(57)【要約】【課題】出射端面の最表面に汚染物質が付着することを確実に抑制することが可能な半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】この青紫色半導体レーザ素子１００（半導体レーザ素子）は、活性層１５を有し、共振器端面２ａおよび２ｂが形成された半導体素子層２と、共振器端面２ａの表面上に形成された端面コート膜８とを備え、端面コート膜８は、共振器端面２ａにおける反射率を制御するＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４と、ＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４の合計厚みよりも大きい厚みを有するＳｉＯ２膜３５とを含む。そして、活性層１５が発するレーザ光の波長がλ、ＳｉＯ２膜３５の屈折率がｎである場合に、ＳｉＯ２膜３５の厚みは、ｍ×λ／（２×ｎ）（ただし、ｍは整数）により規定される厚みに設定されるとともに１μｍ以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層を含み、出射側共振器面と反射側共振器面とを有する半導体素子層と、
前記出射側共振器面の表面上に端面コート膜とを備え、
前記端面コート膜は、前記出射側共振器面における反射率を制御する第１誘電体層と、第２誘電体層とを含み、
前記活性層が発するレーザ光の波長がλ、前記第２誘電体層の屈折率がｎである場合に、前記第２誘電体層の厚みは、ｍ×λ／（２×ｎ）（ただし、ｍは整数）により規定される厚みに設定されるとともに前記第１誘電体層の厚みよりも大きく１μｍ以上である、半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記第２誘電体層は、ＳｉＯ２膜からなる、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
活性層を含み、出射側共振器面と反射側共振器面とを有する半導体素子層と、
前記出射側共振器面の表面上に端面コート膜とを備え、
前記端面コート膜は、前記出射側共振器面における反射率を制御する第１誘電体層と、複数の誘電体層からなる多層膜構造を有する第２誘電体層とを含み、
前記活性層が発するレーザ光の波長がλ、前記複数の誘電体層の各層の屈折率がｎである場合に、前記各層の厚みは、各々、ｍ×λ／（２×ｎ）（ただし、ｍは整数）により規定される厚みに設定されるとともに、前記第２誘電体層の厚みは、前記第１誘電体層の厚みよりも大きく１μｍ以上である、半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記第２誘電体層は、ＳｉＯ２からなる第１層と、ＡｌＯＮからなる第２層とが積層された前記多層膜構造を有しており、
前記第１層の厚みは、前記第２層の厚みよりも大きい、請求項３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記端面コート膜は、前記出射側共振器面側から前記第１誘電体層と前記第２誘電体層とがこの順に形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記端面コート膜は、前記出射側共振器面とは反対側の最表面上に光触媒材からなる第３誘電体層をさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記半導体素子層は、窒化物系半導体からなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子を搭載する大気開放型のパッケージとを備える、半導体レーザ装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を搭載する大気開放型のパッケージとを含む半導体レーザ装置と、
前記半導体レーザ素子の出射光を制御する光学系とを備える、光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子、半導体レーザ装置およびこれを用いた光装置に関し、特に、共振器面上に端面コート膜が形成された半導体レーザ素子、半導体レーザ装置およびこれを用いた光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、共振器面上に端面コート膜が形成された半導体レーザ素子が知られている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
上記特許文献１および２には、窒化物系半導体からなる半導体レーザ素子が開示されている。この半導体レーザ素子では、光出射側の共振器面上に保護膜（端面コート膜）が形成されている。この保護膜は、個々の膜がＳｉやＡｌを含有する薄膜状の誘電体膜が多層化された誘電体多層膜である。この保護膜によって、共振器面におけるレーザ出射光の反射率が所定の大きさに設定されるとともに、共振器面の酸化防止が図られている。これにより、上記特許文献１および２に開示された半導体レーザ素子は、パッケージの気密封止を必要としないオープンパッケージ型の発光デバイスへの搭載が可能とされている。
【０００４】
また、上記特許文献２では、光出射側の共振器端面上に設けられた保護膜の最表面に、さらにＴｉＯ２などからなる薄膜状の光吸収膜が配置されている。この光吸収膜は、レーザ出射光の一部を吸収する機能を有している。これにより、光吸収膜が吸収した熱を利用して出射端面の最表面に付着した汚染物質を再蒸発させたり、最表面への汚染物質の付着自体が抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０５８４８号公報
【特許文献２】特開２００９−２１５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された半導体レーザ素子では、保護膜は、レーザ出射光の反射率制御が主な目的として設けられていると考えられる。このため、この半導体レーザ素子をオープンパッケージ型の発光デバイスに搭載して動作させた場合、大気中の水分子や大気中に微量に存在する低分子シロキサンや揮発性の有機ガスなどとレーザ出射光とが反応することに起因して、保護膜の最表面上に固体の付着物（ＳｉＯＸなどの汚染物質）が形成される虞がある。
【０００７】
また、上記特許文献２の半導体レーザ素子では保護膜の最表面に光吸収膜が設けられているので、保護膜の最表面（光吸収膜）に付着する汚染物質は、光吸収膜に蓄積された熱を利用してある程度除去されると考えられる。しかしながら、発振波長が約４０５ｎｍと短い青紫色半導体レーザ素子などでは、光エネルギ（光密度）の増大に伴い出射端面における汚染物質の付着が著しく促進される傾向にある。したがって、薄膜状の保護膜と光吸収膜とを備える特許文献２による半導体レーザ素子においては、汚染物質の堆積量が汚染物質の除去量を上回る虞もあり、出射端面の最表面に汚染物質が付着することを確実に抑制することができないという問題点がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、出射端面の最表面に汚染物質が付着することを確実に抑制することが可能な半導体レーザ素子、半導体レーザ装置およびこれを用いた光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】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による半導体レーザ素子は、活性層を含み、出射側共振器面と反射側共振器面とを有する半導体素子層と、出射側共振器面の表面上に端面コート膜とを備え、端面コート膜は、出射側共振器面における反射率を制御する第１誘電体層と、第２誘電体層とを含み、活性層が発するレーザ光の波長がλ、第２誘電体層の屈折率がｎである場合に、第２誘電体層の厚みは、ｍ×λ／（２×ｎ）（ただし、ｍは整数）により規定される厚みに設定されるとともに第１誘電体層の厚みよりも大きく１μｍ以上である。
【００１０】
なお、本発明において、出射側共振器面は、一対に形成された共振器端面のそれぞれから出射されるレーザ光強度の大小関係により区別される。すなわち、相対的にレーザ光の出射強度の大きい側が出射側共振器面である。また、相対的にレーザ光の出射強度の小さい側が反射側共振器面である。また、本発明において、反射率を制御する層としての第１誘電体層は、ｍ×λ／（２×ｎ）（ただし、ｍは整数）以外の厚みを有する単層の誘電体膜または複数の誘電体層が多層化された誘電体膜である。ここで、第１誘電体層が複数の誘電体層からなる場合、少なくとも１層の厚みは、λ／（４×ｎ）およびその近傍の厚みを有する。
【００１１】
この発明の第１の局面による半導体レーザ素子では、上記のように、端面コート膜が、反射率を制御する第１誘電体層と、第２誘電体層とを含み、第２誘電体層の厚みが、ｍ×λ／（２×ｎ）により規定される厚みに設定されるとともに第１誘電体層の厚みよりも大きく１μｍ以上であるように構成されている。これにより、第２誘電体層の厚みが第１誘電体層の厚みよりも大きく、かつ、反射率に影響しない厚みになるので、第２誘電体層の影響を受けることなく第１誘電体層により出射側共振器面における反射率を容易に制御することができるとともに、厚みの大きい第２誘電体層により最表層での光密度を効果的に低減することができる。これにより、大気中の水分子や大気中に微量に存在する低分子シロキサンや揮発性の有機ガスなどとレーザ出射光とが反応することに起因して、出射側共振器面の最表面に汚染物質が形成されることを確実に抑制することができる。その結果、半導体レーザ素子を安定的に動作させることができる。
【００１２】
また、第１の局面による半導体レーザ素子では、上記のように、出射側共振器面の最表面に汚染物質が付着しにくいので、半導体レーザ素子を気密封止する密閉型のパッケージが不要になる。
【００１３】
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第２誘電体層は、ＳｉＯ２膜からなる。このように構成すれば、第２誘電体層の厚みが１μｍ以上と大きい場合であっても膜応力の小さなＳｉＯ２からなる酸化膜を用いているので、厚みの大きい第２誘電体層が有する膜応力を極力低減することができる。なお、第２誘電体層の厚みは、２．５μｍ以下が好ましい。このように構成すれば、出射側共振器面からの第２誘電体層の膜剥れを起こしにくくすることができ、膜厚の制御を維持することができる。
【００１４】
この発明の第２の局面による半導体レーザ素子は、活性層を含み、出射側共振器面と反射側共振器面とを有する半導体素子層と、出射側共振器面の表面上に端面コート膜とを備え、端面コート膜は、出射側共振器面における反射率を制御する第１誘電体層と、複数の誘電体層からなる多層膜構造を有する第２誘電体層とを含み、活性層が発するレーザ光の波長がλ、複数の誘電体層の各層の屈折率がｎである場合に、各層の厚みは、各々、ｍ×λ／（２×ｎ）（ただし、ｍは整数）により規定される厚みに設定されるとともに、第２誘電体層の厚みは、第１誘電体層の厚みよりも大きく１μｍ以上である。
【００１５】
この発明の第２の局面による半導体レーザ素子では、上記のように、端面コート膜が、反射率を制御する第１誘電体層と、複数の誘電体層からなる多層膜構造を有する第２誘電体層とを含み、第２誘電体層を構成する複数の誘電体層の各層の厚みは、各々、ｍ×λ／（２×ｎ）により規定される厚みに設定されるとともに、第２誘電体層の厚みは、第１誘電体層の厚みよりも大きく１μｍ以上であるように構成されている。これにより、第２誘電体層の厚みが第１誘電体層の厚みよりも大きく、かつ、第２誘電体層が多層膜構造であっても反射率に影響しない厚みになるので、第２誘電体層の影響を受けることなく第１誘電体層により出射側共振器面における反射率を容易に制御することができるとともに、厚みの大きい第２誘電体層により最表層での光密度を効果的に低減することができる。これにより、出射側共振器面の最表面に汚染物質が形成されることを確実に抑制することができるので、半導体レーザ素子を安定的に動作させることができる。
【００１６】
上記第２の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第２誘電体層は、ＳｉＯ２からなる第１層と、ＡｌＯＮからなる第２層とが積層された多層膜構造を有しており、第１層の厚みは、第２層の厚みよりも大きい。このように構成すれば、相対的に膜応力の大きい酸窒化膜（ＡｌＯＮ）からなる第２層の厚みを、相対的に膜応力の小さい酸化膜（ＳｉＯ２）である第１層の厚みよりも小さく形成して第２誘電体層が構成されているので、厚みの大きい第２誘電体層が有する膜応力が過度に増加することを抑制することができる。
【００１７】
上記第１の局面または第２の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、端面コート膜は、出射側共振器面側から第１誘電体層と第２誘電体層とがこの順に形成されている。このように構成すれば、反射率を決定する第１誘電体層を、表面粗さの影響を受けにくい半導体素子層の出射側共振器面に近づけて形成することができるので、成膜プロセスにおいてより正確な厚みに制御された第１誘電体層を形成することができる。これにより、所望の反射率を正確に得ることができる。
【００１８】
上記第１の局面または第２の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、端面コート膜は、出射側共振器面とは反対側の最表面に光触媒材からなる第３誘電体層をさらに含む。このように構成すれば、第３誘電体層が有する光触媒作用により、出射側共振器面の最表面に汚染物質が形成されることをより一層抑制することができる。
【００１９】
上記第１の局面または第２の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、半導体素子層は、窒化物系半導体からなる。このように、半導体レーザ素子が窒化物系半導体からなる場合には、ＧａＡｓ系半導体などからなる赤色や赤外半導体レーザ素子などと比較して、より短波長（４００ｎｍ帯）のレーザ光が出射される。また、窒化物系半導体レーザ素子には、光ディスクシステムの倍速化や記録容量の増加に対応して高出力化が要求される。短波長かつ高出力の半導体レーザ素子では、出射側共振器面における光密度の増大に伴い出射端面の最表面への汚染物質の付着が著しく促進される傾向にあるので、窒化物系半導体レーザ素子が本発明の「端面コート膜」を備えることにより、出射端面の最表面に汚染物質が付着することを確実に抑制することができる点は特に有効である。
【００２０】
この発明の第３の局面による半導体レーザ装置は、第１の局面または第２の局面による半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子を搭載する大気開放型のパッケージとを備える。
【００２１】
この発明の第３の局面による半導体レーザ装置では、上記第１の局面または第２の局面による半導体レーザ素子を備えているので、半導体レーザ素子の出射側共振器面の最表面に汚染物質が形成されることを確実に抑制することができる。その結果、半導体レーザ素子を安定的に動作させて長時間の使用にも耐え得る信頼性の高い半導体レーザ装置を得ることができる。
【００２２】
また、第３の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、大気開放型のパッケージを備えているので、半導体レーザ装置の構成を簡略化することができる。
【００２３】
この発明の第４の局面による光装置は、第１の局面または第２の局面による半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子を搭載する大気開放型のパッケージとを含む半導体レーザ装置と、半導体レーザ素子の出射光を制御する光学系とを備える。
【００２４】
この発明の第４の局面による光装置では、上記第１の局面または第２の局面による半導体レーザ素子を含む半導体レーザ装置を備えているので、半導体レーザ素子の出射側共振器面の最表面に汚染物質が形成されることを確実に抑制することができる。その結果、長時間の使用にも耐え得る信頼性の高い半導体レーザ装置を搭載した光装置を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態による青紫色半導体レーザ素子を共振器方向と平行に切断した際の縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による青紫色半導体レーザ素子を共振器方向と垂直に切断した際の縦断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の効果を確認するために行った確認実験の結果を示した図である。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例による青紫色半導体レーザ素子を共振器方向と平行に切断した際の縦断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態による青紫色半導体レーザ素子を共振器方向と平行に切断した際の縦断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態による青紫色半導体レーザ素子を共振器方向と平行に切断した際の縦断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態の効果を確認するために行った確認実験の結果を示した図である。
【図８】本発明の第４実施形態による青紫色半導体レーザ素子を共振器方向と平行に切断した際の縦断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態による青紫色半導体レーザ素子を共振器方向と平行に切断した際の縦断面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態による青紫色半導体レーザ素子を共振器方向と平行に切断した際の縦断面図である。
【図１１】本発明の第７実施形態による青紫色半導体レーザ素子を共振器方向と平行に切断した際の縦断面図である。
【図１２】本発明の第８実施形態による３波長半導体レーザ素子が搭載された半導体レーザ装置の構造を示した斜視図である。
【図１３】本発明の第９実施形態による半導体レーザ装置が実装された光ピックアップ装置の構成を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による青紫色半導体レーザ素子１００の構造について説明する。なお、青紫色半導体レーザ素子１００は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。
【００２８】
青紫色半導体レーザ素子１００は、約４０５ｎｍの発振波長を有しており、図１に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１の表面上に、活性層１５を含む複数の窒化物系半導体層からなる半導体素子層２が形成されている。また、半導体素子層２の上面上にｐ側電極４が形成されるとともに、ｎ型ＧａＮ基板１の下面上にｎ側電極５が形成されている。また、半導体素子層２には、共振器の延びる方向（Ａ方向）と直交する共振器端面２ａおよび２ｂがそれぞれ形成されるとともに、共振器端面２ａおよび２ｂ上には、端面コート膜８および９がそれぞれ形成されている。なお、共振器端面２ａおよび２ｂは、それぞれ、本発明の「出射側共振器面」および「反射側共振器面」の一例である。
【００２９】
端面コート膜８は、複数の無機誘電体層が共振器端面２ａ上に所定の順序で積層された多層膜構造を有している。具体的には、端面コート膜８は、共振器端面２ａに接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜３１と、約１２０ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜３２と、約６８ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜３３と、約６０ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜３４と、約１０９５ｎｍの厚みを有する単層膜のＳｉＯ２膜３５とからなる。なお、ＳｉＯ２膜３５の表面が出射端面の最表面３ａとなる。ここで、ＡｌＮ膜３１およびＡｌ２Ｏ３膜３２の２層は、共振器端面２ａの酸化を防止する機能を有する。また、ＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４の２層は、共振器端面２ａにおけるレーザ光の反射率を制御する機能を有している。なお、ＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４は、本発明の「第１誘電体層」の一例であり、ＳｉＯ２膜３５は、本発明の「第２誘電体層」の一例である。
【００３０】
ここで、第１実施形態では、ＳｉＯ２膜３３の厚み（約６８ｎｍ）は、ＳｉＯ２の屈折率をｎ（＝約１．４８）とした場合、ｍ×λ／（４×ｎ）（ｍ＝１）で示される関係式を適用して設定されている。また、Ａｌ２Ｏ３膜３４の厚み（約６０ｎｍ）についても、Ａｌ２Ｏ３の屈折率をｎ（＝約１．６８）とした場合、ｍ×λ／（４×ｎ）（ｍ＝１）で示される関係式を適用して設定されている。このように、ＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４は、各層の厚みが、ｍ×λ／（２×ｎ）以外の厚みに設定されている。これにより、共振器端面２ａにおけるレーザ光の反射率は、約２５％に設定されている。
【００３１】
また、第１実施形態では、ＳｉＯ２膜３５の厚み（約１０９５ｎｍ）は、ＳｉＯ２の屈折率をｎ（＝約１．４８）とした場合、ｍ×λ／（２×ｎ）（ｍ＝８）で示される関係式を適用して設定されている。これにより、レーザ光は、ＳｉＯ２膜３５中において反射されることなく最表面３ａに向けて透過される。また、ＳｉＯ２膜３５の厚みは、反射率を制御するＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４の合計厚みよりもはるかに大きいので、ＳｉＯ２膜３５中を透過するレーザ光は、最表面３ａに近づくにしたがって光密度が徐々に弱められる。
【００３２】
また、端面コート膜９についても、複数の無機誘電体層が共振器端面２ｂ上に所定の順序で積層された多層膜構造を有している。具体的には、端面コート膜９は、共振器端面２ｂに接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜５１と、約１２０ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜５２と、約１４０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜５３と、約３４０ｎｍの厚みを有する多層反射膜５５とからなる。多層反射膜５５は、低屈折率膜として約６８ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜および高屈折率膜として約４５ｎｍを有するＺｒＯ２膜が交互に３層ずつ積層された構成を有しており、多層反射膜５５により共振器端面２ｂにおけるレーザ光の反射率が約８０％となるように設定されている。
【００３３】
半導体素子層２については、図２に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層１１が形成されている。ｎ型層１１上には、ｎ型クラッド層１２が形成されている。ｎ型クラッド層１２上には、ｎ型キャリアブロック層１３が形成されている。ｎ型キャリアブロック層１３上には、ｎ側光ガイド層１４が形成されている。ｎ側光ガイド層１４上には、ＧａＮからなる４層の障壁層（図示せず）と、Ｉｎ組成の高いＩｎＧａＮからなる３層の量子井戸層（図示せず）とが交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する活性層１５が形成されている。
【００３４】
活性層１５上には、ｐ側光ガイド層１６が形成されている。ｐ側光ガイド層１６上には、ｐ型キャップ層１７が形成されている。ｐ型キャップ層１７上には、ｐ型クラッド層１８が形成されている。ｐ型クラッド層１８は、［１−１００］方向（Ａ方向）にストライプ状に延びる約１．５μｍの幅を有する凸部１８ａと、凸部１８ａの両側に広がる平坦部１８ｂとから構成されている。
【００３５】
また、ｐ型クラッド層１８の凸部１８ａ上には、ｐ側コンタクト層１９が形成されている。このｐ側コンタクト層１９とｐ型クラッド層１８の凸部１８ａとによって、Ａ方向にストライプ状に延びるリッジ部２ｃが構成されている。ここで、リッジ部２ｃは、電流注入部を構成し、リッジ部２ｃの下方の活性層１５を含む領域には、リッジ部２ｃに沿って［１−１００］方向（Ａ方向）にストライプ状に延びる導波路が形成される。なお、ｎ型層１１、ｎ型クラッド層１２、ｎ型キャリアブロック層１３、ｎ側光ガイド層１４、活性層１５、ｐ側光ガイド層１６、ｐ型キャップ層１７、ｐ型クラッド層１８およびｐ側コンタクト層１９は、それぞれ、本発明の「半導体素子層」の一例である。
【００３６】
また、ｐ型クラッド層１８の凸部１８ａの側面上および平坦部１８ｂの上面上には、約０．３μｍの厚みを有するＳｉＯ２からなる電流ブロック層２１が形成されている。電流ブロック層２１は、共振器端面２ａおよび２ｂ近傍領域以外のリッジ部２ｃの上面（ｐ側コンタクト層１９の上面）を露出するように形成されている。
【００３７】
ｐ側電極４は、リッジ部２ｃの上面に接触するように形成されたオーミック電極４ａと、オーミック電極４ａおよび電流ブロック層２１上に形成されたｐ側パッド電極４ｂとから構成されている。オーミック電極４ａでは、ｐ側コンタクト層１９側から、約５ｎｍの厚みを有するＰｔ層、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層、約１５０ｎｍの厚みを有するＡｕ層がこの順に積層されている。また、ｐ側パッド電極４ｂでは、オーミック電極４ａおよび電流ブロック層２１側から、約０．１μｍの厚みを有するＴｉ層、約０．１μｍの厚みを有するＰｄ層、約３μｍの厚みを有するＡｕ層がこの順に積層されている。
【００３８】
また、ｎ側電極５では、ｎ型ＧａＮ基板１側から、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌ層、約２０ｎｍの厚みを有するＰｔ層、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層がこの順に積層されている。
【００３９】
次に、図１および図２を参照して、青紫色半導体レーザ素子１００の製造プロセスについて説明する。
【００４０】
まず、図２に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１上に、有機金属気相エピタキシ（ＭＯＶＰＥ）法を用いて、ｎ型層１１、ｎ型クラッド層１２、ｎ型キャリアブロック層１３、ｎ側光ガイド層１４および活性層１５を順次形成する。また、活性層１５上に、ｐ側光ガイド層１６、ｐ型キャップ層１７、ｐ型クラッド層１８およびｐ側コンタクト層１９を順次形成する。その後、ｐ型化アニール処理およびエッチングによりリッジ部２ｃの形成を行う。
【００４１】
その後、リッジ部２ｃ上にオーミック電極４ａを形成するとともに、真空蒸着法により電流ブロック層２１を形成する。オーミック電極４ａ上の電流ブロック層２１を除去することによりオーミック電極４ａの上面を露出させた後、オーミック電極４ａの上面に接触するように電流ブロック層２１上にｐ側パッド電極４ｂを形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１の下面上に、真空蒸着法によりｎ側電極５を形成する。このようにして、青紫色半導体レーザ素子１００のウェハが作製される。
【００４２】
次に、まず、青紫色半導体レーザ素子１００のウェハの上面に、リッジ部２ｃの延びる方向に対して直交する方向にスクライブ傷を形成する。このスクライブ傷は、リッジ部２ｃを除く部分に破線状に形成される。
【００４３】
次に、このスクライブ傷に沿って青紫色半導体レーザ素子１００のウェハを劈開することにより、バー状態のウェハを形成する。その後、バー状態のウェハを電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）スパッタ成膜装置に導入する。
【００４４】
まず、ＥＣＲプラズマを５分間の間、上記劈開によって形成された共振器端面２ａ（図１参照）に照射することにより、共振器端面２ａを清浄化する。ＥＣＲプラズマは、約０．０２ＰａのＮ２ガス雰囲気中で、マイクロ波出力５００Ｗの条件で発生させる。このとき、共振器端面２ａは軽微にエッチングされる。なお、その際、スパッタターゲットへＲＦパワーを印加しない。
【００４５】
次に、ＥＣＲスパッタ法により、金属ターゲットにＡｌを用いるとともに、Ａｒガス流量：約２０ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量：約４．５ｓｃｃｍ、マイクロ波出力５００ＷおよびＲＦパワー５００Ｗに各条件を設定した状態で、共振器端面２ａ上にＡｌＮ膜３１を形成する。その後、金属ターゲットにＡｌを用いるとともに、Ａｒガス流量：約２０ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量：約５ｓｃｃｍ、マイクロ波出力５００ＷおよびＲＦパワー５００Ｗに各条件を設定した状態で、ＡｌＮ膜３１上にＡｌ２Ｏ３膜３２を形成する。その後、金属ターゲットにＳｉを用いるとともに、Ａｒガス流量：約２０ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量：約７ｓｃｃｍ、マイクロ波出力５００ＷおよびＲＦパワー５００Ｗに各条件を設定した状態で、Ａｌ２Ｏ３膜３２上にＳｉＯ２膜３３を形成する。その後、金属ターゲットにＡｌを用いるとともに、Ａｒガス流量：約２０ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量：約５ｓｃｃｍ、マイクロ波出力５００ＷおよびＲＦパワー５００Ｗに各条件を設定した状態で、ＳｉＯ２膜３３上にＡｌ２Ｏ３膜３４を形成する。その後、金属ターゲットにＳｉを用いるとともに、Ａｒガス流量：約２０ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量：約７ｓｃｃｍ、マイクロ波出力５００ＷおよびＲＦパワー５００Ｗに各条件を設定した状態で、Ａｌ２Ｏ３膜３４上にＳｉＯ２膜３５を形成する。このようにして、共振器端面２ａ上に端面コート膜８が形成される。
【００４６】
その後、上述の共振器端面２ａと同様に、ＥＣＲプラズマを上記劈開によって形成された他方の共振器端面２ｂ（図１参照）に照射することにより、共振器端面２ｂを清浄化する。
【００４７】
その後、金属ターゲットにＡｌを用いるとともに、Ａｒガス流量：約２０ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量：約４．５ｓｃｃｍ、マイクロ波出力５００ＷおよびＲＦパワー５００Ｗに各条件を設定した状態で、共振器端面２ｂ上にＡｌＮ膜５１を形成する。その後、金属ターゲットにＡｌを用いるとともに、Ａｒガス流量：約２０ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量：約４ｓｃｃｍ、マイクロ波出力５００ＷおよびＲＦパワー５００Ｗに各条件を設定した状態で、ＡｌＮ膜５１上にＡｌ２Ｏ３膜５２を形成する。その後、金属ターゲットにＳｉを用いるとともに、Ａｒガス流量：約２０ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量：約７ｓｃｃｍ、マイクロ波出力５００ＷおよびＲＦパワー５００Ｗに各条件を設定した状態で、Ａｌ２Ｏ３膜５２上にＳｉＯ２膜５３を形成する。その後、金属ターゲットにＳｉを用いるとともに、Ａｒガス流量：約２０ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量：約７ｓｃｃｍ、マイクロ波出力５００ＷおよびＲＦパワー５００Ｗに各条件を設定した状態で、ＳｉＯ２膜５３上にＳｉＯ２膜を形成する。その後、金属ターゲットにＺｒを用いるとともに、Ａｒガス流量：約１５ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量：約１．５ｓｃｃｍ、マイクロ波出力５００ＷおよびＲＦパワー５００Ｗに各条件を設定した状態で、ＳｉＯ２膜上にＺｒＯ２膜を形成する。このＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜とを交互に３層ずつ積層することにより多層反射膜５５を形成する。このようにして、共振器端面２ｂ上に端面コート膜９が形成される。
【００４８】
最後に、バー状態のウェハをリッジ部２ｃに沿ってチップ状に分離することにより青紫色半導体レーザ素子１００が形成される。
【００４９】
第１実施形態では、上記のように、端面コート膜８が、反射率を制御するＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４の合計厚み（約１２８ｎｍ）よりも大きい厚み（約１０９５ｎｍ）を有するＳｉＯ２膜３５を含んでいる。そして、ＳｉＯ２膜３５の厚みは、ｍ×λ／（２×ｎ）により規定される厚みであるとともに１μｍ以上である。これにより、ＳｉＯ２膜３５の厚みがＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４の合計厚みよりも大きく、かつ、反射率に影響しない厚みになるので、ＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４の影響を受けることなくＳｉＯ２膜３５により共振器端面２ａにおける反射率を容易に制御することができる。また、厚みの大きいＳｉＯ２膜３５により最表面３ａでの光密度を効果的に低減することができる。これにより、大気中の水分子や大気中に微量に存在する低分子シロキサンや揮発性の有機ガスなどとレーザ出射光とが反応することに起因して、出射端面の最表面３ａに汚染物質が形成されることを確実に抑制することができる。その結果、青紫色半導体レーザ素子１００を安定的に動作させることができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、出射端面の最表面３ａに汚染物質が付着しにくいので、青紫色半導体レーザ素子１００を気密封止する密閉型のパッケージなどが不要になる。
【００５１】
また、第１実施形態では、ＳｉＯ２膜３５を単層膜により構成している。これにより、ＳｉＯ２膜３５の厚みが１μｍ以上と大きい場合であっても膜応力の小さなＳｉＯ２からなる酸化膜を用いているので、厚みの大きいＳｉＯ２膜３５が有する膜応力を極力低減することができる。また、単層膜構造なので、製造プロセス上、ＳｉＯ２膜３５を容易に形成することができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、共振器端面２ａ側からＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４と、ＳｉＯ２膜３５とがこの順に形成されて端面コート膜８が構成されている。これにより、反射率を決定するＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４を、表面粗さの影響を受けにくい半導体素子層２の共振器端面２ａに近づけて形成することができるので、成膜プロセスにおいてより正確な厚みに制御されたＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４を形成することができる。これにより、所望の反射率を正確に得ることができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、半導体素子層２に窒化物系半導体を用いている。このように、より短波長（４００ｎｍ帯）のレーザ光が出射され、かつ、高出力化が要求される青紫色半導体レーザ素子１００では、共振器端面２ａにおける光密度の増大に伴い出射端面の最表面３ａへの汚染物質の付着が著しく促進される傾向にあるので、窒化物系半導体レーザ素子１００がＳｉＯ２膜３５を含む端面コート膜８を備えることにより、出射端面の最表面３ａに汚染物質が付着することを確実に抑制することができる点は特に有効である。
【００５４】
次に、図３を参照して、上記した端面コート膜８にＳｉＯ２膜３５を設けることの有用性を確認するために行った実験について説明する。
【００５５】
ここで、比較例として、出射端面の最表面側にＳｉＯ２膜３５を形成しない点以外は青紫色半導体レーザ素子１００と同様の構成を有する青紫色半導体レーザ素子を作製した。そして、青紫色半導体レーザ素子１００および比較例による青紫色半導体レーザ素子をそれぞれ気密封止していないオープンパッケージ型（大気開放型）の半導体レーザ装置に搭載した。そして、７５℃の条件で、自動光量制御（ＡＰＣ）により、２０ｍＷの出力に調整して連続駆動させることにより寿命試験を行った。
【００５６】
この結果、図３に示すように、青紫色半導体レーザ素子１００では、４５０時間を経過しても動作電流が振動することなく比較的安定した電流推移を示す一方、比較例による青紫色半導体レーザ素子では、動作直後から動作電流が振動し始め、不安定な電流推移を示す結果が得られた。すなわち、青紫色半導体レーザ素子１００では、共振器端面２ａから出射されてＳｉＯ２膜３５中を透過したレーザ光が、出射端面の最表面３ａで光密度が効果的に低減されたと考えられる。これにより、最表面３ａに汚染物質の付着および堆積が抑制されることが確認された。以上の結果から、端面コート膜８にＳｉＯ２膜３５を設けることの有用性が確認された。
【００５７】
（第１実施形態の変形例）
次に、本発明の第１実施形態の変形例による青紫色半導体レーザ素子１０５について説明する。この青紫色半導体レーザ素子１０５は、図４に示すように、共振器端面２ａ側からＡｌＮ膜３１、Ａｌ２Ｏ３膜３２、ＳｉＯ２膜３５、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＳｉＯ２膜３３の順序で積層された端面コート膜８ａを有している。すなわち、共振器端面２ａ側から本発明の「第２誘電体層」および「第１誘電体層」の順で端面コート膜８ａが形成されている。ここで、本発明の「第１誘電体層」は、共振器端面２ａ側からＡｌ２Ｏ３膜３４およびＳｉＯ２膜３３の順序で積層されている。したがって、ＳｉＯ２膜３３の表面が出射端面の最表面３ａとなる。なお、青紫色半導体レーザ素子１０５は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。青紫色半導体レーザ素子１０５のその他の構成は、上記第１実施形態と同様であって、図中において、上記第１実施形態と同じ符号を付して図示している。
【００５８】
また、青紫色半導体レーザ素子１０５の製造プロセスでは、共振器端面２ａ上に、ＡｌＮ膜３１、Ａｌ２Ｏ３膜３２、ＳｉＯ２膜３５、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＳｉＯ２膜３３をこの順序で積層する工程以外は、上記第１実施形態の青紫色半導体レーザ素子１００の製造プロセスと同様である。
【００５９】
青紫色半導体レーザ素子１０５では、上記のように、端面コート膜８ａにおけるＡｌ２Ｏ３膜３４およびＳｉＯ２膜３３の２層と、ＳｉＯ２膜３５との積層順序が青紫色半導体レーザ素子１００とは反対に構成されている。この場合であっても、まず、厚みの大きいＳｉＯ２膜３５によりレーザ光の光密度が低減され、その後、厚みの小さいＡｌ２Ｏ３膜３４およびＳｉＯ２膜３３の２層により反射率が調整された状態でレーザ光を最表面３ａから容易に出射させることができる。これにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による青紫色半導体レーザ素子２００について説明する。この青紫色半導体レーザ素子２００では、図５に示すように、端面コート膜９ａの最表面にも約１０９５ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜３６が設けられている。この場合、ＳｉＯ２膜３６の表面が反射端面の最表面３ｂとなる。なお、青紫色半導体レーザ素子２００は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。青紫色半導体レーザ素子２００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様であって、図中において、上記第１実施形態と同じ符号を付して図示している。
【００６１】
また、青紫色半導体レーザ素子２００の製造プロセスでは、第１実施形態と同様のプロセスを用いて多層反射膜５５上にＳｉＯ２膜３６を形成する。その他の製造プロセスは、上記第１実施形態の製造プロセスと同様である。
【００６２】
青紫色半導体レーザ素子２００では、上記のように、端面コート膜９ａの最表面にもＳｉＯ２膜３６が設けられているので、反射端面の最表面３ｂにも汚染物質が付着および堆積することを抑制することができる。これにより、共振器端面２ｂから出射されるレーザ光強度を安定させることができる。ここで、共振器端面２ｂから出射されるレーザ光を共振器端面２ａから出射されるレーザ光強度を制御するためのモニターとして利用する場合には、共振器端面２ｂから出射されるレーザ光強度を検出して得られるモニター用電流を安定させることができる。この結果、青紫色半導体レーザ素子２００の共振器端面２ａから出射されるレーザ光強度をさらに安定化させることができる。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。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による青紫色半導体レーザ素子３００について説明する。この青紫色半導体レーザ素子３００では、図６に示すように、端面コート膜８ｂの最表面に、約７８ｎｍの厚みを有するＴｉＯ２膜３７が設けられている。この場合、ＴｉＯ２膜３７の表面が出射端面の最表面３ａとなる。なお、青紫色半導体レーザ素子３００は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。また、ＴｉＯ２膜３７は、本発明の「第３誘電体層」の一例である。
【００６４】
ここで、第３実施形態では、ルチル型二酸化チタンからなる光触媒材をＴｉＯ２膜３７に用いている。また、ＴｉＯ２膜３７は、ルチル型とアナターゼ型が混在した状態であっても構わない。また、ＴｉＯ２膜３７は、ＴｉＯ２の微結晶層と非晶質（アモルファス）層とを含んだ状態で形成されている。なお、ＴｉＯ２膜３７のうちの活性層１５に対応した部分は、結晶質を有した状態で形成されていてもよい。また、ＴｉＯ２膜３７の厚み（約７８ｎｍ）は、ＴｉＯ２の屈折率をｎ（＝約２．６）とした場合、ｍ×λ／（２×ｎ）（ｍ＝１）で示される関係式を適用して設定されている。なお、第３実施形態における青紫色半導体レーザ素子３００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様であって、図中において、上記第１実施形態と同じ符号を付して図示している。
【００６５】
また、青紫色半導体レーザ素子３００の製造プロセスでは、まず、第１実施形態と同様の製造プロセスにより共振器端面２ａ上にＡｌＮ膜３１〜ＳｉＯ２膜３５までを形成する。その後、ＥＣＲスパッタ法により、金属ターゲットにＴｉを用いるとともに、Ａｒガス流量：約６〜約８ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量：約２．４〜約３ｓｃｃｍ、マイクロ波出力６００Ｗ、ＲＦパワー６００Ｗおよび成膜室内圧力：約０．０２５〜約０．０３５Ｐａに各条件を設定した状態で、ＳｉＯ２膜３５上にＴｉＯ２膜３７を形成する。その他の製造プロセスは、上記第１実施形態の製造プロセスと同様である。
【００６６】
青紫色半導体レーザ素子３００では、上記のように、端面コート膜８ｂの最表面３ａに光触媒材からなるＴｉＯ２膜３７が設けられているので、ＴｉＯ２膜３７が有する光触媒作用により、出射端面の最表面３ａに汚染物質が形成されることをより一層抑制することができる。
【００６７】
また、青紫色半導体レーザ素子３００では、ＴｉＯ２膜３７の厚みは、ｍ×λ／（２×ｎ）の関係を有するように設定されており、前記式において、ｍ＝１である。これにより、ＳｉＯ２膜３５により光密度が適切に低減されたレーザ光のＴｉＯ２膜３７中への吸収量を極力抑制することができる。これにより、最表面３ａでの異常発熱を抑制することができるので、最表面３ａに汚染物質が形成されることをより確実に抑制することができる。反対に、ＴｉＯ２膜３７を厚膜化した場合（ｍ≧２）には、上記した吸収量が増大することに起因してレーザ特性が悪化する傾向にある。この点で、ＴｉＯ２膜３７の厚膜化は好ましくなく、ＴｉＯ２膜３７はＳｉＯ２膜３５よりも薄く成膜されることが好ましい。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。
【００６８】
次に、図３および図７を参照して、上記した端面コート膜８ｂにＴｉＯ２膜３７を設けることの有用性を確認するために行った実験について説明する。
【００６９】
ここで、比較例には、上記第１実施形態における確認実験時の比較例として作製した青紫色半導体レーザ素子を用いた。そして、青紫色半導体レーザ素子３００および比較例による青紫色半導体レーザ素子をそれぞれ気密封止していないオープンパッケージ型の半導体レーザ装置に搭載した。そして、７５℃の条件で、ＡＰＣにより、２０ｍＷの出力に調整して連続駆動させることにより寿命試験を行った。
【００７０】
この結果、図７に示すように、青紫色半導体レーザ素子３００では、比較例とは対照的に１０００時間を経過しても動作電流がほとんど振動することなく安定した電流推移を示した。さらには、上記第１実施形態における実験結果（図３参照）と比較した場合、青紫色半導体レーザ素子３００では、青紫色半導体レーザ素子１００が示した動作電流の推移よりも、電流値の推移（経時変化）がさらに平準化される結果が得られた。すなわち、青紫色半導体レーザ素子３００では、ＳｉＯ２膜３５の効果に加えてＴｉＯ２膜３７による光触媒作用により、最表面３ａでの汚染物質の付着および堆積がさらに抑制されることが確認された。また、ＴｉＯ２膜３７を形成した場合には、１０００時間の寿命試験後の汚染物質の堆積膜厚を確認したところ５ｎｍ程度であり、この程度の堆積膜厚では素子の特性に影響を及ぼさないことが分かった。以上の結果から、端面コート膜８ｂにＴｉＯ２膜３７を設けることの有用性が確認された。
【００７１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による青紫色半導体レーザ素子４００について説明する。この青紫色半導体レーザ素子４００では、図８に示すように、端面コート膜８ｂの最表面のみならず端面コート膜９ｂの最表面にも約７８ｎｍの厚みを有するＴｉＯ２膜３８が設けられている。この場合、ＴｉＯ２膜３８の表面が反射端面の最表面３ｂとなる。なお、青紫色半導体レーザ素子４００は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。第４実施形態における青紫色半導体レーザ素子４００のその他の構成は、上記第２実施形態と同様であって、図中において、上記第２実施形態と同じ符号を付して図示している。
【００７２】
また、青紫色半導体レーザ素子４００の製造プロセスでは、第３実施形態と同様の製造プロセスにより共振器端面２ａ上にＡｌＮ膜３１〜ＴｉＯ２膜３７までを形成するとともに、第２実施形態と同様の製造プロセスにより共振器端面２ｂ上にＡｌＮ膜５１〜ＳｉＯ２膜３６までを形成する。その後、上記第３実施形態と同様の製造プロセスを用いてＳｉＯ２膜３６上にＴｉＯ２膜３８を形成する。
【００７３】
青紫色半導体レーザ素子４００では、上記のように、端面コート膜９ｂの最表面にもＴｉＯ２膜３８が設けられているので、ＴｉＯ２膜３８が有する光触媒作用により、反射端面の最表面３ｂに汚染物質が形成されることをより一層抑制することができる。これにより、共振器端面２ｂから出射されるレーザ光強度を検出して得られるモニター用電流をより安定させることができるので、共振器端面２ａから出射されるレーザ光強度をさらに安定化させることができる。なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【００７４】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態による青紫色半導体レーザ素子５００について説明する。この青紫色半導体レーザ素子５００では、図９に示すように、端面コート膜８ｃにおけるＳｉＯ２膜３５とＴｉＯ２膜３７との間に、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜３９が設けられている。なお、青紫色半導体レーザ素子５００は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。第５実施形態における青紫色半導体レーザ素子５００のその他の構成は、上記第３実施形態と同様であって、図中において、上記第３実施形態と同じ符号を付して図示している。
【００７５】
また、青紫色半導体レーザ素子５００の製造プロセスでは、端面コート膜８ｃの最表面３ａ側にＴｉＯ２膜３７を形成する前に、ＳｉＯ２膜３５上にＴｉＯ２膜３７の下地層としてのＡｌＮ膜３９を形成する工程以外は、上記第３実施形態の青紫色半導体レーザ素子３００の製造プロセスと同様である。なお、ＡｌＮ膜３９の成膜プロセスは、ＡｌＮ膜３１の成膜プロセスと同様である。また、ＡｌＮ膜３９の厚みは、上記した１０ｎｍ以下であるのが好ましい。
【００７６】
青紫色半導体レーザ素子５００では、上記のように、ＳｉＯ２膜３５とＴｉＯ２膜３７との間に下地層としてのＡｌＮ膜３９を設けることによって、ＡｌＮ膜３９により、ＴｉＯ２膜３７の結晶性を向上させることができる。これにより、ＴｉＯ２膜３７の光触媒効果を高めることができる。なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。
【００７７】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態による青紫色半導体レーザ素子６００について説明する。この青紫色半導体レーザ素子６００では、図１０に示すように、端面コート膜８ｃのみならず端面コート膜９ｃにおいても、ＳｉＯ２膜３６とＴｉＯ２膜３８との間に約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜４０が設けられている。なお、青紫色半導体レーザ素子６００は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。第６実施形態における青紫色半導体レーザ素子６００のその他の構成は、上記第４実施形態と同様であって、図中において、上記第４実施形態と同じ符号を付して図示している。
【００７８】
また、青紫色半導体レーザ素子６００の製造プロセスでは、端面コート膜９ｃの最表面３ｂにＴｉＯ２膜３８を形成する前に、ＳｉＯ２膜３６上にＴｉＯ２膜３８の下地層としてのＡｌＮ膜４０を形成する工程以外は、上記第５実施形態の青紫色半導体レーザ素子５００の製造プロセスと略同様である。
【００７９】
青紫色半導体レーザ素子６００では、上記のように、ＳｉＯ２膜３６とＴｉＯ２膜３８との間にＡｌＮ膜４０を設けることによって、ＡｌＮ膜４０により、ＴｉＯ２膜３８の結晶性を向上させることができる。これにより、ＴｉＯ２膜３７のみならずＴｉＯ２膜３８の光触媒効果も高めることができる。なお、第６実施形態のその他の効果は、上記第４実施形態と同様である。
【００８０】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態による青紫色半導体レーザ素子７００について説明する。この青紫色半導体レーザ素子７００では、図１１に示すように、Ａｌ２Ｏ３膜３４とＴｉＯ２膜３７との間に形成される誘電体層４１が複数の誘電体層によって構成されている。なお、青紫色半導体レーザ素子７００は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例であり、誘電体層４１は、本発明の「第２誘電体層」の一例である。
【００８１】
具体的には、誘電体層４１は、Ａｌ２Ｏ３膜３４から近い順に、約４１０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜４２と約１０７ｎｍを有するＡｌＯＮ膜４３とが交互に２層ずつ積層された構成を有しており、約１０３９ｎｍの合計膜厚（１μｍ以上）を有している。ここで、ＳｉＯ２膜４２の厚み（約４１０ｎｍ）は、ｍ×λ／（２×ｎ）（ｍ＝３）で示される関係式を適用して設定されている。また、ＡｌＯＮ膜４３の厚み（約１０７ｎｍ）についても、ＡｌＯＮの屈折率をｎ（＝約１．８９）とした場合、ｍ×λ／（２×ｎ）（ｍ＝１）で示される関係式を適用して設定されている。なお、ＳｉＯ２膜４２およびＡｌＯＮ膜４３は、ぞれぞれ、本発明の「第１層」および「第２層」の一例である。第７実施形態における青紫色半導体レーザ素子７００のその他の構成は、上記第３実施形態と同様であって、図中において、上記第３実施形態と同じ符号を付して図示している。
【００８２】
また、青紫色半導体レーザ素子７００の製造プロセスでは、第３実施形態の製造プロセスにおいてＳｉＯ２膜３５の代わりに誘電体層４１を形成する点を除いて、上記第３実施形態の製造プロセスと同様である。
【００８３】
青紫色半導体レーザ素子７００では、上記のように、誘電体層４１が、ＳｉＯ２膜４２とＡｌＯＮ膜４３とが交互に２層ずつ積層された多層膜構造を有しており、各層の厚みは、それぞれ、ｍ×λ／（２×ｎ）により規定される厚みに設定されている。これにより、ＳｉＯ２膜４２とＡｌＯＮ膜４３との各層が反射率に影響しない厚みを有した状態で誘電体層４１が構成されるので、誘電体層４１が多層膜構造であっても誘電体層４１の影響を受けることなくＳｉＯ２膜３３とＡｌ２Ｏ３膜３４とによって共振器端面２ａにおける反射率を容易に制御することができる。
【００８４】
また、青紫色半導体レーザ素子７００では、誘電体層４１においてＳｉＯ２膜４２の厚みがＡｌＯＮ膜４３の厚みよりも大きい。これにより、相対的に膜応力の大きい酸窒化膜からなるＡｌＯＮ膜４３の厚みを、相対的に膜応力の小さい酸化膜であるＳｉＯ２膜４２の厚みよりも小さく形成して誘電体層４１が構成されているので、厚膜状態の誘電体層４１が有する膜応力が過度に増加することを抑制することができる。なお、第７実施形態のその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。
【００８５】
（第８実施形態）
次に、図１２を参照して、本発明の第８実施形態による３波長半導体レーザ装置８００の構造について説明する。なお、３波長半導体レーザ装置８００は、本発明の「半導体レーザ装置」の一例である。
【００８６】
本発明の第８実施形態による３波長半導体レーザ装置８００では、絶縁体（樹脂製）からなり略平板状を有するベース本体８０の台座部８０ａの底面上に、上記第２実施形態の青紫色半導体レーザ素子２００と、約６５０ｎｍの発振波長を有する赤色半導体レーザ素子６０および約７８０ｎｍの発振波長を有する赤外半導体レーザ素子６５がモノリシックに形成された２波長半導体レーザ素子７０とがサブマウント７１を介して接合されている。なお、３波長半導体レーザ装置８００は、青紫色半導体レーザ素子２００および２波長半導体レーザ素子７０が台座部８０ａ上において外部に露出するオープンパッケージ型の半導体レーザ装置である。なお、ベース本体８０は、本発明の「大気開放型のパッケージ」の一例である。
【００８７】
青紫色半導体レーザ素子２００および２波長半導体レーザ素子７０は、それぞれ、レーザ光の出射端面を外部（Ａ１方向）に向けてジャンクションアップ方式で取り付けられており、互いに所定の間隔を隔てて幅方向（Ｂ方向）に隣接している。
【００８８】
また、ベース本体８０には、金属製のリードフレームからなるリード端子８１、８２、８３、８４および８５が設けられている。このリード端子８１〜８５は、樹脂モールド成型によって、互いに絶縁された状態でベース本体８０を前方（Ａ１方向）から後方（Ａ２方向）に貫通するように配置されている。そして、ベース本体８０の外部（Ａ２側）に延びる後端領域が、それぞれ図示しない駆動回路に接続されている。また、リード端子８１〜８５の前方（Ａ１側）に延びた前端領域８１ａ、８２ａ、８３ａ、８４ａおよび８５ａは、台座部８０ａを構成するベース本体８０の内壁面８０ｂからそれぞれ露出しており、台座部８０ａの底面上に配置されている。なお、台座部８０ａの底面は、ベース本体８０の上面８０ｃ（Ｃ２側）から下方（Ｃ１方向）に所定の深さを有して形成されている。また、前端領域８１ａは、前端領域８２ａ〜８５ａの前方（Ａ１側）において台座部８０ａの底面上でＢ方向に広がっている。
【００８９】
また、リード端子８１には、前端領域８１ａに接続される一対の放熱部８１ｄが一体的に形成されている。放熱部８１ｄは、リード端子８１を中心としてＢ方向の両側に略対称に配置されている。また、放熱部８１ｄは、前端領域８１ａから延びるとともにベース本体８０の側面からＢ１方向およびＢ２方向に貫通して３波長半導体レーザ装置８００の外部に露出している。
【００９０】
また、ｐ側電極４には、金属線９１の一端がワイヤボンディングされており、金属線９１の他端は、リード端子８４の前端領域８４ａに接続されている。また、赤色半導体レーザ素子６０の上面に形成されている表面電極６４には、金属線９２の一端がワイヤボンディングされており、金属線９２の他端は、リード端子８３の前端領域８３ａに接続されている。また、また、赤外半導体レーザ素子６５の上面に形成されている表面電極６６には、金属線９３の一端がワイヤボンディングされており、金属線９３の他端は、リード端子８２の前端領域８２ａに接続されている。また、青紫色半導体レーザ素子２００の下面に形成されたｎ側電極（図示せず）および２波長半導体レーザ素子７０の下面に形成されたｎ側電極（図示せず）は、サブマウント７１を介してリード端子８１の前端領域８１ａに電気的に接続されている。
【００９１】
また、サブマウント７１の後方（Ａ２側）の青紫色半導体レーザ素子２００の共振器端面２ｂ側には、レーザ光強度をモニターするために用いられるフォトダイオード（ＰＤ）７２が受光面を上方（Ｃ２方向）に向けて配置されている。そして、ＰＤ７２の下面をサブマウント７１に電気的に接続するとともに、ＰＤ７２の上面には、Ａｕなどからなる金属線９４の一端がワイヤボンディングされており、金属線９４の他端は、リード端子８５の前端領域８５ａに接続されている。
【００９２】
３波長半導体レーザ装置８００では、上記青紫色半導体レーザ素子２００を備えている。これにより、青紫色半導体レーザ素子２００を安定的に動作させて長時間の使用にも耐え得る信頼性の高い３波長半導体レーザ装置８００を得ることができる。また、気密封止を必要としない大気開放型のパッケージを備えているので、３波長半導体レーザ装置８００の構成を簡略化することができる。
【００９３】
（第９実施形態）
次に、図１３を参照して、本発明の第９実施形態による光ピックアップ装置９００の構造について説明する。なお、光ピックアップ装置９００は、本発明の「光装置」の一例である。
【００９４】
本発明の第９実施形態による光ピックアップ装置９００には、上記第８実施形態による３波長半導体レーザ装置８００が内蔵されている。また、光ピックアップ装置９００は、３波長半導体レーザ装置８００と、３波長半導体レーザ装置８００から出射されたレーザ光を調整する光学系９２０と、レーザ光を受光する光検出部９３０とを備えている。
【００９５】
また、光学系９２０は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）９２１、コリメータレンズ９２２、ビームエキスパンダ９２３、λ／４板９２４、対物レンズ９２５、シリンドリカルレンズ９２６および光軸補正素子９２７を有している。
【００９６】
また、ＰＢＳ９２１は、３波長半導体レーザ装置８００から出射されるレーザ光を全透過するとともに、光ディスク９３５から帰還するレーザ光を全反射する。コリメータレンズ９２２は、ＰＢＳ９２１を透過した３波長半導体レーザ装置８００からのレーザ光を平行光に変換する。ビームエキスパンダ９２３は、凹レンズ、凸レンズおよびアクチュエータ（図示せず）から構成されている。アクチュエータは後述するサーボ回路からのサーボ信号に応じて、凹レンズおよび凸レンズの距離を変化させることにより、３波長半導体レーザ装置８００から出射されたレーザ光の波面状態を補正する機能を有している。
【００９７】
また、λ／４板９２４は、コリメータレンズ９２２によって略平行光に変換された直線偏光のレーザ光を円偏光に変換する。また、λ／４板９２４は光ディスク９３５から帰還する円偏光のレーザ光を直線偏光に変換する。この場合の直線偏光の偏光方向は、３波長半導体レーザ装置８００から出射されるレーザ光の直線偏光の方向に直交する。これにより、光ディスク９３５から帰還するレーザ光は、ＰＢＳ９２１によって略全反射される。対物レンズ９２５は、λ／４板９２４を透過したレーザ光を光ディスク９３５の表面（記録層）上に収束させる。なお、対物レンズ９２５は、対物レンズアクチュエータ（図示せず）により、後述するサーボ回路からのサーボ信号（トラッキングサーボ信号、フォーカスサーボ信号およびチルトサーボ信号）に応じて、フォーカス方向、トラッキング方向およびチルト方向に移動可能にされている。
【００９８】
また、ＰＢＳ９２１により全反射されるレーザ光の光軸に沿うように、シリンドリカルレンズ９２６、光軸補正素子９２７および光検出部９３０が配置されている。シリンドリカルレンズ９２６は、入射されるレーザ光に非点収差作用を付与する。光軸補正素子９２７は、回折格子により構成されており、シリンドリカルレンズ９２６を透過した青紫色、赤色および赤外の各レーザ光の０次回折光のスポットが後述する光検出部９３０の検出領域上で一致するように配置されている。
【００９９】
また、光検出部９３０は、受光したレーザ光の強度分布に基づいて再生信号を出力する。ここで、光検出部９３０は再生信号とともに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号およびチルトエラー信号が得られるように所定のパターンの検出領域を有する。このようにして、３波長半導体レーザ装置８００を備えた光ピックアップ装置９００が構成される。
【０１００】
この光ピックアップ装置９００では、３波長半導体レーザ装置８００は、リード端子８１と、リード端子８２〜８４との間に、それぞれ、独立して電圧を印加することによって、青紫色半導体レーザ素子２００、赤色半導体レーザ素子６０および赤外半導体レーザ素子６５から、青紫色、赤色および赤外のレーザ光を独立的に出射することが可能である。また、３波長半導体レーザ装置８００から出射されたレーザ光は、上記のように、ＰＢＳ９２１、コリメータレンズ９２２、ビームエキスパンダ９２３、λ／４板９２４、対物レンズ９２５、シリンドリカルレンズ９２６および光軸補正素子９２７により調整された後、光検出部９３０の検出領域上に照射される。
【０１０１】
ここで、光ディスク９３５に記録されている情報を再生する場合には、青紫色半導体レーザ素子２００、赤色半導体レーザ素子６０および赤外半導体レーザ素子６５から出射される各々のレーザパワーが一定になるように制御しながら、光ディスク９３５の記録層にレーザ光を照射するとともに、光検出部９３０から出力される再生信号を得ることができる。また、同時に出力されるフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号およびチルトエラー信号により、ビームエキスパンダ９２３のアクチュエータと対物レンズ９２５を駆動する対物レンズアクチュエータとを、それぞれ、フィードバック制御することができる。
【０１０２】
また、光ディスク９３５に情報を記録する場合には、記録すべき情報に基づいて、青紫色半導体レーザ素子２００および赤色半導体レーザ素子６０（赤外半導体レーザ素子６５）から出射されるレーザパワーを制御しながら、光ディスク９３５にレーザ光を照射する。これにより、光ディスク９３５の記録層に情報を記録することができる。また、上記同様、光検出部９３０から出力されるフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号およびチルトエラー信号により、ビームエキスパンダ９２３のアクチュエータと対物レンズ９２５を駆動する対物レンズアクチュエータとを、それぞれ、フィードバック制御することができる。
【０１０３】
このようにして、３波長半導体レーザ装置８００を備えた光ピックアップ装置９００を用いて、光ディスク９３５への記録および再生を行うことができる。
【０１０４】
光ピックアップ装置９００では、上記３波長半導体レーザ装置８００を搭載している。これにより、長時間の使用にも耐え得る信頼性の高い３波長半導体レーザ装置８００を搭載した光ピックアップ装置９００を容易に得ることができる。
【０１０５】
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。
【０１０６】
たとえば、上記第１〜第９実施形態では、本発明の「第１誘電体層」を、共に酸化膜であるＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４を積層して構成した例について示したが、本発明ではこれに限らず、窒化膜、酸化膜および酸窒化膜を用いて本発明の「第１誘電体層」を構成してもよい。この場合、窒化膜としては、Ａｌ元素またはＳｉ元素を含む窒化膜を用いることができる。また、酸化膜および酸窒化膜としては、Ａｌ元素、Ｓｉ元素、Ｚｒ元素、Ｔａ元素、Ｈｆ元素、Ｎｂ元素またはＴｉ元素などを含む酸化膜や酸窒化膜を用いることができる。これにより、低屈折率層と高屈折率層とからなる多層膜を構成することで、第１誘電体層における反射率が約２０％以上になるように適切に制御することができる。また、上記第１〜第９実施形態に示した材料に加えて、上記変形例で示した材料からなる無機誘電体層を用いて、共振器端面２ｂ側の端面コート膜９を構成してもよい。これにより、端面コート膜９における反射率が約５０％以上になるように適切に制御することができる。
【０１０７】
また、上記第１〜第９実施形態では、本発明の「第１誘電体層」をＳｉＯ２膜３３およびＡｌ２Ｏ３膜３４を積層した多層膜構造とした例について示したが、本発明では、単層膜により、本発明の「第１誘電体層」を構成してもよい。
【０１０８】
また、上記第１〜第６、第８および第９実施形態では、本発明の「第２誘電体層」としてのＳｉＯ２膜３５（屈折率：約１．４８）を約１０９５ｎｍとしたが、本発明では、「第２誘電体層」の厚み（合計厚み）は、ｍ×λ／（２×ｎ）で示される関係式において、ｍは１８以下であるのが好ましい。この場合、「第２誘電体層」の厚み（合計厚み）は、約２．０μｍであるのが好ましい。
【０１０９】
また、上記第１〜第６、第８および第９実施形態では、本発明の「第２誘電体層」をＳｉＯ２膜３５を用いた単層膜として構成した例について示したが、本発明ではこれに限らず、Ａｌ元素、Ｚｒ元素、Ｔａ元素、Ｈｆ元素、Ｎｂ元素またはＴｉ元素などを含む酸化膜を用いた単層膜で、本発明の「第２誘電体層」を構成してもよい。
【０１１０】
たとえば、本発明の「第２誘電体層」をＡｌ２Ｏ３膜（屈折率：約１．６８）により形成する場合、その膜厚は、ｍ×λ／（２×ｎ）で示される関係式において、ｍは２１以下であるのが好ましい。あるいは、本発明の「第２誘電体層」をＴａ２Ｏ５膜（屈折率：約２．１）により形成する場合、ｍは２６以下であるのが好ましい。あるいは、本発明の「第２誘電体層」をＺｒＯ２膜（屈折率：約２．２）により形成する場合、ｍは２８以下であるのが好ましい。あるいは、本発明の「第２誘電体層」をＴｉＯ２膜（屈折率：約２．６）により形成する場合、ｍは３３以下であるのが好ましい。また、「第２誘電体層」の屈折率ｎ２は、本発明の「第１誘電体層」の屈折率ｎ１よりも小さくなるように各々の誘電体層を構成することが好ましい。
【０１１１】
また、上記第７実施形態では、端面コート膜８ｄ内に多層膜構造を有する誘電体層４１を設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、反射端面側の端面コート膜９内にも誘電体層４１を設けてもよい。また、上記第２、第４および第６実施形態におけるＳｉＯ２膜３６の代わりに、この多層膜構造を有する誘電体層４１を形成してもよい。
【０１１２】
また、上記第７実施形態では、Ａｌ２Ｏ３膜３４から近い順にＳｉＯ２膜４２とＡｌＯＮ膜４３とを交互に２層ずつ積層して誘電体層４１を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＳｉＯ２膜４２とＡｌＯＮ膜４３とを交互に３層以上積層してもよい。また、ＳｉＯ２膜４２とＡｌＯＮ膜４３との積層順序が上記と反対であってもよい。なお、誘電体層４１を構成する酸窒化膜（ＡｌＯＮ膜４３など）は、膜厚がｍ×λ／（２×ｎ）で示される関係式においてｍ＝１であるのが好ましい。
【０１１３】
また、上記第３〜第７実施形態では、本発明の「第３誘電体層」を、ＴｉＯ２膜３７を用いた単層膜として構成した例について示したが、本発明ではこれに限らず、酸窒化膜の単層膜を用いて本発明の「第３誘電体層」を構成してもよい。また、酸化膜としては、ＴｉＯ２膜３７以外に、Ｗ元素を含む酸化膜であってもよい。また、酸窒化膜としては、Ｔｉ元素またはＷ元素を含む酸窒化膜を用いることができる。
【０１１４】
また、上記第３〜第７実施形態では、ＴｉＯ２からなる光触媒材を用いて本発明の「第３誘電体層」を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＴｉＯ２以外の、たとえば、窒素ドープのＴｉＯ２、炭素ドープのＴｉＯ２、硫黄ドープのＴｉＯ２などの光触媒材を用いて本発明の「第３誘電体層」を形成してもよい。また、「第３誘電体層」の屈折率ｎ３は、本発明の「第２誘電体層」の屈折率ｎ２よりも小さくなるように各々の誘電体層を構成することが好ましい。
【０１１５】
また、上記第１〜第９実施形態では、共振器端面２ｂ側の反射率を制御する多層反射膜５５を、ＳｉＯ２膜およびＺｒＯ２膜が交互に３層ずつ積層して形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＳｉＯ２膜およびＺｒＯ２膜を交互に３層以外の数に積層して形成してもよい。また、多層反射膜を、ＳｉＯ２膜およびＺｒＯ２膜以外の他の屈折率を有する異なる２種類の絶縁膜を組み合わせて構成してもよい。
【０１１６】
また、上記第９実施形態では、本発明の「半導体レーザ装置」を備えた光ピックアップ装置９００について示したが、本発明はこれに限らず、本発明の半導体レーザ装置を、ＣＤ、ＤＶＤまたはＢＤなどの光ディスクの記録または再生を行う光ディスク装置や、プロジェクタ装置などの光装置に適用してもよい。
【０１１７】
また、上記第１〜第７実施形態の製造プロセスでは、ＥＣＲスパッタ成膜装置を用いて本発明の「端面コート膜」を形成したが、本発明ではこれに限らず、他の成膜方法により端面コート膜を形成してもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
２  半導体素子層
２ａ  共振器端面（出射側共振器面）
２ｂ  共振器端面（反射側共振器面）
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  端面コート膜
１１  ｎ型層（半導体素子層）
１２  ｎ型クラッド層（半導体素子層）
１３  ｎ型キャリアブロック層（半導体素子層）
１４  ｎ側光ガイド層（半導体素子層）
１５  活性層（半導体素子層）
１６  ｐ側光ガイド層（半導体素子層）
１７  ｐ型キャップ層（半導体素子層）
１８  ｐ型クラッド層（半導体素子層）
１９  ｐ側コンタクト層（半導体素子層）
３３  ＳｉＯ２膜（第１誘電体層）
３４  Ａｌ２Ｏ３膜（第１誘電体層）
３５  ＳｉＯ２膜（第２誘電体層）
３７  ＴｉＯ２膜（第３誘電体層）
４１  誘電体層（第２誘電体層）
４２  ＳｉＯ２膜（第１層）
４３  ＡｌＯＮ膜（第２層）
１００、１０５、２００、３００、４００、５００、６００、７００  青紫色半導体レーザ素子（半導体レーザ素子）
８００  ３波長半導体レーザ装置（半導体レーザ装置）
９００  光ピックアップ装置（光装置）
９２０  光学系
【図１】
2012064637.tif 000003
【図２】
2012064637.tif 000004
【図３】
2012064637.tif 000005
【図４】
2012064637.tif 000006
【図５】
2012064637.tif 000007
【図６】
2012064637.tif 000008
【図７】
2012064637.tif 000009
【図８】
2012064637.tif 000010
【図９】
2012064637.tif 000011
【図１０】
2012064637.tif 000012
【図１１】
2012064637.tif 000013
【図１２】
2012064637.tif 000014
【図１３】
2012064637.tif 000015