両側に凹部６が設けられている。前端面１２の近傍において凹部６の底面に、リッジ５のストライプに対して垂直に溝１４が設けられている。リッジ５の上面にｐ電極９が接続されている。溝１４内にｐ電極９が延在している。
【００２５】
続いて本実施の形態の効果について説明する。前端面１２の近傍において凹部６の底面に溝１４を設けているため、リッジ５以外からの漏れ光（迷光）を抑制することができる。また、本実施の形態では、溝１４内にｐ電極９が延在している。この溝１４内のｐ電極９によりＥＬ光が反射するので、迷光の遮断効果が向上し、迷光を利用した発光強度も向上することができる。また、前端面１２までｐ電極９を形成することで、発振効率を向上させることができる。
【００２６】
図１４は、本発明の実施の形態３に係るリッジ型半導体レーザ素子の変形例を示す上面図である。リッジ５のストライプに対して斜めに溝１４が設けられている。この場合でも上記の効果を得ることができる。
【００２７】
なお、上記実施の形態では、リッジ半導体レーザ素子について記述したが、埋め込みリッジ半導体レーザ素子や電流狭型の半導体レーザ素子でも同様の効果がある。
【符号の説明】
【００２８】
１  半導体基板
２  下クラッド層
３  活性層
４，４ａ，４ｂ  上クラッド層
５  リッジ
６  凹部
７  回折格子
９  ｐ電極（電極）
１２  前端面（端面）
１３  後端面（端面）
１４  溝
【図１】
0005703915.tif 000002
【図２】
0005703915.tif 000003
【図３】
0005703915.tif 000004
【図４】
0005703915.tif 000005
【図５】
0005703915.tif 000006
【図６】
0005703915.tif 000007
【図７】
0005703915.tif 000008
【図８】
0005703915.tif 000009
【図９】
0005703915.tif 000010
【図１０】
0005703915.tif 000011
【図１１】
0005703915.tif 000012
【図１２】
0005703915.tif 000013
【図１３】
0005703915.tif 000014
【図１４】
0005703915.tif 000015