(57)【要約】【課題】各半導体レーザ素子の発振波長に対して所定の反射率を示す共通の低反射膜を出射端面に備える多波長半導体レーザを提供する。【解決手段】本多波長半導体レーザ１０は、共通基板上に分離領域１１を介して発振波長６５０ｎｍの第１の端面出射型共振器構造１２と発振波長７８０ｎｍの第２の端面出射型共振器構造１４とをそれぞれ備えている多波長半導体レーザである。第１及び第２の共振器構造１２及び１４の出射端面には、内方から外方に順次成膜された、膜厚６０ｎｍの第１のＡｌ２  Ｏ３  膜１６、屈折率が第１及び第３のＡｌ２  Ｏ３  膜１６、２０より小さい膜厚５５ｎｍのＴｉＯ２  膜１８、及び膜厚１４０ｎｍの第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の誘電体３層膜からなる低反射膜２２が設けてある。【選択図】        図１
2004327678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に波長の異なる複数の端面発光型半導体レーザ素子をモノリシックに備えた多波長半導体レーザにおいて、
内方から外方に順次成膜された、第１の誘電体膜、第２の誘電体膜、及び第３の誘電体膜の誘電体３層膜からなる共通の低反射多層膜が、同じ膜厚で各半導体レーザ素子の出射端面上に設けられ、
第２の誘電体膜の屈折率が第１の誘電体膜の屈折率及び第３の誘電体膜の屈折率より大きいことを特徴とする多波長半導体レーザ。
【請求項２】
第１から第３の誘電体膜が、それぞれ、Ａｌ２  Ｏ３  膜、ＳｉＮＸ  膜、ＴｉＯ２  膜、ＳｉＯ２  膜、ＳｉＣ膜、ＡｌＮ膜、及びＧａＮ膜のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の多波長半導体レーザ。
【請求項３】
相互に波長の異なる複数の端面発光型半導体レーザ素子の発振波長が、それぞれ、６５０ｎｍ帯、７８０ｎｍ帯、及び８５０ｎｍ帯のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の多波長半導体レーザ。
【請求項４】
相互に波長の異なる複数の端面発光型半導体レーザ素子をモノリシックに備えた多波長半導体レーザの製造方法であって、共振器構造を形成したウエハを劈開してレーザバーを形成し、レーザバーの一方の劈開面に露出する各半導体レーザ素子の出射端面上に共通の低反射膜を設ける際、
第１の誘電体膜、第２の誘電体膜、及び第３の誘電体膜からなる誘電体３層膜を共通の低反射膜として設けるために、第１及び第３の誘電体膜を選択し、次いで第２の誘電体膜として第１の誘電体膜の屈折率及び第３の誘電体膜の屈折率のそれぞれより大きい屈折率を有する誘電体膜を選定する第１のステップと、
第１の誘電体膜の膜厚及び第２の誘電体膜の膜厚を設定する第２のステップと、
第３の誘電体膜の膜厚をパラメータとして複数の半導体レーザ素子のそれぞれの発振波長に対する誘電体３層膜の反射率を計算して、第３の誘電体膜の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係を求める第３のステップと、
第３の誘電体膜の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係に基づいて、半導体レーザ素子の各発振波長に対する反射率がそれぞれ所定値以下になる第３の誘電体膜の膜厚を選定する第４のステップとを有することを特徴とする多波長半導体レーザの製造方法。
【請求項５】
第１のステップでは、第１から第３の誘電体膜として、それぞれ、Ａｌ２  Ｏ３  膜、ＳｉＮＸ  膜、ＴｉＯ２  膜、ＳｉＯ２  膜、ＳｉＣ膜、ＡｌＮ膜、及びＧａＮ膜のいずれかを選定することを特徴とする請求項４に記載の多波長半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
相互に波長の異なる複数の端面発光型半導体レーザ素子の発振波長が、それぞれ、６５０ｎｍ帯、７８０ｎｍ帯、及び８５０ｎｍ帯のいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の多波長半導体レーザの製造方法。
【請求項７】
請求項４に記載の多波長半導体レーザの製造方法において、第４のステップで、第３のステップで求めた第３の誘電体膜の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係が各発振波長に対する反射率をそれぞれ所定値以下にすることができないときには、
第２のステップに戻り、第１の誘電体膜の膜厚及び第２の誘電体膜の膜厚の少なくともいずれかを別の膜厚に設定し、
次いで第３のステップ及び第４のステップに移行して、各発振波長に対する反射率がそれぞれ所定値以下になる第３の誘電体膜の膜厚を選定することができるまで、第２から第４のステップのサイクルを繰り返すことを特徴とする多波長半導体レーザの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の多波長半導体レーザの製造方法において、第２から第４のステップのサイクルを繰り返しても、第３の誘電体膜の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係が各発振波長に対する反射率をそれぞれ所定値以下にすることができないときには、
第１のステップに戻って、誘電体３層膜を構成する第１から第３の誘電体膜の少なくともいずれかとして別の誘電体膜を選択し、次いで第２から第４のステップのサイクルを繰り返すことを特徴とする多波長半導体レーザの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の多波長半導体レーザの製造方法において、第２から第４のステップのサイクルを繰り返しても、第３の誘電体膜の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係が各発振波長に対する反射率をそれぞれ所定値以下にすることができないときには、
再び、第１のステップに戻って、誘電体３層膜を構成する第１から第３の誘電体膜の少なくともいずれかとして更に別の誘電体膜を選択し、次いで第２から第４のステップのサイクルを繰り返すことを特徴とする多波長半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互に波長の異なる複数の端面発光型半導体レーザ素子をモノリシックに備えた多波長半導体レーザ及びその製造方法に関し、更に詳細には、端面発光型半導体レーザ素子の相互に異なる波長に対して所望の反射率を示す共通の低反射膜を備える多波長半導体レーザ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
端面出射型半導体レーザ素子では、注入電流を増大して光出力を上げて行くと、光出力がある出力に到達した時点で、光出力が急激に減少する現象が発生する。これは、半導体レーザ素子の出射端面の光学損傷（ＣＯＤ：Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｍａｇｅ  ）によるもので、以下のようなメカニズムで発生するものと考えられている。
すなわち、電流注入すると、半導体レーザ素子の出射端面には存在する高密度の表面準位を介して非発光再結合電流が流れる。そのため、出射端面近傍でのキャリア密度はレーザ内部に比べて低くなり、光の吸収が生じる。この光吸収によって発熱が生じ、出射端面付近の温度が上昇するので、出射端面付近でのバンドギャップ・エネルギーが減少し、更に一層光吸収が増大する。この正帰還ループによって、出射端面の温度が極端に上昇して、終には出射端面が融解してしまい、レーザ発振が停止する。また、光吸収は、出射端面の酸化及び空格子等の点欠陥の発生によって増加すると言われている。
【０００３】
そこで、従来、光学損傷の発生を防止するために、出射端面に低反射膜を形成して、出来るだけ外部にレーザ光を取り出すようにする対策が施されている。
【０００４】
ところで、光記録媒体の規格、種類が多様化すると共に、異なる波長、例えば波長６５０ｎｍ帯及び波長７８０ｎｍ帯で記録・再生を行う２種類の光記録媒体を一つの装置で記録・再生できる記録・再生装置が開発されている。
このような記録・再生装置では、光学ピックアップの光源として、波長６５０ｎｍ帯の半導体レーザ素子及び波長７８０ｎｍ帯の半導体レーザ素子を一つのチップ上にモノリシックに搭載した２波長半導体レーザが設けられている。
【０００５】
２波長半導体レーザで、光学損傷の発生を防止するために各半導体レーザ素子の出射端面に個々に種類の相互に異なる低反射膜を設けると、低反射膜の成膜プロセスが複雑になる。そこで、共通して一つの低反射膜を設けようとすると、低反射膜は、波長６５０ｎｍ帯の光及び波長７８０ｎｍ帯の光の双方に対して反射率の低い反射膜を設けることが必要である。
従って、一つの波長のみを対象にしている技術を２波長半導体レーザの低反射膜に適用しても、波長６５０ｎｍ帯の光及び波長７８０ｎｍ帯の光の双方に対して有効な低反射膜を実現することは難しい。
【０００６】
そこで、例えば特開２００１−２３０４９５公報は、一つの基板上に、異なる発振波長の半導体レーザ共振器を複数個並置してなる半導体レーザ素子の出射端面に略同一の膜厚で同種の１層の誘電体膜からなる反射膜を設けることを提案している。
具体的には、波長６５０ｎｍ帯及び波長７８０ｎｍ帯の２波長半導体レーザでは、波長６５０ｎｍ帯に対する反射膜として屈折率がおおよそ１．６６で膜厚が約４７０ｎｍのアルミナ膜を設け、また波長７８０ｎｍ帯に対する反射膜として屈折率がおおよそ１．６６で膜厚が約３９０ｎｍのアルミナ膜を設ける。つまり、一種類の材料膜を共振器端面に形成することにより、それぞれの発振波長に対する端面反射率を制御することを提案している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２３０４９５号公報（図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前掲公報は、各波長に対する低反射膜の反射率を同じ誘電体材料の膜厚を僅かに変えることより制御しようとしているので、膜厚を変える範囲にある範囲に設定すると、各波長に対する反射率が一意的に定まる。従って、それぞれの波長に対する反射率を独立して制御することは難しい。
例えば２波長半導体レーザの場合、膜厚を仮に１５０ｎｍに設定すると、一方の波長に対する反射率は１０％程度になるものの、他方の波長に対する反射率は２５％程度になる。従って、それぞれの波長帯で低反射率を必要とするとき、反射膜の膜厚をほぼ同じようにしようとすると、相互に異なる波長帯に対して極く限られた範囲での反射率の組み合わせしか設定することができない。これでは、所定のレーザ特性を有する多波長半導体レーザを実現することは難しい。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、各半導体レーザ素子の発振波長に対して所定の反射率を示す共通の低反射膜を出射端面に備える多波長半導体レーザを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る多波長半導体レーザは、相互に波長の異なる複数の端面発光型半導体レーザ素子をモノリシックに備えた多波長半導体レーザにおいて、
内方から外方に順次成膜された、第１の誘電体膜、第２の誘電体膜、及び第３の誘電体膜の誘電体３層膜からなる共通の低反射多層膜が、同じ膜厚で各半導体レーザ素子の出射端面上に設けられ、
第２の誘電体膜の屈折率が第１の誘電体膜の屈折率及び第３の誘電体膜の屈折率より大きいことを特徴としている。
【００１１】
本発明では、第１の誘電体膜、第２の誘電体膜、及び第３の誘電体膜の誘電体３層膜からなる共通の低反射多層膜を同じ膜厚で各半導体レーザ素子の出射端面上に設けているので、低反射膜の成膜プロセスが簡易である。
そして、各誘電体膜の組成、膜厚を適切に設定することにより、各半導体レーザ素子の発振波長のそれぞれに対して所望の反射率を示す共通の低反射膜を設計することが容易である。例えば、本発明では、第１から第３の誘電体膜の膜種（組成）、膜厚を適切に選定することにより、出射端面の反射率を各発振波長に対して１５％以下にすることができる。
【００１２】
各半導体レーザ素子の発振波長のそれぞれに対する反射率は同じである必要はなく、それぞれ異なる反射率を設定することができる。例えば、一つの半導体レーザ素子に対しては５％の反射率を設定し、他の半導体レーザ素子に対しては１０％の反射率を設定することもできる。
また、第２の誘電体膜の屈折率が第１の誘電体膜の屈折率及び第３の誘電体膜の屈折率より大きいことにより、第１の誘電体膜と第２の誘電体膜との界面及び第２の誘電体膜と第３の誘電体膜との界面での反射率を低くして、誘電体３層膜の実効的反射率を小さくする作用、効果がある。
【００１３】
本発明に係る多波長半導体レーザでは、第１の誘電体膜及び第２の誘電体膜の膜厚を選定し、次いで第３の誘電体膜の膜厚をパラメータとして複数の半導体レーザ素子のそれぞれの発振波長に対する誘電体３層膜の反射率を計算して、第３の誘電体膜の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係を求める。
続いて、第３の誘電体膜の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係に基づいて、複数の半導体レーザ素子のそれぞれの発振波長に対する誘電体３層膜の反射率が所定値になる第３の誘電体膜の膜厚を選定する。
【００１４】
誘電体膜の組成には制約はなく、また、第１から第３の誘電体膜がそれぞれ相互に異なる必要はなく、第１の誘電体膜と第３の誘電体膜とが同じ組成の誘電体膜でもよい。第１から第３の誘電体膜として、例えばＡｌ２  Ｏ３  膜、ＳｉＮＸ  膜、ＴｉＯ２  膜、ＳｉＯ２  膜、ＳｉＣ膜、ＡｌＮ膜、及びＧａＮ膜のいずれかを選定することができる。
複数の端面出射型半導体レーザ素子の構成及び発振波長には制約はなく、例えば相互に波長の異なる複数の端面発光型半導体レーザ素子の発振波長が、それぞれ、６５０ｎｍ帯、７８０ｎｍ帯、及び８５０ｎｍ帯のいずれかとすることができる。ここで、６５０ｎｍ帯とは波長６４５ｎｍから６６５ｎｍ、７８０ｎｍ帯とは波長７７０ｎｍから７９０ｎｍ、及び８５０ｎｍ帯とは波長８３０ｎｍから８６０ｎｍを言う。
【００１５】
本発明は、基板、及び基板上に形成された共振器構造を構成する化合物半導体層の組成に制約無く適用でき、例えばＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系の複数の半導体レーザ素子を搭載した多波長半導体レーザに好適に適用できる。
また、埋め込み型、エアリッジ型等のレーザストライプの構成に制約無く適用できる。
【００１６】
本発明に係る多波長半導体レーザの製造方法は、相互に波長の異なる複数の端面発光型半導体レーザ素子をモノリシックに備えた多波長半導体レーザの製造方法であって、共振器構造を形成したウエハを劈開してレーザバーを形成し、レーザバーの一方の劈開面に露出する各半導体レーザ素子の出射端面上に共通の低反射膜を設ける際、
第１の誘電体膜、第２の誘電体膜、及び第３の誘電体膜からなる誘電体３層膜を共通の低反射膜として設けるために、第１及び第３の誘電体膜を選択し、次いで第２の誘電体膜として第１の誘電体膜の屈折率及び第３の誘電体膜の屈折率のそれぞれより大きい屈折率を有する誘電体膜を選定する第１のステップと、
第１の誘電体膜の膜厚及び第２の誘電体膜の膜厚を設定する第２のステップと、
第３の誘電体膜の膜厚をパラメータとして複数の半導体レーザ素子のそれぞれの発振波長に対する誘電体３層膜の反射率を計算して、第３の誘電体膜の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係を求める第３のステップと、
第３の誘電体膜の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係に基づいて、半導体レーザ素子の各発振波長に対する反射率がそれぞれ所定値以下になる第３の誘電体膜の膜厚を選定する第４のステップとを有することを特徴としている。
【００１７】
本発明方法で、誘電体膜の選定、及び各誘電体膜の膜厚の設定は、従来からの実績及び実験等から得られたデータに基づいて行う。尚、一般的には、良好な誘電体膜を成膜するには、第１及び第２の誘電体膜の膜厚を２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下に設定する。
また、第４のステップで、第３のステップで求めた第３の誘電体膜の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係が各発振波長に対する反射率をそれぞれ所定値以下にすることができないときには、
第２のステップに戻り、第１の誘電体膜の膜厚及び第２の誘電体膜の膜厚の少なくともいずれかを別の膜厚に設定し、
次いで第３のステップ及び第４のステップに移行して、各発振波長に対する反射率がそれぞれ所定値以下になる第３の誘電体膜の膜厚を選定することができるまで、第２から第４のステップのサイクルを繰り返す。
【００１８】
第２から第４のステップのサイクルを繰り返しても、第３の誘電体膜の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係が各発振波長に対する反射率をそれぞれ所定値以下にすることができないときには、
第１のステップに戻って、誘電体３層膜を構成する第１から第３の誘電体膜の少なくともいずれかとして別の誘電体膜を選択し、次いで第２から第４のステップのサイクルを繰り返す。
【００１９】
上述のようにして第２から第４のステップのサイクルを繰り返しても、第３の誘電体膜の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係が各発振波長に対する反射率をそれぞれ所定値以下にすることができないときには、
再び、第１のステップに戻って、誘電体３層膜を構成する第１から第３の誘電体膜の少なくともいずれかとして更に別の誘電体膜を選択し、次いで第２から第４のステップのサイクルを繰り返す。
【００２０】
以上のように、本発明方法では、第１から第３の誘電体膜の組成及び膜厚を変数とすることにより、変数が多いので、各半導体レーザ素子に対して最適な反射率を示す低反射膜を設けることができる。つまり、上述のサイクルを繰り返すことにより、各半導体レーザ素子の発振波長に対してそれぞれ所望の反射率を示す低反射膜を設計することができる。
【００２１】
本発明方法で、第１の誘電体膜から第３の誘電体膜の成膜は、既知のスパッタ法、ＣＶＤ法、ＥＢ蒸着法等により行うことができる。なかでも、膜厚制御性の良いスパッタ法が好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して、実施形態例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
多波長半導体レーザの実施形態例１
本実施形態例は本発明に係る多波長半導体レーザの実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の多波長半導体レーザの出射端面及び後端面に設けた低反射膜及び高反射膜の構成を示す断面図である。
本実施形態例の多波長半導体レーザ１０は、図１に示すように、共通基板（図示せず）上に分離領域１１を介して発振波長６５０ｎｍの第１の端面出射型共振器構造（第１の半導体レーザ素子）１２と発振波長７８０ｎｍの第２の端面出射型共振器構造（第２の半導体レーザ素子）１４とをそれぞれ備えている多波長半導体レーザである。尚、図１は最終製品になる前のウエハを劈開したレーザバーの形態で多波長半導体レーザを示し、図１の左側端面を出射端面としている。
【００２３】
第１の共振器構造１２及び第２の共振器構造１４の出射端面には、内方から外方に順次成膜された、膜厚６０ｎｍの第１のＡｌ２  Ｏ３  膜１６、膜厚５５ｎｍのＴｉＯ２  膜１８、及び膜厚１４０ｎｍの第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の誘電体３層膜からなる低反射膜２２が設けてある。
第２の誘電体膜として設けられているＴｉＯ２  膜１８の屈折率は、２．００であって、本発明で特定されているように、第１の誘電体膜として設けられた第１のＡｌ２  Ｏ３  膜１６及び第２の誘電体膜として設けられた第３のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の屈折率１．６５より大きい。
【００２４】
出射端面の反対側の面には、６５０ｎｍと７８０ｎｍの中間値である約７２０ｎｍの波長に対して、膜厚λ／４ｎ１  （λ＝７２０ｎｍ、ｎ１  はＡｌ２  Ｏ３  膜の屈折率）のＡｌ２  Ｏ３  膜２４と膜厚λ／４ｎ２  （λ＝７２０ｎｍ、ｎ２  はａ−Ｓｉ膜の屈折率）のａ−Ｓｉの膜２６をそれぞれ交互に積層した４層膜からなる反射率９３％の高反射膜２８が設けてある。
【００２５】
第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係を示す図２から判るように、本実施形態例では低反射膜２２を上述のように構成することにより、低反射膜２２は、発振波長６５０ｎｍ及び発振波長７８０ｎｍの双方に対して反射率が９％という低反射率を示している。
図２は、第１のＡｌ２  Ｏ３  膜１６の膜厚を６０ｎｍに、ＴｉＯ２  膜１８の膜厚を５５ｎｍにそれぞれ設定し、第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の膜厚をパラメータとして波長６５０ｎｍ及び波長７８０ｎｍに対する誘電体３層膜の反射率を計算したグラフである。
【００２６】
仮に、第１のＡｌ２  Ｏ３  膜１６の膜厚及びＴｉＯ２  膜１８の膜厚を上述の低反射膜２２と同様に、それぞれ、６０ｎｍ及び５５ｎｍに設定する一方、第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の膜厚を低反射膜２２とは異なり１００ｎｍに選定すると、図２のグラフから、低反射膜として、波長６５０ｎｍに対して１９％の反射率、また波長７８０ｎｍに対して２５％の反射率を示す誘電体３層膜を設定することができる。
また、第１のＡｌ２  Ｏ３  膜１６の膜厚及びＴｉＯ２  膜１８の膜厚を上述の低反射膜２２と同様に設定する一方、第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の膜厚を低反射膜２２とは異なり１７５ｎｍに選定すると、図２のグラフから、低反射膜として、波長６５０ｎｍに対して２５％の反射率、また波長７８０ｎｍに対して２％の反射率を示す誘電体３層膜を設定することができる。
【００２７】
多波長半導体レーザの実施形態例２
本実施形態例は本発明に係る多波長半導体レーザの実施形態の別の例であって、図３は本実施形態例の多波長半導体レーザの出射端面及び後端面に設けた低反射膜及び高反射膜の構成を示す断面図である。
本実施形態例の多波長半導体レーザ３８は、実施形態例１と同様に、共通基板（図示せず）上に、共通基板（図示せず）上に分離領域１１を介して発振波長６５０ｎｍの第１の端面出射型共振器構造（第１の半導体レーザ素子）１２と発振波長７８０ｎｍの第２の端面出射型共振器構造（第２の半導体レーザ素子）１４とをそれぞれ備えている多波長半導体レーザであって、出射端面に設けた低反射膜の構成が異なることを除いて、実施形態例１と同じ構成を備えている。
【００２８】
端面出射型共振器構造１２及び端面出射型共振器構造１４の出射端面には、内方から外方に順次成膜されている、膜厚３０ｎｍの第１のＡｌ２  Ｏ３  膜３０、膜厚５０ｎｍのＴｉＯ２  膜３２、及び膜厚１００ｎｍの第２のＡｌ２  Ｏ３  膜３４の誘電体３層膜からなる低反射膜３６が設けてある。
出射端面の反対側の面には、実施形態例１と同様に、６５０ｎｍと７８０ｎｍの中間値である約７２０ｎｍの波長に対して、膜厚λ／４ｎ１  （λ＝７２０ｎｍ、ｎ１  はＡｌ２  Ｏ３  膜の屈折率）のＡｌ２  Ｏ３  膜２４と膜厚λ／４ｎ２  （λ＝７２０ｎｍ、ｎ２  はａ−Ｓｉ膜の屈折率）のａ−Ｓｉの膜２６を交互に積層した４層膜からなる反射率９３％の高反射膜２８が設けてある。
【００２９】
第２のＡｌ２  Ｏ３  膜３４の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係を示す図４から判るように、発振波長６５０ｎｍ及び発振波長７８０ｎｍの双方に対して、低反射膜３６は、反射率が１０％という低反射率を示している。
図４は、第１のＡｌ２  Ｏ３  膜３０の膜厚を３０ｎｍに、ＴｉＯ２  膜３２の膜厚を５０ｎｍにそれぞれ設定し、第２のＡｌ２  Ｏ３  膜３０の膜厚をパラメータとして波長６５０ｎｍ及び波長７８０ｎｍに対する誘電体３層膜の反射率を計算したグラフである。
【００３０】
仮に、第１のＡｌ２  Ｏ３  膜３０の膜厚及びＴｉＯ２  膜３２の膜厚を上述の低反射膜３６と同様に、それぞれ、３０ｎｍ及び５０ｎｍに設定する一方、第２のＡｌ２  Ｏ３  膜３４の膜厚を低反射膜３６とは異なり１５０ｎｍに選定すると、図４のグラフから、低反射膜として、波長６５０ｎｍに対して１％以下の反射率、また波長７８０ｎｍに対して約８％の反射率を示す誘電体３層膜を設定することができる。
また、第１のＡｌ２  Ｏ３  膜３０の膜厚及びＴｉＯ２  膜３２の膜厚を上述の低反射膜３６と同様に設定し、第３のＡｌ２  Ｏ３  膜１６の膜厚を低反射膜２２とは異なり第２のＡｌ２  Ｏ３  膜３４の膜厚を２００ｎｍに選定すると、図４のグラフから、低反射膜として、波長６５０ｎｍに対して約８％の反射率、また波長７８０ｎｍに対して約３％の反射率を示す誘電体３層膜を設定することができる。
【００３１】
多波長半導体レーザの製造方法の実施形態例
本実施形態例は本発明に係る多波長半導体レーザの製造方法を実施形態例１の多波長半導体レーザの製造に適用した実施形態の一例である。図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施形態例１の多波長半導体レーザを製造する際の各工程の断面図であり、図６は本実施形態例で低反射膜の構成を設定する手順を示すフローチャートである。
従来から既知の多波長半導体レーザの製造方法、例えば特開２００１−２４４５７２号公報に記載の製造方法に従って、ウエハ上に発振波長６５０ｎｍの第１の端面出射型共振器構造１２及び発振波長７８０ｎｍの第２の端面出射型共振器構造１４を形成する。
次いで、第１の端面出射型共振器構造１２及び第２の端面出射型共振器構造１４を形成したウエハを劈開して、図５（ａ）に示すように、レーザバー４０を形成する。
【００３２】
本実施形態例では、第１の誘電体膜、第２の誘電体膜、及び第３の誘電体膜の誘電体３層膜からなる低反射膜であって、波長６５０ｎｍ及び波長７８０ｎｍに対して反射率１５％以下になる共通の低反射膜を端面出射型共振器構造１２及び端面出射型共振器構造１４の出射端面に設ける。
【００３３】
そこで、第１の誘電体膜、第２の誘電体膜、及び第３の誘電体膜の誘電体３層膜からなる共通の低反射膜を設けるために、先ず、図６に示すように、ステップＳ１  で、第１及び第３の誘電体膜を選択し、次いで第２の誘電体膜として第１の誘電体膜の屈折率及び第３の誘電体膜の屈折率より大きい屈折率を有する誘電体膜を選定する。例えば、誘電体膜としてＡｌ２  Ｏ３  膜、ＳｉＮＸ  膜、ＴｉＯ２  膜、ＳｉＯ２  膜、ＳｉＣ膜、ＡｌＮ膜、及びＧａＮ膜のいずれかを選定する。尚、第２の誘電体膜の選定に際し、第２の誘電体膜として、第１及び第３の誘電体膜の屈折率より大きな屈折率の誘電体膜を選定する。また、誘電体膜の選定、及び各誘電体膜の膜厚の設定は、従来からの実績及び実験等から得られたデータに基づいて行う。
本実施形態例では、第１の誘電体膜としてＡｌ２  Ｏ３  膜を選定して第１のＡｌ２  Ｏ３  膜１６とし、第２の誘電体膜としてＴｉＯ２  膜を選定してＴｉＯ２  膜１８とし、第３の誘電体膜としてＡｌ２  Ｏ３  膜を選定して第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０としている。
【００３４】
続いて、ステップＳ２  で、第１のＡｌ２  Ｏ３  膜１６及びＴｉＯ２  膜１８の膜厚を設定する。膜厚の設定に際し、一般的には、良好な誘電体膜を成膜するには、第１及び第２の誘電体膜の膜厚を２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下に設定する。本実施形態例では、第１のＡｌ２  Ｏ３  膜１６の膜厚を６０ｎｍに、ＴｉＯ２  膜１８の膜厚を５５ｎｍに設定する。
次に、ステップＳ３  で、第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の膜厚をパラメータとして波長６５０ｎｍ及び波長７８０ｎｍに対する誘電体３層膜の反射率を計算して、図７（図２と同じグラフである）に示すような第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の膜厚と誘電体３層膜の反射率の関係を示すグラフを作成する。
次いで、ステップＳ４  で、図７に示すグラフに基づいて、波長６５０ｎｍ及び波長７８０ｎｍに対して反射率が１５％以下になる第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の膜厚を求める。双方の波長に対する反射率が１５％以下になる第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の膜厚は、図７から判る通り、１２５ｎｍから１５５ｎｍの”  Ａ  ”で示す範囲である。本実施形態例では、第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の膜厚を１４０ｎｍに設定することにより、波長６５０ｎｍ及び波長７８０ｎｍに対する反射率が約１０％の低反射膜２２を設計することができる。
【００３５】
尚、ステップＳ４  で、第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係が各発振波長に対する反射率をそれぞれ所定値以下にすることができないときには、ステップＳ２  に戻り、第１のＡｌ２  Ｏ３  膜１６の膜厚、ＴｉＯ２  膜１８の少なくともいずれかの膜厚を新たに設定し、ステップＳ３  で誘電体３層膜の反射率を計算し、ステップＳ４  で波長６５０ｎｍ及び波長７８０ｎｍに対して反射率が１５％以下になる第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の膜厚を設定する。
【００３６】
それでも、第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０の膜厚と誘電体３層膜の反射率との関係が各発振波長に対する反射率をそれぞれ所定値以下にすることができないときには、ステップＳ１  に戻り、第１の誘電体膜から第３の誘電体膜の選定をやり直し、所定の反射率を得ることができるまで、ステップＳ１  からステップＳ４  のサイクルを繰り返す。
【００３７】
次いで、図５（ｂ）に示すように、端面出射型共振器構造１２及び端面出射型共振器構造１４の出射端面を露出させたレーザバー４０の劈開面に、順次、膜厚６０ｎｍの第１のＡｌ２  Ｏ３  膜１６、膜厚５５ｎｍのＴｉＯ２  膜１８、及び膜厚１４０ｎｍの第２のＡｌ２  Ｏ３  膜２０をＣＶＤ法により成膜して低反射膜２２を形成する。
また、出射端面とは反対側の後端面側の劈開面に膜厚λ／４ｎ１  （λ＝７２０ｎｍ、ｎ１  はＡｌ２  Ｏ３  膜の屈折率）のＡｌ２  Ｏ３  膜２４と膜厚λ／４ｎ２  （λ＝７２０ｎｍ、ｎ２  はａ−Ｓｉ膜の屈折率）のａ−Ｓｉの膜２６を交互に積層した４層膜をＣＶＤ法により成膜して高反射膜２８を形成する。
これにより、所望の低反射率を示す低反射膜を出射端面に備えた多波長半導体レーザを製造することができる。
【００３８】
本実施形態例では、上述のように低反射膜として誘電体３層膜を採用することにより、設計上の変数が増えるので、変数を適切に設定することにより、低反射膜の反射率の絶対値や位相を広い範囲で設計することが容易になる。
【００３９】
実施形態例では、誘電体膜材料の組み合わせとして、Ａｌ２  Ｏ３  ／ＴｉＯ２  ／Ａｌ２  Ｏ３  構造を示したが、第１及び第３の誘電体膜よりも屈折率の高い誘電体膜材料を第２の誘電体膜として選定する限り、第１から第３の誘電体膜の材料を自由に設定することができる。
また、実施形態例では、半導体レーザ素子の発振波長して６５０ｎｍ及び７８０ｎｍを例に挙げているが、発振波長に制限はなく、多波長半導体レーザに搭載した各半導体レーザ素子の特性に合わせて、反射率を満足する低反射膜の構成を設定することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、低反射膜として、第１の誘電体膜、屈折率が第１の誘電体膜の屈折率及び第３の誘電体膜の屈折率より大きい第２の誘電体膜、及び第３の誘電体膜の誘電体３層膜からなる共通の低反射多層膜を同じ膜厚で各半導体レーザ素子の出射端面上に設け、各誘電体膜の組成、膜厚を適切に設定することにより、各半導体レーザ素子の発振波長のそれぞれに対して所望の反射率を示す共通の低反射膜を設計することが容易になる。
本発明では、多波長半導体レーザに搭載した各半導体レーザ素子の発振波長に対する反射率を広範囲で組み合わせることができるので、各半導体レーザ素子のレーザ特性に合わせて反射率制御が可能となる。
また、本発明で特定した、第２の誘電体膜の屈折率と第１及び第３の誘電体膜の屈折率の大小関係を満足する限り、本発明で誘電体膜として用いる材料は、多種にわたる誘電体膜材料を用いることができるので、低反射膜の設計、作製が容易である。
本発明方法は、本発明に係る多波長半導体レーザの好適な製造方法を実現している。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１の多波長半導体レーザの出射端面及び後端面に設けた低反射膜及び高反射膜の構成を示す断面図である。
【図２】実施形態例１の第２のＡｌ２  Ｏ３  膜の膜厚と波長６５０ｎｍ及び波長７８０ｎｍに対する誘電体３層膜の反射率との関係を示すグラフである。
【図３】実施形態例２の多波長半導体レーザの出射端面及び後端面に設けた低反射膜及び高反射膜の構成を示す断面図である。
【図４】実施形態例２の第２のＡｌ２  Ｏ３  膜の膜厚と波長６５０ｎｍ及び波長７８０ｎｍに対する誘電体３層膜の反射率との関係を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施形態例１の多波長半導体レーザを製造する際の各工程の断面図である。
【図６】実施形態例の方法により低反射膜の構成を設定する手順を示すフローチャートである。
【図７】図２に示すグラフで反射率が１５％以下になる第２のＡｌ２  Ｏ３  膜の膜厚範囲を示すグラフである。
【符号の説明】
１０……実施形態例１の多波長半導体レーザ、１１……分離領域、１２……発振波長６５０ｎｍの第１の端面出射型共振器構造、１４……発振波長７８０ｎｍの第２の端面出射型共振器構造、１６……第１のＡｌ２  Ｏ３  膜、１８……ＴｉＯ２  膜、２０……第２のＡｌ２  Ｏ３  膜、２２……低反射膜、２４……Ａｌ２  Ｏ３  膜、２６……ａ−Ｓｉの膜、２８……高反射膜、３０……第１のＡｌ２  Ｏ３  膜、３２……ＴｉＯ２  膜、３４……第２のＡｌ２  Ｏ３  膜、３８……実施形態例２の多波長半導体レーザ、４０……レーザバー。
【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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