(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザの自励発振動作の良否判定を行う半導体レーザの選別方法において、
所定の条件でレーザを干渉させて取得したインターフェログラムの０次又は高次のピーク曲線の所定の値に対応する幅と予め定めた値とを比較することにより、前記所定の条件とは異なる条件での前記半導体レーザの自励発振状態を推測し、
前記予め定めた値は、前記異なる条件における前記半導体レーザの自励発振状態を推測する場合に対応するためのマージンを含む値であることを特徴とする半導体レーザの選別方法。
【請求項２】
前記所定の値に対応する幅として、前記ピーク曲線のピーク値に対して所定の割合だけ小さい値に対応する幅を用いることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの選別方法。
【請求項３】
前記所定の値に対応する幅として、半値幅又は１／ｅ2値幅を用いることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの選別方法。
【請求項４】
前記所定の値に対応する幅が前記予め定めた値より小さい場合に、半導体レーザを良品と判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の半導体レーザの選別方法。
【請求項５】
前記所定の値に対応する幅として０次ピーク半値幅を用い、環境温度２５℃、光出力５ｍＷ条件での前記０次ピーク半値幅が０．５ｍｍより小さい場合に、半導体レーザを良品と判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の半導体レーザの選別方法。
【請求項６】
半導体レーザの自励発振動作の良否判定を行う半導体レーザの選別方法において、
所定の条件でレーザを干渉させて取得したインターフェログラムの０次又は高次のピーク曲線の所定の値又は所定の範囲における傾きと予め定めた値とを比較することにより、前記所定の条件とは異なる条件での前記半導体レーザの自励発振状態を推測し、
前記予め定めた値は、前記異なる条件における前記半導体レーザの自励発振状態を推測する場合に対応するためのマージンを含む値であることを特徴とする半導体レーザの選別方法。
【請求項７】
前記傾きとして、前記インターフェログラムを対数表示したときの傾きを用いることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザの選別方法。
【請求項８】
前記傾きの絶対値が前記予め定めた値より大きい場合に、半導体レーザを良品と判定することを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体レーザの選別方法。
【請求項９】
前記異なる条件が、前記所定の条件よりもレーザ光出力が高い条件であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載の半導体レーザの選別方法。
【請求項１０】
前記異なる条件が、前記所定の条件よりも前記半導体レーザの温度が高い条件であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載の半導体レーザの選別方法。
【請求項１１】
前記半導体レーザが、第１導電型半導体基板の上に、第１導電型クラッド層と活性層と第２導電型クラッド層とを順次積層し、前記第２導電型クラッド層にはメサ構造が形成され、前記メサ構造の両脇には電流狭窄のためのブロック層が形成され、前記活性層のうち前記ブロック層の下部が可飽和吸収領域として作用する自励発振レーザであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに一に記載の半導体レーザの選別方法。
【請求項１２】
前記半導体レーザが、第１導電型半導体基板の上に、第１導電型クラッド層と活性層と第２導電型クラッド層とを順次積層し、前記第２導電型クラッド層にはメサ構造が形成され、前記メサ構造の両脇には電流狭窄のためのブロック層が形成され、前記第１導電型クラッド層及び前記第１導電型クラッド層のいずれかまたは両方に可飽和吸収層が挿入されてなる半導体レーザであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに一に記載の半導体レーザの選別方法。
【請求項１３】
前記半導体レーザが、ＡｌＧａＩｎＰ系材料よりなることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体レーザの選別方法。
【請求項１４】
前記半導体レーザが、ＡｌＧａＡｓ系材料、ＡｌＧａＩｎＮ系材料又はII―VI結晶のいずれかよりなることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体レーザの選別方法。
【請求項１５】
所定の条件で半導体レーザを干渉させてインターフェログラムを取得する手段と、前記インターフェログラムの０次又は高次のピーク曲線の所定の値に対応する幅を計測する手段と、前記所定の幅を基準値として前記所定の条件とは異なる条件での前記半導体レーザの自励発振状態を推測する手段と、を少なくとも備え、
前記所定の幅は、前記異なる条件における前記半導体レーザの自励発振状態を推測する場合に対応するためのマージンを含む値であることを特徴とする半導体レーザの選別装置。
【請求項１６】
前記所定の値に対応する幅が、前記ピーク曲線のピーク値に対して所定の割合だけ小さい値に対応する幅であることを特徴とする請求項１５記載の半導体レーザの選別装置。
【請求項１７】
前記所定の値に対応する幅が、半値幅又は１／ｅ2値幅であることを特徴とする請求項１５記載の半導体レーザの選別装置。
【請求項１８】
前記自励発振状態の推測手段が、前記所定の値に対応する幅と予め定めた値とを比較演算し、前記所定の値に対応する幅の方が小さい場合に半導体レーザを良品と判定する手段を有することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか一にに記載の半導体レーザの選別装置。
【請求項１９】
所定の条件で半導体レーザを干渉させてインターフェログラムを取得する手段と、前記インターフェログラムの０次又は高次のピーク曲線の所定の値又は所定の範囲における傾きを計測する手段と、前記傾きを基準値として前記所定の条件とは異なる条件での前記半導体レーザの自励発振状態を推測する手段と、を少なくとも備え、
前記傾きは、前記異なる条件における前記半導体レーザの自励発振状態を推測する場合に対応するためのマージンを含む値であることを特徴とする半導体レーザの選別装置。
【請求項２０】
前記傾きが、前記インターフェログラムを対数表示したときの傾きであることを特徴とする請求項１９記載の半導体レーザの選別装置。
【請求項２１】
前記自励発振状態の推測手段が、前記傾きの絶対値と予め定めた値とを比較演算し、前記傾きの絶対値の方が大きい場合に半導体レーザを良品と判定する手段を有することを特徴とする請求項１９又は２０に記載の半導体レーザの選別装置。
【請求項２２】
前記異なる条件が、前記所定の条件よりもレーザ光出力が高い条件であることを特徴とする請求項１５乃至２１のいずれか一に記載の半導体レーザの選別装置。
【請求項２３】
前記異なる条件が、前記所定の条件よりも前記半導体レーザの温度が高い条件であることを特徴とする請求項１５乃至２１のいずれか一に記載の半導体レーザの選別装置。
【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の選別方法及び選別装置に関し、特に、低雑音動作が可能な自励発振半導体レーザの選別方法及び選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザは、光ディスク装置の光源および光通信の光源等として、情報機器、システム等に幅広く使用されている。特に、近年、ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）、光磁気ディスクなどの光ディスク媒体が高密度記憶装置として脚光を浴びている。このような装置の光ピックアップに用いられる半導体レーザは、光ディスク盤面からの反射戻り光によって雑音が発生するため、この雑音の発生を抑えることが重要な課題となっている。
【０００３】
雑音低減の一つの方法として、半導体レーザを高周波で駆動する方法が知られている。この方法は、高周波駆動により発振スペクトルがマルチモード化し、戻り光の影響が低減されるという効果を利用するものである。しかしながら、この方法では、高周波重畳モジュール等を新たに設けなければならないため、コストが高くなり、さらに電磁波雑音を放射するというＥＭＣの問題も生じる。
【０００４】
他の方法として、半導体レーザとして自励発振レーザを用いる方法がある。自励発振レーザには上記した高周波駆動の場合と同様に低雑音特性を有し、更に、自励発振レーザを用いる場合には高周波重畳モジュール等の新たなモジュールを設ける必要がなく、低コストで、かつ電磁波雑音も発生しないという優れた特徴がある。そこで、実際に使用する光出力・温度範囲で確実に自励発振するレーザが望まれている。
【０００５】
自励発振レーザの自励発振動作は、レーザ共振器内に可飽和吸収体を導入し、その可飽和吸収量を制御することによって得ることができる。このような自励発振動作、およびそのレーザ構造について、例えば、１９９９年に刊行されたアイ・イー・イー・イー・ジャーナル・オフ・セレクティッド・トピックス・イン・クワンタム・エレクトロニクス（ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ｔｏｐｏｉｃｓ  ｉｎ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｃｉｓ）第５巻、第３号、７１５−７２０頁に、６５℃までの自励発振動作する自励発振レーザが報告されている。また、特願平１１−１２５６３４号公報には、ブロック層の一部または全部をレーザの発振光に対して光吸収のない材料で形成し、かつ、活性層に圧縮歪を用いることにより、最高１００℃まで自励発振するレーザが開示されている。
【０００６】
ところで、実際に半導体レーザを光ディスクに搭載する場合、温度や光出力などの実際の使用条件の範囲で確実に自励発振する素子を選別する必要がある。これは、同一構造を意図して作った素子でも、結晶成長層の厚さ、組成、ドーピングなどの面内分布やロットごとのばらつき、エッチングの面内分布やロットごとのばらつきなどの様々な要因で異なった構造の素子が製造され、可飽和吸収量がばらついてしまい、自励発振特性などの素子の特性もウエハ面内での位置やロットの違いによってばらつくためである。
【０００７】
このように特性がばらついた自励発振レーザを選別する方法に関しては、インターフェログラムを用いた方法が特開昭６３−５５４３２号公報に記載されている。この技術を図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は、インターフェログラムを測定するための装置の構成を示す図であり、図１６は、インターフェログラムおよびγ値７９（０次ピークの高さに対する１次ピークの高さの比）を説明するための図である。図１５において、５０は半導体レーザ、５１は光検出器、５２は第１反射鏡、５３は第２反射鏡、５４はハーフミラー、５５は光路差である。
【０００８】
まず、インターフェログラムを測定する方法について説明すると、選別する半導体レーザ５０のレーザ光は、レンズ（図示せず）によって平行ビームとなり、ハーフミラー５４によって２つに光に分割される。これら２つの光は、第１反射鏡５２、第２反射鏡５３でそれぞれ反射され、ハーフミラー５４で反射又は透過して干渉を生じる。この干渉光を、レンズ（図示せず）を用いて光検出器５１に集光し干渉強度を測定する。
【０００９】
図１６は、この時の２つの光の光路差５５をＬとした場合の光路差Ｌに対する干渉強度振幅を示したもので、インターフェログラムを表している。このインターフェログラムにおいて、０次ピーク６０の高さに対する１次ピーク６１の高さの比をγとすると、γ値７９は、自励発振動作しているときに低い値をとり、自励発振が停止するとほぼ１の値をとる。すなわち、γ値７９は自励発振が強く、レーザ光の可干渉性が低下したものほど小さくなる性質を有するため、例えば、γ値７９が０．６以下であるものを自励発振レーザの良品として選別することができる。そこで従来は、γ値７９を用いて自励動作の良否の選別を行っていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなγ値７９を用いた従来の選別方法では、特定の使用条件での自励発振動作の良否は判定することができるが、測定ばらつきや歩留まりをふまえて実使用条件下での自励発振動作を確実に保証するためには、実使用条件よりも高い光出力や高い温度など、測定条件として大きなマージンを見込む必要がある。
【００１１】
選別基準にマージンを持たせる一つの方法として、実際に光出力を高くして評価する方法が考えられる。例えば、５ｍＷ動作を保証する半導体レーザにおいて７ｍＷ等の高い光出力で測定すればよいが、半導体レーザを高出力で動作させると、これに起因して半導体レーザが劣化したり、または長期間の通電により劣化の原因となる欠陥を半導体レーザに導入する可能性があるという問題がある。
【００１２】
また、選別基準にマージンを持たせる他の方法として、γ値７９自体にマージンを持たせる方法が考えられる。しかし、γ値７９は光出力が増大して自励発振が停止するときに急激に増大するため、マージンを見込むのが困難である。その理由は、γが光出力の変化に対して単調でない変化、すなわち、上昇−低下−急激に増大という複雑な変化をするため、γ値７９の大きさから自励発振する光出力の限界を推測することができないからである。
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、実使用条件での自励発振動作を確実に保証し、また、検査段階において、レーザに過度の負担を強いることのない半導体レーザの選別方法及び選別装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、半導体レーザの自励発振動作の良否判定を行う半導体レーザの選別方法において、所定の条件でレーザを干渉させて取得したインターフェログラムの０次又は高次のピーク曲線の所定の値に対応する幅と予め定めた値とを比較することにより、前記所定の条件又は異なる条件での前記半導体レーザの自励発振状態を推測するものである。
【００１５】
本発明においては、前記所定の値に対応する幅として、半値幅又は１／ｅ2値幅等の前記ピーク曲線のピーク値に対して所定の割合だけ小さい値に対応する幅を用いることができ、前記所定の値に対応する幅が前記予め定めた値より小さい場合に半導体レーザを良品と判定することもできる。
【００１６】
また、本発明は、半導体レーザの自励発振動作の良否判定を行う半導体レーザの選別方法において、所定の条件でレーザを干渉させて取得したインターフェログラムの０次又は高次のピーク曲線の所定の値又は所定の範囲における傾きと予め定めた値とを比較することにより、前記所定の条件又は異なる条件での前記半導体レーザの自励発振状態を推測するものである。
【００１７】
本発明においては、前記傾きとして、前記インターフェログラムを対数表示したときの傾きを用いることができ、前記所傾きの絶対値が前記予め定めた値より大きい場合に半導体レーザを良品と判定することもできる。
【００１８】
また、本発明においては、前記異なる条件を、前記所定の条件よりもレーザ光出力が高い条件、又は、前記半導体レーザの温度が高い条件とすることもできる。
【００１９】
本発明の半導体レーザの選別装置は、所定の条件で半導体レーザを干渉させてインターフェログラムを取得する手段と、前記インターフェログラムの０次又は高次のピーク曲線の所定の値に対応する幅を計測する手段と、前記所定の幅を基準値として前記所定の条件又は異なる条件での前記半導体レーザの自励発振状態を推測する手段と、を少なくとも備えたものであり、前記自励発振状態の推測手段を、前記所定の値に対応する幅と予め定めた値とを比較演算し、前記所定の値に対応する幅の方が小さい場合に半導体レーザを良品と判定する手段を有するものとすることができる。
【００２０】
また、本発明の半導体レーザの選別装置は、所定の条件で半導体レーザを干渉させてインターフェログラムを取得する手段と、前記インターフェログラムの０次又は高次のピーク曲線の所定の値又は所定の範囲における傾きを計測する手段と、前記傾きを基準値として前記所定の条件又は異なる条件での前記半導体レーザの自励発振状態を推測する手段と、を少なくとも備えたものであり、前記自励発振状態の推測手段を、前記傾きの絶対値と予め定めた値とを比較し、前記所定の傾きの絶対値の方が大きい場合に半導体レーザを良品と判定する手段を有するものとすることができる。
【００２１】
上述したように、本発明の半導体レーザの選別方法及び選別方法によれば、インターフェログラムのピークの幅を指標とすることによって、自励発振強度の限界となる光出力、温度を確実に推測することができるため、光出力、温度のマージンを適切に見込んで選別することができる。また、高温での自励発振動作を室温の測定のみによって保証することができるため、評価時間の短縮、評価設備のコスト低減等を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る半導体レーザの選別方法は、その好ましい一実施の形態において、所定の条件で半導体レーザを干渉させてインターフェログラムを取得し、インターフェログラムの０次又は高次のピーク曲線（図１の６０、６１、６２）における半値幅（図１の７０）を計測し、この半値幅とが予め定めた値とを比較して実使用条件下での半導体レーザの自励発振状態を推測するものであり、この方法を用いることにより半導体レーザに負荷をかけない条件で確実に良否を判定することができる。
【００２３】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２４】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例に係る自励発振半導体レーザの選別方法及び選別装置について、図１乃至図６を参照して説明する。図１は、自励発振半導体レーザのインターフェログラムの０次ピーク半値幅を説明するための図である。図２はインターフェログラムの０次ピーク半値幅の光出力依存性を示す図であり、図３はγの光出力依存性を示す図である。図４は、自励発振レーザの実時間での光出力波形を示す図である。また、図５は、自励発振半導体レーザの構造を示す図であり、図６は、自励発振半導体レーザのｎクラッドからｐクラッドに至る部分の組成プロファイルを示す図である。
【００２５】
本実施例の方法により半導体レーザを選別するには、まず、選別対象となる半導体レーザのインターフェログラムを取得する。測定装置としては、インターフェログラム測定機能を有する光スペクトルアナライザ、例えば、アドバンテスト社光スペクトラムアナライザ（型番：Ｑ８３４４Ａ）等を用いることができる。インターフェログラムの測定方法は、前述したように、選別する半導体レーザ５０から放射されるレーザ光をハーフミラー５４によって２つに光に分割し、これら２つの光を各々、第１反射鏡５２、第２反射鏡５３で反射し、ハーフミラー５４を通して干渉させ、その干渉光を光検出器５１で測定することによって行う。この時の２つの光の光路差５５（Ｌ）を横軸とし、干渉強度振幅を縦軸として表した曲線が図１に示すインターフェログラムである。図中の中央のピークが０次ピーク６０であり、その外側のピークが順次、第１次ピーク６１、第２次ピーク６２である。
【００２６】
このインターフェログラムを用いて測定対象となる自励発振半導体レーザが良品か否かを判断するにあたって、実使用条件よりも高い光出力や高い温度などで十分に動作しうることを保証する必要があり、従来は、インターフェログラムの０次ピークと１次ピークとの比（γ７９）が、自励発振動作しているときに低い値をとり、自励発振が停止するとほぼ１の値をとることに着目して、γ値７９を指標として自励発振レーザの良否の選別を行っていたが、本実施例では、インターフェログラムのピーク値ではなく、インターフェログラムの幅を基準として自励発振レーザの良否の選別を行うことを特徴としている。
【００２７】
以下に、インターフェログラムの幅が自励発振レーザの良否の基準として優れていることを説明する。まず、γ値７９と光出力との関係を示す図３を参照すると、光出力５ｍＷにおいて、レーザ１のγ値７９は０．３、レーザ２のγ値７９は０．１８であり、いずれもγ値７９としては所定の値以下の低い値であって、実際の使用条件である５ｍＷではレーザ１、レーザ２とも自励発振していると判別される。ところが、光出力を増大させていくと、レーザ１は７ｍＷを越える光出力までγ値７９は０．６以下の値を維持しており自励発振していると推測されるが、レーザ２では光出力が、たかだか５．３ｍＷを越えただけでγ値７９が０．６を越えてしまう。すなわち、レーザ２のように、５ｍＷで良品として選別したものが光出力をわずかに上げただけで自励発振を停止してしまう可能性がある。
【００２８】
半導体レーザの良否の判定にあたっては、測定装置に起因する測定時の光出力のばらつきや、レーザの通電に起因する自励発振レーザの光出力の変化などを考慮にいれなければならず、確実に使用条件下での自励発振動作を保証するためには、レーザ２のように実使用条件である５．０ｍＷからわずかに０．３ｍＷだけ出力が増加した５．３ｍＷで自励発振動作が停止してしまうレーザは不良素子として判定する必要がある。
【００２９】
このような不具合を防止するためには選別基準にマージンを持たせればよく、従来例に示したように、インターフェログラムのピーク値の比であるγ値７９自体にマージンを持たせる方法が考えられる。しかしながら、γ値７９は、図３に示すように、光出力の増大で自励発振が停止するときに急激に増大するため、マージンを見込むのが困難である。例えば、図３に示したレーザ２では、５ｍＷでのγ値７９は０．１８と十分小さいにも関わらず、５ｍＷにくらべてわずかに高い５．３ｍＷという光出力で自励発振が得られなくなっている。つまり、γ値７９にマージンを持たせることで光出力のマージンを得るのは困難である。
【００３０】
γ値７９でマージンを見込めない理由として、γ値７９が急激に変化することに加え、γ値７９が光出力の変化に対して単調でない変化をすることがあげられる。すなわち、図３に示すように、γ値７９は光出力の増大に対し、上昇−低下−急激に増大という複雑な変化をするため、γ値７９の大きさから自励発振する光出力限界を推測することができない。この例では、５ｍＷではレーザ２の方がレーザ１に比べてγ値７９が小さいにもかかわらず、自励発振の得られる最高光出力はレーザ２の方が小さくなっている。
【００３１】
そこで、従来の選別方法での問題を回避するために、本願発明者はインターフェログラムのピークの幅が自励発振の判定に優れていることを見出し、その幅を基準として自励発振レーザの良否判定を行うものであり、本発明の第１の実施例では、インターフェログラムの幅のなかで、特に、０次ピーク半値幅７０を用いるものである。このインターフェログラムの０次ピーク半値幅７０とは、０次ピーク６０においてピーク値の２分の１の大きさを与える光路差の全幅のことであり、０次ピークとは、インターフェログラムにおいて光路差５５が０のところに生じるピークのことである。本実施例の方法によれば、０次ピーク半値幅７０が光出力の増大に対して、緩やか、かつ単調に変化するため、０次ピーク半値幅７０に適切な基準を設けることによって、光出力に対するマージンを適切に見込むことができる。
【００３２】
具体的な選別方法について以下に説明する。図２は、インターフェログラム０次ピーク半値幅７０の光出力依存性の典型的な例を示したものであるが、図において、光出力５ｍＷにおける０次ピーク半値幅７０が０．５ｍｍ以下であることを選別基準とすると、レーザ１は、光出力５ｍＷにおいて０次ピーク半値幅７０が０．３６ｍｍであるため良品と判断され、レーザ２は、光出力５ｍＷにおいて０次ピーク半値幅７０が０．５７ｍｍであるため不良品として判断される。
【００３３】
すなわち、インターフェログラムのピークは自励発振が起こるに従いその幅が狭くなり、かつ、０次ピーク半値幅７０は光出力に対して単調に変化するため、所定の光出力での０次ピーク半値幅７０が予め定めた上限値以下のものは良品と判断することができる。従って、この例では光出力５ｍＷにおける０次ピーク半値幅７０が０．５ｍｍ以下であることを選別基準とすることによって、光出力に十分なマージンを持つ選別を行うことができる。なお、この選別条件で良品としたレーザ１に関しては、７ｍＷにおけるγ値７９が０．６以下であることから当該光出力で自励発振動作が可能と判別できるが、出力の実時間波形を測定したところ、図４に示すような自励発振波形を確認することができた。
【００３４】
なお、光出力にマージンを見込む必要がない場合には、インターフェログラムの０次ピーク半値幅７０の値としてより大きな値をとればよい。図２と、図３から明らかなように、インターフェログラムの０次ピーク半値幅７０が５ｍＷで０．８ｍｍ以下であれば、当該光出力での自励発振が選別できる。
【００３５】
次に、このような自励発振半導体レーザの製造方法について図５を参照して説明する。図５において、１はＧａＡｓ基板、２はＧａＡｓバッファ層、３はｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、４はＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ多重量子井戸活性層、５はｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、６はＧａＩｎＰヘテロバッファ層、７および８はｐ−ＧａＡｓキャップ層、９はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１０はｎ−電極、１１はｐ−電極である。
【００３６】
図５に示す半導体レーザを作製するには、まず、減圧ＭＯＶＰＥ法によって、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、活性層４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５、ＧａＩｎＰヘテロバッファ層６、ｐ−ＧａＡｓキャップ層７を順次積層する。次に、ＳｉＯ2マスク（図示せず）を用いたフォトリソグラフィ及びエッチング技術により、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５、ＧａＩｎＰヘテロバッファ層６、ＧａＡｓキャップ層７をメサストライプ化した。その後、前記ＳｉＯ2マスクをマスクとして、ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層９を順に形成し、さらに、ＳｉＯ2マスクを除去した後にｐ−ＧａＡｓキャップ層８を減圧ＭＯＶＰＥ法によって形成した。最後に、ｎ電極１１を形成した後、ｎ−ＧａＡｓ基板１を適当な厚さに研磨し、ｐ電極１０を形成した。
【００３７】
ここで、レーザの共振器長は５００μｍとした。また、レーザの光出射前端面には誘電体であるアルミナ膜（図示せず）を形成し、３０％の反射率とした。また、レーザの光出射後端面には半導体面より、アルミナ／アモルファスシリコン／アルミナ／アモルファスシリコン／アルミナという誘電体多層膜（図示せず）をスパッタにより形成し、９０％の反射率とした。なお、減圧ＭＯＶＰＥ法の原料としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルガリウム、トリメチルインジウム、ホスフィン、アルシン、ｎ型不純物としてジシラン、ｐ型不純物としてジエチルジンクを用いた。また、成長温度は６６０℃、成長圧力は７０Ｔｏｒｒ（９３１０ｐａ）、V族原料供給量／III族原料供給量比は５００とした。
【００３８】
次に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、活性層４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の組成プロファイルを図６に示す。図６に示すように、活性層４はウエル層４０、バリア層４１を交互に重ねた多重量子井戸構造で、多重量子井戸層の両側に光ガイド層４２を有している。活性層のウエル層４０の層数は５、活性層ウエル層４０に導入した面内圧縮歪量は０．５％である。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって測定したメサ幅はメサ底部で４．０〜５．０μｍ、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層残し厚ｈは０．３〜０．４５μｍ、光ガイド層４２の層厚は７０〜１００ｎｍである。また、活性層ウエル層４０は各層が厚さ５〜６ｎｍ、バリア層４１は各層厚さが４〜５ｎｍである。このレーザでは、活性層のうち、電流注入量が比較的少なくかつ光の分布する領域４１が可飽和吸収領域として機能し、自励発振が発生する。
【００３９】
以上説明したように、上述の方法で作製した自励発振半導体レーザのインターフェログラムを取得し、その０次ピーク半値幅７０を計測する手段を用いて取得した値を基準として、０次ピーク半値幅７０が所定の値以下の場合に良品と選別することにより、光出力にマージンを見込んだ選別を行うことができる。その理由は、従来、判別に用いていたインターフェログラムの０次ピークと１次ピークとの比であるγ値７９は、光出力の増大に対して上昇−低下−急激に増大という複雑な変化をするのに対し、本実施例で用いる０次ピークの半値幅７０は、光出力に対して単調な変化をするために、光出力が増加した場合の半導体レーザの自励発振状態を容易に推測することができるからである。また、インターフェログラム測定装置に０次ピーク半値幅７０を計測する手段及び０次ピーク半値幅７０と予め定めた値とを比較演算する手段とを付加することによって、半導体レーザの選別装置を構成することができる。
【００４０】
なお、上述したインターフェログラムの０次ピーク半値幅７０はすべて典型値であり、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、レーザ構造、必要な光出力マージン、必要な温度マージン、その他の必要なマージンに対し、適宜その上限値を定めることができる。また、図５及び図６で示した半導体レーザは典型的な構造であり、活性層の構造、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層残し厚ｈ、光ガイド層４２の層厚、メサ幅、製法、反射率、その他の構造パラメータなどは上記以外のものでも良く、自励発振するレーザであれば、同じ選別方法を用いることができるのは明らかである。
【００４１】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例に係る半導体レーザの選別方法及び選別装置について、図７乃至図１０を参照して説明する。図７は、第１の実施例におけるレーザ１のγ値７９の温度依存性を示す図であり、図８は、第１の実施例におけるレーザ１の０次ピーク半値幅７０の温度依存性を示す図である。また、図９は、２５℃−５ｍＷにおけるインターフェログラムの０次ピーク半値幅７０と、７０℃−５ｍＷにおけるγ値７９との関係を示す分布図であり、図１０は、２５℃−５ｍＷにおけるγ値７９と、７０℃−５ｍＷにおけるγ値７９との関係を示す分布図である。なお、本実施例と前記した第１の実施例との相違点は、第１の実施例ではインターフェログラムの０次ピーク半値幅７０を用いて光出力に対するマージンを見込んだが、本実施例では０次ピーク半値幅７０を用いて動作雰囲気温度のマージンを見込むものである。
【００４２】
まず、図２及び図３に示したレーザ１の温度依存性について説明すると、図７に示すように、γ値７９が０．６以下の値であるのは温度が７０℃以下の時であって、７５℃以上の温度ではγ値７９は０．６をこえる。すなわち、温度が上昇し７５℃以上になると自励発振が停止する。このように、γ値７９は、光出力の場合と同様に、温度に対して相関関係があるが、室温から７５℃までの温度の増大に対し、上昇−低下−急激に増大という複雑な変化をするため、γ値７９の大きさから自励発振する温度限界を推測することは困難である。これに対し、図８に示すように、インターフェログラムの０次ピーク半値幅７０は、温度の上昇に対し緩やか、かつ単調に増大する相関関係を有する。
【００４３】
すなわち、温度の上昇によって自励発振が停止するときの変化は、γ値７９の場合は急激かつ複雑な変化であるのに対し、インターフェログラムの０次ピーク半値幅７０の場合は緩やか、かつ単調な変化であり、この相関は、前記した第１の実施例の光出力の上昇によって自励発振が停止するときと同様である。したがって、インターフェログラムの０次ピーク半値幅７０を基準として雰囲気温度に対する判定を行うことにより、所定の使用条件下での自励発振の状態を２５℃の自励発振の評価によって行うことができる。
【００４４】
具体的な選別基準について、図９を用いて説明する。図から明らかなように２５℃−５ｍＷにおける０次ピーク半値幅７０が０．５ｍｍ以下であることを選別基準とすると、７０℃−５ｍＷにおいてγ値７９が０．６以下であるもののみ選別することができるようになる。すなわち、２５℃−５ｍＷにおける０次ピーク半値幅７０を基準とすることで、７０℃−５ｍＷ条件下での自励発振動作の不良素子を選別することができる。
【００４５】
これに対し、図１０に示すγ値７９同士の関係のように、２５℃−５ｍＷにおけるγ値７９を選別基準にしても、７０℃−５ｍＷにおける自励発振動作を選別することは困難である。これは、上記したように、γ値７９は室温から７５℃までの温度の増大に対し、上昇−低下−急激に増大という複雑な変化をすることに起因しているからであり、従って、γ値７９の大きさから自励発振する温度限界を推測することができない。
【００４６】
通常、例えば、室温から７０℃程度の高温での評価を行う場合、室温からの温度の上昇、下降が必要であるため測定に時間がかかってしまい、また、測定装置に温度調整装置が必要になり高価になる等の問題がある。しかしながら、本実施例の方法によれば、インターフェログラムの０次ピーク半値幅７０を基準とすることによって、室温での評価結果から高温での半導体レーザの自励発振状態を的確に推測することができるため、室温のみでの良否選別が可能になり、測定時間の短縮、想定装置のコスト低減を図ることができる。また、インターフェログラム測定装置に０次ピーク半値幅７０を計測する手段及び０次ピーク半値幅７０と予め定めた値とを比較演算する手段とを付加することによって、半導体レーザの選別装置を構成することができる。
【００４７】
なお、上述したインターフェログラムの０次ピーク半値幅７０はすべて典型値であり、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、レーザ構造、必要な光出力マージン、必要な温度マージン、その他の必要なマージンに対し、適宜上限値を定めることができるのは、前記した第１の実施例と同様である。
【００４８】
［実施例３］
次に、本発明の第３の実施例に係る半導体レーザの選別方法及び選別装置について、図１１を用いて説明する。図１１は、２５℃−５ｍＷにおけるインターフェログラムの０次ピーク半値幅７０と、７０℃−７ｍＷにおけるγ値７９との関係を示す図である。本実施例は、インターフェログラムの０次ピーク半値幅７０を用いることにより、光出力及び温度の双方のマージンを同時に取得するものであり、前記した第１及び第２の実施例の双方の特徴を兼ね備えた方法及び装置を提供するものである。
【００４９】
図１１に示すように、２５℃−５ｍＷにおける０次ピーク半値幅７０が０．４ｍｍ以下であることを選別基準とすると、７０℃−７ｍＷにおいてγ値７９が０．６以下であるもののみ選別することができるようになる。すなわち、２５℃−５ｍＷにおける０次ピーク半値幅７０に基準を設けることで、温度、光出力共に異なる条件である７０℃−７ｍＷでの自励発振動作の不良素子を選別することができる。
【００５０】
このように、インターフェログラムの０次ピーク半値幅７０を用いることにより、０次ピーク半値幅７０とγ値７９との相関関係から光出力及び温度の双方のマージンを同時に取得することができるのに対し、前記した実施例１、実施例２と同様の理由により、γ値７９のみを用いても光出力及び温度のマージンを見込むことはできず、インターフェログラムの０次ピーク半値幅７０が半導体レーザの自励発振状態を判定するのに適していることがわかる。
【００５１】
なお、上述したインターフェログラムの０次ピーク半値幅７０はすべて典型値であり、適宜上限値を定めることができ、また、インターフェログラム測定装置に０次ピーク半値幅７０を測定する手段及び０次ピーク半値幅７０と予め定めた値とを比較演算する手段とを付加することによって、半導体レーザの選別装置を構成することができるのは、前記した第１及び第２の実施例と同様である。
【００５２】
［実施例４］
次に、本発明の第４の実施例に係る半導体レーザの選別方法及び選別装置について、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、インターフェログラムの０次ピークの１／ｅ2値幅、１次ピーク半値幅を示す図であり、図１３は、インターフェログラムの０次ピーク対数傾き、第１の１次ピーク対数傾き、第１の２次ピーク対数傾き、第２の１次ピーク対数傾きを示す図である。第１乃至第３の実施例は、インターフェログラムの０次ピーク半値幅７０を選別基準として用いたが、インターフェログラムの１次ピーク６１、２次ピーク６２など高次ピークの幅は、０次ピーク６０の幅とほぼ同様な振る舞いをするため、本実施例では、これら高次ピークの半値幅、接線の傾き等をインターフェログラムの０次ピーク半値幅７０の代わりに用いることを特徴としている。
【００５３】
例えば、図１２に示すように、インターフェログラムの０次ピーク半値幅７０の代わりに１次ピーク半値幅７２を用いても同様に自励発振の状態を推測することができる。また、ピークの幅を表現するために、必ずしも半値幅を用いなくても良い。例えば、各ピークのピーク強度に対して強度が１／ｅ2になる幅を用いることができ、図１２に示した０次ピークの１／ｅ2値幅７１などがこれに相当する。より一般的な表現をすれば、各高次ピークのピーク値に対して、任意の割合だけ小さな値を与える幅を用いることが可能である。
【００５４】
さらに、同様な指標として、図１３に示したように、縦軸を対数表示としたインターフェログラムにおける各ピークの傾きを用いることもできる。例えば、０次ピーク対数傾き７３、１次ピークのうち光路差が大きい側の第１の１次ピーク傾き７４、２次ピークのうち光路差が大きい側の第１の２次ピーク対数傾き７５、１次ピークのうち光路差が小さい側の第２の１次ピーク対数傾き７６等を用いることもできる。さらに、以上述べた指標の他にも、インターフェログラムの幅や接線の傾き等を表すような指標を適宜選ぶことができ、これらの値を０次ピーク半値幅７０と同様に用いることにより、前記した第１乃至第３の実施例に示した効果を得ることができる。
【００５５】
［実施例５］
次に、本発明の第５の実施例に係る半導体レーザについて、図１４を参照して説明する。図１４は、第５の実施例に係る半導体レーザの構造を示す断面図である。本実施例は、第１乃至第４の実施例の半導体レーザの選別方法及び選別装置を実現する他の半導体レーザを示すものである。
【００５６】
図１４において、第１の実施例において説明した図５と異なる点は、３１、３２はいずれもｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、３５がｐ−可飽和吸収層としていることである。ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３１、３２の間に設けるｐ−可飽和吸収層として、活性層４の光を吸収する組成のものを用いることにより可飽和吸収領域８２が形成され、自励発振を得ることができる。このように、可飽和吸収領域が第１の実施例に示された構造と違う場所に形成された場合であっても、インターフェログラムの０次ピーク半値幅７０は緩やか、かつ単調な振る舞いをするため、インターフェログラムの０次ピーク半値幅７０、その他第４の実施例に用いた指標を用いることにより、光出力、温度マージンを見込むための選別が可能となる。
【００５７】
なお、本実施例では、可飽和吸収層をｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層の間に設けた例を記載したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、可飽和吸収層をレーザの任意の場所に配置しても、同様の効果を奏することができる。また、本実施例では、ＡｌＧａＩｎＰレーザの場合で説明したが、ＡｌＧａＡｓレーザ、または、ＡｌＧａＩｎＮレーザ、II−VI結晶を用いたレーザなどの光ディスク用途で自励発振を生じさせる目的に広く用いることが出来る。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体レーザの選別方法及び選別装置によればで、光出力、温度のマージンを適切に見込んで自励発振半導体レーザの選別をおこなうことができるという効果を奏する。また、高温での自励発振動作を室温の測定のみで行うことができるため、評価時間の短縮、評価設備のコスト低減を図ることができる。
【００５９】
その理由は、本発明では、半導体レーザの光出力、温度等と単調な相関関係のあるインターフェログラムのピークの半値幅、１／ｅ2値幅、接線の傾き等を指標として自励発振半導体レーザの選別をおこなっているため、半導体レーザが自励発振する限界の光出力、温度を的確に推測することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体レーザの選別に用いるインターフェログラムの０次ピーク半値幅を説明するための図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るインターフェログラムの０次ピーク半値幅の光出力依存性の相関を示した図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るインターフェログラムのγの光出力依存性の相関を示した図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る自励発振半導体レーザの実時間での光出力波形を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係る自励発振半導体レーザの構造を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係る自励発振半導体レーザのｎクラッドからｐクラッドに至る部分の組成プロファイルを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係る自励発振半導体レーザのγ値の温度依存性を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係る自励発振半導体レーザの０次ピーク半値幅の温度依存性を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係る自励発振半導体レーザの２５℃−５ｍＷ℃におけるインターフェログラムの０次ピーク半値幅と、７０℃−５ｍＷにおけるγ値との相関を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施例に係る自励発振半導体レーザの２５℃−５ｍＷ℃におけるγ値と、７０℃−５ｍＷにおけるγ値の相関を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施例に係る自励発振半導体レーザの２５℃−５ｍＷ℃におけるインターフェログラムの０次ピーク半値幅と、７０℃−７ｍＷにおけるγ値の相関を示す図である
【図１２】本発明の第４の実施例に係る自励発振半導体レーザのインターフェログラムの０次ピークの１／ｅ2値幅、１次ピーク半値幅を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施例に係る自励発振半導体レーザのインターフェログラムの０次ピーク対数傾き、第１の１次ピーク対数傾き、第１の２次ピーク対数傾き、第２の１次ピーク対数傾きを示す為の図である。
【図１４】本発明の第５の実施例に係る自励発振半導体レーザの構造を模式的に示す断面図である
【図１５】従来例のインターフェログラムを測定するための装置の構成を示す図である。
【図１６】従来のインターフェログラムおよびγ値を説明するための図である。
【符号の説明】
１  ＧａＡｓ基板
２  ＧａＡｓバッファ層
３  ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４  活性層
５  ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
６  ＧａＩｎＰヘテロバッファ層
７、８  ＧａＡｓキャップ層
９  ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層
１０  ｎ−電極
１１  ｐ−電極
３１、３２  ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
３５  ｐ−可飽和吸収層
４０  量子井戸層
４１  バリア層
４２  光ガイド層
５０  半導体レーザ
５１  光検出器
５２  第１反射鏡
５３  第２反射鏡
５４  ハーフミラー
５５  光路差
６０  第０次ピーク
６１  第１次ピーク
６２  第２次ピーク
７０  第０次ピーク半値幅
７１  第０次ピーク１／e2値幅
７２  第１次ピーク半値幅
７３  第０次ピーク対数傾き
７４  第１の１次ピーク対数傾き
７５  第１の２次ピーク対数傾き
７６  第２の１次ピーク対数傾き
７９  γ
８１  可飽和吸収領域
８２  可飽和吸収領域
【図１】
0004641084.tif 000002
【図２】
0004641084.tif 000003
【図３】
0004641084.tif 000004
【図４】
0004641084.tif 000005
【図５】
0004641084.tif 000006
【図６】
0004641084.tif 000007
【図７】
0004641084.tif 000008
【図８】
0004641084.tif 000009
【図９】
0004641084.tif 000010
【図１０】
0004641084.tif 000011
【図１１】
0004641084.tif 000012
【図１２】
0004641084.tif 000013
【図１３】
0004641084.tif 000014
【図１４】
0004641084.tif 000015
【図１５】
0004641084.tif 000016
【図１６】
0004641084.tif 000017