(57)【要約】【課題】コーティング膜の反射率を３〜１３％の範囲内に設定し、コーティング膜の剥離を防止し、半導体レーザの信頼性を確保することができる半導体レーザを得る。【解決手段】レーザ光を出射する前端面にコーティング膜が形成されたＧａＮ系の半導体レーザであって、コーティング膜は、前端面に接する第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜上に形成された第２の絶縁膜とを有し、半導体レーザのレーザ光の波長λに対して、第２の絶縁膜の光学膜厚はλ／４の奇数倍であり、第１の絶縁膜は、第２の絶縁膜よりもＧａＮに対する密着性が強く、第２の絶縁膜の屈折率は２〜２．３であり、第１の絶縁膜の膜厚は１０ｎｍ以下であり、第１の絶縁膜は、化学量論組成の酸化膜である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する前端面にコーティング膜が形成されたＧａＮ系の半導体レーザであって、
前記コーティング膜は、前記前端面に接する第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上に形成された第２の絶縁膜とを有し、
前記半導体レーザのレーザ光の波長λに対して、前記第２の絶縁膜の光学膜厚はλ／４の奇数倍であり、
前記第１の絶縁膜は、前記第２の絶縁膜よりもＧａＮに対する密着性が強く、
前記第２の絶縁膜の屈折率は２〜２．３であり、
前記第１の絶縁膜の膜厚は１０ｎｍ以下であり、
前記第１の絶縁膜は、化学量論組成の酸化膜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の絶縁膜の材質は、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２であ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】
前記第２の絶縁膜の材質は、Ｔａ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５，ＨｆＯ２，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＳｉＮの何れか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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を出射する前端面にコーティング膜が形成されたＧａＮ系の半導体レーザに関し、特にコーティング膜の反射率を３〜１３％の範囲内に設定し、コーティング膜の剥離を防止し、半導体レーザの信頼性を確保することができる半導体レーザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザは、光ディスクシステムや光通信などに広く用いられ、近年では、青色レーザを出射するＧａＮ系の半導体レーザが用いられている。半導体レーザは、レーザ光を出射する前端面と、前端面に対向する後端面とを有する。そして、半導体レーザの動作電流の低減、戻り光防止、高出力化等を図るために、前端面と後端面にコーティング膜が形成されている。
【０００３】
一般に、高出力が要求される半導体レーザでは、前端面に反射率の低いコーティング膜が形成され、後端面に反射率の高いコーティング膜が形成される。後端面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。一方、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設定される。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７〜１３％程度の反射率が設定される。
【０００４】
図３は、単層のＡｌ２Ｏ３膜を用いたコーティング膜の反射率の膜厚依存性を示す図である。例えば反射率を１０％程度にするためにＡｌ２Ｏ３膜の膜厚を９１．５ｎｍにした場合、実際の反射率は９．９１％となり、反射率を目標とする３〜１３％の範囲内に設定することができる。この場合、Ａｌ２Ｏ３膜の膜厚が±５％ばらつくと、反射率は最小値７．７２と最大値１２．０３％の間で大きくばらついてしまう。この反射率のばらつきを抑えるには、反射率の変極点付近に膜厚を設定すればよい。しかし、Ａｌ２Ｏ３膜の場合、変極点における反射率は１％以下であり、３〜１３％の範囲から外れてしまう。
【０００５】
図４は、単層のＴａ２Ｏ５膜を用いたコーティング膜の反射率の膜厚依存性を示す図である。Ｔａ２Ｏ５膜の場合、変極点における反射率は１０％程度である。従って、前端面のコーティング膜として単層のＴａ２Ｏ５膜を用いれば、反射率のばらつきを抑えつつ、反射率を３〜１３％の範囲内に設定することができる。
【０００６】
また、コーティング膜として、ＡｌＯｘ膜（０＜ｘ＜１．５）とＡｌ２Ｏ３膜の２層膜を用いる技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３３５０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
Ｔａ２Ｏ５膜はＧａＮ基板との密着性が悪いため、コーティング膜として単層のＴａ２Ｏ５膜を用いた場合、コーティング膜が剥離するという問題があった。
【０００９】
また、ＡｌＯｘ膜（０＜ｘ＜１．５）は酸素が化学量論組成よりも少ないため、光吸収が大きい。このような膜をコーティング膜として用いると、半導体レーザとコーティング膜の界面付近の結晶が劣化し、半導体レーザの信頼性が損なわれる。
【００１０】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、コーティング膜の反射率を３〜１３％の範囲内に設定し、コーティング膜の剥離を防止し、半導体レーザの信頼性を確保することができる半導体レーザを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る半導体レーザは、レーザ光を出射する前端面にコーティング膜が形成されたＧａＮ系の半導体レーザであって、コーティング膜は、前端面に接する第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜上に形成された第２の絶縁膜とを有し、半導体レーザのレーザ光の波長λに対して、第２の絶縁膜の光学膜厚はλ／４の奇数倍であり、第１の絶縁膜は、第２の絶縁膜よりもＧａＮに対する密着性が強く、第２の絶縁膜の屈折率は２〜２．３であり、第１の絶縁膜の膜厚は１０ｎｍ以下であり、第１の絶縁膜は、化学量論組成の酸化膜である。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、コーティング膜の反射率を３〜１３％の範囲内に設定し、コーティング膜の剥離を防止し、半導体レーザの信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体レーザを示す斜視図、図２は断面図である。この半導体レーザは、青色レーザを出射するＧａＮ系の半導体レーザである。
【００１４】
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が順番に積層されている。その上に、リッジ型のｐ電極５が形成されている。ＧａＮ基板１の裏面に、ｎ電極６が形成されている。これらのＧａＮ基板１、ｎ型クラッド層２、活性層３、ｐ型クラッド層４、ｐ電極５及びｎ電極６により、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は、レーザ光を出射する前端面８であり、他方の端部は後端面９である。
【００１５】
上記半導体レーザを動作させる際には、ｐ電極５に正電界を印加し、ｎ電極６に負電界を印加する。これにより、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の中を共振器に沿って進行し、前端面８側から放出される。
【００１６】
また、前端面８にコーティング膜１０が形成され、後端面９にコーティング膜１１が形成されている。コーティング膜１０は、前端面８に接するＡｌ２Ｏ３膜１０ａ（第１の絶縁膜）と、Ａｌ２Ｏ３膜１０ａ上に形成されたＴａ２Ｏ５膜１０ｂ（第２の絶縁膜）とを有する。Ａｌ２Ｏ３膜１０ａ及びＴａ２Ｏ５膜１０ｂは、例えば、電子サイクロトロン共鳴（Electron Cyclotron Resonance）のスパッタ法や化学気相成長（Chemical Vapor Deposition）法などにより形成されている。
【００１７】
一方、コーティング膜１１は、例えば、ＳｉＯ２膜とＴａ２Ｏ５膜を積層した多層膜である。このコーティング膜１１は約９０％の高反射率を有し、コーティング膜１０よりも反射率が高い。これにより、後端面９からのレーザ光の損失を抑えることができるため、前端面８から５０ｍＷ以上の高い光出力を得ることができる。
【００１８】
半導体レーザのレーザ光の波長λに対して、Ｔａ２Ｏ５膜１０ｂの光学膜厚はλ／４の奇数倍である。これにより、半導体レーザとコーティング膜１０の界面において電界強度が小さくなる。従って、界面付近の結晶の劣化を防ぐことができ、半導体レーザの信頼性を確保することができる。
【００１９】
また、Ａｌ２Ｏ３膜１０ａは、Ｔａ２Ｏ５膜１０ｂよりもＧａＮに対する密着性が強い。このため、コーティング膜１０の剥離を防止することができる。
【００２０】
また、Ｔａ２Ｏ５膜１０ｂの屈折率は２〜２．３である。これにより、ＧａＮ系半導体レーザに対して、コーティング膜１０の反射率を目標とする３〜１３％の範囲内に設定することができる。そして、Ａｌ２Ｏ３膜１０ａの膜厚は１０ｎｍ以下である。これにより、Ａｌ２Ｏ３膜１０ａの屈折率に影響されることなく、半導体レーザの前端面８の反射率を設定することができる。
【００２１】
また、Ａｌ２Ｏ３膜１０ａは化学量論組成の酸化膜であるため、光吸収が少ない。従って、半導体レーザとコーティング膜１０の界面付近の結晶の劣化を防ぐことができ、半導体レーザの信頼性を確保することができる。
【００２２】
なお、Ａｌ２Ｏ３膜１０ａの代わりにＳｉＯ２膜を用いてもよい。また、Ｔａ２Ｏ５膜１０ｂの代わりに、Ｎｂ２Ｏ５，ＨｆＯ２，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＳｉＮの何れかの材質からなる膜を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体レーザを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体レーザを示す断面図である。
【図３】単層のＡｌ２Ｏ３膜を用いたコーティング膜の反射率の膜厚依存性を示す図である。
【図４】単層のＴａ２Ｏ５膜を用いたコーティング膜の反射率の膜厚依存性を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
８  前端面
１０  コーティング膜
１０ａ  第１の絶縁膜
１０ｂ  第２の絶縁膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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