JP2003101139A

JP2003101139A - 端面発光型半導体レーザおよび半導体レーザ・モジュール

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Publication number: JP2003101139A
Application number: JP2001288456A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Senda; 浩明千田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-04-04
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: JP5261857B2; CN1233076C; CN1411114A; US20030057427A1; US6928097B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ビーム・ステアリングの発生を効果的に抑制
し、簡単な構成で最大出力を向上できる半導体レーザを
提供する。【解決手段】半導体基板１上に、活性層お４よび第２
クラッド層８を含んで形成された共振器として機能する
ストライプ状光導波路を設ける。この光導波路は、端面
３２側の幅の狭いストレート状の基本モード導波部と、
出射端面３１側のそれよりも幅の広いストライプ状の多
モード導波部と、それらを結合するテーパー部を含む。
基本モード導波部の少なくとも一部において活性層４へ
の電流注入を抑制する電流注入抑制手段として、電流非
注入部８ａを第２クラッド層８に形成する。電流非注入
部８ａは電流ブロック層１０により覆われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、端面出射型の半導
体レーザに関し、さらに言えば、共振器として機能する
光導波路が幅の異なる部分を有していると共に、基本モ
ード導波路における「ビーム・ステアリング」を抑制し
て最大基本モード出力を向上できる端面出射型の半導体
レーザ、およびその半導体レーザを用いた半導体レーザ
・モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】「光ファイバ増幅器」は、広帯域の光通
信システムにおいて中継装置として重要な役割を果た
す。この光ファイバ増幅器としては、従来より、希土類
添加光ファイバが使用されているが、この希土類添加光
ファイバを励起するには、高出力の半導体レーザ・モジ
ュールが不可欠である。この目的のために使用される例
えば０．９８μｍ帯の端面出射型高出力半導体レーザ
は、シングルモード光ファイバに高い光学的結合効率で
結合させなければらならない。したがって、この種の半
導体レーザでは、安定な基本モードで動作すると同時
に、出射端面でシングルモード光ファイバとの良好な光
学的結合が得られるように、レンズ系を介して、もしく
は直接結合でシングルモード光ファイバの光スポットに
整合する発光スポットを持つことが要求される。

【０００３】ところで、一般的に、この種の高出力半導
体レーザでは、共振器として機能する光導波路の幅は、
基本モードのみの伝搬を許容するように、例えば３．５
μｍ以下に設定され、またその幅は光の伝搬方向（つま
り共振器方向）に沿って一定とされる。その理由は、光
導波路の幅に応じて、その光導波路で許容される光の導
波モード（水平横モード）と数が決定されるからであ
る。この点について図３４を参照して説明する。

【０００４】図３４は、この種の半導体レーザにおい
て、光導波路の幅とその光導波路の内外の屈折率差とに
よって導波路を伝搬するレーザ光の水平横モードが変化
する様子を示す。図３４の例では、幅Ｗの光導波路の外
部の屈折率が３．３８６で一定であり、その光導波路の
内外の屈折率差がΔｎとしている。すなわち、その光導
波路の屈折率は（３．３８６＋Δｎ）で表される。

【０００５】図３４より理解されるように、光導波路の
幅Ｗと屈折率差Δｎに応じて、その光導波路で許容され
る光の導波モード（水平横モード）の種類と数が決定さ
れる。図３４の例では、屈折率差Δｎが一定とすると、
光導波路の幅Ｗが十分小さい範囲では、基本モード（ｍ
＝０）のみが導波される。光導波路の幅Ｗが少し大きく
なると、基本モード（ｍ＝０）と１次モード（ｍ＝１）
が導波され、さらに大きくなると、基本モード（ｍ＝
０）と１次モード（ｍ＝１）と２次モード（ｍ＝２）が
導波されるようになる。以後、同様にして、光導波路の
幅Ｗが大きくなるにつれて、３次モード（ｍ＝３）や４
次モード（ｍ＝４）も導波されるようになる。このよう
に、基本モード（ｍ＝０）の光のみを導波させようとす
れば、屈折率差Δｎに応じて、光導波路の幅Ｗを選択す
ることが必要となるのである。

【０００６】しかし、上述した一般的な高出力半導体レ
ーザでは、共振器として機能する光導波路の幅が共振器
方向に沿って一定とされているために、次のような問題
が生じる。

【０００７】すなわち、安定な水平横モードを得るため
には、共振器として機能する光導波路（ストライプ）の
幅を狭くする必要がある。他方、高出力動作を考慮して
出力光にある程度広いスポット・サイズを持たせるに
は、その光導波路の幅を広くするのが有効である。従っ
て、光導波路の幅が一定である場合、これら二つの要請
のうちのいずれか一方しか実現できない、のである。

【０００８】ここで、出力光のスポット・サイズを広げ
るには光導波路の幅を広くするのが有効である理由につ
いて、図３５を参照して説明する。

【０００９】図３５は、図３４で用いたのと同じ半導体
レーザにおいて、光導波路の幅Ｗと水平スポットサイズ
の半値幅の関係を示すグラフである。屈折率差Δｎは、
Δｎ＝３．５×１０^-3（＝０．００３５）に設定してあ
る。

【００１０】図３５より理解されるように、光導波路の
幅Ｗに応じてその光導波路からの出力光の水平スポット
・サイズが変化し、幅Ｗが約１．５μｍよりも大きくな
ると、光導波路の幅Ｗにほぼ比例して水平スポット・サ
イズの半値幅が大きくなっている。このように、水平方
向に幅広い光スポットを得るには、光導波路の出力端の
幅Ｗを広くするのが有効である。

【００１１】そこで、上記の相反する（つまりトレード
オフの関係にある）二つの要請（水平横モードの安定化
とスポット・サイズの拡大化）を満たすべく、従来よ
り、共振器として機能する光導波路の幅を共振器方向に
沿って変化させたものが種々、開発・提案されている。

【００１２】例えば、特開平９−３０７１８１号公報に
開示されている半導体レーザでは、共振器として機能す
る光導波路を「テーパ状」ストライプとしている。この
半導体レーザは、半導体基板上に光を発生する活性層
と、光を閉じ込める半導体クラッド層と、レーザ光を得
るための共振器構造と、共振器方法に沿ってストライプ
状に他の部分よりも実効屈折率の高い領域とを有してお
り、上記実効屈折率の高い領域の幅が共振器方向に沿っ
て指数関数に従って変化している。そして、上記実効屈
折率の高い領域の幅は、一方の共振器端面側で３．５μ
ｍ以下、他方の共振器端面側で５μｍ以上とされてい
る。

【００１３】共振器として機能するテーパ状光導波路の
両側には、電流狭窄層が選択的に形成されており、その
電流狭窄層によってテーパ状光導波路が実現されてい
る。

【００１４】上記特開平９−３０７１８１号公報の上記
半導体レーザでは、高い光密度が問題となる前端面（出
射端面）でストライプの幅を広く（５μｍ以上に）して
光スポットを広げることにより、光密度の低減を図り、
もって光学的ミラー損傷〔ＣＯＤ（Catastrophic Optic
al Damage）、ＣＯＭＤ（Catastrophic Optical Mirror
Damage）〕による劣化を抑制している。他方、光密度
が比較的小さい後端面でストライプの幅を狭く（３．５
μｍ以下に）することにより、横モードの安定化を図
り、もって高出力動作を制限する主要因であるキンクの
発生を抑制し、２００ｍＷ以上のキンクフリー光出力を
得ている。その結果、モード変換に伴うモード損失が生
じず且つ横モードが安定するので、高出力半導体レーザ
において高信頼化が実現される、としている。

【００１５】なお、上記特開平９−３０７１８１号公報
の上記半導体レーザでは、上記実効屈折率の高い領域の
幅を端面近傍において一定にすることもできる。

【００１６】また、特開平８−３４０１４７号公報に
は、上記特開平９−３０７１８１号公報に記載のものと
同様の構造を持つ半導体レーザが開示されている。上記
の特開平９−３０７１８１号公報に記載の半導体レーザ
は、特開平８−３４０１４７号公報に記載の半導体レー
ザを利用したものと解される。

【００１７】さらに、特開平８−２３１３３号公報に
も、共振器として機能する光導波路の幅を共振器方向に
沿って変化させた半導体レーザが開示されている。この
半導体レーザは、横モード制御構造としてリッジ導波路
構造を採用しており、また、そのリッジ導波路構造の両
側において、活性層のすべてを除去しあるいは溝を形成
することによって、放射モードを抑制している。こうす
ることにより、ワットクラスの高出力レベルまで安定に
横基本モードで動作させることができる、製造の歩留ま
りが高い、特性再現性が良好である、という効果を得て
いる。

【００１８】特開平９−２８９３５４号公報には、基板
に対して水平方向に光スポット径が大きく、低閾値電流
で、高出力の半導体レーザが開示されている。この半導
体レーザでは、活性層を含む半導体多層構造を半導体基
板上に形成しており、その活性層は共振器方向に対して
ストライプ状に形成されている。そして、その活性層の
ストライプ幅は、前端面における幅Ｗ１と後端面におけ
る幅Ｗ２との間にＷ１＞Ｗ２の関係があると共に、共振
器方向に対してＷ２からＷ１へ連続的に増加している。
こうして、基板に対して水平方向にスポット径の大きな
レーザ光を発生するようにしている。

【００１９】上記特開平９−２８９３５４号公報の半導
体レーザでは、前端面（出射端面）における幅Ｗ１は、
結合すべき光ファイバを伝搬する光のスポット径と同程
度に設定される。後端面における幅Ｗ２は、単一横モー
ドでレーザ発振するように設定される。

【００２０】特開平５−２６７７７２号公報には、ＳＨ
Ｇ用光源として横モード制御された超高出力の半導体レ
ーザが開示されている。この半導体レーザは、端面部に
ブロードエリア構造を採用し、キャビティ内部において
幅の狭いストライプを形成したものであり、その幅の狭
いストライプ部を利得導波路構造としている。

【００２１】上記特開平５−２６７７７２号公報の半導
体レーザでは、端面部にブロードエリア構造を採用する
ことにより、端面での光スポット・サイズが大きくなる
ので、端面劣化が起こらず高出力動作が可能となる。ま
た、キャビティ内部に狭ストライプ部を採用しているの
で、モード・フィルタリングによって高次モードをカッ
トできる。狭ストライプ部が利得導波路構造を有してい
るため、ブロードエリア領域と狭ストライプ領域の境界
において光が導波路に沿って効率よく広がり、効率よく
基本モードが選択される、としている。

【００２２】上述した特開平９−３０７１８１号公報と
特開平８−３４０１４７号公報と特開平９−２８９３５
４号公報に開示された従来の半導体レーザでは、安定な
横モードを得ると同時に光ファイバとの結合を考慮した
ある程度幅広い光スポットを得ることが可能である。

【００２３】上記の特開平８−２３１３３号公報に開示
された従来の半導体レーザでは、光ファイバとの結合に
ついては明記されていないが、安定な横モードを得ると
同時に、光ファイバとの結合を考慮したある程度幅の広
い光スポットを得ることが可能と解される。

【００２４】上記の特開平５−２６７７７２号公報に開
示された従来の半導体レーザでは、安定な横モードは得
られるが、端面劣化を防止するために端面近傍のストラ
イプ幅が広く設定されるので、光ファイバ（特に、単一
モード光ファイバ）との結合は困難と解される。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者の検討したところによれば、上述した従来の半導体レ
ーザはいずれも、次のような問題を有している。

【００２６】すなわち、上述した従来の半導体レーザで
は、動作時には、共振器として機能する光導波路（つま
りストライプ）に対して直交するように、所定の電流が
供給される。したがって、発振時に基本モード（ｍ＝
０）のみが伝搬するようにストライプの基本モード部
（幅の狭い部分）の幅が設定されていても、注入電流密
度があるレベル（例えば、２×１０⁴ Ａ／ｃｍ²）を越
えると、基本モードが維持できなくなる、という問題が
ある。その理由を以下に説明する。

【００２７】光導波路の利得分布や屈折率は、常に一定
というわけではなく、注入電流密度の増加に伴って変動
する。注入電流密度が非常に高くなると、利得分布と屈
折率分布は予め設定していたものから大きくずれてく
る。これは、利得分布と屈折率分布が新たに生じたこと
に相当する。こうして生じた新たな利得分布と屈折率分
布は、低い注入電流密度で許容されていた基本モード以
外の高次モードの導波を許容する。この点は、例えば、
「（基礎と応用）半導体レーザ」（伊藤良一・中村道治
共編、１９８９年培風館発行、第９７頁）に示されてい
る。

【００２８】このため、例えば「アイトリプルイー・フ
ォトニクス・テクノロジー・レターズ、第６巻、第１２
号、１９９４年１２月、第１４０９頁〜第１４１１頁」
（IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 6, No. 1
2, December 1994, pp. 1409-1411）に示されているよ
うに、それまで直進していた導波光が屈曲するようにな
り、その結果、出力光ビームの方向が変わってしまうこ
とがある。この現象は「ビーム・ステアリング」と呼ば
れている。

【００２９】上記の機構に起因して、たとえ光導波路の
基本モード部が所望の基本モードのみを導波するように
構成されていても、注入電流密度があるレベル（例え
ば、２×１０⁴ Ａ／ｃｍ²）を超える場合には、出力光
ビームの出射方向が所定の方向から外れてしまう、とい
う問題が生じるのである。これは、光ファイバ等の光学
系との結合効率を減少させ、光出力の利用効率の低下を
引き起こす。

【００３０】高出力半導体レーザの最大出力は、「熱飽
和」によっても制限される。熱飽和は、注入電流によっ
て半導体レーザ内部で発生するジュール熱が当該半導体
レーザの利得の飽和を引き起こすことに起因する。

【００３１】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、その目的とするところは、上述
したビーム・ステアリングの発生を効果的に抑制するこ
とができる半導体レーザと、その半導体レーザを用いた
半導体レーザ・モジュールを提供することにある。

【００３２】本発明の他の目的は、簡単な構成で最大出
力を向上させることができる半導体レーザと、その半導
体レーザを用いた半導体レーザ・モジュールを提供する
ことにある。

【００３３】本発明のさらに他の目的は、出力光と外部
の光学系との結合効率の低下を防止できる半導体レーザ
と、その半導体レーザを用いた半導体レーザ・モジュー
ルを提供することにある。

【００３４】ここに明記しない本発明のさらに他の目的
は、以下の説明および添付図面から明らかになる。

【００３５】

【課題を解決するための手段】（１）本発明の半導体
レーザは、活性層およびクラッド層を含んで形成され
た、共振器として機能する光導波路と、前記光導波路の
一端が接続された、出射端面として機能する第１端面
と、前記光導波路の他端が接続された、出射端面の反対
側にある第２端面とを備え、前記光導波路が幅の異なる
少なくとも二つの部分を含んでいると共に、それら少な
くとも二つの部分のうちの一つが基本モード導波部とさ
れている半導体レーザにおいて、前記基本モード導波部
の少なくとも一部において前記活性層への電流注入を抑
制する電流注入抑制手段を有していることを特徴とする
ものである。

【００３６】（２）本発明の半導体レーザでは、前記
光導波路の幅の異なる少なくとも二つの部分のうちの一
つが基本モード導波部とされており、その基本モード導
波部の少なくとも一部が、前記活性層への電流注入を抑
制する電流注入抑制手段を有している。このため、前記
基本モード導波部内では、電流注入抑制手段を設けない
場合に比べて、動作時に前記活性層に注入される電流の
量が減少する、あるいはまったく電流が注入されなくな
り、前記基本モード導波部内における実効的な注入電流
密度が低下する。よって、前記基本モード導波路部の注
入電流密度が一定のレベルを超えることによって生じる
ビーム・ステアリングの発生を抑制できる。

【００３７】また、前記電流注入抑制手段を設けるだけ
でビーム・ステアリングの発生を抑制できることから、
簡単な構成で最大出力を向上させることが可能となる。
しかも、出力光と外部の光学系との結合効率の低下も防
止できる。

【００３８】（３）本発明の半導体レーザの好ましい
例では、前記電流注入抑制手段が、前記基本モード導波
部の少なくとも一部に重なるように形成された電流ブロ
ック層から形成される。この場合、前記光導波路の前記
クラッド層が窪みを有しており、その窪みに前記電流ブ
ロック層が嵌合しているのが好ましい。前記クラッド層
の前記窪みにより厚さが減少した部分は、電流非注入領
域となっているのが好ましい。

【００３９】本発明の半導体レーザの他の好ましい例で
は、前記電流注入抑制手段が、前記基本モード導波部の
少なくとも一部に重なるように前記光導波路の外部に形
成された電流制限用マスク層から形成される。この場
合、前記電流制限用マスク層は、当該半導体レーザの少
なくとも一方の電極に隣接して配置されるのが好まし
い。前記電流制限用マスク層は、誘電体から形成される
のが好ましい。

【００４０】本発明の半導体レーザのさらに他の好まし
い例では、前記電流注入抑制手段が、前記基本モード導
波部の少なくとも一部に重なるように形成された受動導
波領域（つまり利得を有しない導波領域）から形成され
る。この場合、前記受動導波領域の禁制帯の幅は、発振
波長に対応するエネルギーより大きければよい。好まし
くは、前記受動導波領域は、前記基本モード導波部の少
なくとも一部に対してドーパントをイオン注入すること
によって形成される。

【００４１】前記電流注入抑制手段は、前記第２端面に
隣接して配置されるのが好ましい。

【００４２】本発明の半導体レーザのさらに他の好まし
い例では、前記電流注入抑制手段が前記第２端面に隣接
して配置されると共に、前記第１端面に隣接して配置さ
れた第２の電流注入抑制手段を有する。この場合、出射
端面の損傷を効果的に防止できる利点が生じる。

【００４３】本発明の半導体レーザのさらに他の好まし
い例を挙げると、次の通りである。

【００４４】前記基本モード導波部が３．５μｍ以下の
幅を有し、前記基本モード導波部よりも幅の広い前記光
導波路の部分が４μｍ以上の幅を有していると共にその
幅で前記第１端面に接続される。

【００４５】前記基本モード導波部が前記第２端面に接
続され、前記基本モード導波部よりも幅の広い前記光導
波路の第１部分が前記第１端面に接続される。この場
合、前記基本モード導波部と前記第１部分とが直接、接
続される。あるいは、前記基本モード導波部と前記第１
部分とが、前記基本モード導波部よりも幅の広い前記光
導波路の第２部分を介して互いに接続される。

【００４６】前記基本モード導波部よりも幅の広い前記
光導波路の第１部分と第２部分が、前記第１端面と前記
第２端面にそれぞれ接続され、前記基本モード導波部の
両端が前記第１部分と前記第２部分にそれぞれ接続され
る。

【００４７】前記光導波路の全体がテーパ状になってお
り、その光導波路の幅の狭い側に前記基本モード導波部
が配置され、その光導波路の幅の狭い側に前記基本モー
ド導波部よりも幅の広い前記光導波路の部分が配置され
る。

【００４８】前記光導波路の前記基本モード導波部より
も幅の広い部分が、基本モードに加えてそれより高次の
モードを許容する多モード導波部とされ、前記基本モー
ド導波部と前記多モード導波部とが直接、あるいは前記
光導波路の前記基本モード導波部よりも幅の広い他の部
分を介して滑らかに接続される。

【００４９】（４）本発明の半導体レーザ・モジュー
ルは、上記（１）と（３）において述べた半導体レーザ
のいずれか一つと、その半導体レーザの前記第１端面に
隣接して光ファイバを端部を固定する光ファイバ固定手
段とを備えていることを特徴とするものである。

【００５０】本発明の半導体レーザ・モジュールの好ま
しい例では、前記光ファイバとして、端部に結合用レン
ズを一体形成した光ファイバを使用するように構成され
る。

【００５１】本発明の半導体レーザ・モジュールの他の
好ましい例では、前記半導体レーザの出力光を、少なく
とも１個の結合用レンズを用いて前記光ファイバに導入
するように構成される。この場合、前記光ファイバとし
て、先端にレンズ加工が施された光ファイバを使用する
ように構成されるのが好ましい。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施の形
態を添付図面を参照しながら具体的に説明する。

【００５３】（第１実施形態）図１〜図４は、本発明の
第１実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ（９８０
ｎｍ帯）の構成を示す。

【００５４】この半導体レーザは、濃度１×１０¹⁷ｃｍ
^-3でシリコン（Ｓｉ）をドープしてなるｎ型ＧａＡｓ基
板１（厚さ：約３５０μｍ）を備えている。この基板１
の上には、ｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層（厚さ：
２０００ｎｍ、Ｓｉ濃度：１×１０¹⁷ｃｍ^-3）２が形成
され、さらにその上にｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ光閉じ込
め層（厚さ：１００ｎｍ、Ｓｉ濃度：１×１０¹⁷ｃ
ｍ^-3）３が形成されている。この光閉じ込め層３の上に
は、ｉ型Ｉｎ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓウェル層（厚さ：５ｎ
ｍ）とｉ型ＧａＡｓバリア層（厚さ：５ｎｍ）を交互に
積層してなる二重量子井戸活性層４が形成されている。

【００５５】活性層４の上には、ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａ
ｓ光閉じ込め層（厚さ：１００ｎｍ、Ｍｇ濃度：１×１
０¹⁸ｃｍ^-3）５と、ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第１クラッ
ド層（厚さ：２００ｎｍ、Ｍｇ濃度：１×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3）６と、ｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0. ₅₅Ａｓエッチング停止
層（厚さ：５０ｎｍ、Ｍｇ濃度：１×１０¹⁸ｃｍ^-3）７
とがこの順に積層・形成されている。

【００５６】ｎ型クラッド層２、ｎ型光閉じ込め層３、
二重量子井戸活性層４、ｐ型光閉じ込め層５、ｐ型第１
クラッド層６、およびｐ型エッチング停止層７は、基板
１の全表面を覆っている。

【００５７】ｐ型エッチング停止層７の上には、ｐ型Ａ
ｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第２クラッド層（厚さ：１５００ｎ
ｍ、Ｍｇ濃度：１×１０¹⁸ｃｍ^-3）８と、ｐ型ＧａＡｓ
キャップ層（厚さ：５００ｎｍ、Ｍｇ濃度：１×１０¹⁸
ｃｍ^-3）９とが積層・形成されている。これら二つの層
８と９は、図３に明瞭に示すように、メサ型のリッジ構
造２０を形成しており、基板１の全表面を覆っていな
い。また、これら二つの層８と９（つまりリッジ構造２
０）は、基板１の中央部に位置していて、当該半導体レ
ーザのほぼ中心軸上に延在している。層８と９の両側で
は、エッチング停止層７の表面が露出している。層８と
９からなる半導体リッジ構造２０に沿って、当該半導体
レーザの光共振器として機能する光導波路４０が形成さ
れている。

【００５８】リッジ構造２０の左右両側においてエッチ
ング停止層７上に存在する空間は、エッチング停止層７
上に形成されたｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層（厚
さ：１０００ｍ、Ｓｉ濃度：１×１０¹⁷ｃｍ^-3）１０
と、その電流ブロック層１０上に形成されたｎ型ＧａＡ
ｓ電流ブロック層（厚さ：５００ｎｍ、Ｓｉ濃度：１×
１０¹⁷ｃｍ^-3）１１とにより埋め込まれている。ｎ型電
流ブロック層１０の上面は、ｐ型キャップ層９と上面と
ほぼ同じである。換言すれば、ｎ型電流ブロック層１０
の高さは、リッジ構造２０の高さとほぼ同じである。し
たがって、ｎ型電流ブロック層１１は、リッジ構造２０
の上面より少し高い位置にあり、ｐ型キャップ層９の表
面はｎ型電流ブロック層１１の間から露出している。

【００５９】また、図１に明瞭に示すように、ｐ型第２
クラッド層８は、端面３２の側において一部が切欠され
て窪みが形成されており、その箇所で厚みが薄くなって
いる。そして、ｎ型電流ブロック層１０は、ｐ型第２ク
ラッド層８のその窪みに嵌合して埋め込まれている。よ
って、ｎ型電流ブロック層１０（そしてｎ型電流ブロッ
ク層１１）の平面形状は、略Ｕ字形になる（図４参
照）。ｐ型第２クラッド層８の厚みが薄い部分は、ｎ型
電流ブロック層１０と１１により当該半導体レーザの動
作時においても電流が注入されないようにした部分であ
る。この部分を、ｐ型第２クラッド層８の「電流非注入
領域８ａ」と呼ぶ。

【００６０】ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１とその間
から露出したｐ型ＧａＡｓキャップ層９の上には、ｐ型
ＧａＡｓコンタクト層（厚さ：５００ｍ、Ｍｇ濃度：２
×１０¹⁸ｃｍ^-3）１２が形成され、その上にはさらにＴ
ｉＰｔＡｕよりなるｐ側電極１３が形成されている。コ
ンタクト層１２とｐ側電極１３は、いずれも基板１の全
表面を覆っている。

【００６１】ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面（下面）には、
ＡｕＧｅＮｉよりなるｎ側電極１４が形成されている。
ｎ側電極１４は基板１の全裏面を覆っている。

【００６２】当該半導体レーザの二つの端面３１と３２
は、第２クラッド層８とキャップ層９よりなるリッジ構
造２０も用いて形成される光導波路４０に直交してい
る。前方の端面３１は全体が反射防止（Anti Reflectio
n、ＡＲ）膜１５で覆われており、後方の端面３２は全
体が高反射（High Reflectance、ＨＲ）膜１６で覆われ
ている。反射防止膜１５は、誘電体の単層膜あるいは多
層膜で形成される。高反射膜１６は、誘電体の多層膜で
形成される。

【００６３】光導波路４０を形成する半導体リッジ構造
２０は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上において、当該半導体レ
ーザの前端面３１から後端面３２まで延在しており、そ
の出力光は前端面３１より放射される、つまり、前端面
３１が出力光の「出射端面」となる。

【００６４】半導体リッジ構造２０に沿って延在する光
導波路４０は、図４に明瞭に示すように、その中心軸に
対して左右対称の平面形状を有しており、相対的に狭い
幅Ｗａを持つストレート部４０ａと、相対的に広い幅Ｗ
ｂを持つストレート部４０ｃと、それら二つのストレー
ト部４０ａと４０ｃを接続するテーパ部４０ｂとから形
成されている。ストレート部４０ａの一端（図４では左
端）は、当該半導体レーザの後端面３２に接続されてい
る。ストレート部４０ｃの一端（図４では右端）は、当
該半導体レーザの前端面つまり出射端面３１に接続され
ている。

【００６５】幅広のストレート部４０ｃは、その幅Ｗｃ
を例えば５μｍ以上に設定することにより、基本モード
（ｍ＝０）に加えて高次モード（ｍ＝１、２・・・・）
の光の導波も許容する「多モード導波路」を構成してい
る。導波路内外の屈折率差を十分に小さくした場合に
は、幅広の導波路であっても基本モードのみを導波させ
ることが可能であるから、そのようにした場合には、幅
広のストレート部４０ｃは幅広の「基本モード導波路」
を構成する（これは、以下のすべての実施形態にも当て
はまる）。つまり、幅広のストレート部４０ｃは、「多
モード導波路」あるいは「基本モード導波路」を構成す
る。他方、幅狭のストレート部４０ａは、その幅Ｗａを
例えば３．５μｍ以下に設定することにより、いわゆる
モード・フィルター機能を与えられていて、基本モード
（ｍ＝０）の光の導波のみを許容する「基本モード導波
路」を構成している。テーパ部４０ｂは、二つのストレ
ート部４０ａと４０ｃを光学的に接続する機能をもつ。
従って、テーパ部４０ｂと二つのストレート部４０ａと
４０からなるレーザ共振器では、基本モードのみが励振
される。

【００６６】図３に明瞭に示すように、リッジ構造２０
は実際にはメサ型（つまり横断面が台形）であるから、
光導波路４０の各部分４０ａ、４０ｂ、４０ｃの幅Ｗ
ａ、Ｗｂ、Ｗｃも、いずれもその底面から頂面に向かう
につれて徐々に減少する。よって、この明細書では、幅
Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃはそれぞれ、その最大値（底面におけ
る幅）とする。

【００６７】また、光導波路４０の幅は、光導波に寄与
する実効屈折率の高い領域の幅であり、半導体リッジ構
造２０の幅とは必ずしも一致しない。

【００６８】次に、図５〜図８を参照しながら、上記構
成を持つ本発明の第１実施形態の半導体レーザの製造方
法について説明する。

【００６９】まず最初に、ｎ型ＧａＡｓ基板１を準備
し、その表面に、図５に示すように、ｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ
_0.7Ａｓクラッド層２、ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ光閉じ
込め層３、ｉ型二重量子井戸活性層４、ｐ型Ａｌ_0.1Ｇ
ａ_0.9Ａｓ光閉じ込め層５、ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第
１クラッド層６、ｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓエッチング
停止層７、ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第２クラッド層８、
およびｐ型ＧａＡｓキャップ層９を、適当な結晶成長技
術を用いて順に積層・形成する。

【００７０】ここで使用する結晶成長技術としては、例
えば、有機金属化学蒸着法（Meta-Organic Chemical Va
por Deposition,ＭＯＣＶＤ）、分子ビーム・エピタキ
シャル成長法（Molecular-Beam Epitaxy,ＭＢＥ）など
が挙げられる。

【００７１】次に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層９の上に、
誘電体膜（例えばＳｉＯ₂膜）を形成した後、公知のフ
ォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いてその誘
電体膜を選択的にエッチングし、図５に示すような形状
にパターン化する。こうして、ｐ型ＧａＡｓキャップ層
９の上に誘電体マスク２１Ａを形成する。誘電体マスク
２１Ａは、キャップ層９のみをエッチングするのに使用
されるものである。誘電体マスク２１Ａのパターンは、
光導波路４０とリッジ構造２０の平面形状にほぼ合致す
る。

【００７２】誘電体マスク２１Ａは、例えば、幅が３．
５μｍ（均一）で長さが４００μｍのストライプ状遮光
領域２１Ａａと、幅が３．５μｍ〜５μｍまで変化する
と共に長さが２００μｍのテーパ状遮光領域２１Ａｂ
と、幅が５μｍ（均一）で長さが２００μｍのストライ
プ状遮光領域２１Ａｃとを有する。

【００７３】実際の工程では、１枚の基板１上に多数の
半導体レーザを同時に形成するので、実際の誘電体マス
ク２１Ａでは、遮光領域２１Ａａ、２１Ａｂ、２１Ａｃ
からなる上記パターンが等間隔で所定数、配置されるよ
うにする。

【００７４】誘電体マスク２１Ａを用いて、ｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層９を選択的にエッチング除去し、ｐ型Ａｌ
_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第２クラッド層８を露出させる。この時
の状態は図５に示す通りである。

【００７５】次に、誘電体マスク２１Ａを部分的にエッ
チングし、光導波路４０の電流非注入領域８ａとなるべ
き箇所（基本モード導波路となるべき部分）、つまりス
トライプ状遮光領域２１Ａａを選択的に除去する。こう
して、図６に示すような誘電体マスク２１を得る。誘電
体マスク２１は、誘電体マスク２１Ａのストライプ状領
域２１Ａａに対応する箇所において、キャップ層９を露
出させるものである。誘電体マスク２１は、テーパ状遮
光領域２１ｂとストライプ状遮光領域２１ｃから形成さ
れる。

【００７６】こうして得た誘電体マスク２１を用いて、
誘電体マスク２１Ａのストライプ状領域２１Ａａに対応
する箇所にストライプ状に残されているｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層９と、未だエッチングされていないｐ型Ａｌ
_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第２クラッド層８とを選択的にエッチン
グする。その結果、図６に示すようなリッジ構造２０が
得られる。ｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ第１クラッド層６
の上にはｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓエッチング停止層７
が設けられているため、このエッチング工程におけるエ
ッチング作用はｐ型第１クラッド層６に及ばない。その
結果、第２クラッド層８とキャップ層９のみが選択的に
エッチングされ、図６に示すようなメサ型のリッジ構造
２０になる。

【００７７】こうして得られるリッジ構造２０は、誘電
体マスク２１の形状を反映して、テーパ状領域２０ｂと
ストライプ状領域２０ｃとを有していると共に、ストラ
イプ状の残存ｐ型ＧａＡｓキャップ層９の形状を反映し
て、ストライプ状領域２０ａを有している。

【００７８】図６の状態では、残存ｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層９に対応する箇所に、ｐ型Ａｌ _0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第２
クラッド層８が例えば厚さ約２００ｎｍほど残存するの
で、この部分が第２クラッド層８の電流非注入領域８ａ
となる。この電流非注入領域８ａは、リッジ構造２０の
内部の第２クラッド層８と連続しているため、電流非注
入領域８ａが形成する光導波路４０の部分と、リッジ構
造２０の内部の第２クラッド層８が形成する光導波路４
０の部分とが、光学的にほぼ無損失で結合される。

【００７９】電流非注入領域８ａが形成する光導波路４
０の部分（基本モード導波路となるべき部分）では、導
波損失が生じることが避けられない。したがって、電流
非注入領域８ａの長さを基本モード導波路の長さよりも
短くし、基本モード導波路の一部のみを電流非注入領域
８ａとしてもよい。

【００８０】その後、誘電体マスク２１を残したまま
で、エッチング停止層７上に、ＭＯＣＶＤやＭＢＥなど
の方法により、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０と
ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１とを順に選択的に成長
させる。こうして、図７に示すように、リッジ構造２０
の両側に生じた空間と電流非注入領域８ａの上方の空間
とを埋め込む。電流ブロック層１０の上面は、残存して
いる第２クラッド層８の上面とほぼ同じ高さになるよう
に調整する。したがって、電流ブロック層１１は第２ク
ラッド層８の上面より上方に位置する。

【００８１】次に、誘電体マスク２１を除去した後、ｎ
型ＧａＡｓ電流ブロック層１１とその間から露出したｐ
型ＧａＡｓキャップ層９の上に、ｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層１２を成長させ、図８に示す構成を得る。この時、
コンタクト層１２が、露出していたｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層９の上も覆うようにする。コンタクト層１２は基板
１の全表面にわたって形成する。

【００８２】次に、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２の上
に、基板１の全表面にわたってＴｉＰｔＡｕよりなるｐ
側電極１３を形成する。

【００８３】その後、ＧａＡｓ基板１の裏面を研磨して
１００μｍ程度にまで薄くしてから、その基板１の裏面
にＡｕＧｅＮｉよりなるｎ側電極１４を形成する。ｎ側
電極１４は基板１の全裏面を覆っている。

【００８４】そして、光導波路４０に直交する方向に劈
開してから、各半導体レーザにおいて、第２クラッド層
８とキャップ層９よりなるリッジ構造２０に沿って延在
する光導波路４０に直交する前端面３１に、反射防止膜
１５がコーティングされ、後端面３２には高反射膜１６
がコーティングされる。最後に、基板１上で平行に配置
された半導体レーザを、それらの光導波路４０つまりリ
ッジ構造２０の中央で切断・分離する。こうして、図１
に示す構成の半導体レーザが得られる。

【００８５】実際の製造工程では、半導体レーザの完成
時に、マスク寸法として示した光導波路４０の幅はエッ
チングにより約０．５μｍ縮小される。よって、狭いス
トレート部４０ａの幅Ｗａは３．０μｍ、広いストレー
ト部４０ｃの幅Ｗｃは４．５μｍとなり、それら両スト
レート部４０ａと４０ｃとをつなぐテーパ部４０ｂの幅
は、３．０μｍから４．５μｍまで徐々に増加する。

【００８６】以上述べたように、本発明の第１実施形態
の端面発光型半導体レーザでは、光導波路４０が、狭い
幅Ｗａのストレート部４０ａと、広い幅Ｗｃのストレー
ト部４０ｃと、それら両ストレート部４０ａと４０ｃと
をつなぐテーパ部４０ｂとから構成されており、幅の狭
いストレート部４０ａが「基本モード光導波路」として
機能し、幅の広いストレート部４０ｃが光ファイバに対
して高効率で結合される「多モード光導波路」（あるい
は「基本モード導波路」）として機能する。

【００８７】また、光導波路４０の幅の狭いストレート
部（基本モード光導波路）４０ａが、その全長に及ぶ電
流非注入領域８ａをクラッド層８を設けているため、動
作時には基本モード光導波路４０ａの内部に電流が注入
されない。よって、基本モード導波路４０ａ内における
実効的な注入電流密度が低下する。その結果、基本モー
ド導波路部４０ａの注入電流密度が一定のレベルを超え
ることによって生じるビーム・ステアリングの発生を抑
制できる。

【００８８】また、電流注入抑制手段として電流非注入
領域８ａを設けるだけでビーム・ステアリングの発生を
抑制できることから、簡単な構成で最大出力を向上させ
ることが可能となる。しかも、当該半導体レーザの出力
光と外部の光学系（例えば光ファイバ）との結合効率の
低下も防止できる。

【００８９】その具体例を図３２に示す。図３２より理
解されるように、第１実施形態の半導体レーザでは、従
来の半導体レーザに比べてキンクフリー光出力が上昇し
ている（図３２では、キンクは現れていない）。これ
は、光出力の全範囲でビーム・ステアリングを防止する
ことができることを意味するものである。よって、注入
電流を増加させることにより、いっそう高い光出力まで
使用可能となる。

【００９０】さらに、光導波路４０の広幅Ｗｃのストレ
ート部４０ｃが当該半導体レーザの出射端面３１に接続
されているため、楔ファイバや円柱レンズ・ファイバな
どのレンズ付き光ファイバに対して極めて高い光学的結
合効率が得られる。

【００９１】なお、レンズ付き光ファイバの例は、特開
平８−８６９２３号公報に開示されている。レンズ付き
光ファイバは、出力光強度が楕円形分布を持つ半導体レ
ーザの出力光を、光ファイバの円形コアに対して高い結
合効率で結合することを可能とするものである。

【００９２】例えば、「楔ファイバ」は、光源または出
射光に対向する光ファイバ端の一部に、斜断面を設けて
楔状とし、この先端に所望の曲率を設けたものである。
「円柱レンズ・ファイバ」は、光源または出射光に対向
する光ファイバ端の一部に、斜断面を設けて楔状とし、
この先端に所望の曲率を設けたものである。

【００９３】光導波路４０のストレート部４０ｃの幅Ｗ
ｃが４．５μｍの近傍にある場合、例えば、コーニング
社ＣＳ９８０光ファイバは、モード・フィールド径が約
４．２μｍであるので、その光ファイバに対して水平方
向の結合性が高く、その光ファイバの垂直方向にレンズ
加工を施して直接、結合させると、特に高い結合効率が
得られる。

【００９４】光導波路４０を伝搬する光の波面について
見ると、幅の狭いストレート部（基本モード部）４０ａ
では、光の波面は平面であるが、テーパ部４０ｂでは球
面状となる。そして幅の広いストレート部（多モード
部）４０ｃでは再び平面状に戻される。したがって、出
力光の波面は平面であり且つ出射端面３１に平行とな
る。その結果、出力光の波面の曲がりに起因する光ファ
イバとの結合時の損失が、ストレート部（多モード部）
４０ｃの存在によって抑制される、という利点もある。

【００９５】（第２実施形態）図９〜図１３は、本発明
の第２実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ（９８
０ｎｍ帯）の構成を示す。この半導体レーザは、二つの
電流非注入領域８ａと８ｂを第２クラッド層８に形成し
た点を除き、第１実施形態の半導体レーザと同じ構成を
持つ。よって、第１実施形態の半導体レーザと同一の構
成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

【００９６】第２実施形態の半導体レーザは、第１実施
形態の半導体レーザとほぼ同じ多層構造を有している。
すなわち、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に順に、ｎ型Ａｌ
_0.3Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層２、ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ
光閉じ込め層３、二重量子井戸活性層４、ｐ型Ａｌ_0.1
Ｇａ_0.9Ａｓ光閉じ込め層５、ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ
第１クラッド層６、ｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓエッチン
グ停止層７が積層・形成されている。

【００９７】ｐ型エッチング停止層７の上には、ｐ型Ａ
ｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第２クラッド層８、ｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層９が積層・形成されている。これら二つの層８と
９は、図１１に明瞭に示すように、メサ型のリッジ構造
２０を形成している。半導体リッジ構造２０に沿って、
当該半導体レーザの光共振器として機能する光導波路４
０が形成されている。

【００９８】リッジ構造２０の左右両側においてエッチ
ング停止層７上に存在する空間は、エッチング停止層７
上に形成されたｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０
と、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１とにより、埋め込
まれている。ｐ型キャップ層９の表面はｎ型電流ブロッ
ク層１１の間から露出している。

【００９９】第１実施形態の半導体レーザとは異なり、
ｐ型第２クラッド層８は、図９に明瞭に示すように、端
面３１および３２の近傍においてそれぞれ一部が切欠さ
れて窪みが形成されていて、それら二つの箇所で厚みが
薄くなっている。そして、ｎ型電流ブロック層１０は、
ｐ型第２クラッド層８のそれら二つの窪みに嵌合して埋
め込まれている。よって、ｎ型電流ブロック層１０（そ
してｎ型電流ブロック層１１）の平面形状は、略Ｏ字形
になる。ｐ型第２クラッド層８の厚みが薄い二つの部分
は、当該半導体レーザの動作時においても電流が注入さ
れない電流非注入領域８ａおよび８ｂである。

【０１００】ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１とその間
から露出したｐ型ＧａＡｓキャップ層９の上には、ｐ型
ＧａＡｓコンタクト層１２が形成され、その上にはさら
にＴｉＰｔＡｕよりなるｐ側電極１３が形成されてい
る。ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面（下面）には、ＡｕＧｅ
Ｎｉよりなるｎ側電極１４が形成されている。

【０１０１】半導体リッジ構造２０に沿って延在する光
導波路４０は、図１３に明瞭に示すように、その中心軸
に対して左右対称の平面形状を有しており、相対的に狭
い幅Ｗａを持つストレート部（基本モード導波路）４０
ａと、相対的に広い幅Ｗｂを持つストレート部（多モー
ド導波路）４０ｃと、それら二つのストレート部４０ａ
と４０ｃを接続するテーパ部４０ｂとから形成されてい
る。ストレート部４０ａの一端（図１３では左端）は、
当該半導体レーザの後端面３２に接続されている。スト
レート部４０ｃの一端（図１３では右端）は、当該半導
体レーザの前端面つまり出射端面３１に接続されてい
る。これらの点は、第１実施形態の場合と同じである。

【０１０２】このように、第２実施形態の半導体レーザ
では、光導波路４０の前端面３１と後端面３２の近傍に
それらに接触して、二つの電流非注入領域８ａと８ｂを
それぞれ形成している。

【０１０３】次に、図１４〜図１９を参照しながら、上
記構成を持つ本発明の第２実施形態の半導体レーザの製
造方法について説明する。

【０１０４】まず最初に、第１実施形態の半導体レーザ
の場合と同様にして、ｎ型ＧａＡｓ基板１の表面に、図
１４に示すように、ｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層
２、ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ光閉じ込め層３、二重量子
井戸活性層４、ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ光閉じ込め層
５、ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第１クラッド層６、ｐ型Ａ
ｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓエッチング停止層７、ｐ型Ａｌ_0.3
Ｇａ_0.7Ａｓ第２クラッド層８、ｐ型ＧａＡｓキャップ
層９を順に積層・形成する。

【０１０５】次に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層９の上に、
誘電体膜（例えばＳｉＯ₂膜）を形成した後、公知のフ
ォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いてその誘
電体膜を選択的にエッチングし、図１５に示すような形
状にパターン化する。こうして、ｐ型ＧａＡｓキャップ
層９の上に、キャップ層９をエッチングするための誘電
体マスク２１Ａを形成する。誘電体マスク２１Ａのパタ
ーンは、光導波路４０の平面形状にほぼ合致する。

【０１０６】第１実施形態の場合と同様に、誘電体マス
ク２１Ａは、例えば、幅が３．５μｍ（均一）で長さが
４００μｍのストライプ状遮光領域２１Ａａと、幅が
３．５μｍ〜５μｍまで変化すると共に長さが２００μ
ｍのテーパ状遮光領域２１Ａｂと、幅が５μｍ（均一）
で長さが２００μｍのストライプ状遮光領域２１Ａｃと
を有している。

【０１０７】その後、誘電体マスク２１Ａを用いて、ｐ
型ＧａＡｓキャップ層９を選択的にエッチング除去し、
ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第２クラッド層８を露出させ
る。

【０１０８】次に、誘電体マスク２１Ａを部分的にエッ
チングし、光導波路４０の二つの電流非注入領域８ａ、
８ｂとなるべき箇所、つまりストライプ状遮光領域２１
Ａａの全体と、ストライプ状遮光領域２１Ａｃの端面３
１側の端部とを選択的に除去する。こうして、図１６に
示すような誘電体マスク２１を得る。誘電体マスク２１
は、誘電体マスク２１Ａのストライプ状遮光領域２１Ａ
ａの全体とストライプ状遮光領域２１Ａｃの端面３１側
の端部に対応する箇所において、キャップ層９を露出さ
せるものである。誘電体マスク２１は、図１６に示すよ
うに、テーパ状遮光領域２１ｂとストライプ状遮光領域
２１ｃから形成される。

【０１０９】こうして得た誘電体マスク２１を用いて、
２箇所にストライプ状に残されているｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層９と、未だエッチングされていないｐ型Ａｌ_0.3
Ｇａ₀ _.7Ａｓ第２クラッド層８とを選択的にエッチング
する。その結果、図１７に示すようなメサ型のリッジ構
造２０が得られる。

【０１１０】こうして得られるリッジ構造２０は、誘電
体マスク２１とその両側のストライプ状の残存ｐ型Ｇａ
Ａｓキャップ層９の形状を反映して、テーパ状領域２０
ｂとストライプ状領域２０ａおよび２０ｃとを有してい
る。

【０１１１】図１７の状態では、残存ｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層９に対応する二つの箇所に、ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7
Ａｓ第２クラッド層８が例えば厚さ約２００ｎｍほど残
存しているので、これら二つの部分が第２クラッド層８
の電流非注入領域８ａおよび８ｂとなる。電流非注入領
域８ａおよび８ｂは、いずれもリッジ構造２０の内部の
第２クラッド層８と連続しているため、電流非注入領域
８ａおよび８ｂが形成する光導波路４０の部分と、リッ
ジ構造２０の内部の第２クラッド層８が形成する光導波
路４０の部分とが、光学的にほぼ無損失で結合される。

【０１１２】電流非注入領域８ａが形成する光導波路４
０の部分（基本モード導波路）４０ａでは、電流非注入
領域８ａの長さをその部分４０ａの全長に等しくしてい
るが、導波損失を低減するためにそれより短くしてもよ
いことは言うまでもない。また、導波損失を考慮して、
電流非注入領域８ｂの長さは、電流非注入領域８ｂが形
成する光導波路４０の部分（多モード導波路）４０ｃの
長さよりも短くしている。

【０１１３】その後、誘電体マスク２１を残したまま
で、エッチング停止層７上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブ
ロック層１０とｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１とを順
に選択的に成長させ、図１８に示すように、リッジ構造
２０の両側に生じた空間と電流非注入領域８ａおよび８
ｂの上方の空間とを埋め込む。電流ブロック層１０の上
面は、残存している第２クラッド層８の上面とほぼ同じ
高さになるように調整する。したがって、電流ブロック
層１１は第２クラッド層８の上面より上方に位置する。

【０１１４】次に、誘電体マスク２１を除去した後、ｎ
型ＧａＡｓ電流ブロック層１１とその間から露出したｐ
型ＧａＡｓキャップ層９の上に、ｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層１２を成長させ、図１９に示す構成を得る。この
時、コンタクト層１２が、露出していたｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層９の上も覆うようにする。コンタクト層１２
は、基板１の全表面にわたって形成する。

【０１１５】その後、第１実施形態の場合と同様にし
て、図９〜図１３に示す構成の半導体レーザが得られ
る。

【０１１６】以上述べたように、本発明の第２実施形態
の半導体レーザは、第１実施形態の半導体レーザにおい
て、光導波路４０の広い幅Ｗｃのストレート部（多モー
ド導波路）４０ｃに電流非注入領域８ｂを追加してもの
であるから、第１実施形態の場合と同じ効果が得られ
る。

【０１１７】また、二つの電流非注入領域８ａと８ｂに
よって電流注入を抑制するため、第１実施形態よりも、
基本モード導波路４０ａにおけるビーム・ステアリング
の発生がいっそう効果的に抑制される。その結果、当該
半導体レーザの最大基本モード出力をいっそう向上させ
ることができる。

【０１１８】さらに、第２クラッド層８の両端に電流非
注入部８ａと８ｂが形成されているため、当該半導体レ
ーザの前後両端面３１と３２における熱の発生が抑制さ
れる。その結果、出射端面３１で光学ミラー損傷（ＣＯ
Ｄ、ＣＯＭＤ）が発生する可能性が、第１実施形態の半
導体レーザよりも低下し、高出力特性と共に出射端面３
１の信頼性を向上させることができる、という効果が得
られる。

【０１１９】（第３実施形態）図２０〜図２３は、本発
明の第３実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ（９
８０ｎｍ帯）の構成を示す。

【０１２０】この半導体レーザでは、第１実施形態にお
ける電流非注入領域８ａに代えて、第２クラッド層８に
電流非注入領域８ｃを形成している。この電流注入抑制
領域８ｃは、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２上に形成さ
れた電流注入抑制マスク１７により実現されているもの
であり、第１および第２の実施形態のような第２クラッ
ド層８それ自体の形状変化は利用していない。

【０１２１】上記以外の構成は第１実施形態と同じであ
るから、第１実施形態の半導体レーザと同一の構成につ
いては、第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省
略する。

【０１２２】第３実施形態の半導体レーザでは、第１実
施形態の半導体レーザでｐ型Ａｌ_0. ₃Ｇａ_0.7Ａｓ第２ク
ラッド層８に形成されている窪みが省略されており、第
２クラッド層８の厚さはリッジ構造２０（つまり光導波
路４０）の全長にわたって同一である。電流ブロック層
１０と１１は、リッジ構造２０の両側のみに存在する。

【０１２３】半導体リッジ構造２０に沿って延在する光
導波路４０は、図２３に明瞭に示すように、その中心軸
に対して左右対称の平面形状を有しており、相対的に狭
い幅Ｗａを持つストレート部（基本モード光導波路）４
０ａと、相対的に広い幅Ｗｂを持つストレート部（多モ
ード光導波路）４０ｃと、それら二つのストレート部４
０ａと４０ｃを接続するテーパ部４０ｂとから形成され
ている。

【０１２４】電流注入抑制マスク１７は、ｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層１２上に形成されており、図２３に明瞭に
示すように、光導波路４０の狭い幅Ｗａを持つストレー
ト部（基本モード導波路）４０ａとぴったりと重なるよ
うに配置されている。電流注入抑制マスク１７は、多数
の透孔を有する誘電体層（例えばＳｉＯ₂層）により形
成されており、その全体はｐ側電極１３によって覆われ
ている。動作時にｐ側電極１３を通過して当該半導体レ
ーザの内部に流入する電流は、電流注入抑制マスク１７
によって抑制されるため、第２クラッド層８のストレー
ト部４０ａに対応する箇所にはほとんど到達できない。
したがって、この箇所には実質的に電流が注入されな
い。この電流が注入されない箇所が電流非注入領域８ｃ
である。このように、電流非注入領域８ｃは、電流注入
抑制マスク１７の作用によって結果的に第２クラッド層
８に形成されるものである。

【０１２５】電流非注入領域８ｃにより、この第３実施
形態においても第１実施形態と同じ効果が得られる。

【０１２６】なお、符号５１は、半導体レーザのｐ側電
極１３において、電流注入が抑制される範囲を示す。

【０１２７】次に、上記構成を持つ本発明の第３実施形
態の半導体レーザの製造方法について説明する。

【０１２８】第１実施形態の半導体レーザの場合と同様
にして、ｎ型ＧａＡｓ基板１の表面に、ｎ型Ａｌ_0.3Ｇ
ａ_0.7Ａｓクラッド層２、ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ光閉
じ込め層３、二重量子井戸活性層４、ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ
_0.9Ａｓ光閉じ込め層５、ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第１
クラッド層６、ｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓエッチング停
止層７、ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第２クラッド層８、ｐ
型ＧａＡｓキャップ層９を順に積層・形成する。

【０１２９】次に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層９の上に、
誘電体膜（例えばＳｉＯ₂膜）を形成した後、公知のフ
ォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いてその誘
電体膜を選択的にエッチングし、図１５に示すような形
状にパターン化する。こうして、ｐ型ＧａＡｓキャップ
層９の上に、誘電体マスク２１Ａを形成する。誘電体マ
スク２１Ａのパターンは、光導波路４０の平面形状にほ
ぼ合致する。

【０１３０】第１実施形態の場合と同様に、誘電体マス
ク２１Ａは、例えば、幅が３．５μｍ（均一）で長さが
４００μｍのストライプ状遮光領域２１Ａａと、幅が
３．５μｍ〜５μｍまで変化すると共に長さが２００μ
ｍのテーパ状遮光領域２１Ａｂと、幅が５μｍ（均一）
で長さが２００μｍのストライプ状遮光領域２１Ａｃと
を有している。

【０１３１】その後、誘電体マスク２１Ａを用いて、ｐ
型ＧａＡｓキャップ層９とｐ型Ａｌ _0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第２
クラッド層８を選択的にエッチングし、メサ型のリッジ
構造２０を得る。こうして得られるリッジ構造２０は、
誘電体マスク２１Ａの形状をそのまま反映して、テーパ
状領域２０ｂとストライプ状領域２０ａおよび２０ｃと
を有している。この時の状態では、ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7
Ａｓ第２クラッド層８の厚さは、その全長にわたって一
定であるその後、誘電体マスク２１Ａを残したままで、
エッチング停止層７上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロッ
ク層１０とｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１とを順に選
択的に成長させることにより、リッジ構造２０の両側に
生じた空間を埋め込む。

【０１３２】誘電体マスク２１Ａを除去した後、ｎ型Ｇ
ａＡｓ電流ブロック層１１とその間から露出したｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層９の上に、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１２を成長させる。その後、コンタクト層１２上に例え
ばＳｉＯ₂層を形成してパターン化し、図２３に示す形
状で多数の透孔を持つ電流注入抑制マスク１７とする。

【０１３３】次に、その上にｐ側電極１３を形成して、
電流注入抑制マスク１７の全体を覆ってしまう。その後
の工程は、第１実施形態の場合と同様である。こうし
て、第３実施形態の半導体レーザが得られる。

【０１３４】以上述べたように、本発明の第３実施形態
の半導体レーザでは、光導波路４０の狭い幅Ｗａのスト
レート部（基本導波路）４０ａに電流非注入領域８ｃが
形成されているため、第１実施形態の場合と同じ効果が
得られる。

【０１３５】また、誘電体マスク２１Ａをエッチングし
て誘電体マスク２１を形成する工程が不要なため、第１
実施形態に比べて製造工程が簡単になる、という利点も
ある。

【０１３６】なお、第３実施形態の半導体レーザにおい
て、上記第１実施形態で使用された電流非注入領域８ａ
を追加してもよいし、上記第２実施形態で使用された電
流非注入領域８ａと８ｂを追加してもよい。

【０１３７】（第４実施形態）図２４〜図２７は、本発
明の第４実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ（９
８０ｎｍ帯）の構成を示す。この半導体レーザは、第１
実施形態において、第２クラッド層８の電流非注入領域
８aを含む部分にドーパント・イオンを注入することに
より、イオン注入部１８を追加形成したものである。し
たがって、ドーパント・イオンを含む電流非注入領域８
aを、符号「８ｄ」で示している。

【０１３８】所定のドーパント・イオンを含むイオン注
入部１８は、電流非注入領域８ｄの全体と活性層４の一
部を包含している。イオン注入部１８の内部では、ドー
パント・イオンにより、イオン注入部１８の外部に比べ
て活性層４のバンドギャップ（禁制帯幅）が拡大されて
いる。その結果、イオン注入部１８の内部にある活性層
４の部分が非活性となっている。換言すれば、イオン注
入部１８の内部では、導波路４０は、レーザ光に対して
利得を持たない受動導波路となっているのである。

【０１３９】イオン注入部１８は、図２７に示すよう
に、光導波路４０の狭い幅Ｗａを持つストレート部（基
本モード導波路）４０ａとぴったりと重なると共に、後
端面３２に接触するように配置されている。図２７にお
いて、符号５２はイオン注入を行う範囲を示している。

【０１４０】第４実施形態の半導体レーザでは、電流非
注入領域８ｄに加えてイオン注入部１８を設けている
が、電流非注入領域８ａを省略してイオン注入部１８だ
けにしても、同様の効果が得られる。それは、イオン注
入部１８の内部にある活性層４の部分が非活性となって
いるため、電流非注入領域８ａがなくても、ストレート
部（基本モード導波路）４０ａへの電流注入を禁止ある
いは抑制したのと同様の作用が得られるからである。

【０１４１】次に、上記構成を持つ本発明の第４実施形
態の半導体レーザの製造方法について説明する。

【０１４２】電流非注入領域８ａを形成する（図６参
照）までの工程は、第１実施形態の半導体レーザの場合
と同時である。図６に示す状態では、残存ｐ型ＧａＡｓ
キャップ層９に対応する箇所に、ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａ
ｓ第２クラッド層８が例えば厚さ約２００ｎｍほど残存
し、この部分が第２クラッド層８の電流非注入領域８ｄ
となる。

【０１４３】次に、公知の方法により、ＳｉやＺｎある
いは他のドーパント元素を、電流非注入領域８ｄを含む
所定の領域５２に選択的にイオン注入する。そして、適
当な温度でアニールを行う。これらの工程は公知である
から、それらの詳細は省略する。その結果、ドーパント
元素は、イオン注入部１８の内部において活性層４に導
入され、活性層４の禁制帯幅（バンドギャップ）を拡大
する。

【０１４４】続いて、誘電体マスク２１を残したまま
で、エッチング停止層７上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブ
ロック層１０とｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１とを順
に選択的に成長させることにより、リッジ構造２０の両
側に生じた空間を埋め込む。

【０１４５】誘電体マスク２１を除去した後、ｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層１２を形成する。その後の工程は第１
実施形態と同じである。こうして、第４実施形態の半導
体レーザが得られる。

【０１４６】以上述べたように、本発明の第４実施形態
の半導体レーザでは、光導波路４０の基本モード導波路
４０ａに、当該半導体レーザに供給される電流が活性層
４へ注入されるのを禁止する電流非注入領域８ｄが形成
されていると共に、活性層４の禁制帯幅（バンドギャッ
プ）が拡大されているので、第１実施形態で得られる効
果がいっそう高められる、という利点がある。

【０１４７】また、電流非注入領域８ｄを省略してイオ
ン注入部１８のみにしても、第１実施形態とほぼ同等の
効果が得られる。

【０１４８】なお、第４実施形態の半導体レーザでは、
上記第１実施形態で使用された電流非注入領域８ａを使
用しているが、それに代えて、上記第２実施形態で使用
された電流非注入領域８ａと８ｂを使用してもよい。

【０１４９】（第５実施形態）図２８は、本発明の第５
実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ（９８０ｎｍ
帯）を示している。これは光導波路４０の一つの変形例
を示すものであり、上述した第１〜第４の実施形態に適
用可能である。

【０１５０】この半導体レーザでは、光導波路４０の平
面形状は、第１実施形態のそれと同じであるが、電流非
注入領域８ａが、光導波路４０の狭い幅Ｗａを持つスト
レート部（基本モード導波路）４０ａの全体だけでな
く、テーパ部４０ｂの約１／２にまで延在している点
が、第１実施形態とは異なる。

【０１５１】この半導体レーザでは、第１実施形態に比
べて、より高いレベルの注入電流密度までビーム・ステ
アリングの発生を抑制することができる。その結果、当
該半導体レーザの最大基本モード出力を、第１実施形態
よりも向上させることができる。

【０１５２】なお、電流非注入領域８ａは、ストレート
部４０ａの全体と、テーパ部４０ｂの全体にまで延在し
ていてもよい。

【０１５３】（第６実施形態）図２９は、本発明の第６
実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ（９８０ｎｍ
帯）を示している。これも光導波路４０の変形例を示す
ものであり、上述した第１〜第４の実施形態に適用可能
である。

【０１５４】この半導体レーザは、後端面３２の光学的
な耐久力をいっそう高くするために、幅Ｗａを持つスト
レート部（基本モード導波路）４０ａを光共振器の中間
位置に配置したものである。電流非注入領域８ａは、ス
トレート部４０ａの全体にわたって形成されている。

【０１５５】この半導体レーザでは、光導波路４０の平
面形状が第１〜第４実施形態のそれとは異なっており、
幅Ｗａよりも広い幅Ｗｃ１とＷｃ２を持つ二つのストレ
ート部（多モード光導波路）４０ｃ１と４０ｃ２が、ス
トレート部（基本モード導波路）４０ａの両側に配置さ
れており、二つのテーパ部４０ｂ１と４０ｂ２によって
ストレート部４０ａにそれぞれ接続されている。幅Ｗａ
よりも広ければ、幅Ｗｃ１とＷｃ２は等しくてもよいし
異なっていてもよい。

【０１５６】なお、電流非注入領域８ａは、ストレート
部（基本モード導波路）４０ａの一部にのみ存在してい
てもよいし、テーパ部４０ｂ１と４０ｂ２の少なくとも
一方まで及んでいてもよいし、テーパ部４０ｂ１または
４０ｂ２の全部に延在していてもよい。

【０１５７】（第７実施形態）図３０は、本発明の第７
実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ（９８０ｎｍ
帯）を示している。これも光導波路４０の変形例を示す
ものであり、上述した第１〜第４の実施形態に適用可能
である。

【０１５８】この半導体レーザでは、光導波路４０の平
面形状がその中心線に対して非対称になっている点以外
は、第１実施形態のそれと同じである。

【０１５９】このように、光導波路４０の平面形状は、
共振器方向に対して必ずしも対称でなくともよい。

【０１６０】（第８実施形態）図３１は、本発明の第８
実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ（９８０ｎｍ
帯）を示している。これも光導波路４０の変形例を示す
ものであり、上述した第１〜第４の実施形態に適用可能
である。

【０１６１】この半導体レーザでは、光導波路４０の全
体の平面形状がテーパ状になっている点以外は、第１実
施形態のそれと同じ構成である。すなわち、光導波路４
０は、「基本モード導波路」として機能する幅Ｗａを持
つテーパ部４０ａと、「多モード導波路」として機能す
る幅Ｗａを持つテーパ部４０ｃとから形成されており、
両テーパ部４０ａと４０ｃは直接、結合されている。

【０１６２】電流非注入領域８ａは、「基本モード導波
路」として機能するテーパ部４０ａの全体に形成されて
いる。しかし、必要に応じて、電流非注入領域８ａの長
さは適宜変更可能である。

【０１６３】この半導体レーザでは、第１実施形態に比
べて、モード変換がより円滑に行われる、という利点が
ある。

【０１６４】（第９実施形態）図３３は、本発明の第９
実施形態の半導体レーザ・モジュールの構成を示す。こ
の半導体レーザ・モジュールは、上述した第１〜第８実
施形態のいずれかの端面発光型半導体レーザを使用した
ものであり、その半導体レーザを円柱レンズ・ファイバ
と直接接合したものである。この半導体レーザ・モジュ
ールは、１４ピンのバタフライ・パッケージを有してい
る。

【０１６５】図３３において、第１〜第８実施形態のい
ずれかの半導体レーザと同じ構成を持つ半導体レーザ素
子１０１は、高熱伝導材料を金属膜で覆ってなるヒート
シンク１０２上にハンダを用いて固着されている。この
ヒートシンク１０２は、パワー・モニター用のフォトダ
イオード・ユニット１０４、温度モニタ用のサーミスタ
１０５、サージ対策用のＥＳＤ素子１０６と共に、ハン
ダを用いてサブマウント１０３上に固着されている。Ｅ
ＳＤ素子１０６は、半導体レーザ素子１０１に逆方向の
サージ電圧が作用した時に電流をバイパスしてその素子
１０１を保護するものである。

【０１６６】バタフライ・パッケージのベース１１１の
内部には、熱電変換素子がハンダを用いて固着されてい
る。サブマウント１０３は、その熱電変換素子の上部に
ハンダを用いて固着されている。各素子の電極は、Ａｕ
線を用いたワイヤ・ボンディング法によって、サブマウ
ント１０３上の配線と接続されている。サブマウント１
０３上の配線は、同様にして、パッケージ絶縁セラミッ
ク１１４を介してパッケージ電極１１５と接続されてい
る。

【０１６７】円柱レンズ・ファイバ１０７は、端部に結
合用レンズ（図示せず）を一体形成したシングルモード
光ファイバであり、第１および第２のフェルール１０８
と１０９を用いてパッケージに固定されている。ファイ
バ１０７の一端は、パッケージの内部で半導体レーザ素
子１０１に光学的に結合されている。

【０１６８】この半導体レーザ・モジュールを組み立て
る際には、まず半導体レーザ素子１０１を発振させてお
き、円柱レンズ光ファイバ１０７の遠端でレーザ光出力
をモニターしながら、そのファイバ１０７の近端を半導
体レーザ素子１０１の発光点に近づけることにより、モ
ニターしているレーザ光出力が最適となるように調整し
つつ固定金具１１０、サブマウント１０３、第１フェル
ール１０８の順に固着する。この固着作業はレーザ溶接
により行う。その後、適当なハンダを用いて第２フェル
ール１０９とパッケージ・パイプ１１３を気密封止す
る。最後に、抵抗溶接により、パッケージ・フレーム１
１２に上蓋（図示せず）を固着する。こうして、図３３
に示すモジュールが完成する。

【０１６９】なお、第９実施形態の半導体レーザ・モジ
ュールでは、端部に結合用レンズを一体形成した円柱レ
ンズ・ファイバ１０７を使用しているが、結合用レンズ
を一体形成していない通常の光ファイバを使用すること
も可能である。この場合には、半導体レーザ素子１０１
の出射端面とそれに対向する光ファイバの一端の間に適
当なレンズ系（１個あるいは複数個のレンズから構成さ
れる）を配置し、そのレンズ系を用いて半導体レーザ素
子１０１の出力光を光ファイバの内部に導入する。この
場合にも、光ファイバの一端にレンズ加工を施したもの
を使用してよい。

【０１７０】（変形例）上記の第１〜第９実施形態は、
本発明を具体化した例を示すものであり、本発明はこれ
らの実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨
を外れることなく種々の変形が可能であることは言うま
でもない。

【０１７１】例えば、上述した実施形態では、発振波長
が９８０ｎｍ帯の半導体レーザについて説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、他の発振波長
（例えば１４８０ｎｍ帯）の半導体レーザに対しても適
用可能であることは言うまでもない。

【０１７２】また、前記電流注入抑制手段としては、基
本モード導波路の少なくとも一部において活性層への電
流注入を抑制することができるものであれば、上記実施
形態以外のものも使用可能である。

【０１７３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の半導体レー
ザと半導体レーザ・モジュールによれば、ビーム・ステ
アリングの発生を効果的に抑制することができると共
に、簡単な構成で最大出力を向上させることができる。
しかも出力光と外部の光学系との結合効率の低下を防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の半導体レーザの構成を
示す垂直縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った垂直横断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った垂直横断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ線に沿った水平断面図である。

【図５】本発明の第１実施形態の半導体レーザの製造方
法を示すＡ−Ａ線断面図と平面図である。

【図６】本発明の第１実施形態の半導体レーザの製造方
法を示すＡ−Ａ線断面図と平面図と共振器に沿った縦断
面図で、図５の続きである。

【図７】本発明の第１実施形態の半導体レーザの製造方
法を示すＡ−Ａ線断面図と平面図で、図６の続きであ
る。

【図８】本発明の第１実施形態の半導体レーザの製造方
法を示すＡ−Ａ線断面図と平面図で、図７の続きであ
る。

【図９】本発明の第２実施形態の半導体レーザの構成を
示す垂直縦断面図である。

【図１０】図９のＤ−Ｄ線に沿った垂直横断面図であ
る。

【図１１】図９のＥ−Ｅ線に沿った垂直横断面図であ
る。

【図１２】図９のＦ−Ｆ線に沿った垂直横断面図であ
る。

【図１３】図９のＧ−Ｇ線に沿った水平断面図である。

【図１４】本発明の第２実施形態の半導体レーザの製造
方法を示す垂直縦断面図と平面図である。

【図１５】本発明の第２実施形態の半導体レーザの製造
方法を示す垂直縦断面図と平面図で、図１４の続きであ
る。

【図１６】本発明の第２実施形態の半導体レーザの製造
方法を示す垂直縦断面図および平面図で、図１５の続き
である。

【図１７】本発明の第２実施形態の半導体レーザの製造
方法を示す垂直縦断面図および平面図で、図１６の続き
である。

【図１８】本発明の第２実施形態の半導体レーザの製造
方法を示す垂直縦断面図および平面図で、図１７の続き
である。

【図１９】本発明の第２実施形態の半導体レーザの製造
方法を示す垂直縦断面図および平面図で、図１８の続き
である。

【図２０】本発明の第３実施形態の半導体レーザの構成
を示す垂直縦断面図である。

【図２１】図２０のＨ−Ｈ線に沿った垂直横断面図であ
る。

【図２２】図２０のＩ−Ｉ線に沿った垂直横断面図であ
る。

【図２３】図２０のＪ−Ｊ線に沿った水平断面図であ
る。

【図２４】本発明の第４実施形態の半導体レーザの構成
を示す垂直縦断面図である。

【図２５】図２４のＫ−Ｋ線に沿った垂直横断面図であ
る。

【図２６】図２４のＬ−Ｌ線に沿った垂直横断面図であ
る。

【図２７】図２４のＭ−Ｍ線に沿った水平横断面図であ
る。

【図２８】本発明の第５実施形態の半導体レーザの構成
を示す、図１のＣ−Ｃ線に沿った平面図である。

【図２９】本発明の第６実施形態の半導体レーザの構成
を示す、図１のＣ−Ｃ線に沿った平面図である。

【図３０】本発明の第７実施形態の半導体レーザの構成
を示す、図１のＣ−Ｃ線に沿った平面図である。

【図３１】本発明の第８実施形態の半導体レーザの構成
を示す、図１のＣ−Ｃ線に沿った平面図である。

【図３２】本発明の第１実施形態の半導体レーザと従来
の半導体レーザについて、注入電流と光出力との関係を
示すグラフである。

【図３３】本発明の第９実施形態の半導体レーザ・モジ
ュールの構成を示す平面説明図である。

【図３４】一般的な半導体レーザの導波路において、光
導波路の幅Ｗと屈折率差Δｎとによって伝搬される光の
モードが変化する様子を示すグラフである。

【図３５】一般的な半導体レーザにおいて、光導波路の
幅Ｗと水平スポットサイズの半値幅の関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ｎ−ＧａＡｓ基板２ｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層３ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ光閉じ込め層４ｉ型Ｉｎ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ／ＧａＡｓ二重量子井戸
活性層５ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ光閉じ込め層６ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第１クラッド層７ｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓエッチング停止層８ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第２クラッド層９ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１１ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１２ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３ＴｉＰｔＡｕｐ側電極１４ＡｕＧｅＮｉ側電極１５反射防止（ＡＲ）膜１６高反射（ＨＲ）膜１７電流注入マスク１８イオン注入部２０リッジ構造２１、２１Ａ誘電体マスク５１電流注入抑制範囲５２イオン注入範囲１０１半導体レーザ素子１０２ヒートシンク１０３サブマウント１０４フォトダイオード・ユニット１０５サーミスタ１０６ＥＳＤ素子１０７円柱レンズ光ファイバ１０８第１フェルール１０９第２フェルール１１０固定金具１１１パッケージ・ベース１１２パッケージ・フレーム１１３パッケージ・パイプ１１４絶縁セラミック１１５パッケージ電極

フロントページの続きＦターム(参考） 2H037 AA01 BA03 CA08 DA03 DA35 5F073 AA07 AA13 AA35 AA45 AA53 AA74 AA83 AA87 BA01 BA09 CA07 DA14 DA15 EA16 EA18 EA24 FA02 FA06 FA07 GA12 GA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性層およびクラッド層を含んで形成さ
れた、共振器として機能する光導波路と、前記光導波路の一端が接続された、出射端面として機能
する第１端面と、前記光導波路の他端が接続された、出射端面の反対側に
ある第２端面とを備え、前記光導波路が幅の異なる少なくとも二つの部分を含ん
でいると共に、それら少なくとも二つの部分のうちの一
つが基本モード導波部とされている端面発光型半導体レ
ーザにおいて、前記基本モード導波部の少なくとも一部において前記活
性層への電流注入を抑制する電流注入抑制手段を有して
いることを特徴とする端面発光型半導体レーザ。
【請求項２】前記電流注入抑制手段が、前記基本モー
ド導波部の少なくとも一部に重なるように形成された電
流ブロック層から形成される請求項１に記載の端面発光
型半導体レーザ。
【請求項３】前記光導波路の前記クラッド層が窪みを
有しており、その窪みに前記電流ブロック層が嵌合して
いる請求項２に記載の端面発光型半導体レーザ。
【請求項４】前記クラッド層の前記窪みにより厚さが
減少した部分が、電流非注入領域となっている請求項３
に記載の端面発光型半導体レーザ。
【請求項５】前記電流注入抑制手段が、前記基本モー
ド導波部の少なくとも一部に重なるように前記光導波路
の外部に形成された電流制限用マスク層から形成されて
いる請求項１に記載の端面発光型半導体レーザ。
【請求項６】前記電流制限用マスク層が、当該半導体
レーザの少なくとも一方の電極に隣接して配置されてい
る請求項５に記載の端面発光型半導体レーザ。
【請求項７】前記電流制限用マスク層が、誘電体から
形成されている請求項５または６に記載の端面発光型半
導体レーザ。
【請求項８】前記電流注入抑制手段が、前記基本モー
ド導波部の少なくとも一部に重なるように形成された受
動導波領域から形成されている請求項１に記載の端面発
光型半導体レーザ。
【請求項９】前記受動導波領域の禁制帯の幅が、当該
半導体レーザの発振波長に対応するエネルギーより大き
い請求項８に記載の端面発光型半導体レーザ。
【請求項１０】前記受動導波領域が、前記基本モード
導波部の少なくとも一部に対してドーパントをイオン注
入することによって形成されている請求項８または９に
記載の端面発光型半導体レーザ。
【請求項１１】前記電流注入抑制手段が、前記第２端
面に隣接して配置されている請求項１〜１０のいずれか
１項に記載の端面発光型半導体レーザ。
【請求項１２】前記電流注入抑制手段が前記第２端面
に隣接して配置されると共に、前記第１端面に隣接して
配置された第２の電流注入抑制手段をさらに有している
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の端面発光型半導
体レーザ。
【請求項１３】前記基本モード導波部が３．５μｍ以
下の幅を有し、前記基本モード導波部よりも幅の広い前
記光導波路の部分が４μｍ以上の幅を有していると共に
その幅で前記第１端面に接続されている請求項１〜１２
のいずれか１項に記載の端面発光型半導体レーザ。
【請求項１４】前記基本モード導波部が前記第２端面
に接続され、前記基本モード導波部よりも幅の広い前記
光導波路の第１部分が前記第１端面に接続されている請
求項１〜１２のいずれか１項に記載の端面発光型半導体
レーザ。
【請求項１５】前記基本モード導波部と前記第１部分
とが直接、接続されている請求項１４に記載の端面発光
型半導体レーザ。
【請求項１６】前記基本モード導波部と前記第１部分
とが、前記基本モード導波部よりも幅の広い前記光導波
路の第２部分を介して互いに接続されている請求項１４
に記載の端面発光型半導体レーザ。
【請求項１７】前記基本モード導波部よりも幅の広い
前記光導波路の第１部分と第２部分が、前記第１端面と
前記第２端面にそれぞれ接続され、前記基本モード導波
部の両端が前記第１部分と前記第２部分にそれぞれ接続
されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の端面
発光型半導体レーザ。
【請求項１８】前記光導波路の全体がテーパ状になっ
ており、その光導波路の幅の狭い側に前記基本モード導
波部が配置され、その光導波路の幅の狭い側に前記基本
モード導波部よりも幅の広い前記光導波路の部分が配置
されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の端面
発光型半導体レーザ。
【請求項１９】前記光導波路の前記基本モード導波部
よりも幅の広い部分が、基本モードに加えてそれより高
次のモードを許容する多モード導波部とされ、前記基本
モード導波部と前記多モード導波部とが直接、あるいは
前記光導波路の前記基本モード導波部よりも幅の広い他
の部分を介して滑らかに接続されている請求項１〜１２
のいずれか１項に記載の端面発光型半導体レーザ。
【請求項２０】請求項１〜１９のいずれか１項に記載
の端面発光型半導体レーザと、その半導体レーザの前記
第１端面に隣接して光ファイバの端部を固定する光ファ
イバ固定手段とを備えていることを特徴とする半導体レ
ーザ・モジュール。
【請求項２１】前記光ファイバとして、端部に結合用
レンズを一体形成した光ファイバを使用するように構成
されている請求項２０に記載の半導体レーザ・モジュー
ル。
【請求項２２】前記半導体レーザの出力光を、少なく
とも１個の結合用レンズを用いて前記光ファイバに導入
するように構成されている請求項２０に記載の半導体レ
ーザ・モジュール。
【請求項２３】前記光ファイバとして、先端にレンズ
加工が施された光ファイバを使用するように構成されて
いる請求項２２に記載の半導体レーザ・モジュール。