(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リッジストライプ構造を有する半導体レーザ装置であって、
凸部を有するクラッド層と、
凸部の上面を除く前記クラッド層を覆う電流ブロック層と、
を有し、
凸部の上面の幅Ｗは、前後両端のへき開面間で変化し、
前後両端のへき開面間の距離をＬ、前方のへき開面側における前記上面の幅をＷｆ、後方のへき開面側における前記上面の幅をＷｒとするとき、Ｗｆ＞Ｗｒであって、
前方のへき開面からの距離がＬ／２までの範囲において、前記上面の占める面積Ｓｃが、Ｌ／８×（３Ｗｆ＋Ｗｒ）＜Ｓｃ≦Ｌ／２×Ｗｆ、前記範囲内の任意の位置において、Ｗが、１／２（Ｗｆ＋Ｗｒ）＜Ｗ≦Ｗｆの範囲にあり、
前記前方のへき開面からの距離Ｄが０．４５Ｌ≦Ｄ≦０．５５Ｌの範囲内にある任意の位置Ｘを起点とし、前記後方のへき開面の位置を終点とする範囲における、前記上面のなす形状の長手方向の外郭線の、前記凸部の延伸方向に対するテーパー角αが、前記前方のへき開面の位置を起点とし、Ｘを終点とする範囲における、前記長手方向の外郭線の、前記凸部の延伸方向に対する、テーパー角βよりも大きく、
前記αは、０．２７°≦α≦０．３７°、前記βは、０．０１°≦β≦０．１°の範囲にある一定の角度になるように構成されている
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
リッジストライプ構造を有する半導体レーザ装置であって、
凸部を有するクラッド層と、
凸部の上面を除く前記クラッド層を覆う電流ブロック層と、
を有し、
凸部の上面の幅Ｗは、前後両端のへき開面間で変化し、
前後両端のへき開面間の距離をＬ、前方のへき開面側における前記上面の幅をＷｆ、後方のへき開面側における前記上面の幅をＷｒとするとき、Ｗｆ＞Ｗｒであって、
前方のへき開面からの距離がＬ／２までの範囲において、前記上面の占める面積Ｓｃが、Ｌ／８×（３Ｗｆ＋Ｗｒ）＜Ｓｃ≦Ｌ／２×Ｗｆ、前記範囲内の任意の位置において、Ｗが、１／２（Ｗｆ＋Ｗｒ）＜Ｗ≦Ｗｆの範囲にあり、
前記前方のへき開面からの距離が、Ｌ／２より大きく、Ｌより小さい範囲において、
前記Ｗは、前記後方のへき開面に向けて漸減し、且つ前記Ｗは、前記前方のへき開面からの距離Ｄが、０．２５Ｌ≦Ｄ≦０．３５Ｌの範囲で前記Ｗｆに等しく、当該範囲を超える範囲において、前記前方のへき開面から遠ざかる方向に漸減し、
前記Ｄが０．６５Ｌ≦Ｄ≦０．７５Ｌの範囲内にある任意の位置Ｙを起点とし、後方のへき開面の位置を終点とする範囲における、前記上面のなす形状の長手方向の外郭線の、前記凸部の延伸方向に対する、テーパー角αが、前記Ｗの漸減が開始する位置を起点とし、Ｙを終点とする範囲における、前記長手方向の外郭線の、前記凸部の延伸方向に対するテーパー角βよりも大きく、
前記αは、０．２７°≦α≦０．３７°、前記βは、０．０１°≦β≦０．１°の範囲にある一定の角度になるように構成されている
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、半導体レーザ装置に関し、特に高出力動作時における基本横モード発振を安定化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ装置は、光ディスク装置において、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＣＤ（Compact Disc）等の光ディスクへのデータの書き込みを行うため必要不可欠な光デバイスである。
近年、光ディスク装置においては、光ディスクへのデータ書き込み速度の高速化が求められ、この高速化を実現するために、半導体レーザの高出力化が不可欠な要件となってきている。
【０００３】
図９は、特許文献１に開示されている従来の高出力の半導体レーザ装置２０の構造を示す断面図である。
半導体レーザ装置２０は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０上に形成され、当該基板１０上には、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１２、ＡｌＧａＩｎＰ活性層１３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１４、ｐ型ＧａＩｎＰ保護層１５が順に積層されている。
【０００４】
これにより、活性層１３が、活性層１３よりエネルギーバンドギャップが大きい２つのクラッド層１２、１４によって狭持されたダブルヘテロ構造が形成されている。
また、図９に示すように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１４によって、活性層１３上に、上面が平坦な凸部であるリッジが形成されている。さらに、上記リッジは、凸部の上面が表出するように、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層１６で被覆され、このｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層１６と凸部の上面に位置するｐ型ＧａＩｎＰ保護層１５とを覆うように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７が積層されている。
【０００５】
高出力の半導体レーザ装置２０では、光の取出効率を高めるために、共振器の前方のへき開面における反射率が、５〜１０％程度、後方のへき開面における反射率が９５〜１００％程度となるようにそれぞれ、開面コートされている。
このため、半導体レーザ装置２０内において発生する光分布強度は、へき開面の前後において非対称となり、前方のへき開面付近の光分布強度が、後方のへき開面付近に比べ２倍程度高くなる。
【０００６】
その結果、光密度の高い前方のへき開面付近の領域では、光密度の低い後方のへき開面付近の領域に比べてより多くの誘導放出光が必要となり、より多くの誘導放出光を生じさせるために、前方のへき開面付近の領域の活性層１３では、後方のへき開面付近の領域の活性層１３に比べてより多数の電子−正孔対（以下、「キャリア」という。）が必要となる。
【０００７】
従って、半導体レーザ装置２０においては、図１０に示すように、リッジの延伸する共振器方向（図９の紙面に対し直交する方向）に対して、上記リッジ（凸部）上面の幅（Ｐ型ＧａＩｎＰ保護層１５の幅に相当する。）が前方のへき開面から後方のへき開面にかけて、直線的に小さくなるように構成されている。
具体的には、上記リッジ上面の形状が、前方のへき開面から後方のへき開面にかけて、逆台形形状となっている。
【０００８】
これにより、光密度の高い前方のへき開面付近の領域の活性層１３により多くのキャリアを注入することができるので、高出力 まで利得の飽和が生じ難く、高い熱飽和レベルを得ることができるとともに、上記リッジ上面の幅の狭い部分が高次横モードの発振を抑制し、キンクの発生を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００５−２０９９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示の発明では、半導体レーザ装置２０内において生じる光分布強度の偏りに対するリッジ上面の幅の調整が、前方のへき開面側のリッジ上面の幅に制限を設けることなく、共振器方向に対して、リッジ上面の幅が最小となる位置を決定することによって行われているため、例えば、前方のへき開面側のリッジ上面の幅と後方のへき開面側のリッジ上面の幅の差が大きくなった場合に、横モード発振されたレーザ光の放射損失が増大し、キャリアの注入量に対して、前方のへき開面から取り出すことができるレーザ光の光量が減少し、熱飽和レベルが低減してしまうという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み、高出力動作時におけるレーザ光出力の熱飽和レベルの低減を防止し、安定した基本横モード発振を行うことが可能な半導体レーザ装置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】
【００１１】
上記課題を達成する為、本発明は、リッジストライプ構造を有する半導体レーサ装置であって、凸部を有するクラッド層と、凸部の上面を除く前記クラッド層を覆う電流ブロック層とを有し、凸部の上面の幅Ｗは、前後両端のへき開面間で変化し、前後両端のへき開面間の距離をＬ、前方のへき開面側における前記上面の幅をＷｆ、後方のへき開面側における前記上面の幅をＷrとするとき、Ｗf>Ｗrであって、前方のへき開面からの距離がＬ／２までの範囲において、前記上面の占める面積Ｓcが、Ｌ／８×（３Ｗｆ＋Ｗｒ）＜Ｓc≦Ｌ／２×Ｗｆ、前記範囲の任意の位置において、Ｗが、１／２（Ｗf＋Ｗr）＜Ｗ≦Ｗf
の範囲にあることを特徴とする構成を備える。
【００１２】
上記構成における、前方のへき開面からの距離が、Ｌ／２より大きく、Ｌより小さい範囲において、Ｗは、後方のへき開面に近づくに従って、漸減することとすることとしてもよい。
上記構成において、Ｗfは、２．５μｍ以上６μｍ以下、さらに好ましくは３．０μｍ以上４．８μｍ以下であり、Ｗrは、０．８μｍ以上２．５μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以上２．２μｍ以下であることとしてもよい。
【００１３】
又、上記構成において、前方のへき開面からの距離Ｄが０．４５Ｌ≦Ｄ≦０．５５Ｌの範囲内にある任意の位置Ｘを起点とし、後方のへき開面の位置を終点とする範囲におけるテーパー角が、前方のへき開面の位置を起点とし、Ｘを終点とする範囲におけるテーパー角よりも大きいこととしてもよい。
さらに、Ｘを基点とし、後方のへき開面の位置を終点とする範囲におけるテーパー角をα、前方のへき開面の位置を起点とし、Ｘを終点とする範囲におけるテーパー角をβとするとき、αは、０．２７°≦α≦０．３７°、βは、０．０１°≦β≦０．１°の範囲にあることとしてもよい。
【００１４】
又、上記構成において、後方のへき開面から、前方のへき開面に向かう方向において、５０μｍ以下の所定の距離の範囲内においては、Ｗ＝Ｗrであることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上記構成を備えることにより、共振器の前方側の領域により多くのキャリアが供給されるように、前方のへき開面側のクラッド層の凸部の上面の幅が、後方のへき開面側に比べ広くされているので、高出力の半導体レーザ装置において、光分布強度の高い領域において、キャリア供給不足により、光出力の熱飽和が生じるのを効果的に防止することができる。
【００１６】
又、前方のへき開面側の領域において、上記凸部の上面の幅が急激に狭くならないようにされているので、発光した光の導波路損失を少なくすることができ、キャリア注入量に対する、前方のへき開面からの光の取り出し効率を高めることができる。
又、注入電流の経路を広くし、経路における抵抗を低減することができるので、半導体レーザ装置の動作電圧を効果的に低減することができる。
【００１７】
上記構成における、前方のへき開面からの距離が、Ｌ／２より大きく、Ｌより小さい範囲において、Ｗは、後方のへき開面に近づくに従って、漸減することとしてもよい。
これにより、上記凸部の上面の幅が、光分布強度が小さくなる後方のへき開面側に進むに従って漸減されるので、後方のへき開面側において高次横モードが発生するのを抑制し、高次横モードの発生に起因するキンクレベル（電流―光出力特性が直線的でなくなる光出力レベル）の低下を抑制することができる。
【００１８】
上記構成における、前方のへき開面からの距離がＬ／２までの範囲において、Ｗは、前方のへき開面から遠ざかるにつれて、漸減することとしてもよい。
これにより、上記凸部の上面の幅が、前方のへき開面側の領域における光分布強度の変化に応じて、漸減されるので、前方のへき開面側において高次横モードが発生するのを抑制し、高次横モードの発生に起因するキンクレベル（電流―光出力特性が直線的でなくなる光出力レベル）の低下を抑制することができる。
【００１９】
上記構成において、前記電流ブロック層が、屈折率が３．２より小さい誘電体からなることとしてもよい。
これにより、従来、電流ブロック層に用いられている、ＡｌＧａＩｎＰの屈折率（３．２〜３．６）より、電流ブロック層の屈折率を小さくすることができ、光の閉じ込め効果を高めることができる。
【００２０】
又、Ｗは、前方のへき開面からの距離Ｄが、０．２５Ｌ≦Ｄ≦０．３５Ｌの範囲でＷfに等しく、当該範囲を超える範囲において、前方のへき開面から遠ざかる方向に漸減することとしてもよい。
さらに、Ｄが０．６５Ｌ≦Ｄ≦０．７５Ｌの範囲内にある任意の位置Ｙを起点とし、後方のへき開面の位置を終点とする範囲におけるテーパー角が、Ｗの漸減が開始する位置を起点とし、Ｙを終点とする範囲におけるテーパー角よりも大きいこととしてもよい。
【００２１】
又、さらに、Ｙを起点とし、後方のへき開面の位置を終点とする範囲におけるテーパー角をα、Ｗの漸減が開始する位置を起点とし、Ｙを終点とする範囲におけるテーパー角をβとするとき、αは、０．２７°≦α≦０．３７°、βは、０．０１°≦β≦０．１°の範囲にあることとしてもよい。
これにより、前方のへき開面側において高次横モードが発生するのを抑制し、高次横モードの発生に起因するキンクレベルの低下を抑制することができるとともに、後方のへき開面側において高次横モードが発生するのを抑制し、高次横モードの発生に起因するキンクレベルの低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
＜構成＞
図１は、本実施の形態１における半導体レーザ装置１００の構造を示す断面図である。
半導体レーザ装置１００は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１０３、ＡｌＧａＩｎＰ活性層１０４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１０５が、この順に積層されて構成されている。
【００２３】
なお、図１には示していないが、後述するｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０８の上には、陽極の電極が設けられ、又ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の下には、陰極の電極が設けられている。
上記構成の半導体レーザ装置１００においては、ＡｌＧａＩｎＰ活性層１０４が、エネルギーバンドギャップの大きい、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０３と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０５とに挟持されたダブルヘテロ構造が形成されている。
【００２４】
ＡｌＧａＩｎＰ活性層１０４は、図１の左の図に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ第１ガイド層ｇ１、ＧａＩｎＰ第１ウェル層ｗ１、ＡｌＧａＩｎＰ第１バリア層ｂ１、ＧａＩｎＰ第２ウェル層ｗ２、ＡｌＧａＩｎＰ第２バリア層ｂ２、ＧａＩｎＰ第３ウェル層ｗ３および（ＡｌＧａ）ＩｎＰ第２ガイド層ｇ２によって構成される歪量子井戸活性層である。
又、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０５には、上面が平坦な凸部であるリッジが形成され、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０５は、リッジの上面が表出されるように、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層１０７で被覆されている。
【００２５】
又、リッジは、図２に示すように、図１の紙面に対し、直交する方向に延伸されて、リッジの延伸する共振器方向（図２の２０３で示す。）と直交する共振器の前方のへき開面２０１、後方のへき開面２０２は、それぞれ所定の反射率（ここでは、前方のへき開面２０１の反射率を７％、後方のへき開面２０２の反射率を９５％とする。）となるように誘電体多層膜でコーティングされている。
【００２６】
光の取出効率を高めるために、前方のへき開面２０１における反射率は、５〜１０％程度、後方のへき開面２０２における反射率が９５〜１００％程度であるのが望ましい。
図２の符号１０５は、図１に示すｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１０５を示し、符号１０７は、図１に示すｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層１０７を示す。
又、図２の符号２０５は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１０５に形成された凸形状のリッジの幅（以下、「リッジ幅」という。）を示す。
【００２７】
図３は、半導体レーザ装置１００が発生する光の、共振器方向の光分布強度を示す。図３の符号３０は、光分布強度が最大となる前方のへき開面２０１付近の位置を示し、符号３２は、光分布強度が最小となる後方のへき開面２０２付近の位置を示し、符号３１は、前方のへき開面２０１と後方のへき開面２０２とからそれぞれ等距離にある位置を示す。図３に示すように、光分布強度は、前方のへき開面２０１から後方のへき開面２０２にかけて漸減する傾向を示し、前方のへき開面２０１付近の位置３０の光分布強度は、後方のへき開面２０２付近の位置３２に比べ、約２倍高くなっている。
【００２８】
又、図１に示すように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１０５に形成されたリッジの上面には、ｐ型ＧａＩｎＰ保護層１０６が積層され、さらに、ｐ型ＧａＩｎＰ保護層１０６とｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層１０７とを覆うように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０８が形成されている。
半導体レーザ装置１００では、電流は、電極を介してｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０８から注入され、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層１０７により狭窄され、上記リッジ上面から集中的にＡｌＧａＩｎＰ活性層１０４に注入される。
【００２９】
これにより、数十ｍＡの注入電流により、レーザ光発振に必要なキャリアの反転分布状態を実現することができる。
この際、キャリアの再結合により発光した光は、ＡｌＧａＩｎＰ活性層１０４の主面と垂直な方向に対しては、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０３及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０５により内部に閉じ込められ、上記主面と平行な方向に対しては、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０５よりも屈折率の小さいｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層１０７により内部に閉じ込められる。
【００３０】
図４は、図２の２０３で示す共振器方向におけるリッジ幅の分布を示す図である。具体的には、凸形状のリッジの平坦な上面がなす形状を示す図である。
半導体レーザ１００においては、図４に示すように、リッジ幅は、上記リッジの延伸方向における位置に応じて変化するように構成されている。
Ｗfは、上記リッジが前方のへき開面２０１と直交する位置（以下、「フロント位置」という。）におけるリッジ幅を示し、Ｗrは、上記リッジが後方のへき開面２０２と直交する位置（以下、「リア位置」という。）におけるリッジ幅を示し、Ｗvは、フロント位置とリア位置との間の任意の位置（以下、「変動位置」という。）におけるリッジ幅を示す。
【００３１】
Ｗcは、フロント位置とリア位置の両者から等距離の位置（フロント位置とリア位置間の距離（共振器長に相当する距離）をＬとすると、フロント位置からＬ／２の距離の位置）におけるリッジ幅を示し、Ｗcは、１／２（Ｗf＋Ｗr）＜Ｗc≦Ｗfとなるように、より好ましくは、１／２（Ｗf＋Ｗr）＋（Ｗf−Ｗｒ）／４＜Ｗｃ＜Ｗｆとなるように設定され、図４の符号Ｓcで示す、フロント位置からＬ／２までの距離の範囲を占めるリッジ上面の面積は、Ｌ／８（３Ｗf＋Ｗr）＜Ｓc≦Ｌ／２×Ｗfとなるように設定されている。
【００３２】
ここで、Ｓcについての上記不等式の左辺は、リッジ上面の形成する形状が、図１０に示す逆台形形状である場合における、フロント位置からＬ／２までの距離の範囲を占めるリッジ上面の面積（図１０のＳc’）に相当する。
又、上記不等式の右辺は、フロント位置からＬ／２までの距離の範囲において、リッジ幅をＷfに固定した場合における、フロント位置からＬ／２までの距離の範囲を占めるリッジ上面の面積を示す。
【００３３】
又、図４に示すように、Ｗｖは、フロント位置からリア位置方向に向かって、漸減するように設定されている。
上記のように設定することにより、Ｗvの漸減量が最適化されている。
これにより、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００においては、光分布強度の大きい前方のへき開面２０１側の領域（具体的には、前方のへき開面２０１からＬ／２（図３の符号３１で示す位置）までの範囲内にある領域）に、より多くのキャリアが供給されるように、前方のへき開面２０１側の領域のリッジ幅が、後方のへき開面２０２側の領域のリッジ幅に比べ広くされ、又、上記リッジの延伸方向に伝播する光の放射損失が大きくならないように、光分布強度の大きい前方の壁開面２０１側の領域において、リッジ幅が急激に狭くならないように設計されているので、光分布強度の高い領域において、キャリア供給不足により、光出力の熱飽和が生じるのを効果的に防止するとともに、リッジ幅の広狭の差を少なくしてキャリアの再結合により発光した光の導波路損失を少なくすることができ、キャリア注入量に対する、前端面部２０１からの光の取り出し効率を高めることができる。
【００３４】
又、注入電流の経路を広くし、経路における抵抗を低減することができるので、半導体レーザ装置の動作電圧を効果的に低減することができる。
上記効果を得るため、Ｗfは、２．５μｍ以上とするのが望ましく、高次横モードの発生を抑制する観点から、６μｍ以下とするのが好ましい。
又、Ｗｒは、横モードを安定化させるため、２．５μｍ以下とするのが望ましく、経路抵抗を大きくしないために、０．８μｍ以上とするのが好ましい。
【００３５】
又、半導体レーザ装置１００を構成する各層の厚さ、組成、組成比は、任意に設定することができる。
例えば、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０２の厚さを０．５μｍ、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０３の組成比及び厚さを（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ、厚さ１．２μｍ、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０５の組成比及び厚さを（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ、厚さ０．２（最短部）〜１．２μｍ、ｐ型ＧａＩｎＰ保護層１０６の組成比及び厚さをＧａ０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ、厚さ５０ｎｍ、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層１０７の組成比及び厚さをＡｌＧａＩｎＰ、厚さ０．７μｍ、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０８の組成比及び厚さをＧａＡｓ、厚さ３μｍと設定することができる。
【００３６】
又、ＡｌＧａＩｎＰ活性層１０４については、第１ガイド層ｇ１の組成比及び厚さを（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.51Ｉｎ0.49Ｐ、厚さ５０ｎｍ、第１ウェル層ｗ１の組成比及び厚さをＧａ0.48Ｉｎ0.52Ｐ、厚さ５ｎｍ、第１バリア層ｂ１の組成比及び厚さを（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.51Ｉｎ0.49Ｐ、厚さ５ｎｍ、第２ウェル層ｗ２の組成比及び厚さをＧａ0.48Ｉｎ0.52Ｐ、厚さ５ｎｍ、第２バリア層ｂ２の組成比及び厚さを（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.51Ｉｎ0.49Ｐ、厚さ５ｎｍ、第３ウェル層ｗ３の組成比及び厚さをＧａ0.48Ｉｎ0.52Ｐ、厚さ５ｎｍ、第２ガイド層ｇ２の組成比及び厚さを（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.51Ｉｎ0.49Ｐ、厚さ５０ｎｍと設定することができる。
＜製法＞
図５は、半導体レーザ装置１００の製造工程を示す図である。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、エピタキシャル成長法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０３、ＡｌＧａＩｎＰ活性層１０４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０５、ｐ型ＧａＩｎＰ保護層１０６を、この順に成長させる。エピタキシャル成長法としては、例えば、分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、ガスソースＭＢＥ法を用いることができる。  
【００３８】
次に、図５（ｂ）に示すように、最上部に成長させたｐ型ＧａＩｎＰ保護層１０６の上に、酸化シリコン膜１１０を形成させる。酸化シリコン膜１１０の形成は、例えば、熱化学蒸着法（熱ＣＶＤ法）により行うことができる。
形成した酸化シリコン膜１１０にフォトレジストを塗布して、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法により、酸化シリコン膜１１０を図４に示すリッジの分布パターンに相当する形状にパターン化して図５（ｃ）に示すように、ストライプ状の酸化シリコン膜１１０を形成し、さらにストライプ状の酸化シリコン膜１１０をマスクとして、当該酸化シリコン膜１１０の領域周辺のｐ型ＧａＩｎＰ保護層１０６及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０５を選択的にエッチングして除去し、図５（ｄ）に示すように、凸形状のリッジを形成する。
【００３９】
次に酸化シリコン膜１１０でマスクした状態で、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０５の上に、エピタキシャル成長法を用いて、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層１０７を選択的に成長させて図５（ｅ）に示すように積層する。エピタキシャル成長法としては、例えば、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、ガスソースＭＢＥ法を用いることができる。
次に図５（ｆ）に示すように、エッチングにより、マスクとして用いた酸化シリコン膜１１０を除去する。
【００４０】
さらに、エピタキシャル成長法を用いて、図５（ｇ）に示すように、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層１０７及びｐ型ＧａＩｎＰ保護層１０６の上にＰ型ＧａＡｓコンタクト層１０８を成長させて、積層する。
（実施の形態２）
本実施の形態に係る半導体レーザ装置２００は、リッジ幅の分布パターンが図４に示すパターンと相違する以外は、実施の形態１の半導体レーザ装置１００と同じであるので、以下、相違点についてのみ説明する。
【００４１】
図８は、半導体レーザ装置２００におけるリッジの延伸する共振器方向におけるリッジ幅の分布を示す図である。
図８に示すように、Ｗvは、フロント位置から距離Ｌ／３までの範囲では、Ｗｆと等しくなるように設定され、フロント位置からＬ／３を超えると、リア位置まで直線的に漸減するように設定されている。
【００４２】
上記フロント位置からの距離はＬ／３に限定されず、０．２５Ｌ〜０．３５Ｌの範囲内の距離であればよい。
又、上記において、「ＷvとＷfが等しい」とは、０．５％の誤差を含んで等しいことをいう。
（実施の形態３）
本実施の形態に係る半導体レーザ装置３００は、リッジ幅の分布パターンが図４に示すパターンと相違する以外は、実施の形態１の半導体レーザ装置１００と同じであるので、以下、相違点についてのみ説明する。
【００４３】
図１１は、半導体レーザ装置３００におけるリッジの延伸する共振器方向におけるリッジ幅の分布を示す図である。具体的には、凸形状のリッジの平坦な上面がなす形状を示す図である。
図１１に示すように、Ｗvは、フロント位置から距離Ｌ／３までの範囲では、Ｗｆと等しくなるように設定され、フロント位置からＬ／３を超えると、リア位置まで漸減するように設定されている。
【００４４】
なお、上記フロント位置からの距離はＬ／３に限定されず、０．２５Ｌ〜０．３５Ｌの範囲内の距離であればよい。以下（図１１において符号１１０で示す位置）においても同様である。
さらに、フロント位置より距離Ｌ／３離れた位置（図１１において符号１１０で示す位置）から、リッジの延伸方向において所定距離の範囲（０．６５Ｌ〜０．７５Ｌ）内にある任意の位置（図１１において１１１で示す。）を起点とし、リア位置を終点とする範囲（以下、「リア範囲」という。）におけるテーパー角（図１１においてθ２で示す。）が、符号１１０で示す位置を起点とし、符号１１１で示す位置を終点とする範囲（以下、「フロント範囲」という。）におけるテーパー角（図１１においてθ１で示す。）より大きくなる（θ２＞θ１となる）ように設定されている。
【００４５】
上記の場合において、θ１は、０．０１°≦θ１≦０．１°の範囲内、θ２は、０．２７°≦θ２≦０．３７°の範囲内であることが望ましい。
なお、「テーパー角」とは、凸形状のリッジの平坦な上面がなす形状における、リッジ延伸方向の外郭線が、図１１（後述する図１２におけるテーパー角の場合は、図１２）の紙面における直交座標のｘ軸方向（図２の２０３で示す共振器方向）に対してなす角度のことをいい、ここでは、上記フロント範囲及びリア範囲にある各外郭線（図１１の１１２、１１３で示す。）が、上記ｘ軸方向に対してなす角度のことをいい、外郭線１１２に対するテーパー角が、図１１のθ１で示され、同様に、外郭線１１３に対するテーパー角が図１１のθ２で示されている。
（実施例）
１．電流―光出力の相関関係
本実施の形態１及び２に係る半導体レーザ装置１００、２００及び従来の半導体レーザ装置２０について、それぞれ、電流―光出力（Ｉ−Ｌ）特性測定装置を用いて、高温８０℃パルス、パルス幅５０ｎｓ、デューティ（duty）５０％のパルス条件において、電流と光出力との相関関係を示す電流―光出力特性を測定し、電流―光出力特性曲線を作成した。各半導体レーザ装置の共振器長は、１５００μｍ、Ｗfは、３．５μｍ、Ｗrは、１．９μｍとした。
【００４６】
図６は、作成した電流―光出力特性曲線を示す。図６に示すように、本実施の形態１及び２に係る半導体レーザ装置１００（符号６０１で示す。）及び２００（符号６０２でしめす。）では、３５０ｍＷ以上でも、キンクが発生することなく、直線性に優れた、良好な電流―光出力特性を示しているのに対し、従来の半導体レーザ装置２０（符号６０３で示す。）では、３２０ｍＷ程度でキンクが発生している。
２．動作電圧の比較
１で用いた各半導体レーザ装置について、１と同じＩ−Ｌ特性測定装置を用いて動作電圧を測定した結果を図７に示す。測定条件は、１と同じパルス条件で、光出力が３５０ｍＷ時の動作電圧を測定した。
図７に示すグラフの縦軸は、動作電圧を、横軸は、各半導体装置におけるリッジ上面の占める総表面積を示す。
【００４７】
図７に示すように、リッジ上面の総表面積と動作電圧との間には、負の相関関係が認められ、リッジ上面の総表面積が増大するに従って、動作電圧が低下する傾向を示している。
図７の符号６０１は、半導体レーザ装置１００を。符号６０２は、半導体レーザ装置２００を、符号６０３は、従来の半導体レーザ装置２０を示す。
【００４８】
従来の半導体レーザ装置２０に比べ、本実施の形態１及び２係る半導体レーザ装置１００及び２００は、リッジ上面の総表面積が大きく、動作電圧が顕著に低くなっている。
（補足）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されないのは勿論である。
（１）本実施の形態１においては、Ｗcの範囲を限定することで、リッジ幅の変化を最適化することとしたが、図１２に示すように、さらに、所定の位置におけるテーパー角の関係を限定することにより、リッジ幅の変化を最適化することとしてもよい。
【００４９】
具体的には、フロント位置から、リッジの延伸方向において所定距離の範囲（０．４５Ｌ〜０．５５Ｌ）内にある任意の位置（図１２において１２０で示す。）を起点とし、リア位置を終点とする範囲におけるテーパー角（図１２においてθ４で示す、外郭線１２３に対するテーパー角）が、フロント位置を起点とし、符号１２０で示す位置を終点とする範囲におけるテーパー角（図１２においてθ３で示す、外郭線１２２に対するテーパー角）より大きくなる（θ４＞θ３となる）ように設定することとしてもよい。
【００５０】
上記の場合において、θ３は、０．０１°≦θ３≦０．１°の範囲内、θ４は、０．２７°≦θ４≦０．３７°の範囲内であることが望ましい。
これにより、Ｗcの範囲を限定した場合と同様の効果が得られる。
（２）本実施の形態１及び２では、電流ブロック層１０７としてｎ型ＡｌＧａＩｎＰを用いることとしたが、電流ブロック層としてＡｌＧａＩｎＰの屈折率（３．２〜３．６）より小さい誘電体材料、例えば、ＳｉＯ２（屈折率１．５）やＳｉＮ（屈折率２．０）を用いることができる。上記誘電体材料からなる電流ブロック層は、例えば、大気圧熱ＣＶＤ法を用いて形成することができる。
【００５１】
これにより、電流ブロック層の屈折率を小さくすることができ、光の閉じ込め効果を高めることができる。
（３）本実施の形態においては、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１０５に形成されるリッジの断面形状は、台形としたが、断面形状は、台形に限らず、例えば、長方形又は正方形の形状であってもよい。
（４）本実施の形態１及び２においては、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体を使用した赤色半導体レーザについて、本発明に係るリッジ形状を適用したが、本発明に係るリッジ形状は、赤色半導体レーザに限らず、ＧａＮ系化合物半導体を使用した青色半導体レーザにも、同様に本発明に係るリッジ形状を適用できる。
（５）本発明に係るリッジ形状は、２波長の半導体レーザ装置にも適用できる。この場合には、各波長に対応する。
【００５２】
例えば、共通のｎ型ＧａＡｓ基板上に半導体レーザ装置１００と同様のストライプ構造を有する、第一波長用の半導体装置と第２波長用の半導体装置を形成することとしてもよい。
（６）本実施の形態１〜３に適用可能な共振器長は、1500μｍ程度（1450μｍ〜1550μｍ）のものに限定されず、少なくとも800μｍ以上のものであればよい。
【００５３】
例えば、1700μｍ程度（1650μｍ〜1750μｍ）の長さのものであってもよいし、2200μｍ程度（2150μｍ〜2250μｍ）の長さのものであってもよい。
（７）本実施の形態１〜３の半導体レーザ装置においては、フロント位置から所定の距離を超える範囲では、Ｗvを、リア位置まで直線的に漸減させるように設定することとしたが、リア位置までの距離が50μｍ以内にある範囲においては、Ｗvを漸減させず、ＷvをＷfに固定することとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に高出力動作時における基本横モード発振を安定化する技術として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】半導体レーザ装置１００の構造を示す断面図である。
【図２】半導体レーザ装置１００のリッジの外観を示す斜視図である。
【図３】半導体レーザ装置１００が発生する光の共振器方向の光分布強度を示す。
【図４】図２の２０３で示す共振器方向におけるリッジ幅の分布を示す図である。
【図５】半導体レーザ装置１００の製造工程を示す図である。
【図６】電流―光出力特性曲線を示す。
【図７】半導体レーザ装置のタイプと動作電圧との関係を示す図である。
【図８】半導体レーザ装置２００におけるリッジの延伸する共振器方向におけるリッジ幅の分布を示す図である。
【図９】特許文献１に開示されている従来の高出力の半導体レーザ装置２０の構造を示す断面図である。
【図１０】特許文献１に開示されている従来の高出力の半導体レーザ装置２０の共振器方向におけるリッジ幅の分布を示す図である。
【図１１】半導体レーザ装置３００におけるリッジの延伸する共振器方向におけるリッジ幅の分布を示す図である。
【図１２】図４の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０、１０１    ｎ型ＧａＡｓ基板
１１、１０２    ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１２、１０３    ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層  
１３、１０４    ＡｌＧａＩｎＰ活性層
１４、１０５    ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層
１５、１０６    ｐ型ＧａＩｎＰ保護層
１６、１０７    ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層
１７、１０８    ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
【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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【図１１】
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【図１２】
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