(57)【要約】【課題】製造コストの増加、歩留りや信頼性の低下が生じ難い構成、構造を有し、斜め導波路を有するサブマウントを提供する。【解決手段】本発明のサブマウント１００は、光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾き、屈折率ｎLEを有する半導体材料から成る導波路１１を備えた半導体発光素子１０を固定するものであり、半導体発光素子を取り付ける第１面１０１には、半導体発光素子を固定するための融着材料層１０３が設けられており、半導体発光素子の光入出射端面の外側近傍の光通過媒質の屈折率をｎ0としたとき、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマーク１０７が、融着材料層１０３に形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾き、屈折率ｎLEを有する半導体材料から成る導波路を備えた半導体発光素子を固定するためのサブマウントであって、
半導体発光素子を取り付ける第１面には、半導体発光素子を固定するための融着材料層が設けられており、
半導体発光素子の光入出射端面の外側近傍の光通過媒質の屈折率をｎ0としたとき、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマークが、融着材料層に形成されているサブマウント。
【請求項２】
半導体発光素子をサブマウントに取り付けたとき、サブマウントの軸線と半導体発光素子の軸線とはθSM（度）を成して交わる請求項１に記載のサブマウント。
【請求項３】
融着材料層には、少なくとも２つの点状のアライメントマークが設けられており、
２つのアライメントマークを結ぶ直線は、サブマウントの軸線とθSM（度）又は（９０−θSM）（度）を成して交わっている請求項２に記載のサブマウント。
【請求項４】
融着材料層には、少なくとも１つの帯状のアライメントマークが設けられており、
アライメントマークの軸線は、サブマウントの軸線とθSM（度）又は（９０−θSM）（度）を成して交わっている請求項２に記載のサブマウント。
【請求項５】
第１面と対向する第２面には、接着層が形成されており、
サブマウントは接着層を介してヒートシンクに取り付けられ、
サブマウントをヒートシンクに取り付けたとき、サブマウントの軸線とヒートシンクの軸線とはθSM（度）を成して交わる請求項１に記載のサブマウント。
【請求項６】
融着材料層には、少なくとも２つの点状のアライメントマークが設けられており、
２つのアライメントマークを結ぶ直線は、サブマウントの軸線とθSM（度）又は（９０−θSM）（度）を成して交わっている請求項５に記載のサブマウント。
【請求項７】
融着材料層には、少なくとも１つの帯状のアライメントマークが設けられており、
アライメントマークの軸線は、サブマウントの軸線とθSM（度）又は（９０−θSM）（度）を成して交わっている請求項５に記載のサブマウント。
【請求項８】
融着材料層は、第１面側から、Ａｕ層、及び、Ａｕ−Ｓｎ合金層の積層構造を有し、
アライメントマークは、Ａｕ−Ｓｎ合金層に設けられた開口部から成り、
開口部の底部にＡｕ層が露出している請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のサブマウント。
【請求項９】
Ａｕ−Ｓｎ合金層の射影像はＡｕ層の射影像に含まれる請求項８に記載のサブマウント。
【請求項１０】
アライメントマークは半導体発光素子と重なり得る請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のサブマウント。
【請求項１１】
アライメントマークは半導体発光素子と重ならない請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のサブマウント。
【請求項１２】
半導体発光素子の光入出射端面は、サブマウントから突出し得る請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のサブマウント。
【請求項１３】
光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾き、屈折率ｎLEを有する半導体材料から成る導波路を備えた半導体発光素子、及び、
半導体発光素子を固定するためのサブマウント、
を具備したサブマウント組立体であって、
サブマウントの半導体発光素子を取り付ける第１面には、半導体発光素子を固定するための融着材料層が設けられており、
半導体発光素子の光入出射端面の外側近傍の光通過媒質の屈折率をｎ0としたとき、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマークが、融着材料層に形成されているサブマウント組立体。
【請求項１４】
サブマウントを取り付けるためのヒートシンクを更に具備している請求項１３に記載のサブマウント組立体。
【請求項１５】
半導体発光素子は、半導体レーザ素子から成る請求項１３又は請求項１４に記載のサブマウント組立体。
【請求項１６】
半導体発光素子は、半導体光増幅器から成る請求項１３又は請求項１４に記載のサブマウント組立体。
【請求項１７】
光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾き、屈折率ｎLEを有する半導体材料から成る導波路を備えた半導体発光素子を固定するためのサブマウント、及び、
サブマウントを取り付けるためのヒートシンク、
を具備したサブマウント組立体であって、
サブマウントの半導体発光素子を取り付ける第１面には、半導体発光素子を固定するための融着材料層が設けられており、
サブマウントの第１面と対向する第２面には、接着層が形成されており、
サブマウントは接着層を介してヒートシンクに取り付けられており、
半導体発光素子の光入出射端面の外側近傍の光通過媒質の屈折率をｎ0としたとき、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマークが、融着材料層に形成されているサブマウント組立体。
【請求項１８】
光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾き、屈折率ｎLEを有する半導体材料から成る導波路を備えた半導体発光素子、及び、
半導体発光素子を固定するためのサブマウント、
を具備し、
サブマウントの半導体発光素子を取り付ける第１面には、半導体発光素子を固定するための融着材料層が設けられており、
半導体発光素子の光入出射端面の外側近傍の光通過媒質の屈折率をｎ0としたとき、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマークが、融着材料層に形成されたサブマウント組立体の組立方法であって、
アライメントマークを基準として、サブマウントと半導体発光素子とを位置合わせした後、融着材料層を溶融・冷却させて、サブマウントに半導体発光素子を取り付けるサブマウント組立方法。
【請求項１９】
光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾き、屈折率ｎLEを有する半導体材料から成る導波路を備えた半導体発光素子を固定するためのサブマウント、及び、
サブマウントを取り付けるためのヒートシンク、
を具備し、
サブマウントの半導体発光素子を取り付ける第１面には、半導体発光素子を固定するための融着材料層が設けられており、
半導体発光素子の光入出射端面の外側近傍の光通過媒質の屈折率をｎ0としたとき、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマークが、融着材料層に形成されたサブマウント組立体の組立方法であって、
アライメントマークを基準として、サブマウントとヒートシンクとを位置合わせした後、接着層を溶融・冷却させて、サブマウントをヒートシンクに取り付けるサブマウント組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子の組立に使用するサブマウント、係るサブマウントを用いたサブマウント組立体及びサブマウント組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、パルス時間がアト秒台、フェムト秒台のレーザ光を利用した先端的科学領域の研究に、超短パルス・超高出力レーザが盛んに用いられている。そして、超短パルスレーザは、ピコ秒・フェムト秒といった超高速現象の解明という科学的な関心のみならず、高いピークパワーを活用して、微細加工や２光子イメージングといった実用化への応用研究が盛んに行われている。また、ＧａＮ系化合物半導体から成り、発光波長が４０５ｎｍ帯の高出力超短パルス半導体レーザ素子が、ブルーレイ（Ｂｌｕ−ｒａｙ）光ディスクシステムの次の世代の光ディスクシステムとして期待されている体積型光ディスクシステムの光源として、また、医療分野やバイオイメージング分野等で要求される光源、可視光領域全域をカバーするコヒーレント光源として期待されている。
【０００３】
超短パルス・超高出力レーザとして、例えば、チタン／サファイア・レーザが知られているが、係るチタン／サファイア・レーザは、高価で、大型の固体レーザ光源であり、この点が、技術の普及を阻害している主たる要因となっている。もしも超短パルス・超高出力レーザが半導体レーザあるいは半導体レーザ素子によって実現できれば、大幅な小型化、低価格化、低消費電力化、高安定性化がもたらされ、これらの分野における広汎な普及を促進させる上でのブレイクスルーになると考えられる。
【０００４】
このような４０５ｎｍ帯における高ピークパワー・ピコ秒パルス光源としての全半導体構成を有する半導体レーザ装置組立体は、通常、ＭＯＰＡ（Master Oscillator and Power Amplifier) 構成を有する。具体的には、ピコ秒パルスを発生させる半導体レーザ、及び、発生したピコ秒パルスを増幅する半導体光増幅器（半導体レーザ増幅器，ＳＯＡ，Semiconductor Optical Amplifier）から構成されている。ここで、光増幅器とは、光信号を電気信号に変換せず、直接光の状態で増幅するものであり、共振器の無いレーザ構造を有し、増幅器の光利得で入射光を増幅する。このＭＯＰＡ構成におけるピコ秒パルスを発生するパルス光源の１つとして、具体的には、外部共振器を有するモード同期半導体レーザ装置組立体を挙げることができる。
【０００５】
半導体光増幅器は、半導体レーザ素子の両端面の反射率を低減させることで実現することができる。ここで、反射率を低減させるには、端面に誘電体多層膜による無反射コートを施す手法が一般的であるが、端面に対して垂直な導波路を有する半導体レーザ素子の端面に無反射コートを施すだけでは、残留反射率が大きく、十分な光利得を有する半導体光増幅器を実現することは困難である。そこで、導波路を端面に対して傾けて配置した、即ち、斜め導波路を有する半導体光増幅器として、実効的な反射率を低減させる手法が用いられている。また、外部鏡を用いて構成するモード同期半導体レーザ素子組立体のように、半導体レーザ素子の端面の反射率を低減させたい場合にも、導波路を端面に対して傾けて配置する手法、即ち、斜め導波路を有する半導体レーザ素子を採用することが有効である。
【０００６】
ところで、半導体レーザ素子や半導体光増幅器（以下、これらを総称して、『半導体発光素子』と呼ぶ）を実際に使用する場合、レンズや光学機器、光学素子、その他のデバイスと効率的に光結合させる必要がある。しかしながら、上述したとおり、導波路を端面に対して斜めに傾けた状態で半導体発光素子の軸線がシステムの光軸に平行になるように半導体発光素子を実装すると、スネルの法則により、半導体発光素子からの出射光がシステムの光軸に対して或る角度で傾いてしまう。従って、従来のシステムをそのまま活用できないという問題が生じる。また、半導体光増幅器にあっては、入射光との光結合効率が低下するという問題も生じる。
【０００７】
そこで、このような問題を解決する方法として、特開２００７−０８８３２０にはヒートシンクのマウント部を傾ける技術が開示されており、特開平１１−０８７８４０には半導体レーザ素子のｐ側コンタクト層にマーカー１７，１８を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−０８８３２０
【特許文献２】特開平１１−０８７８４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
半導体レーザ素子の設計変更の際、特開２００７−０８８３２０に開示された技術にあっては、ヒートシンク自体の形状を変えなければならない。通常、ヒートシンクは金型を用いて作製される。それ故、設計変更する度に金型を作製し直さなければならず、半導体発光素子の製造コストが増加してしまう。また、特開平１１−０８７８４０に開示された技術にあっては、マーカー１７，１８を形成するためにプロセス時間が長くなり、しかも、マーカー１７，１８を形成することに起因した歩留りや信頼性の低下といった問題が生じ得る。
【００１０】
従って、本発明の目的は、半導体発光素子の製造コストが増加したり、歩留りや信頼性の低下といった問題が生じ難い構成、構造を有し、斜め導波路を有する、半導体発光素子の組立に使用するサブマウント、係るサブマウントを用いたサブマウント組立体及びサブマウント組立方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明のサブマウントは、光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾き、屈折率ｎLEを有する半導体材料から成る導波路を備えた半導体発光素子を固定するためのサブマウントであって、
半導体発光素子を取り付ける第１面には、半導体発光素子を固定するための融着材料層が設けられており、
半導体発光素子の光入出射端面の外側近傍の光通過媒質の屈折率をｎ0としたとき、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマークが、融着材料層に形成されている。
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係るサブマウント組立体は、
光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾き、屈折率ｎLEを有する半導体材料から成る導波路を備えた半導体発光素子、及び、
半導体発光素子を固定するためのサブマウント、
を具備したサブマウント組立体であって、
サブマウントの半導体発光素子を取り付ける第１面には、半導体発光素子を固定するための融着材料層が設けられており、
半導体発光素子の光入出射端面の外側近傍の光通過媒質の屈折率をｎ0としたとき、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマークが、融着材料層に形成されている。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係るサブマウント組立体は、
光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾き、屈折率ｎLEを有する半導体材料から成る導波路を備えた半導体発光素子を固定するためのサブマウント、及び、
サブマウントを取り付けるためのヒートシンク、
を具備したサブマウント組立体であって、
サブマウントの半導体発光素子を取り付ける第１面には、半導体発光素子を固定するための融着材料層が設けられており、
サブマウントの第１面と対向する第２面には、接着層が形成されており、
サブマウントは接着層を介してヒートシンクに取り付けられており、
半導体発光素子の光入出射端面の外側近傍の光通過媒質の屈折率をｎ0としたとき、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマークが、融着材料層に形成されている。
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係るサブマウント組立方法は、
光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾き、屈折率ｎLEを有する半導体材料から成る導波路を備えた半導体発光素子、及び、
半導体発光素子を固定するためのサブマウント、
を具備し、
サブマウントの半導体発光素子を取り付ける第１面には、半導体発光素子を固定するための融着材料層が設けられており、
半導体発光素子の光入出射端面の外側近傍の光通過媒質の屈折率をｎ0としたとき、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマークが、融着材料層に形成されたサブマウント組立体の組立方法であって、
アライメントマークを基準として、サブマウントと半導体発光素子とを位置合わせした後、融着材料層を溶融・冷却させて、サブマウントに半導体発光素子を取り付ける。
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係るサブマウント組立方法は、
光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾き、屈折率ｎLEを有する半導体材料から成る導波路を備えた半導体発光素子を固定するためのサブマウント、及び、
サブマウントを取り付けるためのヒートシンク、
を具備し、
サブマウントの半導体発光素子を取り付ける第１面には、半導体発光素子を固定するための融着材料層が設けられており、
半導体発光素子の光入出射端面の外側近傍の光通過媒質の屈折率をｎ0としたとき、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマークが、融着材料層に形成されたサブマウント組立体の組立方法であって、
アライメントマークを基準として、サブマウントとヒートシンクとを位置合わせした後、接着層を溶融・冷却させて、サブマウントをヒートシンクに取り付ける。
【００１６】
本発明の第１の態様に係るサブマウント組立方法と本発明の第２の態様に係るサブマウント組立方法とを組み合わせることができ、この場合、本発明の第１の態様に係るサブマウント組立方法を行い、次いで、本発明の第２の態様に係るサブマウント組立方法を後に行ってもよいし、本発明の第２の態様に係るサブマウント組立方法を行い、次いで、本発明の第１の態様に係るサブマウント組立方法を行ってもよい。あるいは又、本発明の第１の態様に係るサブマウント組立方法と本発明の第２の態様に係るサブマウント組立方法とを同時に行ってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のサブマウント、サブマウント組立体、サブマウント組立体の組立方法にあっては、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマークが、融着材料層に形成されている。それ故、斜め導波路を有する半導体発光素子において、組立コストが増加したり、歩留りや信頼性の低下といった問題が生じ難い。しかも、斜め導波路を有する半導体発光素子を従来のシステムに容易に組み込むことができるし、半導体発光素子の光結合効率を向上させることができ、システム全体の性能が向上する。また、現状の半導体発光素子やサブマウントの作製プロセスを大幅に変更する必要がないし、画像認識装置を用いて実装できるため、作製コスト、ランニングコストの大幅な低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１のサブマウント組立体の模式的な平面図、及び、模式的な端面図である。
【図２】図２は、実施例１のサブマウント組立体の変形例の模式的な平面図である。
【図３】図３は、実施例１のサブマウント組立体の別の変形例の模式的な平面図である。
【図４】図４は、実施例１のサブマウント組立体の更に別の変形例の模式的な平面図である。
【図５】図５は、実施例１のサブマウント組立体の更に別の変形例の模式的な平面図である。
【図６】図６は、実施例１のサブマウント組立体の更に別の変形例の模式的な平面図である。
【図７】図７は、実施例１のサブマウント組立体の更に別の変形例の模式的な平面図である。
【図８】図８は、実施例１のサブマウント組立体の更に別の変形例の模式的な平面図である。
【図９】図９は、実施例１のサブマウント組立体の更に別の変形例の模式的な平面図である。
【図１０】図１０は、実施例１における半導体レーザ素子の導波路の軸線を含む仮想垂直面で半導体レーザ素子を切断したときの模式的な端面図である。
【図１１】図１１は、実施例１における半導体レーザ素子の導波路の軸線と直交する仮想垂直面で半導体レーザ素子を切断したときの模式的な端面図である。
【図１２】図１２の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１のモード同期半導体レーザ素子から外部共振器を構成してモード同期駆動を行うシステムを模式的に示す図である。
【図１３】図１３の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、実施例１における半導体レーザ素子から外部共振器を構成してモード同期駆動を行うシステムを模式的に示す図である。
【図１４】図１４は、実施例２のサブマウント組立体の模式的な平面図である。
【図１５】図１５は、半導体光増幅器を含む実施例２の光出力装置の概念図である。
【図１６】図１６は、実施例２の半導体光増幅器の軸線を含む仮想垂直面で半導体光増幅器を切断したときの半導体光増幅器の模式的な断面図である。
【図１７】図１７は、実施例２の半導体光増幅器の軸線と直交する仮想垂直面で半導体光増幅器を切断したときの半導体光増幅器の模式的な断面図である。
【図１８】図１８の（Ａ）は、実施例２の半導体光増幅器において、第２電極から第１電極に電流を流したときの光出力及び第２電極と第１電極との間の印加される電圧を示すグラフであり、図４の（Ｂ）は、実施例２の半導体光増幅器において、第２電極から第１電極に電流を流したときの光出力を示すグラフである。
【図１９】図１９の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、反射型半導体光増幅器、共振型半導体光増幅器、及び、モノリシック型半導体光増幅器の概念図である。
【図２０】図２０は、実施例３の半導体光増幅器の軸線を含む仮想垂直面で半導体光増幅器を切断したときの半導体光増幅器の模式的な断面図である。
【図２１】図２１は、実施例３の半導体光増幅器の軸線を含む仮想垂直面で半導体光増幅器の変形例を切断したときの半導体光増幅器の模式的な断面図である。
【図２２】図２２は、実施例４のサブマウント組立体の模式的な平面図である。
【図２３】図２３は、実施例１における半導体レーザ素子の変形例の導波路の軸線を含む仮想垂直面で半導体レーザ素子を切断したときの模式的な端面図である。
【図２４】図２４は、実施例１における半導体レーザ素子の別の変形例の導波路の軸線を含む仮想垂直面で半導体レーザ素子を切断したときの模式的な端面図である。
【図２５】図２５の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１の半導体レーザ素子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部断面図である。
【図２６】図２６の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２５の（Ｂ）に引き続き、実施例１の半導体レーザ素子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部断面図である。
【図２７】図２７は、図２６の（Ｂ）に引き続き、実施例１の半導体レーザ素子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本発明のサブマウント、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立体、並びに、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立方法、全般に関する説明
２．実施例１（本発明のサブマウント、本発明の第１の態様に係るサブマウント組立体、並びに、本発明の第１の態様に係るサブマウント組立方法）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例２の変形）
５．実施例４（本発明のサブマウント、本発明の第２の態様に係るサブマウント組立体、並びに、本発明の第２の態様に係るサブマウント組立方法）、その他
【００２０】
本発明の第１の態様に係るサブマウント組立体にあっては、サブマウントを取り付けるためのヒートシンクを更に具備している形態とすることができる。
【００２１】
本発明のサブマウント、上記の好ましい形態を含む本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立体、並びに、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立方法において、半導体発光素子は、半導体レーザ素子から成る構成とすることができるし、あるいは又、半導体光増幅器（半導体レーザ増幅器，ＳＯＡ）から成る構成とすることができる。
【００２２】
上記の好ましい形態、構成を含む本発明のサブマウント、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立体、並びに、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立方法において、半導体発光素子をサブマウントに取り付けたとき、サブマウントの軸線と半導体発光素子の軸線とはθSM（度）を成して交わる構成とすることができる。そして、このような構成において、融着材料層には、少なくとも２つの点状のアライメントマークが設けられており、２つのアライメントマークを結ぶ直線は、サブマウントの軸線とθSM（度）又は（９０−θSM）（度）を成して交わっている形態とすることができ、あるいは又、融着材料層には、少なくとも１つの帯状のアライメントマークが設けられており、アライメントマークの軸線は、サブマウントの軸線とθSM（度）又は（９０−θSM）（度）を成して交わっている形態とすることができる。
【００２３】
あるいは又、上記の好ましい形態、構成を含む本発明のサブマウント、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立体、並びに、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立方法において、第１面と対向する第２面には、接着層が形成されており、サブマウントは接着層を介してヒートシンクに取り付けられ、サブマウントをヒートシンクに取り付けたとき、サブマウントの軸線とヒートシンクの軸線とはθSM（度）を成して交わる構成とすることができる。そして、このような構成において、融着材料層には、少なくとも２つの点状のアライメントマークが設けられており、２つのアライメントマークを結ぶ直線は、サブマウントの軸線とθSM（度）又は（９０−θSM）（度）を成して交わっている形態とすることができ、あるいは又、融着材料層には、少なくとも１つの帯状のアライメントマークが設けられており、アライメントマークの軸線は、サブマウントの軸線とθSM（度）又は（９０−θSM）（度）を成して交わっている形態とすることができる。
【００２４】
融着材料層に２つの点状のアライメントマークを設ける場合、２つのアライメントマークを結ぶ直線がサブマウントの軸線とθSM（度）を成して交わるように２つのアライメントマークを配置してもよいし、２つのアライメントマークを結ぶ直線がサブマウントの軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように２つのアライメントマークを配置してもよい。また、融着材料層に３つの点状のアライメントマークを設ける場合、第１のアライメントマークと第２のアライメントマークを結ぶ直線がサブマウントの軸線とθSM（度）を成して交わり、第２のアライメントマークと第３のアライメントマークを結ぶ直線がサブマウントの軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように、３つのアライメントマークを配置すればよい。更には、融着材料層に４つの点状のアライメントマークを設ける場合、第１のアライメントマークと第２のアライメントマーク、第３のアライメントマークと第４のアライメントマークを結ぶ直線がサブマウントの軸線とθSM（度）を成して交わり、第１のアライメントマークと第４のアライメントマーク、第２のアライメントマークと第３のアライメントマークを結ぶ直線がサブマウントの軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように、４つのアライメントマークを配置すればよい。
【００２５】
融着材料層に１つの帯状のアライメントマークを設ける場合、アライメントマークの軸線が、サブマウントの軸線とθSM（度）を成して交わるように１つの帯状のアライメントマークを配置してもよいし、アライメントマークの軸線が、サブマウントの軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように１つの帯状のアライメントマークを配置してもよい。融着材料層に２つの帯状のアライメントマークを設ける場合、２つの帯状のアライメントマークの軸線が、サブマウントの軸線とθSM（度）を成して交わるように２つの帯状のアライメントマークを配置してもよいし、２つの帯状のアライメントマークの軸線が、サブマウントの軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように２つの帯状のアライメントマークを配置してもよいし、一方の帯状のアライメントマークの軸線がサブマウントの軸線とθSM（度）を成して交わり、他方の帯状のアライメントマークの軸線がサブマウントの軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように、２つの帯状のアライメントマークを配置してもよい。融着材料層に３つの帯状のアライメントマークを設ける場合、２つの帯状のアライメントマークの軸線が、サブマウントの軸線とθSM（度）を成して交わるように２つの帯状のアライメントマークを配置し、残りの１つの帯状のアライメントマークの軸線が、サブマウントの軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように、３つの帯状のアライメントマークを配置してもよいし、２つの帯状のアライメントマークの軸線が、サブマウントの軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように２つの帯状のアライメントマークを配置し、残りの１つの帯状のアライメントマークの軸線が、サブマウントの軸線とθSM（度）を成して交わるように、３つの帯状のアライメントマークを配置してもよい。融着材料層に４つの帯状のアライメントマークを設ける場合、第１の帯状のアライメントマーク及び第３の帯状のアライメントマークの軸線が、サブマウントの軸線とθSM（度）を成して交わり、第２の帯状のアライメントマーク及び第４の帯状のアライメントマークの軸線が、サブマウントの軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように、４つの帯状のアライメントマークを配置すればよい。
【００２６】
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明のサブマウント、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立体、並びに、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立方法において、融着材料層は、第１面側から、Ａｕ層、及び、Ａｕ−Ｓｎ合金層（例えば、Ａｕ80Ｓｎ20合金層）の積層構造を有し、アライメントマークは、Ａｕ−Ｓｎ合金層に設けられた開口部から成り、開口部の底部にＡｕ層が露出している構成とすることができる。このような構成とすることで、画像認識装置によってアライメントマークを容易に検出することができる。但し、融着材料層はこのような構成に限定するものではなく、融着材料層は、第１面側から、Ａｕ層、及び、Ａｇ−Ｓｎ合金層の積層構造を有していてもよい。そして、このような２層構成の融着材料層にあっては、Ａｕ−Ｓｎ合金層の射影像はＡｕ層の射影像に含まれる形態とすることが好ましく、これによって、例えば、Ａｕ層にボンディング法に基づき配線等を接続することができる。但し、融着材料層は、このような材料構成、層構成に限定されるものではない。融着材料層を構成する材料として、あるいは又、接着層を構成する材料として、所謂低融点金属（合金）材料や半田材料、ロウ材を用いることができ、例えば、Ｉｎ（インジウム：融点１５７゜Ｃ）；インジウム−金系の低融点合金；Ｓｎ80Ａｇ20（融点２２０〜３７０゜Ｃ）、Ｓｎ95Ｃｕ5（融点２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫（Ｓｎ）系高温はんだ；Ｐｂ97.5Ａｇ2.5（融点３０４゜Ｃ）、Ｐｂ94.5Ａｇ5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ97.5Ａｇ1.5Ｓｎ1.0（融点３０９゜Ｃ）等の鉛（Ｐｂ）系高温はんだ；Ｚｎ95Ａｌ5（融点３８０゜Ｃ）等の亜鉛（Ｚｎ）系高温はんだ；Ｓｎ5Ｐｂ95（融点３００〜３１４゜Ｃ）、Ｓｎ2Ｐｂ98（融点３１６〜３２２゜Ｃ）等の錫−鉛系標準はんだ；Ａｕ88Ｇａ12（融点３８１゜Ｃ）等のろう材（以上の添字は全て原子％を表す）を例示することができる。尚、半導体発光素子とサブマウントを加熱して接合し、ヒートシンクとサブマウントを加熱して接合する場合、先の工程で加熱する融着材料層あるいは接着層を構成する材料の融点よりも、後の工程で加熱する接着層あるいは融着材料層を構成する材料の融点が低いことが必要とされる。半導体発光素子とサブマウントとヒートシンクとサブマウントを加熱して同時に接合する場合には、融着材料層と接着層を構成する材料として、同じ材料を用いることができる。融着材料層や接着層は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等のＰＶＤ法にて成膜することができるし、アライメントマークは、例えば、エッチング法やリフトオフ法に基づき形成することができる。
【００２７】
サブマウントを構成する材料として、ＡｌＮ、ダイアモンド、Ｓｉ、ＳｉＣを例示することができるし、ヒートシンクを構成する材料として、銅、銅タングステン、銅合金、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、タングステン、モリブデン、銅モリブデン、アルミニウム・シリコンカーバイトを例示することができる。サブマウントやヒートシンクは周知の方法で作製すればよい。
【００２８】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明のサブマウント、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立体、並びに、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立方法において、アライメントマークは半導体発光素子と重なり得る形態とすることができるし、あるいは又、アライメントマークは半導体発光素子と重ならない形態とすることができる。前者の場合、半導体発光素子の上方から、半導体発光素子を通してアライメントマークが識別できるような材料から（例えば、ＧａＮ系化合物半導体）から半導体発光素子を構成すればよいし、あるいは又、アライメントマークの上方に位置する半導体発光素子の構成要素を透明な材料から構成すればよい。
【００２９】
半導体発光素子をサブマウントに取り付けるには、後述する第２電極をサブマウントに取り付けてもよいし、後述する第１電極をサブマウントに取り付けてもよい。前者の場合、サブマウントの上に、化合物半導体層、基板がこの順に積層された構造となり、所謂ジャンクション・ダウン方式での半導体発光素子の取り付けとなる。一方、後者の場合、サブマウントの上に、基板、化合物半導体層がこの順に積層された構造となり、所謂ジャンクション・アップ方式での半導体発光素子の取り付けとなる。
【００３０】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明のサブマウント、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立体、並びに、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立方法において、半導体発光素子の光入出射端面は、サブマウントから突出し得る形態とすることができ、これによって、所謂ジャンクション・ダウン方式での半導体発光素子の取り付けを行うことができ、ヒートシンクによる半導体発光素子の冷却効果を一層向上させることができる。
【００３１】
角度θWGとして、０．１度≦θWG≦１０度、好ましくは、２度≦θWG≦６度を例示することができる。導波路の軸線とは、例えば、半導体発光素子がリッジストライプ構造を有する場合、リッジストライプ構造の幅方向に沿った両側面を結ぶ線分の二等分点を結ぶ直線あるいは線分の組合せである。また、光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾いているが、半導体発光素子の構成、構造に依存して、光入射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾いている場合もあるし、光出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾いている婆もあるし、２つの光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾いている場合もある。
【００３２】
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明のサブマウント、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立体、並びに、本発明の第１の態様及び第２の態様に係るサブマウント組立方法（以下、これらを総称して、単に『本発明』と呼ぶ）において、半導体発光素子を半導体レーザ素子から構成する場合、周知の連続発振型の半導体レーザ素子とすることもできるし、パルス発振型の半導体レーザ素子とすることもできる。後者の場合、例えば、モード同期半導体レーザ素子を構成する半導体レーザ素子として、発光領域及び可飽和吸収領域を設けた半導体レーザ素子を挙げることができ、具体的には、発光領域及び可飽和吸収領域の配置状態から、半導体レーザ素子は、発光領域と可飽和吸収領域とを垂直方向に配置したＳＡＬ（Saturable Absorber Layer）型やＷＩ（Weakly Index guide）型と、共振器（導波路）方向に発光領域と可飽和吸収領域とを並置した多電極型（Multi Section）型とに分類することができる。
【００３３】
ここで、多電極型半導体レーザ素子の一形態は、
（ａ）第１導電型を有し、ＧａＮ系化合物半導体から成る第１化合物半導体層、ＧａＮ系化合物半導体から成る発光領域及び可飽和吸収領域を構成する第３化合物半導体層（活性層）、並びに、第１導電型と異なる第２導電型を有し、ＧａＮ系化合物半導体から成る第２化合物半導体層が、順次、積層されて成る積層構造体、
（ｂ）第２化合物半導体層上に形成された第２電極、並びに、
（ｃ）第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極、
を備え、
第２電極は、発光領域を経由して第１電極に電流を流すことで順バイアス状態とするための第１部分と、可飽和吸収領域に電界を加えるための第２部分とに、分離溝によって分離されている、バイ・セクション型の形態とすることができる。尚、このような構成を有する半導体レーザ素子を、便宜上、『本発明における半導体レーザ素子』と呼ぶ場合がある。
【００３４】
そして、第２電極の第１部分と第２部分との間の電気抵抗値は、第２電極と第１電極との間の電気抵抗値の１×１０倍以上、好ましくは１×１０2倍以上、より好ましくは１×１０3倍以上であることが望ましい。尚、このような本発明における半導体レーザ素子を、便宜上、『第１の構成の半導体レーザ素子』と呼ぶ。あるいは又、第２電極の第１部分と第２部分との間の電気抵抗値は、１×１０2Ω以上、好ましくは１×１０3Ω以上、より好ましくは１×１０4Ω以上であることが望ましい。尚、このような本発明における半導体レーザ素子を、便宜上、『第２の構成の半導体レーザ素子』と呼ぶ。
【００３５】
このような第１の構成あるいは第２の構成の半導体レーザ素子にあっては、第２電極の第１部分と第２部分との間の電気抵抗値は、第２電極と第１電極との間の電気抵抗値の１０倍以上であり、あるいは又、１×１０2Ω以上である。従って、第２電極の第１部分から第２部分への漏れ電流の流れを確実に抑制することができる。即ち、発光領域（キャリア注入領域、利得領域）に注入する電流を大きくできると同時に、可飽和吸収領域（キャリア非注入領域）へ印加する逆バイアス電圧Ｖsaを高くすることができるため、時間的に短いレーザ光を有するシングルモードのモード同期動作を実現できる。そして、第２電極の第１部分と第２部分との間のこのような高い電気抵抗値を、第２電極を第１部分と第２部分とに分離溝によって分離するだけで達成することができる。
【００３６】
第１の構成あるいは第２の構成の半導体レーザ素子にあっては、第２電極の第１部分から発光領域を経由して第１電極に電流を流して順バイアス状態とし、第１電極と第２電極の第２部分との間に電圧を印加することによって可飽和吸収領域に電界を加えることで、モード同期動作させることができる。また、第１電極と第２部分との間には、逆バイアス電圧を印加する構成（即ち、第１電極を正極、第２部分を負極とする構成）とすることが望ましい。尚、第２電極の第２部分には、第２電極の第１部分に印加するパルス電流あるいはパルス電圧と同期したパルス電流あるいはパルス電圧を印加してもよいし、直流バイアスを印加してもよい。また、第２電極から発光領域を経由して第１電極に電流を流し、且つ、第２電極から発光領域を経由して第１電極に外部電気信号を重畳させる形態とすることができる。そして、これによって、光パルスと外部電気信号との間の同期を取ることができる。あるいは又、積層構造体の光入射端面から光信号を入射させる形態とすることができる。そして、これによっても、光パルスと光信号との間の同期を取ることができる。
【００３７】
また、本発明における半導体レーザ素子にあっては、限定するものではないが、
第３化合物半導体層は、井戸層及び障壁層を備えた量子井戸構造を有し、
井戸層の厚さは、１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上、８ｎｍ以下であり、
障壁層の不純物ドーピング濃度は、２×１０18ｃｍ-3以上、１×１０20ｃｍ-3以下、好ましくは、１×１０19ｃｍ-3以上、１×１０20ｃｍ-3以下である形態とすることができる。尚、このような本発明における半導体レーザ素子を、便宜上、『第３の構成の半導体レーザ素子』と呼ぶ場合がある。
【００３８】
このように、第３化合物半導体層を構成する井戸層の厚さを１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下と規定し、更には、第３化合物半導体層を構成する障壁層の不純物ドーピング濃度を２×１０18ｃｍ-3以上、１×１０20ｃｍ-3以下と規定することで、即ち、井戸層の厚さを薄くし、しかも、第３化合物半導体層のキャリアの増加を図ることで、ピエゾ分極の影響を低減させることができ、時間幅が短く、サブパルス成分の少ない単峰化された光パルスを発生させ得るレーザ光源を得ることができる。また、出来るだけ低い逆バイアス電圧でモード同期駆動を達成することが可能となるし、外部信号（電気信号及び光信号）と同期が取れた光パルス列を発生させることが可能となる。障壁層にドーピングされた不純物はシリコン（Ｓｉ）である構成することができるが、これに限定するものではなく、その他、酸素（Ｏ）とすることもできる。
【００３９】
ここで、第１の構成〜第３の構成の半導体レーザ素子は、リッジストライプ型の分離閉じ込めヘテロ構造（ＳＣＨ構造、Separate Confinement Heterostructure）を有する半導体レーザ素子である形態とすることができる。
【００４０】
また、本発明における半導体レーザ素子において、
第２電極の幅は、０．５μｍ以上、５０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上、５μｍ以下、
リッジストライプ構造の高さは、０．１μｍ以上、１０μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以上、１μｍ以下、
第２電極を第１部分と第２部分とに分離する分離溝の幅は、１μｍ以上、共振器長の５０％以下、好ましくは１０μｍ以上、共振器長の１０％以下であることが望ましい。共振器長として、０．６ｍｍを例示することができるが、これに限定するものではない。また、リッジストライプ構造の幅として２μｍ以下を例示することができ、リッジストライプ構造の幅の下限値として、例えば、０．８μｍを挙げることができるが、これに限定するものではない。リッジストライプ構造の両側面よりも外側に位置する第２化合物半導体層の部分の頂面から第３化合物半導体層（活性層）までの距離（Ｄ）は１．０×１０-7ｍ（０．１μｍ）以上であることが好ましい。距離（Ｄ）をこのように規定することによって、第３化合物半導体層の両脇（Ｙ方向と呼ぶ）に可飽和吸収領域を確実に形成することができる。距離（Ｄ）の上限は、閾値電流の上昇、温度特性、長期駆動時の電流上昇率の劣化等に基づき決定すればよい。尚、以下の説明において、共振器長方向あるいは導波路の延びる方向をＸ方向と呼び、積層構造体の厚さ方向をＺ方向と呼ぶ。
【００４１】
更には、上記の好ましい形態を含む本発明における半導体レーザ素子において、あるいは又、本発明における半導体発光素子を構成する半導体光増幅器（以下、便宜上、『本発明における半導体光増幅器』と呼ぶ場合がある）において、第２電極は、パラジウム（Ｐｄ）単層、ニッケル（Ｎｉ）単層、白金（Ｐｔ）単層、パラジウム層が第２化合物半導体層に接するパラジウム層／白金層の積層構造、又は、パラジウム層が第２化合物半導体層に接するパラジウム層／ニッケル層の積層構造から成る形態とすることができる。尚、下層金属層をパラジウムから構成し、上層金属層をニッケルから構成する場合、上層金属層の厚さを、０．１μｍ以上、好ましくは０．２μｍ以上とすることが望ましい。あるいは又、第２電極を、パラジウム（Ｐｄ）単層から成る構成とすることが好ましく、この場合、厚さを、２０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上とすることが望ましい。あるいは又、第２電極を、パラジウム（Ｐｄ）単層、ニッケル（Ｎｉ）単層、白金（Ｐｔ）単層、又は、下層金属層が第２化合物半導体層に接する下層金属層と上層金属層の積層構造（但し、下層金属層は、パラジウム、ニッケル及び白金から成る群から選択された１種類の金属から構成され、上層金属層は、後述する工程（Ｄ）において第２電極に分離溝を形成する際のエッチングレートが、下層金属層のエッチングレートと同じ、あるいは同程度、あるいは、下層金属層のエッチングレートよりも高い金属から構成されている）から成る構成とすることが好ましい。また、後述する工程（Ｄ）において第２電極に分離溝を形成する際のエッチング液を、王水、硝酸、硫酸、塩酸、又は、これらの酸の内の少なくとも２種類の混合液（具体的には、硝酸と硫酸の混合液、硫酸と塩酸の混合液）とすることが望ましい。第２電極の幅は、０．５μｍ以上、５０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上、５μｍ以下であることが望ましい。
【００４２】
以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明における半導体レーザ素子において、可飽和吸収領域の長さは発光領域の長さよりも短い構成とすることができる。あるいは又、第２電極の長さ（第１部分と第２部分の総計の長さ）は第３化合物半導体層（活性層）の長さよりも短い構成とすることができる。第２電極の第１部分と第２部分の配置状態として、具体的には、
（１）１つの第２電極の第１部分と１つの第２電極の第２部分とが設けられ、第２電極の第１部分と、第２電極の第２部分とが、分離溝を挟んで配置されている状態
（２）１つの第２電極の第１部分と２つの第２電極の第２部分とが設けられ、第１部分の一端が、一方の分離溝を挟んで、一方の第２部分と対向し、第１部分の他端が、他方の分離溝を挟んで、他方の第２部分と対向している状態
（３）２つの第２電極の第１部分と１つの第２電極の第２部分とが設けられ、第２部分の端部が、一方の分離溝を挟んで、一方の第１部分と対向し、第２部分の他端が、他方の分離溝を挟んで、他方の第１部分と対向している状態（即ち、第２電極は、第２部分を第１部分で挟んだ構造）
を挙げることができる。また、広くは、
（４）Ｎ個の第２電極の第１部分と（Ｎ−１）個の第２電極の第２部分とが設けられ、第２電極の第１部分が第２電極の第２部分を挟んで配置されている状態
（５）Ｎ個の第２電極の第２部分と（Ｎ−１）個の第２電極の第１部分とが設けられ、第２電極の第２部分が第２電極の第１部分を挟んで配置されている状態
（６）Ｎ個の第２電極の第２部分とＮ個の第２電極の第１部分とが設けられ、第２電極の第２部分と第２電極の第１部分が並んで配置されている状態
を挙げることができる。尚、（４）及び（５）の状態は、云い換えれば、
（４’）Ｎ個の発光領域［キャリア注入領域、利得領域］と（Ｎ−１）個の可飽和吸収領域［キャリア非注入領域］とが設けられ、発光領域が可飽和吸収領域を挟んで配置されている状態
（５’）Ｎ個の可飽和吸収領域［キャリア非注入領域］と（Ｎ−１）個の発光領域［キャリア注入領域、利得領域］とが設けられ、可飽和吸収領域が発光領域を挟んで配置されている状態
である。尚、（３）、（５）、（５’）の構造を採用することで、第１の構成〜第３の構成の半導体レーザ素子の光出射端面における損傷が発生し難くなる。
【００４３】
本発明における半導体レーザ素子は、例えば、以下の方法で製造することができる。即ち、
（Ａ）基体上に、第１導電型を有し、ＧａＮ系化合物半導体から成る第１化合物半導体層、ＧａＮ系化合物半導体から成る発光領域及び可飽和吸収領域を構成する第３化合物半導体層、並びに、第１導電型と異なる第２導電型を有し、ＧａＮ系化合物半導体から成る第２化合物半導体層が、順次、積層されて成る積層構造体を形成した後、
（Ｂ）第２化合物半導体層上に第２電極を形成し、次いで、
（Ｃ）第２電極をエッチング用マスクとして、少なくとも第２化合物半導体層の一部分をエッチングして、リッジストライプ構造を形成した後、
（Ｄ）分離溝を第２電極に形成するためのレジスト層を形成し、次いで、レジスト層をウエットエッチング用マスクとして、第２電極に分離溝をウエットエッチング法にて形成し、以て、第２電極を第１部分と第２部分とに分離溝によって分離する、
各工程を具備した製造方法に基づき製造することができる。
【００４４】
そして、このような製造方法を採用することで、即ち、第２電極をエッチング用マスクとして、少なくとも第２化合物半導体層の一部分をエッチングして、リッジストライプ構造を形成することで、即ち、パターニングされた第２電極をエッチング用マスクとして用いてセルフアライン方式にてリッジストライプ構造を形成することで、第２電極とリッジストライプ構造との間に合わせずれが生じることがない。また、第２電極に分離溝をウエットエッチング法にて形成することが好ましい。このように、ドライエッチング法と異なり、ウエットエッチング法を採用することで、第２化合物半導体層に光学的、電気的特性の劣化が生じることを抑制することができる。それ故、発光特性に劣化が生じることを、確実に防止することができる。
【００４５】
尚、製造すべき半導体レーザ素子の構成、構造にも依るが、工程（Ｃ）にあっては、第２化合物半導体層を厚さ方向に一部分、エッチングしてもよいし、第２化合物半導体層を厚さ方向に全部、エッチングしてもよいし、第２化合物半導体層及び第３化合物半導体層を厚さ方向にエッチングしてもよいし、第２化合物半導体層及び第３化合物半導体層、更には、第１化合物半導体層を厚さ方向に一部分、エッチングしてもよい。
【００４６】
更には、前記工程（Ｄ）において、第２電極に分離溝を形成する際の、第２電極のエッチングレートをＥＲ0、積層構造体のエッチングレートをＥＲ1としたとき、ＥＲ0／ＥＲ1≧１×１０、好ましくは、ＥＲ0／ＥＲ1≧１×１０2を満足することが望ましい。ＥＲ0／ＥＲ1がこのような関係を満足することで、積層構造体をエッチングすること無く（あるいは、エッチングされても僅かである）、第２電極を確実にエッチングすることができる。
【００４７】
本発明における半導体光増幅器は、透過型半導体光増幅器から構成されている形態とすることができるが、これに限定するものではなく、例えば、反射型半導体光増幅器や、共振型半導体光増幅器、モノリシック型半導体光増幅器から構成されている形態とすることもできる。
【００４８】
ここで、透過型半導体光増幅器は、
（ａ）第１導電型を有し、ＧａＮ系化合物半導体から成る第１化合物半導体層、ＧａＮ系化合物半導体から成る光増幅領域（キャリア注入領域、利得領域）を有する第３化合物半導体層、並びに、第１導電型と異なる第２導電型を有し、ＧａＮ系化合物半導体から成る第２化合物半導体層が、順次、積層されて成る積層構造体、
（ｂ）第２化合物半導体層上に形成された第２電極、並びに、
（ｃ）第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極、
を備えている形態とすることができる。
【００４９】
ここで、このような半導体光増幅器において、積層構造体はリッジストライプ構造を有する形態とすることができる。また、半導体光増幅器の軸線に沿って光出射端面から積層構造体の内側の領域にはキャリア非注入領域が設けられている構成とすることができ、半導体光増幅器の軸線に沿ったキャリア非注入領域の長さ（キャリア非注入領域の幅）ＬNCとして、０．１μｍ乃至１００μｍを例示することができる。また、半導体光増幅器の軸線に沿って光入射端面から積層構造体の内側の領域にも、キャリア非注入領域が設けられている構成とすることもできる。
【００５０】
本発明における半導体光増幅器の光入射端面及び光出射端面には、また、本発明における半導体レーザ素子の光出射端面には、酸化チタン層、酸化タンタル層、酸化ジルコニア層、酸化シリコン層及び酸化アルミニウム層から成る群から選択された少なくとも２種類の層の積層構造から成る低反射コート層が形成されている構成とすることができる。
【００５１】
本発明における半導体光増幅器は、その形態に依存するものの、実質的に、上述した本発明における半導体レーザ素子の各種構成を適用することができる。また、本発明における半導体光増幅器は、その形態に依存するものの、実質的に、上述した本発明における半導体レーザ素子の製造方法と同様の製造方法で製造することができるが、これに限定するものではない。
【００５２】
本発明における半導体光増幅器において、レーザ光源は、上述した本発明における半導体レーザ素子から成り、この半導体レーザ素子が出射するパルスレーザ光が半導体光増幅器に入射する形態とすることができ、この場合、レーザ光源は、モード同期動作に基づきパルスレーザ光を出射する構成とすることができる。但し、レーザ光源はこのような形態に限定するものではなく、連続発振型の周知のレーザ光源、利得スイッチング方式、損失スイッチング方式（Ｑスイッチング方式）等を含む種々の方式・形式の周知のパルス発振型のレーザ光源、チタン／サファイア・レーザといったレーザ光源を用いることもできる。尚、本発明における半導体光増幅器は、光信号を電気信号に変換せず、直接光の状態で増幅するものであり、共振器効果を極力排除したレーザ構造を有し、半導体光増幅器の光利得で入射光を増幅する。即ち、本発明における半導体光増幅器は、例えば、前述したとおり、本発明における半導体レーザ素子と実質的に同じ構成、構造を有する形態とすることができるし、異なる構成、構造を有する形態とすることもできる。
【００５３】
以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明における半導体発光素子において、積層構造体は、具体的には、ＡｌＧａＩｎＮ系化合物半導体から成る構成とすることができる。ここで、ＡｌＧａＩｎＮ系化合物半導体として、より具体的には、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮを挙げることができる。更には、これらの化合物半導体に、所望に応じて、ホウ素（Ｂ）原子やタリウム（Ｔｌ）原子、ヒ素（Ａｓ）原子、リン（Ｐ）原子、アンチモン（Ｓｂ）原子が含まれていてもよい。また、光増幅領域あるいは発光領域（利得領域）及び可飽和吸収領域を構成する第３化合物半導体層（活性層）は、量子井戸構造を有することが望ましい。具体的には、単一量子井戸構造［ＱＷ構造］を有していてもよいし、多重量子井戸構造［ＭＱＷ構造］を有していてもよい。量子井戸構造を有する第３化合物半導体層（活性層）は、井戸層及び障壁層が、少なくとも１層、積層された構造を有するが、（井戸層を構成する化合物半導体，障壁層を構成する化合物半導体）の組合せとして、（ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ，ＧａＮ）、（ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ，ＩｎzＧａ(1-z)Ｎ）［但し、ｙ＞ｚ］、（ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ，ＡｌＧａＮ）を例示することができる。
【００５４】
更には、上記の好ましい構成、形態を含む本発明における半導体発光素子において、第２化合物半導体層は、ｐ型ＧａＮ層及びｐ型ＡｌＧａＮ層が交互に積層された超格子構造を有し；超格子構造の厚さは０．７μｍ以下である構造とすることができる。このような超格子構造の構造を採用することで、クラッド層として必要な高屈折率を維持しながら、半導体発光素子の直列抵抗成分を下げることができ、半導体発光素子の低動作電圧化につながる。尚、超格子構造の厚さの下限値として、限定するものではないが、例えば、０．３μｍを挙げることができるし、超格子構造を構成するｐ型ＧａＮ層の厚さとして１ｎｍ乃至５ｎｍを例示することができるし、超格子構造を構成するｐ型ＡｌＧａＮ層の厚さとして１ｎｍ乃至５ｎｍを例示することができるし、ｐ型ＧａＮ層及びｐ型ＡｌＧａＮ層の層数合計として、６０層乃至３００層を例示することができる。また、第３化合物半導体層から第２電極までの距離は１μｍ以下、好ましくは、０．６μｍ以下である構成とすることができる。このように第３化合物半導体層から第２電極までの距離を規定することで、抵抗の高いｐ型の第２化合物半導体層の厚さを薄くし、半導体発光素子の動作電圧の低減化を達成することができる。尚、第３化合物半導体層から第２電極までの距離の下限値として、限定するものではないが、例えば、０．３μｍを挙げることができる。また、第２化合物半導体層には、Ｍｇが、１×１０19ｃｍ-3以上、ドーピングされており；第３化合物半導体層からの波長４０５ｎｍの光に対する第２化合物半導体層の吸収係数は、少なくとも５０ｃｍ-1である構成とすることができる。このＭｇの原子濃度は、２×１０19ｃｍ-3の値で最大の正孔濃度を示すという材料物性に由来しており、最大の正孔濃度、即ち、この第２化合物半導体層の比抵抗が最小になるように設計された結果である。第２化合物半導体層の吸収係数は、半導体発光素子の抵抗を出来るだけ下げるという観点で規定されているものであり、その結果、第３化合物半導体層の光の吸収係数が、５０ｃｍ-1となるのが一般的である。しかし、この吸収係数を上げるために、Ｍｇドープ量を故意に２×１０19ｃｍ-3以上の濃度に設定することも可能である。この場合には、実用的な正孔濃度が得られる上での上限のＭｇドープ量は、例えば８×１０19ｃｍ-3である。また、第２化合物半導体層は、第３化合物半導体層側から、ノンドープ化合物半導体層、及び、ｐ型化合物半導体層を有しており；第３化合物半導体層からｐ型化合物半導体層までの距離は、１．２×１０-7ｍ以下である構成とすることができる。このように第３化合物半導体層からｐ型化合物半導体層までの距離を規定することで、内部量子効率が低下しない範囲で、内部損失を抑制することができ、これにより、レーザ発振が開始される閾値電流Ｉthを低減させることができる。尚、第３化合物半導体層からｐ型化合物半導体層までの距離の下限値として、限定するものではないが、例えば、５×１０-8ｍを挙げることができる。また、リッジストライプ構造の両側面には、ＳｉＯ2／Ｓｉ積層構造から成る積層絶縁膜が形成されており；リッジストライプ構造の有効屈折率と積層絶縁膜の有効屈折率との差は、５×１０-3乃至１×１０-2である構成とすることができる。このような積層絶縁膜を用いることで、１００ミリワットを超える高出力動作であっても、単一基本横モードを維持することができる。また、第２化合物半導体層は、第３化合物半導体層側から、例えば、ノンドープＧａＩｎＮ層（ｐ側光ガイド層）、ノンドープＡｌＧａＮ層（ｐ側クラッド層）、ＭｇドープＡｌＧａＮ層（電子障壁層）、ＧａＮ層（Ｍｇドープ）／ＡｌＧａＮ層の超格子構造（超格子クラッド層）、及び、ＭｇドープＧａＮ層（ｐ側コンタクト層）が積層されて成る構造とすることができる。第３化合物半導体層における井戸層を構成する化合物半導体のバンドギャップは、２．４ｅＶ以上であることが望ましい。また、第３化合物半導体層（活性層）から出射されるレーザ光の波長は、３６０ｎｍ乃至５００ｎｍ、好ましくは４００ｎｍ乃至４１０ｎｍであることが望ましい。ここで、以上に説明した各種の構成を、適宜、組み合わせることができることは云うまでもない。
【００５５】
上述したとおり、第２化合物半導体層において、第３化合物半導体層と電子障壁層との間には、ノンドープ化合物半導体層（例えば、ノンドープＧａＩｎＮ層、あるいは、ノンドープＡｌＧａＮ層）を形成してもよい。更には、第３化合物半導体層とノンドープ化合物半導体層との間に、光ガイド層としてのノンドープＧａＩｎＮ層を形成してもよい。第２化合物半導体層の最上層を、ＭｇドープＧａＮ層（ｐ側コンタクト層）が占めている構造とすることもできる。
【００５６】
本発明における半導体発光素子を構成する各種のＧａＮ系化合物半導体層を基板に順次形成するが、ここで、基板として、サファイア基板の他にも、ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、ＺｎＳ基板、ＺｎＯ基板、ＡｌＮ基板、ＬｉＭｇＯ基板、ＬｉＧａＯ2基板、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板、ＩｎＰ基板、Ｓｉ基板、これらの基板の表面（主面）に下地層やバッファ層が形成されたものを挙げることができる。主に、ＧａＮ系化合物半導体層を基板に形成する場合、ＧａＮ基板が欠陥密度の少なさから好まれるが、ＧａＮ基板は成長面によって、極性／無極性／半極性と特性が変わることが知られている。また、本発明における半導体発光素子を構成する各種のＧａＮ系化合物半導体層の形成方法として、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法，ＭＯＶＰＥ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法等を挙げることができる。
【００５７】
ここで、ＭＯＣＶＤ法における有機ガリウム源ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスやトリエチルガリウム（ＴＥＧ）ガスを挙げることができるし、窒素源ガスとして、アンモニアガスやヒドラジンガスを挙げることができる。また、ｎ型の導電型を有するＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）としてケイ素（Ｓｉ）を添加すればよいし、ｐ型の導電型を有するＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）としてマグネシウム（Ｍｇ）を添加すればよい。また、ＧａＮ系化合物半導体層の構成原子としてアルミニウム（Ａｌ）あるいはインジウム（Ｉｎ）が含まれる場合、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスを用いればよいし、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスを用いればよい。更には、Ｓｉ源としてモノシランガス（ＳｉＨ4ガス）を用いればよいし、Ｍｇ源としてシクロペンタジエニルマグネシウムガスやメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を用いればよい。尚、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）として、Ｓｉ以外に、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｔｅ、Ｓ、Ｏ、Ｐｄ、Ｐｏを挙げることができるし、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）として、Ｍｇ以外に、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃ、Ｈｇ、Ｓｒを挙げることができる。
【００５８】
第１導電型をｎ型とするとき、ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、錫（Ｓｎ）及びインジウム（Ｉｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましく、例えば、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを例示することができる。第１電極は第１化合物半導体層に電気的に接続されているが、第１電極が第１化合物半導体層上に形成された形態、第１電極が導電材料層や導電性の基板を介して第１化合物半導体層に接続された形態が包含される。第１電極や第２電極は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等のＰＶＤ法にて成膜することができる。
【００５９】
第１電極や第２電極上に、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するために、パッド電極を設けてもよい。パッド電極は、Ｔｉ（チタン）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｎｉ（ニッケル）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましい。あるいは又、パッド電極を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ａｕの多層構成に例示される多層構成とすることもできる。
【００６０】
本発明における半導体レーザ素子は、更に、外部反射鏡を備えている形態とすることができる。即ち、外部共振器型の半導体レーザ素子とすることができる。あるいは又、モノリシック型の半導体レーザ素子とすることもできる。尚、外部共振器型の半導体レーザ素子は、集光型であってもよいし、コリメート型であってもよい。外部共振器型の半導体レーザ素子にあっては、光パルスが出射される積層構造体の光出射端面の光反射率は０．５％以下であることが好ましい。尚、この光反射率の値は、従来の半導体レーザ素子において光パルスが出射される積層構造体の光出射端面の光反射率（通常、５％乃至１０％）よりも格段に低い値である。外部共振器型の半導体レーザ素子にあっては、外部共振器長さ（Ｘ’，単位：ｍｍ）の値は、
０＜Ｘ’＜１５００
好ましくは、
３０≦Ｘ’≦１５０
であることが望ましい。
【００６１】
本発明を、例えば、光ディスクシステム、通信分野、光情報分野、光電子集積回路、非線形光学現象を応用した分野、光スイッチ、レーザ計測分野や種々の分析分野、超高速分光分野、多光子励起分光分野、質量分析分野、多光子吸収を利用した顕微分光の分野、化学反応の量子制御、ナノ３次元加工分野、多光子吸収を応用した種々の加工分野、医療分野、バイオイメージング分野といった分野に適用することができる。
【実施例１】
【００６２】
実施例１は、本発明のサブマウント、本発明の第１の態様に係るサブマウント組立体及び本発明の第１の態様に係るサブマウント組立方法に関する。実施例１のサブマウント組立体の模式的な平面図を図１の（Ａ）に示し、図１の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な端面図を図１の（Ｂ）に示す。更には、実施例１における半導体レーザ素子の導波路の軸線を含む仮想垂直面で半導体レーザ素子を切断したときの模式的な端面図を図１０に示し、実施例１における半導体レーザ素子の導波路の軸線と直交する仮想垂直面で半導体レーザ素子を切断したときの模式的な端面図を図１１に示す。尚、図１０は、図１１の矢印Ｉ−Ｉに沿った模式的な端面図であり、図１１は、図１０の矢印ＩＩ−ＩＩに沿った模式的な断面図である。
【００６３】
実施例１のサブマウント１００は、光入出射端面（実施例１にあっては、具体的には、光出射端面）の法線に対して軸線がθWG（度）傾き、屈折率ｎLEを有する半導体材料から成る導波路１１を備えた半導体発光素子を固定するためのサブマウントであり、ＡｌＮから成る。そして、半導体発光素子を取り付ける第１面１０１には、半導体発光素子を固定するための融着材料層１０３が設けられており、半導体発光素子の光入出射端面の外側近傍の光通過媒質の屈折率をｎ0としたとき、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマーク１０７が、融着材料層１０３に形成されている。更には、第２面１０２には接着層１０８が設けられている。
【００６４】
実施例１のサブマウント組立体は、実施例１の半導体発光素子、及び、半導体発光素子を固定するための実施例１のサブマウント１００を具備している。そして、実施例１のサブマウント組立体は、サブマウント１００を取り付けるためのヒートシンク１１０を更に具備しており、サブマウント１００は、ヒートシンク１１０に接着層１０８を介して取り付けられている。ヒートシンク１１０はアルミニウムから成る。
【００６５】
実施例１にあっては、半導体発光素子は、半導体レーザ素子１０から構成されており、より具体的には、導波路（共振器）の軸線に発光領域と可飽和吸収領域とを並置した多電極型（具体的には、バイ・セクション型）のモード同期半導体レーザ素子から構成されている。半導体レーザ素子１０は、所謂ジャンクション・アップ方式でサブマウント１００に取り付けられる。
【００６６】
発光波長４０５ｎｍ帯の実施例１あるいは後述する実施例４における半導体レーザ素子１０は、第１の構成〜第３の構成の半導体レーザ素子から成り、
（ａ）第１導電型（各実施例においては、具体的には、ｎ型導電型）を有し、ＧａＮ系化合物半導体から成る第１化合物半導体層３０、ＧａＮ系化合物半導体から成る発光領域（利得領域）４１及び可飽和吸収領域４２を構成する第３化合物半導体層（活性層）４０、並びに、第１導電型と異なる第２導電型（各実施例においては、具体的には、ｐ型導電型）を有し、ＧａＮ系化合物半導体から成る第２化合物半導体層５０が、順次、積層されて成る積層構造体、
（ｂ）第２化合物半導体層５０上に形成された第２電極６２、並びに、
（ｃ）第１化合物半導体層３０に電気的に接続された第１電極６１、
を備えている。
【００６７】
そして、実施例１における半導体レーザ素子１０は、具体的には、リッジストライプ型の分離閉じ込めヘテロ構造（ＳＣＨ構造）を有する半導体レーザ素子である。より具体的には、この半導体レーザ素子１０は、ブルーレイ光ディスクシステム用に開発されたインデックスガイド型のＡｌＧａＩｎＮから成るＧａＮ系半導体レーザ素子であり、斜め導波路を有し、且つ、リッジストライプ構造を有する。そして、第１化合物半導体層３０、第３化合物半導体層４０、及び、第２化合物半導体層５０は、具体的には、ＡｌＧａＩｎＮ系化合物半導体から成り、より具体的には、実施例１にあっては、以下の表１に示す層構成を有する。ここで、表１において、下方に記載した化合物半導体層ほど、ｎ型ＧａＮ基板２１に近い層である。第３化合物半導体層４０における井戸層を構成する化合物半導体のバンドギャップは３．０６ｅＶである。実施例１における半導体レーザ素子１０は、ｎ型ＧａＮ基板２１の（０００１）面上に設けられており、第３化合物半導体層４０は量子井戸構造を有する。ｎ型ＧａＮ基板２１の（０００１）面は、『Ｃ面』とも呼ばれ、極性を有する結晶面である。
【００６８】
［表１］
第２化合物半導体層５０
ｐ型ＧａＮコンタクト層（Ｍｇドープ）５５
ｐ型ＧａＮ（Ｍｇドープ）／ＡｌＧａＮ超格子クラッド層５４
ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層（Ｍｇドープ）５３
ノンドープＡｌＧａＮクラッド層５２
ノンドープＧａＩｎＮ光ガイド層５１
第３化合物半導体層４０
ＧａＩｎＮ量子井戸活性層
（井戸層：Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ／障壁層：Ｇａ0.98Ｉｎ0.02Ｎ）
第１化合物半導体層３０
ｎ型ＧａＮクラッド層３２
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３１
但し、
井戸層（２層）    １０．５ｎｍ    ノン・ドープ
障壁層（３層）    １４ｎｍ        ノン・ドープ
【００６９】
また、ｐ型ＧａＮコンタクト層５５及びｐ型ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子クラッド層５４の一部は、ＲＩＥ法にて除去されており、リッジストライプ構造５６が形成されている。リッジストライプ構造５６の両側にはＳｉＯ2／Ｓｉから成る積層絶縁膜５７が形成されている。尚、ＳｉＯ2層が下層であり、Ｓｉ層が上層である。ここで、リッジストライプ構造５６の有効屈折率と積層絶縁膜５７の有効屈折率との差は、５×１０-3乃至１×１０-2、具体的には、７×１０-3である。そして、リッジストライプ構造５６の頂面に相当するｐ型ＧａＮコンタクト層５５上には、第２電極（ｐ側オーミック電極）６２が形成されている。一方、ｎ型ＧａＮ基板２１の裏面には、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕから成る第１電極（ｎ側オーミック電極）６１が形成されている。具体的には、積層絶縁膜５７をＳｉＯ2／Ｓｉ積層構造とし、リッジストライプ構造の幅を１．５μｍとした。
【００７０】
実施例１における半導体レーザ素子１０にあっては、第３化合物半導体層４０及びその近傍から発生した光密度分布に、Ｍｇドープした化合物半導体層である、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層５３、ｐ型ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子クラッド層５４及びｐ型ＧａＮコンタクト層５５が出来るだけ重ならないようにすることで、内部量子効率が低下しない範囲で、内部損失を抑制している。そして、これにより、レーザ発振が開始される閾値電流密度を低減させている。具体的には、第３化合物半導体層４０からｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層５３までの距離ｄを０．１０μｍ、リッジストライプ構造５６の高さを０．３０μｍ、第２電極６２と第３化合物半導体層４０との間に位置する第２化合物半導体層５０の厚さを０．５０μｍ、第２電極６２の下方に位置するｐ型ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子クラッド層５４の部分の厚さを０．４０μｍとした。
【００７１】
そして、実施例１における半導体レーザ素子１０において、第２電極６２は、発光領域（利得領域）４１を経由して第１電極６１に直流電流を流すことで順バイアス状態とするための第１部分６２Ａと、可飽和吸収領域４２に電界を加えるための第２部分６２Ｂ（可飽和吸収領域４２に逆バイアス電圧Ｖsaを加えるための第２部分６２Ｂ）とに、分離溝６２Ｃによって分離されている。ここで、第２電極６２の第１部分６２Ａと第２部分６２Ｂとの間の電気抵抗値（『分離抵抗値』と呼ぶ場合がある）は、第２電極６２と第１電極６１との間の電気抵抗値の１×１０倍以上、具体的には１．５×１０3倍である。また、第２電極６２の第１部分６２Ａと第２部分６２Ｂとの間の電気抵抗値（分離抵抗値）は、１×１０2Ω以上、具体的には、１．５×１０4Ωである。
【００７２】
実施例１における半導体レーザ素子１０において、レンズ１２と対向する光出射端面には、例えば、反射率（ｒ2）０．５％以下、好ましくは反射率０．３％以下の無反射コート層（ＡＲ）あるいは低反射コート層が形成されている。一方、半導体レーザ素子１０における光出射端面と対向する端面には、反射率（ｒ1）８５％以上、好ましくは反射率９５％以上の高反射コート層（ＨＲ）が形成されている。可飽和吸収領域４２は、半導体レーザ素子１０における光出射端面と対向する端面の側に設けられている。無反射コート層（低反射コート層）として、酸化チタン層、酸化タンタル層、酸化ジルコニア層、酸化シリコン層及び酸化アルミニウム層から成る群から選択された少なくとも２種類の層の積層構造を挙げることができる。
【００７３】
実施例１における半導体レーザ素子１０のパルス繰返し周波数を１ＧＨｚとした。ここで、半導体レーザ素子１０の光出射端面に対向する端面と外部共振器との間の距離（Ｘ’）は１５０ｍｍである。外部共振器長さＸ’によって光パルス列の繰り返し周波数ｆが決定され、次式で表される。ここで、ｃは光速であり、ｎは導波路の屈折率である。
ｆ＝ｃ／（２ｎ・Ｘ’）
【００７４】
半導体レーザ素子１０の共振器長を６００μｍ、第２電極６２の第１部分６２Ａ、第２部分６２Ｂ、分離溝６２Ｃのそれぞれの長さを、５５０μｍ、３０μｍ、２０μｍとした。このような半導体レーザ素子１０において、第２電極６２の第１部分６２Ａに流す電流を１００ミリアンペア、第２電極６２の第１部分６２Ａに印加する逆バイアス電圧を１８ボルト（−１８ボルト）としたとき、動作温度２５゜Ｃにおいて、９．０ミリワットの平均パワーが得られた。
【００７５】
実施例１にあっては、図１の（Ａ）、図２〜図９に示すように、半導体発光素子をサブマウント１００に取り付けたとき、サブマウント１００の軸線ＡＸSMと半導体発光素子の軸線ＡＸLEとはθSM（度）を成して交わる。尚、図面においては、一点鎖線で、軸線ＡＸSM及び軸線ＡＸLEの方向のみを示した。実際の軸線ＡＸSM及び軸線ＡＸLEの位置は図面で示した位置とは異なる。そして、融着材料層１０３には、少なくとも２つの点状のアライメントマーク１０７が設けられており、２つのアライメントマーク１０７を結ぶ直線は、サブマウント１００の軸線とθSM（度）又は（９０−θSM）（度）を成して交わっている。あるいは又、融着材料層１０３には、少なくとも１つの帯状のアライメントマーク１０７が設けられており、アライメントマーク１０７の軸線は、サブマウント１００の軸線とθSM（度）又は（９０−θSM）（度）を成して交わっている。
【００７６】
具体的には、図１の（Ａ）に示すように、融着材料層１０３に４つの点状のアライメントマーク１０７が設けられており、第１のアライメントマーク１０７と第２のアライメントマーク１０７、第３のアライメントマーク１０７と第４のアライメントマーク１０７を結ぶ直線がサブマウント１００の軸線とθSM（度）を成して交わり、第１のアライメントマーク１０７と第４のアライメントマーク１０７、第２のアライメントマーク１０７と第３のアライメントマーク１０７を結ぶ直線がサブマウント１００の軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように、４つのアライメントマーク１０７が配置されている。
【００７７】
あるいは又、図２に示すように、融着材料層１０３に３つの点状のアライメントマーク１０７が設けられており、第１のアライメントマーク１０７と第２のアライメントマーク１０７を結ぶ直線がサブマウント１００の軸線とθSM（度）を成して交わり、第２のアライメントマーク１０７と第３のアライメントマーク１０７を結ぶ直線がサブマウント１００の軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように、３つのアライメントマーク１０７が配置されている。
【００７８】
あるいは又、図３及び図４に示すように、融着材料層１０３に２つの点状のアライメントマーク１０７が設けられており、２つのアライメントマーク１０７を結ぶ直線がサブマウント１００の軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように２つのアライメントマーク１０７が配置されており（図３参照）、あるいは又、２つのアライメントマーク１０７を結ぶ直線がサブマウント１００の軸線とθSM（度）を成して交わるように２つのアライメントマーク１０７が配置されている。
【００７９】
あるいは又、図５に示すように、融着材料層１０３に４つの帯状のアライメントマーク１０７が設けられており、第１の帯状のアライメントマーク１０７及び第３の帯状のアライメントマーク１０７の軸線が、サブマウント１００の軸線とθSM（度）を成して交わり、第２の帯状のアライメントマーク１０７及び第４の帯状のアライメントマーク１０７の軸線が、サブマウント１００の軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように、４つの帯状のアライメントマーク１０７が配置されている。
【００８０】
あるいは又、図６に示すように、融着材料層１０３に３つの帯状のアライメントマーク１０７が設けられており、２つの帯状のアライメントマーク１０７の軸線が、サブマウント１００の軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように２つの帯状のアライメントマーク１０７が配置され、残りの１つの帯状のアライメントマーク１０７の軸線が、サブマウント１００の軸線とθSM（度）を成して交わるように、３つの帯状のアライメントマーク１０７が配置されている。あるいは又、図７に示すように、２つの帯状のアライメントマーク１０７の軸線が、サブマウント１００の軸線とθSM（度）を成して交わように２つの帯状のアライメントマーク１０７が配置され、残りの１つの帯状のアライメントマーク１０７の軸線が、サブマウント１００の軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように、３つの帯状のアライメントマーク１０７が配置されている。
【００８１】
あるいは又、図８及び図９に示すように、融着材料層１０３に２つの帯状のアライメントマーク１０７が設けられており、２つの帯状のアライメントマーク１０７の軸線が、サブマウント１００の軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように２つの帯状のアライメントマーク１０７が配置されており、あるいは又、２つの帯状のアライメントマーク１０７の軸線が、サブマウント１００の軸線とθSM（度）を成して交わるように２つの帯状のアライメントマーク１０７が配置されている。
【００８２】
尚、図示しないが、一方の帯状のアライメントマーク１０７の軸線がサブマウント１００の軸線とθSM（度）を成して交わり、他方の帯状のアライメントマーク１０７の軸線がサブマウント１００の軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように、２つの帯状のアライメントマーク１０７を配置してもよい。また、融着材料層１０３に１つの帯状のアライメントマーク１０７が設けられており、アライメントマーク１０７の軸線が、サブマウント１００の軸線とθSM（度）を成して交わるように１つの帯状のアライメントマーク１０７が配置され、あるいは又、アライメントマーク１０７の軸線が、サブマウント１００の軸線と（９０−θSM）（度）を成して交わるように１つの帯状のアライメントマーク１０７が配置されてもよい。
【００８３】
実施例１にあっては、融着材料層１０３は、第１面側から、Ａｕ層１０４、及び、Ａｕ−Ｓｎ（Ａｕ80Ｓｎ20）合金層１０５の積層構造を有し、アライメントマーク１０７は、Ａｕ−Ｓｎ合金層１０５に設けられた開口部１０６から成り、開口部１０６の底部にＡｕ層１０４が露出している。そして、このような２層構成の融着材料層１０３にあっては、Ａｕ−Ｓｎ合金層１０５の射影像はＡｕ層１０４の射影像に含まれており、これによって、Ａｕ層１０４にボンディング法に基づき配線等を接続することができる。尚、Ａｕ層１０４及びＡｕ−Ｓｎ合金層１０５は、例えば、真空蒸着法に基づき形成されている。また、開口部１０６（アライメントマーク１０７）は、例えば、リフトオフ法に基づき形成することができる。
【００８４】
図示した実施例１のサブマウント組立体にあっては、アライメントマーク１０７は半導体発光素子と重なっていない。但し、このような形態に限定するものではなく、アライメントマーク１０７は半導体発光素子と重なり合っていてもよい。但し、この場合には、半導体発光素子の上方から、半導体発光素子を通してアライメントマーク１０７が識別できるような材料から（例えば、ＧａＮ系化合物半導体）から半導体発光素子を構成する必要があり、あるいは又、アライメントマーク１０７の上方に位置する半導体発光素子の構成要素を透明な材料から構成する必要がある。
【００８５】
角度θWGとして、０．１度≦θWG≦１０度、好ましくは、２度≦θWG≦６度を例示することができる。実施例１にあっては、具体的には、
θWG＝５．０度
とした。尚、
ｎLE＝２．５
ｎ0 ＝１．０
としたとき、
角度θSM＝１２．６度
である。
【００８６】
ところで、上述したとおり、第２化合物半導体層５０上に、１×１０2Ω以上の分離抵抗値を有する２電極６２を形成することが望ましい。ＧａＮ系半導体レーザ素子の場合、従来のＧａＡｓ系半導体レーザ素子とは異なり、ｐ型導電型を有する化合物半導体における移動度が小さいために、ｐ型導電型を有する第２化合物半導体層５０をイオン注入等によって高抵抗化することなく、その上に形成される第２電極６２を分離溝６２Ｃで分離することで、第２電極６２の第１部分６２Ａと第２部分６２Ｂとの間の電気抵抗値を第２電極６２と第１電極６１との間の電気抵抗値の１０倍以上とし、あるいは又、第２電極６２の第１部分６２Ａと第２部分６２Ｂとの間の電気抵抗値を１×１０2Ω以上とすることが可能となる。
【００８７】
ここで、第２電極６２に要求される特性は、以下のとおりである。即ち、
（１）第２化合物半導体層５０をエッチングするときのエッチング用マスクとしての機能を有すること。
（２）第２化合物半導体層５０の光学的、電気的特性に劣化を生じさせることなく、第２電極６２はウエットエッチング可能であること。
（３）第２化合物半導体層５０上に成膜したとき、１０-2Ω・ｃｍ2以下のコンタクト比抵抗値を示すこと。
（４）積層構造とする場合、下層金属層を構成する材料は、仕事関数が大きく、第２化合物半導体層５０に対して低いコンタクト比抵抗値を示し、しかも、ウエットエッチング可能であること。
（５）積層構造とする場合、上層金属層を構成する材料は、リッジストライプ構造を形成する際のエッチングに対して（例えば、ＲＩＥ法において使用されるＣｌ2ガス）に対して耐性があり、しかも、ウエットエッチング可能であること。
【００８８】
実施例１における半導体レーザ素子１０にあっては、第２電極６２を厚さ０．１μｍのＰｄ単層から構成した。
【００８９】
尚、ｐ型ＧａＮ層及びｐ型ＡｌＧａＮ層が交互に積層された超格子構造を有するｐ型ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子クラッド層５４の厚さは０．７μｍ以下、具体的には、０．４μｍであり、超格子構造を構成するｐ型ＧａＮ層の厚さは２．５ｎｍであり、超格子構造を構成するｐ型ＡｌＧａＮ層の厚さは２．５ｎｍであり、ｐ型ＧａＮ層及びｐ型ＡｌＧａＮ層の層数合計は１６０層である。また、第３化合物半導体層４０から第２電極６２までの距離は１μｍ以下、具体的には０．５μｍである。更には、第２化合物半導体層５０を構成するｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層５３、ｐ型ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子クラッド層５４、ｐ型ＧａＮコンタクト層５５には、Ｍｇが、１×１０19ｃｍ-3以上（具体的には、２×１０19ｃｍ-3）、ドーピングされており、波長４０５ｎｍの光に対する第２化合物半導体層５０の吸収係数は、少なくとも５０ｃｍ-1、具体的には、６５ｃｍ-1である。また、第２化合物半導体層５０は、第３化合物半導体層側から、ノンドープ化合物半導体層（ノンドープＧａＩｎＮ光ガイド層５１及びノンドープＡｌＧａＮクラッド層５２）、並びに、ｐ型化合物半導体層を有しているが、第３化合物半導体層４０からｐ型化合物半導体層（具体的には、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層５３）までの距離（ｄ）は１．２×１０-7ｍ以下、具体的には１００ｎｍである。
【００９０】
以下、図２５の（Ａ）、（Ｂ）、図２６の（Ａ）、（Ｂ）、図２７を参照して、実施例１におけるモード同期半導体レーザ素子の製造方法を説明する。尚、図２５の（Ａ）、（Ｂ）、図２６の（Ａ）、（Ｂ）は、基板等を略ＹＺ平面にて切断したときの模式的な一部断面図であり、図２７は、基板等を略ＸＺ平面にて切断したときの模式的な一部端面図である。
【００９１】
［工程−１００］
先ず、基体上、具体的には、ｎ型ＧａＮ基板２１の（０００１）面上に、周知のＭＯＣＶＤ法に基づき、第１導電型（ｎ型導電型）を有し、ＧａＮ系化合物半導体から成る第１化合物半導体層３０、ＧａＮ系化合物半導体から成る発光領域（利得領域）４１及び可飽和吸収領域４２を構成する第３化合物半導体層（活性層４０）、並びに、第１導電型と異なる第２導電型（ｐ型導電型）を有し、ＧａＮ系化合物半導体から成る第２化合物半導体層５０が、順次、積層されて成る積層構造体を形成する（図２５の（Ａ）参照）。
【００９２】
［工程−１１０］
その後、第２化合物半導体層５０上に第２電極６２を形成する。具体的には、真空蒸着法に基づきＰｄ層６３を全面に成膜した後（図２５の（Ｂ）参照）、Ｐｄ層６３上に、フォトリソグラフィ技術に基づきエッチング用レジスト層を形成する。そして、王水を用いて、エッチング用レジスト層に覆われていないＰｄ層６３を除去した後、エッチング用レジスト層を除去する。こうして、図２６の（Ａ）に示す構造を得ることができる。尚、リフトオフ法に基づき、第２化合物半導体層５０上に第２電極６２を形成してもよい。
【００９３】
［工程−１２０］
次いで、第２電極６２をエッチング用マスクとして、少なくとも第２化合物半導体層５０の一部分をエッチングして（具体的には、第２化合物半導体層５０の一部分をエッチングして）、リッジストライプ構造５６を形成する。具体的には、Ｃｌ2ガスを用いたＲＩＥ法に基づき、第２電極６２をエッチング用マスクとして用いて、第２化合物半導体層５０の一部分をエッチングする。こうして、図２６の（Ｂ）に示す構造を得ることができる。このように、帯状にパターニングされた第２電極６２をエッチング用マスクとして用いてセルフアライン方式にてリッジストライプ構造５６を形成するので、第２電極６２とリッジストライプ構造５６との間に合わせずれが生じることがない。
【００９４】
［工程−１３０］
その後、分離溝を第２電極６２に形成するためのレジスト層６４を形成する（図２７参照）。尚、参照番号６５は、分離溝を形成するために、レジスト層６４に設けられた開口部である。次いで、レジスト層６４をウエットエッチング用マスクとして、第２電極６２に分離溝６２Ｃをウエットエッチング法にて形成し、以て、第２電極６２を第１部分６２Ａと第２部分６２Ｂとに分離溝６２Ｃによって分離する。具体的には、王水をエッチング液として用い、王水に約１０秒、全体を浸漬することで、第２電極６２に分離溝６２Ｃを形成する。そして、その後、レジスト層６４を除去する。こうして、図１０及び図１１に示す構造を得ることができる。このように、ドライエッチング法と異なり、ウエットエッチング法を採用することで、第２化合物半導体層５０の光学的、電気的特性に劣化が生じることがない。それ故、半導体レーザ素子の発光特性に劣化が生じることがない。尚、ドライエッチング法を採用した場合、第２化合物半導体層５０の内部損失αiが増加し、閾値電圧が上昇したり、光出力の低下を招く虞がある。ここで、第２電極６２のエッチングレートをＥＲ0、積層構造体のエッチングレートをＥＲ1としたとき、
ＥＲ0／ＥＲ1≒１×１０2
である。このように、第２電極６２と第２化合物半導体層５０との間に高いエッチング選択比が存在するが故に、積層構造体をエッチングすること無く（あるいは、エッチングされても僅かである）、第２電極６２を確実にエッチングすることができる。尚、ＥＲ0／ＥＲ1≧１×１０、好ましくは、ＥＲ0／ＥＲ1≧１×１０2を満足することが望ましい。
【００９５】
第２電極６２を、厚さ２０ｎｍのパラジウム（Ｐｄ）から成る下層金属層と、厚さ２００ｎｍのニッケル（Ｎｉ）から成る上層金属層の積層構造としてもよい。ここで、王水によるウエットエッチングにあっては、ニッケルのエッチングレートは、パラジウムのエッチングレートの約１．２５倍である。
【００９６】
［工程−１４０］
その後、ｎ側電極の形成、基板の劈開等を行う。
【００９７】
［工程−１５０］
次に、実施例１のサブマウント組立体の組立方法を実行する。具体的には、アライメントマーク１０７を基準として、サブマウント１００と半導体発光素子（半導体レーザ素子１０）とを位置合わせした後、融着材料層１０３を溶融・冷却させて、サブマウント１００に半導体発光素子（半導体レーザ素子１０）を取り付ける。より具体的には、画像認識装置によってアライメントマーク１０７を検出し、各アライメントマーク１０７を結ぶ直線ＳＬ1及び直線ＳＬ2を求める。開口部１０６の底部にＡｕ層１０４が露出しているので、画像認識装置によってアライメントマーク１０７を容易に検出することができる。そして、ロボットアームによって把持された半導体レーザ素子１０を、半導体レーザ素子１０の対向する２辺が直線ＳＬ1と平行になり、且つ、半導体レーザ素子１０の他の対向する２辺が直線ＳＬ2と平行になり、更には、半導体レーザ素子１０の中心がサブマウント１００の中心と一致するように、ロボットアームを移動、回転させ、次いで、ロボットアームを下降させて、サブマウント１００上に半導体レーザ素子１０を載置する。より具体的には、第１電極６１と融着材料層１０３とを接触させる。そして、ヒータで融着材料層１０３を加熱することで融着材料層１０３を溶融させ、その後、ヒータの動作を中止することで融着材料層１０３を冷却させ、サブマウント１００に半導体レーザ素子１０を取り付ける。
【００９８】
［工程−１６０］
その後、サブマウント１００の各辺とヒートシンク１１０の対応する辺とが平行になるように、サブマウント１００とヒートシンク１１０とを位置合わせし、ヒータで接着層１０８を加熱することで接着層１０８を溶融させ、その後、ヒータの動作を中止することで接着層１０８を冷却させ、サブマウント１００をヒートシンク１１０に取り付ける。更に、パッケージ化を行うことで、サブマウント組立体を得ることができる。
【００９９】
尚、［工程−１５０］と［工程−１６０］とを同時に行ってもよいし、［工程−１６０］を行った後、［工程−１５０］を行ってもよい。
【０１００】
一般に、半導体層の抵抗Ｒ（Ω）は、半導体層を構成する材料の比抵抗値ρ（Ω・ｍ）、半導体層の長さＸ0（ｍ）、半導体層の断面積Ｓ（ｍ2）、キャリア密度ｎ（ｃｍ-3）、電荷量ｅ（Ｃ）、移動度μ（ｍ2／Ｖ秒）を用いて以下のように表される。
【０１０１】
Ｒ＝（ρ・Ｘ0）／Ｓ
＝Ｘ0／（ｎ・ｅ・μ・Ｓ）
【０１０２】
ｐ型ＧａＮ系半導体の移動度は、ｐ型ＧａＡｓ系半導体に比べて、２桁以上小さいため、電気抵抗値が高くなり易い。よって、幅１．５μｍ、高さ０．３０μｍといった断面積が小さいリッジストライプ構造を有する半導体レーザ素子の電気抵抗値は、上式から、大きな値となることが判る。
【０１０３】
製作した半導体レーザ素子１０の第２電極６２の第２部分６２Ａと第２部分６２Ｂとの間の電気抵抗値を４端子法にて測定した結果、分離溝６２Ｃの幅が２０μｍのとき、第２電極６２の第１部分６２Ａと第２部分６２Ｂとの間の電気抵抗値は１５ｋΩであった。また、製作した半導体レーザ素子１０において、第２電極６２の第１部分６２Ａから発光領域４１を経由して第１電極６１に直流電流を流して順バイアス状態とし、第１電極６１と第２電極６２の第２部分６２Ｂとの間に逆バイアス電圧Ｖsaを印加することによって可飽和吸収領域４２に電界を加えることで、モード同期動作させることができた。即ち、第２電極６２の第１部分６２Ａと第２部分６２Ｂとの間の電気抵抗値は、第２電極６２と第１電極６１との間の電気抵抗値の１０倍以上であり、あるいは又、１×１０2Ω以上である。従って、第２電極６２の第１部分６２Ａから第２部分６２Ｂへの漏れ電流の流れを確実に抑制することができる結果、発光領域４１を順バイアス状態とし、しかも、可飽和吸収領域４２を確実に逆バイアス状態とすることができ、確実にシングルモードのセルフ・パルセーション動作を生じさせることができた。
【０１０４】
実施例１の半導体レーザ素子を用いて集光型の外部共振器を構成して、モード同期動作する光出力装置を、図１２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。これらの光出力装置において、レーザ光源は、モード同期半導体レーザ素子１０、レンズ１２、光学フィルター１３、外部鏡１４、及び、レンズ１５から構成されている。そして、レーザ光源から出射されたレーザ光は、光アイソレータ１６を介して外部に出射される。そして、図１２の（Ａ）に示す集光型の外部共振器にあっては、可飽和吸収領域側に高反射コート層（ＨＲ）が形成された半導体レーザ素子の端面と外部鏡１４とで外部共振器が構成され、外部鏡１４から光パルスを取り出す。半導体レーザ素子の光出射端面には無反射コート層（ＡＲ）が形成されている。光学フィルターには、主にバンドパスフィルターが用いられ、レーザの発振波長の制御のために挿入される。尚、モード同期は、発光領域に印加する直流電流と可飽和吸収領域に印加する逆バイアス電圧Ｖsaとによって決定される。あるいは又、図１２の（Ｂ）に示すコリメート型の外部共振器にあっても、可飽和吸収領域側に高反射コート層（ＨＲ）が形成された半導体レーザ素子の端面と外部鏡１４とで外部共振器を構成し、外部鏡１４から光パルスを取り出す。発光領域（利得領域）側の半導体レーザ素子の端面（光出射端面）には無反射コート層（ＡＲ）が形成されている。
【０１０５】
図１３の（Ａ）及び（Ｂ）に示す外部共振器にあっては、可飽和吸収領域側（光出射端面）に反射コート層（Ｒ）が形成された半導体レーザ素子の端面と外部鏡とで外部共振器を構成し、可飽和吸収領域４２から光パルスを取り出す。発光領域（利得領域）側のモード同期半導体レーザ素子の端面には低反射コート層（ＡＲ）が形成されている。尚、図１３の（Ａ）に示す例は集光型であり、図１３の（Ｂ）に示す例はコリメート型である。あるいは又、図１３の（Ｃ）に示すように、半導体レーザ素子をモノリシック型とすることもできる。
【実施例２】
【０１０６】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例２にあっては、半導体発光素子は、半導体光増幅器（半導体レーザ増幅器，ＳＯＡ）２００から構成されている。実施例２のサブマウント組立体の模式的な平面図を図１４に示し、半導体光増幅器の概念図を含む実施例２の光出力装置の概念図を図１５に示し、半導体光増幅器の軸線（導波路の延びる方向であり、Ｘ方向）を含む仮想垂直面で半導体光増幅器を切断したときの半導体光増幅器の模式的な断面図を図１６に示し、半導体光増幅器の軸線と直交する仮想垂直面で半導体光増幅器を切断したときの半導体光増幅器の模式的な断面図を図１７に示す。尚、図１６は、図１７の矢印Ｉ−Ｉに沿った模式的な断面図であり、図１７は、図１６の矢印ＩＩ−ＩＩに沿った模式的な断面図である。
【０１０７】
具体的には、半導体光増幅器２００は、透過型半導体光増幅器から構成されており、
（ａ）第１導電型（実施例２においては、具体的には、ｎ型導電型）を有し、ＧａＮ系化合物半導体から成る第１化合物半導体層２３０、ＧａＮ系化合物半導体から成る光増幅領域（キャリア注入領域、利得領域）２４１を有する第３化合物半導体層（活性層）２４０、並びに、第１導電型と異なる第２導電型（実施例２においては、具体的には、ｐ型導電型）を有し、ＧａＮ系化合物半導体から成る第２化合物半導体層２５０が、順次、積層されて成る積層構造体、
（ｂ）第２化合物半導体層２５０上に形成された第２電極２６２、並びに、
（ｃ）第１化合物半導体層２３０に電気的に接続された第１電極２６１、
を備えている。
【０１０８】
そして、半導体光増幅器２００の光入射端面２０１、及び、光入射端面２０１に対向する光出射端面２０３には、低反射コート層（ＡＲ）２０２，２０４（図１６、図２０、図２１には図示せず）が形成されている。ここで、低反射コート層は、例えば、酸化チタン層、酸化タンタル層、酸化ジルコニア層、酸化シリコン層及び酸化アルミニウム層から成る群から選択された少なくとも２種類の層の積層構造から成る。そして、光入力端面２０１側から入射されたレーザ光が半導体光増幅器２００の内部で光増幅され、反対側の光出射端面２０３から出力される。レーザ光は基本的に一方向にのみ導波される。また、実施例２にあっては、レーザ光源は、実施例１にて説明したモード同期半導体レーザ素子１０から成り、モード同期半導体レーザ素子１０が出射するパルスレーザ光が半導体光増幅器２００に入射する。ここで、レーザ光源は、モード同期動作に基づきパルスレーザ光を出射する。実施例２における半導体光増幅器２００は、実施例１におけるモード同期半導体レーザ素子１０と第２電極及び光入出射端面の構成、構造を除き、実質的に同じ構成、構造を有する。半導体光増幅器２００においては、第２電極２６２には分離溝は設けられていない。ここで、実施例２〜実施例３の半導体光増幅器２００における構成要素であって、実施例１において説明した半導体レーザ素子における構成要素と同じ構成要素には、実施例１において説明した半導体レーザ素子における構成要素の参照番号に「２００」を加えた参照番号を付した。
【０１０９】
半導体発光素子の構成が実施例１と異なる点を除き、実施例２におけるサブマウント、サブマウント組立体、サブマウント組立体の組立方法は、実施例１にて説明したサブマウント、サブマウント組立体、サブマウント組立体の組立方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【０１１０】
図１５に示す実施例２の光出力装置において、レーザ光源は、実施例１にて説明したように、モード同期半導体レーザ素子１０、レンズ１２、光学フィルター１３、外部鏡１４、及び、レンズ１５から構成されている。そして、レーザ光源から出射されたレーザ光は、光アイソレータ１６、反射ミラー１７を介して、反射ミラー１８Ａに入射する。反射ミラー１８Ａによって反射されたレーザ光は、半波長板（λ／２波長板）１８Ｂ、レンズ１８Ｃを通過して、半導体光増幅器２００に入射する。尚、半波長板（λ／２波長板）１８Ｂは、半導体光増幅器２００からの戻り光が、レーザ光源に向かうことを防止するために配置されている。そして、半導体光増幅器２００において光増幅され、レンズ１９を介して系外に出射される。
【０１１１】
半導体光増幅器２００の基本的特性を図１８の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。ここで、図１８の（Ａ）及び（Ｂ）には、第２電極２６２から第１電極２６１に電流Ｉ0を流したときの光出力（図１８の（Ａ）においては、曲線「Ｂ」で示す）を示し、図１８の（Ａ）には、更に、第２電極２６２から第１電極２６１に電流Ｉ0を流したときに、第２電極２６２と第１電極２６１との間の印加される電圧Ｖ0（図１８の（Ａ）においては、曲線「Ａ」で示す）を示す。尚、横軸は、第２電極２６２から第１電極２６１に流す電流Ｉ0の値（単位：ミリアンペア）であり、縦軸は、第２電極２６２と第１電極２６１との間の印加される電圧Ｖ（単位：ボルト）及び光出力（単位：ミリワット）である。また、図１８の（Ａ）は、半導体光増幅器２００にレーザ光源からレーザ光を入射させていない状態におけるグラフであり、図１８の（Ｂ）は、半導体光増幅器２００にレーザ光源からレーザ光（光出力：２ミリワット）を入射させている状態におけるグラフである。図１８の（Ａ）及び（Ｂ）から、第２電極２６２から第１電極２６１に３００ミリアンペアの電流Ｉ0を流している状態において、半導体光増幅器２００にレーザ光源からレーザ光を入射させていないとき、半導体光増幅器２００からの光出力は２．６ミリワットであったものが、半導体光増幅器２００にレーザ光源からレーザ光を入射させたとき、半導体光増幅器２００からの光出力は８．５ミリワットとなり、半導体光増幅器２００への入射レーザ光が、半導体光増幅器２００によって約３倍、増幅されている。尚、半導体光増幅器２００において、レーザ発振はしていない。また、図１８の（Ｂ）から、第２電極２６２から第１電極２６１に流す電流Ｉ0を増加させると、半導体光増幅器２００への入射レーザ光が、半導体光増幅器２００によって飛躍的に増幅されていることが判る。
【０１１２】
実施例２においては、半導体光増幅器を透過型半導体光増幅器から構成したが、これに限定するものではなく、図１９の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｂ）に概念図を示すように、反射型半導体光増幅器や、共振型半導体光増幅器、モノリシック型半導体光増幅器から構成することもできる。反射型半導体光増幅器にあっては、図１９の（Ａ）に示すように、半導体光増幅器２００の一方の端面（光入出射端面）２０６には低反射コート層（ＡＲ）２０７が形成され、対向する他方の端面２０８には高反射コート層（ＨＲ）２０９が形成されている。そして、一方の端面２０６から入射されたレーザ光が半導体光増幅器２００の内部で光増幅され、反対側の端面２０８で反射され、半導体光増幅器２００の内部を再び通過して光増幅され、一方の端面２０６から出射される。この半導体光増幅器２００から出射されたレーザ光は、半導体光増幅器２００に入射するレーザ光と適切な光学部品（例えば、ビームスプリッタやハーフミラー）によって分離される。同じデバイス長の半導体光増幅器においては、透過型半導体光増幅器よりも反射型半導体光増幅器の方が増幅パスが２倍となり、より高い増幅が可能になるが、入力レーザ光と出力レーザ光を分離する光学部品が必要となる。共振型半導体光増幅器にあっては、図１９の（Ｂ）に示すように、両端面に適度な反射率を有するコーティングが施されており、レーザ光が共振型半導体光増幅器の内部を共振して増幅される。コーティングの反射率が高すぎると、レーザ発振してしまうため、光増幅器として機能させるには反射率の調整が必要である。モノリシック型半導体光増幅器は、図１９の（Ｃ）に示すように、半導体レーザ素子と半導体光増幅器とが一体になったものである。
【実施例３】
【０１１３】
実施例３は実施例２の変形である。実施例３の半導体光増幅器の軸線（導波路の延びる方向）を含む仮想垂直面で半導体光増幅器を切断したときの半導体光増幅器の模式的な断面図を図２０に示す。
【０１１４】
実施例３にあっては、半導体光増幅器２００の軸線に沿って光出射端面２０３から積層構造体の内側の領域には、キャリア非注入領域２０５が設けられている。ここで、半導体光増幅器２００の軸線に沿ったキャリア非注入領域２０５の長さ（キャリア非注入領域２０５の幅）をＬNCとしたとき、
ＬNC ＝５μｍ
である。キャリア非注入領域２０５には第２電極２６２が設けられていない。半導体光増幅器全体の長さは２．０ｍｍである。尚、半導体光増幅器２００の軸線に沿って光入射端面２０１から積層構造体の内側の領域にも、キャリア非注入領域が設けられている。
【０１１５】
このように、半導体光増幅器２００の軸線に沿って光出射端面２０３から積層構造体の内側の領域には、キャリア非注入領域２０５が設けられている。それ故、光出射端面２０３から出射されるレーザ光の幅を広げることができるので、より一層高い光出力を達成することができるし、信頼性の向上を図ることができる。
【０１１６】
あるいは又、半導体光増幅器の軸線（Ｘ方向）を含む仮想垂直面で半導体光増幅器を切断したときの半導体光増幅器の模式的な断面図を図２１に示すように、第２電極２６２は、分離溝２６２Ｃで分離された第１部分２６２Ａ及び第２部分２６２Ｂから構成され、キャリア非注入領域２０５には第２電極の第２部分２６２Ｂが設けられている。そして、第２電極の第２部分２６２Ｂには、ビルトイン電圧以下の電圧、具体的には、０ボルトが印加される。このように、第２電極の第２部分に第１部分よりも低い電圧を印加することで、第２部分が含まれたキャリア非注入領域が存在するので、入射レーザ光の光強度が高くなっても、化合物半導体層の相対的な屈折率が高くなるといった現象の発生を抑制することができ、半導体光増幅器の光出射端面から出射されるレーザ光が幅方向に広がり易い。そして、レーザ光が半導体光増幅器から出射される領域の光出射端面を占める面積が大きいが故に、半導体光増幅器の高出力化を図ることができる。
【実施例４】
【０１１７】
実施例４は、本発明のサブマウント、本発明の第２の態様に係るサブマウント組立体、並びに、本発明の第２の態様に係るサブマウント組立方法に関する。実施例４のサブマウント組立体の模式的な平面図を図２２に示す。尚、図２２の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な端面図は、実質的に図１の（Ｂ）と同じである。実施例４のサブマウント組立体は、
光入出射端面の法線に対して軸線がθWG（度）傾き、屈折率ｎLEを有する半導体材料から成る導波路１１を備えた半導体発光素子（例えば、実施例１において説明した半導体レーザ素子１０や、実施例２〜実施例３において説明した半導体光増幅器２００）を固定するためのサブマウント１００、及び、
サブマウント１００を取り付けるためのヒートシンク１１０、
を具備したサブマウント組立体である。そして、
サブマウント１００の半導体発光素子を取り付ける第１面１０１には、半導体発光素子を固定するための融着材料層１０３が設けられており、
サブマウント１００の第１面１０１と対向する第２面１０２には、接着層１０８が形成されており、
サブマウント１００は接着層１０８を介してヒートシンク１１０に取り付けられており、
半導体発光素子の光入出射端面の外側近傍の光通過媒質の屈折率をｎ0としたとき、角度θSM＝ｓｉｎ-1［ｎLE・ｓｉｎ（θWG）／ｎ0］を識別できるアライメントマーク１０７が、融着材料層１０３に形成されている。
【０１１８】
尚、実施例４にあっても、実施例１と同様に、第１面１０１と対向する第２面１０２には接着層１０８が形成されており、サブマウント１００は接着層１０８を介してヒートシンク１１０に取り付けられ、サブマウント１００をヒートシンク１１０に取り付けたとき、サブマウント１００の軸線とヒートシンク１１０の軸線とはθSM（度）を成して交わる。そして、図１〜図９を参照して実施例１において説明したと同様に、融着材料層１０３には、少なくとも２つの点状のアライメントマーク１０７が設けられており、２つのアライメントマーク１０７を結ぶ直線は、サブマウント１００の軸線とθSM（度）又は（９０−θSM）（度）を成して交わっている形態とすることができ、あるいは又、融着材料層１０３には、少なくとも１つの帯状のアライメントマーク１０７が設けられており、アライメントマーク１０７の軸線は、サブマウント１００の軸線とθSM（度）又は（９０−θSM）（度）を成して交わっている形態とすることができる。
【０１１９】
実施例４のサブマウント組立体の組立方法にあっては、実施例１の［工程−１５０］と同様の工程において、アライメントマーク１０７を基準として、サブマウント１００とヒートシンク１１０とを位置合わせした後、接着層１０８を溶融・冷却させて、サブマウント１００をヒートシンク１１０に取り付ける。具体的には、画像認識装置によってアライメントマーク１０７を検出し、各アライメントマーク１０７を結ぶ直線ＳＬ1及び直線ＳＬ2を求める。そして、ロボットアームによって把持されたサブマウント１００を、ヒートシンク１１０の対向する２辺が直線ＳＬ1とθSM（度）を成して交わり、且つ、ヒートシンク１１０の他の対向する２辺が直線ＳＬ2と（９０−θSM）（度）を成して交わるように、更には、サブマウント１００の中心がヒートシンク１１０の中心と一致するように、ロボットアームを移動、回転させ、次いで、ロボットアームを下降させて、ヒートシンク１１０上にサブマウント１００を載置する。より具体的には、接着層１０８とヒートシンク１１０とを接触させる。そして、ヒータで接着層１０８を加熱することで接着層１０８を溶融させ、その後、ヒータの動作を中止することで接着層１０８を冷却させ、ヒートシンク１１０にサブマウント１００を取り付ける。
【０１２０】
その後、サブマウント１００の各辺と半導体レーザ素子１０の対応する辺とが平行になるように、サブマウント１００と半導体レーザ素子１０とを位置合わせし、ヒータで融着材料層１０３を加熱することで融着材料層１０３を溶融させ、その後、ヒータの動作を中止することで融着材料層１０３を冷却させ、半導体レーザ素子１０をサブマウント１００に取り付ける。更に、パッケージ化を行うことで、サブマウント組立体を得ることができる。
【０１２１】
尚、ヒートシンク１１０へのサブマウント１００の取付け、サブマウント１００への半導体レーザ素子１０の取付けを同時に行ってもよいし、サブマウント１００への半導体レーザ素子１０の取付けの後、ヒートシンク１１０へのサブマウント１００の取付けを行ってもよい。
【０１２２】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した半導体発光素子、半導体レーザ素子、半導体光増幅器、光出力装置、レーザ光源の構成、構造の構成は例示であり、適宜、変更することができる。また、実施例においては、種々の値を示したが、これらも例示であり、例えば、使用する半導体発光素子、半導体レーザ素子、半導体光増幅器、光出力装置、レーザ光源の仕様が変われば、変わることは当然である。実施例においては、専ら、半導体レーザ素子として、パルス発振型の半導体レーザ素子を例に挙げ、説明を行ったが、半導体レーザ素子を連続発振型の半導体レーザ素子とすることができることは云うまでもない。
【０１２３】
実施例１においては、第１電極とサブマウントとを接触させた状態でサブマウント組立体を組み立てたが、代替的に、第２電極とサブマウントとを接触させた状態でサブマウント組立体を組み立ててもよい。即ち、所謂ジャンクション・ダウン方式での半導体発光素子の取付けを採用してもよい。但し、この場合には、レーザ光の進行が基板及びサブマウントによって妨害されないように、半導体発光素子の光入出射端面がサブマウントから突出した状態とすることが好ましい。そして、このような構成とすることで、ヒートシンクによる半導体発光素子の冷却効果を一層向上させることができる。
【０１２４】
また、第２電極を、厚さ２０ｎｍのパラジウム（Ｐｄ）から成る下層金属層と、厚さ２００ｎｍのニッケル（Ｎｉ）から成る上層金属層の積層構造としてもよい。尚、王水によるウエットエッチングにあっては、ニッケルのエッチングレートは、パラジウムのエッチングレートの約１．２５倍である。
【０１２５】
実施例においては、半導体発光素子を、ｎ型ＧａＮ基板の極性面であるＣ面，｛０００１｝面上に設けた。ところで、このような場合、第３化合物半導体層にピエゾ分極及び自発分極に起因した内部電界によるＱＣＳＥ効果（量子閉じ込めシュタルク効果）によって、電気的に可飽和吸収が制御し難くなる場合がある。即ち、場合によっては、セルフ・パルセーション動作及びモード同期動作を得るために第１電極に流す直流電流の値及び可飽和吸収領域に印加する逆バイアス電圧の値を高くする必要が生じたり、メインパルスに付随したサブパルス成分が発生したり、外部信号と光パルスとの間での同期が取り難くなることがある。このような現象の発生を抑制するためには、｛１１−２０｝面であるＡ面、｛１−１００｝面であるＭ面、｛１−１０２｝面といった無極性面上、あるいは又、｛１１−２４｝面や｛１１−２２｝面を含む｛１１−２ｎ｝面、｛１０−１１｝面、｛１０−１２｝面といった半極性面上に、半導体発光素子を設ければよい。これによって、半導体発光素子の第３化合物半導体層にたとえピエゾ分極及び自発分極が生じた場合であっても、第３化合物半導体層の厚さ方向にピエゾ分極が生じることは無く、第３化合物半導体層の厚さ方向とは略直角の方向にピエゾ分極が生じるので、ピエゾ分極及び自発分極に起因した悪影響を排除することができる。尚、｛１１−２ｎ｝面とは、ほぼＣ面に対して４０度を成す無極性面を意味する。また、無極性面上あるいは半極性面上に半導体発光素子を設ける場合、井戸層の厚さの制限（１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下）及び障壁層の不純物ドーピング濃度の制限（２×１０18ｃｍ-3以上、１×１０20ｃｍ-3以下）を無くすことが可能である。
【０１２６】
発光領域４１や可飽和吸収領域４２の数は１に限定されない。１つの第２電極の第１部分６２Ａと２つの第２電極の第２部分６２Ｂ1，６２Ｂ2とが設けられた半導体レーザ素子の模式的な端面図を図２３に示す。この半導体レーザ素子にあっては、第１部分６２Ａの一端が、一方の分離溝６２Ｃ1を挟んで、一方の第２部分６２Ｂ1と対向し、第１部分６２Ａの他端が、他方の分離溝６２Ｃ2を挟んで、他方の第２部分６２Ｂ2と対向している。そして、１つの発光領域４１が、２つの可飽和吸収領域４２1，４２2によって挟まれている。あるいは又、２つの第２電極の第１部分６２Ａ1，６２Ａ2と１つの第２電極の第２部分６２Ｂとが設けられたモード同期半導体レーザ素子の模式的な端面図を図２４に示す。このモード同期半導体レーザ素子にあっては、第２部分６２Ｂの端部が、一方の分離溝６２Ｃ1を挟んで、一方の第１部分６２Ａ1と対向し、第２部分６２Ｂの他端が、他方の分離溝６２Ｃ2を挟んで、他方の第１部分６２Ａ2と対向している。そして、１つの可飽和吸収領域４２が、２つの発光領域４１1，４１2によって挟まれている。
【符号の説明】
【０１２７】
１００・・・サブマウント、１０１・・・サブマウントの第１面、１０２・・・サブマウントの第２面、１０３・・・融着材料層、１０４・・・Ａｕ層、１０５・・・Ａｕ−Ｓｎ合金層、１０６・・・開口部、１０７・・・アライメントマーク、１０８・・・接着層、１１０・・・ヒートシンク、１０・・・半導体レーザ素子、１１・・・導波路、２００・・・半導体光増幅器、１２，１５，１８Ｃ，１９・・・レンズ、１３・・・光学フィルター、１４・・・外部鏡、１６・・・光アイソレータ、１７，１８Ａ・・・反射ミラー、１８Ｂ・・・半波長板（λ／２波長板）、２１，２２１・・・ｎ型ＧａＮ基板、３０，２３０・・・第１化合物半導体層、３１，２３１・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、３２，２３２・・・ｎ型ＧａＮクラッド層、４０，２４０・・・第３化合物半導体層、４１，４１1，４１2・・・発光領域、４２，４２1，４２2・・・可飽和吸収領域、２４１・・・光増幅領域（キャリア注入領域）、２０１・・・光入射端面、２０３・・・光出射端面、２０２，２０４・・・低反射コート層（ＡＲ）、２０５・・・キャリア非注入領域、２０６，２０８・・・光入出射端面、２０７・・・低反射コート層（ＡＲ）、２０９・・・高反射コート層（ＨＲ）、５０，２５０・・・第２化合物半導体層、５１，２５１・・・ノンドープＧａＩｎＮ光ガイド層、５２，２５２・・・ノンドープＡｌＧａＮクラッド層、５３，２５３・・・ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層（Ｍｇドープ）、５４，２５４・・・ｐ型ＧａＮ（Ｍｇドープ）／ＡｌＧａＮ超格子クラッド層、５５，２５５・・・ｐ型ＧａＮコンタクト層（Ｍｇドープ）、５６，２５６・・・リッジストライプ構造、５７，２５７・・・積層絶縁膜、６１，２６１・・・第１電極、６２，２６２・・・第２電極、６２Ａ，６２Ａ1，６２Ａ2，２６２Ａ・・・第２電極の第１部分、６２Ｂ，６２Ｂ1，６２Ｂ2，２６２Ｂ・・・第２電極の第２部分、６２Ｃ，６２Ｃ1，６２Ｃ2，２６２Ｃ・・・分離溝、６３・・・Ｐｄ単層、６４・・・レジスト層、６５・・・開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【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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