(57)【要約】【課題】  出射端面の汚れや光学部品の配置等の外部の光学的条件の変化による発振条件の変動を低減した大出力の半導体レーザを提供する。【解決手段】活性層１４は出射側にＤＢＲ反射層１５を有し、出射端１６とＤＢＲ反射層１５の出射端側の端部との間にＤＢＲ反射層が形成されていない位相調整用の空間を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に活性層と、前記活性層を挟むクラッド層とを有する端面発光型半導体レーザにおいて、
前記活性層は出射側にＤＢＲ反射層を有し、出射端と前記ＤＢＲ反射層の出射端側の端部との間にＤＢＲ反射層が形成されていない位相調整用の領域を設けたことを特徴とする端面発光型半導体レーザ。
【請求項２】
請求項１記載の端面発光型半導体レーザにおいて、前記位相調整用の領域の長さは前記出射端からの反射光と前記ＤＢＲからの反射光の位相差が９０゜より大きく２７０゜より小さいことを特徴とする端面発光型半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大出力の端面発光型半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表面改質や溶接、切断などワークの加工用に大出力のレーザ光源あるいは半導体レーザバーの複数の発光点からのレーザ光を合波して増強したレーザ光が用いられるようになっている。レーザ加工用に用いられる従来の高出力端面出射半導体レーザは、出射端のへき開面もしくは誘電体多層膜によってハーフミラーを形成し、発振条件を満たしている（特許文献１参照）。一方、通信用に用いられる小出力の半導体レーザの中には、発振波長のスペクトル幅を狭くする目的で活性層前面に周期的屈折率分布を持たせた半導体レーザ、あるいは発振波長を可変にするために分布ブラッグ反射領域を持たせた半導体レーザが知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７７４５７号公報
【特許文献２】特開２００２−２３２０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
出射端のへき開面や誘電体多層膜でレーザ共振器を構成すると、レーザ出射端面に汚れが付着したりすると発振条件が変化してしまい、レーザ光出力の低減や発光効率の低下を引き起こす。また、出射端面に隣接してレンズ等の光学部品を配置したり、他の誘電体で覆ったりしても発振条件が変化する。出射端に誘電体多層膜を形成する場合には、その膜の劣化・剥離等の問題もある。
【０００５】
従来の分布ブラッグ反射領域を有する半導体レーザは、一般に分布ブラッグ反射領域の反射率が９０％以上と高い、通信用の小出力半導体レーザである。一方、レーザ加工等に用いる高出力の半導体レーザは、出射端の反射率が１０％程度であり、共振器の光学条件が異なるため、従来の小出力半導体レーザの分布ブラッグ反射器の構造をそのまま採用することはできない。
【０００６】
本発明は、出射端面の汚れや光学部品の配置等の外部の光学的条件の変化による発振条件の変動を低減した大出力の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】
【０００７】
本発明の端面発光半導体レーザは、活性層内部にＤＢＲ（分布型ブラック反射ミラー）構造を付加することによって前記目的を達成する。このＤＢＲの位置と出射端との位置関係を適切に設計することで、レーザ出射端面の汚れの影響を受けづらい所望の反射率の共振ミラーを構成することができる。また、レーザ出射端面に隣接してレンズ等光学部品を配置したり、端面を誘電体等で覆っても発振特性に影響を与えないため、後段の光学系等に制限を与えない。
【０００８】
本発明によると、ＤＢＲ反射層の採用により、レーザ出射端面の汚れによる発振特性変動を防止できる。また、レーザ出射端面に隣接してレンズ等光学部品を配置したり、誘電体等で覆っても発振特性への影響がなくなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、出射端の汚れ等による発振状態の変化を低減した大出力半導体レーザが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は本発明による端面発光型半導体レーザの模式図であり、図１（ａ）は全体の概略図、図１（ｂ）はその破線部の断面模式図である。
【００１２】
この端面発光型半導体レーザは、基板１１上に、クラッド層１２，１３に挟まれて形成された活性層１４を有する。活性層１４は内部にＤＢＲ（分布型ブラック反射ミラー）構造１５を有する。ＤＢＲ１５の出射端側の末端と半導体レーザの出射端面１６との間には、ＤＢＲが形成されていない部分が距離Ｌだけ存在する。距離Ｌは、次式（１）が成立するように設定する。λは発振波長、ｎは活性層の屈折率である。δは出射端からの反射光とＤＢＲからの反射光の位相差である。
【００１３】
【数１】
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【００１４】
大出力用に合成反射率を小さくするには、両反射光が打ち消し合うように作用させる必要があるため、位相δは９０°より大きく２７０°より小さい範囲に限定される。（ただし、位相の性質上、これに３６０°の整数倍を加えた値でも成り立つ）。また、ＤＢＲの反射率は、従来は９０％以上であるが、本発明では６０％以下で用いる。
【００１５】
図２に略示するように、本発明による半導体レーザの出射側の共振ミラーは、出射端とＤＢＲが複合して実現される。出射端の合成反射率ｒは、出射端からの反射光ＡとＤＢＲからの反射光Ｂの合成反射率となる。反射光ＡとＢの位相差によって合成反射率は異なるが、この位相差は端面とＤＢＲ間の間隔Ｌに依存する。端面からの反射光Ａは、ＤＢＲと端面間の多重反射の影響などを受けるため、単純な端面反射率ではない。いま、端面反射率をｒa、ＤＢＲ反射率をｒb、距離Ｌによる反射光ＡとＢの位相差をδとすると、合成反射率ｒは次式（２）で与えられる。
【００１６】
【数２】
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【００１７】
ここで（強度）反射率をＲで表す。Ｒ＝｜ｒ｜2の関係がある。例えば、Ｒa＝３０％、Ｒb＝３０％で、δ＝１０１．４°とすると、Ｒ＝３０％となる。この状態で、Ｒaが１０％に低下しても、Ｒ＝２６．１％と変化は小さい。このように端面反射光Ａが変化しても、合成反射率Ｒ（すなわちｒ）の変化が小さいような設計も可能である。
【００１８】
Ｒaは、端面での反射率であるので、端面に特に加工を施さなければ、活性層の屈折率ｎと外部の屈折率ｎo（空気の場合ｎo＝１）で、次式のように決まる。
Ｒa＝｜（ｎ−ｎo）／（ｎ＋ｎo）｜2
したがって、ごみ等による外乱で、ｎoが変化するとＲaも変化してしまう。
【００１９】
近赤外光のハイパワーレーザでの例をあげると、材料のＧａＡｓの屈折率は約３．６であるため、特に外乱がなければＲa＝３１．９％である。これにＲb＝３０％、δ＝１３７°となるようにＤＢＲを取り付けると、合成反射率Ｒは１０％となりハイパワー用に適した値となる（このＲbとδの組み合わせはいろいろ考えられる）。この時、外乱によって端面反射率Ｒaが変化した場合の合成反射率Ｒは図３のようになり、端面反射率Ｒaに対する変化量を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による端面発光型半導体レーザの模式図。
【図２】出射端とDBRが複合した出射側の共振ミラーの説明図。
【図３】端面反射率Ｒaが変化した場合の合成反射率Ｒの変化を示す図。
【符号の説明】
【００２１】
１１：基板、１２，１３：クラッド層、１４：活性層、１５：DBR、１６：出射端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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