(57)【要約】【課題】リッジ構造を改良し、半導体レーザにおいて高出力化と偏光比改善とを可能にする。【解決手段】半導体レーザ１００の光出射面に近い領域（図１（ｂ）の左図）のリッジ部１０８の高さを、その他の領域（図１（ｂ）の右図）のリッジ部１０８の高さより低くする。このように、光出射端近傍のリッジ部１０８の高さを低くすることにより、低導波損失を維持しつつ、リッジ部１０８に加わる応力の影響を小さくすることができ、高出力化と偏光比改善との両立が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第一伝導型のクラッド層と、活性層と、第二伝導型のクラッド層とを備え、光を出射する端面に近い領域における前記第二伝導型クラッド層の最も厚い部分の厚さを、その他の領域における前記第二伝導型のクラッド層の最も厚い部分の厚さよりも薄くしたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
基板上に、第一伝導型のクラッド層と、活性層と、第二伝導型のクラッド層と、電極とを備え、光を出射する端面に近い領域における前記第二伝導型クラッド層上の前記電極の厚さを、その他の領域における前記第二伝導型クラッド層上の電極の厚さよりも薄くしたことを特徴とする半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種光ディスクに対する読み込みおよび／または書き込み等のために用いられる光源用の半導体レーザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤやＣＤなどの光ディスクの読み込みあるいは書き込みピックアップ用の光源には、波長６５０ｎｍ帯もしくは波長７８０ｎｍ帯の半導体レーザが用いられている。半導体レーザは出射面積が小さいため、出射光が回折効果によって空間で拡がってしまう。
【０００３】
このため、光ディスクに効率よく照射するためにはレンズで集光する必要がある。出射光の遠視野像の拡がる角度（以下、拡がり角という）が大き過ぎると、レンズ外まで光が漏れて光の利用効率が低下するため、レーザの導波構造により拡がり角を制御する必要がある。
【０００４】
基板に水平な方向の拡がり角の制御に対応するには、現在実用化されている光ディスク用半導体レーザにおいてリッジ構造のものが主流である。これは活性層から見て基板と反対側にあるクラッド層の厚さを、光を導波すべき部分に対して、その両側よりも厚くすることにより、実行屈折率差を設けて導波する構造である。このレーザの従来例としては、例えば非特許文献１が挙げられる。
【非特許文献１】Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36 (1997) pp2666-2670
【特許文献１】特開平７−１９３３２０号公報
【特許文献２】特開２００４−３２７６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、半導体レーザチップは、基板を上にして、すなわち、リッジ構造を下にしてサブマウントにボンディングされる。この組立方法は、放熱性に優れるため広く採用されているが、一方で、リッジ部が下側に位置することにより、半田材との熱膨張係数の差などによりリッジ部が応力を受けやすくなる。
【０００６】
その結果、発生する深刻な問題のひとつとして偏光比の悪化がある。偏光比とは出射光のＴＥモードの光強度とＴＭモードの光強度の比である（特許文献１，２参照）。
【０００７】
通常、光ディスク用半導体レーザはＴＥモードでの発振動作が支配的である。しかし、リッジ部に応力が加わると屈折率の異方性（複屈折）が生じ、その結果として一部の光においてＴＥモードからＴＭモードへ伝播モードが変動する現象が生じる。特に、導波領域のクラッド層と、その両側のクラッド層の膜厚差（以下、リッジ高さ）が大きくなるほど、また光密度が高くなるほど、その発生が顕著になる。
【０００８】
偏光比が小さくなると、ＴＥモード光の利用を前提とした偏光光学系において光量不足が生じ、ピックアップ動作に支障をきたしてしまう可能性がある。リッジ高さを低くすれば前記現象の発生は抑えられるが、リッジ部の高さが低いと、電極まで光が広がってしまい導波損失が増加するため、高出力動作が困難となる。
【０００９】
本発明の目的は、前記従来の技術の課題を解決し、リッジ構造を改良し、半導体レーザにおいて高出力化と偏光比改善とを可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の半導体レーザに係る発明は、基板上に、第一伝導型のクラッド層と、活性層と、第二伝導型のクラッド層とを備え、光を出射する端面に近い領域における前記第二伝導型クラッド層の最も厚い部分の厚さを、その他の領域における前記第二伝導型のクラッド層の最も厚い部分の厚さよりも薄くしたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に記載の半導体レーザに係る発明は、基板上に、第一伝導型のクラッド層と、活性層と、第二伝導型のクラッド層と、電極とを備え、光を出射する端面に近い領域における前記第二伝導型クラッド層上の前記電極の厚さを、その他の領域における前記第二伝導型クラッド層上の電極の厚さよりも薄くしたことを特徴とするものである。
【００１２】
前記構成によって、本発明に係る半導体レーザは、光密度が高くなる出射光端面付近に限定してリッジ高さを低くし、その他の領域のリッジ高さは高くすることができ、リッジ部に加わる応力の低減化と高出力化と導波損失の低減化とを図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る半導体レーザによれば、光密度の高い端面近傍での応力を小さくすることによって伝播モードの変動を抑えることができ、かつ、その他の導波領域のリッジ高さは確保することによって導波損失の増加を小さくすることができるため、偏光比が高くかつ高出力動作が可能な特性を有する半導体レーザの実現が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態１である半導体レーザの構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の破線矢視で示す部分の断面図であって、本実施の形態の半導体レーザ１００において、（ａ）に示す平面図の左側が光出射端である。
【００１６】
図１（ｂ）において、１０１はｎ型ＧａＡｓ基板、１０２はｎ型クラッド層、１０３は活性層、１０４はｐ型クラッド層、１０５はｎ型電流ブロック層、１０６はｐ側電極、１０７はｎ側電極、１０８はリッジ部である。
【００１７】
実施の形態１では、半導体レーザ１００の光出射面に近い領域（図１（ｂ）の左図）のリッジ部１０８の高さが、その他の領域（図１（ｂ）の右図）のリッジ部１０８の高さより低いことが特徴である。
【００１８】
図２−１〜図２−３の（ａ）〜（ｇ）は実施の形態１の半導体レーザにおける製造工程を順に示す構造図である。（ａ）〜（ｇ）において、それぞれ上図が平面図、下図が断面図である。
【００１９】
図２−１（ａ）において、ＭＯＣＶＤエピタキシャル工程によりｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型クラッド層１０２と、活性層１０３と、ｐ型クラッド層１０４とを順次積層する。
【００２０】
図２−１（ｂ）において、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程によりリッジ形成領域上にＳｉＯ２ストライプマスク２０１を形成する。
【００２１】
図２−１（ｃ）において、エッチング工程によりｐ型クラッド層１０４の一部をエッチングしてリッジ部１０８を形成する。エッチング工程によりＳｉＯ２ストライプマスク２０１を除去する。
【００２２】
図２−２（ｄ）において、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程によりＳｉＯ２マスク２０２を形成する。このＳｉＯ２はリッジ部１０８の高さを低くしたい領域（図における左側。以下、低リッジ領域という）以外をマスクしたパターンを形成している。なお、共振器長１５００μｍに対し、低リッジ領域は出射端面側から３００μｍとしている。
【００２３】
図２−２（ｅ）において、エッチング工程によりｐ型クラッド層１０４の一部をエッチングして低リッジ領域を形成する。エッチング工程によりＳｉＯ２マスク２０２を除去する。
【００２４】
図２−２（ｆ）において、ＭＯＣＶＤエピタキシャル工程によりｎ型電流ブロック層１０５の選択再成長を行う。
【００２５】
図２−３（ｇ）において、蒸着などによりｐ側電極１０６とｎ側電極１０７を形成する。
【００２６】
なお、各層の材料，伝導型，膜厚，キャリア濃度は下記の（表１）のとおりである。
【００２７】
【表１】
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※１  リッジ内部１．４μｍ、リッジ外部０．２μｍ
※２  基板に垂直な方向に成長した領域の膜厚である。
【００２８】
図３，図４は半導体レーザにおける低リッジ領域の長さ（以下、低リッジ長という）と偏光比との関係を示す説明図である。
【００２９】
図４に示すように、半導体レーザ３０１はＳｉサイドマウント３０４に対してジャンクションダウンで組み立てられる。この場合、半導体レーザ３０１のリッジ部３０２は半田材３０３と極めて近くなるため、半田材３０３とリッジ部３０２を構成する半導体層の熱膨張係数の差などによりリッジ部３０２に応力が加わる。
【００３０】
その結果、リッジ部３０２付近では特定方向に歪が加わることにより光学異方性が生じ、またＴＥモードで伝播していた光の偏光方向が変動し、ＴＭモードでの伝播成分が増加する。特に、光密度が高く、かつリッジ部の高さが高い高出力レーザなどで、この現象がさらに顕著になることが本発明者の実験により検証されている。
【００３１】
また、本発明者による実験によれば、図３に示すように、低リッジ長を長くするにしたがって偏光比が改善されていることが明らかになった。これは共振器の中でも、特に光密度が高い端面近傍のリッジ部３０２の高さを低減することにより、リッジ部３０２における歪が小さくなるものと考えられる。特に、３００〜４００μｍにおいて偏光比改善の効果が顕著であった。これ以上に低リッジ長を伸ばしても、同様の効果が期待できるが、過度の低リッジ領域の確保は導波損失の観点から望ましくないと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の半導体レーザ装置は、ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋Ｒ，ＤＶＤ＋ＲＷ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ，ＣＤ−ＤＡ，ＶＣＤなどの各種光ディスクのピックアップ用光源、およびその他の光情報処理，光通信，光計測の光源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１である半導体レーザの構成を示す図、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の破線矢視で示す部分の断面図
【図２−１】（ａ）〜（ｃ）は実施の形態１の半導体レーザにおける製造工程を順に示す構造図
【図２−２】（ｄ）〜（ｆ）は実施の形態１の半導体レーザにおける製造工程を順に示す構造図
【図２−３】（ｇ）は実施の形態１の半導体レーザにおける製造工程を順に示す構造図
【図３】本実施の形態の半導体レーザにおける低リッジ領域の長さと偏光比との関係を示す図
【図４】本実施の形態の半導体レーザの組立状態を示す側面図
【符号の説明】
【００３４】
１００  半導体レーザ
１０１  ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２  ｎ型クラッド層
１０３  活性層
１０４  ｐ型クラッド層
１０５  ｎ型電流ブロック層
１０６  ｐ側電極
１０７  ｎ側電極
１０８  リッジ部
２０１  ＳｉＯ２ストライプマスク
２０２  ＳｉＯ２マスク
３０１  レーザチップ
３０２  レーザチップのリッジ部
３０３  半田材
３０４  Ｓｉサイドマウント
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図３】
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【図４】
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