(57)【要約】【課題】複数の異なる発振波長を出射することができるとともに、各々の半導体レーザ素子部の偏光特性の低下を抑制することが可能な半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】この半導体レーザ装置は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に形成され、第１導波路１６ａを含むとともに、少なくともＧａ、ＩｎおよびＰを含有する発光層１２を含む第１半導体レーザ素子部１０と、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に形成され、第２導波路２６ａを含む第２半導体レーザ素子部２０と、第１導波路１６ａおよび第２導波路２６ａが下側に配置されるように、第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０が接合されるヒートシンク３０とを備え、第１半導体レーザ素子部１０は、平面的に見て、第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に半田層３１が存在しない状態でヒートシンク３０に取り付けられる。【選択図】図１
2007095736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板上に形成され、第１導波路を含むとともに、少なくともＧａ、ＩｎおよびＰを含有する発光層を含む第１半導体レーザ素子部と、
前記第１基板上に形成され、第２導波路を含む第２半導体レーザ素子部と、
前記第１導波路および前記第２導波路が下側に配置されるように、前記第１半導体レーザ素子部および前記第２半導体レーザ素子部が、それぞれ、第１融着層および第２融着層を用いて取り付けられる基台とを備え、
前記第１半導体レーザ素子部は、平面的に見て、前記第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に前記第１融着層が存在しない状態で前記基台側に取り付けられている、半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記第１半導体レーザ素子部は、前記第１導波路の形成領域の下方に位置する領域に前記第１融着層が存在しない状態で前記基台側に取り付けられている、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記第１半導体レーザ素子部は、平面的に見て、前記第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の一部に、前記第１融着層が存在しない状態で前記基台側に取り付けられている、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記第１融着層は、平面的に見て、前記第１導波路の形成領域の下方に位置する領域のうちの前記第１導波路の延びる方向の中央部近傍に形成されている、請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記第１融着層は、平面的に見て、前記第１導波路の形成領域の下方に位置する領域に、前記第１導波路の延びる方向に所定の間隔を隔てて複数形成されている、請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記第２半導体レーザ素子部は、ＧａおよびＡｓを含有する発光層を含むとともに、平面的に見て、前記第２導波路の形成領域の下方に位置する領域に前記第２融着層が存在する状態で、前記基台側に取り付けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記第１半導体レーザ素子部には、第１電極部が形成されるとともに、前記第２半導体レーザ素子部には、第２電極部が形成され、
前記基台上には、前記第１電極部および前記第２電極部のそれぞれと対応するように第３電極部および第４電極部が形成され、
前記第１電極部および前記第２電極部が、それぞれ、第１融着層および第２融着層を介して、前記第３電極部および前記第４電極部に融着されることによって、前記第１半導体レーザ素子部および前記第２半導体レーザ素子部が前記基台に固着されており、
前記第１電極部と前記第３電極部とを融着する前記第１融着層は、平面的に見て、前記第１半導体レーザ素子部の第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に存在しないように配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記第３電極部は、前記基台上の前記第１導波路の形成領域の下方に位置する領域以外の領域に形成されている、請求項７に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
第２基板上に形成され、前記第１半導体レーザ素子部および前記第２半導体レーザ素子部とは異なる発振波長のレーザ光を出射する第３半導体レーザ素子部をさらに備え、
前記第３半導体レーザ素子部は、前記第１半導体レーザ素子部および前記第２半導体レーザ素子部と前記基台との間に配置されており、
前記第１半導体レーザ素子部は、平面的に見て、前記第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に前記第１融着層が存在しない状態で、前記第３半導体レーザ素子部を介して、前記基台側に取り付けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記第１導波路および前記第２導波路は、それぞれ、前記基台側に突出した凸状のリッジ部を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記第１基板は、所定のオフ角を有するオフ基板である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記融着層は、半田層である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
前記基台は、放熱基台である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【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、複数の半導体レーザ素子部を有する半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のレーザ光を、１チップからそれぞれ独立に取り出すことが可能なモノリシック型の半導体レーザ素子が知られている。また、このようなモノリシック型の半導体レーザ素子として、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）再生用の６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する素子部と、ＣＤ（コンパクトディスク）再生用の７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を発光する素子部とが同一基板に集積された半導体レーザが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１７は、上記特許文献１に開示された従来の半導体レーザ装置を簡略化して示した断面図である。図１７を参照して、従来の半導体レーザ素子の構造について説明する。
【０００４】
従来の半導体レーザ装置では、図１７に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を有する第１半導体レーザ素子部１５０と、ＡｌＧａＡｓ系半導体層を有する第２半導体レーザ素子部１６０とを含んでいる。第１半導体レーザ素子部１５０は、６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する機能を有している。また、第２半導体レーザ素子部１６０は、７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を発光する機能を有している。そして、第１半導体レーザ素子部１５０および第２半導体レーザ素子部１６０は、同一のｎ型ＧａＡｓ基板１０１に形成されている。
【０００５】
また、第１半導体レーザ素子部１５０および第２半導体レーザ素子部１６０には、レーザ光を発光するための第１導波路１０２および第２導波路１０３が形成されている。また、第１半導体レーザ素子部１５０および第２半導体レーザ素子部１６０には、ｐ側電極１０４および１０５が形成されている。
【０００６】
また、同一のｎ型ＧａＡｓ基板１０１に形成された第１半導体レーザ素子部１５０および第２半導体レーザ素子部１６０は、第１導波路１０２および第２導波路１０３で発生した熱を放熱するために、ＡｌＮからなるヒートシンク１０６の上面上に第１導波路１０２および第２導波路１０３を下側に向けた状態でジャンクションダウン方式で取り付けられている。具体的には、第１半導体レーザ素子部１５０のｐ側電極１０４および第２半導体レーザ素子部１６０のｐ側電極１０５が、それぞれ、約３μｍの厚みを有するＡｕＳｎからなる半田層１０７および１０８を介して、ヒートシンク１０６の上面上に形成された電極１０９および１１０に融着されている。
【０００７】
また、従来の半導体レーザ装置では、第１半導体レーザ素子部１５０の第１導波路１０２および第２半導体レーザ素子部１６０の第２導波路１０３で発生する熱をヒートシンク１０６側に放熱しやすくするために、半田層１０７および１０８が、それぞれ、ｐ側電極１０４および１０５のほぼ全面に接するように融着して、ヒートシンク１０６の上面上に形成された電極１０９および１１０に固着されている。つまり、図１７に示した従来の半導体レーザ装置では、第１半導体レーザ素子部１５０の第１導波路１０２の形成領域の下方および第２半導体レーザ素子部１６０の第２導波路１０３の形成領域の下方に、それぞれ、半田層１０７および１０８が配置された状態で融着が行われる。ここで、１つの基板上に異なる波長を出射する複数の半導体レーザ素子部が設けられた半導体レーザ素子を用いて共通の光学系にレーザ光を出射する場合、共通の光学系を異なる波長のレーザ光が通過するため、各波長のレーザ光の偏光特性（偏光比、偏光角）が重要となる。
【特許文献１】特開２００４−１９３３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１７に示した従来の半導体レーザ装置では、第１半導体レーザ素子部１５０の第１導波路１０２の形成領域の下方および第２半導体レーザ素子部１６０の第２導波路１０３の形成領域の下方に、それぞれ、半田層１０７および１０８が配置された状態で、その半田層１０７および１０８によって、ｐ側電極１０４および１０５が、それぞれ、ヒートシンク１０６の上面上に形成された電極１０９および１１０に半田層１０７および１０８を介して固着されているので、第１半導体レーザ素子部１５０および第２半導体レーザ素子部１６０とヒートシンク１０６との熱膨張係数の差に起因して第１半導体レーザ素子部１５０の第１導波路１０２および第２半導体レーザ素子部１６０の第２導波路１０３に引張り応力が加わる。これにより、第１半導体レーザ素子部１５０の第１導波路１０２および第２半導体レーザ素子部１６０の第２導波路１０３に引張り歪が発生する。この点に関して、本願発明者が種々検討した結果、上記した第１半導体レーザ素子部１５０の第１導波路１０２および第２半導体レーザ素子部１６０の第２導波路１０３の引張り歪によって、６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部１５０の偏光特性が低下する一方、７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を発光する第２半導体レーザ素子部１６０の偏光特性は低下しないということを見出した。このため、本願発明者は、図１７に示したような第１半導体レーザ素子部１５０の第１導波路１０２の形成領域の下方および第２半導体レーザ素子部１６０の第２導波路１０３の形成領域の下方に半田層１０７および１０８が配置された構造では、６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部１５０の偏光特性の低下を抑制するのが困難であるという問題点（課題）があるということを見出した。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、複数の異なる発振波長を出射することができるとともに、各々の半導体レーザ素子部の偏光特性の低下を抑制することが可能な半導体レーザ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１０】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による半導体レーザ装置は、第１基板上に形成され、第１導波路を含むとともに、少なくともＧａ、ＩｎおよびＰを含有する発光層を含む第１半導体レーザ素子部と、第１基板上に形成され、第２導波路を含む第２半導体レーザ素子部と、第１導波路および第２導波路が下側に配置されるように、第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部が、それぞれ、第１融着層および第２融着層を用いて取り付けられる基台とを備え、第１半導体レーザ素子部は、平面的に見て、第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に第１融着層が存在しない状態で基台側に取り付けられている。
【００１１】
この第１の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、第１導波路を含むとともに、少なくともＧａ、ＩｎおよびＰを含有する発光層を含む第１半導体レーザ素子部と、第２導波路を含む第２半導体レーザ素子部とが第１基板上に形成されるとともに、第１導波路および第２導波路が下側に配置されるように基台に取り付けられる構造において、平面的に見て、少なくともＧａ、ＩｎおよびＰを含有する発光層を含む第１半導体レーザ素子部の第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に融着層が存在しない状態で第１半導体レーザ素子部を基台側に取り付けることによって、第１導波路の形成領域の下方に位置する領域における第１半導体レーザ素子部と基台との接合面積を減少させることができるので、基台と第１半導体レーザ素子部との熱膨張係数の差に起因して生じる第１導波路近傍の引張り応力を小さくすることができる。これにより、第１半導体レーザ素子部の第１導波路近傍に過度な引張り歪が発生するのを抑制することができるので、偏光特性が低下するのを抑制することができる。すなわち、少なくともＧａ、ＩｎおよびＰを含有する発光層を含む第１半導体レーザ素子部の量子井戸層には、通常、量子井戸層の成長時に圧縮歪が導入されており、その圧縮歪によって良好な偏光特性が保たれている。この場合に、第１半導体レーザ素子部と基台とが接合されると、第１半導体レーザ素子部と基台との熱膨張係数の差に起因して生じる引張り応力により、第１半導体レーザ素子部の第１導波路近傍に引張り歪が新たに発生するので、量子井戸層の圧縮歪が打ち消されて小さくなり、その結果、偏光特性が低下すると考えられる。本発明では、上記のように、第１導波路近傍に発生する引張り歪を低減させることができるので、第１半導体レーザ素子部の量子井戸層に導入された圧縮歪が打ち消されて小さくなるのを抑制することができ、その結果、第１半導体レーザ素子部の偏光特性の低下を抑制することができると考えられる。
【００１２】
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第１半導体レーザ素子部は、第１導波路の形成領域の下方に位置する領域に第１融着層が存在しない状態で基台側に取り付けられている。このように構成すれば、第１導波路の形成領域の下方に位置する領域における第１半導体レーザ素子部と基台との接合面積を０にすることができるので、基台と第１半導体レーザ素子部との熱膨張係数の差に起因して第１導波路近傍の引張り応力が生じるのをより抑制することができる。このため、第１半導体レーザ素子部の第１導波路近傍に過度な引張り歪が発生するのをより抑制することができるので、第１半導体レーザ素子部の偏光特性が低下するのをより有効に抑制することができる。
【００１３】
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第１半導体レーザ素子部は、平面的に見て、第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の一部に、第１融着層が存在しない状態で基台側に取り付けられている。このように構成すれば、第１半導体レーザ素子部と融着層との接触面積が、第１導波路の形成領域の下方に位置する領域に融着層が存在しない状態で融着する場合に比べて増加するので、その分、第１半導体レーザ素子部の放熱性を向上させることができる。
【００１４】
上記第１半導体レーザ素子部が、平面的に見て、第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の一部に、第１融着層が存在しない状態で基台側に取り付けられている半導体レーザ装置において、好ましくは、第１融着層は、平面的に見て、第１導波路の形成領域の下方に位置する領域のうちの第１導波路の延びる方向の中央部近傍に形成されている。このように構成すれば、第１半導体レーザ素子部と基台とを第１導波路の中央部近傍で第１融着層により接合することができるので、第１半導体レーザ素子部と基台とを第１導波路の延びる方向の端部の１カ所で第１融着層により接合する場合に比べて、第１半導体レーザ素子部と基台との接合強度を向上させることができる。
【００１５】
上記第１半導体レーザ素子部が、平面的に見て、第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の一部に、第１融着層が存在しない状態で基台側に取り付けられている半導体レーザ装置において、好ましくは、第１融着層は、平面的に見て、第１導波路の形成領域の下方に位置する領域に、第１導波路の延びる方向に所定の間隔を隔てて複数形成されている。このように構成すれば、第１導波路の形成領域の下方に融着層が分散して配置されるので、第１半導体レーザ素子部と基台との接合に起因して第１導波路近傍に生じる応力の発生位置を分散させることができる。このため、第１半導体レーザ素子部の第１導波路の形成領域の下方の一部の領域に第１融着層が存在することによる放熱性の向上に加えて、第１半導体レーザ素子部の第１導波路近傍に導入される引張り歪を小さくすることができる。
【００１６】
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第２半導体レーザ素子部は、ＧａおよびＡｓを含有する発光層を含むとともに、平面的に見て、第２導波路の形成領域の下方に位置する領域に第２融着層が存在する状態で、基台側に取り付けられている。このように構成すれば、第２導波路の形成領域の下方に位置する第２融着層により、ＧａおよびＡｓを含有する発光層を含む第２半導体レーザ素子部の第２導波路近傍には、基台と第２半導体レーザ素子部との熱膨張係数の差に起因して引張り応力が加わるので、第２導波路近傍に適度な引張り歪を発生させることができる。これにより、第２半導体レーザ素子部の偏光特性を向上させることができる。この理由としては、ＧａおよびＡｓを含有する発光層を含む第２半導体レーザ素子部の量子井戸層には、通常、量子井戸層の成長時に圧縮歪が導入されておらず、第２半導体レーザ素子部と基台との接合によって第２半導体レーザ素子部の量子井戸層に適度な引張り歪を発生させることができると考えられる。その結果、第２半導体レーザ素子部の偏光特性を向上させることができると考えられる。
【００１７】
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第１半導体レーザ素子部には、第１電極部が形成されるとともに、第２半導体レーザ素子部には、第２電極部が形成され、基台上には、第１電極部および第２電極部のそれぞれと対応するように第３電極部および第４電極部が形成され、第１電極部および第２電極部が、それぞれ、第１融着層および第２融着層を介して、第３電極部および第４電極部に融着されることによって、第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部が基台に固着されており、第１電極部と第３電極部とを融着する第１融着層は、平面的に見て、第１半導体レーザ素子部の第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に存在しないように配置されている。このように構成すれば、第１電極部と第３電極部とを第１融着層を介して接合することによって、第１半導体レーザ素子部を容易に、第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に第１融着層が存在しない状態で、基台に固着することができるとともに、第２電極部と第４電極部とを第２融着層を介して接合することによって、第２半導体レーザ素子部を容易に基台に固着することができる。
【００１８】
上記電極部を備える半導体レーザ装置において、好ましくは、第３電極部は、基台上の第１導波路の形成領域の下方に位置する領域以外の領域に形成されている。このように構成すれば、第１半導体レーザ素子部の第１電極部と基台表面に形成した第３電極部とを融着層を介して接合した際に、融着層は、第３電極部の表面上にのみ形成されるので、第１導波路の形成領域の下方に位置する領域を融着層が存在しない状態に容易にすることができる。
【００１９】
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第２基板上に形成され、第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部とは異なる発振波長のレーザ光を出射する第３半導体レーザ素子部をさらに備え、第３半導体レーザ素子部は、第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部と基台との間に配置されており、第１半導体レーザ素子部は、平面的に見て、第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に第１融着層が存在しない状態で、第３半導体レーザ素子部を介して、基台側に取り付けられている。このように構成すれば、第１半導体レーザ素子部の偏光特性の低下を抑制しながら、第１半導体レーザ素子部、第２半導体レーザ素子部および第３半導体レーザ素子部の相互間の発光点間距離を短くすることができるので、レンズなどの光学部材を有効に共有することができる。
【００２０】
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第１導波路および第２導波路は、それぞれ、基台側に突出した凸状のリッジ部を含む。このように凸状のリッジ部を有する構造では、第１導波路を構成する凸状のリッジ部に応力が加わりやすいので、本発明の第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に半田層が存在しない構成により、凸状のリッジ部に加わる引張り応力を低減するのがより効果的である。
【００２１】
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第１基板は、所定のオフ角を有するオフ基板である。このように構成すれば、オフ基板の表面には、良質な結晶成長が行われるので、オフ基板の表面上に容易に特性の優れた第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部を形成することができる。
【００２２】
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、融着層は、半田層である。このように構成すれば、電極部間を電気的に接続することができるとともに、容易に電極部を固着することができる。
【００２３】
上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、基台は、放熱基台である。このように構成すれば、半導体レーザ装置のレーザ光の発光により生じた熱を容易に放熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子をヒートシンクに融着した状態を示した断面図である。図２は、図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子を示した断面図である。図３は、図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子の第１半導体レーザ素子部の発光層の拡大断面図であり、図４は、図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子の第２半導体レーザ素子部の発光層の拡大断面図である。図５は、図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子をヒートシンクに融着した状態を示した平面図である。図１〜図５を参照して、第１実施形態による半導体レーザ素子の構造について説明する。
【００２６】
第１実施形態による半導体レーザ装置では、図２に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を有する第１半導体レーザ素子部１０と、ＡｌＧａＡｓ系半導体層を有する第２半導体レーザ素子部２０とを含んでいる。第１半導体レーザ素子部１０は、６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する機能を有するとともに、第２半導体レーザ素子部２０は、７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を発光する機能を有する。そして、第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０は、同一のｎ型ＧａＡｓ基板１の上面上に形成されている。なお、ｎ型ＧａＡｓ基板１は、本発明の「第１基板」の一例である。
【００２７】
また、第１半導体レーザ素子部１０と第２半導体レーザ素子部２０との間には、第１半導体レーザ素子部１０と第２半導体レーザ素子部２０とを電気的に分離するための分離溝４が設けられている。この分離溝４の幅Ｗ１は、約３０μｍになるように構成されている。また、第１半導体レーザ素子部１０のリッジ部１６の中央部と第２半導体レーザ素子部２０のリッジ部２６の中央部との距離Ｗ２は、約１１０μｍになるように構成されている。
【００２８】
６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部１０の具体的な構造としては、（１００）面から〔０１１〕方向に約９°のオフ角で傾斜したオフ基板であるｎ型ＧａＡｓ基板１の上面上に、約１．５μｍの厚みを有するｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型クラッド層１１が形成されている。ｎ型クラッド層１１上には、発光層１２が形成されている。
【００２９】
この発光層１２は、図３に示すように、約８ｎｍの厚みを有するＩｎ０．５７Ｇａ０．４３Ｐからなる３つの量子井戸層１２ａと、約６ｎｍの厚みを有する（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる２つの量子障壁層１２ｂとが交互に積層された多重量子井戸構造を有する第１ＭＱＷ活性層１２ｅを含んでいる。この量子井戸層１２ａには、量子井戸層１２ａの結晶成長時に圧縮歪が導入されている。また、第１ＭＱＷ活性層１２ｅを挟むように、約５０ｎｍの厚みを有するアンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ側光ガイド層１２ｃおよびｐ側光ガイド層１２ｄが設けられている。そして、第１ＭＱＷ活性層１２ｅ、ｎ側光ガイド層１２ｃおよびｐ側光ガイド層１２ｄによって、発光層１２が構成されている。
【００３０】
発光層１２上には、図２に示すように、約０．２μｍの厚みを有するｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｐ型第１クラッド層１３が形成されている。ｐ型第１クラッド層１３上には、約２０ｎｍの厚みを有するｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐからなるエッチングストップ層１３ａが形成されている。エッチングストップ層１３ａ上の所定領域には、約１μｍの厚みを有するｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｐ型第２クラッド層１４が形成されている。このｐ型第２クラッド層１４は、メサ形状（台形形状）に形成されている。ｐ型第２クラッド層１４上には、約０．１μｍの厚みを有するｐ型ＧａＩｎＰからなるｐ型コンタクト層１５が形成されている。そして、ｐ型第２クラッド層１４とｐ型コンタクト層１５とによって、リッジ部１６が構成されている。このリッジ部１６の根元部の幅は、約３μｍである。また、発光層１２の近傍のリッジ部１６に対応する領域には、第１導波路１６ａが形成されている。
【００３１】
また、リッジ部１６のｐ型コンタクト層１５上以外の部分には、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＩｎＰからなるｎ型電流ブロック層１７が形成されている。そして、ｎ型電流ブロック層１７およびリッジ部１６のｐ型コンタクト層１５の上面上には、下層から上層に向かって、約１５ｎｍの厚みを有するＣｒ層と、約１μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側電極１８が形成されている。なお、ｐ側電極１８は、本発明の「第１電極部」の一例である。
【００３２】
また、７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を発光する第２半導体レーザ素子部２０の具体的な構造としては、オフ基板であるｎ型ＧａＡｓ基板１の上面上に、約１．５μｍの厚みを有するｎ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓからなるｎ型クラッド層２１が形成されている。ｎ型クラッド層２１上には、発光層２２が形成されている。
【００３３】
この発光層２２は、図４に示すように、約６ｎｍの厚みを有する（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ａｓからなる３つの量子井戸層２２ａと、約８ｎｍの厚みを有する（Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５）０．５Ａｓからなる２つの量子障壁層２２ｂとが交互に積層された多重量子井戸構造を有する第２ＭＱＷ活性層２２ｅを含んでいる。この量子井戸層２２ａには、量子井戸層２２ａの結晶成長時に圧縮歪が導入されていない。また、第２ＭＱＷ活性層２２ｅを挟むように、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープ（Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５）０．５Ａｓからなるｎ側光ガイド層２２ｃおよびｐ側光ガイド層２２ｄが設けられている。そして、第２ＭＱＷ活性層２２ｅ、ｎ側光ガイド層２２ｃおよびｐ側光ガイド層２２ｄによって、発光層２２が構成されている。
【００３４】
発光層２２上には、図２に示すように、約０．２μｍの厚みを有するｐ型（Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５）０．５Ａｓからなるｐ型第１クラッド層２３が形成されている。ｐ型第１クラッド層２３上には、約２０ｎｍの厚みを有する（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ａｓからなるエッチングストップ層２３ａが形成されている。エッチングストップ層２３ａ上の所定領域には、約１μｍの厚みを有するｐ型（Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５）０．５Ａｓからなるｐ型第２クラッド層２４が形成されている。このｐ型第２クラッド層２４は、メサ形状（台形形状）に形成されている。ｐ型第２クラッド層２４上には、約０．１μｍの厚みを有するｐ型ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層２５が形成されている。そして、ｐ型第２クラッド層２４とｐ型コンタクト層２５とによって、リッジ部２６が構成されている。また、リッジ部２６は、約３μｍの幅を有する。また、発光層２２の近傍のリッジ部２６に対応する領域には、第２導波路２６ａが形成されている。
【００３５】
また、リッジ部２６のｐ型コンタクト層２５上以外の部分には、約１μｍの厚みを有するｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ａｓからなるｎ型電流ブロック層２７が形成されている。そして、ｎ型電流ブロック層２７およびｐ型コンタクト層２５の上面上には、約１．５μｍの厚みを有するｐ型ＧａＡｓからなるｐ型キャップ層２８が形成されている。ｐ型キャップ層２８上には、下層から上層に向かって、約１５ｎｍの厚みを有するＣｒ層と、約１μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側電極２９が形成されている。なお、ｐ側電極２９は、本発明の「第２電極部」の一例である。
【００３６】
そして、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面上には、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面に近い方から順に、約０．１μｍの厚みを有するＡｕＧｅ層と、約３０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約０．５μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側電極２が形成されている。
【００３７】
そして、図１に示すように、同一のｎ型ＧａＡｓ基板１の上面上に形成された第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０は、発光層１２および２２で発生した熱を放熱するために、ＡｌＮからなるヒートシンク３０の上面に対して、発光層１２および２２を挟むｐｎ接合（第１導波路１６ａおよび第２導波路２６ａ）を下側に配置するジャンクションダウン方式で取り付けられている。ヒートシンク３０の上面上の第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０のｐ側電極１８および２９に対応する領域には、下層から上層に向かって、約０．１μｍの厚みを有するＴｉ層と、約０．２μｍの厚みを有するＰｔ層と、約０．３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなる電極３０ａおよび３０ｂが所定の間隔を隔てて形成されている。なお、電極３０ａおよび３０ｂは、それぞれ、本発明の「第３電極部」および「第４電極部」の一例である。そして、第１半導体レーザ素子部１０のｐ側電極１８および第２半導体レーザ素子部２０のｐ側電極２９が、約３μｍの厚みを有するＡｕＳｎ（Ａｕ：８０ｗｔ％）からなる半田層３１および３２により、ヒートシンク３０の上面上に融着されている。なお、ヒートシンク３０は、本発明の「基台」および「放熱基台」の一例であり、半田層３１は、本発明の「融着層」および「第１融着層」の一例であり、半田層３２は、本発明の「融着層」および「第２融着層」の一例である。
【００３８】
ここで、第１実施形態では、図１および図５に示すように、第１半導体レーザ素子部１０のｐ側電極１８は、平面的に見て、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域以外の領域で半田層３１が融着することによって、ヒートシンク３０の電極３０ａに固着されている。つまり、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域には、半田層３１が設けられておらず空間が設けられている。また、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの中心部から半田層３１までの距離Ｗ３は、約１０μｍである。リッジ部１６の根元部の幅が約３μｍ（片側約１．５μｍ）であるので、リッジ部１６の形成領域の端部から水平方向に約８．５μｍ（＝約１０μｍ−約１．５μｍ）だけ離れて半田層３１が設けられている。また、ヒートシンク３０の電極３０ａは、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域以外の領域に形成されている。
【００３９】
また、第１実施形態では、図１および図５に示すように、第２半導体レーザ素子部２０は、ｐ側電極２９のほぼ全面が半田層３２と接する状態で融着されて、ヒートシンク３０の電極３０ｂに固着されている。また、第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａの中心部から半田層３２の第２半導体レーザ素子部２０側の端部までの距離Ｗ４は、約３０μｍである。
【００４０】
図６および図７は、それぞれ、図１に示した第１実施形態の構造による赤色レーザ光の偏光角および偏光比の測定結果を示したグラフである。図８および図９は、比較例１による赤色レーザ光の偏光角および偏光比の測定結果を示したグラフである。具体的には、図６および図７には、それぞれ、赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在せず、かつ、赤外レーザ光を発光する第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３２が存在する第１実施形態による第１半導体レーザ素子部１０のＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザの偏光角および偏光比の測定結果が示されている。また、図８および図９には、それぞれ、赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在し、かつ、赤外レーザ光を発光する第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａの形成領域の下方に位置する領域にも半田層３２が存在する比較例１による第１半導体レーザ素子部１０のＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザの偏光角および偏光比の測定結果が示されている。また、図６および図８のグラフの横軸は、偏光角（°）を示しており、グラフの縦軸は頻度（各々の偏光角が得られた回数）を示している。また、図７および図９のグラフの横軸は、偏光比を示しており、グラフの縦軸は頻度（各々の偏光比が得られた回数）を示している。
【００４１】
ここで、偏光角および偏光比について説明する。偏光プリズムを回転させながらレーザ光を偏光プリズムに通過させると、偏光プリズムを通過したレーザ光は、偏光プリズムの回転角度によって光強度が変化する。その際、レーザ光の光強度が最大（ｍａｘ．）となる時の偏光プリズムの回転角が偏光角である。また、レーザ光の光強度が最大となる時の偏光プリズムの回転角からさらに偏光プリズムを回転させると、レーザ光の光強度が最小（ｍｉｎ．）となる。このレーザ光の最大値と最小値との比（ｍａｘ．／ｍｉｎ．）が偏光比である。また、偏光特性は、偏光角と偏光比とから評価され、偏光角が小さい程、偏光特性は良好となり、偏光比が大きい程、偏光特性は良好となる。
【００４２】
測定結果としては、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在せず、かつ、第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３２が存在する第１実施形態では、図６に示すように、偏光角が−５°の時の頻度が最も高くなっている。また、第１実施形態では、偏光角が−５°の頻度は、偏向角が０°および−１０°の場合に比べて、２倍以上となっている。また、第１実施形態では、偏光角が−５°の頻度は、全体の大部分を占めている。一方、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方および第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａの形成領域の下方に位置する領域に、それぞれ、半田層３１および３２が存在する比較例１では、図８に示すように、偏光角が−５°、−１０°および−１５°で頻度に大きな差はなく、これらの合計が、全体の大部分を占めている。これにより、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在しない場合には、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在する場合に比べて、赤色レーザ光の偏光角が小さくなり、バラツキが小さくなることがわかる。
【００４３】
また、第１実施形態による赤色レーザ光の偏光比は、図７に示すように、偏光比が１００、１５０、２００および２５０の合計の頻度が全体の大部分を占めるのに対し、比較例１による赤色レーザ光の偏光比では、図９に示すように、偏光比が１００の頻度が突出して高く、次いで偏光比５０の頻度が高くなっている。また、比較例１では、偏光比が５０と１００との合計の頻度が、全体の頻度の大部分を占めている。このことより、第１実施形態による赤色レーザ光の偏光比は、比較例１による赤色レーザ光の偏光比に比べて、偏光比が大きくなる。
【００４４】
図６〜図９に示したＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザの偏光特性の測定結果から、平面的に見て、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在しない場合には、赤色レーザ光である第１半導体レーザ素子部１０のレーザ光の偏光特性が向上することが判明した。
【００４５】
図１０および図１１は、比較例２による赤外レーザ光の偏光角および偏光比の測定結果を示したグラフである。図１２および図１３は、比較例３による赤外レーザ光の偏光角および偏光比の測定結果を示したグラフである。具体的には、図１０および図１１には、それぞれ、赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在し、かつ、赤外レーザ光を発光する第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａの形成領域の下方に位置する領域にも半田層３２が存在する比較例２による第２半導体レーザ素子部２０の赤外レーザの偏光角および偏光比の測定結果が示されている。また、図１２および図１３には、それぞれ、赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在し、かつ、赤外レーザ光を発光する第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３２が存在しない比較例３による第２半導体レーザ素子部２０の赤外レーザの偏光角および偏光比の測定結果が示されている。また、図１０および図１２のグラフの横軸は、偏光角（°）を示しており、グラフの縦軸は頻度（各々の偏光角が得られた回数）を示している。また、図１１および図１３のグラフの横軸は、偏光比を示しており、グラフの縦軸は頻度（各々の偏光比が得られた回数）を示している。
【００４６】
測定結果としては、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域および第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａの形成領域の下方に位置する領域のいずれにも半田層３１および３２が存在する比較例２の場合では、図１０に示すように、偏光角が−５°の時の頻度が最も高くなっている。また、比較例２では、偏光角が−５°の頻度は、偏向角が０°および−１０°の場合に比べて、２倍以上となっている。また、比較例２では、偏光角が−５°の頻度は、全体の大部分を占めている。一方、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在し、かつ、第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａ下方に位置する領域に半田層３２が存在しない比較例３の場合では、図１２に示すように、偏光角が−５°、−１０°および−１５°で頻度に大きな差はなく、これらの合計が、全体の大部分を占めている。このため、第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３２が存在する場合には、第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３２が存在しない場合に比べて、赤外レーザ光の偏光角が小さくなり、バラツキが小さくなる。
【００４７】
また、比較例２による赤外レーザ光の偏光比では、図１１に示すように、偏光比が２００、２５０および３００の偏光比の合計の頻度が全体の大部分を占めるのに対し、比較例３の赤外レーザ光の偏光比では、図１３に示すように、偏光比が１００の頻度が突出して高く、次いで偏光比５０の頻度が高くなっている。また、偏光比が５０、１００および１５０の合計の頻度が、全体の頻度の大部分を占めている。このことより、比較例２による赤外レーザ光の偏光比は、比較例３における赤外レーザ光の偏光比に比べて、偏光比が大きくなる。
【００４８】
図１０〜図１３に示したＡｌＧａＡｓ系赤外レーザの偏光特性の測定結果から、第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３２が存在するには、赤外レーザ光である第２半導体レーザ素子部２０のレーザ光の偏光特性が向上する。なお、図１０および図１１では、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在する比較例２による測定結果を示した。この場合、赤外レーザ光の偏光特性は、赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在するか否かには影響しないと考えられる。したがって、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在しない第１実施形態の場合でも、比較例２と同様の結果が得られると考えられる。
【００４９】
これらの測定結果が得られた理由としては、以下のように考えられる。すなわち、上記したように、赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部１０の量子井戸層１２ａには、通常、量子井戸層１２ａの結晶成長時に圧縮歪が導入されており、その圧縮歪によって良好な偏光特性が保たれている。この場合に、第１半導体レーザ素子部１０とヒートシンク３０とが接合されると、第１半導体レーザ素子部１０とヒートシンク３０との熱膨張係数の差に起因して生じる引張り応力により、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａ近傍に引張り歪が新たに発生するので、量子井戸層１２ａの圧縮歪が打ち消されて小さくなり、その結果、偏光特性が低下すると考えられる。一方、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在しない場合には、第１半導体レーザ素子部１０のｐ側電極１８とヒートシンク３０の上面上の電極３０ａとの接合面積が小さくなるので、第１半導体レーザ素子部１０とヒートシンク３０との熱膨張係数の差に起因して生じる引張り応力が減少する。このため、第１導波路１６ａ近傍に新たに導入される引張り歪が低下するので、第１半導体レーザ素子部１０の量子井戸層１２ａには適度な引張り歪が導入された状態となる。その結果、第１半導体レーザ素子部１０の赤色レーザ光の偏光特性が向上すると考えられる。
【００５０】
一方、赤外レーザ光を発光する第２半導体レーザ素子部２０の量子井戸層２２ａには、通常、量子井戸層２２ａの結晶成長時に圧縮歪が導入されておらず、第２半導体レーザ素子部２０とヒートシンク３０とが接合されると、第２半導体レーザ素子部２０とヒートシンク３０との熱膨張係数の差に起因して生じる引張り応力により、第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａ近傍に引張り歪が発生する。この引張り歪によって、第２半導体レーザ素子部２０の量子井戸層２２ａに適度な引張り歪が発生し、第２半導体レーザ素子部２０の赤外レーザ光の偏光特性が向上すると考えられる。
【００５１】
第１実施形態では、上記のように、赤色レーザ光を発光する第１導波路１６ａを含む第１半導体レーザ素子部１０と、赤外レーザ光を発光する第２導波路２６ａを含む第２半導体レーザ素子部２０とがＧａＡｓ基板１上に形成されるとともに、第１導波路１６ａおよび第２導波路２６ａが下側に配置されるようにヒートシンク３０に取り付けられる構造において、平面的に見て、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在しない状態で第１半導体レーザ素子部１０をヒートシンク３０側に固着することによって、第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域における第１半導体レーザ素子部１０とヒートシンク３０との接合面積を０にすることができるので、ヒートシンク３０と第１半導体レーザ素子部１０との熱膨張係数の差に起因して生じる第１導波路１６ａ近傍の引張り応力を小さくすることができる。これにより、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａ近傍に過度な引張り歪が発生するのを抑制することができるので、偏光特性が低下するのを抑制することができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、赤外レーザ光を発光する第２導波路２６ａを含む第２半導体レーザ素子部２０を、平面的に見て、第２導波路２６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３２が存在する状態で、ヒートシンク３０側に固着することによって、第２導波路２６ａの形成領域の下方に位置する半田層３２により、第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ａ近傍に、ヒートシンク３０と第２半導体レーザ素子部２０との熱膨張係数の差に起因して生じる引張り応力が加わるので、第２導波路２６ａ近傍に適度な引張り歪を発生させることができる。これにより、第２半導体レーザ素子部２０の偏光特性を向上させることができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、第１半導体レーザ素子部１０に、ｐ側電極１８を形成するとともに、第２半導体レーザ素子部２０に、ｐ側電極２９を形成し、ヒートシンク３０上に、ｐ側電極１８および２９のそれぞれと対応するように電極３０ａおよび３０ｂを形成し、ｐ側電極１８および２９を、それぞれ、半田層３１および３２を介して、電極３０ａおよび３０ｂに融着することにより、第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０をヒートシンク３０に固着し、かつ、ｐ側電極１８と電極３０ａとを融着する半田層３１を、平面的に見て、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に存在しないように配置することによって、ｐ側電極１８と電極３０ａとを半田層３１を介して接合することにより、第１半導体レーザ素子部１０を容易に、第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層３１が存在しない状態で、ヒートシンク３０に固着することができるとともに、ｐ側電極２９と電極３０ｂとを半田層３２を介して接合することにより、第２半導体レーザ素子部２０を容易にヒートシンク３０に固着することができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、電極３０ａを、ヒートシンク３０上の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域以外の領域に形成することによって、第１半導体レーザ素子部１０のｐ側電極１８とヒートシンク３０の表面に形成した電極３０ａとを半田層３１を介して固着した際に、半田層３１を、容易にｐ側電極１８の表面上にのみ形成することができるので、第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域を半田層３１が存在しない状態に容易にすることができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、ｎ型ＧａＡｓ基板１を、所定のオフ角を有するオフ基板とすることによって、オフ基板であるｎ型ＧａＡｓ基板１上に良質な結晶成長を行うことができるので、ｎ型ＧａＡｓ基板１の表面上に容易に特性の優れた第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０を形成することができる。
【００５６】
（第２実施形態）
図１４は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置を示した平面図である。この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、平面的に見て、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域の一部に半田層１３１が存在する場合の例について説明する。第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５７】
すなわち、この第２実施形態では、上記第１実施形態における半導体レーザ素子と同一の半導体レーザ素子が、ヒートシンク３０上に取り付けられている。具体的には、同一のｎ型ＧａＡｓ基板１の上面上に形成された第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０は、発光層１２および２２で発生した熱を放熱するために、ＡｌＮからなるヒートシンク３０の上面に対して、発光層１２および２２を挟むｐｎ接合（第１導波路１６ａおよび第２導波路２６ａ）を下側に配置するジャンクションダウン方式で取り付けられている。
【００５８】
ここで、第２実施形態では、図１４に示すように、平面的に見て、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域のうちの第１導波路１６ａの延びる方向の中央部近傍に半田層１３１が存在し、第１半導体レーザ素子部１０がヒートシンク３０上に固着されている。なお、半田層１３１は、本発明の「融着層」および「第１融着層」の一例である。
【００５９】
第２実施形態では、上記のように、第１半導体レーザ素子部１０を、平面的に見て、第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に半田層１３１が存在しない状態で融着することによって、第１半導体レーザ素子部１０と半田層１３１との接触面積が、平面的に見て、第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に半田層１３１が存在しない状態で融着する場合に比べて大きくなるので、その分、第１半導体レーザ素子部１０の放熱性を向上させることができる。その結果、第１半導体レーザ素子部１０の温度特性を向上させることができる。
【００６０】
また、第２実施形態では、半田層１３１を、平面的に見て、第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域のうちの第１導波路１６ａの延びる方向の中央部近傍に形成することによって、第１半導体レーザ素子部１０とヒートシンク３０とを第１導波路１６ａの中央部近傍で半田層１３１により接合することができるので、第１半導体レーザ素子部１０とヒートシンク３０とを第１導波路１６ａの延びる方向の端部の１カ所で半田層１３１により接合する場合に比べて、第１半導体レーザ素子部１０とヒートシンク３０との接合強度を向上させることができる。
【００６１】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６２】
（第３実施形態）
図１５は、本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置を示した平面図である。この第３実施形態では、上記第１および第２実施形態と異なり、平面的に見て、第１半導体レーザ素子部の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に所定の間隔を隔てて複数の半田層２３１が存在する場合の例について説明する。第３実施形態のその他の構成は、第１および第２実施形態と同様である。
【００６３】
すなわち、この第３実施形態では、上記第１および第２実施形態における半導体レーザ素子と同一の半導体レーザ素子が、ヒートシンク３０上に取り付けられている。具体的には、同一のｎ型ＧａＡｓ基板１の上面上に形成された第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０は、発光層１２および２２で発生した熱を放熱するために、ＡｌＮからなるヒートシンク３０の上面に対して、発光層１２および２２を挟むｐｎ接合を下側に配置するジャンクションダウン方式で取り付けられている。
【００６４】
ここで、第３実施形態では、図１５に示すように、平面的に見て、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に、所定の間隔を隔てて複数の半田層２３１が存在し、第１半導体レーザ素子部１０がヒートシンク３０上に固着されている。なお、半田層２３１は、本発明の「融着層」および「第１融着層」の一例である。
【００６５】
第３実施形態では、上記のように、半田層２３１は、平面的に見て、第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域に、第１導波路１６ａの延びる方向に所定の間隔を隔てて複数形成することによって、第１導波路１６ａの形成領域の下方に半田層２３１が分散して配置されるので、第１半導体レーザ素子部１０とヒートシンク３０との接合に起因して第１導波路１６ａ近傍に生じる応力の発生位置を分散させることができる。このため、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａの形成領域の下方の一部の領域に半田層２３１が存在することによる放熱性の向上に加えて、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ａ近傍に導入される引張り歪を小さくすることができる。
【００６６】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態および第２実施形態と同様である。
【００６７】
（第４実施形態）
図１６は、本発明の第４実施形態による半導体レーザ素子をヒートシンクに融着した状態を示した断面図である。この第４実施形態では、上記第１〜第３実施形態と異なり、第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０を含む半導体レーザ素子とヒートシンクとの間に４０５ｎｍ帯の青紫色レーザ光を発光する第３半導体レーザ素子部４０を含む半導体レーザ素子が形成されている例について説明する。第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０を含む半導体レーザ素子の構造は、第１〜第３実施形態と同様である。
【００６８】
まず、図１６を参照して、４０５ｎｍ帯の青紫色レーザ光を発光する第３半導体レーザ素子部４０を含む半導体レーザ素子の構造について説明する。約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板４１上に、約１．０μｍの厚みを有するアンドープのＡｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなる低温バッファ層４２が形成されている。なお、ｎ型ＧａＮ基板４１は、本発明の「第２基板」の一例である。低温バッファ層４２上には、約２．０μｍの厚みを有するＧｅがドープされたｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｎ型クラッド層４３が形成されている。ｎ型クラッド層４３上には、多重量子井戸構造を有するＭＱＷ活性層４４が形成されている。ＭＱＷ活性層４４は、約３．５ｎｍの厚みを有するアンドープのＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる３つの量子井戸層と、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなる３つの量子障壁層とが交互に積層されて構成されている。
【００６９】
また、ＭＱＷ活性層４４上には、約８０ｎｍの厚みを有するアンドープのＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｐ側光ガイド層４５が形成されている。ｐ側光ガイド層４５上には、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープのＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎからなるｐ側キャリアブロック層４６が形成されている。また、ｐ側キャリアブロック層４６上には、図１６に示すように、平坦部と凸部とを有するＭｇがドープされたＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｐ型クラッド層４７が形成されている。このｐ型クラッド層４７の凸部の膜厚は、約０．４５μｍであり、ｐ型クラッド層４７の凸部以外の平坦部の膜厚は、約０．０５μｍである。ｐ型クラッド層４７の凸部の上面上には、約２ｎｍの厚みを有するアンドープのＩｎ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｐ側コンタクト層４８が形成されている。ｐ型クラッド層４７の凸部と、ｐ側コンタクト層４８とによって、電流通路となるリッジ部４９が構成されている。このリッジ部４９は、平面的に見て、光の出射方向に延びるストライプ状（細長状）に形成されている。また、リッジ部４９は、約１．５μｍの幅を有している。
【００７０】
また、リッジ部４９の側面と、ｐ型クラッド層４７の平坦部の上面上とに、約０．２μｍの厚みを有するＳｉＯ２膜からなる電流ブロック層５０が形成されている。ｐ側コンタクト層４８の上面上には、下層から上層に向かって、約１ｎｍの膜厚を有するＳｉ層と、約２０ｎｍの膜厚を有するＰｄ層と、約１０ｎｍの膜厚を有するＡｕ層とからなるｐ側オーミック電極５１が形成されている。
【００７１】
また、ｐ側オーミック電極５１の上面上と、電流ブロック層５０の上面上とに、ｐ側オーミック電極５１の上面に接触するように、下層から上層に向かって、約３０ｎｍの膜厚を有するＴｉ層と、約１５０ｎｍの膜厚を有するＰｄ層と、約３０００ｎｍの膜厚を有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極５２が形成されている。また、電流ブロック層５０の上面上の第１半導体レーザ素子部１０のｐ側電極１８および第２半導体レーザ素子部２０のｐ側電極２９のそれぞれに対応する領域に、ｐ側パッド電極５２と同一組成のｐ側パッド電極５２ａおよび５２ｂがそれぞれ形成されている。
【００７２】
また、ｎ型ＧａＮ基板４１の裏面上には、図１６に示すように、ｎ型ＧａＮ基板４１の裏面に近い方から順に、約１ｎｍの膜厚を有するＳｉ層と、約６ｎｍの膜厚を有するＡｌ層と、約３０ｎｍの膜厚を有するＰｄ層と、約３００ｎｍの膜厚を有するＡｕ層からなるｎ側電極５３が形成されている。
【００７３】
ここで、第４実施形態では、図１６に示すように、第３半導体レーザ素子部４０は、第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０とヒートシンク１３０との間に配置されている。具体的には、同一のｎ型ＧａＡｓ基板１の上面上に形成された第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０は、第３半導体レーザ素子部４０を含む半導体レーザ素子のｐ側パッド電極５２ａおよび５２ｂの上面上にジャンクションダウン方式で取り付けられている。すなわち、第１半導体レーザ素子部１０のｐ側電極１８および第２半導体レーザ素子部２０のｐ側電極２９が、約３μｍの厚みを有するＡｕＳｎ（Ａｕ：８０ｗｔ％）からなる半田層３１および３２により、第３半導体レーザ素子部４０を含む半導体レーザ素子のｐ側パッド電極５２ａおよび５２ｂの上面上にそれぞれ融着されている。なお、第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０を含む半導体レーザ素子と第３半導体レーザ素子部４０を含む半導体レーザ素子との固着方法は、上記第１実施形態と同様である。また、ＡｌＮからなるヒートシンク１３０の上面上の全面には、下層から上層に向かって、約０．１μｍの厚みを有するＴｉ層と、約０．２μｍの厚みを有するＰｔ層と、約０．３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなる電極１３０ａが形成されているとともに、第３半導体レーザ素子部４０を含む半導体レーザ素子が、半導体レーザ素子のｎ側電極５３とヒートシンク１３０の電極１３０ａとの間を約３μｍの厚みを有するＡｕＳｎ（Ａｕ：８０ｗｔ％）からなる半田層２３２を融着することによって、ヒートシンク１３０上に固着されている。つまり、この第４実施形態では、第１半導体レーザ素子部１０は、平面的に見て、第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に半田層３１が存在しない状態で、第３半導体レーザ素子部４０を介して、ヒートシンク１３０側に取り付けられている。
【００７４】
第４実施形態では、上記のように、第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０とは異なる発振波長の青紫色レーザ光を出射する第３半導体レーザ素子部４０を、第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０とヒートシンク１３０との間に配置し、かつ、第１半導体レーザ素子部１０を、平面的に見て、第１導波路１６ａの形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に半田層３１が存在しない状態で、第３半導体レーザ素子部４０を介して、ヒートシンク１３０側に取り付けることによって、第１半導体レーザ素子部１０の偏光特性の低下を抑制しながら、第１半導体レーザ素子部１０、第２半導体レーザ素子部２０および第３半導体レーザ素子部４０の相互間の発光点間距離を短くすることができるので、レンズなどの光学部材を有効に共有することができる。
【００７５】
第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７６】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７７】
たとえば、上記第１〜第４実施形態では、平面的に見て、６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部の第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に半田層が存在しない状態で第１半導体レーザ素子部が融着されるとともに、７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を発光する第２半導体レーザ素子部の第２導波路の形成領域の下方に位置する領域に半田層が存在する状態で第２半導体レーザ素子部が融着される例を示したが、本発明はこれに限らず、平面的に見て、６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部の第１導波路の形成領域の下方に位置する領域および７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を発光する第２半導体レーザ素子部の第２導波路の形成領域の下方に位置する領域のそれぞれの領域の少なくとも一部に半田層が存在しない状態で、第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部が融着されるようにしてもよい。
【００７８】
また、上記第１〜第４実施形態では、同一基板上に、６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部と、７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を発光する第２半導体レーザ素子部とを形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、同一基板上に、６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部と、７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光以外の波長のレーザ光を発光する第２半導体レーザ素子部とを形成した構造にも適用可能である。
【００７９】
また、上記第１〜第４実施形態では、第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子の基板に（１００）面から〔０１１〕方向に約９°のオフ角で傾斜したオフ基板であるｎ型ＧａＡｓ基板を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、オフ基板以外の基板を用いるようにしてもよい。
【００８０】
また、上記第１〜第４実施形態では、本発明の基台として、絶縁性を有するとともに熱伝導性の良好なＡｌＮからなるヒートシンクを用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、他の材料からなるヒートシンクを用いてもよい。たとえば、ＳｉＣ、ダイヤモンドおよびＳｉなどからなるヒートシンクを用いてもよい。また、Ｃｕ、ＡｌおよびＣｕＷなどの導電性材料を用いて、その表面に絶縁膜を形成した後、電極をパターニングしたヒートシンクを基台として用いてもよい。
【００８１】
また、上記第１〜第４実施形態では、ＡｕＳｎからなる半田層を介して、第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部のｐ側電極をヒートシンクまたは第３半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子のｐ側パッド電極に融着するようにしたが、本発明はこれに限らず、半田以外の他の材料を融着層として用いるようにしてもよい。
【００８２】
また、上記第１実施形態では、ヒートシンク上の６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部のｐ側電極に対応する領域に電極部が形成されるとともに、平面的に見て、電極部を第１半導体レーザ素子部の第１導波路の形成領域の下方に位置する領域以外の領域に形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、平面的に見て、第１半導体レーザ素子部の第１導波路の形成領域の下方に位置する領域にも電極部を形成するようにしてもよい。この場合にも、半田層は、第１半導体レーザ素子部の第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に存在しない状態で配置する。
【００８３】
また、第４実施形態では、第３半導体レーザ素子部に４０５ｎｍ帯の青紫色レーザ光を発光する半導体レーザ素子を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する素子および７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を発光する素子以外の素子であれば、青紫色レーザ光以外のレーザ光を発光する半導体レーザ素子を用いてもよい。
【００８４】
また、上記第４実施形態では、第３半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子上の６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する第１半導体レーザ素子部のｐ側電極に対応する領域にｐ側パッド電極が形成されるとともに、平面的に見て、ｐ側パッド電極を第１半導体レーザ素子部の第１導波路の形成領域の下方に位置する領域以外の領域に形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、平面的に見て、第１半導体レーザ素子部の第１導波路の形成領域の下方に位置する領域にもｐ側パッド電極を形成するようにしてもよい。この場合にも、半田層は、第１半導体レーザ素子部の第１導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に存在しない状態で配置する。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子をヒートシンクに融着した状態を示した断面図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図３】図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子の第１半導体レーザ素子部の発光層の拡大断面図である。
【図４】図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子の第２半導体レーザ素子部の発光層の拡大断面図である。
【図５】図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子をヒートシンクに融着した状態を示した平面図である。
【図６】図１に示した第１実施形態における赤色レーザ光の偏光角の測定結果を示したグラフである。
【図７】図１に示した第１実施形態における赤色レーザ光の偏光比の測定結果を示したグラフである。
【図８】比較例１における赤色レーザ光の偏光角の測定結果を示したグラフである。
【図９】比較例１における赤色レーザ光の偏光比の測定結果を示したグラフである。
【図１０】比較例２による赤外レーザ光の偏光角の測定結果を示したグラフである。
【図１１】比較例２による赤外レーザ光の偏光比の測定結果を示したグラフである。
【図１２】比較例３による赤外レーザ光の偏光角の測定結果を示したグラフである。
【図１３】比較例３による赤外レーザ光の偏光比の測定結果を示したグラフである。
【図１４】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置を示した平面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置を示した平面図である。
【図１６】本発明の第４実施形態による半導体レーザ素子をヒートシンクに融着した状態を示した断面図である。
【図１７】従来の半導体レーザ装置を示した断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１                                    ｎ型ＧａＡｓ基板（第１基板）
１０                                  第１半導体レーザ素子部
１２、２２                            発光層
１８                                  ｐ側電極（第１電極部）
２０                                  第２半導体レーザ素子部
１６、２６、４９                      リッジ部
１６ａ                                第１導波路
２６ａ                                第２導波路
２９                                  ｐ側電極（第２電極部）
３０、１３０                          ヒートシンク（基台、放熱基台）
３０ａ、３０ｂ                        電極
３１、１３１、２３１                  半田層（第１融着層）
３２                                  半田層（第２融着層）
２３２                                半田層（融着層）
４０                                  第３半導体レーザ素子部
４１                                  ｎ型ＧａＮ基板（第２基板）
【図１】
2007095736.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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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