(57)【要約】【課題】  短時間のＺｎ拡散で、十分な光出力が得られ、且つ垂直拡がり角度の小さい半導体レーザ素子および半導体レーザ装置を提供することを目的とする。【解決手段】  基板１１の主面に順次形成された第１導電型の第１クラッド層１２、第１導電型の第１光ガイド層１３、障壁層と井戸層を複数積層したＭＱＷ活性層１４、第２導電型の第２光ガイド層１５、第２導電型の第２クラッド層１９とを有している。更に、互いに向き合う第１端面２０および第２端面２１近傍に第１窓層２２および第２窓層２３を有している。少なくとも、第２光ガイド層１５の厚さを２ｎｍ以上６ｎｍ以下、またはＡｌ組成比を０．５５以上０．７未満に設定する。【選択図】  図１
2005259937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の主面に形成された第１導電型の第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に形成された第１光ガイド層と、
前記第１光ガイド層上に形成され、ＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる井戸層とＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる障壁層とを交互に複数回積層した多重量子井戸構造であり、電流注入によって互いに向き合う第１端面と第２端面とに向けて発光領域から光を放射する活性層と、
前記活性層上に形成された第２光ガイド層と、
前記第２光ガイド層上に形成され、上側がストライプ状のリッジ導波路形状に加工された第２導電型の第２クラッド層と、
少なくとも前記第１端面の近傍に形成された領域であって、この領域における前記井戸層のバンドギャップが前記発光領域における前記井戸層のバンドギャップよりも広い第１窓領域と、
前記活性層に電気的導通を取るための電極と、
前記第１および第２端面に形成された光反射膜と、
を具備し、
前記第２光ガイド層の厚さが２ｎｍ以上６ｎｍ以下であることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
更に、前記第１光ガイド層の厚さが前記第２光ガイド層の厚さに等しいことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
基板と、
前記基板の主面に形成された第１導電型の第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に形成された第１光ガイド層と、
前記第１光ガイド層上に形成され、ＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる井戸層とＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる障壁層とを交互に複数回積層した多重量子井戸構造であり、電流注入によって互いに向き合う第１端面と第２端面とに向けて発光領域から光を放射する活性層と、
前記活性層上に形成された第２光ガイド層と、
前記第２光ガイド層上に形成され、上側がストライプ状のリッジ導波路形状に加工された第２導電型の第２クラッド層と、
少なくとも前記第１端面の近傍に形成された領域であって、この領域における前記井戸層のバンドギャップが前記発光領域における前記井戸層のバンドギャップよりも広い第１窓領域と、
前記活性層に電気的導通を取るための電極と、
前記第１および第２端面に形成された光反射膜と、
を具備し、
前記第２光ガイド層がＩｎ０．５（Ｇａ１−ＸＡｌＸ）０．５Ｐであり、前記第２光ガイド層のＡｌ組成比Ｘが０．５５以上０．７未満であることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項４】
更に、前記第１光ガイド層がＩｎ０．５（Ｇａ１−ＸＡｌＸ）０．５Ｐであり、前記第１光ガイド層のＡｌ組成比Ｘが前記第２光ガイド層のＡｌ組成比Ｘに等しいことを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子を載置するサブマウントと、
前記電極と電気的接続されたリードピンと、
前記半導体レーザ素子、前記サブマウントおよび前記リードピンを機密封止する手段と、
を具備したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子および半導体レーザ装置に係わり、特に６００ｎｍ帯の窓構造を有する高出力半導体レーザ素子および半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩｎＧａＡｌＰ系材料を用いた波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの半導体レーザ素子は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などへの実用化が進み、ＤＶＤ−ＲＡＭ／Ｒ／ＲＷ等の書込み用レーザとして、例えば２００ｍＷ以上の高出力化が進んでいる。
【０００３】
高出力化した場合は不可逆的な端面破壊（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Damage）が問題になるためレーザ光の放射端面に窓領域を設けた半導体レーザ素子が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
このような窓領域を設けた半導体レーザ素子について、図を用いて説明する。図１０は窓構造を有する半導体レーザ素子をレーザ光の放射方向に平行な面で切断した断面図である。
【０００５】
図１０に示すように、半導体レーザ素子２００は、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１上に、Ｉｎ０．５(Ｇａ０．３Ａｌ０．７)０．５Ｐからなるｎ型クラッド層２０２、Ｉｎ０．５(Ｇａ０．５Ａｌ０．５)０．５Ｐからなる光ガイド層２０３、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ井戸層／Ｉｎ０．５(Ｇａ０．５Ａｌ０．５)０．５Ｐ障壁層からなるＭＱＷ（多重量子井戸：Multiple Quantum Well）構造の活性層２０４、Ｉｎ０．５(Ｇａ０．５Ａｌ０．５)０．５Ｐからなる光ガイド層２０５、Ｉｎ０．５(Ｇａ０．３Ａｌ０．７)０．５Ｐからなるｐ型クラッド層２０６、ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層２０７が順次形成されている。
【０００６】
活性層２０４の井戸層および障壁層の厚さはそれぞれ５ｎｍ前後、井戸層の数は３程度であり、ｐ側電極２０８とｎ側電極２０９とからの電流注入により、発光領域２１０から、図中左側の前面側端面２１１と、図中右側の裏面側端面２１２とに向けて光を放射する。
【０００７】
前面側端面２１１上には低反射膜２１３が形成され、裏面側端面２１２上には高反射膜２１４が形成されている。レーザ光は前面側端面２１１から外部に放射される。
【０００８】
前面側端面２１１と、裏面側端面２１２との近傍には図中上部から亜鉛（Ｚｎ）が熱拡散されることによって、前面側窓領域２１５と、裏面側窓領域２１６とが形成されている。
【０００９】
窓領域２１５、２１６では、活性層２０４の障壁層のＡｌが井戸層に拡散して井戸層のＡｌ組成比が高くなり、井戸層のバンドギャップが広がる。このため、バンドギャップ波長が短くなるので、発光領域２１０の井戸層からの光を吸収しにくくなる。その結果、端面破壊が起こりにくくなる。
【００１０】
光ガイド層２０３、２０５は、ＭＱＷ活性層２０４への光閉じ込め効果を制御するためのもので、膜厚は比較的厚く、通常２０〜２００ｎｍ程度に設定され、屈折率はＭＱＷ活性層２０４の平均的な屈折率より低くなるように、通常Ａｌ組成比はＭＱＷ活性層２０４の障壁層のＡｌ組成比に等しい０．５程度に設定されている（例えば特許文献２参照。）。
【００１１】
上述した窓構造を有する半導体レーザ素子においては、窓領域のバンドギャップ波長を短くして光吸収を減らすためにＺｎを拡散させているので、拡散時間が長いとＺｎが横方向にも拡散する。Ｚｎが横方向に拡散し過ぎると窓領域の横方向の長さが大きくなり、その結果、発光領域の横方向の長さが小さくなる。
【００１２】
発光領域の横方向の長さが小さくなると電流密度が大きくなるので、高温での動作特性が不安定になり、例えば最高発振温度の低下や光出力特性にキンクが生じる問題があるので、Ｚｎの拡散時間はできるだけ短いことが望ましい。
【特許文献１】特開２０００−１６４９７８号公報（４頁、図２）
【特許文献２】特開平１１−２５１６８０号公報（４頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、短時間のＺｎ拡散で十分な光出力が得られる半導体レーザ素子および半導体レーザ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一態様の半導体レーザ素子では、基板と、前記基板の主面に形成された第１導電型の第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された第１光ガイド層と、前記第１光ガイド層上に形成され、ＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる井戸層とＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる障壁層とを交互に複数回積層した多重量子井戸構造であり、電流注入によって互いに向き合う第１端面と第２端面とに向けて発光領域から光を放射する活性層と、前記活性層上に形成された第２光ガイド層クラッド層と、前記第２光ガイド層上に形成され、上側がストライプ状のリッジ導波路形状に加工された第２導電型の第２クラッド層と、少なくとも前記第１端面の近傍に形成された領域であって、この領域における前記井戸層のバンドギャップが前記発光領域における前記井戸層のバンドギャップよりも広い第１窓領域と、前記活性層に電気的導通を取るための電極と、前記第１および第２端面に形成された光反射膜とを具備し、前記第２光ガイド層の厚さが２ｎｍ以上６ｎｍ以下であることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の別態様の半導体レーザ素子では、基板と、前記基板の主面に形成された第１導電型の第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された第１光ガイド層と、前記第１光ガイド層上に形成され、ＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる井戸層とＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる障壁層とを交互に複数回積層した多重量子井戸構造であり、電流注入によって互いに向き合う第１端面と第２端面とに向けて発光領域から光を放射する活性層と、前記活性層上に形成された第２光ガイド層と、前記第２光ガイド層上に形成され、上側がストライプ状のリッジ導波路形状に加工された第２導電型の第２クラッド層と、少なくとも前記第１端面の近傍に形成された領域であって、この領域における前記井戸層のバンドギャップが前記発光領域における前記井戸層のバンドギャップよりも広い第１の窓領域と、前記活性層に電気的導通を取るための電極と、前記第１および第２端面に形成された光反射膜とを具備し、前記第２光ガイド層がＩｎ０．５（Ｇａ１−ＸＡｌＸ）０．５Ｐであり、前記第２光ガイド層のＡｌ組成比Ｘが０．５５以上０．７未満であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光ガイド層の厚さを薄くしてクラッド層と井戸層を接近させたので、クラッド層の高濃度のＡｌが井戸層に拡散し易くなり、短時間の熱処理で所定のバンドギャップ波長の差ΔＰＬが得られる。
【００１７】
また、光ガイド層のＡｌ組成比を大きくしたので、光ガイド層から井戸層に拡散するＡｌの量が増加し、短時間の熱処理で所定のバンドギャップ波長の差ΔＰＬが得られる。
【００１８】
これにより、最適な横方向の長さの発光領域が得られるので、高温での動作特性が安定する。従って、十分な光出力を有する半導体レーザ素子および半導体レーザ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明の実施例１に係る半導体レーザ素子を示す図で、図１（ａ）は半導体レーザ素子をレーザ光の放射方向に平行な面で切断した断面図、図１（ｂ）は半導体レーザ素子をレーザ光の放射方向に垂直な面で切断した断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施例の半導体レーザ素子１０は、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の主面に、例えばＭＯＣＶＤ法により厚さ２μｍのｎ−Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐクラッド層１２（以下、ＩｎＧａＡｌＰクラッド層と記す）と、厚さ２０ｎｍのＩｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐ第１光ガイド層１３（以下、ＩｎＧａＡｌＰ第１光ガイド層と記す）が形成されている。
【００２２】
更に、ＩｎＧａＡｌＰ第１光ガイド層１３上に、厚さ５ｎｍのＩｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ井戸層と厚さ５ｎｍのＩｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）Ｐ０．５障壁層を交互に３回積層したＭＱＷ活性層１４と、厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層１５と、厚さ０．２５μｍのｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層１６と、厚さ１０ｎｍのｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ（以下、ＩｎＧａＰと記す）エッチングストップ層１７と、厚さ１．８μｍのｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２クラッド層１８と、厚さ０．３μｍのｐ−ＩｎＧａＰ中間層１９とが形成されている。
【００２３】
第１端面２０と第２端面２１との近傍には、上部からＺｎを熱拡散させることによりＭＱＷ活性層１４や第２光ガイド層１５の障壁層のＡｌが井戸層に拡散した第１窓領域２２と第２窓領域２３が形成されている。これにより、第１窓領域２２および第２窓領域２３の井戸層は、発光領域２４の井戸層に比べ、バンドギャップが広くなり、バンドギャップ波長は短くなる。
【００２４】
ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２クラッド層１８は、フォトリソグラフィ法によりｐ−ＩｎＧａＰ中間層１９からｐ−ＩｎＧａＰエッチングストップ層１７までを組成の異なるエッチング液を用いた選択エッチングにより、ストライプ状のリッジ導波路１８ａに加工されている。
【００２５】
リッジ導波路１８ａの上面以外の部分には、例えばＭＯＣＶＤ法により厚さ０．３μｍのｎ−Ｉｎ０．５Ａｌ０．５Ｐ（以下、ＩｎＡｌＰと記す）電流ブロック層２５が形成されている。
【００２６】
リッジ導波路１８ａの上面およびｎ−ＩｎＡｌＰ電流ブロック層２５上にｐ−ＧａＡｓコンタクト層２６が全面に形成され、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２６の上面にｐ側電極２７が形成されている。また、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の下面にｎ側電極２８が形成されている。
【００２７】
第１端面２０には低反射膜２９、第２端面２１には高反射膜３０がそれぞれ形成されている。レーザ光の光出力を大きくするために、低反射膜２９の反射率は約１０％、高反射膜３０の反射率は９０〜９５％の膜が用いられている。
【００２８】
半導体レーザ素子１０の共振器長Ｌは、利得を稼ぐため９００〜２０００μｍと長めであり、第１窓領域２２の図中横方向の長さＬ１、第２窓領域２３の横方向の長さＬ２は、２０〜４０μｍ程度である。
【００２９】
図２はｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１２からｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層１６までの厚さとＡｌ組成比の関係を示す図である。
【００３０】
図２に示すように、ＭＱＷ活性層１４は厚さ5ｎｍの井戸層１４ａと、厚さ5ｎｍの障壁層１４ｂが交互に３回積層され、ＩｎＧａＡｌＰ第１光ガイド層１３の厚さが２０ｎｍに対して、ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層１５の厚さは６ｎｍと薄く設定されている。
【００３１】
これにより、Ｚｎ拡散工程の熱処理において、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層１６のＡｌが井戸層１４ａまで拡散することが可能である。
【００３２】
図３はＺｎの拡散時間をパラメータとして、ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層１５の厚さと、第１窓領域２２と発光領域２４とのバンドギャップ波長の差ΔＰＬとの関係を示す図で、図中の実線ａがＺｎの拡散時間が５分の場合、実線ｂがＺｎの拡散時間が１５分の場合である。
【００３３】
図３から明らかなように、高出力化に必要な所定のバンドギャップ波長の差ΔＰＬ、例えば３５ｎｍ以上を得るためには、ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層１５の厚さが従来の２０ｎｍ程度の場合に、Ｚｎの拡散時間は１５分以上必要である。
【００３４】
一方、本実施例のＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層１５の厚さが６ｎｍの場合に、Ｚｎの拡散時間が５分以下で所定のバンドギャップ波長の差ΔＰＬが得られることが分かる。
【００３５】
更に、第２光ガイド層１５の厚さを薄くすると、Ｚｎの拡散時間が５分あるいは１５分でもバンドギャップ波長の差ΔＰＬは飽和する傾向を示している。
【００３６】
これにより、ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層１５の厚さを薄くすることによりｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラット層１６のＡｌが短時間で井戸層１４ａに拡散し、井戸層１４ａのＡｌ組成比が高くなる。その結果、短時間のＺｎ拡散により所定のバンドギャップ波長の差ΔＰＬを得ることが可能である。
【００３７】
ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層１５の厚さを薄くし過ぎると光ガイド層としての機能が損なわれるので、ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層１５の厚さは２ｎｍ以上６ｎｍ以下が望ましい。
【００３８】
図４は、図１に示す半導体レーザ素子１０を用いた半導体レーザ装置の構成を示す外囲器の一部が切欠された斜視図である。
【００３９】
図４に示すように、本実施例の半導体レーザ装置３１は、４本のリ−ドピン３２が電気的絶縁されて植設された金属製のステム３３に半導体レーザ素子１０及びレーザ光をモニタするためのモニタフォトダイオード３４が固定されている。
【００４０】
半導体レーザ素子１０は絶縁性サブマウント３５にマウントされ、ステム３３の対向側にレーザ光を取り出すようにステム３３と垂直に固定されている。また、モニタフォトダイオード３４は、半導体レーザ素子１０の下方においてステム３３に固定されている。
【００４１】
これら半導体レーザ素子１０及びモニタフォトダイオード３４は、ワイヤ等によりリードピン３２と電気的接続されている。
【００４２】
また、金属性のキャップ３６が半導体レーザ素子１０、モニタフォトダイオード３４を内包してステム３３に封着されている。このキャップ３６の頂部には、レーザ光を取り出すためのウィンドウガラス３７が設けられ、半導体レーザ素子１０からの可視レーザ光３８は、半導体レーザ素子１０の一方の端面からウィンドウガラス３７を通して外囲器の外部に向けて放射され、他方の端面からのレーザ光は、発光を制御するためのモニタフォトダイオード３４に入射する。
【００４３】
以上説明したように、実施例１に係る半導体レーザ素子１０では、ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層１５の厚さを薄くしてｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層１６と井戸層14ａを接近させたので、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層１６の高濃度のＡｌが井戸層14ａに拡散し易くなり、短時間のＺｎ拡散で所定のバンドギャップ波長の差ΔＰＬが得られる。
【００４４】
これにより、第１窓領域２２の横方向の長さＬ１および第２窓領域２３の横方向の長さＬ２を小さくすることができるので、最適な横方向の長さＬ０の発光領域２４が得られる。その結果、高温での動作特性を安定化させることができる。
【００４５】
従って、十分な光出力を有する半導体レーザ素子および半導体レーザ装置を提供することができる。
【実施例２】
【００４６】
図５は、本発明の実施例２に係る半導体レーザ素子のｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層からｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層までの厚さとＡｌ組成比の関係を示す図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００４７】
本実施例が実施例１と異なる点は、ＩｎＧａＡｌＰ第１光ガイド層の厚さをＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層の厚さと等しくしたことにある。
【００４８】
即ち、図５示すように、ＩｎＧａＡｌＰ第１光ガイド層４３の厚さがＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層１５の厚さに等しくなるように６ｎｍと薄く設定している。
【００４９】
これにより、ＩｎＧａＡｌＰ第１光ガイド層４３の光閉じ込め効果がＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層１５に等しくなるので、放射されるレーザ光の片寄りを抑えることが可能である。
【００５０】
以上説明したように、実施例２に係る半導体レーザ素子では、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第１光ガイド層４３の厚さとｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層１５の厚さを等しくしたので、対称性の良い断面形状を有するレーザ光が得られる。
【実施例３】
【００５１】
図６は、本発明の実施例３に係る半導体レーザ素子のｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層からｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層までの厚さとＡｌ組成比の関係を示す図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００５２】
本実施例が実施例１と異なる点は、ＩｎＧａＡｌ第２光ガイド層のＡｌ組成比を障壁層のＡｌ組成比以上で、且つクラッド層のＡｌ組成比未満としたことにある。
【００５３】
即ち、図６に示すように、ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層５５のＡｌ組成比を障壁層１４ｂのＡｌ組成比０．５より大きく、且つｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層１６のＡｌ組成比０．７より小さい０．６に設定し、その厚さは２０ｎｍに設定している。
【００５４】
図７はＺｎの拡散時間をパラメータとして、ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層５５のＡｌ組成比と、第１窓領域２２と発光領域２４とのバンドギャップ波長の差ΔＰＬとの関係を示したもので、図中の実線ａがＺｎの拡散時間が１０分の場合、実線ｂがＺｎの拡散時間が１３分の場合である。
【００５５】
図７から明らかなように、高出力化に必要な所定のバンドギャップ波長の差ΔＰＬ、例えば３５ｎｍ以上を得るためには、ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層５５のＡｌ組成比が従来の０．５の場合に、Ｚｎの拡散時間は１０分以上必要である。
【００５６】
一方、本実施例のＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層５５のＡｌ組成比が０．６の場合に、Ｚｎの拡散時間が１０分以下の短時間で所定のバンドギャップ波長の差ΔＰＬが得られることが分かる。
【００５７】
更に、第２光ガイド層５５のＡｌ組成比を大きくすると、Ｚｎの拡散時間が１０分あるいは１５分でもバンドギャップ波長の差ΔＰＬは飽和する傾向を示している。
【００５８】
これにより、ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層５５のＡｌ組成比を大きくすることによりＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層５５のＡｌが短時間で井戸層１４ａに拡散し、井戸層１４ａのＡｌ組成比が高くなる。その結果、短時間のＺｎの拡散により所定のバンドギャップ波長の差ΔＰＬを得ることが可能である。
【００５９】
ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層５５のＡｌ組成比を高くしすぎると光ガイド層としての機能が損なわれるので、ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層５５のＡｌ組成比は０．５５以上０．７未満が望ましい。好ましくは０．６が望ましい。
【００６０】
以上説明したように、実施例３に係る半導体レーザ素子では、ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層５５のＡｌ組成比を障壁層１４ｂのＡｌ組成比以上で、且つｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層１６のＡｌ組成比未満の０．６としたので、ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層５５から井戸層１４ａに拡散するＡｌの量が増加し、短時間のＺｎ拡散で所定のバンドギャップ波長の差ΔＰＬが得られる。
【００６１】
これにより、第１窓領域２２の横方向の長さＬ１および第２窓領域２３の横方向の長さＬ２を小さくすることができるので、最適な横方向の長さの発光領域２４が得られる。その結果、その結果、高温での動作特性を安定化させることができる。
【００６２】
従って、十分な光出力を有する半導体レーザ素子および半導体レーザ装置を提供することができる。
【実施例４】
【００６３】
図８は、本発明の実施例４に係る半導体レーザ素子のｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層からｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層までの厚さとＡｌ組成比の関係を示す図である。本実施例において、上記実施例３と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００６４】
本実施例が実施例３と異なる点は、ＩｎＧａＡｌＰ第１光ガイド層のＡｌ組成比をＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層のＡｌ組成比と等しくしたことにある。
【００６５】
即ち、図８示すように、ＩｎＧａＡｌＰ第１光ガイド層６３のＡｌ組成比がＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層５５のＡｌ組成比に等しくなるように０．６に設定されている。
【００６６】
これにより、ＩｎＧａＡｌＰ第１光ガイド層６３の光閉じ込め効果がＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層５５に等しくなるので、放射されるレーザ光の片寄りを抑えることが可能である。
【００６７】
以上説明したように、実施例４に係る半導体レーザ素子では、ＩｎＧａＡｌＰ第１光ガイド層６３のＡｌ組成比とＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層５５のＡｌ組成比を等しくしたので、対称性の良い断面形状を有するレーザ光が得られる。
【実施例５】
【００６８】
図９は、本発明の実施例５に係る半導体レーザ素子の構造を示す図で、半導体レーザ素子をレーザ光の放射方向に垂直な面で切断した断面図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００６９】
本変形例が実施例１と異なる点は、半導体レーザ素子を埋め込み型リッジ導波路構造の半導体レーザ素子からリッジ導波路構造の半導体レーザ素子としたことにある。
【００７０】
即ち、図９に示すように、本変形例の半導体レーザ素子７０は、ストライプ状のリッジ導波路１８ａの上面を除いて、電気的な短絡を防止するための絶縁膜、例えばＣＶＤ法によるシリコン酸化膜７１が形成されている。
【００７１】
シリコン酸化膜７１はｎ−ＩｎＡｌＰ電流ブロック層２５に比べて屈折率が低いためリッジ導波路１８ａとの屈折率の差が大きくなるので、光の閉じ込め効果が強くなりより高い光出力を得ることが可能である。
【００７２】
以上説明したように、実施例５に係る半導体レーザ素子７０では、リッジ導波路構造としたことにより、より高い光出力が得られる。また、リッジ導波路１８ａを形成してからｐ−ＧａＡｓコンタクト層２６を形成する必要がないので、ＭＯＣＶＤ法による結晶成長が１回で済む利点がある。
【００７３】
上述した実施例においては、第２光ガイド層の厚さおよびＡｌ組成比のどちらか一方を変更する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、目的の光出力が得られる範囲内において両方を変更しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体レーザ素子の構造を示す図で、図１（ａ）はレーザ光の放射方向に平行な面で切断した断面図、図１（ｂ）はレーザ光の放射方向に垂直な面で切断した断面図。
【図２】本発明の実施例１に係るｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層からｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層までの厚さとＡｌ組成比の関係を示す図。
【図３】本発明の実施例１に係るＺｎの拡散時間をパラメータとしたＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層の厚さと、第１窓領域と発光領域とのバンドギャップ波長の差を示す図。
【図４】本発明の実施例１に係る半導体レーザ装置の構成を示す外囲器の一部が切欠された斜視図。
【図５】本発明の実施例２に係るｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層からｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層までの厚さとＡｌ組成比の関係を示す図。
【図６】本発明の実施例３に係るｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層からｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層までの厚さとＡｌ組成比の関係を示す図。
【図７】本発明の実施例３に係るＺｎの拡散時間をパラメータとしたＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層のＡｌ組成比と、第１窓領域と発光領域とのバンドギャップ波長の差を示す図。
【図８】本発明の実施例４に係るｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層からｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層までの厚さとＡｌ組成比の関係を示す図。
【図９】本発明の実施例５に係る半導体レーザ素子の構造を示す図で、レーザ光の放射方向に垂直な面で切断した断面図。
【図１０】従来の半導体レーザ素子の構造を示す図で、レーザ光の放射方向に平行な面で切断した断面図。
【符号の説明】
【００７５】
１０、７０  半導体レーザ素子
１１  ｎ−ＧａＡｓ基板
１２  ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層
１３、４３、６３  ＩｎＧａＡｌＰ第１光ガイド層
１４、６５  ＭＱＷ活性層
１４ａ  井戸層
１４ｂ  障壁層
１５、５５  ＩｎＧａＡｌＰ第２光ガイド層
１６  ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層
１７  ｐ−ＩｎＧａＰエッチングストップ層
１８  ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２クラッド層
１８ａ  リッジ導波路
１９  ｐ−ＩｎＧａＰ中間層
２０  第１端面
２１  第２端面
２２  第１窓領域
２３  第２窓領域
２４  発光領域
２５  ｐ−ＩｎＡｌＰ電流ブロック層
２６  ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
２７  ｐ側電極
２８  ｎ側電極
２９  低反射膜
３０  高反射膜
３１  半導体レーザ装置
３２  リードピン
３３  ステム
３４  モニタフォトダイオード
３５  絶縁性サブマウント
３６  キャップ
３７  ウィンドウガラス    
３８  レーザ光
７１  シリコン酸化膜
【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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