(57)【要約】【課題】発振波長の温度依存性が小さい半導体レーザを提供する。【解決手段】半導体レーザの前端面コーティング層もしくは後端面コーティング層の反射率が、所定の波長λｃよりも長波長側で急激に低くなるように設定される。これにより、半導体レーザの損失αが、所定の波長λｃよりも長波長側で急激に大きくなる。よって、高温Ｔ２，Ｔ３での半導体レーザの発振波長λＬ（Ｔ２），λＬ（Ｔ３）が、所定の波長λｃ近傍にクランプされる。【選択図】図４
2008244300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファブリペロ型の共振器と、
前記共振器の前端面上もしくは後端面上に形成されたエッジフィルタ型のコーティング層とを備え、
前記コーティング層の反射率が、所定の波長よりも長波長側で低下するように設定されたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザにおいて、
前記所定の波長が、当該半導体レーザの使用温度範囲の下限において当該半導体レーザの利得が最大となる波長よりも短波長側に設定されたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体レーザにおいて、
波長幅が０．０１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内で、前記反射率が低下することを特徴とする半導体レーザ。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の半導体レーザにおいて、
前記反射率の変化前後で前記共振器のミラー損失が１５ｃｍ−１以上変化するように、前記コーティング層の反射率が設定され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、ファブリペロ型の共振器を有する半導体レーザに係り、特に共振器端面を覆うエッジフィルタ型のコーティング層に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ファブリペロ型共振器を有する半導体レーザ（以下「ＦＰ−ＬＤ」という。）が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。この非特許文献１の１６４〜１７１頁には、ＦＰ−ＬＤの発振原理が記載されている。同文献の２４３〜２５１頁には、ＦＰ−ＬＤの縦モード発振が記載されている。ＦＰ−ＬＤの縦モード発振の条件は、同文献の１６６頁の図４．２（ｄ）に示されるように、ＦＰ−ＬＤの利得スペクトルのピーク近傍にある共振器モードによって規定される。通常のＦＰ−ＬＤの縦モード間隔は、数Å程度である（同文献の２４４頁参照）。そうすると、実際のＦＰ−ＬＤの発振時には、利得スペクトルのピーク近傍にある複数本の縦モード発振が起こる。ＦＰ−ＬＤの利得スペクトルは、活性層を構成する半導体のバンド構造によって決定される。この半導体のバンド構造は、温度依存性を有している。このため、ＦＰ−ＬＤの縦モード発振も温度依存性を有することとなる。
【０００３】
ところで、ＦＰ−ＬＤの共振器の出射端面（前側端面及び後側端面）には、該出射端面を保護するためのコーティング層が形成されている（上記非特許文献１参照）。このコーティング層の反射率、前側端面上のコーティング層の反射率Ｒｆと、後側端面上のコーティング層の反射率Ｒｒとは、ＦＰ−ＬＤが所望の特性を有するように設定される。これｒらの反射率Ｒｆ，Ｒｒは、後述する式(2)からも分かるように、ＦＰ−ＬＤのスロープ効率（ＳＥ：slope efficiency）に対して与える影響が大きい。よって、これらの反射率Ｒｆ，Ｒｒが波長に対してできるだけ不変となるように、コーティング層のロバスト設計（Robust Design）が行われている。高出力動作が要求されるＮｄ：ＹＡＧレーザ励起用０．８μｍ帯ＬＤでは、反射率Ｒｆとして１０〜２０％程度の値が選択され、反射率Ｒｒとして９５〜１００％の値が選択される場合が多い。
【０００４】
次に、従来例として、コーティング層が形成されたＦＰ−ＬＤの発振波長の温度依存性について説明する。本例において、上記反射率Ｒｆは１２％であり、上記反射率Ｒｒは９９％であり、両反射率Ｒｆ，Ｒｒは共に波長依存性は無い。また、共振器の内部損失αｉは１ｃｍ−１であり、共振器長Ｌｃは１ｍｍである。
【０００５】
図１２に示すように、このＦＰ−ＬＤの損失αは、波長に関係なく１１．７ｃｍ−１で一定である。ここで、ＦＰ−ＬＤの温度（使用温度）がＴ１である場合に、このＦＰ−ＬＤに電流を注入すると、図１２において符号「ＧＳ（Ｔ１）」で示すような利得スペクトルが得られる。この場合、波長λＬ（Ｔ１）近傍において、損失αと利得スペクトルのピークとが均衡するため、レーザ発振が起こる。このときに選択される縦モードの発振波長は、利得ピークが得られる波長λＬ（Ｔ１）を中心として複数ある。すなわち、波長λＬ（Ｔ１）を中心として複数の縦モードが生じる。
【０００６】
ＦＰ−ＬＤの温度がＴ２，Ｔ３と高くなるに連れて、ＦＰ−ＬＤを構成する半導体の禁止帯幅は小さくなる。このため、図１２に示すように、利得スペクトルＧＳ（Ｔ２），ＧＳ（Ｔ３）は長波長側にシフトする。これに伴い、損失αと利得とが均衡する波長λＬ（Ｔ２），λＬ（Ｔ３）も長波長側にシフトする。
【０００７】
従来のＦＰ−ＬＤの発振波長の温度依存性については、上記非特許文献１の２４４頁の表４．２にまとめられている。例えば、ＡｌＧａＡｓ系材料を用いた０．８μｍ帯ＬＤは、２〜３Å／℃程度の発振波長の温度依存性を有することとなる。
【０００８】
【非特許文献１】米津  宏雄著、「光通信素子工学−発光・受光素子」第７版、工学図書株式会社、平成１５年５月２０日
【特許文献１】特開平５−８２８９７号公報
【特許文献２】特開平９−１０７１５６号公報
【特許文献３】特開２００５−７２４８８号公報
【特許文献４】特開２００４−１１１６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、ＦＰ−ＬＤをＮｄ：ＹＡＧやＹｂ：ＹＡＧ等の固体レーザの励起用光源として用いる場合には、発振波長を高精度に制御する必要がある。具体的には、Ｎｄ：ＹＡＧに適用する場合には、発振波長を８０８±３ｎｍ、望ましくは８０８±１ｎｍに制御する必要がある。また、Ｙｂ：ＹＡＧに適用する場合には、発振波長を９４０±９ｎｍ、望ましくは９４０±３ｎｍに制御する必要がある。
【００１０】
また、上記固体レーザの主な用途は、溶接、切断、穴あけ、半田付け等の機械加工である。かかる機械加工に必要とされる出力は数Ｗ〜数十ＫＷと大きく、励起光からレーザ光への変換効率も数十％と高い。このため、同レーザ励起用には数十Ｗ級の出力を有し、かつ、発振波長の揃ったＦＰ−ＬＤを数本〜数百本搭載する必要がある。数十Ｗ級の出力を有するＬＤを実現するために、Bookham社製のBAC50C-806-01,BAC50C-806-02のような、ブロードエリアＦＰ−ＬＤを数十個集積した１ｃｍ幅のＬＤバーを、マイクロチェネルで水冷される構造に搭載したパッケージ（以下「ＬＤパッケージ」という。）が知られている。
【００１１】
かかるＬＤパッケージの発振波長を揃えるためには、ＬＤバーを構成するＦＰ−ＬＤの活性層の組成変動や膜厚変動を出来るだけ小さくする必要があり、さらにＬＤバーの組み立てバラツキを含めたパッケージの熱抵抗の変動を出来るだけ小さくする必要がある。また、固体レーザ側では、ＬＤパッケージの冷却水の精密な温度管理が不可欠であり、そのためには大きな冷却能力を有する熱交換器を設置する必要があった。
【００１２】
一方、ＦＰ−ＬＤの活性層の組成変動や膜厚変動が生じた場合や、パッケージの熱抵抗の変動が生じた場合であっても、ＦＰ−ＬＤの発振波長の変動を抑制することが望まれる。すなわち、ＬＤパッケージの歩留まりを改善するため、ＦＰ−ＬＤの発振波長の温度依存性を小さくすることが望まれる。
【００１３】
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、発振波長の温度依存性が小さい半導体レーザを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る半導体レーザは、ファブリペロ型の共振器と、
前記共振器の前端面上もしくは後端面上に形成されたエッジフィルタ型のコーティング層とを備え、
前記コーティング層の反射率が、所定の波長よりも長波長側で低下するように設定されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、以上説明したように、コーティング層の反射率が所定の波長よりも長波長側で低下するように設定されている。これにより、半導体レーザの損失は、所定の波長よりも長波長側で増大する。よって、半導体レーザの温度が高い場合に、発振波長が所定の波長近傍にクランプされる。従って、本発明によれば、発振波長の温度依存性を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図中、同一または相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。
【００１７】
図１は、本実施の形態による半導体レーザ（以下「ＬＤ」という。）１の素子構造を示す断面図である。ＬＤ１は、ファブリペロ（Fabry-Perot）型共振器を有している。ＬＤ１は、波長８０８ｎｍ近傍で発振するものである。
【００１８】
図１に示すように、ＬＤ１は、半導体基板１１としてのｎ型ＧａＡｓ基板を有している。基板１１の裏面には、ｎ型下部電極２１が形成されている。ｎ型下部電極２１は、例えば、ＡｕとＧｅの合金膜とＡｕ膜との積層膜により構成される。
【００１９】
基板１１の表面には、ｎ型バッファー層１２が形成されている。ｎ型バッファー層１２は、例えば、ｎ型ＧａＡｓ層により構成される。ｎ型バッファー層１２の膜厚は、例えば、２００−７００ｎｍである。ｎ型バッファー層１２上には、ｎ型クラッド層１３が形成されている。ｎ型クラッド層１３は、例えば、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰにより構成される。ｎ型クラッド層１３の膜厚は、例えば、５００−１５００ｎｍである。基板１１、ｎ型バッファー層１２及びｎ型クラッド層１３には、ｎ型不純物であるＳｉが添加されている。
【００２０】
ｎ型クラッド層１３上には、多重量子井戸構造が形成されている。多重量子井戸構造は、例えば、ＩｎＧａＡｓＰガイド層１４と、ＧａＡｓＰ活性層１５と、ＩｎＧａＡｓＰガイド層１６とによって構成されている。活性層１５の膜厚は、例えば、５−１２ｎｍであり、ガイド層１４，１６の膜厚は、例えば、５００−１５００ｎｍである。
【００２１】
この多重量子井戸構造の上には、ｐ型クラッド層１７が形成されている。ｐ型クラッド層１７は、例えば、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層により構成される。ｐ型クラッド層１７の膜厚は、例えば、５００−１５００ｎｍである。ｐ型クラッド層１７には、ｐ型不純物としてＺｎ又はＭｇが添加されている。
【００２２】
ｐ型クラッド層１７上には、ｐ型バッファ層１８が形成されている。ｐ型バッファ層１８は、例えば、ｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層により構成される。ｐ型バッファ層１８の膜厚は、例えば、１００−５００ｎｍである。ｐ型バッファ層１８は、ｐ型不純物としてＺｎ又はＭｇが添加されている。
【００２３】
ｐ型バッファ層１８上には、オーミックコンタクトをとるためのｐ型キャップ層１９が形成されている。ｐ型キャップ層１９は、例えば、ｐ型ＧａＡｓ層により構成される。ｐ型キャップ層１９は、ｐ型不純物としてＺｎ又はＭｇが添加されている。ｐ型キャップ層１９の膜厚は、例えば、１−３ｎｍである。ｐ型キャップ層１９上には、ｐ型上部電極２０が形成されている。ｐ型上部電極２０は、例えば、Ｔｉ膜とＡｕ膜の積層膜により構成される。
【００２４】
ＬＤ１は、１対の平行な出射端面（劈開面）１０Ａ，１０Ｂを有している。前側の出射端面１０Ａ上には、コーティング層（以下「前端面コーティング層」ともいう。）２２が形成されている。後側の出射端面１０Ｂ上には、コーティング層（以下「後端面コーティング層」ともいう。）２３が形成されている。
【００２５】
これらのコーティング層２２，２３のうち何れか一方は、エッジフィルタ型のコーティング層である。エッジフィルタ型のコーティング層とは、ある所定の波長よりも長波長側（もしくは短波長側）で低い反射率を有し、それとは反対側の波長では高い反射率を有するものである。
【００２６】
本実施の形態では、後述する実施例１，２において説明するように、前端面コーティング層２２の反射率Ｒｆと後端面コーティング層２３の反射率Ｒｒのうちの何れか一方が、所定の波長よりも長波長側で急激に低くなるように設定されている。
【００２７】
コーティング層２２，２３は、それぞれ異なる多層膜によって構成される。多層膜の材料としては、酸化シリコン、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムのような酸化物、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化ガリウムのような窒化物、フッ化マグネシウム、フッ化ガリウムのようなフッ化物の中から適宜選択することができる。
【００２８】
なお、エッジフィルタの設計方法については、李正中著、株式会社アルバック訳、アグネ技術センター発行の「光学薄膜と成膜技術」の第６章（PP167-191）等に記述されている。当業者であれば、この文献を参照することで、上記の材料を用いて、前端面コーティング層２２の反射率Ｒｆと後端面コーティング層２３の反射率Ｒｒのうちの何れか一方を、所定の波長よりも長波長側で急激に低くなるように設定することができる。
【００２９】
ところで、ＬＤ１の損失αは、次式(1)のように表される。
2008244300.tif 000003
上式(1)において、「αｉ」はＬＤの内部損失、「Ｌｃ」は共振器長、「Ｒｆ」は前端面コーティング層反射率、「Ｒｒ」は後端面コーティング層反射率である。また、上式(1)の第２項は、ミラー損失を表している。
【００３０】
上式(1)で表されるＬＤ１の損失αが、ＬＤ１の利得Ｇと等しくなると、レーザ発振が起こる。レーザ発振時の発振波長λＬは、既述したように、利得ピーク近傍にある複数の縦モードにより規定される。換言すれば、発振波長λＬは、損失αと利得が等しくなるときの波長である。
【００３１】
また、ＬＤ１の主要な性能指数であるスロープ効率ＳＥは、次式(2)のように表される。ここで、スロープ効率ＳＥとは、レーザ発振後の単位電流増加分に対する光出力増加分の比率である。
2008244300.tif 000004
【００３２】
上式(2)において、「発振波長λＬ」の単位はμｍであり、「ηｉ」は内部量子効率である。上式(2)から、前端面コーティング層の反射率Ｒｆと、後端面コーティング層の反射率Ｒｒは、スロープ効率ＳＥに対して大きな影響を与えることが分かる。
【００３３】
よって、既述したように、従来のコーティング層は、これらの反射率Ｒｆ，Ｒｒが波長に対してできるだけ不変となるように、ロバスト設計が行われている（図１２参照）。高出力動作が要求されるＮｄ：ＹＡＧレーザ励起用０．８μｍ帯ＬＤでは、反射率Ｒｆとして１０〜２０％程度の値が選択され、反射率Ｒｒとして９５〜１００％の値が選択される場合が多い。
【００３４】
これに対して、本実施の形態では、ファブリペロ型共振器の前端面１０Ａに設けられたコーティング層２２の反射率Ｒｆ、もしくは、後端面１０Ｂに設けられたコーティング層２３の反射率Ｒｒが、所定波長λｃよりも長波長側で急激に低くなるように設定される。この特徴について、以下の本発明の実施例においてより詳細に説明する。
【００３５】
実施例１．
本実施例１では、図２に示すように、後端面コーティング層２３の反射率Ｒｒが、所定波長λｃよりも長波長側で急激に低くされている。図２は、本発明の実施例１において、後端面コーティング層２３の反射率Ｒｒの波長依存性を説明するための図である。図２に示すように、上記所定波長λｃは、８０７ｎｍに設定されている。図２に示すように、この所定波長λｃよりも短波長側では反射率Ｒｒが９９％であるが、所定波長λｃよりも長波長側で３ｎｍの遷移幅で反射率Ｒｒが１％まで急激に低くなっている。
【００３６】
ここで、前端面コーティング層２２の反射率Ｒｆは、波長に依存せず１２％（一定）である。また、ＬＤ１の共振器長Ｌｃは１ｍｍであり、内部損失αｉは１ｃｍ−１である。
【００３７】
本実施例１において、ＬＤ１の損失αの波長依存性は、上式(1)により計算される。その計算結果を、図３に示す。図３は、本実施例１において、ＬＤ１の損失αの波長依存性を説明するための図である。図３に示すように、波長が所定波長λｃを超えると、損失αが急激に大きくなる。具体的には、所定波長λｃよりも長波長側で３ｎｍの遷移幅で損失αが急激に大きくなっている。図３において「ΔLoss」で示される損失変化量、すなわち、共振器のミラー損失の変化量は、約２３ｃｍ−１である。
【００３８】
かかる波長依存性を有するＬＤ１の発振波長λＬの温度依存性について説明する。
既述した従来例（図１１参照）と同様に、本実施例１において、ＬＤ１の温度がＴ１である場合にＬＤに電流を注入すると、図４において符号「ＧＳ（Ｔ１）」で示すような利得スペクトルが得られる。図４は、本実施例１において、ＬＤ１の利得スペクトルの温度依存性を説明するための図である。このＬＤ１の利得が損失αと均衡することで、レーザ発振が起こる。この時に選択される縦モードの発振波長は、波長λＬ（Ｔ１）を中心として複数ある。すなわち、波長λＬ（Ｔ１）を中心として複数の縦モードが生じる。
【００３９】
ＬＤ１の温度がＴ２，Ｔ３と高くなるに連れて、ＬＤを構成する半導体の禁止帯幅は小さくなり、利得スペクトルＧＳ（Ｔ２），ＧＳ（Ｔ３）は長波長側にシフトする。
【００４０】
しかし、図１２に示す従来例と異なり、本実施例１では、損失αは所定波長λｃを超えて急激に大きくなっている。このため、ＬＤ１の温度がＴ２，Ｔ２と高くなっても、発振波長λＬ（Ｔ２），λＬ（Ｔ３）は所定波長λｃ近傍にクランプされることとなる。
【００４１】
図５は、本実施例１において、発振波長λＬの温度依存性を説明するための図である。例えば、発振波長λＬが所定波長λｃに達するまでは、通常の発振波長の温度依存性と同様に、発振波長λＬは温度の上昇に対して係数０．２６ｎｍ／℃で変動する。さらに、発振波長λＬが所定波長λｃを超えると、温度に関わらず、発振波長λＬはほぼ所定波長λｃの近傍にクランプされる。
【００４２】
図６は、本実施例１において、ＬＤ１の使用温度範囲と、所定波長λｃとの関係を示す図である。本実施例１では、所定波長λｃが、ＬＤ１を使用する下限温度ＴＬＯＷにおける利得ピーク波長λＬ（ＴＬＯＷ）よりも短波長側に設定される。そうすると、該下限温度ＴＬＯＷにおける発振波長λＬ（ＴＬＯＷ）が、所定波長λｃ近傍にクランプされる。よって、ＬＤ１の使用温度範囲において、発振波長λＬの温度依存性を極めて小さくすることができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施例１では、後端面コーティング層２３の反射率Ｒｒが、所定波長λｃよりも長波長側で急激に低くなるように設定されている。これにより、図３に示すように、ＬＤ１の損失αが、所定波長λｃよりも長波長側で急激に高くなる。そうすると、ＬＤ１の温度がＴ２，Ｔ３のように高い場合に、損失αと利得Ｇが等しくなる発振波長λＬが所定波長λｃ近傍にクランプされる。よって、本実施例１によれば、従来例に比して、発振波長λＬの温度依存性を小さくすることができる。
【００４４】
さらに、本実施例１では、所定波長Ｌｃが、ＬＤ１の使用下限温度ＴＬＯＷにおける利得ピーク波長λＬ（ＴＬＯＷ）よりも短波長側に設定される。これにより、該下限温度ＴＬＯＷにおける発振波長λＬ（ＴＬＯＷ）が、所定波長λｃ近傍にクランプされる。よって、ＬＤ１の使用温度範囲において、発振波長λＬの温度依存性を極めて小さくすることができる。
【００４５】
よって、ＬＤ１の活性層の組成変動や膜厚変動が生じた場合や、パッケージの熱抵抗の変動が生じた場合であっても、ＬＤ１の発振波長λＬの変動を抑制することができる。かかるＬＤ１を数本〜数百本搭載してＬＤパッケージを製造することで、ＬＤパッケージの歩留まりを改善することができる。さらに、ＬＤ１の発振波長λＬの温度依存性を小さくできるため、ＬＤパッケージの冷却水の温度管理を精度良く行う必要がなくなる。よって、固体レーザ側に設置する熱交換器を小型化することができる。
【００４６】
実施例２．
本実施例２では、図７に示すように、前端面コーティング層２２の反射率Ｒｆが、所定波長λｃよりも長波長側で急激に低くされている。図７は、本実施例２において、前端面コーティング層２２の反射率Ｒｆの波長依存性を説明するための図である。図７に示すように、本実施例２においても、上記実施例１と同様に、所定波長λｃが８０７ｎｍに設定されている。図７に示すように、この所定波長λｃよりも短波長側では反射率Ｒｆが１２％であるが、所定波長λｃよりも長波長側で３ｎｍの遷移幅で反射率Ｒｆが０．１％まで急激に低くなっている。
【００４７】
ここで、後端面コーティング層２３の反射率Ｒｒは、波長に依存せず９９％（一定）である。また、ＬＤ１の共振器長Ｌｃは１ｍｍであり、内部損失αｉは１ｃｍ−１である。
【００４８】
本実施例２において、ＬＤ１の損失αの波長依存性は、上記実施例１と同様に、上式(1)により計算される。その計算結果を図８に示す。図８は、本実施例２において、ＬＤ１の損失αの波長依存性を説明するための図である。図８に示すように、波長が所定波長λｃを超えると、損失αが急激に大きくなる。具体的には、所定波長λｃよりも長波長側で３ｎｍの遷移幅で損失αが急激に大きくなっている。図８において「ΔLoss」で示される損失変化量、すなわち、共振器のミラー損失の変化量は、約２３ｃｍ−１である。
【００４９】
かかる波長依存性を有するＬＤの発振波長の温度依存性について説明する。
上記実施例１と同様、ＬＤ１の温度がＴ１である場合にＬＤに電流を注入すると、図９において符号「ＧＳ（Ｔ１）」で示すような利得スペクトルが得られる。図９は、本実施例２において、ＬＤ１の利得スペクトルの温度依存性を説明するための図である。このＬＤ１の利得が損失αと均衡することで、レーザ発振が起こる。この時に選択される縦モードの発振波長は、波長λＬ（Ｔ１）を中心として複数ある。すなわち、波長λＬ（Ｔ１）を中心として複数の縦モードが生じる。
【００５０】
ＬＤ１の温度がＴ２，Ｔ３と高くなるに連れて、ＬＤを構成する半導体の禁止帯幅は小さくなり、利得スペクトルＧＳ（Ｔ２），ＧＳ（Ｔ３）は長波長側にシフトする。
【００５１】
しかし、上記実施例１と同様に、本実施例２では、損失αは所定波長λｃを超えて急激に大きくなっている。この点、図１２に示す従来例と相違する。このため、ＬＤ１の温度がＴ２，Ｔ２と高くなっても、発振波長λＬ（Ｔ２），λＬ（Ｔ３）は所定波長λｃ近傍にクランプされる。
【００５２】
図１０は、本実施例２において、ＬＤ１の発振波長λＬの温度依存性を説明するための図である。例えば、発振波長λＬが所定波長λｃに達するまでは、通常の発振波長の温度依存性と同様に、発振波長λＬは温度の上昇に対して係数０．２６ｎｍ／℃で変動する。さらに、発振波長λＬが所定波長λｃを超えると、温度に関わらず、発振波長λＬはほぼ所定波長λｃの近傍にクランプされる。
【００５３】
図１１は、本実施例２において、ＬＤ１の使用温度範囲と、所定波長λｃとの関係を示す図である。本実施例２では、所定波長λｃが、ＬＤ１を使用する下限温度ＴＬＯＷにおける利得ピーク波長λＬ（ＴＬＯＷ）よりも短波長側に設定される。そうすると、該下限温度ＴＬＯＷにおける発振波長λＬ（ＴＬＯＷ）がλｃ近傍にクランプされる。よって、ＬＤ使用温度範囲において、発振波長λＬの温度依存性を極めて小さくすることができる。
【００５４】
以上説明したように、本実施例２では、前端面コーティング層２２の反射率Ｒｆが、所定波長λｃよりも長波長側で急激に低くなるように設定されている。これにより、図８に示すように、ＬＤ１の損失αが、所定波長λｃよりも長波長側で急激に高くなる。そうすると、ＬＤ１の温度がＴ２，Ｔ３のように高い場合に、損失αと利得Ｇが等しくなる発振波長λＬが所定波長λｃ近傍にクランプされる。よって、本実施例２によれば、従来例に比して、発振波長λＬの温度依存性を小さくすることができる。
【００５５】
さらに、本実施例２では、所定波長Ｌｃが、ＬＤ１の使用下限温度ＴＬＯＷにおける利得ピーク波長λＬ（ＴＬＯＷ）よりも短波長側に設定される。これにより、該下限温度ＴＬＯＷにおける発振波長λＬ（ＴＬＯＷ）が、所定波長λｃ近傍にクランプされる。よって、ＬＤ１の使用温度範囲において、発振波長λＬの温度依存性を極めて小さくすることができる。
【００５６】
よって、上記実施例１と同様に、ＬＤ１の活性層の組成変動や膜厚変動が生じた場合や、パッケージの熱抵抗の変動が生じた場合であっても、ＬＤ１の発振波長λＬの変動を抑制することができる。かかるＬＤ１を数本〜数百本搭載してＬＤパッケージを製造することで、ＬＤパッケージの歩留まりを改善することができる。さらに、ＬＤ１の発振波長λＬの温度依存性を小さくできるため、ＬＤパッケージの冷却水の温度管理を精度良く行う必要がなくなる。よって、固体レーザ側に設置する熱交換器を小型化することができる。
【００５７】
ところで、上記実施例１，２では、波長８０８ｎｍ近傍で発振するＦＰ−ＬＤ１の例について説明したが、本発明が適用される波長帯はこれに限られず、本発明を全ての波長帯のＦＰ−ＬＤに適用することができる。
【００５８】
また、ＬＤの材料系についても、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ系のみならず、ＧａＮ系やＺｎＳｅ系等の全ての材料系に適用することができる。
【００５９】
また、ＬＤの活性層構造についての制限は無い。よって、本発明を、バルク活性層、単一量子井戸活性層、井戸幅が同じである多重量子井戸活性層、井戸幅が異なる多重量子井戸活性層、量子箱活性層等の全ての活性層構造に適用することができる。
【００６０】
また、上記実施例１，２では、反射率Ｒｆ，Ｒｒが波長幅３ｎｍの間で急激に変化しているが、反射率の急変に要する波長幅はこの数値に限られない。波長幅は、所望の波長および温度安定領域に応じて、適宜設定することができる。例えば、０．０１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内で、波長幅を設定することができる。波長幅を０．０１ｎｍ〜３ｎｍの範囲内で設定することが、より好適である。この場合も、上記実施例１，２と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
また、上記実施例１，２では、上式(1)の第２項で表される共振器ミラー損失の、波長変化前後の変化量（ΔLoss）が約２３ｃｍ−１である場合について説明したが、共振器ミラー損失の変化量はこの数値に限られない。共振部ミラー損失の変化量が１５ｃｍ−１以上であれば、上記実施例１，２と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態による半導体レーザ１の素子構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１において、後端面コーティング層２３の反射率Ｒｒの波長依存性を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１において、ＬＤ１の損失αの波長依存性を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１において、ＬＤ１の利得スペクトルの温度依存性を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例１において、ＬＤ１の発振波長λＬの温度依存性を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例１において、ＬＤ１の使用温度範囲と、所定波長λｃとの関係を示す図である。
【図７】本発明の実施例２において、前端面コーティング層２２の反射率Ｒｆの波長依存性を説明するための図である。
【図８】本発明の実施例２において、ＬＤ１の損失αの波長依存性を説明するための図である。
【図９】本発明の実施例２において、ＬＤ１の利得スペクトルの温度依存性を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施例２において、ＬＤ１の発振波長λＬの温度依存性を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施例２において、ＬＤ１の使用温度範囲と、所定波長λｃとの関係を示す図である。
【図１２】従来の利得スペクトルの温度依存性を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６３】
１１  基板、  １２  ｎ型バッファー層、  １３  ｎ型クラッド層、  １４，１６  ガイド層、  １５  活性層、  １７  ｐ型クラッド層、  １８  ｐ型バッファ層、  １９  ｐ型キャップ層、  ２０  ｐ型上部電極、  ２１  ｎ型下部電極、  ２２  前端面コーティング層、  ２３  後端面コーティング層。
【図１】
2008244300.tif 000005
【図２】
2008244300.tif 000006
【図３】
2008244300.tif 000007
【図４】
2008244300.tif 000008
【図５】
2008244300.tif 000009
【図６】
2008244300.tif 000010
【図７】
2008244300.tif 000011
【図８】
2008244300.tif 000012
【図９】
2008244300.tif 000013
【図１０】
2008244300.tif 000014
【図１１】
2008244300.tif 000015
【図１２】
2008244300.tif 000016