(57)【要約】【課題】半導体レーザにおいて、端面とコーティング膜の信頼性を向上させる。【解決手段】レーザ光を出射する第１の端面（前端面）８と、第２の端面（後端面）９を有する半導体レーザにおいて、第１の端面８に、単層の誘電体膜からなる第１のコーティング膜８ａが設けられている。このとき、レーザ光の発振波長をλ、誘電体膜の屈折率をｎとすると、第１のコーティング膜８ａの膜厚がλ／４ｎの５〜５０％の範囲となるようにする。これにより、素子の信頼性を向上させ、長寿命の半導体レーザを得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光の進行方向に沿って設けられた共振器と、
前記共振器の一方の端部に設けられ、前記レーザ光を出射する第１の端面と、
前記共振器の他方の端部に設けられた第２の端面とを備え、
前記第１の端面および前記第２の端面の少なくとも一方に単層の誘電体膜からなる第１のコーティング膜が設けられ、
前記レーザ光の発振波長をλ、前記誘電体膜の屈折率をｎとすると、前記誘電体膜の厚さがλ／４ｎの５％〜５０％の範囲であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記第１の端面に前記第１のコーティング膜が設けられ、
前記第２の端面に前記第１のコーティング膜よりも反射率が高い第２のコーティング膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記半導体レーザは、青色レーザ光を発生させる窒化ガリウム系半導体レーザであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記レーザ光の発振波長をλ、前記誘電体膜の屈折率をｎとすると、前記誘電体膜の厚さがλ／４ｎの５％〜２０％の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記誘電体膜は、窒化アルミニウム、アモルファスシリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化珪素及び酸化ハフニウムのうちのいずれか１つから構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項６】
前記誘電体膜は、蒸着法、スパッタ法及び化学気相成長法のうちのいずれかの方法により形成されたものであることを特徴とする請求項１〜５に記載の半導体レーザ。
【請求項７】
前記誘電体膜は２種類の元素Ａおよび元素Ｂにより構成され、
前記元素Ａおよび前記元素Ｂからなる２原子分子Ａ−Ｂを原子Ａおよび原子Ｂに分離するのに必要なエネルギーは、アルミニウム（Ａｌ）と酸素（Ｏ）からなる２原子分子Ａｌ−ＯをＡｌ原子およびＯ原子に分離するのに必要なエネルギーよりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項８】
前記元素Ａは、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）のいずれかの元素であり、
前記元素Ｂは、酸素（Ｏ）であることを特徴とする請求項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、光ディスクシステムあるいは光通信などに利用される半導体レーザに関し、特に、窒化物系半導体を用いた青色半導体レーザに適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザは、光ディスクシステムあるいは光通信などに広く用いられている。半導体レーザは、レーザ光を発生させるための共振器を有している。その一方の端部にはレーザ光を出射するための前端面が設けられ、他方の端部には後端面が設けられている。前端面および後端面には、コーティング膜と呼ばれる絶縁膜が被着され、半導体レーザの動作電流の低減、戻り光防止、高出力化等が図られている。
【０００３】
一般に高出力が要求される半導体レーザでは、前端面側に反射率の低いコーティング膜が形成され、後端面側に反射率の高いコーティング膜が形成される。後端面側のコーティング膜の反射率は通常６０％以上、好ましくは８０％以上である。前端面の反射率は、単に低ければ良いというものではなく、半導体レーザに要求される特性に応じて選定される。例えば、ファイバグレーティングとともに用いられるファイバアンプ励起用半導体レーザでは０．０１〜３％程度、通常の高出力半導体レーザでは３〜７％程度、戻り光対策が必要な場合は７〜１０％程度の反射率が選定される。
【０００４】
【特許文献１】特許第３０８０３１２号公報
【特許文献２】特開２００２−１００８３０号公報
【特許文献３】特開２００３−１０１１２６号公報
【特許文献４】特開２００４−２９６９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年はレーザ光の発振波長が短くなり、それに伴いコーティング膜にレーザ光が吸収されやすくなっている。またコーティング膜は、端面の保護膜、すなわちパッシベーション膜としても機能する。このため、レーザ光の発振波長が短くなると、従来技術のコーティング膜の材料および形成条件では、端面付近の結晶が劣化しやすくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、共振器の端面に形成されたコーティング膜の光吸収の影響を小さく抑え、長寿命の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】
【０００７】
本発明に係る半導体レーザは、レーザ光の進行方向に沿って設けられた共振器と、前記共振器の一方の端部に設けられ、前記レーザ光を出射する第１の端面と、前記共振器の他方の端部に設けられた第２の端面とを備え、前記第１の端面および前記第２の端面の少なくとも一方に単層の誘電体膜からなる第１のコーティング膜が設けられ、前記レーザ光の発振波長をλ、前記誘電体膜の屈折率をｎとすると、前記誘電体膜の厚さがλ／４ｎの５％〜５０％の範囲であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、共振器の端面に形成されたコーティング膜の光吸収の影響を小さく抑え、長寿命の半導体レーザを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において同一または相当する部分には同一符号を付して、その説明を簡略化ないし省略する。
【００１０】
実施の形態１．
本実施の形態１に係る半導体レーザの斜視図を図１に示す。この半導体レーザは、青色レーザ光を発生させる窒化ガリウム系半導体レーザであり、ＧａＮ基板１を用いて形成されている。ＧａＮ基板１の上に、ｎ型クラッド層２、活性層３、ｐ型クラッド層４が積層されている。その上に、リッジ型のｐ電極６が形成されている。ＧａＮ基板１の裏面には、ｎ電極５が設けられている。上記基板、クラッド層、活性層、および電極により、Ａ方向、すなわちレーザ光の進行方向に沿って共振器が構成されている。この共振器の一方の端部には、レーザ光を出射するための第１の端面（前端面）８が設けられ、他方の端部には、第２の端面（後端面）９が設けられている。
【００１１】
第１の端面８には第１のコーティング膜８ａが設けられ、第２の端面９には、第１のコーティング膜８ａよりも反射率が高い、第２のコーティング膜９ａが設けられている。このように、第２の端面９側のコーティング膜の反射率を、第１の端面８側のコーティング膜の反射率よりも高くすることにより、第２の端面９側からのレーザ光の損失を抑え、高出力の半導体レーザを得ることができる。第２のコーティング膜９ａとしては、例えば、ＳｉＯ２膜およびＴａ２Ｏ５膜を積層した多層膜が用いられる。この膜は約９０％の高反射率を有しているため、第２の端面９側からのレーザ光の損失を効果的に抑えることができる。これにより、第１の端面８側から、５０ｍＷ以上の高い光出力を得ることができる。
【００１２】
上記半導体レーザを動作させる際には、ｐ電極６に正電界が印加され、ｎ電極５に負電界が印加される。すると、ｐ型クラッド層４から活性層３に正孔が注入され、ｎ型クラッド層２から活性層３に電子が注入される。これらの正孔および電子が結合し、活性層３にレーザ光７が発生する。レーザ光７は、活性層３の中をＡの方向に沿って進行し、第１の端面８側から放出される。
【００１３】
第１のコーティング膜８ａとしては、単層の誘電体膜、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜が用いられる。この膜は、例えば、電子サイクロトロン共鳴（Electron Cyclotron Resonance；以下、「ＥＣＲ」という）を用いたスパッタ法により形成されたものである。ここで従来技術においては、第１の端面８の反射率を１０％以下とする場合には、上記誘電体膜の厚さはλ／４ｎ（λ：レーザ光の発振波長、ｎ：誘電体膜の屈折率）に反射率を調整するための補正値を加えた値か、またはλ／４ｎの整数倍（２以上）に、上記補正値を加えた値としていた。これに対して本実施の形態１では、上記誘電体膜の厚さがλ／４ｎの５％〜５０％の範囲、好ましくは５〜２０％の範囲となるようにする。例えば、上記誘電体膜としてＡｌ２Ｏ３膜を用いた場合、青色レーザ光の発振波長λ＝４００ｎｍ、Ａｌ２Ｏ３膜の屈折率ｎ＝１．７であるので、上記コーティング膜８ａの厚さが２．９ｎｍ〜２９．４ｎｍの範囲（λ／４ｎの５％〜５０％の範囲）、好ましくは２．９〜１１．８ｎｍの範囲（λ／４ｎの５％〜２０％の範囲）となるようにする。ここでは、上記酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜の膜厚を５ｎｍ程度とする。
【００１４】
上記誘電体膜として、上述した酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の他に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アモルファスシリコン、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）のいずれか１つから構成される単層膜を用いるようにしても良い。上記いずれかの膜を用いて、膜厚がλ／４ｎの５％〜５０％の範囲、好ましくは５〜２０％の範囲となるようにする。例えば、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５、屈折率ｎ＝２．３）を用いる場合は、λ／４ｎの値が約４３ｎｍとなるので、第１のコーティング膜８ａの厚さを２．２〜２１．７ｎｍの範囲（λ／４ｎの５％〜５０％の範囲）、好ましくは２．２〜８．７ｎｍの範囲（λ／４ｎの５％〜２０％の範囲）となるようにする。ここでは、上記酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）膜の膜厚を４ｎｍ程度とする。
【００１５】
次に、上記誘電体膜の厚さをλ／４ｎの５０％以下とする理由について説明する。上述したように、従来技術では、第１のコーティング膜８ａの膜厚をλ／４ｎの近傍の値、またはλ／４ｎの整数（２以上の整数）倍の近傍の値としていた。ここで、青色レーザのように、レーザ光の発振波長が短くなると、コーティング膜の物性値である消衰係数κ（複素屈折率ｎ＝ｎ０−κの虚部κ）が増加する。従って、消衰係数κに４π／λ（λ：レーザ光の発振波長）を乗じた吸収係数αは、レーザ光の発振波長が短くなると増加する。また、膜中でＺ方向に進む光の強度はＥＸＰ（−αＺ）に比例して減少する。すなわち、レーザ光の発振波長が短くなると、レーザ光はコーティング膜を通過する際に吸収されやすくなり、その強度が減少する。
【００１６】
ここで、上述した誘電体膜のうち、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の吸収端（これよりも短い波長の光が吸収される）は、３５０ｎｍ付近である。それ以外の膜、すなわち酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アモルファスシリコン、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）の膜の吸収端は２００ｎｍ付近である。
【００１７】
吸収端が２００ｎｍ付近の膜をコーティング膜として用い、かつその膜が理想的に形成されている場合には、吸収端は、青色レーザ光の発振波長４００ｎｍと比較すると十分に小さいため、レーザ光はほとんど吸収されない。これに対して吸収端が３５０ｎｍ付近である膜をコーティング膜として用いた場合、吸収端は上記発振波長と比較して無視できない大きさである。このため、コーティング膜が理想的に形成されていても、青色レーザ光の発振波長（４００ｎｍ）に対しては、レーザ光の吸収が無視できなくなる。なお、赤色レーザ光の発振波長帯（〜６８０ｎｍ）に対しては、その数分の１となる。
【００１８】
また、コーティング膜の吸収端の値によらず、膜の形成方法などにより消衰係数が無視できなくなることがある。コーティング膜として形成される薄膜は、単結晶あるいはアモルファスで形成されることが望ましい。しかし、膜の形成方法や、膜を形成する際の基板の影響により、柱状構造が形成されることがある。このような構造が形成されると、その後の工程でコーティング膜が大気中に晒される際に、膜中に水分が吸着する。特にコーティング膜を蒸着により形成する場合は、膜中に水分が取り込まれやすい。また、コーティング膜をスパッタにより形成する場合には、スパッタガスであるアルゴン等が膜中に取り込まれることがある。この結果、レーザ光の発振波長の短波長化に伴って、コーティング膜の消衰係数が本来の物性値以上に増加することがある。
【００１９】
このように消衰係数が本来の物性値以上に増加すると、特に青色レーザ（発振波長４００ｎｍ）では、赤色レーザ（発振波長６８０ｎｍ）、発振波長７８０ｎｍのレーザと比較して第１のコーティング膜８ａ中での光吸収が起こりやすくなる。そのため、特に青色レーザではコーティング膜の発熱により、端面付近の結晶が劣化しやすくなる。
【００２０】
本実施形態では、上記誘電体膜の厚さをλ／４ｎの５０％以下とした。前述のように光の強度はＥＸＰ（−αＺ）で表されるので、誘電体膜の厚さがλ／４ｎの場合、誘電体膜を通過すると光強度はＥＸＰ(−κ・λ／ｎ)となり、誘電体膜の厚さがλ／４ｎの５０％の場合、誘電体膜を通過すると光強度はＥＸＰ(−κ／２・λ／ｎ)となる。従って誘電体膜の厚さをλ／４ｎの５０％とすれば、消衰係数κが従来の２倍の大きさになっても、光吸収の影響は、誘電体膜の厚さがλ／４ｎの場合と同じになる。さらに好ましくは、上記誘電体膜の厚さをλ／４ｎの２０％以下とした。この場合は、コーティング膜の消衰係数が本来の物性値の５倍以上に増加しても、その影響を従来技術と同等か、またはそれ以下に抑えることができる。これにより、素子の信頼性を向上させ、長寿命の半導体レーザを得ることができる。なお、上記では光吸収の影響を説明したが、誘電体膜が多結晶や柱状構造となった場合の機械的な応力の影響に対しても、誘電体膜の厚さを薄くすることで同様の効果が得られる。
【００２１】
次に、上記誘電体の厚さをλ／４ｎの５％以上とする理由について説明する。特に高出力の半導体レーザでは、上記誘電体膜の厚さをλ／４ｎの５％未満とすると、光化学作用により共振器の端面に炭素などの不純物が付着し、素子の劣化が起こりやすくなる。また、上記端面をアンコート（コーティング膜を設けない）とした場合には、端面に不純物が付着し、結晶の界面準位が増加する。この場合、上記端面付近では非発光再結合の増加により発熱し、活性層のバンドギャップが減少する。そうすると、破壊的光学損傷（Catastrophic Optical Damage；以下、「ＣＯＤ」という）による劣化が発生しやすくなる。
【００２２】
これに対して本実施の形態１では、上記誘電体膜の厚さをλ／４ｎの５％以上とした。これにより上記素子の劣化、ＣＯＤによる劣化を抑えることができる。従って、素子の劣化を防ぎ、長寿命の半導体レーザを得ることができる。
【００２３】
ところで、第１のコーティング膜８ａの厚さをλ／４ｎ（λ：レーザ光の発振波長、ｎ：誘電体膜の屈折率）の５０％以下とした場合、第１の端面の反射率は、アンコートの場合と同様に１８％程度の値となる。このため、第１の端面に反射率６％程度の低反射率コーティング膜を形成した場合と比較すると、端面の反射率が上昇する。そうすると、反射率の上昇に伴いスロープ効率（ΔＰ／ΔＩ、但しΔＩはレーザに注入される電流増加分、ΔＰはレーザ光の光出力増加分）が低くなるという問題点がある。
【００２４】
ここで、共振器の端面をアンコートとした場合、端面の反射率Ｒ０と半導体の屈折率ｎ０との間には、
Ｒ０＝{（ｎ０−１）２／（ｎ０＋１）２}×１００（％）・・（式１）
の関係がある。発振波長が７８０ｎｍのレーザや赤色レーザは、ＧａＡｓ系材料で形成されている。このため、端面の屈折率ｎ０は３．６である。このとき（式１）より、端面の反射率Ｒ０は約３２％となる。これに対してＧａＮ系レーザの端面の屈折率は２．５であり、（式１）より端面の反射率Ｒ０は約１８％となる。つまりＧａＮ系半導体レーザにおいて、端面のコーティング膜の厚さをλ／４ｎからアンコートとした場合の反射率の上昇は、発振波長が７８０ｎｍのレーザや、赤色レーザにおいて端面のコーティング膜の厚さをλ／４ｎからアンコートとした場合と比較すると小さく抑えられる。
【００２５】
これと同様に、ＧａＮ系半導体レーザにおいて上記端面のコーティング膜をλ／４ｎ（λ：レーザ光の発振波長、ｎ：誘電体膜の屈折率）から、その５０％以下に薄膜化した場合は、発振波長が７８０ｎｍのレーザや、赤色レーザにおいて同様の薄膜化を行った場合と比較すると、反射率の上昇は小さく抑えられる。
【００２６】
従って、ＧａＮ系半導体レーザにおいて上記薄膜化を行った場合は、端面の反射率が上昇するためスロープ効率は低下するが、その低下は、発振波長が７８０ｎｍのレーザや、赤色レーザにおいて同様の薄膜化を行った場合と比較すると小さくなる。また、端面の反射率が上昇すると、レーザ光を発生させるための閾値電流は低下する。このため、反射率が若干上昇しても、定格出力における動作電流を、反射率が上昇しない場合と同等に設計することができる。これにより、動作時の駆動電流を増加させる必要がない。従って、コーティング膜の信頼性低下を抑えることができる。
【００２７】
次に、本実施の形態１に係る半導体レーザの信頼性について説明する。図１に示した第１のコーティング膜を、本願発明の膜厚で形成した場合と、従来技術の膜厚で形成した場合とについて、信頼性試験を実施した。本願発明、従来技術のコーティング膜は、いずれもＥＣＲスパッタにより形成したＡｌ２Ｏ３膜とした。本願発明の膜厚を約５ｎｍ（λ／４ｎの約８.５％）とし、従来技術の膜厚を約１１８ｎｍ（λ／４ｎの２倍）とした。本願発明のコーティング膜の反射率は１８．１％、従来技術は１８．４％であった。本願発明のサンプル、従来技術のサンプルを各々５個準備した。これらのサンプルに対して、温度を７５℃として出力１２０ｍＷのパルス通電を行い、３００時間経過後に故障発生の有無を確認した。この結果、本願発明のサンプルについては故障発生が無く（サンプル５個中、故障発生０個）、従来技術のサンプルについては、全てのサンプルで故障が発生した（サンプル５個中、故障発生５個）。この結果より、本願発明により半導体レーザの信頼性を大幅に向上させ、寿命を長くできることが確認された。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、共振器の端面に形成されたコーティング膜の光吸収の影響を小さく抑え、長寿命の半導体レーザを得ることができる。
【００２９】
実施の形態２．
本実施の形態２に係る半導体レーザについて説明する。ここでは、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。本実施の形態２では、第１のコーティング膜８ａとして酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）膜を、蒸着法を用いて形成し、膜厚をλ／４ｎ（λ：レーザ光の発振波長、ｎ：誘電体膜の屈折率）の１２％〜２００％の範囲とした場合の半導体レーザの信頼性について確認を行った。すなわち、第１のコーティング膜８ａの膜厚がλ／４ｎの５０％よりも大きい範囲を含むようにして、半導体レーザの信頼性を評価した。
【００３０】
上記第１のコーティング膜８ａの膜厚を約５ｎｍ（λ／４ｎの約１２％）、約１０ｎｍ（λ／４ｎの約２３％）、約２５ｎｍ（λ／４ｎの約５８％、実施の形態１よりもやや厚い膜厚）、約４３．５ｎｍ（λ／４ｎの約１００％、従来技術の膜厚）、約８７ｎｍ（λ／４ｎの約２００％、従来技術の膜厚）とした半導体レーザをそれぞれ仕様Ａ、仕様Ｂ、仕様Ｃ、仕様Ｄ、仕様Ｅとする。各仕様のサンプルを５個ずつ、合計２５個準備した。
【００３１】
上記サンプルに対して、温度を７５℃として出力１２０ｍＷのパルス通電を行い、１００時間経過後に故障発生の有無を確認した。この結果、仕様Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの故障発生数は、それぞれ０個、０個、１個、５個、５個となった。即ち、図２に示すように、仕様Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの故障発生率はそれぞれ０％、０％、２０％、１００％、１００％となった。
【００３２】
図２より、第１のコーティング膜８ａの膜厚がλ／４ｎの５０％よりも大きい場合は、半導体レーザの信頼性が低下していることがわかる。従って、実施の形態１および本実施の形態２の結果より、第１のコーティング膜８ａの膜厚をλ／４ｎの５％〜５０％の範囲とすることにより、半導体レーザの信頼性を大幅に向上させ、寿命を長くできることが確認された。
【００３３】
実施の形態３．
本実施の形態３に係る半導体レーザについて説明する。ここでは、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。実施の形態１では、第１の端面のコーティング膜として、誘電体膜をＥＣＲスパッタにより形成する例を示した。本実施の形態３では、上記誘電体膜を蒸着法、ＥＣＲ以外のスパッタ法、化学気相成長（Chemical Vapor Deposition；以下、「ＣＶＤ」という）法などを用いて形成したものとする。そして実施の形態１と同様に、膜厚がλ／４ｎ（λ：レーザ光の発振波長、ｎ：誘電体膜の屈折率）の５％〜５０％の範囲、好ましくは５〜２０％の範囲となるように形成する。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００３４】
上記誘電体膜を蒸着法、スパッタ法、及び化学気相成長法のうちのいずれかの方法により形成することにより、誘電体膜を形成する際の酸素や窒素の量を調整し、誘電体膜に含まれる金属と酸素、又は金属と窒素の組成比を変えることができる（但し、誘電体膜がアモルファスシリコンの場合を除く）。これにより、実施の形態１、２で得られる効果に加えて、コーティング膜の屈折率や吸収係数を調整することができる。
【００３５】
実施の形態４．
本実施の形態４に係る半導体レーザについて説明する。ここでは、実施の形態１〜３と異なる点を中心に説明する。半導体レーザの高出力化に伴い、図１に示した第１の端面、第２の端面のコーティング膜の膜自体が劣化すると、信頼性が低下する。本実施の形態４では、上記信頼性の低下を抑制するため、コーティング膜自体のレーザ光耐性を向上させた構造について説明する。
【００３６】
レーザ光耐性の指標の一つとして、２つ以上の原子により構成された分子を原子単位に分離するために必要なエネルギーが挙げられる。本実施の形態４ではこの指標を用い、実施の形態１〜３で示した誘電体膜の中で、上記エネルギーが大きい膜をコーティング膜として用いるようにした。これにより、レーザ光に対する耐性を大きくし、信頼性を向上させることができる。
【００３７】
実施の形態１では、誘電体膜として、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アモルファスシリコン、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）を用いた。これらの膜は、アモルファスシリコンを除き、金属元素と酸素の２種類の元素からなる分子、または金属元素と窒素の２種類の元素からなる分子により構成されている。上記２種類の元素を元素Ａ、元素Ｂとして、元素Ａの原子１個、および元素Ｂの原子１個からなる分子を、２原子分子Ａ−Ｂと定義する。また、上記誘電体膜がアモルファスシリコンの場合は、２原子分子をＳｉ−Ｓｉと定義する。
【００３８】
上述したように定義した場合、上記誘電体膜の２原子分子は、それぞれＡｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｎ、Ｓｉ−Ｓｉ、Ｔｉ−Ｏ、Ｎｂ−Ｏ、Ｚｒ−Ｏ、Ｔａ−Ｏ、Ｓｉ−Ｏ、Ｈｆ−Ｏである。これらの２原子分子を原子単位に分離するために必要なエネルギーは、文献「David R. Lide edition in chief, Handbook of chemistry and physics, CRC Press 76th edition 1995-1996」によれば、以下に示す表１のようになる。この表では、分離に必要なエネルギーが小さい２原子分子の順に示されている。
【表１】
2007280975.tif 000003
【００３９】
すなわち、実施の形態１で示した誘電体膜の光耐性を小さい順に示すと、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アモルファスシリコン、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）の順となる。つまり、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）よりも光耐性の大きい酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）をコーティング膜として用いることにより、信頼性の高いコーティング膜を形成することができる。
【００４０】
本実施の形態４では上記誘電体膜が２種類の元素Ａおよび元素Ｂにより構成され、これらの元素からなる２原子分子Ａ−Ｂを原子Ａおよび原子Ｂに分離するのに必要なエネルギーが、アルミニウム（Ａｌ）と酸素（Ｏ）からなる２原子分子Ａｌ−ＯをＡｌ原子およびＯ原子に分離するのに必要なエネルギーよりも大きくなる材料を選択するようにした。これにより、実施の形態１で示した半導体レーザにおいて、誘電体膜のレーザ光に対する耐性をさらに大きくすることができる。
【００４１】
別の表現をすれば、上記誘電体膜は２種類の元素Ａおよび元素Ｂにより構成され、元素Ａは、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）のいずれかの元素であり、元素Ｂは、酸素（Ｏ）とするようにした。これにより、上記誘電体膜として酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を用いた場合と比較して、コーティング膜の信頼性を高くすることができる。
【００４２】
本実施の形態４によれば、実施の形態１〜３で得られる効果に加えて、コーティング膜の信頼性を高くすることができる。
【００４３】
実施の形態５．
本実施の形態５に係る半導体レーザについて説明する。ここでは、実施の形態１〜４と異なる点を中心に説明する。実施の形態１では、第１の端面８に第１のコーティング膜８ａ（低反射率膜）を形成し、第２の端面９に第２のコーティング膜９ａ（高反射率膜）を形成する高出力レーザ（出力５０ｍＷ程度以上）の例を示した。上記のようにコーティング膜を形成した構造は、高出力レーザのみならず、書き込み用等に用いられる低出力レーザ（出力１０ｍＷ程度）に適用することも可能である。
【００４４】
また、高出力レーザ、低出力レーザについて、第１の端面（前端面）および第２の端面（後端面）の双方に、実施の形態１で示した第１のコーティング膜８ａが設けられた構造であっても良い。または、第２の端面（後端面）のみに第１のコーティング膜８ａが設けられた構造であっても良い。すなわち、図１に示した第１の端面８および第２の端面９の少なくとも一方に、実施の形態１で示した第１のコーティング膜８ａが設けられた構造であっても良い。このような構造とすることにより、第１のコーティング膜８ａが設けられた側の端面の信頼性を向上させ、長寿命の半導体レーザを得ることができる。
【００４５】
なお、以上説明した実施の形態１〜５では、窒化ガリウム系半導体からなる青色半導体レーザに適用した例を示した。しかし、上記青色半導体レーザのみならず、赤色レーザや、７８０ｎｍレーザと比較して消衰係数が大きい、他の半導体レーザに適用しても、効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】半導体レーザの透視図である。
【図２】第１のコーティング膜の膜厚と半導体レーザの故障発生率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ＧａＮ基板、２  ｎ型クラッド層、３  活性層、４  ｐ型クラッド層、５  ｎ電極、６  ｐ電極、７  レーザ光、８  第１の端面（前端面）、８ａ  第１のコーティング膜、９  第２の端面（後端面）、９ａ  第２のコーティング膜。
【図１】
2007280975.tif 000004
【図２】
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