(57)【要約】【課題】反射率制御膜を構成する複数の絶縁膜の膜厚が所望の膜厚からずれても制御性よく所望の反射率を得る。【解決手段】半導体レーザ本体４の端面には、第１絶縁膜２と第２絶縁膜３とが積層されて構成された反射率制御膜１が形成されている。その場合における第１絶縁膜２と第２絶縁膜３とは、反射率制御膜１の反射率における極小値または極大値がほぼ所望の反射率になり、且つ、第１絶縁膜２と第２絶縁膜３との光学膜厚(屈折率×膜厚)の和の値がλ/４の整数倍から僅かにずれた値になるような膜厚ｄ1,ｄ2で形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ本体と、
異なる屈折率を有する少なくとも２層の絶縁膜を積層して構成されると共に、上記半導体レーザ本体の端面に形成された反射率制御膜と
を備え、
上記反射率制御膜の総膜厚および上記各絶縁膜の膜厚は夫々所定の厚さを有し、上記所定の厚さを一定の範囲で変動させた場合に、上記反射率制御膜全体の反射率は、上記所定の厚さの状態で極小値を呈するようになっており、
上記複数の絶縁膜は、上記半導体レーザ本体の発光波長をλとした場合に、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極小値がほぼ所望の反射率となり、且つ、上記複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の奇数倍からずれた値になるような膜厚を有していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記反射率制御膜は２層の絶縁膜で構成されており、
上記反射率制御膜全体の反射率が上記極小値を取る際の上記反射率制御膜の総膜厚は、上記半導体レーザ本体の発光波長λの近傍であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記反射率制御膜は２層の絶縁膜で構成されており、
上記２層の絶縁膜が、上記２層の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がｑ(λ/４)(ｑ：３以上の奇数)からずれた値になるような膜厚を有している場合に、
上記反射率制御膜を構成する２層の絶縁膜のうち、一方の絶縁膜における膜厚制御の精度が他方の絶縁膜における膜厚制御の精度よりも高い場合には、上記一方の絶縁膜における膜厚がｄ1で屈折率がｎ1であり、上記他方の絶縁膜における膜厚がｄ2で屈折率がｎ2であるとすると、上記一方の絶縁膜における膜厚ｄ1はλ/２＜ｎ1ｄ1＜ｑ(λ/４)の関係を満たし、上記他方の絶縁膜における膜厚ｄ2は０＜ｎ2ｄ2＜λ/４の関係を満たすように設定されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記反射率制御膜は２層の絶縁膜で構成されており、
上記半導体レーザ本体における活性層の屈折率をｎc、上記反射率制御膜を構成する上記２層の絶縁膜における各屈折率をｎ1,ｎ2とした場合に、｜ｎ12−ｎc｜＜｜ｎ22−ｎc｜なる関係を満たすことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
半導体レーザ本体と、
異なる屈折率を有する少なくとも２層の絶縁膜を積層して構成されると共に、上記半導体レーザ本体の端面に形成された反射率制御膜と
を備え、
上記反射率制御膜の総膜厚および上記各絶縁膜の膜厚は夫々所定の厚さを有し、上記所定の厚さを一定の範囲で変動させた場合に、上記反射率制御膜全体の反射率は、上記所定の厚さの状態で極大値を呈するようになっており、
上記複数の絶縁膜は、上記半導体レーザ本体の発光波長をλとした場合に、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極大値がほぼ所望の反射率となり、且つ、上記複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の偶数倍からずれた値になるような膜厚を有していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体レーザ装置において、
上記反射率制御膜は２層の絶縁膜で構成されており、
上記反射率制御膜を構成する上記２層の絶縁膜における各屈折率をｎ1,ｎ2、上記２層の絶縁膜における各膜厚をｄ1,ｄ2とした場合に、
上記反射率制御膜全体の反射率が上記極大値を取る際の上記反射率制御膜の総膜厚は、上記半導体レーザ本体の発光波長λの近傍であり、
上記２層の絶縁膜における各膜厚ｄ1,ｄ2および各屈折率ｎ1,ｎ2は、０＜ｎ1ｄ1＜λ/４およびλ/４＜ｎ2ｄ2＜λ/２の関係を満たしている
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項７】
請求項５に記載の半導体レーザ装置において、
上記反射率制御膜は２層の絶縁膜で構成されており、
上記半導体レーザ本体における活性層の屈折率をｎc、上記反射率制御膜を構成する上記２層の絶縁膜における各屈折率をｎ1,ｎ2とした場合に、ｎ12＞ｎc,ｎ22＜ｎcなる関係を満たすことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項８】
請求項４あるいは請求項７に記載の半導体レーザ装置において、
上記反射率制御膜を構成する上記複数の絶縁膜は、Ａl2Ｏ3,ＳiＯ2,ＳiＯ,Ｓi2Ｏ3,a‐Ｓi,ＡlＮ,Ｓi3Ｎ4,ＺnＯ,ＺrＯ2,Ｔa2Ｏ5,ＴiＯ2,ＭgＯ,ＭgＦ2,Ｎb2Ｏ5,ＮaＦ,ＬiＦ,Ｌa2Ｏ3,Ｈo2Ｏ3,ＨoＦ3,ＴhＯ2,Ｖ2Ｏ5,Ｙ2Ｏ3,ＹbＦ3,Ｙb2Ｏ3の中から選択されることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項９】
半導体レーザ本体の端面に、異なる屈折率を有する少なくとも２層の絶縁膜を積層して反射率制御膜を形成するに際して、
上記半導体レーザ本体の発光波長をλとした場合に、上記反射率制御膜全体の反射率における上記各絶縁膜の膜厚を所定の範囲で変動させた場合の極小値がほぼ所望の反射率となり、且つ、上記反射率制御膜を構成する複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４のｍ倍(ｍ：奇数)からずれた値になるように、上記複数の絶縁膜を、夫々の絶縁膜の膜厚における上記複数の絶縁膜の膜厚の合計値に対する比率を変えて成膜することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
上記反射率制御膜全体の反射率が上記ほぼ所望の反射率とならなかった場合には、上記反射率制御膜の最外層に新たな絶縁膜を成膜して、上記反射率制御膜を構成する上記新たな絶縁膜を含む複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の(ｍ＋１)倍の近傍になるようにすることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１１】
半導体レーザ本体の端面に、異なる屈折率を有する少なくとも２層の絶縁膜を積層して反射率制御膜を形成するに際して、
上記半導体レーザ本体の発光波長をλとした場合に、上記反射率制御膜全体の反射率における上記各絶縁膜の膜厚を所定の範囲で変動させた場合の極大値がほぼ所望の反射率となり、且つ、上記反射率制御膜を構成する複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４のｋ倍(ｋ：偶数)からずれた値になるように、上記複数の絶縁膜を、夫々の絶縁膜の膜厚における上記複数の絶縁膜の膜厚の合計値に対する比率を変えて成膜することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
上記反射率制御膜全体の反射率が上記ほぼ所望の反射率とならなかった場合には、上記反射率制御膜の最外層に新たな絶縁膜を成膜して、上記反射率制御膜を構成する上記新たな絶縁膜を含む複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の(ｋ＋２)倍の近傍になるようにすることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在市販されているファブリ・ペロ型共振器レーザは、半導体レーザを結晶面方位に沿って壁開し、反射ミラーを形成することによって実現される。その場合、結晶を壁開して得られる半導体レーザの端面の反射率は、両端面において同じである。しかしながら、レーザ装置を市場のニーズに合わせて高出力化を図るためには、レーザ光が出射される前端面の反射率を下げ、逆に後端面の反射率を上げる必要がある。ところが、上記前端面の反射率は単にその値を低くすれば良いわけではなく、戻り光ノイズの問題等を考慮して、半導体レーザ装置が使用される用途に応じて反射率の値を選定する必要がある。
【０００３】
半導体レーザの端面に反射率制御膜を形成して、上記端面の反射率を所望の値になるように制御する方法として、従来よりＡl2Ｏ3やＳiＯ2の単層絶縁膜の膜厚によって制御する方法がある。この単層絶縁膜の膜厚で反射率を制御する方法は、膜厚を連続的に変えることによって所望の反射率が実現可能である。しかしながら、得られる反射率のばらつきが大きく、得られる反射率の精度が低いという問題がある。
【０００４】
これに対して、例えば特開２００３‐１０１１２６号公報(特許文献１)に開示された半導体レーザ装置の製造方法においては、半導体レーザ装置の端面に形成される反射率制御膜を２層以上の絶縁膜を積層して形成し、上記２層以上の絶縁膜の光学膜厚(屈折率×膜厚)の合計をλ/４(λ：半導体レーザ装置の発光波長)の整数倍にして反射率の制御性を上げるようにしている。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来の半導体レーザ装置の製造方法においては、以下のような問題がある。すなわち、単層の絶縁膜における反射率のずれには、１つの層の膜厚ずれのみを考慮すればよい。ところが、２層以上の絶縁膜の反射率のずれには、２以上の層の各膜厚ずれを考慮する必要性がある。したがって、上記特許文献１に開示された半導体レーザ装置の方法においては、何れか１層に膜厚ずれが生じた場合には膜厚の合計におけるλ/４の整数倍からのずれ量も少ないため、効果を発揮することができる。ところが、例えば上記反射率制御膜が２層の絶縁膜で形成されている場合には、両方の層とも層厚がずれた場合には、上記光学膜厚の合計におけるλ/４の整数倍からのずれ量が大きくなるため所望の反射率を得ることができない可能性が生ずる。
【０００６】
また、上記特許文献１に開示された従来の半導体レーザ装置の製造方法においては、所望の反射率を得る場合における上記反射率制御膜を構成する２層以上の絶縁膜の屈折率および膜厚についての記載に乏しい。そのため、屈折率がｎ1,ｎ2の２層の絶縁膜を形成して上記反射率制御膜を得る場合に、上記２層の絶縁膜の光学膜厚を幾らにすればよいのかを簡単に得ることができず、使用する２層の絶縁膜の光学膜厚を変化させながら得られる反射率制御膜の反射率を計算する必要がある。
【０００７】
さらに、上記特許文献１に開示された従来の半導体レーザ装置の製造方法では、以下のごとく、所望の反射率を制御性良く得ることができないという問題もある。すなわち、特許文献１における段落〔０００６〕には、異なる屈折率を有するＡl2Ｏ3膜およびＳiＯ2膜を、Ａl2Ｏ3膜(屈折率ｎ1＝１.６５)を２００nm(ｎ1ｄ1＝λ/２≒２００nm)の膜厚で形成し、ＳiＯ2膜(屈折率ｎ2＝１.４５)を１１０nm(ｎ2ｄ2＝λ/４≒１１０nm)の膜厚で形成した場合、その反射率Ｒは６±０.７％となり反射率のばらつきが低減できると記載されている。ところが、上記光学膜厚が「λ/２(＝ｎ1ｄ1)の整数倍」の膜を挟んだ場合にはその膜の光学的効果は失われるため、光学膜厚が「λ/２の整数倍」である膜は不要層とよばれる。そのために、上記特許文献１における段落〔０００６〕の記載では、Ａl2Ｏ3膜が不要層であるため、単層のＳiＯ2膜を１１０nmの膜厚で形成するのと全く等価となり、２層以上の異なる屈折率を有する膜による反射率の制御という観点からは外れることになる。すなわち、上記特許文献１によって所望の反射率を制御性良く得ることができず、上記特許文献１は本質的に有効な特許とは言えないのである。
【特許文献１】特開２００３‐１０１１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明の課題は、反射率制御膜を構成する複数の絶縁膜の膜厚が所望の膜厚からずれても制御性よく所望の反射率を得ることができる半導体レーザ装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、この発明の半導体レーザ装置は、
半導体レーザ本体と、
異なる屈折率を有する少なくとも２層の絶縁膜を積層して構成されると共に、上記半導体レーザ本体の端面に形成された反射率制御膜と
を備え、
上記反射率制御膜の総膜厚および上記各絶縁膜の膜厚は夫々所定の厚さを有し、上記所定の厚さを一定の範囲で変動させた場合に、上記反射率制御膜全体の反射率は、上記所定の厚さの状態で極小値を呈するようになっており、
上記複数の絶縁膜は、上記半導体レーザ本体の発光波長をλとした場合に、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極小値がほぼ所望の反射率となり、且つ、上記複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の奇数倍からずれた値になるような膜厚を有していることを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、半導体レーザ本体の端面に形成された反射率制御膜全体の反射率における上記極小値がほぼ所望の反射率となっている。したがって、上記反射率制御膜を構成する複数の絶縁膜の膜厚が、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極小値が所望の反射率となり、且つ、上記複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の奇数倍の値になるような膜厚からずれた場合でも、そのずれ量に対する上記反射率制御膜全体の反射率の変化量は少ない。そのために、上記反射率制御膜を形成する場合における上記複数の絶縁膜の膜厚が目的とする膜厚から多少ずれたとしても、ほぼ所望の反射率が精度よく得られるのである。
【００１１】
また、１実施の形態の半導体レーザ装置では、
上記反射率制御膜は２層の絶縁膜で構成されており、
上記反射率制御膜全体の反射率が上記極小値を取る際の上記反射率制御膜の総膜厚は、上記半導体レーザ本体の発光波長λの近傍である。
【００１２】
この実施の形態によれば、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極小値がほぼ所望の反射率となり、且つ、各光学膜厚の和の値がλ/４の奇数倍からずれた値になるような膜厚を有すると共に、各膜厚の和の値が上記半導体レーザ本体の発光波長λの近傍となるような２層の絶縁膜によって、上記反射率制御膜を構成することができる。
【００１３】
また、１実施の形態の半導体レーザ装置では、
上記反射率制御膜は２層の絶縁膜で構成されており、
上記２層の絶縁膜が、上記２層の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がｑ(λ/４)(ｑ：３以上の奇数)からずれた値になるような膜厚を有している場合に、
上記反射率制御膜を構成する２層の絶縁膜のうち、一方の絶縁膜における膜厚制御の精度が他方の絶縁膜における膜厚制御の精度よりも高い場合には、上記一方の絶縁膜における膜厚がｄ1で屈折率がｎ1であり、上記他方の絶縁膜における膜厚がｄ2で屈折率がｎ2であるとすると、上記一方の絶縁膜における膜厚ｄ1はλ/２＜ｎ1ｄ1＜ｑ(λ/４)の関係を満たし、上記他方の絶縁膜における膜厚ｄ2は０＜ｎ2ｄ2＜λ/４の関係を満たすように設定されている。
【００１４】
この実施の形態によれば、上記反射率制御膜を構成する２層の絶縁膜のうち、膜厚制御の精度が高い方の絶縁膜の膜厚ｄ1がλ/２＜ｎ1ｄ1＜ｑ(λ/４)の関係を満たし、上記膜厚制御の精度が低い方の絶縁膜における膜厚ｄ2が０＜ｎ2ｄ2＜λ/４の関係を満たすように設定されている。したがって、上記膜厚制御の精度が低い方の絶縁膜における膜厚ｄ2のずれ量に対する反射率の変化量が、膜厚制御の精度が高い方の絶縁膜における膜厚ｄ1のずれ量に対する反射率の変化量よりも少なくなる。その結果、上記膜厚制御の精度が低い方の絶縁膜における膜厚ずれに対する反射率ずれを、起こり難くすることができるのである。
【００１５】
また、１実施の形態の半導体レーザ装置では、
上記反射率制御膜は２層の絶縁膜で構成されており、
上記半導体レーザ本体における活性層の屈折率をｎc、上記反射率制御膜を構成する上記２層の絶縁膜における各屈折率をｎ1,ｎ2とした場合に、｜ｎ12−ｎc｜＜｜ｎ22−ｎc｜なる関係を満たしている。
【００１６】
この実施の形態によれば、上記反射率制御膜を構成する２層の絶縁膜における各屈折率ｎ1,ｎ2は、｜ｎ12−ｎc｜＜｜ｎ22−ｎc｜なる関係を満たしている。したがって、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極小値がほぼ所望の反射率となり、且つ、各光学膜厚の和の値がλ/４の奇数倍からずれた値になるような膜厚を有する２層の絶縁膜を、最適に形成することができる。
【００１７】
また、この発明の半導体レーザ装置は、
半導体レーザ本体と、
異なる屈折率を有する少なくとも２層の絶縁膜を積層して構成されると共に、上記半導体レーザ本体の端面に形成された反射率制御膜と
を備え、
上記反射率制御膜の総膜厚および上記各絶縁膜の膜厚は夫々所定の厚さを有し、上記所定の厚さを一定の範囲で変動させた場合に、上記反射率制御膜全体の反射率は、上記所定の厚さの状態で極大値を呈するようになっており、
上記複数の絶縁膜は、上記半導体レーザ本体の発光波長をλとした場合に、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極大値がほぼ所望の反射率となり、且つ、上記複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の偶数倍からずれた値になるような膜厚を有していることを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、半導体レーザ本体の端面に形成された反射率制御膜全体の反射率における上記極大値がほぼ所望の反射率となっている。したがって、上記反射率制御膜を構成する複数の絶縁膜の膜厚が、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極大値が所望の反射率となり、且つ、上記複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の偶数倍の値になるような膜厚からずれた場合でも、そのずれ量に対する上記反射率制御膜全体の反射率の変化量は少ない。そのために、上記反射率制御膜を形成する場合における上記複数の絶縁膜の膜厚が目的とする膜厚から多少ずれたとしても、ほぼ所望の反射率が精度よく得られるのである。
【００１９】
また、１実施の形態の半導体レーザ装置では、
上記反射率制御膜は２層の絶縁膜で構成されており、
上記反射率制御膜を構成する上記２層の絶縁膜における各屈折率をｎ1,ｎ2、上記２層の絶縁膜における各膜厚をｄ1,ｄ2とした場合に、
上記反射率制御膜全体の反射率が上記極大値を取る際の上記反射率制御膜の総膜厚は、上記半導体レーザ本体の発光波長λの近傍であり、
上記２層の絶縁膜における各膜厚ｄ1,ｄ2および各屈折率ｎ1,ｎ2は、０＜ｎ1ｄ1＜λ/４およびλ/４＜ｎ2ｄ2＜λ/２の関係を満たしている。
【００２０】
この実施の形態によれば、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極大値がほぼ所望の反射率となり、且つ、各光学膜厚の和の値がλ/４の偶数倍からずれた値になるような膜厚を有すると共に、各膜厚の和の値が上記半導体レーザ本体の発光波長λの近傍となるような２層の絶縁膜によって、上記反射率制御膜を構成することができる。
【００２１】
また、１実施の形態の半導体レーザ装置では、
上記反射率制御膜は２層の絶縁膜で構成されており、
上記半導体レーザ本体における活性層の屈折率をｎc、上記反射率制御膜を構成する上記２層の絶縁膜における各屈折率をｎ1,ｎ2とした場合に、ｎ12＞ｎc,ｎ22＜ｎcなる関係を満たしている。
【００２２】
この実施の形態によれば、上記反射率制御膜を構成する２層の絶縁膜における各屈折率ｎ1,ｎ2は、ｎ12＞ｎc,ｎ22＜ｎcなる関係を満たしている。したがって、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極大値がほぼ所望の反射率となり、且つ、各光学膜厚の和の値がλ/４の偶数倍からずれた値になるような膜厚を有する２層の絶縁膜を、最適に形成することができる。
【００２３】
また、１実施の形態の半導体レーザ装置では、
上記反射率制御膜を構成する上記複数の絶縁膜は、Ａl2Ｏ3,ＳiＯ2,ＳiＯ,Ｓi2Ｏ3,a‐Ｓi,ＡlＮ,Ｓi3Ｎ4,ＺnＯ,ＺrＯ2,Ｔa2Ｏ5,ＴiＯ2,ＭgＯ,ＭgＦ2,Ｎb2Ｏ5,ＮaＦ,ＬiＦ,Ｌa2Ｏ3,Ｈo2Ｏ3,ＨoＦ3,ＴhＯ2,Ｖ2Ｏ5,Ｙ2Ｏ3,ＹbＦ3,Ｙb2Ｏ3の中から選択される。
【００２４】
この実施の形態によれば、上記半導体レーザ本体の端面に形成された反射率制御膜を構成して、膜厚を制御することにより上記反射率制御膜全体の反射率を精度良く制御できる複数の絶縁膜を、容易に形成することができる。
【００２５】
また、この発明の半導体レーザ装置の製造方法は、
半導体レーザ本体の端面に、異なる屈折率を有する少なくとも２層の絶縁膜を積層して反射率制御膜を形成するに際して、
上記半導体レーザ本体の発光波長をλとした場合に、上記反射率制御膜全体の反射率における上記各絶縁膜の膜厚を所定の範囲で変動させた場合の極小値がほぼ所望の反射率となり、且つ、上記反射率制御膜を構成する複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４のｍ倍(ｍ：奇数)からずれた値になるように、上記複数の絶縁膜を、夫々の絶縁膜の膜厚における上記複数の絶縁膜の膜厚の合計値に対する比率を変えて成膜することを特徴としている。
【００２６】
上記構成によれば、半導体レーザ本体の端面に形成される反射率制御膜全体の反射率における上記極小値がほぼ所望の反射率となる。したがって、上記反射率制御膜を構成する少なくとも２層の絶縁膜の膜厚が、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極小値が所望の反射率となり、且つ、上記複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の奇数倍の値になるような膜厚からずれた場合でも、そのずれ量に対する上記反射率制御膜全体の反射率の変化量は少ない。そのために、上記反射率制御膜を形成する場合における上記複数の絶縁膜の膜厚が目的とする膜厚から多少ずれたとしても、ほぼ所望の反射率が精度よく得られるのである。
【００２７】
また、１実施の形態の半導体レーザ装置の製造方法では、
上記反射率制御膜全体の反射率が上記ほぼ所望の反射率とならなかった場合には、上記反射率制御膜の最外層に新たな絶縁膜を成膜して、上記反射率制御膜を構成する上記新たな絶縁膜を含む複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の(ｍ＋１)倍の近傍になるようにしている。
【００２８】
この実施の形態によれば、上記反射率制御膜全体の反射率が所望の反射率から大きくずれた場合には、上記反射率制御膜の最外層に新たな絶縁膜を成膜することによって、ほぼ所望の反射率を有する上記反射率制御膜を得ることができる。
【００２９】
また、この発明の半導体レーザ装置の製造方法は、
半導体レーザ本体の端面に、異なる屈折率を有する少なくとも２層の絶縁膜を積層して反射率制御膜を形成するに際して、
上記半導体レーザ本体の発光波長をλとした場合に、上記反射率制御膜全体の反射率における上記各絶縁膜の膜厚を所定の範囲で変動させた場合の極大値がほぼ所望の反射率となり、且つ、上記反射率制御膜を構成する複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４のｋ倍(ｋ：偶数)からずれた値になるように、上記複数の絶縁膜を、夫々の絶縁膜の膜厚における上記複数の絶縁膜の膜厚の合計値に対する比率を変えて成膜することを特徴としている。
【００３０】
上記構成によれば、半導体レーザ本体の端面に形成される反射率制御膜全体の反射率における上記極大値がほぼ所望の反射率となる。したがって、上記反射率制御膜を構成する少なくとも２層の絶縁膜の膜厚が、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極大値が所望の反射率となり、且つ、上記複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の偶数倍の値になるような膜厚からずれた場合でも、そのずれ量に対する上記反射率制御膜全体の反射率の変化量は少ない。そのために、上記反射率制御膜を形成する場合における上記複数の絶縁膜の膜厚が目的とする膜厚から多少ずれたとしても、ほぼ所望の反射率が精度よく得られるのである。
【００３１】
また、１実施の形態の半導体レーザ装置の製造方法では、
上記反射率制御膜全体の反射率が上記ほぼ所望の反射率とならなかった場合には、上記反射率制御膜の最外層に新たな絶縁膜を成膜して、上記反射率制御膜を構成する上記新たな絶縁膜を含む複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の(ｋ＋２)倍の近傍になるようにしている。
【００３２】
この実施の形態によれば、上記反射率制御膜全体の反射率が所望の反射率から大きくずれた場合には、上記反射率制御膜の最外層に新たな絶縁膜を成膜することによって、ほぼ所望の反射率を有する上記反射率制御膜を得ることができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上より明らかなように、この発明によれば、半導体レーザ本体の端面に形成された反射率制御膜全体の反射率における上記極小値がほぼ所望の反射率となっているので、上記反射率制御膜を構成する少なくとも２層の絶縁膜の膜厚が、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極小値が所望の反射率となり、且つ、上記複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の奇数倍の値になるような膜厚からずれた場合でも、そのずれ量に対する上記反射率制御膜全体の反射率の変化量を少なくできる。したがって、上記反射率制御膜を形成する場合における上記複数の絶縁膜の膜厚が目的とする膜厚から多少ずれたとしても、ほぼ所望の反射率が精度よく得られるのである。
【００３４】
また、この発明によれば、半導体レーザ本体の端面に形成された反射率制御膜全体の反射率における上記極大値がほぼ所望の反射率となっているので、上記反射率制御膜を構成する少なくとも２層の絶縁膜の膜厚が、上記反射率制御膜全体の反射率における上記極大値が所望の反射率となり、且つ、上記複数の絶縁膜における各光学膜厚の和の値がλ/４の偶数倍の値になるような膜厚からずれた場合でも、そのずれ量に対する上記反射率制御膜全体の反射率の変化量を少なくできる。したがって、上記反射率制御膜を形成する場合における上記複数の絶縁膜の膜厚が目的とする膜厚から多少ずれたとしても、ほぼ所望の反射率が精度よく得られるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の半導体レーザ装置における反射率制御膜の構成を示す断面図である。
【００３６】
図１において、上記反射率制御膜１は、第１絶縁膜２と第２絶縁膜３とが積層されて構成されている。ここで、第１絶縁膜２および第２絶縁膜３は、電子線蒸着法,スパッタ法,ＣＶＤ(化学的気相成長法)および抵抗加熱蒸着法等によって、半導体レーザ本体４の端面に形成される。尚、第１絶縁膜２及び第２絶縁膜３の材料は、Ａl2Ｏ3,ＳiＯ2,ＳiＯ,Ｓi2Ｏ3,a‐Ｓi,ＡlＮ,Ｓi3Ｎ4,ＺnＯ,ＺrＯ2,Ｔa2Ｏ5,ＴiＯ2,ＭgＯ,ＭgＦ2,Ｎb2Ｏ5,ＮaＦ,ＬiＦ,Ｌa2Ｏ3,Ｈo2Ｏ3,ＨoＦ3,ＴhＯ2,Ｖ2Ｏ5,Ｙ2Ｏ3,ＹbＦ3,Ｙb2Ｏ3の中から選択される。
【００３７】
本実施の形態における半導体レーザ装置は、上記第１絶縁膜２における屈折率および膜厚をｎ1およびｄ1とし、第２絶縁膜３における屈折率および膜厚をｎ2およびｄ2とし、発光波長をλとした場合に、反射率制御膜１全体の反射率(以下、単に反射率制御膜１の反射率という)における上記各絶縁膜２,３の膜厚を所定範囲で変動させた場合の極小値あるいは極大値がほぼ所望の反射率になり、且つ、第１絶縁膜２と第２絶縁膜３との光学膜厚(屈折率×膜厚)の和の値がλ/４の整数倍から僅かにずれる、すなわち「ｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2」の値がｐ(λ/４)（ｐ：整数)から僅かにずれた値になるように、膜厚ｄ1の第１絶縁膜２および膜厚ｄ2の第２絶縁膜３を形成している。
【００３８】
上述したように、上記特許文献１に開示された従来の半導体レーザ装置の製造方法においては、反射率制御膜を構成する２層の絶縁膜の厚さを、夫々の光学膜厚の和の値がλ/４の整数倍になるように設定している。これに対して、本実施の形態においては、λ/４の整数倍から意図的にずらした値に設定するのである。こうすることによって、第１絶縁膜２および第２絶縁膜３の膜厚を変化させて、膜厚変化に対する反射率の変化が最も少ない反射率の極大値あるいは極小値が必要とする反射率範囲の中心値になるようにすれば、反射率制御性の高い端面を有する半導体レーザ装置を得ることができるのである。
【００３９】
例えば、発光波長λが６６０nmの半導体レーザ装置において、必要とされる反射率の範囲が２％〜８％であるとする。そして、所望の反射率が２％である場合には、膜厚がｄの絶縁膜Ａl2Ｏ3(ｎ＝１.６６)のみ１層を反射率制御膜として、ｎ・ｄ＝ｐ(λ/４)(ｐは整数)を満たすように成膜すれば、図２に示すように、膜厚ｄと反射率との関係を示す曲線における反射率の極小値が３％付近になる。したがって、膜厚ｄが、反射率が極小値２.７７％を呈する場合の膜厚Ｄ＝９９.４(＝λ/４ｎ)nmからずれた場合でも、そのずれ量に対する反射率の変化量が少ないため、形成された絶縁膜Ａl2Ｏ3の膜厚ｄが目的とする膜厚Ｄから多少ずれたとしても、目的とする反射率が精度よく得られるのである。
【００４０】
また、所望の反射率が８％である場合は、膜厚がｄの絶縁膜ＳiＯ2(ｎ＝１.４７)のみ１層を反射率制御膜として、ｎ・ｄ＝ｐ(λ/４)(ｐは整数)を満たすように成膜すれば、図３に示すように、膜厚ｄと反射率との関係を示す曲線における反射率の極小値が８％付近になる。したがって、絶縁膜Ａl2Ｏ3単層の場合と同様の理由により目的とする反射率が精度よく得られ、反射率の制御性は高い。
【００４１】
しかしながら、所望の反射率が４.５％である場合には、上記反射率制御膜を単層の絶縁膜で構成可能なような屈折率を有する絶縁膜は存在しない。そこで、本実施の形態においては、｜ｎ12−ｎc｜＜｜ｎ22−ｎc｜(ｎc：半導体レーザ本体４の活性層の屈折率)なる関係を満たす屈折率ｎ1を有する第１絶縁膜２および屈折率ｎ2を有する第２絶縁膜３によって、反射率制御膜１を形成するのである。その場合、第１絶縁膜２としてＡl2Ｏ3(ｎ1＝１.６６)を用いる一方、第２絶縁膜３としてＳiＯ2(ｎ2＝１.４７)を用い、第１絶縁膜２の膜厚ｄ1を０＜ｎ1ｄ1＜λ/４の範囲にある６３.５nmに、第２絶縁膜３の膜厚ｄ2を０＜ｎ2ｄ2＜λ/４の範囲にある５０.６nmにし、且つ、ｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2＝λ/４から僅かにずれたｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2＝(２７λ)/１００の関係を満たすように成膜するのである。
【００４２】
こうすることによって、図４に示す第１絶縁膜２(Ａl2Ｏ3)の膜厚ｄ1と反射率との関係を表す曲線、および、図５に示す第２絶縁膜３(ＳiＯ2)の膜厚ｄ2と反射率との関係を表す曲線において、反射率の極小値が４.５％付近になる。したがって、膜厚ｄ1が、反射率が極小値４.４４０％を呈する場合の膜厚Ｄ1＝６３.５nmからずれた場合でも、また、膜厚ｄ2が、反射率が極小値４.４４０％を呈する場合の膜厚Ｄ2＝５０.６nmからずれた場合でも、そのずれ量に対する反射率の変化量が少ないため、形成された第１絶縁膜２(Ａl2Ｏ3)の膜厚ｄ1および第２絶縁膜３(ＳiＯ2)の膜厚ｄ2が目的とする膜厚Ｄ1,Ｄ2から多少ずれたとしても、制御性良く目的とする反射率を得ることができるのである。
【００４３】
尚、図６は、図５に示す第２絶縁膜３(ＳiＯ2)の膜厚ｄ2と反射率との関係を表す曲線において、第１絶縁膜２(Ａl2Ｏ3)の膜厚ｄ1を図５の場合よりも１０％厚くした場合の第２絶縁膜３(ＳiＯ2)の膜厚ｄ2と反射率との関係を表す曲線を示す。また、図７は、図５に示す第２絶縁膜３(ＳiＯ2)の膜厚ｄ2と反射率との関係を表す曲線において、第１絶縁膜２(Ａl2Ｏ3)の膜厚ｄ1を図５の場合よりも１０％薄くした場合の第２絶縁膜３(ＳiＯ2)の膜厚ｄ2と反射率との関係を表す曲線を示す。
【００４４】
ところで、上述したように、本実施の形態においては、反射率制御膜１を屈折率がｎ1で膜厚がｄ1の第１絶縁膜２と屈折率がｎ2で膜厚がｄ2の第２絶縁膜３とで形成し、反射率制御膜１の反射率における極小値がほぼ所望の反射率となり、且つ、「ｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2」の値がλ/４のｍ倍(ｍ：奇数)の近傍になるように、上記膜厚ｄ1,ｄ2を設定することによって、膜厚ｄ1,ｄ2のずれに対する反射率のずれを小さくすることができる。
【００４５】
しかしながら、成膜装置のトラブル等に起因して膜厚が目標値から極端にずれてしまって、反射率制御膜１の反射率における極小値が所望の反射率から大きくずれる(つまり、上記ほぼ所望の反射率が得られない)場合が生ずる。そのような場合には、反射率制御膜１として、屈折率がｎ3であり、厚みがｄ3である単一の層を、新たに形成することによって、ｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2＋ｎ3ｄ3の値が(ｍ＋１)(λ/４)の近傍になるようにすれば、反射率制御膜１の反射率における極小値付近で所望の反射率を得ることができるのである。
【００４６】
また、上記反射率制御膜１を構成する第１絶縁膜２をＡl2Ｏ3(ｎ1＝１.６６)とし、第２絶縁膜３をＳiＯ2(ｎ2＝１.４７)とする。そして、第１絶縁膜２の膜厚ｄ1を(λ/２)＜ｎ1ｄ1＜３(λ/４)の範囲内にある１３５nmとし、第２絶縁膜３の膜厚ｄ2を(λ/２)＜ｎ2ｄ2＜３(λ/４)の範囲内にある１７５nmとし、且つ、ｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2＝３(λ/４)から僅かにずれたｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2＝(７４λ)/１００の関係を満たすように成膜するのである。こうすることによっても、図８および図９に示すように、第１絶縁膜２の膜厚ｄ1と第２絶縁膜３の膜厚ｄ2とがずれても制御性良く所望の反射率を得ることができるのである。
【００４７】
尚、上述したように、上記反射率制御膜１における光学膜厚の合計値がλ/２になった場合には、その反射率制御膜１の光学的効果は失われる。そのために、反射率制御膜１における光学膜厚の合計値がλ/４から僅かにずれた(２７λ)/１００になるように成膜する(図４および図５)か、上記光学膜厚の合計値が３(λ/４)から僅かにずれた(７４λ)/１００になるように成膜する(図８および図９)かの何れかとなる。但し、その場合には、図８および図９から分かるように、上記光学膜厚の合計値が(７４λ)/１００になるように成膜した場合の方が、第１絶縁膜２あるいは第２絶縁膜３の膜厚の変化に対する反射率の変化が大きく、第１絶縁膜２あるいは第２絶縁膜３の膜厚のずれに対して反射率のずれが生じ易いのである。
【００４８】
ところで、上記反射率制御膜１を構成する第１絶縁膜２および第２絶縁膜３は、電子線(ＥＢ)蒸着,抵抗加熱蒸着,ＣＶＤ(化学気相成長法)およびスパッタ蒸着等で成膜される。その際に、第１絶縁膜２と第２絶縁膜３との膜厚制御性が異なる場合がある。そのような場合には、以下のようにすることによって、膜厚制御の精度が悪い方の絶縁膜の膜厚ずれに対する反射率ずれは起こり難くなるのである。
【００４９】
すなわち、得られる半導体レーザ装置の発光波長を６６０nmとし、反射率制御膜１を構成する第１絶縁膜２および第２絶縁膜３における各屈折率をｎ1,ｎ2とし、第１絶縁膜２および第２絶縁膜３における各膜厚をｄ1,ｄ2とした場合、反射率制御膜１における反射率の極小値がほぼ所望の反射率になり、且つ、(ｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2)の値が３(λ/４)から僅かにずれた値になるように、第１絶縁膜２および第２絶縁膜３を形成する場合において、第１絶縁膜２の膜厚制御の精度が高く、第２絶縁膜３の膜厚制御の精度が低いとする。
【００５０】
その場合は、上記第１絶縁膜２の膜厚ｄ1を、λ/２＜ｎ1ｄ1＜３(λ/４)の範囲内にある２６１nmとし、第２絶縁膜３の膜厚ｄ2を、０＜ｎ2ｄ2＜λ/４の範囲内にある５０.６nmとすれば、つまり、膜厚制御の精度が低い方の第２絶縁膜３の膜厚ｄ2を膜厚制御の精度が高い方の第１絶縁膜２の膜厚ｄ1よりも薄くすれば、図１０および図１１に示すように、第２絶縁膜(ＳiＯ2)３における膜厚ｄ2のずれ量に対する反射率の変化量が、第１絶縁膜（Ａl2Ｏ3)２における膜厚ｄ1のずれ量に対する反射率の変化量よりも少なくなる。そのために、膜厚制御の精度が低い第２絶縁膜３における膜厚ずれに対する反射率ずれが起こり難くなるのである。
【００５１】
次に、上記反射率制御膜１の反射率を、上記極大値付近で制御する場合について説明する。この場合には、反射率制御膜１を屈折率がｎ1で膜厚がｄ1の第１絶縁膜２と屈折率がｎ2で膜厚がｄ2の第２絶縁膜３とで形成し、反射率制御膜１の反射率における極大値がほぼ所望の反射率となり、且つ、「ｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2」の値がλ/４のｋ倍(ｋ：偶数)から意図的にずらした値になるように、膜厚ｄ1,ｄ2を設定することによって、膜厚ｄ1,ｄ2のずれに対する反射率のずれを小さくするのである。
【００５２】
例えば、所望の反射率が７％前後である場合は、半導体レーザ本体４における活性層の屈折率をｎc、反射率制御膜１を構成する第１絶縁膜２および第２絶縁膜３の各屈折率をｎ1,ｎ2とする。そして、ｎ12＞ｎcなる関係を満たす第１絶縁膜２としてＴa2Ｏ5(ｎ1＝２.１８)を用いる。一方、ｎ22＜ｎcなる関係を満たす第２絶縁膜３としてＳiＯ2(ｎ2＝１.４７)を用いる。そして、上記第１絶縁膜２の膜厚ｄ1を０＜ｎ1ｄ1＜λ/４の範囲にある７５nmに、第２絶縁膜３の膜厚ｄ2をλ/４＜ｎ2ｄ2＜λ/２の範囲にある１１８nmにし、且つ、ｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2＝２(λ/４)から僅かにずれたｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2＝(５１λ)/１００の関係を満たすように成膜する。
【００５３】
こうすることによって、図１３に示すように、膜厚ｄ2と反射率との関係を表す曲線における反射率の極大値が所望の反射率７％の付近になる。したがって、膜厚ｄ2が、反射率が極大値７.４９４％を呈する場合の膜厚Ｄ2＝１１８nmからずれた場合でも、そのずれ量に対する反射率の変化量が少ないため、形成された絶縁膜ＳiＯ2の膜厚ｄ2が目的とする膜厚Ｄ2から多少ずれたとしても、目的とする反射率が精度よく得られるのである。
【００５４】
尚、この場合における上記第１絶縁膜２および第２絶縁膜３の材料としては、上述したＡl2Ｏ3,ＳiＯ2,ＳiＯ,Ｓi2Ｏ3,a‐Ｓi,ＡlＮ,Ｓi3Ｎ4,ＺnＯ,ＺrＯ2,Ｔa2Ｏ5,ＴiＯ2,ＭgＯ,ＭgＦ2,Ｎb2Ｏ5,ＮaＦ,ＬiＦ,Ｌa2Ｏ3,Ｈo2Ｏ3,ＨoＦ3,ＴhＯ2,Ｖ2Ｏ5,Ｙ2Ｏ3,ＹbＦ3およびＹb2Ｏ3の中から、屈折率が上記ｎ12＞ｎcおよびｎ22＜ｎcの関係を満たすような２つの材料が選択されるのである。
【００５５】
また、この上記反射率制御膜１の反射率を極大値付近で制御する場合においても、成膜装置のトラブル等に起因して膜厚が目標値から極端にずれてしまって、反射率制御膜１の反射率における極大値が所望の反射率から大きくずれる(つまり、上記ほぼ所望の反射率が得られない)場合が生ずる。そのような場合には、上述した反射率制御膜１の反射率をその極小値付近で制御する場合と同様に、反射率制御膜１として、屈折率がｎ3であり、厚みがｄ3である単一の層を追加形成して、ｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2＋ｎ3ｄ3の値が(ｋ＋２)(λ/４)の近傍になるようにすれば、反射率制御膜１の反射率における極大値付近で所望の反射率を得ることができるのである。
【００５６】
尚、上記実施の形態においては、上記反射率制御膜１を第１絶縁膜２および第２絶縁膜３の２層で構成した場合を例に説明しているが、３層以上の絶縁膜で構成する場合も同様である。その場合には、反射率制御膜１を構成する各絶縁膜の光学膜厚の和は「ｎ1ｄ1＋ｎ2ｄ2＋ｎ2ｄ2…」となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の半導体レーザ装置における反射率制御膜の構成を示す断面図である。
【図２】反射率制御膜として絶縁膜Ａl2Ｏ3のみを形成した場合における絶縁膜の膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図３】反射率制御膜として絶縁膜ＳiＯ2のみを形成した場合における絶縁膜の膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図４】反射率制御膜として第１絶縁膜Ａl2Ｏ3と第２絶縁膜ＳiＯ2とを形成した場合における第１絶縁膜の膜厚と反射率との関係を表す図である。
【図５】反射率制御膜として第１絶縁膜Ａl2Ｏ3と第２絶縁膜ＳiＯ2とを形成した場合における第２絶縁膜の膜厚と反射率との関係を表す図である。
【図６】図５に示す第２絶縁膜の膜厚と反射率との関係を表す曲線において、第１絶縁膜(Ａl2Ｏ3)の膜厚を１０％厚くした場合の第２絶縁膜の膜厚と反射率との関係を表す図である。
【図７】図５に示す第２絶縁膜の膜厚と反射率との関係を表す曲線において、第１絶縁膜(Ａl2Ｏ3)の膜厚を１０％薄くした場合の第２絶縁膜の膜厚と反射率との関係を表す図である。
【図８】反射率制御膜として第１絶縁膜Ａl2Ｏ3と第２絶縁膜ＳiＯ2とを形成した場合における図４とは異なる第１絶縁膜の膜厚と反射率との関係を表す図である。
【図９】反射率制御膜として第１絶縁膜Ａl2Ｏ3と第２絶縁膜ＳiＯ2とを形成した場合における図５とは異なる第２絶縁膜の膜厚と反射率との関係を表す図である。
【図１０】反射率制御膜として第１絶縁膜Ａl2Ｏ3と第２絶縁膜ＳiＯ2とを形成した場合における図４及び図８とは異なる第１絶縁膜の膜厚と反射率との関係を表す図である。
【図１１】反射率制御膜として第１絶縁膜Ａl2Ｏ3と第２絶縁膜ＳiＯ2とを形成した場合における図５及び図９とは異なる第２絶縁膜の膜厚と反射率との関係を表す図である。
【図１２】反射率制御膜として第１絶縁膜Ｔa2Ｏ5と第２絶縁膜ＳiＯ2とを形成した場合における第１絶縁膜の膜厚と反射率との関係を表す図である。
【図１３】反射率制御膜として第１絶縁膜Ｔa2Ｏ5と第２絶縁膜ＳiＯ2とを形成した場合における第２絶縁膜の膜厚と反射率との関係を表す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…反射率制御膜、
２…第１絶縁膜、
３…第２絶縁膜、
４…半導体レーザ本体。
【図１】
2007134627.tif 000003
【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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【図１３】
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