(57)【要約】【課題】ＣＯＤを抑制できるだけでなく光損失の少ない半導体レーザを提供する。【解決手段】半導体レーザ１は、第１の厚さの下段部１１１と、第１の厚さより厚い第２の厚さの上段部１１２と、下段部１１１と上段部１１２とを接続する傾斜部１１３とを有する半導体基板１１と、半導体基板１１の上にバッファ層１６を介して堆積する下部クラッド層１２と、下部クラッド層１２の上に堆積する中間層１３と、中間層１３の上に堆積する上部クラッド層１４とを含み、中間層１３は、光を発生する活性層１３１と、活性層１３１で発生した光が貫通する領域を有する中間クラッド層１３２と、中間クラッド層１３２を貫通した光を出射または反射する領域を有するガイド層１３３とを含んでおり、下からガイド層１３３、中間クラッド層１３２、および活性層１３１が順に積層された構成を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の厚さの下段部と、前記第１の厚さより厚い第２の厚さの上段部と、
前記下段部と前記上段部とを接続する傾斜部とを有する半導体基板と、
前記半導体基板上に堆積する下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に堆積する中間層と、
前記中間層上に堆積する上部クラッド層とを含む半導体レーザであって、
前記中間層が、光を発生する活性層と、前記光が伝播するガイド層と、前記活性層と前記ガイド層に挟まれ、前記傾斜部上で前記光を前記活性層から前記ガイド層に伝達する中間クラッド層とを含むことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
第１の厚さの下段部と、前記下段部の両端に設置され、前記第１の厚さより厚い第２の厚さを有する第１の上段部および第２の上段部と、前記下段部と前記第１の上段部および第２の上段部とを接続する第１の傾斜部および第２の傾斜部とを有する半導体基板と、
前記半導体基板上に堆積する下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に堆積する中間層と、
前記中間層上に堆積する上部クラッド層とを含む半導体レーザであって、
前記中間層が、光を発生する活性層と、前記光が伝播するガイド層と、前記活性層と前記ガイド層に挟まれ、前記第１の傾斜部および前記第２の傾斜部上で前記光を前記活性層から前記ガイド層に伝達する中間クラッド層とを含み、前記下段部に堆積した前記活性層で発生した光が前記第１の上段部および前記第２の上段部を伝播する構成である半導体レーザ。
【請求項３】
第１の厚さの上段部と、前記上段部の両端に設置され、前記第１の厚さより薄い第２の厚さを有する第１の下段部および第２の下段部と、前記上段部と前記第１の下段部および第２の下段部とを接続する第１の傾斜部および第２の傾斜部とを有する半導体基板と、
前記半導体基板上に堆積する下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に堆積する中間層と、
前記中間層上に堆積する上部クラッド層とを含む半導体レーザであって、
前記中間層が、光を発生する活性層と、前記光が伝播するガイド層と、前記活性層と前記ガイド層に挟まれ、前記第１の傾斜部および前記第２の傾斜部上で前記光を前記活性層から前記ガイド層に伝達する中間クラッド層とを含み、前記上段部に堆積した前記活性層で発生した光が前記第１の下段部および前記第２の下段部を伝播する構成である半導体レーザ。
【請求項４】
前記中間層が、前記半導体基板側から、前記ガイド層、前記中間クラッド層、および前記活性層の順に堆積され、前記下段部に堆積した前記活性層で発生した光が、前記上段部に堆積した前記ガイド層を伝播する構成である請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記中間層が、前記半導体基板側から、前記活性層、前記中間クラッド層、および前記ガイド層の順に堆積され、前記上段部に堆積した前記活性層で発生した光が、前記下段部に堆積した前記ガイド層を伝播する構成である請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項６】
前記活性層で発生し、伝播する光に対し、前記活性層の実効屈折率が、前記ガイド層の実効屈折率と略同値である請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の半導体レーザ。
【請求項７】
前記活性層で発生した光のスポットサイズが、前記ガイド層を伝播する光のスポットサイズと略同値である請求項６に記載の半導体レーザ。
【請求項８】
前記活性層と前記ガイド層の厚さ方向の距離が、前記ガイド層を伝播する光のスポットサイズより大きい請求項７に記載の半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザに係り、特に、光出射端面の瞬時光学損傷（ＣＯＤ）を抑制することにより信頼性を向上した半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザは、活性層に注入された電子および正孔がキャリアの反転分布が生じた状態で直接再結合することによりコヒーレント光を発生する素子であり、情報通信、精密工作等種々の分野で広く使用されている。
【０００３】
光は増幅されながら活性層を伝播し、端面に到達した光の一部は端面を透過して外部に出力され、残りは端面で反射されさらに増幅される。
【０００４】
通常、端面は反射率制御と表面保護の目的でコーティングされる。反射率を抑えたＡＲ（Anti  Reflection）コートもしくはＬＲ（Low  Reflection）コートが施された側が出射端面であり、逆に反射率を高めるためのＨＲ（High  Reflection）コートが施された側が反射端面である場合が多い。それぞれの反射率の目安は、出射端面側で５％、反射端面側で９５％程度である。
【０００５】
半導体レーザは、半導体基板上に活性層等の半導体層を気層成長法により順次積層して製造することが一般的であるが、特に端面には結晶構造の欠陥が発生しやすい。
【０００６】
このため、端面に露出した活性層では、バンドギャップが共振器中央部の活性層よりも狭まることとなり、光の一部が吸収されて発熱する。発熱によって温度が上昇すると端面のバンドギャップはさらに狭まるため、発熱現象は、正帰還状態となり、端面が溶融する瞬時光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic  Optical  Damage）を惹起する。特に上記反射膜をコートした場合、活性層内におけるＡＲコートもしくはＬＲコートが施された出射端面側の光子密度は、ＨＲコートが施された反射端面側よりも大きくなるので、出射端面側は特に損傷を受けやすい状態となる。
【０００７】
そこで、ＣＯＤの発生を抑制するために、端面および端面近傍のバンドギャップを拡大した窓領域を有する構造とすることが既に提案されている。具体的には、端面の領域に亜鉛などの不純物をドープする方法、あるいは、量子サイズ効果を利用する方法が用いられている。
【０００８】
しかしながら、不純物をドープする方法にあっては、端面の領域に必要十分な量の不純物をドープすることが困難であるだけでなく、不純物により光吸収が生じる、あるいは不純物のドープのために却って欠陥が生じやすくなるので、素子信頼性が低下するという問題があった。
【０００９】
また、量子サイズ効果を利用する方法にあっては、活性層内に結晶欠陥が発生するおそれがあり、やはり素子信頼性が低下するという問題があった。
【００１０】
そこで、活性層が直上に積層される結晶成長層の光出射端面が形成される部位に、活性層層側に突き出した凸部を設けることにより、凸部の上方の活性層のバンドギャップを、凸部の上方以外の活性層のバンドギャップよりも大きくした窓構造を有する半導体レーザが既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２９４３９４公報（［０００７］、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記提案に係る半導体レーザにあっては、活性層で発生した光は、光ガイド層、クラッド層、およびコンタクト層の実効屈折率の影響を受けて屈折するため、半導体レーザの両端面からの出射光の光軸は一直線とならず、端面で反射された光の一部が活性層に戻らず損失となってしまうという課題があった。
【００１２】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたものであって、ＣＯＤを抑制できるだけでなく、より光損失の少ない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】
【００１３】
本発明の半導体レーザは、第１の厚さの下段部と、前記第１の厚さより厚い第２の厚さの上段部と、前記下段部と前記上段部とを接続する傾斜部とを有する半導体基板と、前記半導体基板上に堆積する下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に堆積する中間層と、前記中間層上に堆積する上部クラッド層とを含む半導体レーザであって、前記中間層が、光を発生する活性層と、前記光が伝播するガイド層と、前記活性層と前記ガイド層に挟まれ、前記傾斜部上で前記光を前記活性層から前記ガイド層に伝達する中間クラッド層とを含む構成であることを特徴としている。
【００１４】
この構成により、光は活性層よりバンドギャップの大きなガイド層から出射されるので、端面において光吸収が起こり難くなり、ＣＯＤを防止できることとなる。
【００１５】
本発明の半導体レーザは、第１の厚さの下段部と、前記下段部の両端に設置され、前記第１の厚さより厚い第２の厚さを有する第１の上段部および第２の上段部と、前記下段部と前記第１の上段部および第２の上段部とを接続する第１の傾斜部および第２の傾斜部とを有する半導体基板と、前記半導体基板上に堆積する下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に堆積する中間層と、前記中間層上に堆積する上部クラッド層とを含む半導体レーザであって、前記中間層が、光を発生する活性層と、前記光が伝播するガイド層と、前記活性層と前記ガイド層に挟まれ、前記第１の傾斜部および前記第２の傾斜部上で前記光を前記活性層から前記ガイド層に伝達する中間クラッド層とを含み、前記下段部に堆積した前記活性層で発生した光が前記第１の上段部および前記第２の上段部を伝播する構成を有していてもよい。
【００１６】
本発明の半導体レーザは、第１の厚さの上段部と、前記上段部の両端に設置され、前記第１の厚さより薄い第２の厚さを有する第１の下段部および第２の下段部と、前記上段部と前記第１の下段部および第２の下段部とを接続する第１の傾斜部および第２の傾斜部とを有する半導体基板と、前記半導体基板上に堆積する下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に堆積する中間層と、前記中間層上に堆積する上部クラッド層とを含む半導体レーザであって、前記中間層が、光を発生する活性層と、前記光が伝播するガイド層と、前記活性層と前記ガイド層に挟まれ、前記第１の傾斜部および前記第２の傾斜部上で前記光を前記活性層から前記ガイド層に伝達する中間クラッド層とを含み、前記上段部に堆積した前記活性層で発生した光が前記第１の下段部および前記第２の下段部を伝播する構成を有していてもよい。
【００１７】
本発明の半導体レーザは、前記中間層が、前記半導体基板側から、前記ガイド層、前記中間クラッド層、および前記活性層の順に堆積され、前記下段部に堆積した前記活性層で発生した光が、前記上段部に堆積した前記ガイド層を伝播する構成を有していてもよい。
【００１８】
本発明の半導体レーザは、前記中間層が、前記半導体基板側から、前記活性層、前記中間クラッド層、および前記ガイド層の順に堆積され、前記上段部に堆積した前記活性層で発生した光が、前記下段部に堆積した前記ガイド層を伝播する構成を有していてもよい。
【００１９】
本発明の半導体レーザは、前記活性層で発生し、伝播する光に対し、前記活性層の実効屈折率が、前記ガイド層の実効屈折率と略同値である構成を有している。
この構成により、両端面の光軸を平行もしくは一直線とすることができるので、活性層とガイド層の間の光結合を向上させることができることとなる。
【００２０】
本発明の半導体レーザは、前記活性層で発生した光のスポットサイズが、前記ガイド層を伝播する光のスポットサイズと略同値である構成を有している。
この構成により、活性層とガイド層の間の光結合をさらに向上させることができることとなる。
【００２１】
本発明の半導体レーザは、前記活性層と前記ガイド層の厚さ方向の距離が、前記ガイド層を伝播する光のスポットサイズより大きい構成を有している。
この構成により、活性層およびガイド層を伝播する光の漏れを減少させ、効率的に光を伝播させることができることとなる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、中間層を、光を発生する活性層と、活性層で発生した光が貫通する領域を有する中間クラッド層と、中間クラッド層を貫通した光を出射または反射する端面およびガイド層で構成し、窓領域をもたせることにより、ＣＯＤを抑制できる半導体レーザを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る半導体レーザの実施形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
本発明に係る半導体レーザの第１の実施形態の断面図を図１に示す。
【００２４】
即ち、第１の実施形態の半導体レーザ１は、第１の厚さの下段部１１１と、第１の厚さより厚い第２の厚さの上段部１１２と、下段部１１１と上段部１１２とを接続する傾斜部１１３とを有する半導体基板１１と、半導体基板１１の上にバッファ層１６を介して堆積する下部クラッド層１２と、下部クラッド層１２の上に堆積する中間層１３と、中間層１３の上に堆積する上部クラッド層１４とを含む。
【００２５】
なお、半導体基板１１の下面には金属製の第１の電極１５が設けられ、また、上部クラッド層１４の上面にはコンタクト層１７を介して金属製の第２の電極１８が設けられている。矢印１９は、光路を示す。
【００２６】
そして、中間層１３は、光を発生する活性層１３１と、活性層１３１で発生した光が貫通する領域を有する中間クラッド層１３２と、中間クラッド層１３２を貫通した光を出射または反射する領域を有するガイド層１３３とを含んでおり、下からガイド層１３３、中間クラッド層１３２、および活性層１３１が順に積層された構成を有する。
【００２７】
また、第２の電極１８は、半導体基板１１の下段部１１１に堆積したコンタクト層１７、即ち、下段部１１１に堆積した活性層１３１に設ければ十分であり、上段部１１２上に設ける必要はない。
【００２８】
図２は、図１の点線Ａで囲んだ部分の拡大図であって、活性層１３１と中間クラッド層１３２の境界面における光の入射角度をφＡ、出射角度をφＣ、活性層１３１の実効屈折率をｎＡ、中間クラッド層１３２の実効屈折率をｎＣとすれば、スネルの法則により［数１］が成立する。
【数１】
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【００２９】
中間クラッド層１３２とガイド層１３３の境界面が活性層１３１と中間クラッド層１３２の境界面と平行であるとすれば、中間クラッド層１３２とガイド層１３３の境界面への光の入射角度はφＣとなる。中間クラッド層１３２とガイド層１３３の境界面における出射角度をφＧ、ガイド層１３３の実効屈折率をｎＧとすれば、スネルの法則により［数２］が成立する。
【数２】
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【００３０】
よって、活性層１３１の実効屈折率ｎＡとガイド層１３３の実効屈折率ｎＧとを同じにすれば、［数３］が成立し、活性層１３１の光軸とガイド層１３３の光軸とを平行とすることができる。
【数３】
2007227514.tif 000005
【００３１】
半導体レーザ端面におけるＣＯＤを確実に防止するためには、光スポットをガイド層１３３内に形成する必要があるが、光スポットの中心をガイド層の中心に一致させることが望ましい。
【００３２】
このためには、活性層１３１の中心軸（＝光軸）とガイド層１３３の中心軸を同一垂直面内に配置し、中心軸間の垂直方向距離ｈを［数４］に設定することが必要である。
【数４】
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【００３３】
なお、光スポットの中心をガイド層の中心に一致させるためには、さらに［数５］を満たすことが必要となる。
【数５】
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【００３４】
さらに、活性層１３１とガイド層１３３の間の光結合を向上させるためには、それぞれの層における光スポットサイズを等しくすることが好ましい。また、光出射端面においては、ガイド層１３３の光スポットが活性層１３１に入り込まないように、活性層１３１の中心軸とガイド層１３３の中心軸の距離を光スポットサイズよりも大きくすることが好ましい。
【００３５】
図３は、下段部１１１、上段部１１２および傾斜部１１３を有する半導体基板１１の製造方法を示す製造工程図であって、半導体基板１１および半導体レーザ１の製造は以下の工程を経る。
【００３６】
（１）  例えばｎ型のガリウム・砒素（ｎ−ＧａＡｓ）である半導体基板１１の上面にシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）膜３１を堆積する。
（２）  シリコン酸化物膜３１の上面にフォトレジスト３２を塗布する。
（３）  リソグラフィによりフォトレジスト３２をストライプ状に加工する。
（４）  フォトレジスト３２をマスクとしてドライエッチングによりシリコン酸化物膜をストライプ状に加工した後、フォトレジスト３２を取り除く。
（５）  シリコン酸化物膜３１をマスクとして半導体基板１１をエッチングによりストライプ状に加工した後、シリコン酸化物膜３１を取り除く。
【００３７】
その後、半導体基板１１の上面に沿って、ｎ型のガリウム・ヒ素（ｎ−ＧａＡｓ）のバッファ層１６、アルミニウムの含有率４５％のｎ型のアルミニウム・ガリウム・ヒ素（ｎ−ＡｌＧａＡｓ）の下部クラッド層１２、中間層１３、アルミニウムの含有率４５％のｐ型のアルミニウム・ガリウム・ヒ素（ｐ−ＡｌＧａＡｓ）の上部クラッド層１４、ｐ型のガリウム・ヒ素（ｐ−ＧａＡｓ）のコンタクト層１７を順次堆積し、最後に半導体基板１１の下面に第１の電極１５を、コンタクト層１７の上面に第２の電極１８を形成する。
【００３８】
そして、一点鎖線３３および点線３４に沿って半導体基板を劈開し、下段部１１１側の光反射端面には高反射（ＨＲ）コートを、上段部１１２側の光出射端面には低反射（ＡＲ）コートを行い、半導体レーザ１が完成する。
【００３９】
なお、中間層１３は、アルミニウムの含有率３６％のｎ型のアルミニウム・ガリウム・ヒ素（ｎ−ＡｌＧａＡｓ）のガイド層１３３、アルミニウムの含有率４５％のｎ型のアルミニウム・ガリウム・ヒ素（ｎ−ＡｌＧａＡｓ）の中間クラッド層１３２、および真性ガリウム・砒素（ＧａＡｓ）の量子井戸層とアルミニウムの含有率１０％の真性アルミニウム・ガリウム・ヒ素（ＡｌＧａＡｓ）の障壁層を交互に積層した活性層１３１からなる。
【００４０】
図４は、第１の実施形態の半導体レーザの各層の組成図であって、カッコ内の数字はアルミニウムの含有率を示し、水平方向の長さは、各層のバンドギャップの大きさを表す。なお、アルミニウム・ガリウム・ヒ素（ＡｌＧａＡｓ）層（下部クラッド層１２、ガイド層１３３、中間クラッド層１３２、活性層１３１の障壁層、上部クラッド層１４）のアルミニウムの含有率を調整することにより、各層の実効屈折率を調整することが可能である。
【００４１】
即ち、第１の実施形態にあっては、真性ガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）の量子井戸層とアルミニウムの含有率１０％の真性アルミニウム・ガリウム・ヒ素（ＡｌＧａＡｓ）の障壁層を交互に積層した活性層１３１の実効屈折率ｎＡは３．３６となるので、ｎ型のアルミニウム・ガリウム・ヒ素（ｎ−ＡｌＧａＡｓ）のガイド層１３３のアルミニウム含有率を３６％として実効屈折率ｎＧを３．３６としている。
【００４２】
なお、ｎ型のアルミニウム・ガリウム・ヒ素（ｎ−ＡｌＧａＡｓ）の中間クラッド層１３２のアルミニウムの含有率を４５％とし、実効屈折率ｎＣを３．２２とすることにより、［数５］を満足するようにしている。
【００４３】
次に、第１の実施形態に係る半導体レーザの動作を説明する。
図１に示すように、第１の電極１５に直流電源の負極を、第２の電極１８に直流電源の正極を接続すると、コンタクト層１７および上部クラッド層１４を介して正孔が、半導体基板１１、バッファ層１６、下部クラッド層１２、ガイド層１３３および中間クラッド層１３２を介して電子が、活性層１３１に注入される。
【００４４】
活性層１３１内で正孔と電子が結合し、光が発生する。活性層１３１は傾斜部１１３上方で折れ曲がっているので、活性層１３１内を伝播する光は活性層１３１を貫通して中間クラッド層１３２に入射する。
【００４５】
中間クラッド層１３２も傾斜部１１３上方で折れ曲がっているので、光は中間クラッド層１３２を貫通してガイド層１３３に入射し、ガイド層１３３の端面に到達する。
【００４６】
ガイド層１３３の端面は光の伝播方向に対し垂直であるので、光の一部は半導体レーザの外部に漏洩し、残りは端面で反射され半導体レーザの内部に戻り、さらに増幅される。
【００４７】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、活性層１３１で発生した光はガイド層１３３から外部に放出されるが、ガイド層１３３のバンドギャップは活性層１３１のバンドギャップより大であるので、ガイド層１３３の端面に欠陥が存在してもＣＯＤが発生することは抑制され、半導体レーザの信頼性を向上することが可能となる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態の半導体レーザ１は、図５に示すように、第１の厚さの下段部１１１と、第１の厚さより厚い第２の厚さの上段部１１２と、下段部１１１と上段部１１２とを接続する傾斜部１１３とを有する半導体基板１１を有し、バッファ層１６、下部クラッド層１２、中間層１３、および上部クラッド層１４、およびコンタクト層１７が半導体基板１１の上面に沿って積層されるものである。
【００４８】
そして、中間層１３は、下から活性層１３１、中間クラッド層１３２、およびガイド層１３３が順に半導体基板１１の上面に沿って積層された構成を有する。
【００４９】
第２の実施形態に係る半導体レーザの製造方法、および動作は第１の実施形態と同一であるので説明を省略する。
（第３の実施形態）
第３の実施形態の半導体レーザ１は、図６に示すように、第１の厚さの下段部１１１と、下段部１１１の両端に設置され、第１の厚さより厚い第２の厚さを有する２つの上段部１１２と、下段部１１１と２つの上段部１１２とを接続する２つの傾斜部１１３とを有する半導体基板１１を有し、バッファ層１６、下部クラッド層１２、中間層１３、および上部クラッド層１４、およびコンタクト層１７が半導体基板１１の凹状面に沿って積層されるものである。
【００５０】
そして、中間層１３は、下からガイド層１３３、中間クラッド層１３２、および活性層１３１が順に半導体基板１１の凹状面に沿って積層される。
【００５１】
第３の実施形態に係る半導体レーザの製造方法、および動作は第１および第２の実施形態と同一であるので説明を省略する。なお、凹状の断面を有する半導体基板１１は、図３の（５）において、一点鎖線３３に沿って劈開することによって作成できる。
【００５２】
以上説明したように、第３の実施形態によれば、光軸が反射側と出射側で一直線となる（高さが等しい）ため、活性層とガイド層の間の光結合を向上させることができる。また、光軸合わせがより容易となるため、本発明の半導体レーザと光学装置に搭載される光学部品の接続部の構造および組み立てが容易となる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態の半導体レーザ１は、図７に示すように、第１の厚さの上段部１１２と、上段部１１２の両端に設置され、第１の厚さより薄い第２の厚さを有する２つの下段部１１１と、上段部１１２と２つの下段部１１１とを接続する２つの傾斜部１１３とを有する半導体基板１１を有し、バッファ層１６、下部クラッド層１２、中間層１３、および上部クラッド層１４、およびコンタクト層１７が半導体基板１１の凸状面に沿って積層されるものである。
【００５３】
そして、中間層１３は、下から活性層１３１、中間クラッド層１３２およびガイド層１３３が順に半導体基板１１の凸状面に沿って積層される。
第３の実施形態に係る半導体レーザの製造方法、および動作は第３の実施形態と同一であるので説明を省略する。なお、凸状の断面を有する半導体基板１１は、図３の（５）において、点線３４に沿って劈開することによって作成できる。
【実施例】
【００５４】
上記の本発明の実施の形態に基づく具体的な実施例を以下に説明し、本発明に係る半導体レーザの製造条件を検討する。
【００５５】
本実施例に係る半導体レーザ１は、図６の断面図に示すように、下段部１１１に堆積した活性層１３１で発生した光が、上段部１１２に堆積したガイド層１３３を伝播する構成を有している。
【００５６】
上部クラッド層１４、下部クラッド層１２、および中間クラッド層１３２のアルミニウムの含有率は４５％、実効屈折率は何れの層についても３．２２である。また、活性層１３１の実効屈折率ｎＡは３．３６である。さらに、膜厚については、上部クラッド層１４、下部クラッド層１２、および中間クラッド層１３２が０．４μｍ、活性層１３１が０．１μｍ、ガイド層１３３が０．７μｍである。なお、光伝播方向の長さの目安は、半導体レーザ全体で１４００μｍ、上段部で１５０μｍ程度である。
【００５７】
まず、下段部１１１に堆積した活性層１３１と上段部１１２に堆積したガイド層１３３の高さが同一である構成において、傾斜部１１３の傾斜角度とガイド層１３３の実効屈折率ｎＧを変化させて、光強度の結合効率をビーム伝搬（ＢＰＭ）法で計算する。
【００５８】
［表１］および図８は結合効率の傾斜角度θ（θ＝９０°−φＧ）およびガイド層１３３の実効屈折率ｎＧに対する依存性を示す表および図である。
【００５９】
図８（ａ）は、ガイド層１３３の実効屈折率ｎＧが一定の条件における結合効率の傾斜角度θに対する依存性を示す図である。ガイド層１３３の実効屈折率ｎＧが活性層１３１の実効屈折率ｎＡと等しい３．３６のとき、結合効率は傾斜角度θの増加に伴って増加する。
【００６０】
図８（ｂ）は、傾斜角度θが一定の条件における結合効率のガイド層の実効屈折率ｎＧに対する依存性を示す図である。傾斜角度θが１５°および３０°の場合は、実効屈折率ｎＧの増加に伴って結合効率が減少する。しかし、傾斜角度θが４５°の場合は、結合効率は、実効屈折率ｎＧの増加に伴って増加し、ｎＧ＝３．３６のとき０．９５となることが分かった。また、傾斜角度θが４５°の場合は、実効屈折率ｎＧが±２％程度変動した場合においても、結合効率は０．９０以上となることが分かった。
【００６１】
［表２］および図９は、結合効率が活性層１３１とガイド層１３３間の厚さ方向の距離によって変化する様子を示した表および図である。ここで、表の１行目および図の横軸は、活性層１３１の高さを基準としたときのガイド層１３３の相対的な高さであり、正の値はガイド層１３３が活性層１３１に対して上側にあることを示し、負の値はガイド層１３３が活性層１３１に対して下側にあることを示している。なお、傾斜角度θは４５°で、活性層１３１およびガイド層１３３の実効屈折率はともに３．３６である。
【００６２】
図９より、傾斜角度θを４５°、実効屈折率ｎＧを３．３６とした場合においては、製造の際にガイド層１３３の相対的な高さが±０．１０μｍ程度変化しても十分な結合効率が得られることが分かる。（なお、ガイド層１３３の相対的な高さが−０．２０〜−０．１０μｍの場合は、上段部１１２に堆積した活性層１３１の影響のため、結合効率の低下は見られなかった。）
【００６３】
以上説明したように、結合効率はビーム伝播法で計算可能であり、傾斜角度θが４５°のとき、ガイド層の実効屈折率ｎＧが活性層の実効屈折率ｎＡ（＝３．３６）に対して±２％程度変動した場合、または、ガイド層の相対的な高さが±０．１０μｍ程度変化した場合においても、十分な結合効率が得られることが分かる。
【表１】
2007227514.tif 000008
【表２】
2007227514.tif 000009
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明に係る半導体レーザは、ＣＯＤを抑制できるだけでなく他の光学素子との接続が容易となるという効果を有し、半導体光素子等として有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の半導体レーザの断面図
【図２】本発明に係る第１の実施形態の半導体レーザの拡大断面図
【図３】本発明に係る第１の実施形態の半導体基板の製作工程図
【図４】本発明に係る第１の実施形態の半導体レーザの各層の組成図
【図５】本発明に係る第２の実施形態の半導体レーザの断面図
【図６】本発明に係る第３の実施形態の半導体レーザの断面図
【図７】本発明に係る第４の実施形態の半導体レーザの断面図
【図８】結合効率の傾斜角度θに対する依存性を示す図
【図９】結合効率が活性層とガイド層間の厚さ方向の距離によって変化する様子を示す図
【符号の説明】
【００６６】
１  半導体レーザ
１１  半導体基板
１１１  下段部
１１２  上段部
１１３  傾斜部
１２  下部クラッド層
１３  中間層
１４  上部クラッド層
１３１  活性層
１３２  中間クラッド層
１３３  ガイド層
【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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