(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、活性層を含む多層膜と
を備え、
前記多層膜は、
共振器長方向に延びたストライプ構造であって、ストライプの幅がテーパ状に変化するテーパ部を有するストライプ構造と、
前記ストライプ構造を挟む、第１の側面及び第２の側面と
を有し、
前記第１の側面及び前記第２の側面のうち少なくとも一方の側面は、前記基板の主面に対して傾斜しており、
前記多層膜は、さらに、
前記ストライプ構造を埋め込む埋め込み層と、
前記埋め込み層の上に形成されたコンタクト層と
を有し、
前記埋め込み層と前記基板との間に、前記半導体レーザから出射するレーザ光の波長に対応するバンドギャップエネルギーよりも小さなバンドギャップエネルギーを有する放射光吸収層をさらに備えている、半導体レーザ。
【請求項２】
前記第１の側面及び前記第２の側面の両方が、前記基板の主面に対して傾斜している、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記基板上には、分離溝が形成されており、
前記分離溝の側面が、前記多層膜の前記第１の側面である、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記ストライプ構造の前端面における幅Ｗ１と、前記ストライプ構造の後端面における幅Ｗ２とが、Ｗ１＜Ｗ２なる関係を満たし、かつ、
前記ストライプ構造の前記テーパ部は、前記ストライプ構造の幅が前記前端面と前記後端面との間で連続的に変化するテーパ領域の部分である、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記多層膜の前記第１の側面又は前記第２の側面と、前記コンタクト層の表面とのなす角が、１０５度以上１６５度以下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６】
前記放射光吸収層が、ＩｎＧａＡｓ系の材料からな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７】
基板と、
前記基板上に形成され、活性層を含む多層膜と
を備え、
前記多層膜は、
共振器長方向に延びたストライプ構造であって、ストライプの幅がテーパ状に変化するテーパ部を有するストライプ構造と、
前記ストライプ構造を挟む、第１の側面及び第２の側面と
を有し、
前記第１の側面及び前記第２の側面のうち少なくとも一方の側面は、前記基板の主面に対して傾斜しており、
前記多層膜は、さらに、
前記ストライプ構造を埋め込む埋め込み層と、
前記埋め込み層の上に形成されたコンタクト層と
を有し、
前記多層膜の前記第１の側面又は前記第２の側面と、前記コンタクト層の表面部とのなす角が、１５度以上７５度以下であり、
前記コンタクト層が、前記半導体レーザから出射するレーザ光の波長に対応するバンドギャップエネルギーよりも小さなバンドギャップエネルギーを有する材料からなることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項８】
前記コンタクト層が、ＩｎＧａＡｓ系の材料からなることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ。
【請求項９】
前記基板及び前記埋め込み層がＩｎＰからなり、前記活性層がＩｎＧａＡｓＰからなることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の半導体レーザ。
【請求項１０】
基板と、
前記基板上に形成され、活性層を含む多層膜と
を備え、
前記多層膜は、
共振器長方向に延びたストライプ構造であって、ストライプの幅がテーパ状に変化するテーパ部を有するストライプ構造と、
前記ストライプ構造を挟む、第１の側面及び第２の側面と、
前記ストライプ構造を埋め込む埋め込み層と
を有し、
前記第１の側面または前記第２の側面と、前記埋め込み層の主面とのなす角は、鈍角または鋭角であり、
前記埋め込み層と前記基板との間には、ＩｎＧａＡｓ系の材料からなる放射光吸収層がさらに形成されており、
前記基板及び前記埋め込み層がＩｎＰからなり、
前記活性層がＩｎＧａＡｓＰからなる、半導体レーザ。
【請求項１１】
前記埋め込み層の上には、さらに、ＩｎＧａＡｓ系の材料からなるコンタクト層が形成されている、請求項１０に記載の半導体レーザ。
【請求項１２】
前記なす角が、１０５度以上１６５度以下である、請求項１０または１１に記載の半導体レーザ。
【請求項１３】
前記なす角が、１５度以上７５度以下である、請求項１０または１１に記載の半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザに関し、特に光通信の光源に適した半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信分野においては、半導体レーザから出射した信号光を光ファイバで伝送する光通信技術の開発がなされており、送信側の光源となる半導体レーザの信号光を受信側の受光素子で効率よく受信するためには、信号光の損失低減が要求される。信号光の損失低減のためには、半導体レーザの出射光と光ファイバとの間の高い結合効率が要求される。
【０００３】
一般に、半導体レーザのレーザ光の出射角は２０度〜約３０度と広いため、レンズ等の光学部品を用いずにレーザ光を光ファイバに直接結合させると、数％という非常に低い結合効率しか実現できない。
【０００４】
一方、半導体レーザと光ファイバとの間にレンズ等の光学部品を挿入してレーザ光を集光すれば高い結合効率が得られるが、半導体レーザ、光学部品及び光ファイバの位置合わせ精度は約１μｍのものが要求され、非常に高い精度で位置合わせをする必要があることから、精密加工用の設備等によるコスト高が問題となっている。
【０００５】
この問題を解決するために、半導体レーザのレーザ光の出射角を約１０度にしてレーザ光の広がりを狭くし、光ファイバにレーザ光を直接に結合させる方法が考えられている。この様な狭い出射角を実現する半導体レーザが特開２０００−３６６３８号公報に開示されている。
【０００６】
この従来の半導体レーザについて、図８を用いて説明する。尚、図８（ａ）は、従来の半導体レーザの斜視図で、図８（ｂ）は、従来の半導体レーザを上から見た透視図であり、それぞれ活性領域のストライプ構造の部分を透視している。また、図８（ｃ）は、従来の半導体レーザから出射したレーザ光の遠視野像の光強度パターンを示す図である。
【０００７】
図８（ａ）に示すように、従来の半導体レーザは、ＩｎＰからなる基板１０１の上に活性層１０２を含むストライプ構造１０３を埋め込むようにしてＩｎＰからなる埋め込み層１０４が形成されたものである。また、埋め込み層１０４及び基板１０１の一部を除去して分離溝１０５ａ、１０５ｂがストライプ構造１０３の中心線と平行に、共振器全体に渡って形成されている。尚、ストライプ構造１０３は、テーパ領域１０６及び平行領域１０７を含んでいる。また、レーザ光１０８は、ストライプ構造１０３のテーパ領域１０６の端面から出射される。
【０００８】
ストライプ構造１０３の平行領域１０７からテーパ領域１０６へ伝搬する光は、テーパ領域１０６を伝搬する際に活性層１０２への光閉じ込めが連続的に減少する。そのために、活性層１０２から埋め込み層１０４への光のしみだしが大きくなり、出射端におけるレーザ光１０８のスポットサイズは、平行領域１０７におけるスポットサイズよりも拡大される。このようにレーザ光１０８のスポットサイズが大きくなることは、出射角が狭くなることを意味している。
【０００９】
また、分離溝１０５ａ、１０５ｂを形成したのは、半導体レーザを直接変調した場合にその応答速度を高めるためである。これは、電流ブロック層としての埋め込み層１０４において、電圧が印加される領域が分離溝１０５ａ及び分離溝１０５ｂに挟まれた領域に限定されるため、電気的な容量が減少するからであり、分離溝がある場合の応答速度は、分離溝が無い場合の応答速度と比較して、早くすることが可能であり、分離溝１０５ａ、１０５ｂを有する半導体レーザは、半導体レーザを変調する場合には有効である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、活性層１０２を有するテーパ状のストライプ構造を備えたレーザにおいては、そのテーパ領域１０６からしみだした光（以下、「放射光」という）１０９が、図８（ｂ）に示すように、基板１０１に平行に、活性層１０２の横の埋め込み層１０４内を進み、分離溝１０５ａ、１０５ｂの側壁において反射する。反射した放射光１１０は、そのまま埋め込み層１０４内を進み、活性層１０２を導波したレーザ光１０８とともに半導体レーザの端面から外部へ出射する。
【００１１】
この場合、図８（ｃ）に示すように、放射光１０９と出射するレーザ光１０８がレーザ光の出射端面で干渉し、基板１０１と平行方向の遠視野像において単峰性の光強度パターンが得られなくなり、光ファイバに対するレーザ光の利用効率が著しく低下するという課題があった。
【００１２】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、レーザ光の利用効率を向上させる半導体レーザを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体レーザは、基板と、前記基板上に形成され、活性層を含む多層膜とを備え、前記多層膜は、共振器長方向に延びたストライプ構造であって、ストライプの幅がテーパ状に変化するテーパ部を有するストライプ構造と、前記ストライプ構造を挟む、第１の側面及び第２の側面とを有し、前記第１の側面及び前記第２の側面のうち少なくとも一方の側面は、前記基板の主面に対して傾斜している。
【００１４】
前記第１の側面及び前記第２の側面の両方が、前記基板の主面に対して傾斜していることが好ましい。
【００１５】
前記基板上には、分離溝が形成されており、前記分離溝の側面が、前記多層膜の前記第１の側面であることが好ましい。
【００１６】
ある好適な実施形態では、前記ストライプ構造の前端面における幅Ｗ１と、前記ストライプ構造の後端面における幅Ｗ２とが、Ｗ１＜Ｗ２なる関係を満たし、かつ、前記ストライプ構造の前記テーパ部は、前記ストライプ構造の幅が前記前端面と前記後端面との間で連続的に変化するテーパ領域の部分である。
【００１７】
ある好適な実施形態において、前記多層膜は、さらに、前記ストライプ構造を埋め込む埋め込み層と、前記埋め込み層の上に形成されたコンタクト層とを有している。
【００１８】
ある好適な実施形態では、前記多層膜の前記第１の側面又は前記第２の側面と、前記コンタクト層の表面とのなす角が、１０５度以上１６５度以下である。
【００１９】
ある好適な実施形態では、前記埋め込み層と前記基板との間に、前記半導体レーザから出射するレーザ光の波長に対応するバンドギャップエネルギーよりも小さなバンドギャップエネルギーを有する放射光吸収層をさらに備えている。
【００２０】
ある好適な実施形態において、前記放射光吸収層は、ＩｎＧａＡｓ系の材料からなる。
【００２１】
ある好適な実施形態では、前記多層膜の前記第１の側面又は前記第２の側面と、前記コンタクト層の表面部とのなす角が、１５度以上７５度以下である。
【００２２】
ある好適な実施形態では、前記コンタクト層が、前記半導体レーザから出射するレーザ光の波長に対応するバンドギャップエネルギーよりも小さなバンドギャップエネルギーを有する材料からなる。
【００２３】
ある好適な実施形態において、前記コンタクト層は、ＩｎＧａＡｓ系の材料からなる。
【００２４】
ある好適な実施形態において、前記基板及び前記埋め込み層はＩｎＰからなり、前記活性層はＩｎＧａＡｓＰからなる。
【００２５】
本発明に係る他の半導体レーザは、基板と、前記基板上に形成され、活性層を含む多層膜とを備え、前記多層膜は、共振器長方向に延びたストライプ構造であって、ストライプの幅がテーパ状に変化するテーパ部を有するストライプ構造と、前記ストライプ構造を挟む、第１の側面及び第２の側面と、前記ストライプ構造を埋め込む埋め込み層とを有し、前記第１の側面または前記第２の側面と、前記埋め込み層の主面とのなす角は、鈍角または鋭角である。
【００２６】
ある好適な実施形態において、前記埋め込み層の上には、さらに、ＩｎＧａＡｓ系の材料からなるコンタクト層が形成されており、前記基板及び前記埋め込み層がＩｎＰからなり、前記活性層がＩｎＧａＡｓＰからなる。
【００２７】
ある好適な実施形態において、前記埋め込み層と前記基板との間には、ＩｎＧａＡｓ系の材料からなる放射光吸収層がさらに形成されており、前記基板及び前記埋め込み層がＩｎＰからなり、前記活性層がＩｎＧａＡｓＰからなる。
【００２８】
前記なす角は、１０５度以上１６５度以下であることが好ましい。
【００２９】
あるいは、前記なす角は、１５度以上７５度以下であることが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本願発明者は、狭い出射角で、かつ、単峰性の光強度パターンのレーザ光を出射させることができる半導体レーザを鋭意研究し、そして、そのような半導体レーザを想到し、本発明を完成するに至った。本発明の半導体レーザによれば、光導波路（例えば光ファイバ）に対するレーザ光の利用効率を向上させることができる。また、直接変調による応答速度を向上させるために分離溝を形成した場合でも、本発明の半導体レーザは実現可能であるので、変調速度を低下させないという利点も享受できる。
【００３１】
本発明の実施の形態を説明する前に、図９（ａ）から（ｃ）を参照しながら、図８に示した構成において放射光１０９の影響を回避するための技術例を説明する。なお、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、それぞれ、図９（ａ）中のＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【００３２】
図９（ａ）に示した構成は、図８（ｂ）に示した構成において、凹部２０５を設けたものである。詳細に述べると、メサ溝２０４の一部に凹部２０５を設けて、放射光が共振器内で伝播することを防止した構成である。図９（ａ）では、凹部２０５を紙面右側（テーパ部右側）の位置に配置しているが、放射光が共振器内で伝播することを防止できるのであれば、中央部（テーパ部）の位置に設けても、左側（テーパ部左側）の位置に設けてもよい。なお、ここで、符号２０１は、活性層であり、２０２は、スポットサイズ変換器であり、２０３は、メサ構造体であり、２０４は、メサ溝であり、２０５は、凹部であり、２０６は、後端面であり、２０７は、出射端面であり、そして、２０８は、光強度分布である。
【００３３】
凹部２０５を設けると、放射光の共振器内の伝播を防止できるので、放射光の影響を回避できるように思えるが、実際には、次のような問題が生じる。すなわち、図９（ａ）に示した構成の場合、図９（ｃ）に示すように、凹部２０５が形成されている部分では、光強度分布２０８がメサ構造体２０３の外にはみ出す場合がある。特に、１０ＧＨｚ以上の変調帯域を実現するためには、メサ構造体２０３の幅は５μｍ程度となり、そして、凹部２０５が形成されている領域のメサ構造体２０３の幅は２〜３μｍ程度となる。その場合、図９（ｃ）に示したように、光強度分布２０８の広がりよりも、メサ構造体２０３の幅の方が小さくなり、それゆえ、光強度分布２０８がメサ構造体２０３の外にはみ出すことになる。その結果、光強度分布２０８に乱れが生じ、出射端面からの出射パターンが単峰性を失うことになる。
【００３４】
したがって、図９（ａ）に示した構成では、放射光１０９の影響を回避することはできたとしても、単峰性の光強度パターンのレーザ光を出射させることは難しい。
【００３５】
本発明は、メサ構造体の側面を垂直にしないことによって、放射光の影響を回避するとともに、単峰性の光強度パターンのレーザ光を出射させることができるようにしている。以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００３６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザについて、図１を参照しながら説明する。尚、図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザのレーザ光の出射端面を示す図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【００３７】
本実施形態の半導体レーザは、基板１と、基板１上に形成された多層膜（２，３、４，５，７，８，９，１０）を有しており、そして、この多層膜は、少なくとも活性層３を含んでいる。ここで、多層膜は、共振器長方向に延び、ストライプの幅がテーパ状に変化するテーパ部（図１（ｂ）中の領域Ｂの部分）を有するストライプ構造６（２〜４）を有しており、この多層膜には、ストライプ構造６を挟む第１および第２の側面３０ａ、ｂがある。そして、第１の側面３０ａ及び第２の側面３０ｂのうち少なくとも一方の側面は、基板１の主面１ａに対して傾斜している。
【００３８】
図１に示した構成では、第１の側面３０ａ及び第２の側面３０ｂの両方が、基板１の主面１ａに対して傾斜している。また、基板１上には、分離溝（１１ａ、１１ｂ）が形成されており、分離溝１１ａの側面（または側壁）は、多層膜の第１の側面３０ａとなっている。同様に、分離溝１１ｂの側面（または側壁）は、多層膜の第２の側面３０ｂとなっている。さらに、この構成においては、図１（ｂ）に示すように、ストライプ構造６の前端面における幅Ｗ１と、後端面における幅Ｗ２とは、Ｗ１＜Ｗ２なる関係を満たしており、そして、ストライプ構造６は、前端面と後端面との間で、ストライプ構造６の幅が連続的に変化する領域（テーパ領域）を有している。
【００３９】
次に、本実施形態の構成をさらに詳細に説明する。図１（ａ）に示すように、ｎ型のＩｎＰからなる基板１にストライプ状のメサ部が形成され、そのメサ部上に、ｎ型のＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y（ここで、ｘ＝０．１１、ｙ＝０．２４）からなり、厚さが約６０ｎｍ、λｇが約１．０５μｍの光閉じ込め層２、多重量子井戸活性層３、ｐ型のＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y（ここで、ｘ＝０．１１、ｙ＝０．２４）からなり、厚さが約６０ｎｍ、λｇが約１．０５μｍの光閉じ込め層４がメサ状に形成されており、共振器長方向に対してストライプ状に伸びている。光閉じ込め層４の上にはｐ型のＩｎＰからなり、厚さが約４００ｎｍのクラッド層５が形成されている。なお、図１（ｂ）における斜線部はストライプ構造６を表しており、このストライプ構造６は、光閉じ込め層２、多重量子井戸活性層３、光閉じ込め層４で構成されている。
【００４０】
また、ストライプ構造６の両側には、ｐ型のＩｎＰからなる電流ブロック層７及びｎ型のＩｎＰからなる電流ブロック層８が形成されている。さらに、電流ブロック層８及びクラッド層５の上には、ｐ型のＩｎＰからなる埋め込み層９、ｐ型のＩｎ1-xＧａxＡｓ（ここで、ｘ＝０．４７）からなるコンタクト層１０が順次形成されている。
【００４１】
そして、電流ブロック層７、８、埋め込み層９、コンタクト層１０、及び基板１の一部を除去し、ストライプ構造６の両側に断面がＶ字でかつストライプ状の２つの分離溝１１ａ、１１ｂが形成されている。
【００４２】
分離溝１１ａ、１１ｂは、ストライプ構造６の中心線と平行に、共振器長方向に形成されており、分離溝１１ａ、１１ｂの開口幅は、それぞれ約３０μｍである。Ｖ字状の分離溝１１ａにおいて、分離溝１１ａのストライプ構造６に近い側の側面（第１の側面３０ａ）とコンタクト層１０の表面とのなす角度である分離溝角度１２は、１３５度である。尚、分離溝角度１２は、１０５度から１６５度の範囲となるように形成されていればよい。また、分離溝１１ｂにおいても同様に、分離溝１１ｂのストライプ構造６に近い側の側面（第２の側面３０ｂ）とコンタクト層１０の表面とのなす角度である分離溝角度１２は１３５度であり、１０５度から１６５度の範囲の角度となるように形成されていればよい。尚、分離溝１１ａ、１１ｂのそれぞれの分離溝角度１２は同じ角度とする必要はない。また、第１の側面３０ａと第２の側面３０ｂは、基板１の主面１ａに対しても傾斜している。
【００４３】
分離溝角度１２が１０５度から１６５度の範囲の角度となるように分離溝１１ａ、１１ｂを形成することは、エッチング技術によって行うことができる。基板１の面方位が（１００）面で、ストライプ構造６が＜１１０＞方向に形成されている場合は、例えば、酢酸系のエッチャント等の等方性エッチャントを用いることにより、容易に形成することができる。
【００４４】
また、分離溝１１ａ、１１ｂの上からコンタクト層１０の上部の一部分に渡ってＳｉＯ2からなる絶縁膜１３が形成され、コンタクト層１０の上にストライプ状の窓が形成されている。さらに、その絶縁膜１３のストライプ状の窓を覆うようにしてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの合金からなるｐ側電極１４が形成され、その窓を通してコンタクト層１０に接触している。ｐ側電極１４は、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ａｕの多層膜または合金から構成することもできる。基板１の裏面１ｂには、Ａｕ／Ｓｎの合金からなるｎ側電極１５が形成されている。ｎ側電極１５は、Ａｕ／Ｓｎ／Ａｕの多層膜または合金から構成することもできる。
【００４５】
尚、多重量子井戸活性層３は、７対の井戸層及び障壁層から構成されている。その井戸層は、約０．７％の範囲で圧縮歪が導入されたＩｎＧａＡｓＰ井戸層で、その厚さが約６ｎｍである。ＩｎＧａＡｓＰ井戸層は、例えば、Ｉｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y（ここで、ｘ＝０．２１、ｙ＝０．６８）から構成されている。障壁層は、厚さが約１０ｎｍで、λｇが約１．０５μｍの意図的に歪は導入されていないＩｎＧａＡｓＰ障壁層である。ＩｎＧａＡｓＰ障壁層は、例えば、Ｉｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y（ここで、ｘ＝０．１１、ｙ＝０．２４）から構成されている。また、半導体レーザの共振器の長さは約４００μｍであり、多重量子井戸活性層３を含むストライプ構造６の幅は、共振器長方向に対して変化している。具体的には、半導体レーザのレーザ光が出射する前端面からの長さが約２５μｍの領域Ａにおけるストライプ幅Ｗ１は約０．６μｍであり、一方、半導体レーザの後端面からの長さが約２５μｍの領域Ｃにおけるストライプ幅Ｗ２は、約１．６μｍに設定されている。ストライプ構造６の領域Ａと領域Ｃの間の領域Ｂ（以下、「テーパ領域」ともいう）では、ストライプ幅は領域Ａと領域Ｃとを結ぶように直線的に変化している。尚、半導体レーザの発振波長は、１．３μｍ近傍である。
【００４６】
次に、図２を参照しながら、本実施形態に係る半導体レーザの放射光の軌跡について説明する。なお、図８も参照して、従来の半導体レーザの放射光の軌跡との比較も行う。
【００４７】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、本実施形態に係る半導体レーザの、ストライプ構造を透視して上から見た図、レーザ光の出射端面を示す図、出射したレーザ光の平行方向の遠視野像の光強度パターンを示す図である。
【００４８】
図２（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、半導体レーザを上から見た場合において、本実施形態に係る半導体レーザの放射光１６の軌跡と従来の半導体レーザの放射光１０９の軌跡とは同様である。つまり、図２（ａ）の放射光１６は分離溝１１ａ、１１ｂの側壁において反射し、図８（ｂ）の放射光１０９は分離溝１０５ａ、１０５ｂで反射する。
【００４９】
ここで、本実施形態の場合、図２（ｂ）に示すように、分離溝角度を９０度でなく例えば１３５度としているので、分離溝１１ａの側壁で反射した放射光１７はストライプ構造６の横方向を基板１と平行には進まずに、基板１の方向に向かって進行する。したがって、本実施形態に係る半導体レーザの端面側から見た場合の放射光１６は、出射端面において、レーザ光１８の光分布範囲１９に重ならない。それゆえ、分離溝１１ａの側壁で反射した放射光１７とレーザ光１８は干渉せず、図２（ｃ）に示すように、基板１と平行方向の遠視野像における光強度パターンは、単峰性のピークが得られる。
【００５０】
一方、上述したように、図８（ｂ）の場合、放射光１０９が分離溝１１ａの側壁で反射してなる放射光１１０は、出射するレーザ光１０８と干渉してしまい、その結果、単峰性の光強度パターンを得ることができなくなる。この放射光１１０の影響を回避しようとして、図９に示すように、放射光の共振器内の伝播を防止するための凹部２０５を設けると、今度は、光強度分布がメサ構造体の外にはみ出すことになり得、その結果、光強度分布に乱れが生じ、出射端面からの出射パターンは単峰性を失ってしまう。
【００５１】
本実施形態に係る半導体レーザにおいては、ストライプ構造６から放射した放射光１６が、第１の側面３０ａ若しくは第２の側面３０ｂに反射した場合に、これら側面３０ａ、ｂが基板１に対して垂直に形成されていないので、反射した放射光１７は基板１に対して平行に進まなくなる。従って、反射した放射光１７はレーザ光の出射端面において、ストライプ構造６から出射するレーザ光１８の光分布範囲に重ならず、レーザ光１８と放射光とが干渉しなくなる。
【００５２】
第１の側面３０ａ若しくは第２の側面３０ｂで反射した放射光１７がレーザ光１８と干渉しなくすることができれば、基板１と平行方向の遠視野像における光強度パターンは、単峰性のピークを有するものとなるので、光ファイバとの結合効率を高くすることができ、その結果、光ファイバに対するレーザ光の利用効率を向上させることができる。また、光ファイバと半導体レーザの結合においてレンズ等の光学部品を用いることがないので小型の光モジュールを構成することができる。なお、本実施形態の半導体レーザは、光ファイバとの光結合させるだけでなく、もちろん、平面光導波路（ＰＬＣ）の導波路と光結合させてもよい。
【００５３】
尚、分離溝角度１２が９０度に近くなると反射した放射光１７が出射端面のレーザ光１８の光分布範囲１９に重なってしまうおそれがある。逆に、分離溝角度１２が大きくなり１８０度に近くなると、電圧が印加される領域が広がり、電気的な容量が大きくなる。つまり、放射光１７の影響を回避するのであれば、９０度を超える角度（鈍角）にすればよく、極端な例では、１８０度にしてもよいのであるが、分離溝角度１２が１８０度に近くなると、寄生容量の影響が出始め、そして、寄生容量の影響が大きくなると、変調速度が低下してしまう点で問題となる。これらの点を考慮すると、分離溝角度は、所定範囲内（例えば、１０５度から１６５度の範囲）にすることが好ましい。
【００５４】
図３は、分離溝角度１２を横軸に取り、分離溝角度１２に対する容量および放射角の関係を示すグラフである。図３において、分離溝角度１２が９０度の場合で規格化した値を示しており、容量についての縦軸は、分離溝角度９０度を１とした場合の任意単位（ａ．ｕ．）である。図３に示すように、分離溝角度１２を１０５度から１６５度の範囲とすると、容量の増加を５０％以下に抑えることができ、そして、放射角を１５度以下とすることができる。この範囲であれば、実用上問題なく使用することができる。
【００５５】
本実施形態では、分離溝角度１２は、第１または第２の側面３０ａ、ｂと、コンタクト層１０の表面とのなす角度で規定したが、もちろん、側面３０ａまたは３０ｂと、埋め込み層９の主面（上面）９ａとのなす角度によって規定してもよい。いずれの場合も、基板１の主面（上面）１ａを基準にして、側面３０ａまたは３０ｂが傾斜した構成を規定することができるからである。なお、埋め込み層９がｎ型のＩｎＰからなる場合には、接触抵抗の関係により、コンタクト層１０を設けなくてもよい場合があるので、その構成の場合には、埋め込み層９の主面９ａとのなす角度によって分離溝角度１２を規定するのが非常に都合が良い。ここで、
埋め込み層９の主面、基板１の主面における「主面」とは、典型的には、上面のことを意味し、例えば、広い面積を有している面、あるいは、図１等に示した構成において水平方向に延びている面のことである。
【００５６】
尚、上記説明では、専ら、分離溝１１ａについて説明したが、分離溝１１ｂについても同様であり、分離溝１１ａと分離溝１１ｂの少なくともどちらか一方が基板に対して傾斜した側壁を有していればよい。
【００５７】
また、本実施形態の構成では、変調速度が低下させてしまう電気的な容量（寄生容量）の影響を少なくするために、分離溝１１ａ、１１ｂを基板１に形成したが、そのような寄生容量の影響を少なくするには、基板の一部に溝を形成する形態だけなく、溝をもっと大きくした形態に相当する、側面３０ａおよび３０ｂで挟まれた多層膜（メサ部）以外の部分を除去した形態にしてもよい。つまり、図１（ａ）に示した構成において、基板１上に配置されている、紙面上左側の部分４０ａまたは右側の部分４０ｂを除去しても構わない。
【００５８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザについて、図４を参照しながら説明する。尚、図４（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザのレーザ光の出射端面を示す図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【００５９】
本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザが、上述の第１の実施形態に係る半導体レーザと構造上異なる点は、基板１にストライプ状のメサ部を形成せずに、基板１上にＩｎＰに格子整合したｎ型のＩｎ1-xＧａxＡｓ（ここで、ｘ＝０．４７）からなり、膜厚が０．１μｍの放射光吸収層２０が形成され、放射光吸収層２０上にｎ型のＩｎＰからなるバッファ層２１が形成されて、そのバッファ層２１がストライプ状のメサ部に形成されてそのメサ部分上にストライプ構造６が形成された点である。また、分離溝１１ａ、１１ｂは、基板１まで除去するのではなく、バッファ層２１の一部分まで除去するように形成しているが、ここで、基板１まで除去しても効果は変わらない。尚、第１の実施形態の半導体レーザと同じ構成要素には同じ符号を付しており、ここではその説明は省略する。
【００６０】
第２の実施形態に係る半導体レーザは、分離溝１１ａ、１１ｂの側壁で反射した放射光を放射光吸収層２０で吸収するという構造のものである。その放射光を吸収するためには、放射光吸収層２０のバンドギャップエネルギーを、レーザ光の発振波長のバンドギャップエネルギーよりも小さくすればよい。
【００６１】
第２の実施形態に係る半導体レーザでは、分離溝１１ａ、１１ｂの側壁で反射して基板１に進行する放射光を放射光吸収層２０で吸収することができる。従って、分離溝１１ａ、１１ｂの側壁で反射した放射光が基板１でさらに反射して出射端面におけるレーザ光と干渉することを２重に防止することができ、基板１と平行方向の遠視野像における光強度パターンは、より単峰性のピークとなる。
【００６２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザについて、図５を参照しながら説明する。尚、図５（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザのレーザ光の出射面を示す図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【００６３】
本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザは、第１の実施形態に係る半導体レーザにおいて、分離溝角度１２の角度を１５度から７５度の範囲となるように形成したものである。図５において、分離溝角度１２は６０度である。
【００６４】
分離溝角度１２が１５度から７５度の範囲となるように分離溝１１ａ、１１ｂを形成することは、エッチング技術によって行うことができる。基板１の面方位が（００１）面で、ストライプ構造６が＜１１０＞方向に形成されている場合は、例えば、塩酸系のエッチャント等の異方性エッチャントを用いることにより、容易に形成することができる。
【００６５】
尚、第１の実施形態に係る半導体レーザと同じ構成要素には同じ符号を付しており、ここではその説明は省略する。
【００６６】
次に、図６を用いて、本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザの放射光の軌跡について説明する。尚、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体レーザにおいて分離溝角度が６０度の場合の半導体レーザの、それぞれ、ストライプ構造を透視して上から見た図、レーザ光の出射端面を示す図、出射したレーザ光の平行方向の遠視野像の光強度パターンを示す図である。尚、図６において付した符号と図５において付した符号とは同じ構成要素を示すので、その説明は省略する。
【００６７】
まず、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザにおいて、ストライプ構造６のテーパ領域から発生して基板１に平行に進む放射光２２は、ストライプ構造６の横の電流ブロック層７、８内を進み、分離溝１１ａの側壁において反射する。このとき、分離溝角度１２が６０度であるため、反射した放射光２３はストライプ構造６の横方向を基板１と平行には進まずに基板１から遠ざかるようにして進行するので、出射端面において、レーザ光１８の光分布範囲１９に重ならない。従って、第１の実施形態に係る半導体レーザと同様に、分離溝１１ａの側壁で反射した放射光２３とレーザ光１８は干渉せず、図６（ｃ）に示すように、基板１と平行方向の遠視野像における光強度パターンは、単峰性のピークが得られる。
【００６８】
さらに、本実施形態に係る半導体レーザにおいては、レーザ光の波長である１．３μｍに対応するバンドギャップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーのＩｎ1-xＧａxＡｓ（ここで、ｘ＝０．４７）からなるコンタクト層１０で分離溝１１ａの側壁で反射した放射光２３が吸収されるので、反射した放射光２３が半導体レーザ内で散乱してレーザ光１８の光分布範囲１９に重なることもない。
【００６９】
尚、分離溝角度１２が９０度に近くなると、反射した放射光２３が出射端面のレーザ光１８の光分布範囲１９に重なってしまうおそれがある。逆に、分離溝角度１２が小さくなりすぎると、分離溝１１ａと分離溝１１ｂの間のストライプ構造６を含む多層構造が、基板１から分離してしまい半導体レーザとしての機能を果たさなくなる。また、放射光の影響を回避するのであれば、９０度未満の角度（鋭角）にすればよく、極端な例では、０度近くにしてもよいのであるが、分離溝角度１２が０度に近くなると、寄生容量の影響が出始めて、変調速度の低下をもたらしてしまう。したがって、これらの点を考慮すると、分離溝角度は、所定範囲内（例えば、１５度から７５度の範囲）にすることが好ましい。
【００７０】
図７は、分離溝角度１２を横軸に取り、分離溝角度１２に対する容量および放射角の関係を示すグラフである。図７において、分離溝角度１２が９０度の場合で規格化した値を示しており、容量についての縦軸は、分離溝角度９０度を１とした場合の任意単位（ａ．ｕ．）である。図７に示すように、分離溝角度１２を１５度から７５度の範囲とすると、容量の増加を５０％以下に抑えることができ、そして、放射角を１５度以下とすることができる。この範囲であれば、実用上問題なく使用することができる。
【００７１】
尚、分離溝１１ａについて説明したが、分離溝１１ｂについても同様であり、分離溝１１ａと分離溝１１ｂの少なくともどちらか一方が基板に対して傾斜した側壁を有していればよい。
【００７２】
また、コンタクト層１０のバンドギャップエネルギーは、レーザ光１８のエネルギーよりも小さくなくともよく、例えば、組成波長が１．２μｍのＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y（ここで、ｘ＝０．２２、ｙ＝０．４８）であってもよい。つまり、コンタクト層１０が放射光を吸収しなくても、メサ構造体の側面を垂直にしないことによって、放射光の影響を回避できる効果は得ることはできる。また、組成波長が１．２μｍのＩｎＧａＡｓＰであっても、コンタクト層１０の本来の、接触抵抗の関係の役割（特に埋め込み層９がｎ型のＩｎＰからなる場合）を果たすことができる。
【００７３】
以上、第１から第３の実施形態に係る半導体レーザ装置の発振波長は１．３μｍ帯であったが、１．５５μｍ帯であってもよく、その他の発振波長であっても構わない。また、第１から第３の実施形態に係る半導体レーザ装置は、ファブリペロー型の半導体レーザの構成を有しているが、活性層近傍（例えば、活性層近傍の基板）に回折格子が形成された分布帰還型レーザ（ＤＦＢレーザ）の構成を有していてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
本発明に係る半導体レーザによれば、第１の側面及び第２の側面のうち少なくとも一方の側面が、基板の主面に対して傾斜しているので、ストライプ構造から放射した放射光が、第１の側面若しくは第２の側面に反射した場合に、反射した放射光が基板に対して平行に進まなくすることができる。従って、反射した放射光はレーザ光の出射端面において、ストライプ構造から出射するレーザ光の光分布範囲に重ならないようにすることができるため、レーザ光の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）第１の実施形態に係る半導体レーザのレーザ光の出射端面を示す図
（ｂ）（ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図
【図２】（ａ）ストライプ構造を透視して第１の実施形態に係る半導体レーザを上から見た図
（ｂ）第１の実施形態に係る半導体レーザのレーザ光の出射端面を示す図
（ｃ）第１の実施形態に係る半導体レーザにおいて出射したレーザ光の平行方向の遠視野像の光強度パターンを示す図
【図３】分離溝角度に対する容量および放射角の関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）第２の実施形態に係る半導体レーザのレーザ光の出射端面を示す図
（ｂ）（ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図
【図５】（ａ）第３の実施形態に係る半導体レーザのレーザ光の出射端面を示す図
（ｂ）（ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図
【図６】（ａ）ストライプ構造を透視して第３の実施形態に係る半導体レーザを上から見た図
（ｂ）第３の実施形態に係る半導体レーザのレーザ光の出射端面を示す図
（ｃ）第３の実施形態に係る半導体レーザにおいて出射したレーザ光の平行方向の遠視野像の光強度パターンを示す図
【図７】分離溝角度に対する容量および放射角の関係を示すグラフである。
【図８】（ａ）ストライプ構造を透視した従来の半導体レーザの斜視図
（ｂ）ストライプ構造を透視して従来の半導体レーザを上から見た透視図
（ｃ）従来の半導体レーザから出射したレーザ光の遠視野像の光強度パターンを示す図
【図９】（ａ）  放射光の影響を回避した半導体レーザのレーザ光の出射端面を示す図
（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ’線に沿う断面図
（ｃ）（ａ）におけるＣ−Ｃ’線に沿う断面図
【符号の説明】
１、１０１  基板
２、４  光閉じ込め層
３  多重量子井戸活性層
５  クラッド層
６、１０３  ストライプ構造
７、８  電流ブロック層
９、１０４  埋め込み層
１０  コンタクト層
１１ａ、１１ｂ、１０５ａ、１０５ｂ  分離溝
１２  分離溝角度
１３  絶縁膜
１４  ｐ側電極
１５  ｎ側電極
１６、１７、２２、２３、１０９、１１０  放射光
１８、１０８  レーザ光
１９  光分布範囲
２０  放射光吸収層
２１  バッファ層
１０２  活性層
１０６  テーパ領域
１０７  平行領域
２０１  活性層
２０２  スポットサイズ変換器
２０３  メサ構造体
２０４  メサ溝
２０５  凹部
２０６  後端面
２０７  出射端面
２０８  光強度分布
【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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