(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラー・ファセットに相当する第１のファセット（１１０）と、光取出しファセットに相当する第２のファセット（１２０）と、成長方向（１３）に積み重ねられた複数の層を備える積層体（２００）と、を備える半導体レーザ・ダイオード（１０）であって、
前記第１のファセット（１１０）と第２のファセット（１２０）との間に、長手方向（１２）に延びる共振器（１００）が形成され、
前記積層体（２００）は、活性領域（２４５）が形成された活性層（２４０）と、導波路層（２３０、２５０）と、前記成長方向（１３）において前記活性層（２４０）の上方に配置された応力層（３００）と、を備え、
前記応力層は、前記導波路層（２３０、２５０）内の屈折率プロファイルに影響を与え、前記半導体レーザ・ダイオード（１０）の動作中の不均一な温度分布によってもたらされる前記導波路層内の屈折率（４００）の不均一なばらつきを、少なくとも一部補償し、
前記応力層（３００）は、前記成長方向（１３）に直角をなす横平面（１４）内に構成され、
前記応力層（３００）には、引張り応力が加えられており、
前記応力層（３００）は、前記長手方向（１２）において変化する幅（３２０）を、前記成長方向（１３）および前記長手方向（１２）に直角をなす横断方向（１１）に有し、
前記応力層（３００）の前記幅（３２０）は、前記第２のファセット（１２０）に向かう方向に大きくなる、
半導体レーザ・ダイオード（１０）。
【請求項２】
前記応力層（３００）は、前記成長方向（１３）および前記長手方向（１２）に直角をなす横断方向（１１）において前記活性領域（２４５）の上方で中心合わせされる、請求項１に記載の半導体レーザ・ダイオード（１０）。
【請求項３】
前記応力層（３００）は、前記長手方向（１２）に平行な対称軸（３１０）に対して対称に形成される、請求項１または２に記載の半導体レーザ・ダイオード（１０）。
【請求項４】
前記成長方向（１３）において測定される前記応力層（３００）の厚さ（３５０）は、前記長手方向（１２）において、前記第１のファセット（１１０）から前記第２のファセット（１２０）に向かうにつれて小さくなる、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体レーザ・ダイオード（１０）。
【請求項５】
前記応力層（３００）は、前記長手方向（１２）において前記第１のファセット（１１０）および／または前記第２のファセット（１２０）まで延びる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体レーザ・ダイオード（１０）。
【請求項６】
前記応力層（３００）は、前記長手方向において前記第１のファセット（１００）まで延びず、かつ／または前記第２のファセット（１２０）まで延びない、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体レーザ・ダイオード（１０）。
【請求項７】
前記応力層（３００）は、前記成長方向（１３）においてメタライゼーション層（２８０）の上方に配置される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体レーザ・ダイオード（１０）。
【請求項８】
前記成長方向（１３）において前記応力層（３００）の上方にメタライゼーション層（２８０）が配置される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体レーザ・ダイオード（１０）。
【請求項９】
前記応力層（３００）は導電性材料を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体レーザ・ダイオード（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求項１に係る半導体レーザ・ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ・ダイオードにおいて、共振器に対して横方向での不均一な加熱は、ビーム品質に悪影響を与えるレンズ効果をもたらす横屈折率プロファイルを引き起こす場合があることがわかっている。この効果は熱レンズと呼ばれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、半導体レーザ・ダイオードを提供することである。この目的は、請求項１の特徴を有する半導体レーザ・ダイオードによって実現される。様々な発展形態が従属請求項に明示される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
半導体レーザ・ダイオードは、成長方向に積み重ねられた複数の層を備える積層体を備える。この半導体レーザ・ダイオードは、第１のファセットと第２のファセットとを備え、これらのファセットの間に、長手方向に延びる共振器が形成される。積層体は、活性領域が形成された活性層を備える。積層体は、成長方向において活性層の上方に配置された応力層を備える。
【０００５】
この半導体レーザ・ダイオードの場合、活性層の上方に配置された応力層は、共振器における屈折率の空間プロファイルに影響を与える。その結果、応力層は、半導体レーザ・ダイオードにおいて出現する熱レンズ効果を軽減するかまたは補償する場合がある。その結果、有利なことに、この半導体レーザ・ダイオードによって放出されるレーザ・ビームは、ビーム広がりをほとんど含まない高ビーム品質を有する場合がある。
【０００６】
積層体は導波路層を備える。この場合、応力層は、導波路層内の屈折率プロファイルに影響を与え、導波路層内の屈折率の不均一なばらつきを少なくとも一部補償する。この不均一なばらつきは、半導体レーザ・ダイオードの動作中の不均一な温度分布によってもたらされる。非一様な加熱によって導波路層内に確立される屈折率勾配が、特に顕著な熱レンズ効果をもたらすことが、経験上わかっている。有利なことに、応力層によってもたらされる導波路層内の屈折率プロファイルに対するこの影響によって、半導体レーザ・ダイオードによって放出されるレーザ・ビームのビーム品質が特に顕著に向上する場合がある。
【０００７】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、応力層は、成長方向に直角をなす横平面内に構成される。それによって、有利なことに、応力層は横方向において屈折率プロファイルに影響を与える場合がある。
【０００８】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、応力層は、成長方向および長手方向に直角をなす横断方向において活性領域の上方で中心合わせされる。それによって、有利なことに、応力層が導波路層内の屈折率に影響を与える場合があり、この影響は共振器の対称軸に対して対称である。
【０００９】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、応力層は、長手方向に平行な対称軸に対して対称に形成される。それによって、有利なことに、応力層は、半導体レーザ・ダイオードの積層体内の屈折率に影響を及ぼす場合があり、この影響は対称軸に対して対称である。
【００１０】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、応力層に引張り応力が加えられる。
【００１１】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、応力層は、長手方向において変化する幅を、成長方向および長手方向に直角をなす横断方向に有する。その結果、有利なことに、半導体レーザ・ダイオードの積層体内の長手方向において一定ではない温度プロファイルに起因する熱レンズ効果が減衰する場合がある。
【００１２】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、応力層の幅は第２のファセットに向かう方向に大きくなる。その結果、有利なことに、半導体レーザ・ダイオードの積層体内の第２のファセットに向かう方向に高くなる温度の熱レンズ効果が軽減または補償される場合がある。
【００１３】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、応力層に圧縮応力が加えられる。この場合、応力層は、成長方向において活性領域の上方に配置された切欠きを備える。それによって、有利なことに、応力層は、活性領域の近傍の屈折率プロファイルに影響を与える場合がある。
【００１４】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、切欠きは、長手方向において変化する幅を、成長方向および長手方向に直角をなす横断方向に有する。それによって、有利なことに、応力層は、積層体内の長手方向において温度が一定ではないことによってもたらされる屈折率勾配を軽減または補償する場合がある。
【００１５】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、切欠きの幅は、第２のファセットに向かう方向に大きくなる。この場合、有利なことに、応力層は、第２のファセットに向かう方向に高くなる半導体レーザ・ダイオードの積層体内のこの温度に起因する熱レンズ効果を軽減または補償する場合がある。
【００１６】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、成長方向において測定される応力層の厚さは長手方向において変化する。この場合も、有利なことに、応力層が、半導体レーザ・ダイオードの積層体内の長手方向において一定ではない温度プロファイルに起因する熱レンズ効果を軽減または補償することが可能である。
【００１７】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、応力層は、長手方向において第１のファセットおよび／または第２のファセットまで延びる。それによって、有利なことに、応力層は、積層体内の屈折率プロファイルに対して第１のファセットおよび／または第２のファセットに至るまで影響を与える場合がある。
【００１８】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、応力層は、長手方向において第１のファセットまで延びず、かつ／または第２のファセットまで延びない。それによって、有利なことに、半導体レーザ・ダイオードが簡単に作製可能になる場合がある。さらに、有利なことに、第１のファセットおよび／または第２のファセットから応力層までの間隔によって、応力層による第１のファセットおよび／または第２のファセットに対する悪影響が回避される。
【００１９】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、応力層は、成長方向においてメタライゼーション層の上方に配置される。それによって、有利なことに、応力層が特に簡単に設けられる場合がある。さらに、これによって、半導体レーザ・ダイオードにおける応力層の下方の積層体内に電気ポンピング電流を導入することが可能になる。
【００２０】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、成長方向において応力層の上方にメタライゼーション層が配置される。メタライゼーション層が応力層の上方に配置されることによって、半導体レーザ・ダイオードを電気的に接触させることが可能になる場合がある。応力層は、たとえば、複数のメタライゼーション層間に埋め込まれてもよい。
【００２１】
半導体レーザ・ダイオードの一実施形態では、応力層は導電性材料を含む。その結果、有利なことに、応力層が半導体レーザ・ダイオードの電気的接触性を損なうことはない。
【００２２】
本発明の上述の特性、特徴、および利点ならびにそれらを実現する方法は、図に関連してより詳細に説明される例示的な実施形態についての以下の説明に関連してより明らかになり、かつより明確に理解されよう。以下に各図面について概略的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】半導体レーザ・ダイオードの積層体の断面側面図である。
【図２】半導体レーザ・ダイオードの積層体の概略平面図である。
【図３】積層体内に形成された共振器内の異なる位置における屈折率プロファイルを示す図である。
【図４】積層体内に形成された共振器内の異なる位置における屈折率プロファイルを示す図である。
【図５】積層体内に形成された共振器内の異なる位置における屈折率プロファイルを示す図である。
【図６】第１の実施形態に係る積層体の応力層の平面図である。
【図７】積層体内に形成された共振器内の応力層によってもたらされる屈折率プロファイルを示す図である。
【図８】積層体内に形成された共振器内の応力層によってもたらされる屈折率プロファイルを示す図である。
【図９】第２の実施形態に係る応力層の平面図である。
【図１０】第３の実施形態に係る応力層の平面図である。
【図１１】第４の実施形態に係る応力層の平面図である。
【図１２】第５の実施形態に係る応力層の平面図である。
【図１３】第６の実施形態に係る応力層の平面図である。
【図１４】第７の実施形態に係る積層体の断面側面図である。
【図１５】第８の実施形態に係る積層体の断面側面図である。
【図１６】第９の実施形態に係る積層体の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、半導体レーザ・ダイオード１０の概略断面側面図を示す。半導体レーザ・ダイオードはたとえば、ファイバ結合適用例に関する高出力レーザ・ダイオード、特にたとえば、ファイバ・レーザをポンピングするのに使用される場合がある半導体レーザ・ダイオードであってもよい。
【００２５】
半導体レーザ・ダイオード１０は、基板２１０の上方に配置された積層体２００を備える。積層体２００は、成長方向１３に積み重ねられた複数の層を備える。
【００２６】
半導体レーザ・ダイオード１０の積層体２００は、基板２１０上にエピタキシャルに成長させたいくつかのエピタキシャル層２２０を備える。図１に概略的に示す例では、エピタキシャル層２２０は、基板２１０のより近くに配置された第１の半導体層２３０と、基板２１０からさらに離れた第２の半導体層２５０とを備える。第１の半導体層２３０および第２の半導体層２５０は、各々の場合に複数のサブ層によって形成され、たとえば導波路層および／またはクラッディング層を備えてもよい。第１の半導体層２３０と第２の半導体層２５０との間に活性層２４０が配置され、この活性層も同様に半導体層として形成される。活性層２４０は、複数のサブ層によって形成されてもよい。
【００２７】
成長方向１３において第２の半導体層２５０の上方に半導体カバー層２６０が配置される。半導体カバー層２６０は、成長方向１３に直角をなす平面内に構成され、すなわち、成長方向１３に直角をなす平面内で第２の半導体層２５０の一部にわたってのみ延びる。半導体カバー層２６０は、成長方向１３に直角をなす横断方向１１において限定された幅を有する。
【００２８】
図２は、半導体レーザ・ダイオード１０の積層体２００の概略的な平面図を示す。半導体レーザ・ダイオード１０は、成長方向１３に平行にかつ横断方向１１に平行に向けられたミラー・ファセット１１０を備える。さらに、半導体レーザ・ダイオード１０は、ミラー・ファセット１１０に平行であり、かつミラー・ファセット１１０と向かい合うように位置付けられた光取出しファセット１２０を備える。半導体レーザ・ダイオード１０の動作中、光取出しファセット１２０においてレーザ・ビームが放出される。
【００２９】
半導体レーザ・ダイオード１０のミラー・ファセット１１０の側においてもミラー・ファセット１１０の代わりに光取出しファセットを設けることが可能であり、それによって、レーザ放射が半導体レーザ・ダイオード１０の両方のファセットにおいて取り出されてもよい。すべての場合に、半導体レーザ・ダイオードは、第１のファセットと、第１のファセットと向かい合うように位置付けられた第２のファセットとを備える。
【００３０】
成長方向１３における半導体カバー層２６０の下方において、積層体２００の第１の半導体層２３０、活性層２４０、および第２の半導体層２５０に共振器１００が形成される。共振器１００は、横断方向１１および成長方向１３に直角をなす長手方向１２に沿って延び、この長手方向は、ミラー・ファセット１１０と光取出しファセット１２０の間においてミラー・ファセット１１０および光取出しファセット１２０に直角をなして向けられる。共振器１００は、実質的に横断方向１１における半導体カバー層２６０の幅によってあらかじめ定められる限定された幅を横断方向１１に有する。
【００３１】
図１は、積層体２００が、成長方向１３において、半導体カバー層２６０によって覆われない第２の半導体層２５０の部分の上方に配置されたパッシベーション層２７０をさらに備えることを示す。パッシベーション層２７０は、半導体カバー層２６０の上の部分にまで延びてもよいが、半導体カバー層２６０の領域内に開口部を有する。パッシベーション層２７０は電気絶縁性を有する。パッシベーション層２７０は省略されてもよい。
【００３２】
成長方向１３においてパッシベーション層２７０の上方にメタライゼーション層２８０が配置され、このメタライゼーション層は、パッシベーション層２７０の開口部の領域において半導体カバー層２６０に電気的に接続される。
【００３３】
メタライゼーション層２８０は、半導体レーザ・ダイオード１０の積層体２００に電流を導入するのを可能にし、その結果、半導体レーザ・ダイオード１０の動作中、成長方向１３において半導体カバー層２６０の下方の活性層２４０内に活性領域２４５が形成される。活性領域２４５は、横断方向１１における半導体カバー層２６０の幅によって実質的に定められる限定された幅を横断方向１１に有する。横断方向１１における活性領域２４５の幅は、たとえば３０μｍから３００μｍの間であってもよい。この例では、半導体レーザ・ダイオード１０はブロードストライプレーザを形成する。
【００３４】
積層体２００は、半導体レーザ・ダイオード１０の動作中加熱される。この場合、加熱は特に共振器１００の領域において行われる。光取出しファセット１２０の領域において特に顕著な加熱が生じる場合がある。その結果、半導体レーザ・ダイオード１０の動作中、積層体２００において不均一な温度分布が確立される場合がある。この場合、温度は特に、たとえば、光取出しファセット１２０からミラー・ファセット１１０への長手方向１２とは逆の方向に、ならびに共振器１００の中心から共振器１００の横に配置された積層体２００の部分への横断方向１１およびそれとは逆の方向に低くなることがある。
【００３５】
半導体レーザ・ダイオード１０の積層体２００内のこの不均一な温度分布は、共振器１００の領域内の半導体層２３０、２４０、２５０における屈折率の不均一なばらつきをもたらす場合がある。このことは、屈折率の温度依存性が原因である場合がある。
【００３６】
図３は、図２に示されておりミラー・ファセット１１０に近い第１の長手方向位置１０１における共振器１００の領域における第１の屈折率プロファイル４０１を概略的に示す。図３において、横断方向１１は水平軸上に表され、共振器１００の近似的な横境界が概略的に示される。屈折率４００が図３における垂直軸上にプロットされる。第１の屈折率プロファイル４０１は、半導体レーザ・ダイオード１０の動作中、半導体レーザ・ダイオード１０の積層体２００の半導体層２３０、２４０、２５０内に確立される屈折率４００の空間プロファイルを示す。第１の屈折率プロファイル４０１は屈折率に関するプロファイルと呼ばれることもある。共振器１００の中心の領域における屈折率４００が、横断方向１１における共振器１００の横境界の近傍の屈折率４００の値とは異なる値を有することは明らかである。図示の例では、共振器１００の中央における屈折率４００は共振器１００の側面における屈折率よりも高い。
【００３７】
図４は、半導体レーザ・ダイオード１０の動作中、第２の長手方向位置１０２における半導体レーザ・ダイオード１０の積層体２００の半導体層２３０、２４０、２５０内に確立される第２の屈折率プロファイル４０２を概略的に示す。この第２の長手方向位置は、ミラー・ファセット１１０と光取出しファセット１２０との間の概ね中央に配置される。この場合も、横断方向１１は水平軸上にプロットされ、屈折率４００は垂直軸上にプロットされる。第２の屈折率プロファイル４０２の場合も、共振器１００の中央における屈折率４００は、共振器１００の側面領域内の値とは異なる値、この例ではより大きい値を有する。この場合、第２の屈折率プロファイル４０２の場合の共振器１００の中央における屈折率４００の値は、第１の屈折率プロファイル４０１の場合の共振器１００の中央における屈折率４００の値よりも大きい。
【００３８】
図５は、半導体レーザ・ダイオード１０の動作中、第３の長手方向位置１０３における積層体２００の半導体層２３０、２４０、２５０内に確立される第３の屈折率プロファイル４０３を概略的に示す。この第３の長手方向位置は半導体レーザ・ダイオード１０の光取出しファセット１２０の近傍に配置される。図５でも、横断方向１１は水平軸上にプロットされ、屈折率４００は垂直軸上にプロットされる。第３の屈折率プロファイル４０３の場合も、共振器１００の中央における屈折率４００は、共振器１００の側面の近傍の値とは異なる。この場合、共振器１００の中央における第３の屈折率プロファイル４０３の場合の屈折率４００は、第２の屈折率プロファイル４０２の場合の共振器１００の中央における屈折率４００よりもずっと高い。
【００３９】
したがって、半導体レーザ・ダイオード１０の動作中、共振器１００の領域内の積層体２００の半導体層２３０、２４０、２５０内の屈折率４００は、横断方向１１においてばらつく。さらに、共振器１００の領域内の積層体２００の半導体層２３０、２４０、２５０内の屈折率４００の値は、長手方向１２においてもばらつく。
【００４０】
積層体２００の半導体層２３０、２４０、２５０内の屈折率４００がばらつくと、熱レンズ効果が生じ、それによって、半導体レーザ・ダイオード１０の共振器１００から光取出しファセット１２０において取り出されるレーザ・ビームの品質に悪影響を及ぼす。
【００４１】
図１は、半導体レーザ・ダイオード１０の積層体２００が成長方向１３において活性層２４０の上方に配置された応力層３００を備えることを示す。応力層３００は、半導体層２３０、２４０、２５０内の屈折率４００の不均一なばらつきを少なくとも一部補償するために半導体層２３０、２４０、２５０内の屈折率プロファイルに影響を与えるように構成される。この不均一なばらつきは、半導体レーザ・ダイオード１０の動作中の不均一な温度分布によってもたらされる。応力層３００による屈折率プロファイルに対する影響は光弾性効果を介して与えられてもよい。この目的のために、応力層３００には、基板２１０および半導体レーザ・ダイオード１０の積層体２００のエピタキシャル層２２０に対する応力が加えられる。
【００４２】
応力層３００は、成長方向１３に直角をなす横平面１４内に構成される。図６は、第１の実施形態に係る応力層３００の平面図を示す。応力層３００には、この例では引張り応力が加えられる。応力層３００は、活性層２４０の部分領域の上方にのみ配置されるように横平面１４内に構成される。この場合、応力層３００は、横断方向１１において活性領域２４５の上方において中心合わせされる。応力層３００は、長手方向１２に平行に対称軸３１０に対して対称に形成される。
【００４３】
構成された応力層３００は、横断方向１１における幅３２０を有する。応力層３００の幅３２０は、長手方向１２に沿って変化する。図６に示された例では、応力層３００の幅３２０は、長手方向１２においてミラー・ファセット１１０から光取出しファセット１２０に向かう方向に大きくなる。この場合、ミラー・ファセット１１０の近傍の応力層３００の幅３２０は、横断方向１１における共振器１００の幅よりも小さく、一方、光取出しファセット１２０の近傍の応力層３００の幅３２０は、横断方向１１における共振器１００の幅よりも大きい。図６に示された例では、応力層３００の幅３２０は長手方向１２に沿って線形に増大するより大きく増大する。
【００４４】
図７は、共振器１００の第１の長手方向位置１０１における応力層３００の影響の結果として半導体レーザ・ダイオード１０の積層体２００の導波路層２３０、２４０、２５０内に確立される第４の屈折率プロファイル４０４の概略図を示す。図３〜図５と同様に、横断方向１１は水平軸上にプロットされ、屈折率４００は垂直軸上にプロットされる。応力層３００は、横断方向１１に沿って半導体層２３０、２４０、２５０内の屈折率４００を変化させる。この場合、図示の例では、共振器１００の中央における屈折率４００は共振器１００の側面領域における屈折率４００よりも低い。したがって、応力層３００によってもたらされる第４の屈折率プロファイル４０４は、図３における不均一な加熱によって生じる第１の屈折率プロファイル４０１とは逆方向を向き、上記の第１の屈折率プロファイルを少なくとも一部補償するのに適している。
【００４５】
図８は、半導体レーザ・ダイオード１０の積層体２００の半導体層２３０、２４０、２５０内の共振器１００の第３の長手方向位置１０３における応力層３００の影響によって生じる第５の屈折率プロファイル４０５を概略的に示す。この場合も、横断方向１１が水平軸上にプロットされ、屈折率４００が垂直軸上にプロットされる。第５の屈折率プロファイル４０５においても、共振器１００の中心に向かう方向に屈折率４００が小さくなる。しかし、この場合、横断方向１１における第５の屈折率プロファイル４０５の場合の屈折率４００の低下は、第４の屈折率プロファイル４０４の場合よりも幅が大きい。このことは、応力層３００において第１の位置１０１における幅３２０よりも第３の位置１０３における幅３２０の方が大きいことに起因する。それによって、第５の屈折率プロファイル４０５は、不均一な加熱によって生じる第３の屈折率プロファイル４０３を少なくとも一部補償するのに適している。
【００４６】
図９は、第２の実施形態による応力層３００の概略平面図を示す。この実施形態においても、応力層３００は、横断方向１１において活性領域２４５の上方において中心合わせされるように横平面１４内に構成される。図９に示された応力層３００の第２の実施形態においても、この応力層は、長手方向１２に平行に対称軸３１０に対して対称に形成される。
【００４７】
図９に示された応力層３００の第２の実施形態では、この応力層に圧縮応力が加えられる。この場合、応力層３００は、成長方向１３において活性領域２４５の上方に配置され、横断方向１１において活性領域２４５の上方で中心合わせされる切欠き３３０を備える。切欠き３３０を備える、図９に示された第２の実施形態における圧縮応力層３００は、半導体レーザ・ダイオード１０の積層体２００の導波路層２３０、２４０、２５０内の屈折率４００に影響を与える。この影響は、図６に示された応力層３００の第１の実施形態によってもたらされる屈折率４００の影響に実質的に対応する。
【００４８】
切欠き３３０は、横断方向１１における幅３４０を有する。切欠き３３０の幅３４０は長手方向１２において変化する。この場合、切欠き３３０の幅３４０は、長手方向１２においてミラー・ファセット１１０から光取出しファセット１２０へと大きくなる。図９に示された例では、切欠き３３０の幅３４０は、長手方向１２において線形に増大するより大きく増大する。しかし、切欠き３３０の幅３４０は、長手方向１２において線形に大きくなることもあるいは線形に大きくなる場合よりも小幅に大きくなることも可能である。同様に、切欠き３３０の幅３４０がミラー・ファセット１１０から光取出しファセット１２０まで一定であるかあるいはミラー・ファセット１１０から光取出しファセット１２０へと小さくなるように応力層３００を形成することも考えられる。
【００４９】
図１０は、第３の実施形態に係る半導体レーザ・ダイオード１０の応力層３００の概略平面図である。図１０に示された第３の実施形態では、応力層３００に引張り応力が加えられ、応力層３００は、図６に示された第１の実施形態と同様に形成される。しかし、図１０に示された第３の実施形態では、応力層３００の幅３２０は長手方向１２において一定である。この場合、応力層３００の幅３２０は、横断方向１１において測定される共振器１００の幅よりも小さい。
【００５０】
図１１は、第４の実施形態に係る応力層３００の概略平面図である。第４の実施形態では、応力層３００は、図１０に示された第３の実施形態と同様に形成されるが、応力層３００の幅３２０は、横断方向１１において測定される共振器１００の幅よりも大きい。
【００５１】
図１０および図１１に示された応力層３００の実施形態は、横断方向１１における積層体２００の半導体層２３０、２４０、２５０内の屈折率４００のばらつきを少なくとも一部補償するように構成される。このばらつきは不均一な温度分布によってもたらされる。この場合、応力層３００の幅３２０は、半導体レーザ・ダイオード１０の動作点に応じて、不均一な温度分布によって生じる屈折率プロファイルの最適な補償が行われるように適合される。
【００５２】
図１２は、第５の実施形態に係る応力層３００の概略平面図である。第５の実施形態では、応力層３００は、図６に示された第１の実施形態と同様に形成される。しかし、図１２に示された第５の実施形態の場合の応力層３００の幅３２０は、長手方向１２において線形に大きくなる。幅３２０が長手方向１２において線形に大きくなる場合よりも小幅に大きくなるように応力層３００を形成することも可能である。
【００５３】
図６に示された第１の実施形態および図１２に示された第５の実施形態では、応力層３００は、長手方向１２においてミラー・ファセット１１０および光取出しファセット１２０まで延びる。
【００５４】
図１３は、第６の実施形態に係る応力層３００の概略平面図を示す。応力層３００の第６の実施形態は、図１３に示された第６の実施形態における応力層３００がミラー・ファセット１１０まで延びず、かつ光取出しファセット１２０まで延びないことを除いて、図１２に示された第５の実施形態に対応する。さらなる実施形態では、応力層３００は、ミラー・ファセット１１０までのみ延びるかあるいは光取出しファセット１２０までのみ延びるが、それぞれの他方のファセット１２０、１１０までは延びなくてもよい。
【００５５】
図１４は、第７の実施形態に係る応力層３００を備える半導体レーザ・ダイオード１０の概略断面側面図を示す。この場合、断面は、長手方向１２に平行に、かつ共振器１００および応力層３００を通って成長方向１３に平行に延びる。
【００５６】
応力層３００は、成長方向１３においてメタライゼーション層２８０内に埋め込まれる。このことは、メタライゼーション層２８０の一部が成長方向１３において応力層３００の下方に配置され、メタライゼーション層２８０の一部が、成長方向１３において応力層３００の上方に配置されることを意味する。この目的のために、メタライゼーション層２８０は、成長方向１３において一部応力層３００の下方に配置され一部応力層３００の上方に配置された複数のサブ層を備えてもよい。
【００５７】
しかし、代替実施形態では、応力層３００は、成長方向１３において完全にメタライゼーション層２８０の下方に配置されるかあるいは完全にメタライゼーション層２８０の上方に配置されてもよい。
【００５８】
応力層３００は、成長方向１３において測定される厚さ３５０を有する。図１４に示された第７の実施形態では、応力層３００の厚さ３５０は長手方向１２において一定である。
【００５９】
図１５は、第８の実施形態に係る応力層３００を備える半導体レーザ・ダイオード１０の概略断面側面図を示す。応力層３００の第８の実施形態は、図１５に示された第８の実施形態の場合に成長方向１３において測定される応力層３００の厚さ３５０が長手方向１２において一定ではないことを除いて、図１４に示された第７の実施形態と同様に形成される。この場合、厚さ３５０は、長手方向１２においてミラー・ファセット１１０から光取出しファセット１２０に向かう方向に大きくなる。その結果、図１５に示された第８の実施形態における応力層３００は、半導体レーザ・ダイオード１０の共振器１００内の長手方向１２において温度が一定ではないことに起因する屈折率のばらつきを少なくとも一部補償するように設計される。
【００６０】
図１６は、第９の実施形態に係る応力層３００を備える半導体レーザ・ダイオード１０の概略断面側面図を示す。第９の実施形態では、応力層３００は、図１６に示された第９の実施形態の場合に成長方向において測定される応力層３００の厚さ３５０が長手方向１２においてミラー・ファセット１１０から光取出しファセット１２０へと小さくなることを除いて、図１５に示された第８の実施形態と同様に形成される。これにより、応力層３００は、半導体層２３０、２４０、２５０内に形成される屈折率プロファイルを少なくとも一部補償するように構成され、この屈折率プロファイルは、半導体レーザ・ダイオード１０の共振器１００内の長手方向１２において温度が一定ではないことに起因して生じる。
【００６１】
図１６に示された第９の実施形態と図１５に示された第８の実装形態との間のさらなる違いは、図１６に示された第９の実施形態における応力層３００がミラー・ファセット１１０まで延びず、かつ光取出しファセット１２０まで延びないことである。
【００６２】
図１４、図１５、および図１６に示された応力層３００の実施形態の各々は、図６、図９、図１０、図１１、図１２、および図１３に示された応力層３００の実施形態の各々と組み合わされてもよい。
【００６３】
応力層３００が導電性材料を含むと好都合である。この場合、活性領域２４５への電流の導入が、応力層３００によって損なわれず、あるいはわずかな程度のみ損なわれる。しかし、応力層３００は電気絶縁材料を含んでもよい。一例として、応力層３００は、ＳｉＮまたはＳｉＯなどの誘電体あるいはＡｕまたはＴｉなどの金属を含んでもよい。応力層３００が金属を含む場合、金属が酸化される場合がある。しかし、応力層３００はエピタキシャルに堆積した層を備えてもよい。同様に、応力層３００がベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、有機材料、またはポリイミドを含むことも可能である。応力層３００は他の材料を含んでもよい。応力層３００は、たとえば積層として形成されてもよい複数の材料の組合せを含んでもよい。応力層３００は、たとえばエピタキシャル成長、スパッタリング、または蒸着によって設けられてもよい。
【００６４】
応力層３００の応力は、たとえば高温での応力層の堆積の結果として生じる場合がある。
【００６５】
応力層３００は、成長方向１３において積み重ねられ、かつ／または横平面１４内に並べられた複数のサブ層を備えてもよい。この場合、個々のサブ層は、それぞれに異なる応力を有するそれぞれに異なる材料を含んでもよい。
【００６６】
本特許出願は、独国特許出願第ＤＥ  １０  ２０１５  １１９  ２２６．８明細書の優先権を主張し、その開示内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【００６７】
好ましい例示的な実施形態に基づき、本発明についてより詳細に図示し説明した。それにもかかわらず、本発明は開示された例に制限されない。そればかりでなく、当業者によって本発明の保護の範囲から逸脱せずに、これらの例から他の変形実施形態が導出されてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０  半導体レーザ・ダイオード
１１  横断方向
１２  長手方向
１３  成長方向
１４  横平面
１００  共振器
１０１  第１の位置
１０２  第２の位置
１０３  第３の位置
１１０  ミラー・ファセット
１２０  光取出しファセット
２００  積層体
２１０  基板
２２０  エピタキシャル層
２３０  第１の半導体層
２４０  活性層
２４５  活性領域
２５０  第２の半導体層
２６０  半導体カバー層
２７０  パッシベーション層
２８０  メタライゼーション層
３００  応力層
３１０  対称軸
３２０  応力層の幅
３３０  切欠き
３４０  切欠きの幅
３５０  厚さ
４００  屈折率
４０１  第１の屈折率プロファイル
４０２  第２の屈折率プロファイル
４０３  第３の屈折率プロファイル
４０４  第４の屈折率プロファイル
４０５  第５の屈折率プロファイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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