(57)【要約】【課題】半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を用いて外部装置を動作させる場合において、外部装置の動作が不安定になるの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、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）のレーザ光を生成する半導体レーザ素子チップ２と、半導体レーザ素子チップ２において主たる波長領域とは異なる他の波長領域のレーザ光が生成された場合に、他の波長領域のレーザ光の外部への出射を制御する透過率制御層１１とを備えている。【選択図】図２
2007081188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主たる第１波長領域のレーザ光を生成する半導体レーザ素子チップと、
前記半導体レーザ素子チップにおいて前記第１波長領域とは異なる第２波長領域のレーザ光が生成された場合に、前記第２波長領域のレーザ光の外部への出射を制御する出射制御部材とを備えた、半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記出射制御部材は、前記第２波長領域のレーザ光が外部に出射されるのを抑制する出射抑制部材を含む、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記半導体レーザ素子チップにおいて生成されたレーザ光は、前記出射抑制部材を透過することにより外部に出射され、
前記出射抑制部材に対する前記第２波長領域のレーザ光の透過率は、前記第１波長領域のレーザ光の透過率よりも低い、請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記半導体レーザ素子チップの光出射面と対向するように配置され、前記第１波長領域のレーザ光に対して透明な窓材をさらに備え、
前記出射抑制部材は、高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層が交互に積層された構造を有するとともに、前記窓材の前記半導体レーザ素子チップ側および前記半導体レーザ素子チップとは反対側の少なくとも一方の表面上に形成されている、請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記第１波長領域をλとし、前記高屈折率誘電体層および前記低屈折率誘電体層の各々の屈折率をｎ１およびｎ２とした場合、前記高屈折率誘電体層の厚みｔ１および前記低屈折率誘電体層の厚みｔ２は、それぞれ、以下の式で求められる値の±１０％の範囲内に設定されている、請求項４に記載の半導体レーザ装置。
ｔ１＝λ／（４×ｎ１）
ｔ２＝λ／（４×ｎ２）
【請求項６】
前記出射抑制部材は、前記高屈折率誘電体層および前記低屈折率誘電体層を含む第１の組と、前記高屈折率誘電体層および前記低屈折率誘電体層を含む第２の組とに分かれており、
前記第１の組と前記第２の組との間には、誘電体からなる中間層が配置され、
前記中間層の屈折率をｎ３とした場合、前記中間層の厚みｔ３は、以下の式で求められる値の±１０％の範囲内に設定されている、請求項５に記載の半導体レーザ装置。
ｔ３＝λ／（２×ｎ３）
【請求項７】
前記中間層の屈折率は、前記高屈折率誘電体層の屈折率または前記低屈折率誘電体層の屈折率と実質的に同じであり、
前記中間層と前記高屈折率誘電体層とが実質的に同じ屈折率を有する場合には、前記中間層と前記高屈折率誘電体層との間に前記低屈折率誘電体層が配置され、
前記中間層と前記低屈折率誘電体層とが実質的に同じ屈折率を有する場合には、前記中間層と前記低屈折率誘電体層との間に前記高屈折率誘電体層が配置される、請求項６に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記出射抑制部材は、複数の前記高屈折率誘電体層および複数の前記低屈折率誘電体層が交互に積層された構造を有する、請求項４〜７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記出射抑制部材は、前記窓材の前記半導体レーザ素子チップ側および前記半導体レーザ素子チップとは反対側の両方の表面上に形成されている、請求項４〜８のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記出射制御部材は、前記第１波長領域および前記第２波長領域の各々のレーザ光の出射方向を互いに異ならせる光学部材を含む、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記光学部材は、フォトニック結晶を含む、請求項１０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、レーザ光を生成する半導体レーザ素子チップを備えた半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パッケージに、レーザ光を生成する半導体レーザ素子チップが装着された半導体レーザ装置が知られている。このような半導体レーザ装置は、小型であることから、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）をはじめとする光ディスク装置や、バーコードリーダなどの情報処理装置に利用されている。また、計測用、医療用、加工用および固体レーザ励起用の光源としても利用されている。また、半導体レーザ素子チップで生成されたレーザ光は、単色性（波長スペクトル幅が狭い性質）、指向性（進行方向が揃っている性質）および干渉性（位相が揃っている性質）などが優れているという特徴点を有する。特に、レーザ光は、単色性および指向性が優れているので、レンズなどを用いて小さいスポットに高い光密度（エネルギ密度）で集光することが可能である。
【０００３】
上記した従来の半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子チップで生成されるレーザ光の主たる波長領域は、半導体レーザ素子チップの発光層を構成する材料のバンドギャップにより決定される。また、半導体レーザ素子チップの発光スペクトルは、半導体レーザ素子チップの構造や、半導体レーザ素子チップの内部での光の閉じ込め方に依存する。
【０００４】
また、従来では、半導体レーザ素子チップを発振させると、マルチ縦モード発振（縦多モード発振）または単一縦モード発振することが知られている（たとえば、特許文献１参照）。上記特許文献１には、Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる発光層（活性層）を含む半導体レーザ素子チップの発光スペクトルが開示されている。この特許文献１に開示された従来の半導体レーザ素子チップにおいて生成されるレーザ光の主たる波長領域は、約７９１ｎｍである。
【０００５】
図５１は、上記特許文献１に開示された従来の半導体レーザ素子チップがマルチ縦モード発振している場合の発光スペクトルを示したグラフである。なお、図５１には、半導体レーザ素子チップを低出力（約３ｍＷ）で動作させた場合の発光スペクトルが示されている。図５１を参照して、半導体レーザ素子チップがマルチ縦モード発振している場合には、最も強いピークに対応する波長が約７９１ｎｍとなっている。また、半導体レーザ素子チップがマルチ縦モード発振している場合には、約７８０ｎｍ〜約８００ｎｍの範囲内において、約７９１ｎｍを中心として実質的に対称に複数の鋭いピークも観測される。また、各ピーク間の距離は、半導体レーザ素子チップの発振波長、共振器長および半導体の実効屈折率に依存するものであり、通常、約１ｎｍ以下のオーダーである。なお、図５１に示されるような発光スペクトルは、従来の半導体レーザ素子チップにおいて一般的に観測されている。
【０００６】
ここで、本願明細書では、半導体レーザ素子チップがマルチ縦モード発振する場合には、最も強い光強度ピークに対応する波長と、その波長近傍に約１ｎｍ以下の間隔で観測される複数の鋭い光強度ピークに対応する波長とを含む波長領域を、主たる波長領域と定義する。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１２９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願発明者は、鋭意検討した結果、上記特許文献１に開示されたような従来の半導体レーザ素子チップでは、半導体レーザ素子チップを高出力（約５０ｍＷ以上）で動作させた場合に、主たる波長領域（約７９１ｎｍ）に加えて、主たる波長領域（約７９１ｎｍ）以外の他の波長領域（たとえば、８２０ｎｍ近傍、８５０ｎｍ近傍および８９０ｎｍ近傍）のレーザ光が生成されるという不都合が生じることを見い出した。なお、上記特許文献１において、主たる波長領域以外の他の波長領域のレーザ光が観測されなかったのは、半導体レーザ素子チップを低出力（約３ｍＷ）で動作させており、かつ、観測した波長範囲が約７８０ｎｍ〜約８００ｎｍと狭かったためであると考えられる。上記したような主たる波長領域に加えて主たる波長領域以外の他の波長領域のレーザ光が生成される従来の半導体レーザ素子チップを含む半導体レーザ装置では、半導体レーザ装置から出射される主たる波長領域のレーザ光を用いて外部装置を動作させる場合に、半導体レーザ装置から異なる複数の波長領域のレーザ光が出射されるので、外部装置の動作が不安定になるという問題点が発生すると考えられる。
【０００９】
たとえば、半導体レーザ装置から出射されたレーザ光の発光強度をフォトダイオードにより計測するとともに、そのフォトダイオードからの出力信号により外部装置（光ディスク装置や計測装置など）を動作させる場合には、異なる複数の波長領域のレーザ光が互いに干渉することによりレーザ光の発光強度が変動するので、外部装置の動作が不安定になるという問題点が生じると考えられる。なお、異なる複数の波長領域のレーザ光の位相が互いに一致した場合には、発光強度が強くなるとともに、レーザ光の位相が互いに逆位相になった場合には、発光強度が弱くなる。また、表示装置において半導体レーザ装置から出射されたレーザ光により画像を表示する場合には、レーザ光の発光強度が変動することに起因する輝度のちらつきが発生するので、画像が見にくくなるという問題点が生じると考えられる。
【００１０】
また、レンズにより集光されたレーザ光を用いて外部装置を動作させる場合には、半導体レーザ装置から異なる複数の波長領域のレーザ光が出射されると、屈折率の違いに起因して、異なる複数のスポットにレーザ光が集光されるという不都合が生じる。このため、集光スポットがぼやけるので、外部装置の動作が不安定になるという問題点が生じると考えられる。
【００１１】
また、波長依存性を有するレンズ以外の光学部品を用いた場合においても、上記したレンズを用いる場合と同様の問題点が生じると考えられる。たとえば、非線形光学結晶によりレーザ光の波長を変換するとともに、その波長が変換されたレーザ光を用いて外部装置を動作させる場合には、半導体レーザ装置から異なる複数の波長領域のレーザ光が出射されると、非線形光学結晶において意図しない波長のレーザ光が生成される。この場合には、意図しない波長のレーザ光がノイズとなることに起因して、外部装置の動作が不安定になるという問題点が生じると考えられる。
【００１２】
この発明は、上記のような本願発明者が見い出した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、半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を用いて外部装置を動作させる場合において、外部装置の動作が不安定になるの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】
【００１３】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による半導体レーザ装置は、主たる第１波長領域のレーザ光を生成する半導体レーザ素子チップと、半導体レーザ素子チップにおいて第１波長領域とは異なる第２波長領域のレーザ光が生成された場合に、第２波長領域のレーザ光の外部への出射を制御する出射制御部材とを備えている。なお、本発明における主たる第１波長領域とは、最も強い光強度ピークに対応する波長と、その波長近傍に約１ｎｍ以下の間隔で観測される複数の鋭い光強度ピークに対応する波長とを含む波長領域のことを意味する。
【００１４】
この一の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、半導体レーザ素子チップにおいて第１波長領域とは異なる第２波長領域のレーザ光が生成された場合に、第２波長領域のレーザ光の外部への出射を制御する出射制御部材を設けることによって、たとえば、出射制御部材を透過したレーザ光が外部に出射されるように構成すれば、レーザ光の出射制御部材に対する透過率を制御することにより、第２波長領域のレーザ光の出射制御部材に対する透過率を第１波長領域のレーザ光の出射制御部材に対する透過率よりも低くすることができる。これにより、第２波長領域のレーザ光が出射制御部材を透過するのを抑制することができるので、第２波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。また、出射制御部材を透過したレーザ光が外部に出射されるように構成すれば、出射制御部材を透過するレーザ光の出射方向を制御することにより、第１波長領域および第２波長領域の各々のレーザ光の出射方向を互いに異ならせることができる。これにより、第１波長領域のレーザ光を所定の方向に出射させる場合に、第２波長領域のレーザ光が第１波長領域のレーザ光の出射方向と同じ方向に出射されるのを抑制することができる。その結果、所定の方向に配置された外部装置を、半導体レーザ装置から出射された第１波長領域のレーザ光を用いて動作させる場合に、半導体レーザ装置から第１波長領域および第２波長領域の両方のレーザ光が所定の方向に出射されることに起因して、外部装置の動作が不安定になるという不都合が発生するのを抑制することができる。
【００１５】
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、出射制御部材は、第２波長領域のレーザ光が外部に出射されるのを抑制する出射抑制部材を含む。このように構成すれば、容易に、出射抑制部材により、第２波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。
【００１６】
この場合、好ましくは、半導体レーザ素子チップにおいて生成されたレーザ光は、出射抑制部材を透過することにより外部に出射され、出射抑制部材に対する第２波長領域のレーザ光の透過率は、第１波長領域のレーザ光の透過率よりも低い。このように構成すれば、容易に、第２波長領域のレーザ光が出射抑制部材を透過するのを抑制することができる。
【００１７】
上記出射抑制部材に対する第２波長領域のレーザ光の透過率が第１波長領域のレーザ光の透過率よりも低い場合において、好ましくは、半導体レーザ素子チップの光出射面と対向するように配置され、第１波長領域のレーザ光に対して透明な窓材をさらに備え、出射抑制部材は、高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層が交互に積層された構造を有するとともに、窓材の半導体レーザ素子チップ側および半導体レーザ素子チップとは反対側の少なくとも一方の表面上に形成されている。このように構成すれば、高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層の各々の厚みを調整することにより、容易に、出射抑制部材に対する第２波長領域のレーザ光の透過率が第１波長領域のレーザ光の透過率よりも低くなるように、レーザ光の出射抑制部材に対する透過率を制御することができる。
【００１８】
上記出射抑制部材が高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層が交互に積層された構造を有する場合において、好ましくは、第１波長領域をλとし、高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層の各々の屈折率をｎ１およびｎ２とした場合、高屈折率誘電体層の厚みｔ１および低屈折率誘電体層の厚みｔ２は、それぞれ、以下の式で求められる値の±１０％の範囲内に設定されている。
【００１９】
ｔ１＝λ／（４×ｎ１）
ｔ２＝λ／（４×ｎ２）
このように構成すれば、容易に、出射抑制部材に対する第２波長領域のレーザ光の透過率を第１波長領域のレーザ光の透過率よりも低くすることができる。
【００２０】
上記出射抑制部材が高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層が交互に積層された構造を有する場合において、好ましくは、出射抑制部材は、高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層を含む第１の組と、高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層を含む第２の組とに分かれており、第１の組と第２の組との間には、誘電体からなる中間層が配置され、中間層の屈折率をｎ３とした場合、中間層の厚みｔ３は、以下の式で求められる値の±１０％の範囲内に設定されている。
【００２１】
ｔ３＝λ／（２×ｎ３）
このように構成すれば、高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層を含む第１の組と、高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層を含む第２の組との間に、誘電体からなる中間層を配置する場合において、出射抑制部材に対する第２波長領域のレーザ光の透過率を第１波長領域のレーザ光の透過率よりも低くすることができる。
【００２２】
上記第１の組と第２の組との間に中間層が配置された構成において、好ましくは、中間層の屈折率は、高屈折率誘電体層の屈折率または低屈折率誘電体層の屈折率と実質的に同じであり、中間層と高屈折率誘電体層とが実質的に同じ屈折率を有する場合には、中間層と高屈折率誘電体層との間に低屈折率誘電体層が配置され、中間層と低屈折率誘電体層とが実質的に同じ屈折率を有する場合には、中間層と低屈折率誘電体層との間に高屈折率誘電体層が配置される。このように構成すれば、高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層を含む第１の組と、高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層を含む第２の組との間に、誘電体からなる中間層を配置する場合において、高い屈折率を有する層と低い屈折率を有する層とを交互に積層することができる。
【００２３】
上記出射抑制部材が高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層が交互に積層された構造を有する場合において、好ましくは、出射抑制部材は、複数の高屈折率誘電体層および複数の低屈折率誘電体層が交互に積層された構造を有する。このように構成すれば、高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層が１層ずつ積層された構造に比べて、出射抑制部材に対する第２波長領域のレーザ光の透過率を第１波長領域のレーザ光の透過率よりもより低くすることができる。
【００２４】
上記出射抑制部材が高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層が交互に積層された構造を有する場合において、好ましくは、出射抑制部材は、窓材の半導体レーザ素子チップ側および半導体レーザ素子チップとは反対側の両方の表面上に形成されている。このように構成すれば、窓材の半導体レーザ素子チップ側および半導体レーザ素子チップとは反対側の両方において第２波長領域のレーザ光の半導体レーザ装置からの出射を規制することができるので、窓材の半導体レーザ素子チップ側および半導体レーザ素子チップとは反対側の一方の表面上にのみ出射抑制部材を形成する場合に比べて、第２波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのをより抑制することができる。
【００２５】
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、出射制御部材は、第１波長領域および第２波長領域の各々のレーザ光の出射方向を互いに異ならせる光学部材を含む。このように構成すれば、容易に、光学部材により、第１波長領域および第２波長領域の各々のレーザ光の出射方向を互いに異ならせることができる。
【００２６】
この場合、好ましくは、光学部材は、フォトニック結晶を含む。このように構成すれば、たとえば、フォトニック結晶が周期的に形成された凹凸部を有する場合に、凹凸部の周期、凸部の幅および凹部の深さを調整することにより、容易に、第１波長領域および第２波長領域の各々のレーザ光の出射方向を制御することができる。なお、フォトニック結晶とは、その内部に周期的な屈折率分布を持つ構造体である。そして、２次元の周期的な屈折率分布を持つ構造体を２次元フォトニック結晶というとともに、３次元の周期的な屈折率分布を持つ構造体を３次元フォトニック結晶という。そして、２次元フォトニック結晶の一例として、光学部材としての回折格子を構成してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
（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装置の構造を示した斜視図であり、図２は、図１に示した第１実施形態による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造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装置の半導体レーザ素子チップの構造を示した断面図である。まず、図１〜図３を参照して、第１実施形態による半導体レーザ装置の構造について説明する。
【００２９】
第１実施形態による半導体レーザ装置では、図１に示すように、パッケージ１に、半導体レーザ素子チップ２が装着されている。この半導体レーザ素子チップ２において生成されるレーザ光の主たる波長領域は、約７８５ｎｍである。
【００３０】
第１実施形態のパッケージ１の構造としては、金メッキされた金属製のステム３に、開口部４ａを有するステンレス製のキャップ４が溶接されている。キャップ４の開口部４ａに対応する領域には、約０．３ｍｍの厚みを有する硼珪酸ガラスからなるキャップガラス５が融着されている。このキャップガラス５は、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）のレーザ光に対して透明であり、約１．５１の屈折率を有する。そして、キャップガラス５およびキャップ４によって、半導体レーザ素子チップ２が装着される領域１ａが気密封止されている。なお、キャップガラス５は、本発明の「窓材」の一例である。また、ステム３の領域１ａに対応する表面上には、領域１ａ側に突出する放熱部材６が設けられている。また、ステム３には、３本のリード７ａ〜７ｃが設けられているとともに、その３本のリード７ａ〜７ｃのうちの２本のリード７ａおよび７ｂは、領域１ａ側に突出している。
【００３１】
そして、半導体レーザ素子チップ２は、ヒートシンク（サブマウント）８を介して、放熱部材６に取り付けられている。また、半導体レーザ素子チップ２は、光出射面２ａがキャップガラス５と対向するように配置されている。また、半導体レーザ素子チップ２は、ワイヤ９ａを介してリード７ａに電気的に接続されている。また、ステム３の領域１ａに対応する表面上には、フォトダイオード１０が装着されているとともに、そのフォトダイオード１０は、ワイヤ９ｂを介してリード７ｂに電気的に接続されている。このフォトダイオード１０は、半導体レーザ素子チップ２から出射されるレーザ光の強度をモニタする機能を有する。そして、半導体レーザ素子チップ２から出射されるレーザ光の強度は、フォトダイオード１０から出力される信号に基づいて制御される。
【００３２】
ここで、第１実施形態では、キャップガラス５の上面および裏面上に、透過率制御層１１が形成されている。これにより、半導体レーザ素子チップ２で生成されたレーザ光は、透過率制御層１１およびキャップガラス５を透過して外部に出射される。また、透過率制御層１１は、半導体レーザ素子チップ２において主たる波長領域（約７８５ｎｍ）とは異なる他の波長領域のレーザ光が生成された場合に、他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制する機能を有する。また、透過率制御層１１は、図２に示すように、下側共振器構造体１１ａと、中間層１１ｂと、上側共振器構造体１１ｃとを含んでいる。また、透過率制御層１１は、下側共振器構造体１１ａと上側共振器構造体１１ｃとにより中間層１１ｂが挟み込まれた構造を有する。なお、透過率制御層１１は、本発明の「出射制御部材」および「出射抑制部材」の一例である。また、下側共振器構造体１１ａおよび上側共振器構造体１１ｃは、それぞれ、本発明の「第１の組」および「第２の組」の一例である。
【００３３】
また、中間層１１ｂは、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる。また、下側共振器構造体１１ａは、高い屈折率を有する中間層１１ｂ側から順に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層１２ａおよび約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層１２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する。また、上側共振器構造体１１ｃは、高い屈折率を有する中間層１１ｂ側から順に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層１２ａおよび約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層１２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する。
【００３４】
すなわち、第１実施形態では、キャップガラス５の上面側において、透過率制御層１１の積層方向の最外側に、上側共振器構造体１１ｃの高屈折率誘電体層１２ｂが配置されているとともに、キャップガラス５の上面に、下側共振器構造体１１ａの高屈折率誘電体層１２ｂが接触している。また、キャップガラス５の下面側において、透過率制御層１１の積層方向の最外側に、下側共振器構造体１１ａの高屈折率誘電体層１２ｂが配置されているとともに、キャップガラス５の下面に、上側共振器構造体１１ｃの高屈折率誘電体層１２ｂが接触している。
【００３５】
また、第１実施形態では、中間層１１ｂ、低屈折率誘電体層１２ａおよび高屈折率誘電体層１２ｂの各々の厚みは、透過率制御層１１に対する主たる波長領域（約７８５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光の透過率が主たる波長領域のレーザ光の透過率よりも低くなるように設定されている。
【００３６】
具体的には、高屈折率誘電体層１２ｂの厚みｔ１および低屈折率誘電体層１２ａの厚みｔ２は、それぞれ、以下の式（１）および式（２）で求められる値に設定されている。
【００３７】
ｔ１＝λ／（４×ｎ１）  ・・（１）
ｔ２＝λ／（４×ｎ２）  ・・（２）
ここで、λは、半導体レーザ素子チップ２において生成されるレーザ光の主たる波長領域である。また、ｎ１およびｎ２は、それぞれ、高屈折率誘電体層１２ｂおよび低屈折率誘電体層１２ａの屈折率である。
【００３８】
すなわち、第１実施形態では、高屈折率誘電体層１２ｂの厚みｔ１は、λ＝約７８５ｎｍであり、ｎ１＝約１．８８であるので、ｔ１＝７８５／（４×１．８８）≒１０４．４ｎｍに設定されている。また、低屈折率誘電体層１２ａの厚みｔ２は、λ＝約７８５ｎｍであり、ｎ２＝約１．４５であるので、ｔ２＝７８５／（４×１．４５）≒１３５．３ｎｍに設定されている。
【００３９】
また、中間層１１ｂの厚みｔ３は、以下の式（３）で求められる値に設定されている。
【００４０】
ｔ３＝λ／（２×ｎ３）  ・・（３）
ここで、λは、半導体レーザ素子チップ２において生成されるレーザ光の主たる波長領域である。また、ｎ３は、中間層１１ｂの屈折率である。
【００４１】
すなわち、第１実施形態では、中間層１１ｂの厚みｔ３は、λ＝約７８５ｎｍであり、ｎ３＝約１．８８であるので、ｔ３＝７８５／（２×１．８８）≒２０８．８ｎｍに設定されている。
【００４２】
また、図３に示すように、第１実施形態の半導体レーザ素子チップ２は、後述するリッジ部３４を含む実屈折率導波型の量子井戸レーザ構造を有する。具体的には、ｎ型ＧａＡｓ基板２１上に、約０．３μｍの厚みを有するｎ型ＧａＡｓからなるｎ型第１バッファ層２２が形成されている。ｎ型第１バッファ層２２上には、約０．３μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＡｓからなるｎ型第２バッファ層２３が形成されている。ｎ型第２バッファ層２３上には、約２μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層２４が形成されている。ｎ型クラッド層２４上には、約０．０３μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＡｓからなるｎ型キャリアブロック層２５が形成されている。ｎ型キャリアブロック層２５上には、約０．１μｍの厚みを有するＳｉがドープされたＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓからなる光ガイド層２６が形成されている。
【００４３】
光ガイド層２６上には、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有するＭＱＷ活性層２７が形成されている。このＭＱＷ活性層２７は、約４ｎｍの厚みを有するＳｉがドープされたＧａＡｓからなる３つの井戸層２７ａと、約８ｎｍの厚みを有するＳｉがドープされたＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓからなる２つの障壁層２７ｂとが交互に積層された構造を有する。ＭＱＷ活性層２７上には、約０．１μｍの厚みを有するＳｉがドープされたＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓからなる光ガイド層２８が形成されている。そして、２つの光ガイド層２６および２８と、ＭＱＷ活性層２７とによって、発光層が構成されている。
【００４４】
光ガイド層２８上には、約０．０３μｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＡｓからなるｐ型キャリアブロック層２９が形成されている。ｐ型キャリアブロック層２９上には、約０．１５μｍの厚みを有するｐ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓからなるｐ型第１クラッド層３０が形成されている。ｐ型第１クラッド層３０上には、約０．０３μｍの厚みを有するｐ型Ａｌ０．５５Ｇａ０．４５Ａｓからなるｐ型エッチング停止層３１が形成されている。エッチング停止層３１上の所定領域には、約２μｍの厚みを有するｐ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓからなるｐ型第２クラッド層３２がストライプ状（細長状）に形成されている。また、ｐ型第２クラッド層３２上には、約０．１μｍの厚みを有するｐ型ＧａＡｓからなるｐ型第１コンタクト層３３が形成されている。
【００４５】
そして、ｐ型第１コンタクト層３３とｐ型第２クラッド層３２とによって、ストライプ状（細長状）のリッジ部３４が構成されている。このリッジ部３４は、下方から上方に向かって先細り形状となるように形成されている。また、リッジ部３４の下端部の幅は、約２．６μｍに設定されている。
【００４６】
また、エッチング停止層３１の上面およびリッジ部３４の側面上には、アンドープＡｌＧａＡｓ層３５ａ、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層３５ｂおよびｎ型ＧａＡｓ層３５ｃが順次形成されている。このアンドープＡｌＧａＡｓ層３５ａ、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層３５ｂおよびｎ型ＧａＡｓ層３５ｃによって、電流ブロック層３５が構成されている。また、アンドープＡｌＧａＡｓ層３５ａ、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層３５ｂおよびｎ型ＧａＡｓ層３５ｃの厚みは、それぞれ、約０．１μｍ、約０．３μｍおよび約０．３μｍに設定されている。また、アンドープＡｌＧａＡｓ層３５ａおよびｎ型ＡｌＧａＡｓ層３５ｂのＡｌ組成比は、約０.３５〜約０．５５の範囲内に設定されている。なお、電流ブロック層３５は、素子内部を流れる電流の通路の幅を制限するとともに、素子の横方向の光閉じ込めを行う機能を有する。また、電流ブロック層３５では、ＭＱＷ活性層２７で生成されたレーザ光は実質的に吸収されない。
【００４７】
また、電流ブロック層３５上には、リッジ部３４の上面を覆うように、約３μｍの厚みを有するｐ型ＧａＡｓからなるｐ型第２コンタクト層３６が形成されている。ｐ型第２コンタクト層３６上には、約０．５μｍの厚みを有するｐ型ＧａＡｓからなるｐ型第３コンタクト層３７が形成されている。ｐ型第３コンタクト層３７上には、ｐ側電極３８が形成されている。このｐ側電極３８は、下層から上層に向かって、約０．１μｍの厚みを有するＡｕＺｎ層（図示せず）と、約０．１μｍの厚みを有するＰｔ層（図示せず）と、約５μｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とからなる。また、ｎ型ＧａＡｓ基板２１の裏面上には、ｎ側電極３９が形成されている。このｎ側電極３９は、ｎ型ＧａＡｓ基板２１側から順に、約０．１μｍの厚みを有するＡｕＧｅ層（図示せず）と、約０．１μｍの厚みを有するＮｉ層（図示せず）と、約１μｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とからなる。
【００４８】
第１実施形態では、上記のように半導体レーザ素子チップ２を構成することによって、ＭＱＷ活性層２７において生成されるレーザ光の主たる波長領域が約７８５ｎｍとなる。
【００４９】
次に、図２を参照して、第１実施形態による半導体レーザ装置の透過率制御層１１の製造プロセスについて説明する。
【００５０】
まず、図２に示すように、電子ビーム蒸着法を用いて、キャップガラス５の上面上に、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層１２ｂおよび約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層１２ａを交互に２層ずつ積層することによって、下側共振器構造体１１ａを形成する。この後、電子ビーム蒸着法を用いて、下側共振器構造体１１ａ（低屈折率誘電体層１２ａ）上に、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる中間層１１ｂを形成する。続いて、電子ビーム蒸着法を用いて、中間層１１ｂ上に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層１２ａおよび約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層１２ｂを交互に２層ずつ積層することによって、上側共振器構造体１１ｃを形成する。これにより、キャップガラス５の上面上に、下側共振器構造体１１ａ、中間層１１ｂおよび上側共振器構造体１１ｃを含む透過率制御層１１が形成される。
【００５１】
なお、キャップガラス５の裏面上の透過率制御層１１の製造プロセスとしては、上記したキャップガラス５の上面上の透過率制御層１１の製造プロセスと同様である。
【００５２】
第１実施形態では、上記のように、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制する透過率制御層１１を設けることによって、半導体レーザ素子チップ２において主たる波長領域（約７８５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が生成されたとしても、透過率制御層１１により、他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。その結果、半導体レーザ装置から出射された主たる波長領域のレーザ光を用いて外部装置（図示せず）を動作させる場合に、半導体レーザ装置から主たる波長領域および主たる波長領域以外の他の波長領域の両方のレーザ光が出射されることに起因して、外部装置の動作が不安定になるという不都合が発生するのを抑制することができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、上記のように、下側共振器構造体１１ａと上側共振器構造体１１ｃとにより中間層１１ｂが挟み込まれた構造を有する透過率制御層１１を用いるとともに、透過率制御層１１を構成する各層の厚みを、透過率制御層１１に対する主たる波長領域（約７８５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光の透過率が主たる波長領域のレーザ光の透過率よりも低くなるように設定することによって、主たる波長領域以外の他の波長領域のレーザ光が透過率制御層１１を透過するのを抑制することができるので、容易に、他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。この場合、高い屈折率を有する中間層１１ｂ側から順に、低屈折率誘電体層１２ａおよび高屈折率誘電体層１２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する下側共振器構造体１１ａおよび上側共振器構造体１１ｃを用いるとともに、高屈折率誘電体層１２ｂ、低屈折率誘電体層１２ａおよび中間層１１ｂの各々の厚みを、上記した式（１）〜式（３）で求められる値に設定することによって、容易に、透過率制御層１１に対する主たる波長領域（約７８５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光の透過率を主たる波長領域のレーザ光の透過率よりも低くすることができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、上記のように、低屈折率誘電体層１２ａおよび高屈折率誘電体層１２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する下側共振器構造体１１ａおよび上側共振器構造体１１ｃを用いることによって、低屈折率誘電体層１２ａおよび高屈折率誘電体層１２ｂが１層ずつ積層された構造に比べて、透過率制御層１１に対する主たる波長領域（約７８５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光の透過率を主たる波長領域のレーザ光の透過率よりもより低くすることができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、上記のように、キャップガラス５の上面および裏面上に、透過率制御層１１を形成することによって、キャップガラス５の上面側および裏面側の両方において主たる波長領域（約７８５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光の半導体レーザ装置からの出射を規制することができるので、キャップガラス５の上面および裏面の一方の上にのみ透過率制御層１１を形成する場合に比べて、主たる波長領域以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのをより抑制することができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、上記のように、リッジ部３４を含む実屈折率導波型の量子井戸レーザ構造を有する半導体レーザ素子チップ２を用いることによって、約２００ｍＷ以上の高出力で動作させたとしても、動作が不安定になるのを抑制することができる。また、出力が約４００ｍＷ以下であれば、キンク（電流−光出力特性の折れ曲がり）が発生することがない。
【００５７】
次に、上記した第１実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。この第１実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションでは、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層１１が形成された第１実施形態の構造において、透過率制御層１１およびキャップガラス５を透過する光の透過率の波長依存性を求めた。
【００５８】
図４は、第１実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。なお、図４の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図４の縦軸には、透過率（％）がとられている。図４を参照して、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）では、透過率が約９２％となり最大になることが判明した。また、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）から短波長側および長波長側に行くにしたがって、透過率が低くなっていくことも判明した。たとえば、約８１８ｎｍ、約８５４ｎｍおよび約８９４ｎｍの波長領域の透過率は、それぞれ、約４３％、約１５％および約９．８％であった。
【００５９】
この結果から、第１実施形態では、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層１１を形成することによって、半導体レーザ素子チップ２において主たる波長領域（約７８５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が生成されたとしても、他の波長領域のレーザ光の透過率制御層１１に対する透過率が低いので、半導体レーザ装置から他の波長領域のレーザ光が出射されるのを抑制することができることが確認できた。
【００６０】
次に、第１実施形態の半導体レーザ素子チップ２を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させることによって、半導体レーザ素子チップ２の光出射面２ａから出射されるレーザ光の発光スペクトルを測定した。
【００６１】
図５は、第１実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに半導体レーザ素子チップの光出射面から出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。なお、図５の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図５の縦軸には、任意単位（ａ．ｕ．）の発光強度がとられている。また、図５では、８０５ｎｍ以下の波長（図５のＸ１の領域の波長）の発光強度（縦軸）に対して、８０５ｎｍよりも大きい波長（図５のＸ２の領域の波長）の発光強度（縦軸）のフルスケールを１／２にしている。
【００６２】
図５を参照して、第１実施形態の半導体レーザ素子チップ２を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させた場合には、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）のレーザ光以外に、約８１８ｎｍ、約８５４ｎｍおよび約８９４ｎｍの波長領域のレーザ光が観測された。なお、図５の発光スペクトルにおいて、隣接するピーク間の距離は、約３０ｎｍ〜約４０ｎｍであった。このピーク間の距離（約３０ｎｍ〜約４０ｎｍ）をエネルギに換算すると、約５５ｍｅＶであり、ＧａＡｓ系材料のＬＯフォノン（縦型光学型フォノン）のエネルギとほぼ同じであった。また、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）よりも短波長側のレーザ光は観測されなかった。これらの結果から、図５の発光スペクトルは、従来のマルチ縦モード発振している場合の発光スペクトル（図５１参照）とは異なると考えられる。また、約８１８ｎｍの発光強度は、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）の発光強度の約１／５であった。
【００６３】
次に、第１実施形態による半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子チップ２を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させることによって、透過率制御層１１およびキャップガラス５を透過してパッケージ１の外部に出射されるレーザ光の発光スペクトルを測定した。
【００６４】
図６は、第１実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに透過率制御層およびキャップガラスを透過してパッケージの外部に出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。なお、図６の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図６の縦軸には、任意単位（ａ．ｕ．）の発光強度がとられている。また、図６では、８０５ｎｍ以下の波長（図６のＸ１の領域の波長）の発光強度（縦軸）に対して、８０５ｎｍよりも大きい波長（図６のＸ２の領域の波長）の発光強度（縦軸）のフルスケールを１／２にしている。
【００６５】
図６を参照して、第１実施形態による半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子チップ２を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させた場合には、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）のレーザ光以外に、約８１８ｎｍ、約８５４ｎｍおよび約８９４ｎｍの波長領域のレーザ光が、透過率制御層１１およびキャップガラス５を透過してパッケージ１の外部に出射されることが判明した。ただし、透過率制御層１１およびキャップガラス５を透過してパッケージ１の外部に出射される約８１８ｎｍ、約８５４ｎｍおよび約８９４ｎｍの波長領域のレーザ光の発光強度は、透過率制御層１１およびキャップガラス５を透過させない場合（図５参照）に比べて小さくなった。
【００６６】
具体的には、約８１８ｎｍの波長領域のレーザ光の発光強度は、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）のレーザ光の発光強度の約１／１０以下（約８％）になった。また、約８５４ｎｍの波長領域のレーザ光の発光強度は、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）のレーザ光の発光強度の約１／１００以下（約０．８％）になった。また、約８９４ｎｍの波長領域のレーザ光の発光強度は、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）のレーザ光の発光強度の約１／２００以下（約０．４％）になった。この結果から、第１実施形態では、透過率制御層１１に対する主たる波長領域（約７８５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光の透過率が低くなったために、他の波長領域のレーザ光の発光強度が小さくなったと考えられる。
【００６７】
次に、主たる第１波長領域のレーザ光を生成する半導体レーザ素子チップにおいて、第１波長領域のレーザ光の発光強度を約３ｍＷ〜約２００ｍＷの範囲内で変化させたときに、第１波長領域以外の他の第２波長領域のレーザ光の発光強度が大きくなるときの第１波長領域のレーザ光の発光強度を測定した。なお、この発光強度の測定では、主たる第１波長領域としての約７８５ｎｍおよび約４３０ｎｍのレーザ光を生成する半導体レーザ素子チップを準備した。
【００６８】
図７は、第１波長領域（主たる波長領域）のレーザ光の発光強度と第２波長領域（他の波長領域）のレーザ光の発光強度との関係を示したグラフである。図７を参照して、第１波長領域が約７８５ｎｍである半導体レーザ素子チップでは、第１波長領域（約７８５ｎｍ）のレーザ光の発光強度が約３０ｍＷ以下の場合に、第２波長領域のレーザ光の発光強度が約１．４８ｍＷ以下であったのに対して、第１波長領域（約７８５ｎｍ）のレーザ光の発光強度が約５０ｍＷ以上の場合に、第２波長領域のレーザ光の発光強度が約８．４５ｍＷ以上と大きくなることが判明した。また、第１波長領域が約４３０ｎｍである半導体レーザ素子チップでは、第１波長領域（約４３０ｎｍ）のレーザ光の発光強度が約３０ｍＷ以下の場合に、第２波長領域のレーザ光の発光強度が約０．５８ｍＷ以下であったのに対して、第１波長領域（約４３０ｎｍ）のレーザ光の発光強度が約５０ｍＷ以上の場合に、第２波長領域のレーザ光の発光強度が約２．９７ｍＷ以上と大きくなることが判明した。これらの結果から、半導体レーザ素子チップを高出力（約５０ｍＷ以上）で動作させる場合には、主たる波長領域以外の他の波長領域のレーザ光の発光強度が大きくなると考えられる。したがって、このような半導体レーザ素子チップを含む半導体レーザ装置を用いて外部装置を動作させる場合には、半導体レーザ装置を約５０ｍＷ以上で駆動させると、外部装置の動作が不安定になるという不都合が生じる可能性があると考えられる。
【００６９】
また、図７に示すように、第１波長領域の発光強度が約１００ｍＷ以上になると、図７中の曲線の傾きが大きくなり、第１波長領域の発光強度に対する第２波長領域の発光強度の割合がより大きくなることが判明した。このことから、上記したように外部装置を動作させる場合において、半導体レーザ装置を約１００ｍＷ以上で駆動させた場合には、外部装置の動作がより不安定になるという不都合が生じる可能性があると考えられる。したがって、半導体レーザ装置を約１００ｍＷ以上で駆動させる場合において、本発明は特に効果があると考えられる。
【００７０】
図８は、第１実施形態の変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。図８を参照して、この第１実施形態の変形例では、上記第１実施形態と異なり、キャップガラス５の上面上にのみ、透過率制御層１１が形成されている。
【００７１】
なお、第１実施形態の変形例のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７２】
第１実施形態の変形例では、上記のように、キャップガラス５の上面上にのみ、透過率制御層１１を形成することによって、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層１１を形成した第１実施形態と同様、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。
【００７３】
なお、第１実施形態の変形例のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７４】
次に、上記した第１実施形態の変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。この第１実施形態の変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションでは、キャップガラス５の上面上にのみ透過率制御層１１が形成された第１実施形態の変形例の構造において、透過率制御層１１およびキャップガラス５を透過する光の透過率の波長依存性を求めた。
【００７５】
図９は、第１実施形態の変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。なお、図９の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図９の縦軸には、透過率（％）がとられている。図９を参照して、第１実施形態の変形例では、上記第１実施形態と同様、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）の光の透過率が最大になることが判明した。また、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）から短波長側および長波長側に行くにしたがって、透過率が低くなっていくことも判明した。この結果から、キャップガラス５の上面上にのみ透過率制御層１１を形成する場合においても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができることが確認できた。
【００７６】
ただし、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）以外の他の波長領域の光の透過率は、上記第１実施形態よりも高くなった。具体的には、約８１８ｎｍ、約８５４ｎｍおよび約８９４ｎｍの波長領域の光の透過率は、それぞれ、約６５％、約３９％および約３１％であった。すなわち、第１実施形態の変形例では、上記第１実施形態に比べて、透過率の波長依存性が小さくなると考えられる。
【００７７】
（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の半導体レーザ素子チップの構造を示した断面図であり、図１１は、図１０に示した第２実施形態の半導体レーザ素子チップの発光層の構造を示した断面図である。図１２は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。図１０〜図１２を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、半導体レーザ素子チップ４０において生成されるレーザ光の主たる波長領域が約４３０ｎｍである場合について説明する。
【００７８】
まず、第２実施形態の半導体レーザ素子チップ４０は、図１０に示すように、後述するリッジ部４７を含む実屈折率導波型の量子井戸レーザ構造を有する。具体的には、酸素がドープされたｎ型ＧａＮ基板４１の（０００１）面上に、約１μｍの厚みを有するアンドープＧａＮ層４２が形成されている。アンドープＧａＮ層４２上には、約１μｍの厚みを有するアンドープＡｌ０．０４Ｇａ０．９６Ｎからなるｎ側クラッド層４３が形成されている。ｎ側クラッド層４３上には、発光層４４が形成されている。
【００７９】
具体的には、図１１に示すように、ｎ側クラッド層４３（図１０参照）上に、約３．５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎｘＧａ１−ｘＮからなる３つの量子井戸層４４ａと、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎｙＧａ１−ｙＮからなる３つの量子障壁層４４ｂとが交互に積層されたＭＱＷ活性層４４ｃが形成されている。ここで、ｘ＞ｙであり、ｘ＝０．２０およびｙ＝０．０５である。
【００８０】
また、ＭＱＷ活性層４４ｃ上には、約０．１μｍの厚みを有するアンドープＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｐ側光ガイド層４４ｄが形成されている。ｐ側光ガイド層４４ｄ上には、約２０ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなるｐ型キャリアブロック層４４ｅが形成されている。そして、ＭＱＷ活性層４４ｃ、ｐ側光ガイド層４４ｄおよびｐ型キャリアブロック層４４ｅによって、発光層４４が構成されている。
【００８１】
また、図１０に示すように、発光層４４上には、Ｍｇがドープされたｐ型Ａｌ０．０４Ｇａ０．９６Ｎからなるｐ型クラッド層４５が形成されている。このｐ型クラッド層４５は、ストライプ状（細長状）の凸部と、凸部以外の平坦部とを有する。また、ｐ型クラッド層４５の凸部は、約１．５μｍの幅と、約０．３５μｍの突出高さとを有する。また、ｐ型クラッド層４４の平坦部は、約０．０５μｍの厚みを有する。ｐ型クラッド層４５の凸部上には、約３ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたｐ型Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｐ型コンタクト層４６が形成されている。このｐ型コンタクト層４６とｐ型クラッド層４５とによって、約１．５μｍの幅を有するストライプ状（細長状）のリッジ部４７が構成されている。
【００８２】
また、リッジ部４７（ｐ型コンタクト層４６）上には、ｐ側オーミック電極４８が形成されている。このｐ側オーミック電極４８は、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層（図示せず）と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層（図示せず）と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層（図示せず）とからなる。
【００８３】
また、ｐ型クラッド層４５の平坦部の表面上には、リッジ部４７およびｐ型コンタクト層４６の側面を覆うように、約０．２μｍの厚みを有するＳｉＯ２膜からなる電流ブロック層４９が形成されている。なお、電流ブロック層４９は、素子内部を流れる電流の通路の幅を制限するとともに、素子の横方向の光閉じ込めを行う機能を有する。また、電流ブロック層４９では、ＭＱＷ活性層４４ｃで生成されたレーザ光は吸収されない。
【００８４】
電流ブロック層４９上には、ｐ型コンタクト層４６の上面に接触するように、ｐ側パッド電極５０が形成されている。このｐ側パッド電極５０は、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層（図示せず）と、約１５０ｎｍの厚みを有するＰｔ層（図示せず）と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とからなる。
【００８５】
また、ｎ型ＧａＮ基板４１の裏面上には、ｎ側オーミック電極５１が形成されている。このｎ側オーミック電極５１は、ｎ型ＧａＮ基板４１側から順に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層（図示せず）と、約２ｎｍの厚みを有するＳｉ層（図示せず）と、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層（図示せず）と、約１００ｎｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とからなる。また、ｎ側オーミック電極５１のｎ型ＧａＮ基板４１とは反対側の表面上には、ｎ側パッド電極５２が形成されている。このｎ側パッド電極５２は、ｎ側オーミック電極５１側から順に、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層（図示せず）と、約７００ｎｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とからなる。
【００８６】
第２実施形態では、上記のように半導体レーザ素子チップ４０を構成することによって、ＭＱＷ活性層４４ｃにおいて生成されるレーザ光の主たる波長領域が約４３０ｎｍとなる。
【００８７】
また、第２実施形態では、図１に示した第１実施形態のパッケージ１の構成において、透過率制御層１１に代えて、図１２に示す透過率制御層６１がキャップガラス５の上面および裏面上に形成されている。これにより、半導体レーザ素子チップ４０で生成されたレーザ光は、透過率制御層６１およびキャップガラス５を透過して外部に出射される。また、透過率制御層６１は、半導体レーザ素子チップ４０において主たる波長領域（約４３０ｎｍ）とは異なる他の波長領域のレーザ光が生成された場合に、他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制する機能を有する。
【００８８】
具体的には、第２実施形態の透過率制御層６１は、図１２に示すように、下側共振器構造体６１ａと、中間層６１ｂと、上側共振器構造体６１ｃとを含んでいる。また、透過率制御層６１は、下側共振器構造体６１ａと上側共振器構造体６１ｃとにより中間層６１ｂが挟み込まれた構造を有する。なお、透過率制御層６１は、本発明の「出射制御部材」および「出射抑制部材」の一例である。また、下側共振器構造体６１ａおよび上側共振器構造体６１ｃは、それぞれ、本発明の「第１の組」および「第２の組」の一例である。
【００８９】
また、中間層６１ｂは、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる。また、下側共振器構造体６１ａは、高い屈折率を有する中間層６１ｂ側から順に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層６２ａおよび約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層６２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する。また、上側共振器構造体６１ｃは、高い屈折率を有する中間層６１ｂ側から順に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層６２ａおよび約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層６２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する。
【００９０】
すなわち、第２実施形態では、キャップガラス５の上面側において、透過率制御層６１の積層方向の最外側に、上側共振器構造体６１ｃの高屈折率誘電体層６２ｂが配置されているとともに、キャップガラス５の上面に、下側共振器構造体６１ａの高屈折率誘電体層６２ｂが接触している。また、キャップガラス５の下面側において、透過率制御層６１の積層方向の最外側に、下側共振器構造体６１ａの高屈折率誘電体層６２ｂが配置されているとともに、キャップガラス５の下面に、上側共振器構造体６１ｃの高屈折率誘電体層６２ｂが接触している。
【００９１】
また、第２実施形態では、中間層６１ｂ、低屈折率誘電体層６２ａおよび高屈折率誘電体層６２ｂの各々の厚みは、透過率制御層６１に対する主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光の透過率が主たる波長領域のレーザ光の透過率よりも低くなるように設定されている。
【００９２】
具体的には、高屈折率誘電体層６２ｂの厚みｔ１および低屈折率誘電体層６２ａの厚みｔ２は、それぞれ、上記第１実施形態の式（１）および式（２）で求められる値に設定されている。また、中間層６１ｂの厚みｔ３は、上記第１実施形態の式（３）で求められる値に設定されている。
【００９３】
すなわち、第２実施形態では、高屈折率誘電体層６２ｂの厚みｔ１は、λ＝約４３０ｎｍであり、ｎ１＝約１．８８であるので、ｔ１＝λ／（４×ｎ１）＝４３０／（４×１．８８）≒５７．２ｎｍに設定されている。また、低屈折率誘電体層６２ａの厚みｔ２は、λ＝約４３０ｎｍであり、ｎ２＝約１．４５であるので、ｔ２＝λ／（４×ｎ２）＝４３０／（４×１．４５）≒７４．１ｎｍに設定されている。また、中間層６１ｂの厚みｔ３は、λ＝約４３０ｎｍであり、ｎ３＝約１．８８であるので、ｔ３＝λ／（２×ｎ３）＝４３０／（２×１．８８）≒１１４．４ｎｍに設定されている。
【００９４】
なお、第２実施形態の透過率制御層６１の製造プロセスは、上記第１実施形態の透過率制御層１１の製造プロセスと同様である。
【００９５】
第２実施形態では、上記のように、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制する透過率制御層６１を設けることによって、半導体レーザ素子チップ４０において主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が生成されたとしても、透過率制御層６１により、他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。その結果、上記第１実施形態と同様、半導体レーザ装置から出射された主たる波長領域のレーザ光を用いて外部装置（図示せず）を動作させる場合に、外部装置の動作が不安定になるのを抑制することができる。
【００９６】
また、第２実施形態では、上記のように、リッジ部４７を含む実屈折率導波型の量子井戸レーザ構造を有する半導体レーザ素子チップ４０を用いることによって、約１００ｍＷ以上の高出力で動作させたとしても、動作が不安定になるのを抑制することができる。また、出力が約２００ｍＷ以下であれば、キンク（電流−光出力特性の折れ曲がり）が発生することがない。
【００９７】
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。
【００９８】
次に、上記した第２実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。この第２実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションでは、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層６１が形成された第２実施形態の構造において、透過率制御層６１およびキャップガラス５を透過する光の透過率の波長依存性を求めた。
【００９９】
図１３は、第２実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。なお、図１３の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図１３の縦軸には、透過率（％）がとられている。図１３を参照して、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）では、透過率が約９２％となり最大になることが判明した。また、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）から短波長側および長波長側に行くにしたがって、透過率が低くなっていくことも判明した。たとえば、約４６０ｎｍの波長領域の光の透過率は、約２１％であった。
【０１００】
この結果から、第２実施形態では、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層６１を形成することによって、半導体レーザ素子チップ４０において主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が生成されたとしても、他の波長領域のレーザ光の透過率制御層６１に対する透過率が低いので、半導体レーザ装置から他の波長領域のレーザ光が出射されるのを抑制することができることが確認できた。
【０１０１】
次に、第２実施形態の半導体レーザ素子チップ４０を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させることによって、半導体レーザ素子チップ４０の光出射面（図示せず）から出射されるレーザ光の発光スペクトルを測定した。
【０１０２】
図１４は、第２実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに半導体レーザ素子チップの光出射面から出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。なお、図１４の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図１４の縦軸には、任意単位（ａ．ｕ．）の発光強度がとられている。また、図１４では、４４０ｎｍ以下の波長（図１４のＸ１の領域の波長）の発光強度（縦軸）に対して、４４０ｎｍよりも大きい波長（図１４のＸ２の領域の波長）の発光強度（縦軸）のフルスケールを１／５にしている。
【０１０３】
図１４を参照して、第２実施形態の半導体レーザ素子チップ４０を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させた場合には、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）のレーザ光以外に、約４６０ｎｍの波長領域のレーザ光が観測された。また、図１４の発光スペクトルにおいて、隣接するピーク間の距離は、約３０ｎｍであった。このピーク間の距離（約３０ｎｍ）をエネルギに換算すると、約１８０ｍｅＶである。なお、隣接するピーク間の距離は、量子井戸層４４ａのＩｎ組成比に依存しており、量子井戸層４４ａのＩｎ組成比が高くなるにしたがってピーク間の距離が小さくなる。また、図１４の主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外のピークは、量子井戸層４４ａの厚みを約１０ｎｍ以下に設定すると観測されやすくなり、量子井戸層４４ａの厚みを約５ｎｍ以下に設定すると一層観測されやすくなる。
【０１０４】
次に、第２実施形態による半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子チップ４０を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させることによって、透過率制御層６１およびキャップガラス５を透過してパッケージ（図示せず）の外部に出射されるレーザ光の発光スペクトルを測定した。
【０１０５】
図１５は、第２実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに透過率制御層およびキャップガラスを透過してパッケージの外部に出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。なお、図１５の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図１５の縦軸には、任意単位（ａ．ｕ．）の発光強度がとられている。また、図１５では、４４０ｎｍ以下の波長（図１５のＸ１の領域の波長）の発光強度（縦軸）に対して、４４０ｎｍよりも大きい波長（図１５のＸ２の領域の波長）の発光強度（縦軸）のフルスケールを１／５にしている。
【０１０６】
図１５を参照して、第２実施形態による半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子チップ４０を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させた場合には、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）のレーザ光以外に、約４６０ｎｍの波長領域のレーザ光が、透過率制御層６１およびキャップガラス５を透過してパッケージ（図示せず）の外部に出射されることが判明した。ただし、透過率制御層６１およびキャップガラス５を透過してパッケージの外部に出射される約４６０ｎｍの波長領域のレーザ光の発光強度は、透過率制御層６１およびキャップガラス５を透過させない場合（図１４参照）に比べて小さくなった。
【０１０７】
具体的には、約４６０ｎｍの波長領域のレーザ光の発光強度は、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）のレーザ光の発光強度の約１／１０以下（約２．５％）になった。この結果から、第２実施形態では、透過率制御層６１に対する主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光の透過率が低くなったために、他の波長領域のレーザ光の発光強度が小さくなったと考えられる。
【０１０８】
図１６は、第２実施形態の第１変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。図１６を参照して、この第２実施形態の第１変形例では、上記第２実施形態と異なり、キャップガラス５の上面上にのみ、透過率制御層６１が形成されている。
【０１０９】
なお、第２実施形態の第１変形例のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
【０１１０】
第２実施形態の第１変形例では、上記のように、キャップガラス５の上面上にのみ、透過率制御層６１を形成することによって、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層６１を形成した第２実施形態と同様、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。
【０１１１】
なお、第２実施形態の第１変形例のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【０１１２】
次に、上記した第２実施形態の第１変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。この第２実施形態の第１変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションでは、キャップガラス５の上面上にのみ透過率制御層６１が形成された第２実施形態の第１変形例の構造において、透過率制御層６１およびキャップガラス５を透過する光の透過率の波長依存性を求めた。
【０１１３】
図１７は、第２実施形態の第１変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。なお、図１７の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図１７の縦軸には、透過率（％）がとられている。図１７を参照して、第２実施形態の第１変形例では、上記第２実施形態と同様、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）の光の透過率が最大になることが判明した。また、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）から短波長側および長波長側に行くにしたがって、透過率が低くなっていくことも判明した。この結果から、キャップガラス５の上面上にのみ透過率制御層６１を形成する場合においても、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができることが確認できた。
【０１１４】
ただし、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域の光の透過率は、上記第２実施形態よりも高くなった。具体的には、約４６０ｎｍの波長領域の光の透過率は、約４８％であった。すなわち、第２実施形態の第１変形例では、上記第２実施形態に比べて、透過率の波長依存性が小さくなると考えられる。
【０１１５】
図１８は、第２実施形態の第２変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。図１８を参照して、この第２実施形態の第２変形例の透過率制御層７１は、上記第２実施形態の透過率制御層６１と同様、下側共振器構造体７１ａと上側共振器構造体７１ｃとにより中間層７１ｂが挟み込まれた構造を有する。なお、透過率制御層７１は、本発明の「出射制御部材」および「出射抑制部材」の一例である。また、下側共振器構造体７１ａおよび上側共振器構造体７１ｃは、それぞれ、本発明の「第１の組」および「第２の組」の一例である。
【０１１６】
また、この第２実施形態の第２変形例では、上記第２実施形態と異なり、中間層７１ｂは、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる。また、下側共振器構造体７１ａは、低い屈折率を有する中間層７１ｂ側から順に、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層７２ｂおよび約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層７２ａが交互に２層ずつ積層された構造を有する。また、上側共振器構造体７１ｃは、低い屈折率を有する中間層７１ｂ側から順に、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層７２ｂおよび約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層７２ａが交互に２層ずつ積層された構造を有する。
【０１１７】
すなわち、第２実施形態の第２変形例では、キャップガラス５の上面側において、透過率制御層７１の積層方向の最外側に、上側共振器構造体７１ｃの低屈折率誘電体層７２ａが配置されているとともに、キャップガラス５の上面に、下側共振器構造体７１ａの低屈折率誘電体層７２ａが接触している。また、キャップガラス５の下面側において、透過率制御層７１の積層方向の最外側に、下側共振器構造体７１ａの低屈折率誘電体層７２ａが配置されているとともに、キャップガラス５の下面に、上側共振器構造体７１ｃの低屈折率誘電体層７２ａが接触している。
【０１１８】
また、高屈折率誘電体層７２ｂおよび低屈折率誘電体層７２ａの各々の厚みは、上記第１実施形態の式（１）および式（２）で求められる値に設定されている。また、中間層７１ｂの厚みは、上記第１実施形態の式（３）で求められる値に設定されている。
【０１１９】
なお、第２実施形態の第２変形例のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
【０１２０】
第２実施形態の第２変形例では、上記のように、低い屈折率を有する中間層７１ｂ側から順に、高屈折率誘電体層７２ｂおよび低屈折率誘電体層７２ａが交互に２層ずつ積層された構造を有する下側共振器構造体７１ａおよび上側共振器構造体７１ｃを用いることによって、高い屈折率を有する中間層６１ｂ側から順に、低屈折率誘電体層６２ａおよび高屈折率誘電体層６２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する下側共振器構造体６１ａおよび上側共振器構造体６１ｃを用いた第２実施形態と同様、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。
【０１２１】
次に、上記した第２実施形態の第２変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。この第２実施形態の第２変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションでは、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層７１が形成された第２実施形態の第２変形例の構造において、透過率制御層７１およびキャップガラス５を透過する光の透過率の波長依存性を求めた。
【０１２２】
図１９は、第２実施形態の第２変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。なお、図１９の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図１９の縦軸には、透過率（％）がとられている。図１９を参照して、第２実施形態の第２変形例では、上記第２実施形態と同様、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）の光の透過率が最大になることが判明した。また、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）から短波長側および長波長側に行くにしたがって、透過率が低くなっていくことも判明した。この結果から、中間層７１ｂとして低い屈折率（約１．４５）を有するＳｉＯ２膜を用いるとともに、その中間層７１ｂ側から順に、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層７２ｂおよび約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層７２ａを交互に２層ずつ積層した場合においても、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができることが確認できた。
【０１２３】
ただし、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域の光の透過率は、上記第２実施形態よりも高くなった。具体的には、約４６０ｎｍの波長領域の光の透過率は、約７５％であった。すなわち、第２実施形態の第２変形例では、上記第２実施形態に比べて、透過率の波長依存性が小さくなると考えられる。
【０１２４】
図２０は、第２実施形態の第３変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。図２０を参照して、この第２実施形態の第３変形例の透過率制御層８１は、上記第２実施形態の透過率制御層６１と同様、下側共振器構造体８１ａと上側共振器構造体８１ｃとにより中間層８１ｂが挟み込まれた構造を有する。なお、透過率制御層８１は、本発明の「出射制御部材」および「出射抑制部材」の一例である。また、下側共振器構造体８１ａおよび上側共振器構造体８１ｃは、それぞれ、本発明の「第１の組」および「第２の組」の一例である。
【０１２５】
また、この第２実施形態の第３変形例では、上記第２実施形態と異なり、下側共振器構造体８１ａは、中間層８１ｂ側から順に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる３つの低屈折率誘電体層８２ａと、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる２つの高屈折率誘電体層８２ｂとが交互に積層された構造を有する。また、上側共振器構造体８１ｃは、中間層８１ｂ側から順に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる３つの低屈折率誘電体層８２ａと、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる２つの高屈折率誘電体層８２ｂとが交互に積層された構造を有する。なお、中間層８１ｂは、上記第２実施形態の中間層６１ｂと同様、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる。
【０１２６】
すなわち、第２実施形態の第３変形例では、キャップガラス５の上面側において、透過率制御層８１の積層方向の最外側に、上側共振器構造体８１ｃの低屈折率誘電体層８２ａが配置されているとともに、キャップガラス５の上面に、下側共振器構造体８１ａの低屈折率誘電体層８２ａが接触している。また、キャップガラス５の下面側において、透過率制御層８１の積層方向の最外側に、下側共振器構造体８１ａの低屈折率誘電体層８２ａが配置されているとともに、キャップガラス５の下面に、上側共振器構造体８１ｃの低屈折率誘電体層８２ａが接触している。
【０１２７】
また、高屈折率誘電体層８２ｂおよび低屈折率誘電体層８２ａの各々の厚みは、上記第１実施形態の式（１）および式（２）で求められる値に設定されている。また、中間層８１ｂの厚みは、上記第１実施形態の式（３）で求められる値に設定されている。
【０１２８】
なお、第２実施形態の第３変形例のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
【０１２９】
第２実施形態の第３変形例では、上記のように、高い屈折率を有する中間層８１ｂ側から順に、３つの低屈折率誘電体層８２ａと、２つの高屈折率誘電体層８２ｂとが交互に積層された構造を有する下側共振器構造体８１ａおよび上側共振器構造体８１ｃを用いることによって、高い屈折率を有する中間層６１ｂ側から順に、低屈折率誘電体層６２ａおよび高屈折率誘電体層６２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する下側共振器構造体６１ａおよび上側共振器構造体６１ｃを用いた第２実施形態と同様、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。
【０１３０】
次に、上記した第２実施形態の第３変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。この第２実施形態の第３変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションでは、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層８１が形成された第２実施形態の第３変形例の構造において、透過率制御層８１およびキャップガラス５を透過する光の透過率の波長依存性を求めた。
【０１３１】
図２１は、第２実施形態の第３変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。なお、図２１の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図２１の縦軸には、透過率（％）がとられている。図２１を参照して、第２実施形態の第３変形例では、上記第２実施形態と同様、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）の光の透過率が最大になることが判明した。また、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）から短波長側および長波長側に行くにしたがって、透過率が低くなっていくことも判明した。この結果から、中間層８１ｂ側から順に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる３つの低屈折率誘電体層８２ａと、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる２つの高屈折率誘電体層８２ｂとを交互に積層した場合においても、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができることが確認できた。
【０１３２】
ただし、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）との差が約５０ｎｍ以下で、かつ、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域の光の透過率は、上記第２実施形態よりも高くなった。具体的には、約４６０ｎｍの波長領域の光の透過率は、約５１％であった。すなわち、第２実施形態の第３変形例では、上記第２実施形態に比べて、主たる波長領域との差が約５０ｎｍ以下の波長領域における光の透過率の波長依存性が小さくなると考えられる。その一方、主たる波長領域との差が約５０ｎｍを超える波長領域では、光の透過率の波長依存性が大きくなると考えられる。
【０１３３】
図２２は、第２実施形態の第４変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。図２２を参照して、この第２実施形態の第４変形例の透過率制御層９１は、上記第２実施形態の透過率制御層６１と同様、下側共振器構造体９１ａと上側共振器構造体９１ｃとにより中間層９１ｂが挟み込まれた構造を有する。なお、透過率制御層９１は、本発明の「出射制御部材」および「出射抑制部材」の一例である。また、下側共振器構造体９１ａおよび上側共振器構造体９１ｃは、それぞれ、本発明の「第１の組」および「第２の組」の一例である。
【０１３４】
また、この第２実施形態の第４変形例では、上記第２実施形態と異なり、中間層９１ｂは、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる。また、下側共振器構造体９１ａは、低い屈折率を有する中間層９１ｂ側から順に、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる３つの高屈折率誘電体層９２ｂと、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる２つの低屈折率誘電体層９２ａとが交互に積層された構造を有する。また、上側共振器構造体９１ｃは、低い屈折率を有する中間層９１ｂ側から順に、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる３つの高屈折率誘電体層９２ｂと、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる２つの低屈折率誘電体層９２ａとが交互に積層された構造を有する。
【０１３５】
すなわち、第２実施形態の第４変形例では、キャップガラス５の上面側において、透過率制御層９１の積層方向の最外側に、上側共振器構造体９１ｃの高屈折率誘電体層９２ｂが配置されているとともに、キャップガラス５の上面に、下側共振器構造体９１ａの高屈折率誘電体層９２ｂが接触している。また、キャップガラス５の下面側において、透過率制御層９１の積層方向の最外側に、下側共振器構造体９１ａの高屈折率誘電体層９２ｂが配置されているとともに、キャップガラス５の下面に、上側共振器構造体９１ｃの高屈折率誘電体層９２ｂが接触している。
【０１３６】
また、高屈折率誘電体層９２ｂおよび低屈折率誘電体層９２ａの各々の厚みは、上記第１実施形態の式（１）および式（２）で求められる値に設定されている。また、中間層９１ｂの厚みは、上記第１実施形態の式（３）で求められる値に設定されている。
【０１３７】
なお、第２実施形態の第４変形例のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
【０１３８】
第２実施形態の第４変形例では、上記のように、低い屈折率を有する中間層９１ｂ側から順に、３つの高屈折率誘電体層９２ｂと、２つの低屈折率誘電体層９２ａとが交互に積層された構造を有する下側共振器構造体９１ａおよび上側共振器構造体９１ｃを用いることによって、高い屈折率を有する中間層６１ｂ側から順に、低屈折率誘電体層６２ａおよび高屈折率誘電体層６２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する下側共振器構造体６１ａおよび上側共振器構造体６１ｃを用いた第２実施形態と同様、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。
【０１３９】
次に、上記した第２実施形態の第４変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。この第２実施形態の第４変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションでは、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層９１が形成された第２実施形態の第４変形例の構造において、透過率制御層９１およびキャップガラス５を透過する光の透過率の波長依存性を求めた。
【０１４０】
図２３は、第２実施形態の第４変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。なお、図２３の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図２３の縦軸には、透過率（％）がとられている。図２３を参照して、第２実施形態の第４変形例では、上記第２実施形態と同様、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）の光の透過率が最大になることが判明した。また、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）から短波長側および長波長側に行くにしたがって、透過率が低くなっていくことも判明した。この結果から、中間層９１ｂとして低い屈折率（約１．４５）を有するＳｉＯ２膜を用いるとともに、その中間層９１ｂ側から順に、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる３つの高屈折率誘電体層９２ｂと、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる２つの低屈折率誘電体層９２ａとを交互に積層した場合においても、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができることが確認できた。
【０１４１】
また、第２実施形態の第４変形例では、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域の光の透過率が、上記第２実施形態に比べてより低くなった。具体的には、約４６０ｎｍの波長領域の光の透過率は、約１０％であった。すなわち、第２実施形態の第４変形例では、上記第２実施形態に比べて、透過率の波長依存性が大きくなると考えられる。
【０１４２】
次に、図１２に示した第２実施形態の構造において、中間層６１ｂの厚みを変化させることによって、透過率制御層６１およびキャップガラス５を透過する光の透過率の波長依存性をシミュレーションにより求めた。具体的には、中間層６１ｂの厚みを、約１００．１ｎｍ（＝７λ／（１６×ｎ３））、約８５．８ｎｍ（＝６λ／（１６×ｎ３））および約５７．２ｎｍ（＝４λ／（１６×ｎ３）の３段階に変化させた。なお、λは、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）であり、ｎ３は、中間層６１ｂの屈折率（約１．８８）である。
【０１４３】
図２４は、透過率制御層を構成する中間層の厚みを７λ／（１６×ｎ３）に設定した場合の光の透過率の波長依存性を示したグラフである。図２５は、透過率制御層を構成する中間層の厚みを６λ／（１６×ｎ３）に設定した場合の光の透過率の波長依存性を示したグラフである。図２６は、透過率制御層を構成する中間層の厚みを４λ／（１６×ｎ３）に設定した場合の光の透過率の波長依存性を示したグラフである。
【０１４４】
まず、図２４を参照して、中間層６１ｂの厚みを約１００．１ｎｍ（＝７λ／（１６×ｎ３））に設定した場合には、透過率が最大となる波長領域が短波長側にずれるとともに、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）の光の透過率（約３６％）が低くなることが判明した。また、図２５を参照して、中間層６１ｂの厚みを約８５．８ｎｍ（＝６λ／（１６×ｎ３））に設定した場合には、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）の光の透過率（約１０％）がより低くなることが判明した。また、図２６を参照して、中間層６１ｂの厚みを約５７．２ｎｍ（＝４λ／（１６×ｎ３）に設定した場合には、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）の光の透過率が約３．７％となり非常に低くなることが判明した。これらの結果から、透過率制御層６１を構成する中間層６１ｂの厚みｔ３としては、ｔ３＝λ／（２×ｎ３）＝４３０／（２×１．８８）≒１１４．４ｎｍに設定するのが好ましいと考えられる。
【０１４５】
（第３実施形態）
図２７は、本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の半導体レーザ素子チップの構造を示した断面図であり、図２８は、図２７に示した第３実施形態の半導体レーザ素子チップの発光層の構造を示した断面図である。図２９は、本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。図２７〜図２９を参照して、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、半導体レーザ素子チップ１００において生成されるレーザ光の主たる波長領域が約４０５ｎｍである場合について説明する。
【０１４６】
まず、第３実施形態の半導体レーザ素子チップ１００の構造は、図２７に示すように、ｎ側クラッド層１０３、発光層１０４およびｐ型クラッド層１０５以外は、図１０に示した第２実施形態の半導体レーザ素子チップ４０と同様である。
【０１４７】
すなわち、第３実施形態では、ｎ側クラッド層１０３およびｐ型クラッド層１０５のＡｌ組成比が、第２実施形態のｎ側クラッド層４３およびｐ型クラッド層４５とは異なっている。具体的には、ｎ側クラッド層１０３は、アンドープＡｌ０．０７Ｇａ０．９８Ｎからなるとともに、ｐ型クラッド層１０５は、ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９８Ｎからなる。
【０１４８】
また、第３実施形態の発光層１０４の構造としては、図２８に示すように、ｎ側クラッド層１０３（図２７参照）上に、約８ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎｘＧａ１−ｘＮからなる３つの量子井戸層１０４ａと、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＧａＮからなる３つの量子障壁層１０４ｂとが交互に積層されたＭＱＷ活性層１０４ｃが形成されている。ここで、ｘ＝０．０７である。
【０１４９】
また、ＭＱＷ活性層１０４ｃ上には、約０．１μｍの厚みを有するアンドープＧａＮからなるｐ側光ガイド層１０４ｄが形成されている。ｐ側光ガイド層１０４ｄ上には、約２０ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなるｐ型キャリアブロック層１０４ｅが形成されている。そして、ＭＱＷ活性層１０４ｃ、ｐ側光ガイド層１０４ｄおよびｐ型キャリアブロック層１０４ｅによって、発光層１０４が構成されている。
【０１５０】
第３実施形態では、上記のように半導体レーザ素子チップ１００を構成することによって、ＭＱＷ活性層１０４ｃにおいて生成されるレーザ光の主たる波長領域が約４０５ｎｍとなる。
【０１５１】
また、第３実施形態では、図１に示した第１実施形態のパッケージ１の構成において、透過率制御層１１に代えて、図２９に示す透過率制御層１１１がキャップガラス５の上面および裏面上に形成されている。これにより、半導体レーザ素子チップ１００で生成されたレーザ光は、透過率制御層１１１およびキャップガラス５を透過して外部に出射される。また、透過率制御層１１１は、半導体レーザ素子チップ１００において主たる波長領域（約４０５ｎｍ）とは異なる他の波長領域のレーザ光が生成された場合に、他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制する機能を有する。
【０１５２】
具体的には、第３実施形態の透過率制御層１１１は、図２９に示すように、下側共振器構造体１１１ａと、中間層１１１ｂと、上側共振器構造体１１１ｃとを含んでいる。また、透過率制御層１１１は、下側共振器構造体１１１ａと上側共振器構造体１１１ｃとにより中間層１１１ｂが挟み込まれた構造を有する。なお、透過率制御層１１１は、本発明の「出射制御部材」および「出射抑制部材」の一例である。また、下側共振器構造体１１１ａおよび上側共振器構造体１１１ｃは、それぞれ、本発明の「第１の組」および「第２の組」の一例である。
【０１５３】
また、中間層１１１ｂは、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる。また、下側共振器構造体１１１ａは、高い屈折率を有する中間層１１１ｂ側から順に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層１１２ａおよび約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層１１２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する。また、上側共振器構造体１１１ｃは、高い屈折率を有する中間層１１１ｂ側から順に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層１１２ａおよび約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層１１２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する。
【０１５４】
すなわち、第３実施形態では、キャップガラス５の上面側において、透過率制御層１１１の積層方向の最外側に、上側共振器構造体１１１ｃの高屈折率誘電体層１１２ｂが配置されているとともに、キャップガラス５の上面に、下側共振器構造体１１１ａの高屈折率誘電体層１１２ｂが接触している。また、キャップガラス５の下面側において、透過率制御層１１１の積層方向の最外側に、下側共振器構造体１１１ａの高屈折率誘電体層１１２ｂが配置されているとともに、キャップガラス５の下面に、上側共振器構造体１１１ｃの高屈折率誘電体層１１２ｂが接触している。
【０１５５】
また、第３実施形態では、中間層１１１ｂ、低屈折率誘電体層１１２ａおよび高屈折率誘電体層１１２ｂの各々の厚みは、透過率制御層１１１に対する主たる波長領域（約４０５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光の透過率が主たる波長領域のレーザ光の透過率よりも低くなるように設定されている。
【０１５６】
具体的には、高屈折率誘電体層１１２ｂの厚みｔ１および低屈折率誘電体層１１２ａの厚みｔ２は、それぞれ、上記第１実施形態の式（１）および式（２）で求められる値に設定されている。また、中間層１１１ｂの厚みｔ３は、上記第１実施形態の式（３）で求められる値に設定されている。
【０１５７】
すなわち、第３実施形態では、高屈折率誘電体層１１２ｂの厚みｔ１は、λ＝約４０５ｎｍであり、ｎ１＝約１．８８であるので、ｔ１＝λ／（４×ｎ１）＝４０５／（４×１．８８）≒５３．９ｎｍに設定されている。また、低屈折率誘電体層１１２ａの厚みｔ２は、λ＝約４０５ｎｍであり、ｎ２＝約１．４５であるので、ｔ２＝λ／（４×ｎ２）＝４０５／（４×１．４５）≒６９．８ｎｍに設定されている。また、中間層１１１ｂの厚みｔ３は、λ＝約４０５ｎｍであり、ｎ３＝約１．８８であるので、ｔ３＝λ／（２×ｎ３）＝４０５／（２×１．８８）≒１０７．７ｎｍに設定されている。
【０１５８】
なお、第３実施形態の透過率制御層１１１の製造プロセスは、上記第１実施形態の透過率制御層１１の製造プロセスと同様である。
【０１５９】
第３実施形態では、上記のように、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制する透過率制御層１１１を設けることによって、半導体レーザ素子チップ１００において主たる波長領域（約４０５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が生成されたとしても、透過率制御層１１１により、他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。その結果、上記第１実施形態と同様、半導体レーザ装置から出射された主たる波長領域のレーザ光を用いて外部装置（図示せず）を動作させる場合に、外部装置の動作が不安定になるのを抑制することができる。
【０１６０】
なお、第３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。
【０１６１】
次に、上記した第３実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。この第３実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションでは、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層１１１が形成された第３実施形態の構造において、透過率制御層１１１およびキャップガラス５を透過する光の透過率の波長依存性を求めた。
【０１６２】
図３０は、第３実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。なお、図３０の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図３０の縦軸には、透過率（％）がとられている。図３０を参照して、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）では、透過率が約９２％となり最大になることが判明した。また、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）から短波長側および長波長側に行くにしたがって、透過率が低くなっていくことも判明した。たとえば、約４６６ｎｍの波長領域の光の透過率は、約９．６％であった。
【０１６３】
この結果から、第３実施形態では、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層１１１を形成することによって、半導体レーザ素子チップ１００において主たる波長領域（約４０５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が生成されたとしても、他の波長領域のレーザ光の透過率制御層１１１に対する透過率が低いので、半導体レーザ装置から他の波長領域のレーザ光が出射されるのを抑制することができることが確認できた。
【０１６４】
次に、第３実施形態の半導体レーザ素子チップ１００を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させることによって、半導体レーザ素子チップ１００の光出射面（図示せず）から出射されるレーザ光の発光スペクトルを測定した。
【０１６５】
図３１は、第３実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに半導体レーザ素子チップの光出射面から出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。なお、図３１の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図３１の縦軸には、任意単位（ａ．ｕ．）の発光強度がとられている。また、図３１では、４２０ｎｍ以下の波長（図３１のＸ１の領域の波長）の発光強度（縦軸）に対して、４２０ｎｍよりも大きい波長（図３１のＸ２の領域の波長）の発光強度（縦軸）のフルスケールを１／５にしている。
【０１６６】
図３１を参照して、第３実施形態の半導体レーザ素子チップ１００を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させた場合には、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）のレーザ光以外に、約４６６ｎｍの波長領域のレーザ光が観測された。この約４６６ｎｍの波長領域の発光強度は、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）の発光強度の約５．９％であった。
【０１６７】
次に、第３実施形態による半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子チップ１００を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させることによって、透過率制御層１１１およびキャップガラス５を透過してパッケージ（図示せず）の外部に出射されるレーザ光の発光スペクトルを測定した。
【０１６８】
図３２は、第３実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに透過率制御層およびキャップガラスを透過してパッケージの外部に出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。なお、図３２の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図３２の縦軸には、任意単位（ａ．ｕ．）の発光強度がとられている。また、図３２では、４２０ｎｍ以下の波長（図３２のＸ１の領域の波長）の発光強度（縦軸）に対して、４２０ｎｍよりも大きい波長（図３２のＸ２の領域の波長）の発光強度（縦軸）のフルスケールを１／５にしている。
【０１６９】
図３２を参照して、第３実施形態による半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子チップ１００を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させた場合には、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）のレーザ光以外に、約４６６ｎｍの波長領域のレーザ光が、透過率制御層１１１およびキャップガラス５を透過してパッケージ（図示せず）の外部に出射されることが判明した。ただし、透過率制御層１１１およびキャップガラス５を透過してパッケージの外部に出射される約４６６ｎｍの波長領域のレーザ光の発光強度は、透過率制御層１１１およびキャップガラス５を透過させない場合（図３１参照）に比べて小さくなった。
【０１７０】
具体的には、約４６６ｎｍの波長領域のレーザ光の発光強度は、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）のレーザ光の発光強度の約１／１００以下（約０．５８％）になった。この結果から、第３実施形態では、透過率制御層１１１に対する主たる波長領域（約４０５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光の透過率が低くなったために、他の波長領域のレーザ光の発光強度が小さくなったと考えられる。
【０１７１】
図３３は、第３実施形態の第１変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。図３３を参照して、この第３実施形態の第１変形例では、上記第３実施形態と異なり、キャップガラス５の上面上にのみ、透過率制御層１１１が形成されている。
【０１７２】
なお、第３実施形態の第１変形例のその他の構成は、上記第３実施形態と同様である。
【０１７３】
第３実施形態の第１変形例では、上記のように、キャップガラス５の上面上にのみ、透過率制御層１１１を形成することによって、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層１１１を形成した第３実施形態と同様、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。
【０１７４】
なお、第３実施形態の第１変形例のその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。
【０１７５】
次に、上記した第３実施形態の第１変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。この第３実施形態の第１変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションでは、キャップガラス５の上面上にのみ透過率制御層１１１が形成された第３実施形態の第１変形例の構造において、透過率制御層１１１およびキャップガラス５を透過する光の透過率の波長依存性を求めた。
【０１７６】
図３４は、第３実施形態の第１変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。なお、図３４の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図３４の縦軸には、透過率（％）がとられている。図３４を参照して、第３実施形態の第１変形例では、上記第３実施形態と同様、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）の光の透過率が最大になることが判明した。また、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）から短波長側および長波長側に行くにしたがって、透過率が低くなっていくことも判明した。この結果から、キャップガラス５の上面上にのみ透過率制御層１１１を形成する場合においても、上記第３実施形態と同様の効果を得ることができることが確認できた。
【０１７７】
ただし、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）以外の他の波長領域の光の透過率は、上記第３実施形態よりも高くなった。具体的には、約４６６ｎｍの波長領域の光の透過率は、約３１％であった。すなわち、第３実施形態の第１変形例では、上記第３実施形態に比べて、透過率の波長依存性が小さくなると考えられる。
【０１７８】
図３５は、第３実施形態の第２変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。図３５を参照して、この第３実施形態の第２変形例の透過率制御層１２１は、上記第３実施形態の透過率制御層１１１と同様、下側共振器構造体１２１ａと上側共振器構造体１２１ｃとにより中間層１２１ｂが挟み込まれた構造を有する。なお、透過率制御層１２１は、本発明の「出射制御部材」および「出射抑制部材」の一例である。また、下側共振器構造体１２１ａおよび上側共振器構造体１２１ｃは、それぞれ、本発明の「第１の組」および「第２の組」の一例である。
【０１７９】
また、この第３実施形態の第２変形例では、上記第３実施形態と異なり、下側共振器構造体１２１ａは、中間層１２１ｂ側から順に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層１２２ａおよび約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層１２２ｂが交互に４層ずつ積層された構造を有する。また、上側共振器構造体１２１ｃは、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層１２２ａおよび約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層１２２ｂが交互に４層ずつ積層された構造を有する。なお、中間層１２１ｂは、上記第３実施形態の中間層１１１ｂと同様、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる。
【０１８０】
すなわち、第３実施形態の第２変形例では、キャップガラス５の上面側において、透過率制御層１２１の積層方向の最外側に、上側共振器構造体１２１ｃの高屈折率誘電体層１２２ｂが配置されているとともに、キャップガラス５の上面に、下側共振器構造体１２１ａの高屈折率誘電体層１２２ｂが接触している。また、キャップガラス５の下面側において、透過率制御層１２１の積層方向の最外側に、下側共振器構造体１２１ａの高屈折率誘電体層１２２ｂが配置されているとともに、キャップガラス５の下面に、上側共振器構造体１２１ｃの高屈折率誘電体層１２２ｂが接触している。
【０１８１】
また、高屈折率誘電体層１２２ｂおよび低屈折率誘電体層１２２ａの各々の厚みは、上記第１実施形態の式（１）および式（２）で求められる値に設定されている。また、中間層１２１ｂの厚みは、上記第１実施形態の式（３）で求められる値に設定されている。
【０１８２】
なお、第３実施形態の第２変形例のその他の構成は、上記第３実施形態と同様である。
【０１８３】
第３実施形態の第２変形例では、上記のように、中間層１２１ｂ側から順に、低屈折率誘電体層１２２ａおよび高屈折率誘電体層１２２ｂが交互に４層ずつ積層された構造を有する下側共振器構造体１２１ａおよび上側共振器構造体１２１ｃを用いることによって、中間層１１１ｂ側から順に、低屈折率誘電体層１１２ａおよび高屈折率誘電体層１１２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する下側共振器構造体１１１ａおよび上側共振器構造体１１１ｃを用いた第３実施形態と同様、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。
【０１８４】
次に、上記した第３実施形態の第２変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。この第３実施形態の第２変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションでは、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層１２１が形成された第３実施形態の第２変形例の構造において、透過率制御層１２１およびキャップガラス５を透過する光の透過率の波長依存性を求めた。
【０１８５】
図３６は、第３実施形態の第２変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。なお、図３６の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図３６の縦軸には、透過率（％）がとられている。図３６を参照して、第３実施形態の第２変形例では、上記第３実施形態と同様、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）の光の透過率が最大になることが判明した。また、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）から短波長側および長波長側に行くにしたがって、透過率が低くなっていくことも判明した。この結果から、中間層１２１ｂ側から順に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層１２２ａおよび約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層１２２ｂを交互に４層ずつ積層した場合においても、上記第３実施形態と同様の効果を得ることができることが確認できた。
【０１８６】
また、第３実施形態の第２変形例では、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）以外の他の波長領域の光の透過率が、上記第３実施形態に比べてより低くなった。具体的には、約４６６ｎｍの波長領域の光の透過率は、約２．７％であった。すなわち、第３実施形態の第２変形例では、上記第３実施形態に比べて、透過率の波長依存性が大きくなると考えられる。
【０１８７】
（第４実施形態）
図３７は、本発明の第４実施形態による半導体レーザ装置の半導体レーザ素子チップの構造を示した断面図であり、図３８は、図３７に示した第４実施形態の半導体レーザ素子チップの発光層の構造を示した断面図である。図３９は、本発明の第４実施形態による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。図３７〜図３９を参照して、この第４実施形態では、上記第１〜第３実施形態と異なり、半導体レーザ素子チップ１３０において生成されるレーザ光の主たる波長領域が約５３０ｎｍである場合について説明する。
【０１８８】
まず、第４実施形態の半導体レーザ素子チップ１３０の構造は、図３７に示すように、ｎ側クラッド層１３３、発光層１３４およびｐ型クラッド層１３５以外は、図１０に示した第２実施形態の半導体レーザ素子チップ４０と同様である。
【０１８９】
すなわち、第４実施形態では、ｎ側クラッド層１３３およびｐ型クラッド層１３５のＡｌ組成比が、第２実施形態のｎ側クラッド層４３およびｐ型クラッド層４５とは異なっている。具体的には、ｎ側クラッド層１３３は、アンドープＡｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるとともに、ｐ型クラッド層１３５は、ｐ型Ａｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなる。
【０１９０】
また、第４実施形態の発光層１３４の構造としては、図３８に示すように、ｎ側クラッド層１３３（図３７参照）上に、約２．５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎｘＧａ１−ｘＮからなる１つの量子井戸層１３４ａが、約１５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎｙＧａ１−ｙＮからなる２つの量子障壁層１３４ｂに挟まれた単一量子井戸（ＳＱＷ）構造を有するＳＱＷ活性層１３４ｃが形成されている。ここで、ｘ＞ｙであり、ｘ＝０．４０およびｙ＝０．２０である。
【０１９１】
また、ＳＱＷ活性層１３４ｃ上には、約０．１μｍの厚みを有するアンドープＩｎ０．１０Ｇａ０．９０Ｎからなるｐ側光ガイド層１３４ｄが形成されている。ｐ側光ガイド層１３４ｄ上には、約２０ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなるｐ型キャリアブロック層１３４ｅが形成されている。そして、ＳＱＷ活性層１３４ｃ、ｐ側光ガイド層１３４ｄおよびｐ型キャリアブロック層１３４ｅによって、発光層１３４が構成されている。
【０１９２】
第４実施形態では、上記のように半導体レーザ素子チップ１３０を構成することによって、ＳＱＷ活性層１３４ｃにおいて生成されるレーザ光の主たる波長領域が約５３０ｎｍとなる。
【０１９３】
また、第４実施形態では、図１に示した第１実施形態のパッケージ１の構成において、透過率制御層１１に代えて、図３９に示す透過率制御層１４１がキャップガラス５の上面および裏面上に形成されている。これにより、半導体レーザ素子チップ１３０で生成されたレーザ光は、透過率制御層１４１およびキャップガラス５を透過して外部に出射される。また、透過率制御層１４１は、半導体レーザ素子チップ１３０において主たる波長領域（約５３０ｎｍ）とは異なる他の波長領域のレーザ光が生成された場合に、他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制する機能を有する。
【０１９４】
具体的には、第４実施形態の透過率制御層１４１は、図３９に示すように、下側共振器構造体１４１ａと、中間層１４１ｂと、上側共振器構造体１４１ｃとを含んでいる。また、透過率制御層１４１は、下側共振器構造体１４１ａと上側共振器構造体１４１ｃとにより中間層１４１ｂが挟み込まれた構造を有する。なお、透過率制御層１４１は、本発明の「出射制御部材」および「出射抑制部材」の一例である。また、下側共振器構造体１４１ａおよび上側共振器構造体１４１ｃは、それぞれ、本発明の「第１の組」および「第２の組」の一例である。
【０１９５】
また、中間層１４１ｂは、約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる。また、下側共振器構造体１４１ａは、高い屈折率を有する中間層１４１ｂ側から順に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層１４２ａおよび約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層１４２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する。また、上側共振器構造体１４１ｃは、高い屈折率を有する中間層１４１ｂ側から順に、約１．４５の屈折率を有するＳｉＯ２膜からなる低屈折率誘電体層１４２ａおよび約１．８８の屈折率を有するＬａ２Ｏ３膜からなる高屈折率誘電体層１４２ｂが交互に２層ずつ積層された構造を有する。
【０１９６】
すなわち、第４実施形態では、キャップガラス５の上面側において、透過率制御層１４１の積層方向の最外側に、上側共振器構造体１４１ｃの高屈折率誘電体層１４２ｂが配置されているとともに、キャップガラス５の上面に、下側共振器構造体１４１ａの高屈折率誘電体層１４２ｂが接触している。また、キャップガラス５の下面側において、透過率制御層１４１の積層方向の最外側に、下側共振器構造体１４１ａの高屈折率誘電体層１４２ｂが配置されているとともに、キャップガラス５の下面に、上側共振器構造体１４１ｃの高屈折率誘電体層１４２ｂが接触している。
【０１９７】
また、第４実施形態では、中間層１４１ｂ、低屈折率誘電体層１４２ａおよび高屈折率誘電体層１４２ｂの各々の厚みは、透過率制御層１４１に対する主たる波長領域（約５３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光の透過率が主たる波長領域のレーザ光の透過率よりも低くなるように設定されている。
【０１９８】
具体的には、高屈折率誘電体層１４２ｂの厚みｔ１および低屈折率誘電体層１４２ａの厚みｔ２は、それぞれ、上記第１実施形態の式（１）および式（２）で求められる値に設定されている。また、中間層１４１ｂの厚みｔ３は、上記第１実施形態の式（３）で求められる値に設定されている。
【０１９９】
すなわち、第４実施形態では、高屈折率誘電体層１４２ｂの厚みｔ１は、λ＝約５３０ｎｍであり、ｎ１＝約１．８８であるので、ｔ１＝λ／（４×ｎ１）＝５３０／（４×１．８８）≒７０．５ｎｍに設定されている。また、低屈折率誘電体層１４２ａの厚みｔ２は、λ＝約５３０ｎｍであり、ｎ２＝約１．４５であるので、ｔ２＝λ／（４×ｎ２）＝５３０／（４×１．４５）≒９１．４ｎｍに設定されている。また、中間層１４１ｂの厚みｔ３は、λ＝約５３０ｎｍであり、ｎ３＝約１．８８であるので、ｔ３＝λ／（２×ｎ３）＝５３０／（２×１．８８）≒１４１．０ｎｍに設定されている。
【０２００】
なお、第４実施形態の透過率制御層１４１の製造プロセスは、上記第１実施形態の透過率制御層１１の製造プロセスと同様である。
【０２０１】
第４実施形態では、上記のように、主たる波長領域（約５３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制する透過率制御層１４１を設けることによって、半導体レーザ素子チップ１３０において主たる波長領域（約５３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が生成されたとしても、透過率制御層１４１により、他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。その結果、上記第１実施形態と同様、半導体レーザ装置から出射された主たる波長領域のレーザ光を用いて外部装置（図示せず）を動作させる場合に、外部装置の動作が不安定になるのを抑制することができる。
【０２０２】
なお、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。
【０２０３】
次に、上記した第４実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。この第４実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションでは、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層１４１が形成された第４実施形態の構造において、透過率制御層１４１およびキャップガラス５を透過する光の透過率の波長依存性を求めた。
【０２０４】
図４０は、第４実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。なお、図４０の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図４０の縦軸には、透過率（％）がとられている。図４０を参照して、主たる波長領域（約５３０ｎｍ）では、透過率が約９２％となり最大になることが判明した。また、主たる波長領域（約５３０ｎｍ）から短波長側および長波長側に行くにしたがって、透過率が低くなっていくことも判明した。たとえば、約５８０ｎｍの波長領域の光の透過率は、約１４％であった。
【０２０５】
この結果から、第４実施形態では、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層１４１を形成することによって、半導体レーザ素子チップ１３０において主たる波長領域（約５３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が生成されたとしても、他の波長領域のレーザ光の透過率制御層１４１に対する透過率が低いので、半導体レーザ装置から他の波長領域のレーザ光が出射されるのを抑制することができることが確認できた。
【０２０６】
次に、第４実施形態の半導体レーザ素子チップ１３０を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させることによって、半導体レーザ素子チップ１３０の光出射面（図示せず）から出射されるレーザ光の発光スペクトルを測定した。
【０２０７】
図４１は、第４実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに半導体レーザ素子チップの光出射面から出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。なお、図４１の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図４１の縦軸には、任意単位（ａ．ｕ．）の発光強度がとられている。また、図４１では、５５０ｎｍ以下の波長（図４１のＸ１の領域の波長）の発光強度（縦軸）に対して、５５０ｎｍよりも大きい波長（図４１のＸ２の領域の波長）の発光強度（縦軸）のフルスケールを１／５にしている。
【０２０８】
図４１を参照して、第４実施形態の半導体レーザ素子チップ１３０を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させた場合には、主たる波長領域（約５３０ｎｍ）のレーザ光以外に、約５８０ｎｍの波長領域のレーザ光が観測された。この約５８０ｎｍの波長領域の発光強度は、主たる波長領域（約５３０ｎｍ）の発光強度の約６．３％であった。
【０２０９】
次に、第４実施形態による半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子チップ１３０を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させることによって、透過率制御層１４１およびキャップガラス５を透過してパッケージ（図示せず）の外部に出射されるレーザ光の発光スペクトルを測定した。
【０２１０】
図４２は、第４実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに透過率制御層およびキャップガラスを透過してパッケージの外部に出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。なお、図４２の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図４２の縦軸には、任意単位（ａ．ｕ．）の発光強度がとられている。また、図４２では、５５０ｎｍ以下の波長（図４２のＸ１の領域の波長）の発光強度（縦軸）に対して、５５０ｎｍよりも大きい波長（図４２のＸ２の領域の波長）の発光強度（縦軸）のフルスケールを１／５にしている。
【０２１１】
図４２を参照して、第４実施形態による半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子チップ１３０を高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させた場合には、主たる波長領域（約５３０ｎｍ）のレーザ光以外に、約５８０ｎｍの波長領域のレーザ光が、透過率制御層１４１およびキャップガラス５を透過してパッケージ（図示せず）の外部に出射されることが判明した。ただし、透過率制御層１４１およびキャップガラス５を透過してパッケージの外部に出射される約５８０ｎｍの波長領域のレーザ光の発光強度は、透過率制御層１４１およびキャップガラス５を透過させない場合（図４１参照）に比べて小さくなった。
【０２１２】
具体的には、約５８０ｎｍの波長領域のレーザ光の発光強度は、主たる波長領域（約５３０ｎｍ）のレーザ光の発光強度の約１／１００以下（約０．８８％）になった。この結果から、第４実施形態では、透過率制御層１４１に対する主たる波長領域（約５３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光の透過率が低いので、他の波長領域のレーザ光の発光強度が小さくなったと考えられる。
【０２１３】
図４３は、第４実施形態の変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。図４３を参照して、この第４実施形態の変形例では、上記第４実施形態と異なり、キャップガラス５の上面上にのみ、透過率制御層１４１が形成されている。
【０２１４】
なお、第４実施形態の変形例のその他の構成は、上記第４実施形態と同様である。
【０２１５】
第４実施形態の変形例では、上記のように、キャップガラス５の上面上にのみ、透過率制御層１４１を形成することによって、キャップガラス５の上面および裏面上に透過率制御層１４１を形成した第４実施形態と同様、主たる波長領域（約５３０ｎｍ）以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。
【０２１６】
なお、第４実施形態の変形例のその他の効果は、上記第４実施形態と同様である。
【０２１７】
次に、上記した第４実施形態の変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。この第４実施形態の変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションでは、キャップガラス５の上面上にのみ透過率制御層１４１が形成された第４実施形態の変形例の構造において、透過率制御層１４１およびキャップガラス５を透過する光の透過率の波長依存性を求めた。
【０２１８】
図４４は、第４実施形態の変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。なお、図４４の横軸には、波長（ｎｍ）がとられており、図４４の縦軸には、透過率（％）がとられている。図４４を参照して、第４実施形態の変形例では、上記第４実施形態と同様、主たる波長領域（約５３０ｎｍ）の光の透過率が最大になることが判明した。また、主たる波長領域（約５３０ｎｍ）から短波長側および長波長側に行くにしたがって、透過率が低くなっていくことも判明した。この結果から、キャップガラス５の上面上にのみ透過率制御層１４１を形成する場合においても、上記第４実施形態と同様の効果を得ることができることが確認できた。
【０２１９】
ただし、主たる波長領域（約５３０ｎｍ）以外の他の波長領域の光の透過率は、上記第４実施形態よりも高くなった。具体的には、約５８０ｎｍの波長領域の光の透過率は、約３７．５％であった。すなわち、第４実施形態の変形例では、上記第４実施形態に比べて、透過率の波長依存性が小さくなると考えられる。
【０２２０】
（第５実施形態）
図４５は、本発明の第５実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図であり、図４６は、図４５の２００−２００線に沿った断面図である。図４５および図４６を参照して、この第５実施形態では、上記第１〜第４実施形態と異なり、パッケージ１５１から外部に出射されるレーザ光の出射方向を回折格子（２次元フォトニック結晶）１５９を用いて制御する場合について説明する。
【０２２１】
この第５実施形態による半導体レーザ装置では、図４６に示すように、パッケージ１５１に、主たる波長領域のレーザ光を生成する半導体レーザ素子チップ１５２が装着されている。
【０２２２】
第５実施形態のパッケージ１５１の構造としては、図４６に示すように、金メッキされた金属製のステム１５３に、開口部１５４ａを有するステンレス製のキャップ１５４が溶接されている。キャップ１５４の開口部１５４ａに対応する領域の内側には、キャップガラス１５５が融着されている。なお、主たる波長領域が約４００ｎｍ以下である場合には、キャップガラス１５５でのレーザ光の吸収が増大するので、主たる波長領域（約４００ｎｍ以下）のレーザ光に対する吸収係数が小さい石英ガラスをキャップガラス１５５として用いるのが好ましい。そして、キャップガラス１５５およびキャップ１５４によって、半導体レーザ素子チップ１５２が装着される領域１５１ａが気密封止されている。また、ステム１５３の領域１５１ａに対応する表面上には、領域１５１ａ側に突出する放熱部材１５６が設けられている。また、ステム１５３には、３本のリード１５７ａ〜１５７ｃが設けられている。そして、半導体レーザ素子チップ１５２は、ヒートシンク（サブマウント）１５８を介して、放熱部材１５６に取り付けられている。また、半導体レーザ素子チップ１５２は、光出射面１５２ａがキャップガラス１５５と対向するように配置されている。
【０２２３】
ここで、第５実施形態では、キャップ１５４の開口部１５４ａに対応する領域の外側に、回折格子１５９が取り付けられている。これにより、半導体レーザ素子チップ１５２で生成されたレーザ光は、回折格子１５９およびキャップガラス１５５を透過して外部に出射される。また、回折格子１５９は、半導体レーザ素子チップ１５２において主たる波長領域とは異なる他の波長領域のレーザ光が生成された場合に、主たる波長領域および他の波長領域の各々のレーザ光の出射方向を互いに異ならせる機能を有する。なお、回折格子１５９は、本発明の「出射制御部材」、「光学部材」および「フォトニック結晶」の一例である。
【０２２４】
第５実施形態の回折格子１５９は、図４５および図４６に示すように、ガラス基板に、鋸刃状の凹凸部が所定の周期Ｐ１でストライプ状（細長状）に一体的に形成された構造を有する。この回折格子１５９の凹凸部の周期Ｐ１は、波長オーダーに設定されている。なお、波長オーダーとは、主たる波長領域をλとした場合、たとえば、λ、λ／２およびλ／４などである。また、回折格子１５９の凹凸部の周期Ｐ１、凸部の下端部の幅Ｗ１および凹部の深さＤ１は、主たる波長領域のレーザ光が回折格子１５９を透過する際に、主たる波長領域のレーザ光が曲がらずにＡ方向に直進するような値に設定されている。さらに、回折格子１５９の凹凸部の周期Ｐ１、凸部の下端部の幅Ｗ１および凹部の深さＤ１は、主たる波長領域以外の他の波長領域のレーザ光が回折格子１５９を透過する際に、他の波長領域のレーザ光がＡ方向とは異なるＢ方向（Ｃ方向）に進行するような値に設定されている。なお、主たる波長領域が約４００ｎｍ以下である場合には、回折格子１５９でのレーザ光の吸収が増大するので、主たる波長領域（約４００ｎｍ以下）のレーザ光に対する吸収係数が小さい石英ガラスを回折格子１５９として用いるのが好ましい。
【０２２５】
第５実施形態では、上記のように、主たる波長領域および主たる波長領域以外の他の波長領域の各々のレーザ光の出射方向を互いに異ならせる機能を有する回折格子１５９を設けることによって、半導体レーザ素子チップ１５２において主たる波長領域以外の他の波長領域のレーザ光が生成されたとしても、回折格子１５９により、主たる波長領域および他の波長領域の各々のレーザ光の出射方向を互いに異ならせることができる。これにより、主たる波長領域のレーザ光をＡ方向に出射させる場合に、他の波長領域のレーザ光がＡ方向に出射されるのを抑制することができる。その結果、Ａ方向に配置された外部装置（図示せず）を、半導体レーザ装置から出射された主たる波長領域のレーザ光を用いて動作させる場合に、半導体レーザ装置から主たる波長領域および他の波長領域の両方のレーザ光がＡ方向に出射されることに起因して、外部装置の動作が不安定になるという不都合が発生するのを抑制することができる。この場合、回折格子１５９の凹凸部の周期Ｐ１、凸部の下端部の幅Ｗ１、凹部の深さＤ１を調整することによって、容易に、主たる波長領域および主たる波長領域以外の他の波長領域の各々のレーザ光の出射方向を制御することができる。
【０２２６】
図４７は、第５実施形態の第１変形例による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。図４７を参照して、この第５実施形態の第１変形例では、図４６に示した第５実施形態の構造において、キャップ１５４の開口部１５４ａに対応する領域の内側に融着されたキャップガラス１５５ａに、回折格子として機能する凹凸部が一体的に形成されている。なお、キャップガラス１５５ａは、本発明の「出射制御部材」、「光学部材」および「フォトニック結晶」の一例である。
【０２２７】
なお、第５実施形態の第１変形例のその他の構造は、上記第５実施形態と同様である。
【０２２８】
第５実施形態の第１変形例では、上記のように構成することによって、上記第５実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２２９】
図４８は、第５実施形態の第２変形例による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。図４８を参照して、この第５実施形態の第２変形例では、図４６に示した第５実施形態の構造において、キャップ１５４の開口部１５４ａに対応する領域の外側に、プリズム１６０を介して回折格子１５９が取り付けられている。具体的には、プリズム１６０は、三角形状の断面を有する。また、プリズム１６０は、キャップガラス１５５の上面に対して垂直な面と、その垂直な面に対して傾斜した面とを含むように、キャップ１５４の開口部１５４ａに対応する領域の外側に取り付けられている。これにより、キャップガラス１５５を透過したレーザ光は、プリズム１６０により進行方向がＤ方向（プリズム１６０の傾斜した面に対して垂直な方向）に変化される。なお、主たる波長領域が約４００ｎｍ以下である場合には、プリズム１６０でのレーザ光の吸収が増大するので、主たる波長領域（約４００ｎｍ以下）のレーザ光に対する吸収係数が小さい石英ガラスをプリズム１６０として用いるのが好ましい。
【０２３０】
なお、第５実施形態の第２変形例のその他の構造は、上記第５実施形態と同様である。
【０２３１】
第５実施形態の第２変形例では、上記のように構成することによって、上記第５実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２３２】
なお、回折格子として機能する凹凸部をプリズムに一体的に形成した場合にも、上記第５実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２３３】
（第６実施形態）
図４９は、本発明の第６実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図であり、図５０は、図４９の３００−３００線に沿った断面図である。図４９および図５０を参照して、この第６実施形態では、上記第１〜第５実施形態と異なり、３次元フォトニック結晶１７０を用いて、パッケージ１５１から外部に出射されるレーザ光の出射を制御する場合について説明する。
【０２３４】
この第６実施形態による半導体レーザ装置では、図５０に示すように、図４６に示した第５実施形態の構造において、キャップ１５４の開口部１５４ａに対応する領域の外側に、３次元フォトニック結晶１７０が取り付けられている。これにより、半導体レーザ素子チップ１５２で生成されたレーザ光は、３次元フォトニック結晶１７０およびキャップガラス１５５を透過して外部に出射される。また、３次元フォトニック結晶１７０は、半導体レーザ素子チップ１５２において主たる波長領域とは異なる他の波長領域のレーザ光が生成された場合に、他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制する機能を有する。なお、３次元フォトニック結晶１７０は、本発明の「出射制御部材」、「出射抑制部材」、「光学部材」および「フォトニック結晶」の一例である。
【０２３５】
第６実施形態の３次元フォトニック結晶１７０は、図４９および図５０に示すように、半導体層に、凹凸部が一体的に形成された構造を有する。この３次元フォトニック結晶１７０の凹凸部は、複数の円錐形状の凸部を、平面的に見て三角格子状に所定の周期Ｐ２で配置することにより形成されている。このように複数の円錐形状の凸部を配置することによって、３次元フォトニック結晶１７０の内部の屈折率分布が３次元的になっている。なお、３次元フォトニック結晶１７０の凹凸部の周期Ｐ２は、波長オーダーに設定されている。また、３次元フォトニック結晶１７０の凹凸部の周期Ｐ２、凸部の下端部の幅（直径）Ｗ２および凹部の深さＤ２は、レーザ光が３次元フォトニック結晶１７０を透過する際に、主たる波長領域以外の波長領域のレーザ光の透過率が、主たる波長領域のレーザ光の透過率よりも低くなるように設定されている。
【０２３６】
また、フォトニック結晶１７０を構成する半導体材料としては、ＩＶ族半導体、ＩＩＩ族元素とＶ族元素とを含むＩＩＩ−Ｖ族半導体、および、ＩＩ族元素とＶＩ族元素とを含むＩＩ−ＶＩ族半導体などを用いることが可能である。ＩＶ族半導体としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅおよびＳｉＣなどが考えられる。また、ＩＩＩ−Ｖ族半導体としては、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＮ  ＡｌＧａＩｎＰなどが考えられる。なお、ＩＩＩ族元素としては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、ＩｎおよびＴｌなどがあり、Ｖ族元素としては、Ｎ、Ａｓ、ＰおよびＳｂなどがある。また、ＩＩ−ＶＩ族半導体としては、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅおよびＺｎＭｇＳｅＴｅなどが考えられる。なお、ＩＩ族元素としては、Ｂｅ、Ｍｇ、ＧａおよびＺｎなどがある。また、ＶＩ族元素としては、Ｏ、Ｓ、ＳｅおよびＴｅなどがある。
【０２３７】
第６実施形態では、上記のように、主たる波長領域以外の他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制する３次元フォトニック結晶１７０を設けることによって、半導体レーザ素子チップ１５２において主たる波長領域以外の他の波長領域のレーザ光が生成されたとしても、３次元フォトニック結晶１７０により、他の波長領域のレーザ光が半導体レーザ装置から出射されるのを抑制することができる。その結果、上記第１実施形態と同様、半導体レーザ装置から出射された主たる波長領域のレーザ光を用いて外部装置（図示せず）を動作させる場合に、外部装置の動作が不安定になるのを抑制することができる。この場合、３次元フォトニック結晶１７０の凹凸部の周期Ｐ２、凸部の下端部の幅（直径）Ｗ２、凹部の深さＤ２を調整することによって、容易に、主たる波長領域および主たる波長領域以外の他の波長領域の各々のレーザ光の３次元フォトニック結晶１７０に対する透過率を制御することができる。
【０２３８】
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。
【０２３９】
たとえば、上記第１〜第４実施形態では、主たる波長領域が約７８５ｎｍ、約４３０ｎｍ、約４０５ｎｍまたは約５３０ｎｍである場合について説明したが、本発明はこれに限らず、主たる波長領域が約７８５ｎｍ、約４３０ｎｍ、約４０５ｎｍおよび約５３０ｎｍ以外の波長領域であってもよい。
【０２４０】
また、上記第１〜第４実施形態では、低屈折率誘電体層および高屈折率誘電体層が交互に２層ずつ積層された共振器構造体を用いたが、本発明はこれに限らず、低屈折率誘電体層および高屈折率誘電体層が交互に１層ずつ積層された共振器構造体を用いてもよい。ただし、低屈折率誘電体層および高屈折率誘電体層を１層ずつ減らした場合には、主たる波長領域以外の他の波長領域のレーザ光の共振器構造体に対する透過率が高くなる。また、共振器構造体を構成する低屈折率誘電体層および高屈折率誘電体層の層数の合計を５層〜１０層の範囲内で増加させてもよい。このように低屈折率誘電体層および高屈折率誘電体層の層数の合計を増加させた場合には、主たる波長領域以外の他の波長領域のレーザ光の共振器構造体に対する透過率をより低くすることができる。ただし、主たる波長領域の高い透過率が得られる波長幅が狭くなる。
【０２４１】
また、上記第１〜第４実施形態では、硼珪酸ガラスからなるキャップガラスを用いたが、本発明はこれに限らず、硼珪酸ガラス以外のガラスからなるキャップガラスを用いてもよい。硼珪酸ガラス以外のガラスとしては、たとえば、ソーダガラスや石英ガラスなどがある。なお、主たる波長領域が約４００ｎｍ以下である場合には、キャップガラスでのレーザ光の吸収が増大するので、主たる波長領域（約４００ｎｍ以下）のレーザ光に対する吸収係数が小さい石英ガラスからなるキャップガラスを用いるのが好ましい。また、キャップガラスとして、着色ガラスを用いてもよい。
【０２４２】
また、上記第１〜第４実施形態では、透過率制御層を、複数の誘電体層により構成したが、本発明はこれに限らず、透過率制御層として、主たる波長領域のレーザ光の透過率が約８０％以上になるように厚みが設定された金属層を用いてもよい。
【０２４３】
また、上記第１〜第４実施形態では、キャップガラス上に、透過率制御層を直接形成したが、本発明はこれに限らず、キャップガラスとは別の部材上に、透過率制御層を形成するとともに、その透過率制御層が形成された部材を、レーザ光の出射方向に配置してもよい。
【０２４４】
また、上記第１〜第４実施形態では、透過率制御層を構成する高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層の構成材料として、Ｌａ２Ｏ３およびＳｉＯ２を用いたが、本発明はこれに限らず、Ｌａ２Ｏ３およびＳｉＯ２以外の材料からなる高屈折率層および低屈折率層を用いてもよい。たとえば、Ｌａ２Ｏ３およびＳｉＯ２以外に、Ｌａ２Ｏ５およびＳｉＯなどのＬａやＳｉを含む酸化物が考えられる。また、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｃ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃｅ、ＰｒおよびＮｄからなるグループから選択される少なくとも１つの金属を含む酸化物も使用可能である。このような金属を含む酸化物としては、たとえば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ、ＺｒＯ２、Ｚｒ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣｅＯ、Ｎｄ２Ｏ３  ＮｂＯ、Ｎｂ２Ｏ３およびＮｂ２Ｏ５などがある。また、Ｓｉ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｃ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃｅ、ＰｒおよびＮｄからなるグループから選択される少なくとも１つの金属を含む窒化物も使用可能である。このような金属を含む窒化物としては、たとえば、ＳｉＮ、Ｓｉ２Ｎ３、ＡｌＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、ＴａＮおよびＮｂＮなどがある。また、Ｎａ、Ｓｉ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｃ、Ｙ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃｅ、ＰｒおよびＮｄからなるグループから選択される少なくとも１つの金属を含む硼化物、弗化物および硫化物も使用可能である。このような金属を含む弗化物としては、たとえば、ＮａＦ、ＬａＦ３、ＭｇＦ２およびＣａＦ２などがある。
【０２４５】
また、上記第１〜第４実施形態では、キャップガラスの上面および裏面上に、透過率制御層を１つずつ形成したが、本発明はこれに限らず、キャップガラスの上面および裏面上に、透過率制御層を２つ以上ずつ形成してもよい。たとえば、第１実施形態の構造において、キャップガラスの上面および裏面上に、透過率制御層を２つずつ形成すれば、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）以外の他の波長領域の発光強度を、主たる波長領域（約７８５ｎｍ）の発光強度の約３％以下にすることができる。また、第２実施形態の構造において、キャップガラスの上面および裏面上に、透過率制御層を２つずつ形成すれば、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）以外の他の波長領域の発光強度を、主たる波長領域（約４３０ｎｍ）の発光強度の約１％以下（約０．５％）にすることができる。また、第３実施形態の構造において、キャップガラスの上面および裏面上に、透過率制御層を２つずつ形成すれば、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）以外の他の波長領域の発光強度を、主たる波長領域（約４０５ｎｍ）の発光強度の約１／１０００以下（約０．０５６％）にすることができる。また、第４実施形態の構造において、キャップガラスの上面および裏面上に、透過率制御層を２つずつ形成すれば、主たる波長領域（約５３０ｎｍ）以外の他の波長領域の発光強度を、主たる波長領域（約５３０ｎｍ）の発光強度の約１／８００以下（約０．１２％）にすることができる。
【０２４６】
また、上記第１〜第４実施形態では、電子ビーム蒸着法を用いて、キャップガラス上に、透過率制御層を形成したが、本発明はこれに限らず、電子ビーム蒸着法以外の成膜法（たとえば、スパッタ法）を用いて、キャップガラス上に、透過率制御層を形成してもよい。
【０２４７】
また、上記第１〜第４実施形態では、高屈折率誘電体層、低屈折率誘電体層および中間層の各々の厚みを、上記した式（１）〜式（３）で求められる値に設定したが、本発明はこれに限らず、高屈折率誘電体層、低屈折率誘電体層および中間層の各々の厚みが、上記した式（１）〜式（３）で求められる値の±１０％の範囲内に設定されていればよい。
【０２４８】
また、上記第１実施形態では、約４ｎｍの厚みを有するＳｉがドープされたＧａＡｓからなる３つの井戸層と、約８ｎｍの厚みを有するＳｉがドープされたＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓからなる２つの障壁層とが交互に積層されたＭＱＷ活性層を用いたが、本発明はこれに限らず、井戸層および障壁層の各々の厚みを、上記した厚み以外の厚みに設定してもよい。なお、井戸層の厚みとしては、約１ｎｍ〜約１５ｎｍの範囲内に設定するのが好ましく、約２ｎｍ〜約５ｎｍの範囲内に設定するのがより好ましい。また、障壁層の厚みとしては、約１ｎｍ〜約３０ｎｍの範囲内に設定するのが好ましく、約４ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲内に設定するのがより好ましい。また、障壁層の厚みに対する井戸層の厚みをＢ／Ｗとした場合、Ｂ／Ｗが約１以上約３以下であるのが好ましく、Ｂ／Ｗが約１．５以上約２．５以下であればより好ましい。また、障壁層の厚みを井戸層の厚みの２倍程度に設定するのが最も好ましい。井戸層および障壁層の厚みを上記した範囲内に設定すれば、しきい値電流を低減することができるとともに、発光効率（スロープ効率）を向上させることができる。
【０２４９】
また、上記第１実施形態では、光ガイド層、井戸層および障壁層にＳｉをドープしたが、本発明はこれに限らず、光ガイド層、井戸層および障壁層に不純物をドープしなくてもよい。
【０２５０】
また、上記第１実施形態では、リッジ部の幅を、約２．６μｍに設定したが、本発明はこれに限らず、リッジ部の幅を、上記した幅以外の幅に設定してもよい。なお、リッジ部の幅を小さくし過ぎると、素子内部を流れる電流の通路が狭くなることにより抵抗が高くなるという不都合が生じる。このことから、リッジ部の幅としては、約１．５μｍ〜約４μｍの範囲内に設定するのが好ましく、約２μｍ〜約３μｍの範囲内に設定するのがより好ましい。リッジ部の幅を上記した範囲内に設定すれば、半導体レーザ素子チップを約１００ｍＷ以上の高出力で動作させた場合に、良好な電流−光出力特性を得ることができる。すなわち、キンクレベルを約１００ｍＷ以上にすることができる。
【０２５１】
また、上記第１実施形態では、電流ブロック層を構成するアンドープＡｌＧａＡｓ層およびｎ型ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を、約０.３５〜約０．５５の範囲内に設定したが、本発明はこれに限らず、電流ブロック層を構成するアンドープＡｌＧａＡｓ層およびｎ型ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比としては、クラッド層のＡｌ組成比よりも高ければよい。ただし、アンドープＡｌＧａＡｓ層およびｎ型ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を高くし過ぎると、電流ブロック層の結晶性が悪化するので、アンドープＡｌＧａＡｓ層およびｎ型ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比としては、上記した、約０.３５〜約０．５５の範囲内に設定するのが好ましい。このような範囲内に設定すれば、電流ブロック層の結晶性が悪化するのを抑制しながら、素子の動作電流を低減することができるとともに、横方向の光閉じ込めを安定化させることができる。
【０２５２】
また、上記第２実施形態では、約３．５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎｘＧａ１−ｘＮ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ＩｎｙＧａ１−ｙＮからなる３つの量子障壁層とが交互に積層されたＭＱＷ活性層を用いたが、本発明はこれに限らず、量子井戸層および量子障壁層の各々の厚みを、上記した厚み以外の厚みに設定してもよい。なお、量子井戸層の厚みとしては、約１ｎｍ〜約１５ｎｍの範囲内に設定するのが好ましく、約２ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲内に設定するのがより好ましい。また、量子障壁層の厚みとしては、約１ｎｍ〜約３０ｎｍの範囲内に設定するのが好ましく、約４ｎｍ〜約２０ｎｍの範囲内に設定するのがより好ましい。また、量子障壁層の厚みに対する量子井戸層の厚みをＢ／Ｗとした場合、Ｂ／Ｗが約１以上約５以下であるのが好ましく、Ｂ／Ｗが約１．５以上約３以下であればより好ましい。また、量子障壁層の厚みを量子井戸層の厚みの２倍程度に設定するのが最も好ましい。量子井戸層および量子障壁層の厚みを上記した範囲内に設定すれば、しきい値電流を低減することができるとともに、発光効率（スロープ効率）を向上させることができる。また、アンドープＩｎｙＧａ１−ｙＮからなる量子障壁層に代えて、アンドープＧａＮ（すなわち、ｙ＝０）からなる量子障壁層を用いてもよい。
【０２５３】
また、上記第２実施形態では、リッジ部の幅を、約１．５μｍに設定したが、本発明はこれに限らず、リッジ部の幅を、上記した幅以外の幅に設定してもよい。なお、リッジ部の幅を小さくし過ぎると、素子内部を流れる電流の通路が狭くなることにより抵抗が高くなるという不都合が生じる。このことから、リッジ部の幅としては、約１．２μｍ〜約２μｍの範囲内に設定するのが好ましく、約１．３μｍ〜約１．６μｍの範囲内に設定するのがより好ましい。リッジ部の幅を上記した範囲内に設定すれば、半導体レーザ素子チップを約１００ｍＷ以上の高出力で動作させた場合に、良好な電流−光出力特性を得ることができる。すなわち、キンクレベルを約１００ｍＷ以上にすることができる。
【０２５４】
また、上記第２実施形態では、ｐ型Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｐ型コンタクト層を用いたが、本発明はこれに限らず、アンドープＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｐ側コンタクト層を用いてもよい。
【０２５５】
また、上記第３実施形態では、約８ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎｘＧａ１−ｘＮ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ＧａＮからなる３つの量子障壁層とが交互に積層されたＭＱＷ活性層を用いたが、本発明はこれに限らず、量子井戸層および量子障壁層の各々の厚みを、上記した厚み以外の厚みに設定してもよい。なお、量子井戸層の厚みとしては、約１ｎｍ〜約１５ｎｍの範囲内に設定するのが好ましく、約２ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲内に設定するのがより好ましい。また、量子障壁層の厚みとしては、約１ｎｍ〜約３０ｎｍの範囲内に設定するのが好ましく、約４ｎｍ〜約２０ｎｍの範囲内に設定するのがより好ましい。また、量子障壁層の厚みに対する量子井戸層の厚みをＢ／Ｗとした場合、Ｂ／Ｗが約１以上約５以下であるのが好ましく、Ｂ／Ｗが約１．５以上約３以下であればより好ましい。また、量子障壁層の厚みを量子井戸層の厚みの２倍程度に設定するのが最も好ましい。量子井戸層および量子障壁層の厚みを上記した範囲内に設定すれば、しきい値電流を低減することができるとともに、発光効率（スロープ効率）を向上させることができる。また、アンドープＧａＮからなる量子障壁層に代えて、アンドープＩｎｙＧａ１−ｙＮからなる量子障壁層を用いてもよい。この場合、Ｉｎの組成比ｙは、ｘ＞ｙ＞０を満たすように設定するのが好ましい。
【０２５６】
また、上記第３実施形態では、アンドープＧａＮからなるｐ側光ガイド層を用いたが、本発明はこれに限らず、アンドープＩｎＧａＮからなるｐ側光ガイド層を用いてもよい。
【０２５７】
また、第４実施形態では、上記のように、約２．５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎｘＧａ１−ｘＮからなる１つの量子井戸層が、約１５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎｙＧａ１−ｙＮからなる２つの量子障壁層に挟まれたＳＱＷ活性層を用いたが、本発明はこれに限らず、量子井戸層および量子障壁層の各々の厚みを、上記した厚み以外の厚みに設定してもよい。なお、量子井戸層の厚みとしては、約１ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲内に設定するのが好ましく、約２ｎｍ〜約８ｎｍの範囲内に設定するのがより好ましい。また、量子障壁層の厚みとしては、約１ｎｍ〜約３０ｎｍの範囲内に設定するのが好ましく、約４ｎｍ〜約２０ｎｍの範囲内に設定するのがより好ましい。また、量子障壁層の厚みに対する量子井戸層の厚みをＢ／Ｗとした場合、Ｂ／Ｗが約１以上約５以下であるのが好ましく、Ｂ／Ｗが約１．５以上約３以下であればより好ましい。また、量子障壁層の厚みを井戸層の厚みの２倍程度に設定するのが最も好ましい。量子井戸層および量子障壁層の厚みを上記した範囲内に設定すれば、しきい値電流を低減することができるとともに、発光効率（スロープ効率）を向上させることができる。
【０２５８】
また、上記第４実施形態では、アンドープＩｎ０．４Ｇａ０．６Ｎからなる量子井戸層を用いたが、本発明はこれに限らず、量子井戸層の構成材料であるＩｎＧａＮのＩｎ組成比を変更してもよい。なお、Ｉｎ組成比を高くし過ぎると、量子井戸層の結晶性が悪くなるので、エージング特性が低下するという不都合が生じる。また、Ｉｎ組成比を低くする場合には、量子井戸層の厚みを小さくする必要があるため、量子井戸層の厚みにばらつきが生じやすくなる。この場合には、量子井戸層の厚みのばらつきに起因して発光波長がばらつくので、歩留りが低下するという不都合が生じる。これらのことから、量子井戸層の構成材料であるＩｎＧａＮのＩｎ組成比としては、約０．３０以上約０．５０以下に設定するのが好ましく、約０．３５以上約０．４５以下に設定するのがより好ましい。
【０２５９】
また、上記第４実施形態では、アンドープＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎからなる量子障壁層を用いたが、本発明はこれに限らず、量子障壁層の構成材料であるＩｎＧａＮのＩｎ組成比を変更してもよい。なお、Ｉｎ組成比を高くし過ぎると、量子障壁層の結晶性が悪くなるので、エージング特性が低下するという不都合が生じる。また、Ｉｎ組成比を低くし過ぎると、量子井戸層とのバンドギャップ差が大きくなるので、しきい値電流が増加するという不都合が生じる。これらのことから、量子障壁層の構成材料であるＩｎＧａＮのＩｎ組成比としては、０以上約０．３５以下に設定するのが好ましく、約０．１以上約０．３以下に設定するのがより好ましい。
【０２６０】
また、上記第４実施形態では、量子井戸層を１つのみ含むＳＱＷ活性層を用いたが、本発明はこれに限らず、量子井戸層を２つ以上含むＭＱＷ活性層を用いてもよい。ただし、活性層を構成する量子井戸層の数を増やすと、活性層に加わる歪みが大きくなることにより活性層の結晶性が劣化しやすくなるので、活性層としては、量子井戸層を１つのみ含むＳＱＷ活性層を用いるのが好ましい。
【０２６１】
また、上記第４実施形態では、アンドープＡｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｎ側クラッド層を用いるとともに、ｐ型Ａｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｐ型クラッド層を用いたが、本発明はこれに限らず、ｎ側クラッド層およびｐ型クラッド層のＩｎ組成比を約０．２以下に設定してもよい。また、ｎ側クラッド層およびｐ型クラッド層の構成材料として、ＧａＮを用いてもよい。さらに、ｎ側クラッド層およびｐ型クラッド層の構成材料として、量子障壁層のバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する４元混晶からなるＡｌＧａＩｎＮを用いてもよい。
【０２６２】
また、上記第４実施形態では、アンドープＩｎ０．１０Ｇａ０．９０Ｎからなるｐ側光ガイド層を用いたが、本発明はこれに限らず、ｐ側光ガイド層の構成材料であるＩｎＧａＮのＩｎ組成比を、量子障壁層のＩｎ組成比と同じにしてもよい。また、ｐ側光ガイド層の構成材料であるＩｎＧａＮのＩｎ組成比を、ｐ側光ガイド層のバンドギャップが量子障壁層のバンドギャップよりも大きくなるように設定してもよい。
【０２６３】
また、上記第５実施形態では、主たる波長領域のレーザ光が図４６のＡ方向に直進するように、回折格子の凹凸部の周期、凸部の下端部の幅、凹部の深さを調整したが、本発明はこれに限らず、主たる波長領域のレーザ光が図４６のＢ方向またはＣ方向に進行するように、回折格子の凹凸部の周期、凸部の下端部の幅、凹部の深さを調整してもよい。
【０２６４】
また、第６実施形態では、レーザ光が３次元フォトニック結晶を透過する際に、主たる波長領域以外の他の波長領域のレーザ光の透過率が主たる波長領域のレーザ光の透過率よりも低くなるように、３次元フォトニック結晶の凹凸部の周期、凸部の下端部の幅（直径）、凹部の深さを調整したが、本発明はこれに限らず、主たる波長領域および主たる波長領域以外の他の波長領域の各々のレーザ光の出射方向が互いに異なるように、３次元フォトニック結晶の凹凸部の周期、凸部の下端部の幅（直径）、凹部の深さを調整してもよい。この場合には、３次元フォトニック結晶は、２次元フォトニック結晶（回折格子）よりも波長依存性が大きいので、主たる波長領域のレーザ光を所定の方向に出射させる場合に、他の波長領域のレーザ光が主たる波長領域のレーザ光の出射方向と同じ方向に出射されるのをより抑制することができる。
【０２６５】
また、上記第６実施形態では、３次元フォトニック結晶の構成材料として、ＩＶ族半導体、ＩＩＩ−Ｖ族半導体およびＩＩ−ＶＩ族半導体などを用いたが、本発明はこれに限らず、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＬｉＮｂＯ３などのＳｉや金属を含む酸化物、ＳｉＮおよびＡｌＮなどの窒化物、ＡｌおよびＡｕなどの金属、および、ＡｕＳｎなどの合金を用いてもよい。なお、３次元フォトニック結晶の構成材料としては、主たる波長領域のレーザ光に対して吸収係数が小さい材料を用いるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０２６６】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した斜視図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造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装置の半導体レーザ素子チップの構造を示した断面図である。
【図４】第１実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。
【図５】第１実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに半導体レーザ素子チップの光出射面から出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。
【図６】第１実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに透過率制御層およびキャップガラスを透過してパッケージの外部に出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。
【図７】第１波長領域（主たる波長領域）のレーザ光の発光強度と第２波長領域（他の波長領域）のレーザ光の発光強度との関係を示したグラフである。
【図８】第１実施形態の変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。
【図９】第１実施形態の変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。
【図１０】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の半導体レーザ素子チップの構造を示した断面図である。
【図１１】図１０に示した第２実施形態の半導体レーザ素子チップの発光層の構造を示した断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。
【図１３】第２実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。
【図１４】第２実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに半導体レーザ素子チップの光出射面から出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。
【図１５】第２実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに透過率制御層およびキャップガラスを透過してパッケージの外部に出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。
【図１６】第２実施形態の第１変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。
【図１７】第２実施形態の第１変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。
【図１８】第２実施形態の第２変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。
【図１９】第２実施形態の第２変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。
【図２０】第２実施形態の第３変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。
【図２１】第２実施形態の第３変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。
【図２２】第２実施形態の第４変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。
【図２３】第２実施形態の第４変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。
【図２４】透過率制御層を構成する中間層の厚みを７λ／（１６×ｎ３）に設定した場合の光の透過率の波長依存性を示したグラフである。
【図２５】透過率制御層を構成する中間層の厚みを６λ／（１６×ｎ３）に設定した場合の光の透過率の波長依存性を示したグラフである。
【図２６】透過率制御層を構成する中間層の厚みを４λ／（１６×ｎ３）に設定した場合の光の透過率の波長依存性を示したグラフである。
【図２７】本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の半導体レーザ素子チップの構造を示した断面図である。
【図２８】図２７に示した第３実施形態の半導体レーザ素子チップの発光層の構造を示した断面図である。
【図２９】本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。
【図３０】第３実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。
【図３１】第３実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに半導体レーザ素子チップの光出射面から出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。
【図３２】第３実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに透過率制御層およびキャップガラスを透過してパッケージの外部に出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。
【図３３】第３実施形態の第１変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。
【図３４】第３実施形態の第１変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。
【図３５】第３実施形態の第２変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。
【図３６】第３実施形態の第２変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。
【図３７】本発明の第４実施形態による半導体レーザ装置の半導体レーザ素子チップの構造を示した断面図である。
【図３８】図３７に示した第４実施形態の半導体レーザ素子チップの発光層の構造を示した断面図である。
【図３９】本発明の第４実施形態による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。
【図４０】第４実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。
【図４１】第４実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに半導体レーザ素子チップの光出射面から出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。
【図４２】第４実施形態の半導体レーザ素子チップを高出力（約７０ｍＷ以上）で動作させたときに透過率制御層およびキャップガラスを透過してパッケージの外部に出射されるレーザ光の発光スペクトルを示したグラフである。
【図４３】第４実施形態の変形例による半導体レーザ装置の透過率制御層の構造を示した断面図である。
【図４４】第４実施形態の変形例の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示したグラフである。
【図４５】本発明の第５実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。
【図４６】図４５の２００−２００線に沿った断面図である。
【図４７】第５実施形態の第１変形例による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。
【図４８】第５実施形態の第２変形例による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。
【図４９】本発明の第６実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。
【図５０】図４９の３００−３００線に沿った断面図である。
【図５１】従来の半導体レーザ素子チップがマルチ縦モード発振している場合の発光スペクトルを示したグラフである。
【符号の説明】
【０２６７】
２、４０、１００、１３０、１５２  半導体レーザ素子チップ
２ａ  光出射面
５  キャップガラス（窓材）
１１、６１、７１、８１、９１、１１１、１２１、１４１、透過率制御層（出射制御部材、出射抑制部材）
１１ａ、６１ａ、７１ａ、８１ａ、９１ａ、１１１ａ、１２１ａ、１４１ａ  下側共振器構造体（第１の組）
１１ｂ、６１ｂ、７１ｂ、８１ｂ、９１ｂ、１１１ｂ、１２１ｂ、１４１ｂ  中間層
１１ｃ、６１ｃ、７１ｃ、８１ｃ、９１ｃ、１１１ｃ、１２１ｃ、１４１ｃ  上側共振器構造体（第２の組）  
１２ａ、６２ａ、７２ａ、８２ａ、９２ａ、１１２ａ、１２２ａ、１４２ａ  低屈折率誘電体層
１２ｂ、６２ｂ、７２ｂ、８２ｂ、９２ｂ、１１２ｂ、１２２ｂ、１４２ｂ  高屈折率誘電体層
１５５ａ  キャップガラス（出射制御部材、光学部材、フォトニック結晶）
１５９  回折格子（出射制御部材、光学部材、フォトニック結晶）
１７０  ３次元フォトニック結晶（出射制御部材、出射抑制部材、光学部材、フォトニック結晶）
【図１】
2007081188.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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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