(57)【要約】      （修正有）【課題】歩留まりが高く、量産性、信頼性に優れた、高出力、高輝度の半導体レーザの提供。【解決手段】半導体基板と、半導体基板に設けられ、半導体基板の表面の法線に対して４５°傾斜した第１反射面と、第２反射面との間に挟まれたレーザ活性領域１０と、レーザ活性領域の上に形成された、電極１、第１反射膜、および部分反射膜３を含み、電極と半導体基板との間に電流を流すことにより、レーザ活性領域でレーザ発振が得られる半導体レーザ装置において、レーザ活性領域で発生した光が、第１反射面で反射されて第１反射膜と部分反射膜とに入射し、その一部が部分反射膜を透過して出力される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
該半導体基板に設けられ、該半導体基板の表面の法線に対して４５°傾斜した第１反射面と、第２反射面との間に挟まれたレーザ活性領域と、
該レーザ活性領域の上に形成された、電極、第１反射膜、および部分反射膜を含み、
該電極と該半導体基板との間に電流を流すことにより、該レーザ活性領域でレーザ発振が得られる半導体レーザ装置であって、
該レーザ活性領域で発生した光が、該第１反射面で反射されて該第１反射膜と該部分反射膜とに入射し、その一部が該部分反射膜を透過して出力されることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
上記レーザ活性領域上で、上記部分反射膜は、上記第１反射膜の両側を挟むように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
上記第２反射面は上記半導体基板の表面の法線に対して４５°傾斜し、第２反射膜が上記レーザ活性領域の上に設けられ、
該第２反射面に入射した光は、該第２反射面で反射されて該第２反射膜に入射し、更に該第２反射膜で反射されることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
上記第２反射面は上記半導体基板の表面の法線に平行な面からなり、該第２反射面が反射膜で覆われたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
対向する表面と裏面とを有する半導体基板と、
該半導体基板の表面上に設けられた表面電極および反射防止膜と、
該半導体基板の裏面に設けられ、該半導体基板の表面の法線に対して４５°傾斜した第１反射面と、第２反射面との間に挟まれたレーザ活性領域と、
該レーザ活性領域の上に形成された、裏面電極とを含み、
該表面電極と該裏面電極との間に電流を流すことにより、該レーザ活性領域でレーザ発振が得られる半導体レーザ装置であって、
該半導体基板は、第１超格子ミラーと第２超格子ミラーとを含み、
該レーザ活性領域で発生した光が、該第１反射面で反射されて該第１超格子ミラーと該第２超格子ミラーとに入射し、その一部が該第２超格子ミラーおよび該反射防止膜を透過して出力されることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
上記第２超格子ミラーは、上記第１超格子ミラーの両側を挟むように配置されたことを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
上記第２反射面は上記半導体基板の法線に平行な面からなり、該第２反射面が反射膜で覆われたことを特徴とする請求項５または６に記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に、高出力、高輝度の半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ装置は、光を放出する活性領域が対向する２つの反射面で囲まれたレーザ共振構造を有する。２つの反射面には、基板の表面の法線に平行なへき開面が用いられる。一方の反射面には第１反射膜と部分反射膜が設けられ、他方の反射面には第２反射膜が設けられている。第１反射膜と第２反射膜はレーザ光を全反射し、部分反射膜はレーザ光の一部を反射し他を透過する。
【０００３】
即ち、活性領域で発生したレーザ光のうち、第２反射膜に入射したレーザ光は、第２反射膜で全反射されて活性領域を導波した後に第１反射膜または部分反射膜に入射する。第１反射膜に入射したレーザ光は全反射され活性領域に戻る。一方、部分反射膜に入射したレーザ光は、一部は反射されて活性領域に戻り、他は透過してレーザ光として外部に出力される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９１０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる半導体レーザ装置では、基板の表面に垂直なへき開面を反射面に用いるため、半導体基板をへき開によって分割した後にへき開面に反射膜が形成される。即ち、半導体基板をへき開で分割してＬＤ（Laser Diode）チップを形成し、リソグラフィ工程によりＬＤチップのへき開面にレジストマスクを形成した後、金属膜を堆積させてリフトオフ工程を行い反射膜が形成される。このため、特に、１つの面に反射膜と部分反射膜の双方を形成する場合、リソグラフィ工程におけるへき開面上での位置合わせが難しくなり、量産工程には適さない。また、リソグラフィ工程でＬＤチップを固定する際に、ＬＤチップの損傷、汚染、更にはへき開面の酸化等が発生し、歩留りや信頼性が低下していることも見出された。
【０００６】
そこで、本発明は、へき開面を反射面とする半導体レーザ装置の問題点を解決し、歩留りが高く、量産性、信頼性に優れた、高出力、高輝度の半導体レーザ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、半導体基板と、半導体基板に設けられ、半導体基板の表面の法線に対して４５°傾斜した第１反射面と、第２反射面との間に挟まれたレーザ活性領域と、レーザ活性領域の上に形成された、電極、第１反射膜、および部分反射膜を含み、電極と半導体基板との間に電流を流すことにより、レーザ活性領域でレーザ発振が得られる半導体レーザ装置であって、レーザ活性領域で発生した光が、第１反射面で反射されて第１反射膜と部分反射膜とに入射し、その一部が部分反射膜を透過して出力されることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる半導体レーザ装置では、ＬＤチップのへき開面上での位置合わせが不要となり、ＬＤチップの損傷、汚染、へき開面の酸化等が発生しないため、歩留りや信頼性の高い半導体レーザ装置を得ることができる。また、高反射率の反射膜（または超格子ミラー）の両側に低反射率の部分反射膜（または超格子ミラー）を配置することで、高輝度、高出力のレーザを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の部分斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の上面図および側面図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の部分斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の上面図および側面図である。
【図５】本発明の実施の形態３にかかる半導体レーザ装置の上面図、側面図および断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の部分斜視図である。また、図２は、半導体レーザ装置１００の（ａ）上面図および（ｂ）側面図である。
【００１１】
半導体レーザ装置１００は、図２（ｂ）に示すように、ヒートシンク８と、その上に設けられた半導体基板７を含む。ヒートシンク８は、例えばアルミニウム等の金属からなり、半導体基板７は、砒化ガリウム等の半導体からなる。半導体基板７の上には、半導体基板７の一部をエッチング加工して形成したレーザ活性領域１０を有する。更に、レーザ活性領域１０の上には、例えば金属からなる電極１が設けられている。
【００１２】
レーザ活性領域１０は、対向する側面がそれぞれ半導体基板７の表面の法線に対して約４５°傾斜した反射面６となっている。レーザ活性領域１０の上には、電極１が形成され、その両側には、光を全反射する反射膜２、４、および光を部分的に反射し他を透過する部分反射膜３が設けられている。反射膜２、４および部分反射膜３は、例えばＳｉＯ２／ＴｉＯ２のような誘電体材料の多層膜からなり、各層の厚さや積層数で反射率を調整する。例えば、反射膜２、４の反射率は約１００％で、部分反射膜３の反射率は３〜１５％程度である。
【００１３】
半導体レーザ装置１００では、電極１から基板７、ヒートシンク８の方向（図２（ｂ）に矢印で表示）に電流を流すことにより、レーザ活性領域１０全体に反転分布が生じ、自然放出光が発生する。この光の一部は、レーザ活性領域１０で誘導放出により増幅され、レーザ活性領域１０を往復することによってレーザ発振する。
【００１４】
例えば、レーザ活性領域１０中で発生した光は、反射面６で反射されて反射膜２に入射し、ここで全反射される。この光は、更に反射面６で反射され、レーザ活性領域１０を導波した後、反対側の反射面６で反射され、反射膜４および部分反射膜３に入射する。反射膜４に入射した光は全反射されて、再度反射面６で反射されてレーザ活性領域１０に戻る。これを繰り返すことで、レーザ活性領域１０内で共振が起こりレーザ発振する。一方、部分反射膜３に入射した光は、一部は反射されてレーザ活性領域１０に戻るが、他は部分反射膜３を透過してレーザ光として出力される（図２（ｂ）参照）。
【００１５】
図２（ｂ）に示すように、半導体レーザ装置１００のレーザ出力端面では、反射膜４が中央に設けられ、その両側に部分反射膜３が設けられている。このため、反射面６で反射された光のうち、中心部の輝度の高い部分が反射膜４で反射されてレーザ活性領域１０にフィードバックされて、レーザ発振に寄与し、高輝度で高出力のレーザ光を得ることが可能となる。
【００１６】
半導体レーザ装置１００は、半導体基板７の上に、フォトリソグラフィ法を用いて選択的に、電極１、反射膜２、４、および部分反射膜３を形成する。その後に、例えばウエットエッチングを用いて、異方性エッチングによりレーザ活性領域１０を形成する。半導体基板１の面方位やエッチング液を選択することにより、半導体基板７の表面に対して４５°に傾斜した反射面６を形成することができる。
【００１７】
このように、半導体レーザ装置１００では、半導体基板１の上面に反射膜２、４、および部分反射膜３を形成し、従来の半導体レーザ装置のようにＬＤチップのへき開面上に反射膜を形成する必要はない。このため、リソグラフィ工程におけるへき開面上での位置合わせが不要になると共に、リソグラフィ工程でＬＤチップを固定する際の、ＬＤチップの損傷、汚染、へき開面の酸化等も発生しない。これにより、歩留りや信頼性の高い半導体レーザ装置１００を得ることができる。
【００１８】
また、部分反射膜３で覆われたレーザ出力端面からレーザ活性領域（導波路）１０までの距離は、マイクロメータ単位の距離であるため、レーザ活性領域１０中の導波路からレーザ出力端面までの距離が短く、この間におけるビームの拡がりを押さえることができ、高輝度のレーザ光を得ることができる。
【００１９】
なお、レーザ出力端面上の反射膜４の反射率を低くして、反射膜４と部分反射膜３の双方からレーザ光が出射するようにしても良い。この場合、反射膜４を透過するレーザ光と部分反射膜３を透過するレーザ光の位相が揃うように反射膜４、部分反射膜３の組成や厚さを調整することにより、収束性の良いレーザ光を出力できる。
【００２０】
実施の形態２．
図３は、全体が２００で表される、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の部分斜視図である。また、図４は、半導体レーザ装置２００の（ａ）上面図および（ｂ）側面図である。図３、４中、図１、２と同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２１】
図３、４から明らかなように、半導体レーザ装置２００では、一方の反射面（左側）が、半導体基板７の表面の法線に平行なへき開面からなり、その上に反射膜２が設けられている。他の構造は、上述の半導体レーザ装置１００と同様である。
【００２２】
図４（ｂ）に矢印で示した方向に電流を流すことにより、レーザ活性領域１０中でレーザ発振が起き、部分反射膜３を通ってレーザ光が出力される。
【００２３】
半導体レーザ装置２００では、上述の半導体レーザ装置１００と同様の効果が得られると共に、一方の反射面をへき開面から形成することにより、製造工程を簡略化することができる。なお、へき開面上に形成するのは反射膜２のみで、反射膜４および部分反射膜３は半導体基板７の表面と平行な面に形成される。このため、へき開面上への反射膜２の形成工程は簡単に行える。
【００２４】
実施の形態３．
図５は、全体が３００で表される、本発明の実施の形態３にかかる半導体レーザ装置の、（ａ）上面図、（ｂ）側面図、および（ｃ）（ｂ）のＸ−Ｘ’における断面図である。図５中、図１、２と同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２５】
半導体レーザ装置３００では、半導体基板７の表面に電極１と無反射膜９が設けられている。無反射膜９は、例えばＭｇＦ２やＳｉＯ２からなる。半導体基板７の裏面は、エッチングによりレーザ活性領域１０が形成されている。レーザ活性領域１０の端部は、一方が半導体基板７の表面の法線に平行な反射面であり（図５（ｂ）の左側）、他方が半導体基板７の表面の法線に対して４５°の反射面６である（図５（ｂ）の右側）。法線に平行な反射面の上には反射率が約１００％の反射膜２が設けられている。また、レーザ活性領域１０の上には電極１が設けられている。
【００２６】
また、図５（ｃ）に示すように、半導体基板７中には、材料の異なる半導体薄膜を交互に積層した超格子ミラー１３、１４が設けられている。超格子ミラー１４の反射率は高く、約１００％であり、一方、超格子ミラー１３の反射率は低く、例えば３〜１５％程度である。
【００２７】
半導体レーザ装置３００では、２つの電極１の間に、図５（ｂ）の矢印で示す方向に電流を流すことにより、レーザ活性領域１０全体に反転分布が生じ、自然放出光が発生する。この光は、反射膜２と超格子ミラー１３、１４との間を往復することによりレーザ発振する。超格子ミラー１３では、多くの光が透過され、半導体基板７の表面に設けられた無反射膜９を通ってレーザ光として出力される（図５（ｂ）に矢印で表示）。
【００２８】
図５（ｃ）に示すように、反射率の高い超格子ミラー１４が中央に設けられ、その両側に低反射の超格子ミラー１３が設けられているため、反射面６で反射された光のうち、中心部の輝度の高い部分が超格子ミラー１４で反射されてレーザ活性領域１０にフィードバックされてレーザ発振に寄与し、高輝度のレーザ光を得ることが可能となる。
【００２９】
半導体レーザ装置３００では、特に、冷却を行う面がレーザ活性領域１０に近いため、より効率的な冷却が可能となる。
【符号の説明】
【００３０】
１  電極、２  反射膜、３  部分反射膜、４  反射膜、６  反射面、７  半導体基板、８  ヒートシンク、９  無反射膜、１０  レーザ活性領域、１３、１４  超格子ミラー、１００、２００、３００  半導体レーザ装置。
【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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