(57)【要約】【課題】高速動作が要求される光ディスク用光源として安定して用いうる半導体レーザを提供する。【解決手段】半導体基板１０４上に形成された第１クラッド層１０５と、第１クラッド層１０５上に形成された活性層１０６と、活性層１０６上に形成された回折格子層１０８と、回折格子層１０８上に形成されたリッジ構造を有する第２クラッド層１０９と、リッジ構造上に形成されたキャップ層１１０と、リッジ構造１０９とキャップ層１１０の側部に形成された電流を狭窄する電流阻止層１１１と、電流阻止層１１１とキャップ層１１０の上に形成されたコンタクト層とを備える。ここで、第２クラッド層１０９におけるリッジ構造の最上部の横幅Ｗ１とキャップ層１１０の横幅Ｗ０が、Ｗ１＜Ｗ０の関係を満たす。【選択図】　図１
2004014647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振に必要な利得を得る利得領域及び発振波長を調整するＤＢＲ領域を有し、
半導体基板上に形成された第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成された回折格子層と、前記回折格子層上に形成されたリッジ構造を有する第２クラッド層と、前記第２クラッド層におけるリッジ構造上に形成されたキャップ層と、前記第２クラッド層と前記キャップ層の側部に形成された電流を狭窄する電流阻止層と、前記電流阻止層と前記キャップ層の上に形成されたコンタクト層とを備え、前記ＤＢＲ領域における回折格子層には回折格子が形成され、単一縦モードのレーザ光発振を行う半導体レーザであって、
前記第２クラッド層におけるリッジ構造の最上部の横幅Ｗ１（μｍ）と前記キャップ層の横幅Ｗ０（μｍ）が、Ｗ１＜Ｗ０の関係を満たすことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記利得領域における活性層の禁制帯幅エネルギーＥｇと前記ＤＢＲ領域における活性層の禁制帯幅エネルギーＥｄが、Ｅｇ＜Ｅｄの関係を満たす請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記活性層の禁制帯幅エネルギーＥａ、前記第２クラッド層の禁制帯幅エネルギーＥｃ２、及び前記電流阻止層の禁制帯幅エネルギーＥｂ１が、Ｅａ＜Ｅｃ２＜Ｅｂ１の関係を満たす請求項１又は２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記第２クラッド層を含む多層構造の実効屈折率ｎ１と前記電流阻止層を含む多層構造の実効屈折率ｎ０の実効屈折率差Δｎ（＝ｎ１―ｎ０）が、３×１０−３≦Δｎ≦５×１０−３の範囲である請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記第２クラッド層における最下部の横幅Ｗ２（μｍ）が、１μｍ≦Ｗ２≦４μｍの範囲である請求項１〜４のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項６】
前記回折格子層上に導波路の一部を構成する光ガイド層が形成され、前記光ガイド層上に導波路の一部を構成する光導波層が形成され、前記第２クラッド層におけるリッジ構造は、前記光導波層上に形成され、前記電流阻止層は、前記第２クラッド層上かつ前記リッジ構造の側部に形成されている半導体レーザであって、前記第２クラッド層に含まれるＡｌの含有率が前記光導波層に含まれるＡｌの含有率よりも高い請求項１〜５のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項７】
レーザ発振に必要な利得を得る利得領域及び発振波長を調整するＤＢＲ領域を有し、単一縦モードのレーザ光発振を行う半導体レーザの製造方法であって、
半導体基板上に、第１クラッド層、活性層、光ガイド層、及び回折格子層をこの順で形成する工程と、
前記ＤＢＲ領域における前記回折格子層に回折格子を形成する工程と、
前記回折格子層上に、光導波層、第２クラッド層、及びキャップ層をこの順で形成する工程と、
前記第２クラッド層をエッチングして前記光導波層上に当該第２クラッド層からなるリッジ構造を形成する工程と、
前記第２クラッド層とリッジ構造の側部に電流を狭窄する電流阻止層を形成し、さらに、その上に前記利得領域及び前記ＤＢＲ領域のそれぞれの領域に電流を注入するためのコンタクト層を形成する工程を含む半導体レーザの製造方法であって、
前記第２クラッド層に含まれるＡｌの含有率を前記光導波層に含まれるＡｌの含有率よりも高くして当該光導波層をエッチング停止層として用いることを特徴とする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、半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度光ディスク用として、光ディスク上において集光スポット径が小さくなる短波長域で発光し、光ディスクの再生・記録密度が向上する青色レーザ光が要望されている。
【０００３】
青色レーザ光を得るための有効な手段として、赤外レーザ光を第２高調波発生（ＳＨＧ：Ｓｅｃｏｎｄ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）技術により、青色域の短波長に変換する方法がある。現在、ＳＨＧ技術に用いる素子（以下、ＳＨＧ素子という。）には、ＬｉＮｂＯ３に代表される非線形光学材料が広く用いられている。
【０００４】
ＳＨＧ技術において、基本波から高調波への変換効率を向上させるには、基本波と高調波の位相を整合させることが重要である。そのための有効な方法として、非線形光学材料に周期的に自発分極を反転して形成した導波路を用いる擬似位相整合（ＱＰＭ：ａ　ｑｕａｓｉ−ｐｈａｓｅ−ｍａｔｃｈｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ）技術が知られている。
【０００５】
ここでは、基本波と高調波の位相が整合する波長（以下、位相整合波長という。）は、非線形光学材料における導波路の実効屈折率と分極反転周期によって決まるが、実効屈折率には温度依存性があるので、位相整合波長は温度によって変化する。したがって、ＳＨＧ技術において、効率的な高調波への変換を実現するには、基本波の発振波長を、広い温度範囲で位相整合波長に制御して一致させる技術が重要となる。
【０００６】
従来、光ディスクに用いられる半導体レーザとしては、いわゆるファブリ・ペロー構造を採用していたため、複数の波長で発振し、温度によって発振波長が変化するので、発振波長の制御が困難であった。そこで、近年は、赤外レーザ光源としては、通常、単一縦モードで発振し、発振波長を一定値に調整することのできるＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｂｒａｇｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）レーザが用いられている。
【０００７】
ところで、ＳＨＧ素子による、赤外レーザ光から青色レーザ光へのエネルギー変換効率は、数〜数１０％であり、このエネルギー変換効率は、一般にＳＨＧ素子へ入力される赤外レーザ光の光パワーに比例する。したがって、例えば、高密度光ディスクの再生には、５ｍＷ程度の出力の青色レーザ光が必要となるが、このとき、励起源の赤外レーザ光の出力は、少なくとも５０ｍＷは必要となる。また、高密度光ディスクへの記録には、数１０ｍＷ程度の出力の青色レーザ光が必要となるが、このとき、励起源の赤外レーザ光の出力は、少なくとも１００ｍＷは必要となる。このため、赤外レーザ光には、高密度光ディスクの再生・記録用として、少なくとも１００ｍＷ以上の高出力特性が必要とされる。
【０００８】
図７に、従来技術によるＤＢＲレーザの一例を示す。このＤＢＲレーザは、共振器方向において、レーザ発振に必要な利得を得る利得領域３０１、発振波長を制御する位相制御領域３０２、及び発振波長を調整するＤＢＲ領域３０３に分割されて構成されている。
【０００９】
ｎ型ＧａＡｓ基板３０４上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３０４ａ、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層３０５、ＧａＡｓ活性層３０６、ｐ型ＡｌＧａＡｓ光ガイド層３０７、ｐ型ＡｌＧａＡｓ回折格子層３０８がこの順で形成されている。ＤＢＲ領域３０３における回折格子層３０８には回折格子３０８ａが形成されている。
【００１０】
また、ｐ型ＡｌＧａＡｓ回折格子層３０８上に、リッジ構造に成形されたｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層３０９が形成され、その上にｐ型ＧａＡｓキャップ層３１０が形成されている。ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層３１１が、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層３０９とｐ型ＧａＡｓキャップ層３１０の側部に形成されている。
【００１１】
さらに、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３１０とｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層３１１の上に、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１２が形成され、コンタクト層３１２は、利得領域３０１、位相制御領域３０２、及びＤＢＲ領域３０３に対応して３つの層に電気的に分離されている。さらに、それぞれのコンタクト層上には、ｐ電極３１１ａ、ｐ電極３１２ａ、及びｐ電極３１３ａが形成され、これら電極により、ＤＢＲレーザの各領域に独立して電流を注入可能としている。ｎ型ＧａＡｓ基板３０４下にｎ電極３１４が形成されている。
【００１２】
このＤＢＲレーザにおいて、ｐ電極３１１ａから駆動電流を注入すると、利得領域３０１におけるＧａＡｓ活性層３０６で光が発生し、利得領域３０１近傍の壁開端面による反射と回折格子３０８ａによる分布ブラッグ反射により、単一縦モード発振が生じる。ここで、ＤＢＲ領域３０３へ注入する波長制御電流を変化させることで、レーザ光の発振波長を変えることができる。なお、発振波長を連続的に変化させる場合は、位相制御領域３０２に制御電流を注入する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうしたリッジ構造を有するＤＢＲレーザをＳＨＧ素子に用いると、従来、以下に示す問題が生じていた。
【００１４】
第１に、赤外レーザ光の発振波長を、広い温度範囲でＳＨＧ素子における位相整合波長に制御して一致させることが困難となる。この原因は、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１２が型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層３１１に接触した領域におけるコンタクト層３１２の結晶性が、電流阻止層３１１の表面に形成されたＡｌの表面酸化層に影響されて低下し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１２の抵抗値が上昇することにある。
【００１５】
一般に、ＤＢＲレーザにおいて、ＤＢＲ領域に注入する電流による発熱は、活性層のｐ−ｎ接合における電子−正孔再結合による熱と、ＤＢＲレーザ各層におけるジュール熱に分けられるが、導波光は活性層を中心に分布するため、レーザ光の発振波長は主として活性層における熱に応じて変化する。その他のＤＢＲレーザ各層におけるジュール熱の大部分は、ヒートシンクや外気に放熱されて導波光が伝搬する領域へは伝わらず、発振波長の変化には殆ど関与しない。したがって、ＤＢＲ領域３０３におけるｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１２の抵抗値が上昇すると、ＤＢＲ領域３０３に注入した電流による発熱のうち、コンタクト層３１２においてジュール熱となる量が増えて活性層３０６において熱となる量が相対的に低下するため、発振波長の可変範囲が狭くなる。
【００１６】
第２に、発振波長の制御応答性が低下し、ＳＨＧ素子と組み合わせ、パルス周期が数１０ｎｓｅｃ程度の高速で動作する光ディスク用の青色レーザ光源に使用することが困難となる。この原因は、ＤＢＲ領域３０３へ注入する波長制御電流によるｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１２におけるジュール熱の一部が遅れてＧａＡｓ活性層３０６に熱伝導し、μｓｅｃオーダーの波長変化を引き起こすことにある。
【００１７】
第３に、発振波長の単一波長性が低下し、高出力の青色レーザー光源が得難くなる。一般に、導波光の横方向の閉じ込め効果は、リッジ構造の内外の実効屈折率差Δｎ、即ち、リッジ構造を形成するクラッド層を含む多層構造の実効屈折率ｎ１と電流阻止層を含む多層構造の実効屈折率ｎ０の実効屈折率差Δｎ（＝ｎ１―ｎ０）によって制御できるが、レーザ光の高出力動作時において基本横モードを確保するには、実効屈折率差Δｎを所定の範囲に精密に制御することが必要となる。従来技術では、リッジ構造は、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層３０９をウェットエッチングして形成していたが、エッチング量を処理時間によって調節しているため、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層３０９におけるリッジ構造以外の部分のエッチング残り厚が不均一となり易い。そして、この結果、実効屈折率差Δｎが変動して基本横モードの確保が困難となり、発振波長の単一波長性が不安定となる。
【００１８】
本発明の目的は、このような従来技術による問題点を解決し、例えば、ＳＨＧ素子と組み合わせ、高速動作が要求される光ディスク用光源として安定して用いうるＤＢＲレーザを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザにおいては、レーザ発振に必要な利得を得る利得領域及び発振波長を調整するＤＢＲ領域を有する。そして、半導体基板上に形成された第１クラッド層と、第１クラッド層上に形成された活性層と、活性層上に形成された回折格子層と、回折格子層上に形成されたリッジ構造を有する第２クラッド層と、第２クラッド層におけるリッジ構造上に形成されたキャップ層と、第２クラッド層とキャップ層の側部に形成された電流を狭窄する電流阻止層と、電流阻止層とキャップ層の上に形成されたコンタクト層とを備え、ＤＢＲ領域における回折格子層には回折格子が形成され、単一縦モードのレーザ光発振を行う。ここで、第２クラッド層におけるリッジ構造の最上部の横幅Ｗ１とキャップ層の横幅Ｗ０が、Ｗ１＜Ｗ０の関係を満たす。
【００２０】
この構成により、コンタクト層の抵抗値の上昇が防止され、ジュール熱の発生が抑制され、ＤＢＲ領域に対する注入電流による発熱が活性層に集中し、波長可変範囲が拡大するとともに、コンタクト層におけるジュール熱の活性層への熱伝導が大幅に減少し、発振波長の制御応答性が高められる。そして、パルス周期が数１０ｎｓｅｃ程度の高速で動作する光ディスク用の青色レーザ光源に使用することが可能となる。
【００２１】
また、本発明の半導体レーザの製造方法においては、半導体基板上に、第１クラッド層、活性層、光ガイド層、回折格子層をこの順で形成する工程と、ＤＢＲ領域における回折格子層に回折格子を形成する工程と、回折格子層上に、光導波層、第２クラッド層、及びキャップ層をこの順で形成する工程と、第２クラッド層をエッチングして光導波層上に当該第２クラッド層からなるリッジ構造を形成する工程と、第２クラッド層とリッジ構造の側部に電流を狭窄する電流阻止層を形成し、さらに、その上に利得領域及びＤＢＲ領域のそれぞれの領域に電流を注入するためのコンタクト層を形成する工程を含む。そして、第２クラッド層に含まれるＡｌの含有率を光導波層に含まれるＡｌの含有率よりも高くして当該光導波層をエッチング停止層として用いる。
【００２２】
この構成により、第２クラッド層のみが選択的にエッチングにより除去され、エッチング停止層は除去されずに残存する。この結果、リッジ構造の内外の実効屈折率差Δｎが安定化し、基本横モードが確保される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体レーザによれば、コンタクト層の抵抗値の上昇が防止され、ジュール熱の発生が抑制される。これにより、ＤＢＲ領域のｐ電極からの注入電流による発熱が活性層に集中し、波長可変範囲が拡大するとともに、コンタクト層におけるジュール熱の活性層への熱伝導が大幅に減少し、発振波長の制御応答性が高められ、パルス周期が数１０ｎｓｅｃ程度の高速で動作する光ディスク用の青色レーザ光源に使用することが可能となる。
【００２４】
また、本発明の半導体レーザにおいては、利得領域における活性層の禁制帯幅エネルギーＥｇとＤＢＲ領域における活性層の禁制帯幅エネルギーＥｄが、Ｅｇ＜Ｅｄの関係を満たすことが好ましい。
【００２５】
この構成により、利得領域における活性層で発生したレーザ光は、位相制御領域及びＤＢＲ領域における活性層で殆ど吸収されないため、利得領域に注入する駆動電流を低減することができる。また、この構成により、ＤＢＲ領域において吸収されることによる発熱が低減することから、発振波長の制御が安定化する。
【００２６】
また、本発明の半導体レーザにおいては、活性層の禁制帯幅エネルギーＥａ、第２クラッド層の禁制帯幅エネルギーＥｃ２、及び電流阻止層１１１の禁制帯幅エネルギーＥｂ１が、Ｅａ＜Ｅｃ２＜Ｅｂ１の関係を満たすことが好ましい。
【００２７】
この構成により、利得領域に注入する駆動電流を低減することができると共に、発振波長の制御が安定化する。
【００２８】
また、本発明の半導体レーザにおいては、第２クラッド層を含む多層構造の実効屈折率ｎ１と電流阻止層を含む多層構造の実効屈折率ｎ０の実効屈折率差Δｎ（＝ｎ１―ｎ０）が、３×１０−３≦Δｎ≦５×１０−３の範囲であることが好ましく、第２クラッド層における最下部の横幅Ｗ２（μｍ）が、１μｍ≦Ｗ２≦４μｍの範囲であることが好ましい。
【００２９】
これらの構成により、１００ｍＷ以上の高出力時にもＣＯＤの発生させない状態で発振波長の単一波長性を維持できるようになる。
【００３０】
また、本発明の半導体レーザにおいては、回折格子層上に導波路の一部を構成する光ガイド層が形成され、光ガイド層上に導波路の一部を構成する光導波層が形成され、第２クラッド層におけるリッジ構造は、光導波層上に形成され、電流阻止層は、第２クラッド層上かつリッジ構造の側部に形成され、さらに、第２クラッド層に含まれるＡｌの含有率が、光導波層に含まれるＡｌの含有率よりも高いことが好ましい。
【００３１】
この構成により、リッジ構造の側部に形成された第２光ガイド層の厚みが均一になり、リッジ構造の内外の実効屈折率差Δｎが安定化し、基本横モードが確保され、さらに１００ｍＷ以上の高出力時の発振波長の単一波長性が確保される。
【００３２】
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。
【００３３】
（実施の形態１）
図１に、本実施の形態におけるＤＢＲレーザの斜視断面図を示す。このＤＢＲレーザは、共振器方向において、レーザ光発振に必要な利得を得る利得領域１０１、発振波長を制御する位相制御領域１０２、及び発振波長を調整するＤＢＲ領域１０３に分割されて構成されている。
【００３４】
ｎ型ＧａＡｓ基板１０４（膜厚１００〜１５０μｍ）上に、ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層１０５（膜厚２〜４μｍ）、ＧａＡｓ層を井戸層、ＡｌＧａＡｓ層を障壁層とする量子井戸構造の活性層１０６（膜厚１００〜５００ｎｍ）がこの順で形成されている。
【００３５】
活性層１０６中、位相制御領域１０２及びＤＢＲ領域１０３における活性層１０６ａは、無秩序化されている。このとき、利得領域１０１における活性層１０６の禁制帯幅エネルギーＥｇと、位相制御領域１０２及びＤＢＲ領域１０３における活性層１０６ａの禁制帯幅エネルギーＥｄが、Ｅｇ＜Ｅｄの関係を満たす。これにより、利得領域１０１における活性層１０６で発生したレーザ光は、活性層１０６ａで殆ど吸収されないため、利得領域に注入する駆動電流を低減することができる。また、これにより、位相制御領域１０２及びＤＢＲ領域１０３において吸収されることによる発熱が低減することから、発振波長の制御が安定化する。
【００３６】
また、活性層１０６上に、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ光ガイド層１０７（膜厚２０〜１００ｎｍ）、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ回折格子層１０８（膜厚１０〜５０ｎｍ）がこの順で形成されている。ＤＢＲ領域１０３における回折格子層１０８には回折格子１０８ａ（２次の回折格子、周期２５０ｎｍ、ブラッグ波長８２０ｎｍ）が形成されている。
【００３７】
また、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ回折格子層１０８上に、リッジ構造に成形されたｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１０９（リッジ構造部の膜厚０．５〜１．５μｍ、その他の部分の膜厚０．１〜０．２μｍ）が形成され、その上にｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０（膜厚０．１〜１．０μｍ）が形成されている。ここで、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１０９の最上部の横幅Ｗ１（μｍ）とｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０の横幅Ｗ０（μｍ）が、Ｗ１＜Ｗ０の関係を満たし、キャップ層１１０の一部にはひさし状部分１１０ａが形成されている。また、ｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層１１１が、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１０９とｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０の側部に形成されている。
【００３８】
さらに、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０とｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層１１１上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１２が形成され、コンタクト層１１２は、利得領域１０１、位相制御領域１０２、及びＤＢＲ領域１０３に対応して３つの層に電気的に分離されている。
【００３９】
ここで、リッジ構造の最上部の横幅Ｗ１（μｍ）と最下部の横幅Ｗ２（μｍ）が、それぞれ、０．５μｍ≦Ｗ１≦２μｍの範囲及び１μｍ≦Ｗ２≦４μｍの範囲である場合、ひさし状部分１１０ａの全長Ｌは、０．１≦Ｌ≦２μｍの範囲であることが好ましい。全長Ｌが０．１μｍ未満であると波長可変範囲の拡大効果と発振波長の制御応答性の向上効果が得られないことがあり、２μｍを越えると、ｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層１１１をリッジ構造の側部に形成することが困難となることがある
本実施の形態のＤＢＲレーザにおいて、さらに、分離されたｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１２上には、利得領域１０１、位相制御領域１０２、及びＤＢＲ領域１０３に対応してそれぞれｐ電極１１１ａ、ｐ電極１１２ａ、及びｐ電極１１３ａが形成され、これら電極により、ＤＢＲレーザの各領域に独立して電流を注入可能としている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１０４下にｎ電極１１４が形成されている。
【００４０】
ｐ電極１１１ａから駆動電流を注入すると、利得領域１０１における活性層１０６で光が発生し、利得領域１０１近傍の壁開端面による反射と、回折格子１０８ａによる分布ブラッグ反射により、単一縦モード発振が生じる。ここで、ＤＢＲ領域１０３におけるｐ電極１１１ａへ注入する波長制御電流を変化させることで、ＤＢＲ領域１０３の活性層１０６における発熱量が変化し、レーザ光の発振波長を変えることができる。なお、発振波長を連続的に変化させる場合は、位相制御領域１０２におけるｐ電極１１２ａに制御電流を注入する。
【００４１】
本実施の形態によるＤＢＲレーザは、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１０９の最上部の横幅Ｗ１（μｍ）とｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０の横幅Ｗ０（μｍ）が、Ｗ１＜Ｗ０の関係を満たすことから、従来技術と比較して、ｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層１１１とｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１２の接触面積が減少し、コンタクト層１１２の結晶性の低下とそれによる抵抗値の上昇が防止され、コンタクト層１１２におけるジュール熱の発生が抑制される。
【００４２】
これにより、ＤＢＲ領域１０３において、注入電流による発熱が活性層１０６に集中し、波長可変範囲が拡大する。具体的には、従来技術では、ＤＢＲ領域への注入電流が０〜１００ｍＡの範囲では、波長可変範囲は約１．２ｎｍであったところ、本実施の形態では約２ｎｍとなる。また、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１２におけるジュール熱の活性層１０６への熱伝導が大幅に減少し、発振波長の制御応答性が高められ、パルス周期が数１０ｎｓｅｃ程度の高速で動作する光ディスク用の青色レーザ光源に使用することが可能となる。
【００４３】
なお、本実施の形態のＤＢＲレーザにおいては、活性層１０６の禁制帯幅エネルギーＥａ、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１０９の禁制帯幅エネルギーＥｃ２、及びｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層１１１の禁制帯幅エネルギーＥｂ１が、Ｅａ＜Ｅｃ２＜Ｅｂ１の関係を満たすことが好ましい。これにより、ｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層１１１による導波光の吸収が防止され、利得領域１０１に注入する駆動電流を低減することができる。また、電流阻止層１１１による導波光の吸収が低減することにより、位相制御領域１０２とＤＢＲ領域１０１における発熱が減少し、発振波長の制御が安定化する。
【００４４】
このように、Ｅａ＜Ｅｃ２＜Ｅｂ１の関係がある場合、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１０９を含む多層構造の実効屈折率ｎ１が、ｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層１１１を含む多層構造の実効屈折率ｎ０より大きくなって両者間に実効屈折率差Δｎ（＝ｎ１―ｎ０）が生じ、導波光が導波路内に閉じ込められるようになるが、このとき、実効屈折率差Δｎを、３×１０−３≦Δｎ≦５×１０−３の範囲とすることが好ましい。高出力を得るため、注入電流量を増加したときに、いわゆるプラズマ効果が起こることから、Δｎ＜３×１０−３であると、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１０９の屈折率が低下して反導波モードとなり、発振波長の単一波長性が損なわれることがあり、一方、Δｎ＞５×１０−２であると、光分布の閉じ込め効果が強まり、光分布中心領域における最大光密度が増加し、レーザ光出射端面が導波光により溶融破壊される現象であるＣＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｄａｍａｇｅ）が生じ易くなり、レーザ光の高出力動作が困難となることがある。
【００４５】
図２に、実効屈折率差Δｎと単一縦モードを維持する最大レーザ光出力、ＣＯＤが起こるレーザ光出力との関係を示す。図２において、□―□は、実効屈折率差ΔｎとＣＯＤが起こるレーザ光出力との関係を示し、また、◆―◆は、実効屈折率差Δｎと単一縦モードを維持する最大レーザ光出力との関係をそれぞれ示すものである。このグラフより、実効屈折率差Δｎを、３×１０−３≦Δｎ≦５×１０−３の範囲とすると、１００ｍＷ以上の高出力時にも、ＣＯＤを発生させない状態で発振波長の単一波長性が確保できることが判る。
【００４６】
また、光ディスク用の青色レーザ光源にＳＨＧ素子と組み合わせて使用する場合等、半導体レーザを高出力動作させる場合、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１０９におけるリッジ構造の最下部の横幅Ｗ２を、１μｍ≦Ｗ２≦４μｍの範囲とすることが好ましい。Ｗ２＜１μｍであると、最大光密度が増加してＣＯＤが生じ易くなってレーザ光の高出力動作が困難となり、一方、Ｗ２＞４μｍであると、導波路幅が広くなりすぎ、基本横モードにおける発振が不安定化し、高次横モード発振が生じることがある。
【００４７】
図３に、幅Ｗと単一縦モードを維持する最大レーザ光出力、ＣＯＤが起こるレーザ光出力との関係を示す。図３において、□―□は、幅Ｗ（μｍ）とＣＯＤが起こるレーザ光出力との関係を示し、また、◆―◆は、幅Ｗ（μｍ）と単一縦モードを維持する最大レーザ光出力との関係をそれぞれ示すものである。このグラフより、リッジ構造の最下部の横幅Ｗ２を、１μｍ≦Ｗ２≦４μｍの範囲とすると、１００ｍＷ以上の高出力時にも、ＣＯＤを発生させない状態で発振波長の単一波長性が確保できることが判る。
【００４８】
以下、本実施の形態におけるＤＢＲレーザの製造方法について、図４を参照しながら説明する。
【００４９】
図４Ａに示すように、第１の結晶成長工程において、ＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓの基板１０４上に、ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層１０５、ＧａＡｓ層を井戸層とする量子井戸構造の活性層１０６をこの順で形成する。次に、活性層１０６上に、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１光ガイド層１０７とｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ回折格子層１０８をこの順で形成する。
次いで、位相制御領域１０２とＤＢＲ領域１０３における活性層１０６を、ＺｎやＳｉ等の不純物の拡散やイオン注入によって無秩序化して活性層１０６ａを形成する。このとき、利得領域１０１における活性層の禁制帯幅エネルギーＥｇと、位相制御領域１０２及びＤＢＲ領域１０３における活性層１０６ａの禁制帯幅エネルギーＥｄが、Ｅｇ＜Ｅｄの関係を満たすようになる。これにより、活性層１０６ａにおけるレーザ光の吸収損失が大幅に減少し、吸収損失による発熱がレーザ光の発振波長に与える影響が低減され、発振波長の制御性が安定するようになる。
【００５０】
次に、図４Ｂに示すように、ＤＢＲ領域１０３におけるｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ回折格子層１０８に、２光束干渉露光法又は電子ビーム露光法によって、周期２５０ｎｍの回折格子１０８ａ（２次の回折格子、ブラッグ波長８２０ｎｍ）を形成する。このように、本実施の形態では、活性層１０６を結晶成長により形成した後に回折格子１０８ａを形成するため、従来の回折格子を形成した後に活性層を結晶成長させて形成する技術と比較して活性層１０６の結晶性が改善され、ＤＢＲレーザの長期の信頼性を確保することができる。
【００５１】
続いて、図４Ｃに示すように、第２の結晶成長工程において、ＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法によって、回折格子層１０８と回折格子１０８ａの上に、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１０９、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０をこの順で形成する。そして、図４Ｄに示すように、フォトリソグラフィ技術により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０上に、レジスト膜１２０を形成する。さらに、図４Ｅに示すように、レジスト膜１２０をマスクに用い、ウェットエッチング又はドライエッチングにより、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０をエッチングして成形する。
【００５２】
次に、図４Ｆに示すように、ＨＦ（フッ酸）をエッチャントに用い、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０を除去せず、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１０９を除去する選択エッチングにより、第２クラッド層１０９をリッジ構造に成形後、レジスト膜１２０を除去する。この処理において、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０の横幅を、第２クラッド層１０９からなるリッジ構造の最上部の横幅より広くして、ひさし状部分１１０ａを形成することが必要となる。具体的には、リッジ構造の最上部の横幅Ｗ１（μｍ）と最下部の横幅Ｗ２（μｍ）を、それぞれ、０．５μｍ≦Ｗ１≦２μｍの範囲及び１μｍ≦Ｗ２≦４μｍの範囲とする場合、ひさし状部分１１０ａの全長Ｌを、０．１≦Ｌ≦２μｍの範囲とすることが好ましい。全長Ｌが０．１μｍ未満であると波長可変範囲の拡大効果と発振波長の制御応答性の向上効果が得られないことがあり、２μｍを越えると、続く第３の結晶成長工程において、ｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層１１１をリッジ構造の側部に形成することが困難となることがある。
【００５３】
次いで、図４Ｇに示すように、フォトリソグラフィ技術により、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１０９上とｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０の側部に、レジスト膜１２１を形成する。続いて、図４Ｈに示すように、ＳｉＯ２を用いて、積層体の全面に誘電体膜１２２を形成する。そして、リフトオフにより、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０上以外の領域の誘電体膜１２２とレジスト膜１２１を除去し、誘電体膜１２２のみがｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０上に残存するようにする。
【００５４】
さらに、図４Ｉに示すように、第３の結晶成長工程において、誘電体膜１２２をマスクに用いた選択成長により、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１０９上とｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０の側部に、電流を狭窄するｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層１１１を形成し、その後、誘電体膜１２２を除去する。
【００５５】
そして、図４Ｊに示すように、第４の結晶成長工程において、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０とｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層１１１の上に、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１２を形成する。
【００５６】
次に、ドライエッチング又はウェットエッチングにより、図４Ｋに示すように、利得領域１０１と位相制御領域１０２、位相制御領域１０２とＤＢＲ領域１０３のそれぞれの境界においてｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１２を除去する。これにより、コンタクト層１１２が、利得領域１０１、位相制御領域１０２、及びＤＢＲ領域１０３に対応して３つの層に電気的に分離される。
【００５７】
次いで、リフトオフにより、分離されたコンタクト層１１２上に利得領域１０１、位相制御領域１０２、及びＤＢＲ領域１０３に対応してｐ電極を形成する。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１０４下にｎ電極を形成する。
【００５８】
本実施の形態では、レーザ光の高出力が可能となるように、利得領域１０１の劈開端面、即ち、レーザ光出射端面にＳｉＯ２を用い、５〜１０％の低反射コーティングを施すのが好ましい。また、ＤＢＲ領域１０３の劈開端面、即ち、レーザ光反射面に、レーザ光反射面からのブラッグ反射によらない反射を防ぎ、発振波長の単一波長性を確保するため、ＳｉＯ２を用い、１％以下の無反射コーティングを施すのが好ましい。
【００５９】
（実施の形態２）
図５に、本実施の形態におけるＤＢＲレーザの斜視断面図を示す。このＤＢＲレーザは、共振器方向において、レーザ光発振に必要な利得を得る利得領域２０１、発振波長を制御する位相制御領域２０２、及び発振波長を調整するＤＢＲ領域２０３に分割されて構成されている。
【００６０】
ｎ型ＧａＡｓ基板２０４（膜厚１００〜１５０μｍ）上に、ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層２０５（膜厚２〜４μｍ）、ＧａＡｓ層を井戸層とする量子井戸構造の活性層２０６（膜厚１００〜５００ｎｍ）がこの順で形成されている。
【００６１】
活性層２０６中、位相制御領域２０２とＤＢＲ領域２０３における活性層２０６ａは、無秩序化されている。このとき、利得領域２０１における活性層２０６の禁制帯幅エネルギーＥｇと、位相制御領域２０２及びＤＢＲ領域２０３における活性層２０６ａの禁制帯幅エネルギーＥｄが、Ｅｇ＜Ｅｄの関係を満たす。これにより、利得領域２０１における活性層２０６で発生したレーザ光は、活性層２０６ａで殆ど吸収されないため、利得領域２０１に注入する駆動電流を低減することができる。また、これにより、位相制御領域２０２及びＤＢＲ領域２０３において吸収されることによる発熱が低減することから、発振波長の制御が安定化する。
【００６２】
また、活性層２０６上に、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１光ガイド層２０７（膜厚２０〜１００ｎｍ）、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ回折格子層２０８（膜厚１０〜５０ｎｍ）がこの順で形成されている。ＤＢＲ領域２０３における回折格子層２０８には回折格子２０８ａ（２次の回折格子、周期２５０ｎｍ、ブラッグ波長８２０ｎｍ）が形成されている。
【００６３】
また、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ回折格子層２０８上に、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２光ガイド層２０９（膜厚５０〜１００ｎｍ）、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエッチング停止層２１０（膜厚５〜３０ｎｍ）、リッジ構造に成形されたｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層２１１（膜厚０．５〜１．５μｍ）がこの順で形成され、その上にｐ型ＧａＡｓキャップ層２１２（膜厚０．１〜１．０μｍ）が形成されている。ここで、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層２１１の最上部の横幅Ｗ１（μｍ）とｐ型ＧａＡｓキャップ層２１２の横幅Ｗ０（μｍ）が、Ｗ１＜Ｗ０の関係を満たし、キャップ層２１２の一部にはひさし状部分２１０ａが形成されている。また、ｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層２１３が、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層２１１とｐ型ＧａＡｓキャップ層２１２の側部に形成されている。
【００６４】
さらに、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１２とｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層２１３上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１４が形成され、コンタクト層２１４は、利得領域２０１、位相制御領域２０２、及びＤＢＲ領域２０３に対応して３つの層に電気的に分離されている。
【００６５】
ここで、リッジ構造の最上部の横幅Ｗ１（μｍ）と最下部の横幅Ｗ２（μｍ）が、それぞれ、０．５μｍ≦Ｗ１≦２μｍの範囲及び１μｍ≦Ｗ２≦４μｍの範囲である場合、ひさし状部分２１０ａの全長Ｌは、０．１μｍ≦Ｌ≦２μｍの範囲であることが好ましい。全長Ｌが０．１μｍ未満であると波長可変範囲の拡大効果と発振波長の制御応答性の向上効果が得られないことがあり、２μｍを越えると、ｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層２１３をリッジ構造の側部に形成することが困難となることがある。
【００６６】
本実施の形態のＤＢＲレーザにおいて、さらに、分離されたｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１４上には、利得領域２０１、位相制御領域２０２、及びＤＢＲ領域２０３に対応してそれぞれｐ電極２１１ａ、ｐ電極２１２ａ、及びｐ電極２１３ａが形成され、これら電極により、ＤＢＲレーザの各領域に独立して電流を注入可能としている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板２０４下にｎ電極２１６が形成されている。
【００６７】
ｐ電極２１１ａから駆動電流を注入すると、利得領域２０１による活性層２０６で光が発生し、利得領域２０１近傍の壁開端面による反射と、回折格子２０８ａによる分布ブラッグ反射により、単一縦モード発振が生じる。ここで、ＤＢＲ領域２０３におけるｐ電極２１３ａへ注入する波長制御電流を変化させることで、ＤＢＲ領域２０３の活性層２０６における発熱量が変化し、レーザ光の発振波長を変えることができる。なお、発振波長を連続的に変化させる場合は、位相制御領域２０２におけるｐ電極２１２ａに制御電流を注入する。
【００６８】
本実施の形態によるＤＢＲレーザは、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層２１１の最上部の横幅Ｗ１（μｍ）とｐ型ＧａＡｓキャップ層２１２の横幅Ｗ０（μｍ）が、Ｗ１＜Ｗ０の関係を満たすことから、従来技術と比較して、ｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層２１３とｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１４の接触面積が減少し、コンタクト層２１４の結晶性の低下とそれによる抵抗値の上昇が防止され、コンタクト層２１４におけるジュール熱の発生が抑制される。
【００６９】
これにより、ＤＢＲ領域２０３において、注入電流による発熱が活性層２０６に集中し、波長可変範囲が拡大する。具体的には、従来技術では、ＤＢＲ領域への注入電流が０〜１００ｍＡの範囲では、波長可変範囲は約１．２ｎｍであったところ、本実施の形態では約２．５ｎｍとなる。また、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１４におけるジュール熱の活性層２０６ａへの熱伝導が大幅に減少し、発振波長の制御応答性が高められ、パルス周期が数１０ｎｓｅｃ程度の高速で動作する光ディスク用の青色レーザ光源に使用することが可能となる。
【００７０】
さらに、本実施の形態によるＤＢＲレーザは、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２光ガイド層２０９の厚みが均一に形成されているため、リッジ構造の内外の実効屈折率差Δｎが安定化し、基本横モードが確保され、実施の形態１のＤＢＲレーザと比較して、１００ｍＷ以上の高出力時における発振波長の単一波長性が確保される。具体的には、実施の形態１のＤＢＲレーザでは出力が１５０ｍＷ以上では基本横モードが確保できず、発振波長が８２０ｎｍ（基本横モード）と８１９ｎｍ（１次横モード）が混在する場合があるが、本実施の形態のＤＢＲレーザでは、２００ｍＷの高出力時においても基本横モードが確保され、発振波長の単一波長性が確保される。
【００７１】
なお、本実施の形態のＤＢＲレーザにおいては、活性層２０６の禁制帯幅エネルギーＥａ、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層２１１の禁制帯幅エネルギーＥｃ２、及びｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層２１３の禁制帯幅エネルギーＥｂ１が、Ｅａ＜Ｅｃ２＜Ｅｂ１の関係を満たすことが好ましい。これにより、利得領域２０１における活性層２０６に注入する駆動電流を低減することができると共に、発振波長の制御が安定化する。また、この場合、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層２１１を含む多層構造の実効屈折率ｎ１とｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層２１３を含む多層構造の実効屈折率ｎ０の実効屈折率差Δｎ（＝ｎ１―ｎ０）を、３×１０−３≦Δｎ≦５×１０−３の範囲とすることが好ましい。また、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層２１１におけるリッジ構造の最下部の横幅Ｗ２（μｍ）を、１μｍ≦Ｗ２≦４μｍの範囲とすることが好ましい。これらにより、１００ｍＷ以上の高出力時にもＣＯＤの発生させない状態で発振波長の単一波長性を確保できるようになる。
【００７２】
以下、本実施の形態におけるＤＢＲレーザの製造方法について、図６を参照しながら説明する。
【００７３】
図６Ａに示すように、第１の結晶成長工程において、ＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓの基板２０４上に、ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層２０５、ＧａＡｓ層を井戸層とする量子井戸構造の活性層２０６をこの順で形成する。次に、活性層２０６上に、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１光ガイド層２０７とｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ回折格子層２０８をこの順で形成する。次いで、位相制御領域２０２とＤＢＲ領域２０３における活性層２０６を、ＺｎやＳｉ等の不純物の拡散やイオン注入によって無秩序化して活性層２０６ａを形成する。これにより、利得領域２０１における活性層２０６の禁制帯幅エネルギーＥｇと、位相制御領域２０２及びＤＢＲ領域２０３における活性層２０６ａの禁制帯幅エネルギーＥｄが、Ｅｇ＜Ｅｄの関係を満たすようになる。これにより、活性層２０６ａにおけるレーザ光の吸収損失が大幅に減少し、吸収損失による発熱がレーザ光の発振波長に与える影響が低減され、発振波長の制御性が安定するようになる。
【００７４】
次に、図６Ｂに示すように、ＤＢＲ領域２０３におけるｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ回折格子層２０８に、２光束干渉露光法又は電子ビーム露光法によって、周期２５０ｎｍの回折格子２０８ａ（２次の回折格子、ブラッグ波長８２０ｎｍ）を形成する。このように、本実施の形態では、活性層２０６を結晶成長により形成した後に回折格子２０８ａを形成するため、従来の回折格子を形成後に活性層を結晶成長させて形成する技術と比較して活性層２０６の結晶性が改善され、ＤＢＲレーザの長期の信頼性を確保することができる。
【００７５】
続いて、図６Ｃに示すように、第２の結晶成長工程において、ＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法によって、回折格子層２０８と回折格子２０８ａの上に、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２光ガイド層２０９、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエッチング停止層２１０、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層２１１、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１２をこの順で形成する。このとき、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層２１１に含まれるＡｌの含有率をｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエッチング停止層２１０に含まれるＡｌの含有率よりも高くすることが必要である。そして、図６Ｄに示すように、フォトリソグラフィ技術により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１２上に、レジスト膜２２０を形成する。さらに、図６Ｅに示すように、レジスト膜２２０をマスクに用い、ウェットエッチング又はドライエッチングにより、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１２をエッチングして成形する。
【００７６】
次に、図６Ｆに示すように、フッ酸を用いたウェットエッチング法又はハロゲン化合物を用いたドライエッチング法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１２を除去せず、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層２１１を除去する選択エッチングにより、第２クラッド層２１１をリッジ構造に成形後、レジスト膜２２０を除去する。このとき、前述したように、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層２１１に含まれるＡｌの含有率が、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエッチング停止層２１０に含まれるＡｌの含有率よりも高いため、第２クラッド層２１１のみが選択的に除去され、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエッチング停止層２１０は除去されずに均一な厚みで残存する。この結果、リッジ構造の内外の実効屈折率差Δｎが安定化し、基本横モードが確保される。また、この処理において、第２クラッド層２１１からなるリッジ構造の最上部の横幅Ｗ１（μｍ）に対して、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１２の横幅Ｗ０（μｍ）が、Ｗ１＜Ｗ０の関係を満たすようにして、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１２の一部にひさし状部分２１０ａを形成することが必要となる。具体的には、リッジ構造の最上部の横幅Ｗ１（μｍ）と最下部の横幅Ｗ２（μｍ）を、それぞれ、０．５μｍ≦Ｗ１≦２μｍの範囲及び１μｍ≦Ｗ２≦４μｍの範囲とする場合、ひさし状部分２１０ａの全長Ｌを、０．１μｍ≦Ｌ≦２μｍの範囲とすることが好ましい。全長Ｌが０．１μｍ未満であると波長可変範囲の拡大効果と発振波長の制御応答性の向上効果が得られないことがあり、２μｍを越えると、続く第３の結晶成長工程において、ｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層２１３のリッジ構造側部における形成が困難となることがある。
【００７７】
なお、本実施の形態において、以下の工程は、実施の形態１におけるＤＢＲレーザの製造工程と同様であるのでその説明を省略する。
【００７８】
また、実施の形態１及び２では、ｎ型電流阻止層にＡｌＧａＡｓ系材料を用いたが、その他ＡＩを含む材料として、ＡｌＧａＩｎＰ材料を用いることもできる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明の半導体レーザによれば、第２クラッド層の最上部の横幅Ｗ１（μｍ）とキャップ層の横幅Ｗ０（μｍ）が、Ｗ１＜Ｗ０の関係を満たすことから、コンタクト層の抵抗値の上昇が防止され、コンタクト層におけるジュール熱の発生が抑制される。これにより、ＤＢＲ領域のｐ電極からの注入電流による発熱が活性層に集中するようになり、波長可変範囲が拡大するとともに、コンタクト層におけるジュール熱の活性層への熱伝導が大幅に減少し、発振波長の制御応答性が高められ、パルス周期が数１０ｎｓｅｃ程度の高速で動作する光ディスク用の青色レーザ光源に使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるＤＢＲレーザを示す斜視構造図
【図２】実効屈折率差Δｎと、単一縦モードを維持する最大レーザ光出力及びＣＯＤが起こるレーザ光出力との関係を示すグラフ
【図３】リッジ構造の最下部の横幅Ｗ２と、単一縦モードを維持する最大レーザ光出力及びＣＯＤが起こるレーザ光出力との関係を示すグラフ
【図４Ａ】実施の形態１におけるＤＢＲレーザの製造工程を示す斜視図
【図４Ｂ】図４Ａの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図４Ｃ】図４Ｂの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図４Ｄ】図４Ｃの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図４Ｅ】図４Ｄの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図４Ｆ】図４Ｅの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図４Ｇ】図４Ｆの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図４Ｈ】図４Ｇの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図４Ｉ】図４Ｈの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図４Ｊ】図４Ｉの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図４Ｋ】図４Ｊの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図５】実施の形態２におけるＤＢＲレーザを示す斜視構造図
【図６Ａ】実施の形態２におけるＤＢＲレーザの製造工程を示す斜視図
【図６Ｂ】図６Ａの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図６Ｃ】図６Ｂの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図６Ｄ】図６Ｃの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図６Ｅ】図６Ｄの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図６Ｆ】図６Ｅの工程に続く製造工程を示す斜視図
【図７】従来技術によるＤＢＲレーザの斜視構造図
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１　利得領域
１０２、２０２、３０２　位相制御領域
１０３、２０３、３０３　ＤＢＲ領域
１０４、２０４、３０４　ｎ型ＧａＡｓ基板
１０５、２０５、３０５　ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層
１０６、２０６、３０６　活性層
１０６ａ、２０６ａ　無秩序化された活性層
１０７、２０７　ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１光ガイド層
１０８、２０８、３０８　ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ回折格子層
１０８ａ、２０８ａ、３０８ａ　回折格子
１０９、２１１、３０９　ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層
１１０、２１２、３１０　ｐ型ＧａＡｓキャップ層
１１０ａ、２１０ａ　ひさし状部分
１１１、２１３　ｎ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ電流阻止層
１１１ａ、１１２ａ、１１３ａ、２１１ａ、２１２ａ、２１３ａ、３１１ａ、３１２ａ、３１３ａ　ｐ電極
１１２、２１４、３１２　ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１１４、２１６、３１４　ｎ電極
１２０、１２１、２２０　レジスト膜
１２２　誘電体膜
２０９　ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２光ガイド層
２１０　ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエッチング停止層
３０４ａ　ｎ型ＧａＡｓバッファ層
３０５　ｎ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層
３０７　ｐ型ＡｌＧａＡｓ光ガイド層
３１１　ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層
【図１】
2004014647.tif 000003
【図２】
2004014647.tif 000004
【図３】
2004014647.tif 000005
【図４Ａ】
2004014647.tif 000006
【図４Ｂ】
2004014647.tif 000007
【図４Ｃ】
2004014647.tif 000008
【図４Ｄ】
2004014647.tif 000009
【図４Ｅ】
2004014647.tif 000010
【図４Ｆ】
2004014647.tif 000011
【図４Ｇ】
2004014647.tif 000012
【図４Ｈ】
2004014647.tif 000013
【図４Ｉ】
2004014647.tif 000014
【図４Ｊ】
2004014647.tif 000015
【図４Ｋ】
2004014647.tif 000016
【図５】
2004014647.tif 000017
【図６Ａ】
2004014647.tif 000018
【図６Ｂ】
2004014647.tif 000019
【図６Ｃ】
2004014647.tif 000020
【図６Ｄ】
2004014647.tif 000021
【図６Ｅ】
2004014647.tif 000022
【図６Ｆ】
2004014647.tif 000023
【図７】
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