JP3489878B2 - 半導体レーザ素子およびその自励発振強度の調整方法 - Google Patents
半導体レーザ素子およびその自励発振強度の調整方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ素子およ
びその自励発振強度の調整方法に関し、特に光ディスク
等に用いられる低雑音特性を有する高出力及び低出力半
導体レーザ素子の電気的光学的特性改善に関する。
びその自励発振強度の調整方法に関し、特に光ディスク
等に用いられる低雑音特性を有する高出力及び低出力半
導体レーザ素子の電気的光学的特性改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは、光ディスク装置の光源
として幅広く使用されている。光ディスクに信号を記録
する場合には、光出力３０ｍＷ以上の高出力半導体レー
ザが用いられる。この高出力レーザには、信号の再生用
としても用いられる。
として幅広く使用されている。光ディスクに信号を記録
する場合には、光出力３０ｍＷ以上の高出力半導体レー
ザが用いられる。この高出力レーザには、信号の再生用
としても用いられる。
【０００３】この記録再生用の高出力レーザには下記の
ような性能が要求される。
ような性能が要求される。
【０００４】 第１に、信号再生時に、光ディスクや
その他の光学部品からの戻り光により誘起される雑音が
少ないことである。
その他の光学部品からの戻り光により誘起される雑音が
少ないことである。
【０００５】 第２に、コリメータレンズとの光学的
な結合効率（以下、光結合効率という。）を高くするた
めに、レーザ素子からの出射光（出射レーザ光）のだ円
率が小さいことである。ここで、出射レーザ光のだ円率
とは、レーザ素子の共振器長方向に垂直な面内で活性層
と垂直な方向における出射レーザ光の広り角（放射角）
の半値幅θ⊥と、レーザ素子の活性層と平行な方向にお
ける出射レーザ光の広り角（放射角）の半値幅θ∠との
比率（θ⊥／θ∠）である。具体的にはだ円率（θ⊥／
θ∠）は２．５以下である。上記θ⊥はレーザ素子の活
性層の厚さ、及びクラッド層の組成比で決まり、２０°
〜２８°程度であるので、θ∠は１１°以上であること
が要求される。
な結合効率（以下、光結合効率という。）を高くするた
めに、レーザ素子からの出射光（出射レーザ光）のだ円
率が小さいことである。ここで、出射レーザ光のだ円率
とは、レーザ素子の共振器長方向に垂直な面内で活性層
と垂直な方向における出射レーザ光の広り角（放射角）
の半値幅θ⊥と、レーザ素子の活性層と平行な方向にお
ける出射レーザ光の広り角（放射角）の半値幅θ∠との
比率（θ⊥／θ∠）である。具体的にはだ円率（θ⊥／
θ∠）は２．５以下である。上記θ⊥はレーザ素子の活
性層の厚さ、及びクラッド層の組成比で決まり、２０°
〜２８°程度であるので、θ∠は１１°以上であること
が要求される。
【０００６】 第３に、消費電力を少なくするため
に、駆動電流、駆動電圧ができる限り小さいことであ
る。
に、駆動電流、駆動電圧ができる限り小さいことであ
る。
【０００７】上記で述べたレーザの雑音については、
従来の高出力レーザでは発振縦モードがシングルモード
であり、時間的なコヒーレンスが高いので、戻り光によ
り雑音が誘起され易い。これを防ぐため、信号再生時に
駆動電流に高周波を重畳し、レーザーの発振モードを縦
マルチモード化して時間的なコヒーレンスを低下させ、
戻り光の影響を少なくする高周波重畳法が用いられる。
従来の高出力レーザでは発振縦モードがシングルモード
であり、時間的なコヒーレンスが高いので、戻り光によ
り雑音が誘起され易い。これを防ぐため、信号再生時に
駆動電流に高周波を重畳し、レーザーの発振モードを縦
マルチモード化して時間的なコヒーレンスを低下させ、
戻り光の影響を少なくする高周波重畳法が用いられる。
【０００８】しかし、この高周波重畳法では高周波回路
が必要であり、駆動回路の小型化および装置の低消費電
力化には問題がある。そこで、高周波重畳回路を用いず
に低雑音化するため、半導体レーザの自励発振現象を利
用する研究が盛んに行われている（参考文献：信学技報
ＯＱＥ（Optical and Quantum Electronics）８８−５
田中他）。
が必要であり、駆動回路の小型化および装置の低消費電
力化には問題がある。そこで、高周波重畳回路を用いず
に低雑音化するため、半導体レーザの自励発振現象を利
用する研究が盛んに行われている（参考文献：信学技報
ＯＱＥ（Optical and Quantum Electronics）８８−５
田中他）。
【０００９】自励発振の状態では、レーザを一定電流で
駆動しているにもかかわらず、出射レーザ光の強度は一
定ではなく、これが１ＧＨｚ以上の高い周波数で時間変
動している。このように出射レーザ光の強度が時間変動
すると、発振波長幅の増大、発振スペクトルのマルチモ
ード化が起こり、出射レーザ光のコヒーレンスが低下し
た状態になる。この結果、出射レーザ光とその戻り光の
干渉が抑制され、雑音が低減されることとなる。
駆動しているにもかかわらず、出射レーザ光の強度は一
定ではなく、これが１ＧＨｚ以上の高い周波数で時間変
動している。このように出射レーザ光の強度が時間変動
すると、発振波長幅の増大、発振スペクトルのマルチモ
ード化が起こり、出射レーザ光のコヒーレンスが低下し
た状態になる。この結果、出射レーザ光とその戻り光の
干渉が抑制され、雑音が低減されることとなる。
【００１０】以下に、自励発振が可能となるよう構成し
た従来の高出力半導体レーザの素子構造について説明す
る。
た従来の高出力半導体レーザの素子構造について説明す
る。
【００１１】（従来例１）図１３は、従来の自励発振型
の高出力レーザ素子（特開平３−２９６２９０号公報参
照）の断面構造を示す。図において、２００は、従来の
自励発振型の高出力レーザ素子で、このレーザ素子２０
０では、そのｎ−ＧａＡｓ基板２０１上には、レーザ光
を発生させるための半導体積層構造２００ａが設けられ
ており、これは、活性層２０３を、これより屈折率の小
さい第１クラッド層２０２及び第２クラッド層２０４の
間に挟み込んで構成されている。
の高出力レーザ素子（特開平３−２９６２９０号公報参
照）の断面構造を示す。図において、２００は、従来の
自励発振型の高出力レーザ素子で、このレーザ素子２０
０では、そのｎ−ＧａＡｓ基板２０１上には、レーザ光
を発生させるための半導体積層構造２００ａが設けられ
ており、これは、活性層２０３を、これより屈折率の小
さい第１クラッド層２０２及び第２クラッド層２０４の
間に挟み込んで構成されている。
【００１２】ここで、上記活性層２０３は、層厚０.０
５μｍのアンドープＡｌ0.13Ｇａ0.8 7Ａｓ層から構成さ
れており、上記第１クラッド層２０２は層厚１．５μｍ
のｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から、第２クラッド層２０
４は層厚０．４５μｍのｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から
構成されている。
５μｍのアンドープＡｌ0.13Ｇａ0.8 7Ａｓ層から構成さ
れており、上記第１クラッド層２０２は層厚１．５μｍ
のｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から、第２クラッド層２０
４は層厚０．４５μｍのｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から
構成されている。
【００１３】該第２クラッド層２０４上には、層厚０．
０１μｍのｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層２０
５及び層厚０．０２μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓエッ
チストップ層２０６（以下、単にｐ−エッチストップ層
２０６という。）を介して電流光閉じ込め層２０７が設
けられている。この電流光閉じ込め層２０７は、層厚
１．０μｍのｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層から構成されて
いる。また上記第２クラッド層２０４の中央部分上に
は、上記電流光閉じ込め層２０７，ｐ−エッチストップ
層２０６，及びエピタキシャル成長促進層２０５を貫通
して上記第２クラッド層２０４に達する幅３.５μｍの
ストライプ溝２０８が形成されている。
０１μｍのｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層２０
５及び層厚０．０２μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓエッ
チストップ層２０６（以下、単にｐ−エッチストップ層
２０６という。）を介して電流光閉じ込め層２０７が設
けられている。この電流光閉じ込め層２０７は、層厚
１．０μｍのｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層から構成されて
いる。また上記第２クラッド層２０４の中央部分上に
は、上記電流光閉じ込め層２０７，ｐ−エッチストップ
層２０６，及びエピタキシャル成長促進層２０５を貫通
して上記第２クラッド層２０４に達する幅３.５μｍの
ストライプ溝２０８が形成されている。
【００１４】そして、上記電流光閉じ込め層２０７及び
ストライプ溝２０８上には、層厚２．０μｍのｐ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層が形成されており、これが第３クラッ
ド層２０９となっている。
ストライプ溝２０８上には、層厚２．０μｍのｐ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層が形成されており、これが第３クラッ
ド層２０９となっている。
【００１５】ここで、上記ストライプ溝２０８内に埋め
込まれたｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層からなるストライプ
状半導体層、及びその両側の電流光閉じ込め層２０７
は、レーザ駆動電流及びレーザ光を該活性層２０３の、
該ストライプ溝２０８に対応する領域に閉じ込めるため
の電流光閉込め手段を構成している。
込まれたｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層からなるストライプ
状半導体層、及びその両側の電流光閉じ込め層２０７
は、レーザ駆動電流及びレーザ光を該活性層２０３の、
該ストライプ溝２０８に対応する領域に閉じ込めるため
の電流光閉込め手段を構成している。
【００１６】上記第３クラッド層２０９上には層厚５．
０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層２１０が形成されて
おり、該コンタクト層２１０上にはｐ電極２１２が、上
記ｎ−ＧａＡｓ基板２０１の裏面側には、ｎ電極２１１
が形成されている。
０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層２１０が形成されて
おり、該コンタクト層２１０上にはｐ電極２１２が、上
記ｎ−ＧａＡｓ基板２０１の裏面側には、ｎ電極２１１
が形成されている。
【００１７】このレーザ素子２００では、共振器長を３
７５μｍとし、光出射端面にはその反射率が１２％とな
るようＡｌ2Ｏ3膜（図示せず）が形成され、光出射端面
とは反対側の端面には、その反射率が７５％となるよう
Ａｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜（図示せず）が形成されて
いる。
７５μｍとし、光出射端面にはその反射率が１２％とな
るようＡｌ2Ｏ3膜（図示せず）が形成され、光出射端面
とは反対側の端面には、その反射率が７５％となるよう
Ａｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜（図示せず）が形成されて
いる。
【００１８】次に製造方法について説明する。まず、ｎ
−ＧａＡｓ基板２０１上に、第１クラッド層２０２とし
てのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層，活性層２０３としての
アンドープＡｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ層，及び第２クラッド
層２０４としてのｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層を順次所定
の厚さに成長する。これによりレーザ光を発生するため
の半導体積層構造２００ａを形成する。
−ＧａＡｓ基板２０１上に、第１クラッド層２０２とし
てのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層，活性層２０３としての
アンドープＡｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ層，及び第２クラッド
層２０４としてのｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層を順次所定
の厚さに成長する。これによりレーザ光を発生するため
の半導体積層構造２００ａを形成する。
【００１９】続いて、上記第２クラッド層２０４上に、
ｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層２０５及びｐ−
エッチストップ層２０６を形成し、その上にｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層を成長する。その後、該ｎ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ層表面から上記ｐ−ＧａＡｓ層２０５に達
するストライプ溝２０８を所定領域に形成する。
ｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層２０５及びｐ−
エッチストップ層２０６を形成し、その上にｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層を成長する。その後、該ｎ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ層表面から上記ｐ−ＧａＡｓ層２０５に達
するストライプ溝２０８を所定領域に形成する。
【００２０】次に、全面にｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層
を、該ストライプ溝２０８内に露出したｐ−ＧａＡｓ層
２０５を除去しつつ成長して、表面が平坦な第３クラッ
ド層２０９を形成し、その上にｐ−ＧａＡｓコンタクト
層２１０を形成する。その後、上記基板２０１の裏面側
にｎ電極２１１を形成し、上記コンタクト層２１０上に
ｐ電極２１２を形成する。
を、該ストライプ溝２０８内に露出したｐ−ＧａＡｓ層
２０５を除去しつつ成長して、表面が平坦な第３クラッ
ド層２０９を形成し、その上にｐ−ＧａＡｓコンタクト
層２１０を形成する。その後、上記基板２０１の裏面側
にｎ電極２１１を形成し、上記コンタクト層２１０上に
ｐ電極２１２を形成する。
【００２１】そして、ウエハの劈開等により共振器端面
を形成した後、光出射端面にはＡｌ2Ｏ3膜を、その反対
側の端面にはＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜を形成し、所
定の処理によりレーザチップに切り出す。このレーザチ
ップ（半導体レーザ素子）は、例えばハンダ材を用いて
パッケージにマウントして光デバイスを完成する。
を形成した後、光出射端面にはＡｌ2Ｏ3膜を、その反対
側の端面にはＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜を形成し、所
定の処理によりレーザチップに切り出す。このレーザチ
ップ（半導体レーザ素子）は、例えばハンダ材を用いて
パッケージにマウントして光デバイスを完成する。
【００２２】図１４は、上記のような半導体レーザ素子
２００のストライプ溝２０８の内側部分における層厚方
向の屈折率分布と光強度分布を示している。
２００のストライプ溝２０８の内側部分における層厚方
向の屈折率分布と光強度分布を示している。
【００２３】屈折率は、活性層２０３ではその上下のク
ラッド層２０４，２０２に比べて大きくなっており、光
強度はそれに対応して活性層２０３部分にピーク（最大
値）を有する分布となる。この素子２００では、共振器
長方向に垂直な面内で活性層と垂直な方向における出射
レーザ光の放射角（以下垂直方向の放射角という。）の
半値幅θ⊥は２５°となる。
ラッド層２０４，２０２に比べて大きくなっており、光
強度はそれに対応して活性層２０３部分にピーク（最大
値）を有する分布となる。この素子２００では、共振器
長方向に垂直な面内で活性層と垂直な方向における出射
レーザ光の放射角（以下垂直方向の放射角という。）の
半値幅θ⊥は２５°となる。
【００２４】自励発振は、ストライプ溝２０８の内側部
分での層厚方向における等価屈折率（内側等価屈折率）
と、ストライプ溝２０８の外側部分での層厚方向におけ
る等価屈折率（外側等価屈折率）の差（等価屈折率差）
△ｎが、１×１０-3〜５×１０-3の場合によく起こるこ
とが林他により実証されている（参考文献：林他ＯＱＥ
８４−３０）。
分での層厚方向における等価屈折率（内側等価屈折率）
と、ストライプ溝２０８の外側部分での層厚方向におけ
る等価屈折率（外側等価屈折率）の差（等価屈折率差）
△ｎが、１×１０-3〜５×１０-3の場合によく起こるこ
とが林他により実証されている（参考文献：林他ＯＱＥ
８４−３０）。
【００２５】また、田中他は、上記等価屈折率差△ｎが
１×１０-3〜３×１０-3の範囲において自励発振がよく
起こることを示している（参考文献：田中他 ＯＱＥ８
８−５）。
１×１０-3〜３×１０-3の範囲において自励発振がよく
起こることを示している（参考文献：田中他 ＯＱＥ８
８−５）。
【００２６】ところで、本件発明者は、上記等価屈折率
差△ｎが１×１０-3〜４×１０-3の範囲で自励発振がよ
く起こることを実験的に確認するとともに、ストライプ
溝の外側部分での層厚方向における活性層内への光の閉
じ込めの割合を示す係数（以下、この値をΓact.out と
呼ぶ）が、０．１２〜０．３０の範囲内の値である場合
にも自励発振がよく起こることを確認した。ここで、上
記係数Γact.out は、上記レーザ素子のストライプ溝外
側部分において層厚方向に分布する光の全体量に対す
る、活性層内のストライプ溝外側部分において層厚方向
に分布する光の量の割合を示している。
差△ｎが１×１０-3〜４×１０-3の範囲で自励発振がよ
く起こることを実験的に確認するとともに、ストライプ
溝の外側部分での層厚方向における活性層内への光の閉
じ込めの割合を示す係数（以下、この値をΓact.out と
呼ぶ）が、０．１２〜０．３０の範囲内の値である場合
にも自励発振がよく起こることを確認した。ここで、上
記係数Γact.out は、上記レーザ素子のストライプ溝外
側部分において層厚方向に分布する光の全体量に対す
る、活性層内のストライプ溝外側部分において層厚方向
に分布する光の量の割合を示している。
【００２７】図１５はｐ−第２クラッド層２０４の層厚
と等価屈折率差△ｎとの関係を示しており、図１３に示
すレーザ素子２００では、ｐ−第２クラッド層２０４の
厚さが０．４５μｍであるため、等価屈折率差△ｎは図
１５に示すように２．５×１０-3となる。つまりこの素
子では、等価屈折率差△ｎは自励発振可能な範囲内の値
になっている。
と等価屈折率差△ｎとの関係を示しており、図１３に示
すレーザ素子２００では、ｐ−第２クラッド層２０４の
厚さが０．４５μｍであるため、等価屈折率差△ｎは図
１５に示すように２．５×１０-3となる。つまりこの素
子では、等価屈折率差△ｎは自励発振可能な範囲内の値
になっている。
【００２８】図１６はｐ−第２クラッド層２０４の層厚
と上記係数Γact.out の値との関係を示している。この
素子２００では、ｐ−第２クラッド層２０４の厚さが
０．４５μｍであるため、上記係数Γact.out の値は上
記図１６より０．１３であることが分かる。従って、本
レーザ素子２００では、この係数Γact.out の値につい
ても、上記した自励発振可能な範囲内の値となってい
る。
と上記係数Γact.out の値との関係を示している。この
素子２００では、ｐ−第２クラッド層２０４の厚さが
０．４５μｍであるため、上記係数Γact.out の値は上
記図１６より０．１３であることが分かる。従って、本
レーザ素子２００では、この係数Γact.out の値につい
ても、上記した自励発振可能な範囲内の値となってい
る。
【００２９】このように、図１３に示す半導体レーザ素
子２００では、等価屈折率差△ｎ及び係数Γact.out に
よって示されるように自励発振可能な構造となってお
り、このレーザ素子では、自励発振が可能であるので、
戻り光に対する雑音は小さくなる。
子２００では、等価屈折率差△ｎ及び係数Γact.out に
よって示されるように自励発振可能な構造となってお
り、このレーザ素子では、自励発振が可能であるので、
戻り光に対する雑音は小さくなる。
【００３０】また、図１７は、上記係数Γact.out の値
と、活性層と平行な出射レーザ光の放射角（以下、水平
方向の放射角という。）の半値幅θ∠との関係を示して
いる。図１３に示すレーザ素子２００では、係数Γact.
out の値（＝０．１３）に対応する半値幅θ∠は、図１
７に示すように９．７゜である。上記等価屈折率差△ｎ
が小さくなって、水平方向の光の閉じ込みが弱くなるの
で、半値幅θ∠は狭くなると考えられる。
と、活性層と平行な出射レーザ光の放射角（以下、水平
方向の放射角という。）の半値幅θ∠との関係を示して
いる。図１３に示すレーザ素子２００では、係数Γact.
out の値（＝０．１３）に対応する半値幅θ∠は、図１
７に示すように９．７゜である。上記等価屈折率差△ｎ
が小さくなって、水平方向の光の閉じ込みが弱くなるの
で、半値幅θ∠は狭くなると考えられる。
【００３１】（従来例２）図１８は、非対称クラッド層
構造を有する従来の半導体レーザ素子（特開平２−１１
３５８６号公報参照）を説明するための断面図である。
図において、３００は、従来の半導体レーザ素子で、こ
の素子は、基板側のｎ−第１クラッド層３０２の屈折率
が、光吸収層側のｐ−第２クラッド層３０４の屈折率よ
り高い非対称クラッド層構造を有している。この点が図
１３に示す従来の半導体レーザ素子２００と大きく異な
っている。なお、図中、この半導体レーザ素子３００を
構成する各構成要素３０１〜３１２は、それぞれ図１３
の半導体レーザ素子２００における各構成要素２０１〜
２１２に対応している。
構造を有する従来の半導体レーザ素子（特開平２−１１
３５８６号公報参照）を説明するための断面図である。
図において、３００は、従来の半導体レーザ素子で、こ
の素子は、基板側のｎ−第１クラッド層３０２の屈折率
が、光吸収層側のｐ−第２クラッド層３０４の屈折率よ
り高い非対称クラッド層構造を有している。この点が図
１３に示す従来の半導体レーザ素子２００と大きく異な
っている。なお、図中、この半導体レーザ素子３００を
構成する各構成要素３０１〜３１２は、それぞれ図１３
の半導体レーザ素子２００における各構成要素２０１〜
２１２に対応している。
【００３２】すなわち、この半導体レーザ素子３００で
は、基板３００としてｎ−ＧａＡｓ基板を用いており、
第１クラッド層３０２は、層厚２．０μｍのｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から、第２クラッド層層３０４は層厚
０．３０μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層から構成さ
れている。また、活性層３０３は、層厚０．０５５μｍ
のアンドープＡｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ層から構成されてい
る。
は、基板３００としてｎ−ＧａＡｓ基板を用いており、
第１クラッド層３０２は、層厚２．０μｍのｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から、第２クラッド層層３０４は層厚
０．３０μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層から構成さ
れている。また、活性層３０３は、層厚０．０５５μｍ
のアンドープＡｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ層から構成されてい
る。
【００３３】上記第１，第２クラッド層３０２，３０４
及び活性層３０３により、レーザ光を発生するための半
導体積層構造３００ａが構成されており、その第２クラ
ッド層３０２上には、層厚０．０１μｍのｐ−ＧａＡｓ
エピタキシャル成長促進層３０５，及び層厚０．０２μ
ｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓエッチストップ層３０６を
介して、層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ電流
光閉じ込め層３０７が形成されている。
及び活性層３０３により、レーザ光を発生するための半
導体積層構造３００ａが構成されており、その第２クラ
ッド層３０２上には、層厚０．０１μｍのｐ−ＧａＡｓ
エピタキシャル成長促進層３０５，及び層厚０．０２μ
ｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓエッチストップ層３０６を
介して、層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ電流
光閉じ込め層３０７が形成されている。
【００３４】そして、上記第２クラッド層３０４の所定
の領域上には、ｎ−電流光閉じ込め層３０７の表面から
該第２クラッド層３０４の表面に達する、幅３．５μｍ
のストライプ溝３０８が形成されており、このストライ
プ溝３０８とｎ−電流光閉じ込め層３０７上には、ｐ−
Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓからなる層厚２．０μｍの第３ク
ラッド層３０９が形成されている。この第３クラッド層
３０９上には、層厚５．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層３１０を介してｐ電極３１２が形成され、上記基板
３０１の裏面側にはｎ電極３１１が形成されている。
の領域上には、ｎ−電流光閉じ込め層３０７の表面から
該第２クラッド層３０４の表面に達する、幅３．５μｍ
のストライプ溝３０８が形成されており、このストライ
プ溝３０８とｎ−電流光閉じ込め層３０７上には、ｐ−
Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓからなる層厚２．０μｍの第３ク
ラッド層３０９が形成されている。この第３クラッド層
３０９上には、層厚５．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層３１０を介してｐ電極３１２が形成され、上記基板
３０１の裏面側にはｎ電極３１１が形成されている。
【００３５】この素子３００の共振器長は３７５μｍ
で、光出射端面の反射率が１２％、光出射端面とは反対
側の端面の反射率が７５％となるように各端面にＡｌ2
Ｏ3膜とＳｉ膜が形成されている。
で、光出射端面の反射率が１２％、光出射端面とは反対
側の端面の反射率が７５％となるように各端面にＡｌ2
Ｏ3膜とＳｉ膜が形成されている。
【００３６】なお、このレーザ素子３００の製造方法
は、図１３に示すレーザ素子２００と同一である。
は、図１３に示すレーザ素子２００と同一である。
【００３７】図１９は、この素子３００のストライプ溝
３０８の内側部分における層厚方向の屈折率分布と光強
度分布を示している。この素子では、クラッド層の屈折
率については、光吸収層側のｐ−第２クラッド層３０４
よりも基板側のｎ−第１クラッド層３０２の方が大きい
ため、光はそれに対応して光吸収層側でしみだしが小さ
くなり、基板側でしみだしが大きくなるように分布す
る。
３０８の内側部分における層厚方向の屈折率分布と光強
度分布を示している。この素子では、クラッド層の屈折
率については、光吸収層側のｐ−第２クラッド層３０４
よりも基板側のｎ−第１クラッド層３０２の方が大きい
ため、光はそれに対応して光吸収層側でしみだしが小さ
くなり、基板側でしみだしが大きくなるように分布す
る。
【００３８】この場合、ｎ−ＧａＡｓ基板３０１におけ
る光吸収がないよう、ｎ−第１クラッド層３０２の層厚
を２．０μｍに設定し、さらに垂直方向の放射角の半値
幅θ⊥が２５゜となるように活性層３０３を、上記レー
ザ素子２００（図１３参照）における層厚０．０５μｍ
よりも厚い０．０５５μｍに設定してある。
る光吸収がないよう、ｎ−第１クラッド層３０２の層厚
を２．０μｍに設定し、さらに垂直方向の放射角の半値
幅θ⊥が２５゜となるように活性層３０３を、上記レー
ザ素子２００（図１３参照）における層厚０．０５μｍ
よりも厚い０．０５５μｍに設定してある。
【００３９】この半導体レーザ素子３００においては、
ｐ−第２クラッド層３０４の層厚を０．３μｍに設定す
ることにより、図１５に示すように、等価屈折率差△ｎ
が２．５×１０-3となり、また、図１６により係数Γac
t.out が０．１０５となる。この構造では、等価屈折率
差△ｎは自励発振可能領域内の値であるが、係数Γact.
out が自励発振可能領域外の値となっているので、自励
発振はかなり起こりにくい。またこの時の、係数Γact.
out の値に対する水平方向の放射角の半値幅θ∠は図１
７に示すように８.８゜となる。
ｐ−第２クラッド層３０４の層厚を０．３μｍに設定す
ることにより、図１５に示すように、等価屈折率差△ｎ
が２．５×１０-3となり、また、図１６により係数Γac
t.out が０．１０５となる。この構造では、等価屈折率
差△ｎは自励発振可能領域内の値であるが、係数Γact.
out が自励発振可能領域外の値となっているので、自励
発振はかなり起こりにくい。またこの時の、係数Γact.
out の値に対する水平方向の放射角の半値幅θ∠は図１
７に示すように８.８゜となる。
【００４０】（従来例３）図２０は、特開平２−１２８
８５号公報記載の半導体レーザ素子の断面構造を示す。
図において、４００はこの半導体レーザ素子で、この素
子では、活性層４０４と第１クラッド層４０２の間、及
び活性層４０４と第２クラッド層４０６の間にそれぞ
れ、該両クラッド層よりも屈折率の小さい半導体層４０
３，４０５が設けられている。この素子４００は、特に
この点で図１３に示す半導体レーザ素子２００、図１４
に示す半導体レーザ素子３００と異なっている。
８５号公報記載の半導体レーザ素子の断面構造を示す。
図において、４００はこの半導体レーザ素子で、この素
子では、活性層４０４と第１クラッド層４０２の間、及
び活性層４０４と第２クラッド層４０６の間にそれぞ
れ、該両クラッド層よりも屈折率の小さい半導体層４０
３，４０５が設けられている。この素子４００は、特に
この点で図１３に示す半導体レーザ素子２００、図１４
に示す半導体レーザ素子３００と異なっている。
【００４１】すなわち、この半導体レーザ素子４００で
は、基板４０１としてｎ−ＧａＡｓ基板を用いており、
第１クラッド層４０２は、層厚１．９μｍのｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から、第２クラッド層４０６は層厚
０．４５μｍのｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0. 5Ａｓ層から構成され
ている。また、活性層４０４は、層厚０．０７μｍのア
ンドープＡｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ層から構成されている。
は、基板４０１としてｎ−ＧａＡｓ基板を用いており、
第１クラッド層４０２は、層厚１．９μｍのｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から、第２クラッド層４０６は層厚
０．４５μｍのｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0. 5Ａｓ層から構成され
ている。また、活性層４０４は、層厚０．０７μｍのア
ンドープＡｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ層から構成されている。
【００４２】そして、上記活性層４０４と第１クラッド
層４０２の間には、ｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓからなる
層厚０．１μｍの第１低屈折率層４０３が挿入され、活
性層４０４と第２クラッド層４０６の間には、ｐ−Ａｌ
0.55Ｇａ0.45Ａｓからなる層厚０．１μｍの第２低屈折
率層４０５が挿入されている。
層４０２の間には、ｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓからなる
層厚０．１μｍの第１低屈折率層４０３が挿入され、活
性層４０４と第２クラッド層４０６の間には、ｐ−Ａｌ
0.55Ｇａ0.45Ａｓからなる層厚０．１μｍの第２低屈折
率層４０５が挿入されている。
【００４３】ここでは、上記第１，第２クラッド層４０
２，４０６及び活性層４０４、並びに第１，第２低屈折
率層４０３，４０５により、レーザ光を発生するための
半導体積層構造４００ａが構成されており、その第２ク
ラッド層４０６上には、層厚０．０１μｍのｐ−ＧａＡ
ｓエピタキシャル成長促進層４０７，及び層厚０．０２
μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓエッチストップ層４０８
を介して、層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ電
流光閉じ込め層４０９が形成されている。
２，４０６及び活性層４０４、並びに第１，第２低屈折
率層４０３，４０５により、レーザ光を発生するための
半導体積層構造４００ａが構成されており、その第２ク
ラッド層４０６上には、層厚０．０１μｍのｐ−ＧａＡ
ｓエピタキシャル成長促進層４０７，及び層厚０．０２
μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓエッチストップ層４０８
を介して、層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ電
流光閉じ込め層４０９が形成されている。
【００４４】そして、上記第２クラッド層４０６の所定
の領域上には、ｎ−電流光閉じ込め層４０９の表面から
該第２クラッド層４０６の表面に達する、幅３．５μｍ
のストライプ溝４１０が形成されており、このストライ
プ溝４１０とｎ−電流光閉じ込め層４０９上には、ｐ−
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなる層厚２．０μｍの第３クラ
ッド層４１１が形成されている。この第３クラッド層４
１１上には、層厚５．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト
層４１２を介してｐ電極４１４が形成され、上記基板４
０１の裏面側にはｎ電極４１３が形成されている。
の領域上には、ｎ−電流光閉じ込め層４０９の表面から
該第２クラッド層４０６の表面に達する、幅３．５μｍ
のストライプ溝４１０が形成されており、このストライ
プ溝４１０とｎ−電流光閉じ込め層４０９上には、ｐ−
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなる層厚２．０μｍの第３クラ
ッド層４１１が形成されている。この第３クラッド層４
１１上には、層厚５．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト
層４１２を介してｐ電極４１４が形成され、上記基板４
０１の裏面側にはｎ電極４１３が形成されている。
【００４５】この素子の共振器長は３７５μｍであり、
光出射端面の反射率が１２％、光出射端面とは反対側の
端面の反射率が７５％となるように各端面にＡｌ2Ｏ
3膜，Ｓｉ膜が形成されている。
光出射端面の反射率が１２％、光出射端面とは反対側の
端面の反射率が７５％となるように各端面にＡｌ2Ｏ
3膜，Ｓｉ膜が形成されている。
【００４６】なお、このレーザ素子４００の製造方法
は、上記半導体積層構造４００ａを形成する際、活性層
４０４の成長の前後に、第１，第２の低屈折率層の形成
を行う点で、上記各レーザ素子２００，３００とは異な
っている。
は、上記半導体積層構造４００ａを形成する際、活性層
４０４の成長の前後に、第１，第２の低屈折率層の形成
を行う点で、上記各レーザ素子２００，３００とは異な
っている。
【００４７】図２１は、この素子４００のストライプ溝
４１０の内側部分における層厚方向の屈折率分布と光強
度分布を示している。この素子４００では、活性層４０
４の両側にｎ−第１低屈折率層４０３とｐ−第２低屈折
率層４０５を配置しているため、その影響により、光は
活性層４０４内にこの部分で比較的急峻なピークを持つ
よう閉じ込められながらも、その上下のクラッド層４０
６，４０２へ大きくしみだすような分布をとる。
４１０の内側部分における層厚方向の屈折率分布と光強
度分布を示している。この素子４００では、活性層４０
４の両側にｎ−第１低屈折率層４０３とｐ−第２低屈折
率層４０５を配置しているため、その影響により、光は
活性層４０４内にこの部分で比較的急峻なピークを持つ
よう閉じ込められながらも、その上下のクラッド層４０
６，４０２へ大きくしみだすような分布をとる。
【００４８】この素子４００では、ｎ−ＧａＡｓ基板４
０１における光吸収がないようにｎ−第１クラッド層４
０２の層厚を２．０μｍに設定し、垂直方向の放射角の
半値幅θ⊥は２５゜となるよう、活性層４０４の厚みは
図１３の半導体レーザ素子２００の活性層厚０．０５μ
ｍよりも厚い０．０７μｍに設定してある。
０１における光吸収がないようにｎ−第１クラッド層４
０２の層厚を２．０μｍに設定し、垂直方向の放射角の
半値幅θ⊥は２５゜となるよう、活性層４０４の厚みは
図１３の半導体レーザ素子２００の活性層厚０．０５μ
ｍよりも厚い０．０７μｍに設定してある。
【００４９】またこの素子４００においては、ｐ−第２
クラッド層４０５の層厚を０．４５μｍに設定すること
により、図１５および図１６に示すように、等価屈折率
差△ｎは２．５×１０-3、係数Γact.out は０．１９７
となり、△ｎ、Γact.outとも、自励発振可能領域内の
値となるので、自励発振が起こる。この時の、係数Γac
t.out に対する、水平方向の放射角の半値幅θ∠は図１
７に示すように１３．３゜となる。
クラッド層４０５の層厚を０．４５μｍに設定すること
により、図１５および図１６に示すように、等価屈折率
差△ｎは２．５×１０-3、係数Γact.out は０．１９７
となり、△ｎ、Γact.outとも、自励発振可能領域内の
値となるので、自励発振が起こる。この時の、係数Γac
t.out に対する、水平方向の放射角の半値幅θ∠は図１
７に示すように１３．３゜となる。
【００５０】さらに、その他の従来の半導体レーザにつ
いて説明する。ところで、波長帯域７８０ｎｍの半導体
レーザは、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）、ＭＤ
（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｋ）及びＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏ
ｐｔｉｃａｌ）ディスク装置の光源として幅広く用いら
れている。これらの半導体レーザについても、上記，
の項で述べたように、 信号再生時に、光ディスク
やその他の光学部品からの戻り光により誘起される雑音
が少ないこと、 駆動電流、駆動電圧をできる限り小
さくして、消費電力を小さく抑えること、がその性能と
して要求される。
いて説明する。ところで、波長帯域７８０ｎｍの半導体
レーザは、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）、ＭＤ
（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｋ）及びＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏ
ｐｔｉｃａｌ）ディスク装置の光源として幅広く用いら
れている。これらの半導体レーザについても、上記，
の項で述べたように、 信号再生時に、光ディスク
やその他の光学部品からの戻り光により誘起される雑音
が少ないこと、 駆動電流、駆動電圧をできる限り小
さくして、消費電力を小さく抑えること、がその性能と
して要求される。
【００５１】上記のレーザ戻り光雑音低減について
は、上述したように半導体レーザの自励発振現象を利用
することが盛んに研究されている（参考文献：林他ＯＱ
Ｅ８４−３０、田中他ＯＱＥ８８−５）。自励発振の状
態は、レーザを一定電流で駆動しているにもかかわら
ず、出射光の光強度が一定ではなく、１ＧＨｚ程度の高
周波で時間変動している状態となっている。レーザ光の
強度が時間変動すると、発振波長幅の増大、発振スペク
トルのマルチモード化が起こり、レーザ光のコヒーレン
スが低下した状態になる。従って、出射光と戻り光の干
渉が少なくなるために、雑音が低減する。
は、上述したように半導体レーザの自励発振現象を利用
することが盛んに研究されている（参考文献：林他ＯＱ
Ｅ８４−３０、田中他ＯＱＥ８８−５）。自励発振の状
態は、レーザを一定電流で駆動しているにもかかわら
ず、出射光の光強度が一定ではなく、１ＧＨｚ程度の高
周波で時間変動している状態となっている。レーザ光の
強度が時間変動すると、発振波長幅の増大、発振スペク
トルのマルチモード化が起こり、レーザ光のコヒーレン
スが低下した状態になる。従って、出射光と戻り光の干
渉が少なくなるために、雑音が低減する。
【００５２】（従来例４）図３６は、信号再生専用の低
出力半導体レーザ素子の構造を示している。図におい
て、７５０はこの半導体レーザ素子であり、この素子で
は、上述した先行特許出願（整理番号９０−１０６８，
１０６９）の素子構造を採用している。なお、図中、こ
の半導体レーザ素子７５０を構成する各構成要素７５１
〜７６２は、それぞれ図１３の半導体レーザ素子２００
における各構成要素２０１〜２１２に対応している。
出力半導体レーザ素子の構造を示している。図におい
て、７５０はこの半導体レーザ素子であり、この素子で
は、上述した先行特許出願（整理番号９０−１０６８，
１０６９）の素子構造を採用している。なお、図中、こ
の半導体レーザ素子７５０を構成する各構成要素７５１
〜７６２は、それぞれ図１３の半導体レーザ素子２００
における各構成要素２０１〜２１２に対応している。
【００５３】すなわち、この半導体レーザ素子７５０で
は、基板７５１としてｎ−ＧａＡｓ基板を用いており、
第１クラッド層７５２は、層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から、第２クラッド層７５４は層厚
０．３５μｍのｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から構成され
ている。また、活性層７５３は、層厚０．０８μｍのア
ンドープＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ層から構成されている。
は、基板７５１としてｎ−ＧａＡｓ基板を用いており、
第１クラッド層７５２は、層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から、第２クラッド層７５４は層厚
０．３５μｍのｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から構成され
ている。また、活性層７５３は、層厚０．０８μｍのア
ンドープＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ層から構成されている。
【００５４】上記第１，第２クラッド層７５２，７５４
及び活性層７５３により、レーザ光を発生するための半
導体積層構造７５０ａが構成されており、その第２クラ
ッド層７５２上には、層厚０．０１μｍのｐ−ＧａＡｓ
エピタキシャル成長促進層７５５，及び層厚０．０２μ
ｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓエッチストップ層７５６を
介して、層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ電流
光閉じ込め層７５７が形成されている。
及び活性層７５３により、レーザ光を発生するための半
導体積層構造７５０ａが構成されており、その第２クラ
ッド層７５２上には、層厚０．０１μｍのｐ−ＧａＡｓ
エピタキシャル成長促進層７５５，及び層厚０．０２μ
ｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓエッチストップ層７５６を
介して、層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ電流
光閉じ込め層７５７が形成されている。
【００５５】そして、上記第２クラッド層７５４の所定
の領域上には、ｎ−電流光閉じ込め層７５７の表面から
該第２クラッド層７５４の表面に達する、幅３．５μｍ
のストライプ溝７５８が形成されており、このストライ
プ溝７５８とｎ−電流光閉じ込め層７５７上には、ｐ−
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなる層厚２．０μｍの第３クラ
ッド層７５９が形成されている。この第３クラッド層７
５９上には、層厚５．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト
層７６０を介してｐ電極７６２が形成され、上記基板７
５１の裏面側にはｎ電極７６１が形成されている。
の領域上には、ｎ−電流光閉じ込め層７５７の表面から
該第２クラッド層７５４の表面に達する、幅３．５μｍ
のストライプ溝７５８が形成されており、このストライ
プ溝７５８とｎ−電流光閉じ込め層７５７上には、ｐ−
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなる層厚２．０μｍの第３クラ
ッド層７５９が形成されている。この第３クラッド層７
５９上には、層厚５．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト
層７６０を介してｐ電極７６２が形成され、上記基板７
５１の裏面側にはｎ電極７６１が形成されている。
【００５６】この半導体レーザ素子７５０の共振器長は
２００μｍであり、光出射端面には、その反射率が３０
％になるように、Ａｌ2Ｏ3膜が形成されている。
２００μｍであり、光出射端面には、その反射率が３０
％になるように、Ａｌ2Ｏ3膜が形成されている。
【００５７】この素子は、出力３ｍＷで駆動する場合、
その駆動電流は５０ｍＡ、駆動電圧は１．９Ｖである。
その駆動電流は５０ｍＡ、駆動電圧は１．９Ｖである。
【００５８】図３７は、この構造のレーザ素子７５０の
ストライプ溝７５８の内側部分における層厚方向の屈折
率分布を示す。光強度の分布は、活性層７５３内にこの
部分でピークを持つよう閉じ込められる分布となる。
ストライプ溝７５８の内側部分における層厚方向の屈折
率分布を示す。光強度の分布は、活性層７５３内にこの
部分でピークを持つよう閉じ込められる分布となる。
【００５９】上述したように、自励発振は等価屈折率差
△ｎが、１×１０-3〜５×１０-3によく起こることが林
他により実証されているが、本発明者は、レーザ素子の
自励発振について以下のことを実験的に見い出した。
△ｎが、１×１０-3〜５×１０-3によく起こることが林
他により実証されているが、本発明者は、レーザ素子の
自励発振について以下のことを実験的に見い出した。
【００６０】等価屈折率差△ｎが２×１０-3〜５×１０
-3の範囲であり、かつ、ストライプ外側部分での層厚方
向における活性層内への光の閉じ込めの割合を示す係数
Γact.out の値が、０．１０〜０．４０の範囲内の値で
ある場合に自励発振がよく起こる。さらに、自励発振の
強度は、Γact.out ／△ｎの比で現される値に比例し、
自励発振強度が強い程、戻り光雑音を強く抑制できる。
特に、Γact.out ／△ｎが５０以上の場合に、自励発進
強度が強くなり、戻り光雑音を十分に抑制できる。
-3の範囲であり、かつ、ストライプ外側部分での層厚方
向における活性層内への光の閉じ込めの割合を示す係数
Γact.out の値が、０．１０〜０．４０の範囲内の値で
ある場合に自励発振がよく起こる。さらに、自励発振の
強度は、Γact.out ／△ｎの比で現される値に比例し、
自励発振強度が強い程、戻り光雑音を強く抑制できる。
特に、Γact.out ／△ｎが５０以上の場合に、自励発進
強度が強くなり、戻り光雑音を十分に抑制できる。
【００６１】図４１は、△ｎとΓａｃｔ．ｏｕｔの関係
を表わし、自励発振範囲及びΓact.out ／△ｎを示す。
この図から、雑音を十分低減するには、△ｎとΓａｃ
ｔ．ｏｕｔを自励発振範囲に設定し、さらにΓａｃｔ．
ｏｕｔ／△ｎを５０以上のできる限り大きい値に設定す
ればよいことがわかる。
を表わし、自励発振範囲及びΓact.out ／△ｎを示す。
この図から、雑音を十分低減するには、△ｎとΓａｃ
ｔ．ｏｕｔを自励発振範囲に設定し、さらにΓａｃｔ．
ｏｕｔ／△ｎを５０以上のできる限り大きい値に設定す
ればよいことがわかる。
【００６２】図４０は、図３６の半導体レーザ素子７５
０における、ｐ−第２クラッド層厚と等価屈折率差△ｎ
との関係を示す。このレーザ素子７５０では、ｐ−第２
クラッド層７５４の厚さが０．３５μｍであり、この場
合、図４０に示すように、等価屈折率差△ｎが２．５×
１０-3となる。また、この素子７５０のΓact.out は
０．２６であるので、Γact.out ／△ｎは１００とな
る。従って、図４１に示すように自励発振範囲に含ま
れ、Γact.out ／△ｎが５０以上の比較的大きな値であ
るので、この構造のレーザ素子７５０では、雑音を十分
低減できる。
０における、ｐ−第２クラッド層厚と等価屈折率差△ｎ
との関係を示す。このレーザ素子７５０では、ｐ−第２
クラッド層７５４の厚さが０．３５μｍであり、この場
合、図４０に示すように、等価屈折率差△ｎが２．５×
１０-3となる。また、この素子７５０のΓact.out は
０．２６であるので、Γact.out ／△ｎは１００とな
る。従って、図４１に示すように自励発振範囲に含ま
れ、Γact.out ／△ｎが５０以上の比較的大きな値であ
るので、この構造のレーザ素子７５０では、雑音を十分
低減できる。
【００６３】（従来例５）次に、信号の書き込み可能な
高出力レーザ素子の構成について簡単に説明する。
高出力レーザ素子の構成について簡単に説明する。
【００６４】この高出力レーザ素子は、素子構造につい
ては、図３６に示すレーザ素子レーザ０と同様である
が、各層の層厚が異なる。
ては、図３６に示すレーザ素子レーザ０と同様である
が、各層の層厚が異なる。
【００６５】即ち、ｎ−第１クラッド層７５２の層厚を
２．０μｍ、活性層７５３の層厚を０．０５μｍ、ｐ−
第２クラッド層７５４の層厚を０．５０μｍとしてい
る。この素子の共振器長は３７５μｍであり、光出射端
面の反射率が１２％、光出射端面とは反対側の共振器端
面の反射率が７５％となるように、各端面にＡｌ2Ｏ
3膜，Ｓｉ膜を形成している。
２．０μｍ、活性層７５３の層厚を０．０５μｍ、ｐ−
第２クラッド層７５４の層厚を０．５０μｍとしてい
る。この素子の共振器長は３７５μｍであり、光出射端
面の反射率が１２％、光出射端面とは反対側の共振器端
面の反射率が７５％となるように、各端面にＡｌ2Ｏ
3膜，Ｓｉ膜を形成している。
【００６６】この従来例５のレーザ素子では、これを出
力３０ｍＷで駆動する場合、駆動電流は１３０ｍＡ、駆
動電圧は２．０Ｖである。
力３０ｍＷで駆動する場合、駆動電流は１３０ｍＡ、駆
動電圧は２．０Ｖである。
【００６７】この素子では、等価屈折率差△ｎは２．０
×１０-3、係数Γact.out は０．１３となり、これらの
値は、図４１の自励発振可能領域内の値となっている。
さらにΓact.out ／△ｎは６５というように５０以上の
比較的大きな値であるので、雑音を十分低減できる。
×１０-3、係数Γact.out は０．１３となり、これらの
値は、図４１の自励発振可能領域内の値となっている。
さらにΓact.out ／△ｎは６５というように５０以上の
比較的大きな値であるので、雑音を十分低減できる。
【００６８】
【発明が解決しようとする課題】（課題１）従来例１の
構造のレーザ素子２００においては、自励発振を起こさ
せるため、等価屈折率差△ｎを２．５×１０-3程度に小
さくすると、水平方向の放射角の半値幅θ∠は９．７゜
になる。この場合、垂直方向の放射角の半値幅θ⊥は２
５゜であるので、放射光のだ円率が２．５以上に大きく
なり、レンズとの光結合効率が低下する。つまり、で
述べた性能に対する要求を満たさなくなる。
構造のレーザ素子２００においては、自励発振を起こさ
せるため、等価屈折率差△ｎを２．５×１０-3程度に小
さくすると、水平方向の放射角の半値幅θ∠は９．７゜
になる。この場合、垂直方向の放射角の半値幅θ⊥は２
５゜であるので、放射光のだ円率が２．５以上に大きく
なり、レンズとの光結合効率が低下する。つまり、で
述べた性能に対する要求を満たさなくなる。
【００６９】このレーザ素子２００では、また、以下の
ような問題もある。図２２はｐ−第２クラッド層２０４
の層厚と、ストライプ外部，つまりストライプ溝２０８
の両側部分での無効電流との関係を示し、図２３はｐ−
第２クラッド層２０４の層厚とｐ−第２クラッド層２０
４内における抵抗との関係を示す。
ような問題もある。図２２はｐ−第２クラッド層２０４
の層厚と、ストライプ外部，つまりストライプ溝２０８
の両側部分での無効電流との関係を示し、図２３はｐ−
第２クラッド層２０４の層厚とｐ−第２クラッド層２０
４内における抵抗との関係を示す。
【００７０】等価屈折率差△ｎを２．５×１０-3程度の
値にするためには、ｐ−第２クラッド層２０４の層厚を
０．４５μｍにまで厚くする必要がある。この場合、ス
トライプの外部への電流の広がりが増大するので、スト
ライプ外部への無効電流が増大する。また、ｐ−第２ク
ラッド層２０４は電流通路となるので、層の厚さを厚く
すると、それに応じて素子抵抗も増大する。
値にするためには、ｐ−第２クラッド層２０４の層厚を
０．４５μｍにまで厚くする必要がある。この場合、ス
トライプの外部への電流の広がりが増大するので、スト
ライプ外部への無効電流が増大する。また、ｐ−第２ク
ラッド層２０４は電流通路となるので、層の厚さを厚く
すると、それに応じて素子抵抗も増大する。
【００７１】通常のシングルモードで動作する高出力レ
ーザ素子では、ｐ−第２クラッド層２０４の層厚が０．
２５μｍ程度であるが、それを０．４５μｍに増すと、
図２２に示すように無効電流が８ｍＡ増大する。また、
図２３に示すように素子抵抗が２．９Ω増大する。
ーザ素子では、ｐ−第２クラッド層２０４の層厚が０．
２５μｍ程度であるが、それを０．４５μｍに増すと、
図２２に示すように無効電流が８ｍＡ増大する。また、
図２３に示すように素子抵抗が２．９Ω増大する。
【００７２】このように、ｐ−第２クラッド層２０４の
層厚を厚くすることにより、無効電流が増大するので、
大きな駆動電流が必要となるとともに、素子抵抗も増大
するので駆動電圧も大きくなる。このため上記で述べ
た特性上の要求を満たさなくなる。
層厚を厚くすることにより、無効電流が増大するので、
大きな駆動電流が必要となるとともに、素子抵抗も増大
するので駆動電圧も大きくなる。このため上記で述べ
た特性上の要求を満たさなくなる。
【００７３】（課題２）従来例２の構造のレーザ素子４
００においては、自励発振を起こさせるのに、等価屈折
率差△ｎを２．５×１０-3程度にした場合、ｐ−第２ク
ラッド層３０４の層厚は従来例１のレーザ素子２００に
比べて小さい。つまりこの素子４００では、第２クラッ
ド層の厚さは０．３μｍの厚みであり、この程度の厚み
では駆動電流や駆動電圧の増大の問題は生じなく、前記
で述べた性能上の要求を満たす。
００においては、自励発振を起こさせるのに、等価屈折
率差△ｎを２．５×１０-3程度にした場合、ｐ−第２ク
ラッド層３０４の層厚は従来例１のレーザ素子２００に
比べて小さい。つまりこの素子４００では、第２クラッ
ド層の厚さは０．３μｍの厚みであり、この程度の厚み
では駆動電流や駆動電圧の増大の問題は生じなく、前記
で述べた性能上の要求を満たす。
【００７４】しかしながら、この厚みでは、ストライプ
外部の活性層の光閉じ込め係数Γact.out が低下するの
で、自励発振が起こりにくくなる。つまり前記の要求
を満たさない。さらに、水平方向の放射角θ∠が８．８
゜と狭く、光結合効率が小さい。前記の要求も満たさ
なくなる。
外部の活性層の光閉じ込め係数Γact.out が低下するの
で、自励発振が起こりにくくなる。つまり前記の要求
を満たさない。さらに、水平方向の放射角θ∠が８．８
゜と狭く、光結合効率が小さい。前記の要求も満たさ
なくなる。
【００７５】（課題３）図２０に示すレーザ素子４００
においては、図１５に示すように、ストライプ外部の活
性層の光閉じ込め係数Γact.out が十分に大きいので、
自励発振は起こり易い。
においては、図１５に示すように、ストライプ外部の活
性層の光閉じ込め係数Γact.out が十分に大きいので、
自励発振は起こり易い。
【００７６】また、以下に示す理由により、水平方向の
放射角の改善が可能となる。水平方向の光閉じ込めは、
等価屈折率差△ｎとストライプ外部の光吸収によって決
まる。ストライプ外部の光吸収係数αoutは、電流光閉
じ込め層における導波光の光吸収係数αg.outとストラ
イプ外部の活性層の光吸収係数αact.outに分けられ、
次式のように表すことができる。
放射角の改善が可能となる。水平方向の光閉じ込めは、
等価屈折率差△ｎとストライプ外部の光吸収によって決
まる。ストライプ外部の光吸収係数αoutは、電流光閉
じ込め層における導波光の光吸収係数αg.outとストラ
イプ外部の活性層の光吸収係数αact.outに分けられ、
次式のように表すことができる。
【００７７】αout＝αg.out＋αact.out
αact.outは、活性層に注入されたキャリア密度がスト
ライ プ外部では小さくなり、レーザ光に対して光吸収
が起こる時の光吸収を示す係数である。
ライ プ外部では小さくなり、レーザ光に対して光吸収
が起こる時の光吸収を示す係数である。
【００７８】自励発振が起こる場合の等価屈折率差△ｎ
の範囲１×１０-3〜４×１０-3は、通常のレーザの等価
屈折率差△ｎ（＝〜１０-2）に比べるとかなり小さい。
等価屈折率差△ｎが自励発振が起こる程度に小さくなる
と、ストライプ外部への光のしみだしが増えるので、ス
トライプ外部の活性層の光吸収の影響が強くなり、それ
によって光の閉じ込めが決まる。
の範囲１×１０-3〜４×１０-3は、通常のレーザの等価
屈折率差△ｎ（＝〜１０-2）に比べるとかなり小さい。
等価屈折率差△ｎが自励発振が起こる程度に小さくなる
と、ストライプ外部への光のしみだしが増えるので、ス
トライプ外部の活性層の光吸収の影響が強くなり、それ
によって光の閉じ込めが決まる。
【００７９】係数Γact.out が大きくなると、αact.ou
tが増大するので、水平方向の光の閉じ込めが強くなっ
て、水平方向の放射角は増加する。このように、自励発
振が起こる領域の等価屈折率差△ｎでは、図１７に示す
ように、Γact.out が大きくなると水平方向の放射角の
半値幅θ∠は増大する。
tが増大するので、水平方向の光の閉じ込めが強くなっ
て、水平方向の放射角は増加する。このように、自励発
振が起こる領域の等価屈折率差△ｎでは、図１７に示す
ように、Γact.out が大きくなると水平方向の放射角の
半値幅θ∠は増大する。
【００８０】従来例３ではΓact.out を０．１９７に設
定しているので、水平方向の半値幅θ∠としては、従来
例１や従来例２のレーザ素子に比べて大きい１３．３゜
という値が得られる。
定しているので、水平方向の半値幅θ∠としては、従来
例１や従来例２のレーザ素子に比べて大きい１３．３゜
という値が得られる。
【００８１】しかしながら、この従来例３においても従
来例１と同様、ｐ−第２クラッド層４０６の層厚を０．
４５μｍと厚く設定しなければならないので、図２２や
図２３に示されるように、無効電流や素子抵抗が増大
し、それによって、駆動電流および駆動電圧が増大す
る。つまり前記で述べた性能上の要求を満たさないこ
とになる。
来例１と同様、ｐ−第２クラッド層４０６の層厚を０．
４５μｍと厚く設定しなければならないので、図２２や
図２３に示されるように、無効電流や素子抵抗が増大
し、それによって、駆動電流および駆動電圧が増大す
る。つまり前記で述べた性能上の要求を満たさないこ
とになる。
【００８２】（課題４）図３６に示す半導体レーザ素子
（従来例４）７５０では、自励発振を起こさせるために
ｐ−第２クラッド層厚を０．２６μｍ以上に厚くする必
要があり、従来例５のレーザ素子では、ｐ−第２クラッ
ド層厚を０．３５μｍ以上に厚くする必要がある。さら
に、自励発振の強度を強くするには、等価屈折率差△ｎ
を低減する必要があるので、ｐ−第２クラッド層厚は上
記の値以上のできる限り大きな値に設定する必要があ
る。
（従来例４）７５０では、自励発振を起こさせるために
ｐ−第２クラッド層厚を０．２６μｍ以上に厚くする必
要があり、従来例５のレーザ素子では、ｐ−第２クラッ
ド層厚を０．３５μｍ以上に厚くする必要がある。さら
に、自励発振の強度を強くするには、等価屈折率差△ｎ
を低減する必要があるので、ｐ−第２クラッド層厚は上
記の値以上のできる限り大きな値に設定する必要があ
る。
【００８３】しかし、ｐ−第２クラッド層を厚くする
と、ストライプ外部への無効電流が増大し、かつ素子抵
抗が増大するために、レーザの消費電力が増大し、前記
で述べた性能上の要求を満たさなくなる。
と、ストライプ外部への無効電流が増大し、かつ素子抵
抗が増大するために、レーザの消費電力が増大し、前記
で述べた性能上の要求を満たさなくなる。
【００８４】そこで、ｐ−第２クラッド層をそれほど厚
くすることなく、等価屈折率差△ｎを低減することが要
求される。そのためには、電流光閉じ込め層７５７への
光のしみだしを抑制するのが効果的であり、この光のし
みだしの抑制は、従来例４及び５のｐ−第２クラッド層
の屈折率をｎ−第１クラッド層の屈折率よりも小さくす
ることより実現できる。
くすることなく、等価屈折率差△ｎを低減することが要
求される。そのためには、電流光閉じ込め層７５７への
光のしみだしを抑制するのが効果的であり、この光のし
みだしの抑制は、従来例４及び５のｐ−第２クラッド層
の屈折率をｎ−第１クラッド層の屈折率よりも小さくす
ることより実現できる。
【００８５】しかし、この場合には、素子全体として
は、活性層への光閉じ込めの割合が減少することとな
り、このため、係数Γact.out ，つまりストライプ溝の
外側部分での活性層への光閉じ込めの割合が低下して、
Γact.out ／△ｎの値が小さくなる。この結果、自励発
振の強度が低下し、雑音を十分に低減できないという問
題がある。
は、活性層への光閉じ込めの割合が減少することとな
り、このため、係数Γact.out ，つまりストライプ溝の
外側部分での活性層への光閉じ込めの割合が低下して、
Γact.out ／△ｎの値が小さくなる。この結果、自励発
振の強度が低下し、雑音を十分に低減できないという問
題がある。
【００８６】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、その第１の目的は、上述した光
ディスク等に用いられる高出力レーザ素子に要求される
性能、低雑音化のための自励発振が可能であること、
放射光のだ円率が小さく設定できること（θ⊥／θ∠
が２.５以下で、より具体的にはθ⊥が２０゜〜２８
゜、θ∠は１１゜以上）、駆動電流および駆動電圧が
小さいこと、をすべて実現することができる高出力のレ
ーザ素子及びその自励発振強度の調整方法を提供するこ
とである。
ためになされたもので、その第１の目的は、上述した光
ディスク等に用いられる高出力レーザ素子に要求される
性能、低雑音化のための自励発振が可能であること、
放射光のだ円率が小さく設定できること（θ⊥／θ∠
が２.５以下で、より具体的にはθ⊥が２０゜〜２８
゜、θ∠は１１゜以上）、駆動電流および駆動電圧が
小さいこと、をすべて実現することができる高出力のレ
ーザ素子及びその自励発振強度の調整方法を提供するこ
とである。
【００８７】また、本発明の第２の目的は、ｐ−第２ク
ラッド層を十分小さい値に抑えつつ、等価屈折率差△ｎ
を低減し、しかもその際、活性層の光閉じ込めの割合の
低下を抑制することができる自励発振強度の大きい半導
体レーザ素子、及びその自励発振強度の調整方法を得る
ことである。
ラッド層を十分小さい値に抑えつつ、等価屈折率差△ｎ
を低減し、しかもその際、活性層の光閉じ込めの割合の
低下を抑制することができる自励発振強度の大きい半導
体レーザ素子、及びその自励発振強度の調整方法を得る
ことである。
【００８８】
【課題を解決するための手段】（１）この発明に係る半
導体レーザ素子は、活性層を、これより屈折率の小さい
第１導電型の第１クラッド層及び第２導電型の第２クラ
ッド層の間に挟み込んでなり、レーザ光を発生させるた
めの半導体積層構造と、該第２クラッド層の、該活性層
とは反対側の表面上に形成された第２導電型のストライ
プ状半導体層を有し、レーザ駆動電流及びレーザ光を該
活性層の、該ストライプ状半導体層に対応する領域に閉
じ込めるための電流光閉込め手段とを備え、該半導体積
層構造は、該第１クラッド層の屈折率が該第２クラッド
層の屈折率より大きく、かつ該第１クラッド層と該活性
層との間に、該第１クラッド層より屈折率の小さい第１
導電型の半導体層を少なくとも一層有する構造としてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
導体レーザ素子は、活性層を、これより屈折率の小さい
第１導電型の第１クラッド層及び第２導電型の第２クラ
ッド層の間に挟み込んでなり、レーザ光を発生させるた
めの半導体積層構造と、該第２クラッド層の、該活性層
とは反対側の表面上に形成された第２導電型のストライ
プ状半導体層を有し、レーザ駆動電流及びレーザ光を該
活性層の、該ストライプ状半導体層に対応する領域に閉
じ込めるための電流光閉込め手段とを備え、該半導体積
層構造は、該第１クラッド層の屈折率が該第２クラッド
層の屈折率より大きく、かつ該第１クラッド層と該活性
層との間に、該第１クラッド層より屈折率の小さい第１
導電型の半導体層を少なくとも一層有する構造としてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
【００８９】（２）この発明に係る半導体レーザ素子
は、活性層を、これより屈折率の小さい第１導電型の第
１クラッド層及び第２導電型の第２クラッド層の間に挟
み込んでなり、レーザ光を発生させるための半導体積層
構造と、該第２クラッド層の、該活性層とは反対側の表
面上に形成された第２導電型のストライプ状半導体層を
有し、レーザ駆動電流及びレーザ光を該活性層の、該ス
トライプ状半導体層に対応する領域に閉じ込めるための
電流光閉込め手段とを備え、該半導体積層構造は、該第
１クラッド層の屈折率が該第２クラッド層の屈折率より
大きく、かつ、該第１クラッド層と該活性層との間に、
該第１クラッド層より屈折率の小さい第１導電型の半導
体層を少なくとも一層有するとともに、該第２クラッド
層と該活性層との間に、該第２クラッド層より屈折率の
大きい第２導電型の半導体層を少なくとも一層有するも
のであり、そのことにより上記目的が達成される。
は、活性層を、これより屈折率の小さい第１導電型の第
１クラッド層及び第２導電型の第２クラッド層の間に挟
み込んでなり、レーザ光を発生させるための半導体積層
構造と、該第２クラッド層の、該活性層とは反対側の表
面上に形成された第２導電型のストライプ状半導体層を
有し、レーザ駆動電流及びレーザ光を該活性層の、該ス
トライプ状半導体層に対応する領域に閉じ込めるための
電流光閉込め手段とを備え、該半導体積層構造は、該第
１クラッド層の屈折率が該第２クラッド層の屈折率より
大きく、かつ、該第１クラッド層と該活性層との間に、
該第１クラッド層より屈折率の小さい第１導電型の半導
体層を少なくとも一層有するとともに、該第２クラッド
層と該活性層との間に、該第２クラッド層より屈折率の
大きい第２導電型の半導体層を少なくとも一層有するも
のであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００９０】（３）この発明は、上記半導体レーザ素子
において、該ストライプ状半導体層内側での層厚方向の
等価屈折率と、該ストライプ状半導体層外側での層厚方
向の等価屈折率との差を１×１０-3から４×１０-3の範
囲内の値とし、かつ、該ストライプ状半導体層外側での
層厚方向における光の活性層閉じ込めの割合を０．１２
から０．３の範囲内の値としたものである。
において、該ストライプ状半導体層内側での層厚方向の
等価屈折率と、該ストライプ状半導体層外側での層厚方
向の等価屈折率との差を１×１０-3から４×１０-3の範
囲内の値とし、かつ、該ストライプ状半導体層外側での
層厚方向における光の活性層閉じ込めの割合を０．１２
から０．３の範囲内の値としたものである。
【００９１】（４）この発明に係る半導体レーザ素子の
自励発振強度の調整方法は、上記構造の半導体レーザ素
子において、前記ストライプ状半導体層内側での層厚方
向の等価屈折率と、該ストライプ状半導体層外側での層
厚方向の等価屈折率との差、及び該ストライプ状半導体
層外側での層厚方向における光の活性層閉じ込めの割合
をそれぞれ所定の範囲内の値に設定して、該自励発振強
度の調整を行うものであり、そのことにより上記目的が
達成される。
自励発振強度の調整方法は、上記構造の半導体レーザ素
子において、前記ストライプ状半導体層内側での層厚方
向の等価屈折率と、該ストライプ状半導体層外側での層
厚方向の等価屈折率との差、及び該ストライプ状半導体
層外側での層厚方向における光の活性層閉じ込めの割合
をそれぞれ所定の範囲内の値に設定して、該自励発振強
度の調整を行うものであり、そのことにより上記目的が
達成される。
【００９２】（５）この発明に係る半導体レーザ素子
は、活性層を、これより屈折率の小さい第１導電型の第
１クラッド層及び第２導電型の第２クラッド層の間に挟
み込んでなり、レーザ光を発生させるための半導体積層
構造と、該第２クラッド層の、該活性層とは反対側の表
面上に形成された第２導電型のストライプ状半導体層を
有し、レーザ駆動電流及びレーザ光を該活性層の、該ス
トライプ状半導体層に対応する領域に閉じ込めるための
電流光閉込め手段とを備え、該第１クラッド層は、前記
活性層側に位置する領域の屈折率が、該第１クラッド層
の該活性層側とは反対側に位置する領域の屈折率よりも
小さいものであり、そのことにより上記目的が達成され
る。
は、活性層を、これより屈折率の小さい第１導電型の第
１クラッド層及び第２導電型の第２クラッド層の間に挟
み込んでなり、レーザ光を発生させるための半導体積層
構造と、該第２クラッド層の、該活性層とは反対側の表
面上に形成された第２導電型のストライプ状半導体層を
有し、レーザ駆動電流及びレーザ光を該活性層の、該ス
トライプ状半導体層に対応する領域に閉じ込めるための
電流光閉込め手段とを備え、該第１クラッド層は、前記
活性層側に位置する領域の屈折率が、該第１クラッド層
の該活性層側とは反対側に位置する領域の屈折率よりも
小さいものであり、そのことにより上記目的が達成され
る。
【００９３】（６）この発明に係る半導体レーザ素子
は、活性層を、これより屈折率の小さい第１導電型の第
１クラッド層及び第２導電型の第２クラッド層の間に挟
み込んでなり、レーザ光を発生させるための半導体積層
構造と、該第２クラッド層の、該活性層とは反対側の表
面上に形成された第２導電型のストライプ状半導体層を
有し、レーザ駆動電流及びレーザ光を該活性層の、該ス
トライプ状半導体層に対応する領域に閉じ込めるための
電流光閉込め手段とを備え、該第１クラッド層は、前記
活性層側に位置する領域の屈折率が、該第１クラッド層
の該活性層側とは反対側に位置する領域の屈折率よりも
小さいものであるとともに、該第２クラッド層は、前記
活性層側に位置する領域の屈折率が、該第２クラッド層
の該活性層側とは反対側に位置する領域の屈折率よりも
大きいものであり、そのことにより上記目的が達成され
る。
は、活性層を、これより屈折率の小さい第１導電型の第
１クラッド層及び第２導電型の第２クラッド層の間に挟
み込んでなり、レーザ光を発生させるための半導体積層
構造と、該第２クラッド層の、該活性層とは反対側の表
面上に形成された第２導電型のストライプ状半導体層を
有し、レーザ駆動電流及びレーザ光を該活性層の、該ス
トライプ状半導体層に対応する領域に閉じ込めるための
電流光閉込め手段とを備え、該第１クラッド層は、前記
活性層側に位置する領域の屈折率が、該第１クラッド層
の該活性層側とは反対側に位置する領域の屈折率よりも
小さいものであるとともに、該第２クラッド層は、前記
活性層側に位置する領域の屈折率が、該第２クラッド層
の該活性層側とは反対側に位置する領域の屈折率よりも
大きいものであり、そのことにより上記目的が達成され
る。
【００９４】（７）この発明は上記半導体レーザ素子に
おいて、前記ストライプ状半導体層内側での層厚方向の
等価屈折率と、該ストライプ状半導体層外側での層厚方
向の等価屈折率との差（△ｎ）を、２×１０-3から５×
１０-3の範囲内の値とし、かつ、該ストライプ状半導体
層外側での層厚方向における活性層内への光の閉込め割
合（Γａｃｔ．ｏｕｔ）を０．１から０．４の範囲内の
値とし、Γａｃｔ．ｏｕｔ／△ｎを５０以上の値にした
ものである。
おいて、前記ストライプ状半導体層内側での層厚方向の
等価屈折率と、該ストライプ状半導体層外側での層厚方
向の等価屈折率との差（△ｎ）を、２×１０-3から５×
１０-3の範囲内の値とし、かつ、該ストライプ状半導体
層外側での層厚方向における活性層内への光の閉込め割
合（Γａｃｔ．ｏｕｔ）を０．１から０．４の範囲内の
値とし、Γａｃｔ．ｏｕｔ／△ｎを５０以上の値にした
ものである。
【００９５】（８）この発明に係る半導体レーザ素子の
自励発振強度の調整方法は、上記半導体レーザ素子にお
いて、前記ストライプ状半導体層内側での層厚方向の等
価屈折率と、該ストライプ状半導体層外側での層厚方向
の等価屈折率との差（△ｎ）、及び該ストライプ状半導
体層外側での層厚方向における光の活性層閉込め割合
（Γａｃｔ．ｏｕｔ）をそれぞれ所定の範囲内の値に設
定し、かつ、Γａｃｔ．ｏｕｔ／△ｎの値を所定値以上
の値に設定して、該自励発振強度を調整するようにして
おり、そのことにより上記目的が達成される。
自励発振強度の調整方法は、上記半導体レーザ素子にお
いて、前記ストライプ状半導体層内側での層厚方向の等
価屈折率と、該ストライプ状半導体層外側での層厚方向
の等価屈折率との差（△ｎ）、及び該ストライプ状半導
体層外側での層厚方向における光の活性層閉込め割合
（Γａｃｔ．ｏｕｔ）をそれぞれ所定の範囲内の値に設
定し、かつ、Γａｃｔ．ｏｕｔ／△ｎの値を所定値以上
の値に設定して、該自励発振強度を調整するようにして
おり、そのことにより上記目的が達成される。
【００９６】
【作用】この発明においては、第１クラッド層，つまり
基板側のクラッド層の屈折率を、第２クラッド層，つま
り電流光閉じ込め層側のクラッド層の屈折率より大きく
したから、電流光閉じ込め層への光のしみだしが抑制さ
れることとなり、第２クラッド層の層厚を増大させるこ
となく、ストライプ溝内外の等価屈折率差を、レーザ光
の自励発振可能な範囲の低い値に設定することができ
る。
基板側のクラッド層の屈折率を、第２クラッド層，つま
り電流光閉じ込め層側のクラッド層の屈折率より大きく
したから、電流光閉じ込め層への光のしみだしが抑制さ
れることとなり、第２クラッド層の層厚を増大させるこ
となく、ストライプ溝内外の等価屈折率差を、レーザ光
の自励発振可能な範囲の低い値に設定することができ
る。
【００９７】しかも、上記第１クラッド層と活性層との
間に、第１クラッド層より屈折率の低い低屈折率層を介
在させているため、層厚方向に分布する光のうち、活性
層内に分布する光の割合が、上記第１クラッド層の屈折
率を第２クラッド層の屈折率より大きくしたことにより
低下するのを抑制することができる。このためストライ
プ溝外側部分での活性層への光の閉じ込め割合Γact.ou
t を、自励発振可能な範囲であって、水平方向の放射角
の半値幅が１１°以上となるような値にすることができ
る。
間に、第１クラッド層より屈折率の低い低屈折率層を介
在させているため、層厚方向に分布する光のうち、活性
層内に分布する光の割合が、上記第１クラッド層の屈折
率を第２クラッド層の屈折率より大きくしたことにより
低下するのを抑制することができる。このためストライ
プ溝外側部分での活性層への光の閉じ込め割合Γact.ou
t を、自励発振可能な範囲であって、水平方向の放射角
の半値幅が１１°以上となるような値にすることができ
る。
【００９８】この結果、まず、等価屈折率差及び係数Γ
act.out が自励発振可能な範囲の値になるため、自励発
振を確実に行うことができる。
act.out が自励発振可能な範囲の値になるため、自励発
振を確実に行うことができる。
【００９９】また、第２クラッド層の層厚を小さく抑え
ているため、該クラッド層での無効電流や抵抗が小さ
く、駆動電流，駆動電圧の小さい低消費電力のレーザ素
子を実現できる。
ているため、該クラッド層での無効電流や抵抗が小さ
く、駆動電流，駆動電圧の小さい低消費電力のレーザ素
子を実現できる。
【０１００】さらに、水平方向の放射角の半値幅が１１
°以上となって放射光のだ円率が２．５以下に抑えられ
るため、コリメータレンズなどとの光結合効率の低下を
防止できる。
°以上となって放射光のだ円率が２．５以下に抑えられ
るため、コリメータレンズなどとの光結合効率の低下を
防止できる。
【０１０１】この発明においては、第１クラッド層，つ
まり基板側のクラッド層の屈折率を、第２クラッド層，
つまり電流光閉じ込め層側のクラッド層の屈折率より大
きくしたので、電流光閉じ込め層への光のしみだしが抑
制されることとなり、第２クラッド層の層厚を増大させ
ることなく、ストライプ溝内外の等価屈折率差を、レー
ザ光の自励発振可能な範囲の低い値に設定することがで
きる。しかも、上記第２クラッド層と活性層との間に、
第２クラッド層より屈折率の高い高屈折率層を介在させ
たので、第２クラッド層側の活性層近傍部分で光強度が
増加することとなる。この結果、上記高屈折率層が介在
しない場合に比べて、活性層内に分布する光の割合が増
大し、上記第１クラッド層の屈折率を第２クラッド層の
屈折率より大きくしたことによる活性層内への光閉じ込
め割合の低下を抑制することができる。
まり基板側のクラッド層の屈折率を、第２クラッド層，
つまり電流光閉じ込め層側のクラッド層の屈折率より大
きくしたので、電流光閉じ込め層への光のしみだしが抑
制されることとなり、第２クラッド層の層厚を増大させ
ることなく、ストライプ溝内外の等価屈折率差を、レー
ザ光の自励発振可能な範囲の低い値に設定することがで
きる。しかも、上記第２クラッド層と活性層との間に、
第２クラッド層より屈折率の高い高屈折率層を介在させ
たので、第２クラッド層側の活性層近傍部分で光強度が
増加することとなる。この結果、上記高屈折率層が介在
しない場合に比べて、活性層内に分布する光の割合が増
大し、上記第１クラッド層の屈折率を第２クラッド層の
屈折率より大きくしたことによる活性層内への光閉じ込
め割合の低下を抑制することができる。
【０１０２】これによって、上記と同様、ストライプ溝
外側部分での活性層への光の閉じ込め割合Γact.out
を、自励発振可能な範囲であって、水平方向の放射角の
半値幅が１１°以上となるような値にすることができ
る。
外側部分での活性層への光の閉じ込め割合Γact.out
を、自励発振可能な範囲であって、水平方向の放射角の
半値幅が１１°以上となるような値にすることができ
る。
【０１０３】この発明においては、上記構造の半導体レ
ーザ素子において、ストライプ溝内外の等価屈折率の差
Δｎ及びストライプ溝外側での活性層への光の閉じ込め
割合Γact.out をそれぞれ所定の範囲内の値に設定し
て、該自励発振強度の調整を行うようにしたので、自励
発振可能な素子構造を、第２クラッド層の層厚を増大さ
せることなく、しかも出射レーザ光のだ円率を小さく抑
えつつ、確実かつ簡単に実現することができる。
ーザ素子において、ストライプ溝内外の等価屈折率の差
Δｎ及びストライプ溝外側での活性層への光の閉じ込め
割合Γact.out をそれぞれ所定の範囲内の値に設定し
て、該自励発振強度の調整を行うようにしたので、自励
発振可能な素子構造を、第２クラッド層の層厚を増大さ
せることなく、しかも出射レーザ光のだ円率を小さく抑
えつつ、確実かつ簡単に実現することができる。
【０１０４】この発明においては、活性層近傍の第１ク
ラッド層，つまり基板側のクラッド層の少なくとも一部
の領域の屈折率を第１クラッド層のその他の領域の屈折
率よりも小さくしたので、活性層から基板側へ向かう光
の経路に、屈折率が小から大に変化する界面が形成され
ることとなり、活性層から基板側への光のしみだしが助
長されることとなる。これにより第１クラッド層への光
のしみだしを増大して、第２クラッド層側の電流光閉じ
込め層への光のしみだしを抑制できる。
ラッド層，つまり基板側のクラッド層の少なくとも一部
の領域の屈折率を第１クラッド層のその他の領域の屈折
率よりも小さくしたので、活性層から基板側へ向かう光
の経路に、屈折率が小から大に変化する界面が形成され
ることとなり、活性層から基板側への光のしみだしが助
長されることとなる。これにより第１クラッド層への光
のしみだしを増大して、第２クラッド層側の電流光閉じ
込め層への光のしみだしを抑制できる。
【０１０５】さらに、本発明の素子では、上記低屈折率
層を活性層近傍に設けることにより、活性層の光閉じ込
めの割合の低下を効果的に抑制できる。
層を活性層近傍に設けることにより、活性層の光閉じ込
めの割合の低下を効果的に抑制できる。
【０１０６】従って、ｐ−第２クラッド層をそれほど厚
くすることなく、等価屈折率差△ｎを低減でき、そのと
き活性層の光閉じ込めの割合Γａｃｔ．ｏｕｔの低下を
抑制できる。
くすることなく、等価屈折率差△ｎを低減でき、そのと
き活性層の光閉じ込めの割合Γａｃｔ．ｏｕｔの低下を
抑制できる。
【０１０７】これにより第２クラッド層厚増大に伴う無
効電流増大及び素子抵抗増大を防止できるとともに、自
励発振による低雑音化が可能となり、この結果、駆動電
流、駆動電圧低減による低消費電力の自励発振型の低雑
音レーザを実現できる。
効電流増大及び素子抵抗増大を防止できるとともに、自
励発振による低雑音化が可能となり、この結果、駆動電
流、駆動電圧低減による低消費電力の自励発振型の低雑
音レーザを実現できる。
【０１０８】この発明においては、活性層近傍の第２ク
ラッド層，つまり電流光閉じ込め層側のクラッド層の少
なくとも一部の領域の屈折率を、第２クラッド層のその
他の領域よりも大きくしたので、活性層から電流光閉じ
込め層側へ向かう光の経路に、屈折率が大から小に変化
する界面が形成されることとなり、活性層から電流光閉
じ込め層側への光のしみだしが抑制されることとなる。
ラッド層，つまり電流光閉じ込め層側のクラッド層の少
なくとも一部の領域の屈折率を、第２クラッド層のその
他の領域よりも大きくしたので、活性層から電流光閉じ
込め層側へ向かう光の経路に、屈折率が大から小に変化
する界面が形成されることとなり、活性層から電流光閉
じ込め層側への光のしみだしが抑制されることとなる。
【０１０９】さらに、本発明の素子では第２クラッド層
の上記高屈折率層以外の低屈折率領域が存在するため
に、活性層の光閉じ込めの割合の低下を抑制できる。
の上記高屈折率層以外の低屈折率領域が存在するため
に、活性層の光閉じ込めの割合の低下を抑制できる。
【０１１０】これによって、上記と同様、第２クラッド
層厚増大に伴う無効電流増大及び素子抵抗増大を防止で
き、自励発振による低雑音化が可能となり、駆動電流、
駆動電圧低減による低消費電力の自励発振型の低雑音レ
ーザを実現できる。
層厚増大に伴う無効電流増大及び素子抵抗増大を防止で
き、自励発振による低雑音化が可能となり、駆動電流、
駆動電圧低減による低消費電力の自励発振型の低雑音レ
ーザを実現できる。
【０１１１】この発明においては、上記半導体レーザ素
子において、ストライプ溝内外での等価屈折率との差
（△ｎ）、及び活性層での光閉じ込めの割合Γact.out
をそれぞれ所定の範囲内の値に設定し、かつ、Γact.ou
t ／Δｎの値を所定値以上の値に設定して、該自励発振
強度を調整するようにしたので、高い強度の自励発振可
能な素子構造を、第２クラッド層の層厚を増大させるこ
となく確実かつ簡単に実現することができる。
子において、ストライプ溝内外での等価屈折率との差
（△ｎ）、及び活性層での光閉じ込めの割合Γact.out
をそれぞれ所定の範囲内の値に設定し、かつ、Γact.ou
t ／Δｎの値を所定値以上の値に設定して、該自励発振
強度を調整するようにしたので、高い強度の自励発振可
能な素子構造を、第２クラッド層の層厚を増大させるこ
となく確実かつ簡単に実現することができる。
【０１１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。なお、本
発明は後述する各実施例によって限定されるものではな
い。
発明は後述する各実施例によって限定されるものではな
い。
【０１１３】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例
による半導体レーザー素子の断面を示す。図において、
１００は、本実施例の自励発振型の高出力レーザ素子
で、このレーザ素子１００では、そのｎ−ＧａＡｓ基板
１０１上に、レーザ光を発生させるための半導体積層構
造１００ａが設けられている。これは、活性層１０４
を、これより屈折率の小さい第１クラッド層１０２及び
第２クラッド層１０５の間に挟み込み、かつ活性層１０
４と第１クラッド層１０２の間に低屈折率層１０３を介
在させた構造となっている。
による半導体レーザー素子の断面を示す。図において、
１００は、本実施例の自励発振型の高出力レーザ素子
で、このレーザ素子１００では、そのｎ−ＧａＡｓ基板
１０１上に、レーザ光を発生させるための半導体積層構
造１００ａが設けられている。これは、活性層１０４
を、これより屈折率の小さい第１クラッド層１０２及び
第２クラッド層１０５の間に挟み込み、かつ活性層１０
４と第１クラッド層１０２の間に低屈折率層１０３を介
在させた構造となっている。
【０１１４】ここで、上記活性層１０４は、層厚０.０
６５μｍのアンドープＡｌ0.13Ｇａ 0.87Ａｓ層から構成
されている。上記第１クラッド層１０２は層厚１．９μ
ｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から、第２クラッド層１
０５は層厚０．３０μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層
から構成されている。このため上記第１クラッド層１０
２の屈折率は第２クラッド層１０５の屈折率より大き
い。また上記低屈折率層１０３は、層厚０．１μｍのｎ
−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層から構成されている。
６５μｍのアンドープＡｌ0.13Ｇａ 0.87Ａｓ層から構成
されている。上記第１クラッド層１０２は層厚１．９μ
ｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から、第２クラッド層１
０５は層厚０．３０μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層
から構成されている。このため上記第１クラッド層１０
２の屈折率は第２クラッド層１０５の屈折率より大き
い。また上記低屈折率層１０３は、層厚０．１μｍのｎ
−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層から構成されている。
【０１１５】該第２クラッド層１０５上には、層厚０．
００３μｍのｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層１
０６及び層厚０．０２μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓエ
ッチストップ層１０７を介して電流光閉じ込め層１０８
が設けられている。この電流光閉じ込め層１０８は、層
厚０．６μｍのｎ−ＧａＡｓ層から構成されている。ま
た上記第２クラッド層１０５の中央部分上には、上記電
流光閉じ込め層１０８，ｐ−エッチストップ層１０７を
貫通してエピタキシャル成長促進層１０６に達する幅
３.５μｍのストライプ溝１０９が形成されている。
００３μｍのｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層１
０６及び層厚０．０２μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓエ
ッチストップ層１０７を介して電流光閉じ込め層１０８
が設けられている。この電流光閉じ込め層１０８は、層
厚０．６μｍのｎ−ＧａＡｓ層から構成されている。ま
た上記第２クラッド層１０５の中央部分上には、上記電
流光閉じ込め層１０８，ｐ−エッチストップ層１０７を
貫通してエピタキシャル成長促進層１０６に達する幅
３.５μｍのストライプ溝１０９が形成されている。
【０１１６】そして、上記電流光閉じ込め層１０８及び
ストライプ溝１０９上には、層厚２．０μｍのｐ−Ａｌ
0.55Ｇａ0.45Ａｓ層が形成されており、これが第３クラ
ッド層１１０となっている。
ストライプ溝１０９上には、層厚２．０μｍのｐ−Ａｌ
0.55Ｇａ0.45Ａｓ層が形成されており、これが第３クラ
ッド層１１０となっている。
【０１１７】ここで、上記ストライプ溝１０９内に埋め
込まれたｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層からなるストライ
プ状半導体層、及びその両側の電流光閉じ込め層１０８
は、レーザ駆動電流及びレーザ光を該活性層１０４の、
該ストライプ溝１０９に対応する領域に閉じ込めるため
の電流光閉込め手段を構成している。
込まれたｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層からなるストライ
プ状半導体層、及びその両側の電流光閉じ込め層１０８
は、レーザ駆動電流及びレーザ光を該活性層１０４の、
該ストライプ溝１０９に対応する領域に閉じ込めるため
の電流光閉込め手段を構成している。
【０１１８】上記第３クラッド層１１０上には層厚５．
０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１１が形成されて
おり、該コンタクト層１１１上にはｐ電極１１３が、上
記ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の裏面側には、ｎ電極１１２
が形成されている。
０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１１が形成されて
おり、該コンタクト層１１１上にはｐ電極１１３が、上
記ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の裏面側には、ｎ電極１１２
が形成されている。
【０１１９】このレーザ素子１００では、共振器長を３
７５μｍとし、光出射端面にはその反射率が１２％とな
るようＡｌ2Ｏ3膜（図示せず）が形成され、光出射端面
とは反対側の端面には、その反射率が７５％となるよう
Ａｌ２Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜（図示せず）が形成され
ている。
７５μｍとし、光出射端面にはその反射率が１２％とな
るようＡｌ2Ｏ3膜（図示せず）が形成され、光出射端面
とは反対側の端面には、その反射率が７５％となるよう
Ａｌ２Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜（図示せず）が形成され
ている。
【０１２０】次に製造方法について説明する。まず、ｎ
−ＧａＡｓ基板１０１上に、第１クラッド層１０２とし
てのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層，低屈折率層１０３とし
てのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層，活性層１０４として
のアンドープＡｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ層，及び第２クラッ
ド層１０５としてのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層を、有
機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により順次所定の厚
さに成長する。これによりレーザ光を発生するための半
導体積層構造１００ａを形成する。
−ＧａＡｓ基板１０１上に、第１クラッド層１０２とし
てのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層，低屈折率層１０３とし
てのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層，活性層１０４として
のアンドープＡｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ層，及び第２クラッ
ド層１０５としてのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層を、有
機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により順次所定の厚
さに成長する。これによりレーザ光を発生するための半
導体積層構造１００ａを形成する。
【０１２１】続いて、上記第２クラッド層１０５上に、
ｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層１０６，ｐ−エ
ッチストップ層１０７及びｎ−ＧａＡｓ層１０８を順次
ＭＯＣＶＤ法により成長する。その後、該ｎ−ＧａＡｓ
層１０８表面から上記ｐ−ＧａＡｓ層１０６に達するス
トライプ溝１０９を上記半導体積層構造１００ａ上の所
定領域に形成する。
ｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層１０６，ｐ−エ
ッチストップ層１０７及びｎ−ＧａＡｓ層１０８を順次
ＭＯＣＶＤ法により成長する。その後、該ｎ−ＧａＡｓ
層１０８表面から上記ｐ−ＧａＡｓ層１０６に達するス
トライプ溝１０９を上記半導体積層構造１００ａ上の所
定領域に形成する。
【０１２２】次に、液相成長法（ＬＰＥ法）により全面
にｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層を成長して、表面が平坦
な第３クラッド層１１０を形成し、その上にＬＰＥ法に
よりｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１１を形成する。その
後、上記基板１０１の裏面側にｎ電極１１２を形成し、
上記コンタクト層１１１上にｐ電極１１３を形成する。
にｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層を成長して、表面が平坦
な第３クラッド層１１０を形成し、その上にＬＰＥ法に
よりｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１１を形成する。その
後、上記基板１０１の裏面側にｎ電極１１２を形成し、
上記コンタクト層１１１上にｐ電極１１３を形成する。
【０１２３】そして、ウエハの劈開等により共振器端面
を形成した後、光出射端面にはＡｌ2 Ｏ3 膜を、その反
対側の端面にはＡｌ2 Ｏ3 膜とＳｉ膜の多層膜を形成
し、所定の処理によりレーザチップに切り出す。このレ
ーザチップ（半導体レーザ素子）を、例えばハンダ材を
用いてパッケージにマウントして光デバイスを完成す
る。
を形成した後、光出射端面にはＡｌ2 Ｏ3 膜を、その反
対側の端面にはＡｌ2 Ｏ3 膜とＳｉ膜の多層膜を形成
し、所定の処理によりレーザチップに切り出す。このレ
ーザチップ（半導体レーザ素子）を、例えばハンダ材を
用いてパッケージにマウントして光デバイスを完成す
る。
【０１２４】次に作用効果について説明する。図２は、
この実施例１の構造のレーザ素子のストライプ溝１０９
の内部における層厚方向の屈折率分布と光強度分布を示
す。光はｎ−第１クラッド層１０２側のｎ−低屈折率層
１０３の影響により活性層１０４に閉じ込められなが
ら、第１及び第２クラッド層の屈折率の違いによりｎ−
第１クラッド層１０２に大きくしみだすような分布をと
る。この場合、出射レーザ光の垂直方向の放射角の半値
幅θ⊥は２５゜となる。
この実施例１の構造のレーザ素子のストライプ溝１０９
の内部における層厚方向の屈折率分布と光強度分布を示
す。光はｎ−第１クラッド層１０２側のｎ−低屈折率層
１０３の影響により活性層１０４に閉じ込められなが
ら、第１及び第２クラッド層の屈折率の違いによりｎ−
第１クラッド層１０２に大きくしみだすような分布をと
る。この場合、出射レーザ光の垂直方向の放射角の半値
幅θ⊥は２５゜となる。
【０１２５】この実施例１の素子では、ｐ−第２クラッ
ド層１０５の層厚が０．３μｍであり、先述の図１５に
示すように、この層厚に対する等価屈折率差△ｎは２．
５×１０-3である。また、図１６より、この層厚に対す
る係数Γact.out は０．１５となり、等価屈折率差△
ｎ、係数Γact.outとも自励発振可能領域内に設定でき
る。
ド層１０５の層厚が０．３μｍであり、先述の図１５に
示すように、この層厚に対する等価屈折率差△ｎは２．
５×１０-3である。また、図１６より、この層厚に対す
る係数Γact.out は０．１５となり、等価屈折率差△
ｎ、係数Γact.outとも自励発振可能領域内に設定でき
る。
【０１２６】加えて、係数Γact.out を比較的大きく設
定できるので、図１７に示すように水平方向の放射角の
半値幅θ∠も１１.０゜程度に設定できる。その結果、
放射光（出射レーザ光）のだ円率（θ⊥／θ∠）を２．
５以下にすることが可能となる。
定できるので、図１７に示すように水平方向の放射角の
半値幅θ∠も１１.０゜程度に設定できる。その結果、
放射光（出射レーザ光）のだ円率（θ⊥／θ∠）を２．
５以下にすることが可能となる。
【０１２７】また、ｐ−第２クラッド層１０５の層厚が
０．３μｍであるので、図２２、図２３に示されるよう
に、無効電流やｐ−第２クラッド層１０５内の抵抗が小
さい。従って、駆動電流や駆動電圧が小さくてすむ。
０．３μｍであるので、図２２、図２３に示されるよう
に、無効電流やｐ−第２クラッド層１０５内の抵抗が小
さい。従って、駆動電流や駆動電圧が小さくてすむ。
【０１２８】以上述べたように、本実施例１の構造を有
するレーザ素子１００においては、前記した高出力のレ
ーザ素子に要求される性能、、をすべて満足する
ことができる。
するレーザ素子１００においては、前記した高出力のレ
ーザ素子に要求される性能、、をすべて満足する
ことができる。
【０１２９】本実施例１では、ｎ−低屈折率層１０３の
屈折率がｐ−第２クラッド層１０５と同じ場合について
示したが、それ以外にｎ−低屈折率層１０３の屈折率が
ｐ−第２クラッド層１０５の屈折率よりも小さい場合、
さらにｎ−低屈折率層１０３の屈折率がｐ−第２クラッ
ド層１０５の屈折率よりも大きい場合においても同様の
効果が得られる。
屈折率がｐ−第２クラッド層１０５と同じ場合について
示したが、それ以外にｎ−低屈折率層１０３の屈折率が
ｐ−第２クラッド層１０５の屈折率よりも小さい場合、
さらにｎ−低屈折率層１０３の屈折率がｐ−第２クラッ
ド層１０５の屈折率よりも大きい場合においても同様の
効果が得られる。
【０１３０】（実施例２）図３は本発明の第２の実施例
による半導体レーザ素子の断面構造を示す。図におい
て、５００は本実施例の半導体レーザ素子で、これは、
上記第１実施例の半導体レーザ素子の素子構造におい
て、活性層と低屈折率層との間に中間層を有する素子構
造を採用している。また本実施例の素子構造では、エピ
タキシャル成長促進層及びエッチストップ層は用いてい
ない。
による半導体レーザ素子の断面構造を示す。図におい
て、５００は本実施例の半導体レーザ素子で、これは、
上記第１実施例の半導体レーザ素子の素子構造におい
て、活性層と低屈折率層との間に中間層を有する素子構
造を採用している。また本実施例の素子構造では、エピ
タキシャル成長促進層及びエッチストップ層は用いてい
ない。
【０１３１】すなわち、この半導体レーザ素子５００で
は、基板５０１としてｎ−ＧａＡｓ基板を用いており、
第１クラッド層５０２は層厚１．９μｍのｎ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ層から、第２クラッド層５０６は、層厚０.
２０μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層から構成されて
いる。また活性層５０５は、層厚０．０７０μｍのアン
ドープＡｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ層から、低屈折率層５０３
は、層厚０．１μｍのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層か
ら、中間層５０４は層厚０．１μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓから構成されている。
は、基板５０１としてｎ−ＧａＡｓ基板を用いており、
第１クラッド層５０２は層厚１．９μｍのｎ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ層から、第２クラッド層５０６は、層厚０.
２０μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層から構成されて
いる。また活性層５０５は、層厚０．０７０μｍのアン
ドープＡｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ層から、低屈折率層５０３
は、層厚０．１μｍのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層か
ら、中間層５０４は層厚０．１μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓから構成されている。
【０１３２】上記第１，第２クラッド層５０２，５０
６，活性層５０５，中間層５０４，低屈折率層５０３に
より、レーザ光を発生するための半導体積層構造５００
ａが構成されている。該第２クラッド層５０６上には、
層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ0.65Ｇａ0.35Ａｓ電流光閉じ
込め層５０７が形成されている。
６，活性層５０５，中間層５０４，低屈折率層５０３に
より、レーザ光を発生するための半導体積層構造５００
ａが構成されている。該第２クラッド層５０６上には、
層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ0.65Ｇａ0.35Ａｓ電流光閉じ
込め層５０７が形成されている。
【０１３３】そして、上記第２クラッド層５０６の所定
の領域上には、ｎ−電流光閉じ込め層５０７の表面から
該第２クラッド層５０６の表面に達する、幅３．５μｍ
のストライプ溝５０８が形成されており、このストライ
プ溝５０８とｎ−電流光閉じ込め層５０７上には、ｐ−
Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓからなる層厚２．０μｍの第３ク
ラッド層５０９が形成されている。この第３クラッド層
５０９上には、層厚５．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層５１０を介してｐ電極５１２が形成され、上記基板
５０１の裏面側にはｎ電極５１１が形成されている。
の領域上には、ｎ−電流光閉じ込め層５０７の表面から
該第２クラッド層５０６の表面に達する、幅３．５μｍ
のストライプ溝５０８が形成されており、このストライ
プ溝５０８とｎ−電流光閉じ込め層５０７上には、ｐ−
Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓからなる層厚２．０μｍの第３ク
ラッド層５０９が形成されている。この第３クラッド層
５０９上には、層厚５．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層５１０を介してｐ電極５１２が形成され、上記基板
５０１の裏面側にはｎ電極５１１が形成されている。
【０１３４】この素子５００の共振器長は３７５μｍ
で、光出射端面の反射率が１２％、光出射端面とは反対
側の端面の反射率が７５％となるように各端面にＡｌ2
Ｏ3膜，Ｓｉ膜が形成されている。
で、光出射端面の反射率が１２％、光出射端面とは反対
側の端面の反射率が７５％となるように各端面にＡｌ2
Ｏ3膜，Ｓｉ膜が形成されている。
【０１３５】なお、この第２実施例の半導体レーザ素子
の製造方法は、各半導体層をすべてＭＯＣＶＤ法により
形成する点、低屈折率層５０３上に中間層５０４を形成
した後活性層５０５を形成する点、エッチストップ層及
びエピタキシャル成長促進層を形成しない点で上記第１
実施例の半導体レーザ素子の製造方法と異なっている。
の製造方法は、各半導体層をすべてＭＯＣＶＤ法により
形成する点、低屈折率層５０３上に中間層５０４を形成
した後活性層５０５を形成する点、エッチストップ層及
びエピタキシャル成長促進層を形成しない点で上記第１
実施例の半導体レーザ素子の製造方法と異なっている。
【０１３６】次に作用効果について説明する。図４は、
上記第２実施例の半導体レーザ素子のストライプ溝５０
８内側部分における層厚方向の屈折率分布と光強度分布
を示す。光は、ｎ−低屈折率層５０３の影響により活性
層５０５に閉じ込められながら、第１及び第２クラッド
層の屈折率に違いによりｎ−第１クラッド層５０２に大
きくしみだすような分布をとる。また垂直方向の放射角
の半値幅θ⊥は２６゜となる。
上記第２実施例の半導体レーザ素子のストライプ溝５０
８内側部分における層厚方向の屈折率分布と光強度分布
を示す。光は、ｎ−低屈折率層５０３の影響により活性
層５０５に閉じ込められながら、第１及び第２クラッド
層の屈折率に違いによりｎ−第１クラッド層５０２に大
きくしみだすような分布をとる。また垂直方向の放射角
の半値幅θ⊥は２６゜となる。
【０１３７】この実施例２の素子では、ｐ−第２クラッ
ド層５０６の層厚が０．３μｍであり、この層厚に対応
する等価屈折率差△ｎは、先述の図１５に示すように
２．５×１０-3である。また、この層厚に対応するΓac
t.outは、図１６に示すように０．１６となり、等価屈
折率差△ｎ、係数Γact.out とも自励発振可能領域内に
設定できる。
ド層５０６の層厚が０．３μｍであり、この層厚に対応
する等価屈折率差△ｎは、先述の図１５に示すように
２．５×１０-3である。また、この層厚に対応するΓac
t.outは、図１６に示すように０．１６となり、等価屈
折率差△ｎ、係数Γact.out とも自励発振可能領域内に
設定できる。
【０１３８】これ加えて、係数Γact.out を比較的大き
く設定できるので、図１７に示すように、水平方向の放
射角の半値幅θ∠も１１.０゜程度（１１.５゜）に設定
できる。その結果、放射光のだ円率θ⊥／θ∠を２．５
以下にすることが可能となる。
く設定できるので、図１７に示すように、水平方向の放
射角の半値幅θ∠も１１.０゜程度（１１.５゜）に設定
できる。その結果、放射光のだ円率θ⊥／θ∠を２．５
以下にすることが可能となる。
【０１３９】また、ｐ−第２クラッド層５０６の層厚が
０．２μｍであるので、図２２、図２３に示されるよう
に、無効電流やｐ−第２クラッド層５０６内の抵抗が小
さい。従って、駆動電流や駆動電圧が小さくてすむ。
０．２μｍであるので、図２２、図２３に示されるよう
に、無効電流やｐ−第２クラッド層５０６内の抵抗が小
さい。従って、駆動電流や駆動電圧が小さくてすむ。
【０１４０】以上述べたように、本実施例２の構造を有
するレーザ素子においても、前記した高出力のレーザ素
子に要求される性能、、をすべて満足することが
できる。
するレーザ素子においても、前記した高出力のレーザ素
子に要求される性能、、をすべて満足することが
できる。
【０１４１】（実施例３）図５は本発明の第３の実施例
による半導体レーザ素子の断面構造を示す図である。図
において、６００はリッジストライプ構造の本実施例の
半導体レーザ素子で、この素子は、活性層６０４とｐ−
第２クラッド層６０６の間に中間層６０５を有する素子
構造を採用する。
による半導体レーザ素子の断面構造を示す図である。図
において、６００はリッジストライプ構造の本実施例の
半導体レーザ素子で、この素子は、活性層６０４とｐ−
第２クラッド層６０６の間に中間層６０５を有する素子
構造を採用する。
【０１４２】この素子では、基板６０１としてｎ−Ｇａ
Ａｓ基板を用いており、該基板６０１上には、レーザ光
を発生するための半導体積層構造６００ａが設けられて
いる。該半導体積層構造６００ａは、上記基板６０１上
に第１クラッド層６０２，低屈折率層６０３，量子井戸
型活性層６０４，中間層６０５，及び第２クラッド層６
０６を順次積層してなる構造となっている。
Ａｓ基板を用いており、該基板６０１上には、レーザ光
を発生するための半導体積層構造６００ａが設けられて
いる。該半導体積層構造６００ａは、上記基板６０１上
に第１クラッド層６０２，低屈折率層６０３，量子井戸
型活性層６０４，中間層６０５，及び第２クラッド層６
０６を順次積層してなる構造となっている。
【０１４３】ここで、上記第１クラッド層６０２は、層
厚１．９μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0. 5Ａｓ層からなり、低
屈折率層６０３は層厚０.１５μｍのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ
0. 45Ａｓ層からなる。また量子井戸型活性層６０４は、
それぞれ層厚０．００４μｍの５つのアンドープＡｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓガイド層と、それぞれ層厚０．０１μｍ
の４つのアンドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸層とを
交互に積層して構成されている。さらに中間層６０５
は、層厚０.１５μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0. 45Ａｓ層か
らなる。また上記第２クラッド層６０６は、ｐ−Ａｌ
0.6Ｇａ0.4Ａｓ層からなり、リッジストライプ部６０７
では層厚１．５μｍ、それ以外の部分では層厚０．２５
μｍとなっている。ここでは、上記第１クラッド層６０
２はその屈折率が第２クラッド層６０６より大きくなっ
ている。
厚１．９μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0. 5Ａｓ層からなり、低
屈折率層６０３は層厚０.１５μｍのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ
0. 45Ａｓ層からなる。また量子井戸型活性層６０４は、
それぞれ層厚０．００４μｍの５つのアンドープＡｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓガイド層と、それぞれ層厚０．０１μｍ
の４つのアンドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸層とを
交互に積層して構成されている。さらに中間層６０５
は、層厚０.１５μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0. 45Ａｓ層か
らなる。また上記第２クラッド層６０６は、ｐ−Ａｌ
0.6Ｇａ0.4Ａｓ層からなり、リッジストライプ部６０７
では層厚１．５μｍ、それ以外の部分では層厚０．２５
μｍとなっている。ここでは、上記第１クラッド層６０
２はその屈折率が第２クラッド層６０６より大きくなっ
ている。
【０１４４】該第２クラッド層６０６の、リッジストラ
イプ部６０７の両側には、層厚１．０μｍのｎ−ＧａＡ
ｓ層からなる電流光閉じ込め層６０８が形成されてお
り、該リッジストライプ部６０７とこの電流光閉じ込め
層６０８により、電流光閉じ込め手段が構成されてい
る。
イプ部６０７の両側には、層厚１．０μｍのｎ−ＧａＡ
ｓ層からなる電流光閉じ込め層６０８が形成されてお
り、該リッジストライプ部６０７とこの電流光閉じ込め
層６０８により、電流光閉じ込め手段が構成されてい
る。
【０１４５】そして上記リッジストライプ部６０７及び
電流光閉じ込め層６０８上には、層厚３μｍのｐ−Ｇａ
Ａｓ層からなるコンタクト層６０９が形成されており、
その上にはｐ電極６１０が、また基板裏面側にはｎ電極
６１０が形成されている。
電流光閉じ込め層６０８上には、層厚３μｍのｐ−Ｇａ
Ａｓ層からなるコンタクト層６０９が形成されており、
その上にはｐ電極６１０が、また基板裏面側にはｎ電極
６１０が形成されている。
【０１４６】この素子の共振器長は５００μｍであり、
光出射端面の反射率が１０％、光出射端面と反対側の端
面の反射率が７５％となるように、それぞれの共振器端
面にはＡｌ2Ｏ3膜，Ｓｉ膜が形成されている。
光出射端面の反射率が１０％、光出射端面と反対側の端
面の反射率が７５％となるように、それぞれの共振器端
面にはＡｌ2Ｏ3膜，Ｓｉ膜が形成されている。
【０１４７】次に製造方法について説明する。上記ｎ−
ＧａＡｓ基板６０１上に、ＭＯＣＶＤ法により第１クラ
ッド層６０２，低屈折率層６０３，量子井戸型活性層６
０４，中間層６０５，第２クラッド層６０６をそれぞれ
上記所定の厚さに順次形成する。上記量子井戸型活性層
６０４の形成は、低屈折率層６０３上に層厚０．００４
μｍのアンドープＡｌ0.3Ｇａ0 .7Ａｓガイド層を形成し
た後、層厚０．０１μｍのアンドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａ
ｓ量子井戸層と、層厚０．００４μｍのアンドープＡｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓガイド層とを交互に４層づづ積層して行
う。
ＧａＡｓ基板６０１上に、ＭＯＣＶＤ法により第１クラ
ッド層６０２，低屈折率層６０３，量子井戸型活性層６
０４，中間層６０５，第２クラッド層６０６をそれぞれ
上記所定の厚さに順次形成する。上記量子井戸型活性層
６０４の形成は、低屈折率層６０３上に層厚０．００４
μｍのアンドープＡｌ0.3Ｇａ0 .7Ａｓガイド層を形成し
た後、層厚０．０１μｍのアンドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａ
ｓ量子井戸層と、層厚０．００４μｍのアンドープＡｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓガイド層とを交互に４層づづ積層して行
う。
【０１４８】上記第２クラッド層６０６を形成した後、
その上に幅３μｍのストライプＳｉＮ膜を形成し、上記
第２クラッド層６０６を上記ストライプＳｉＮ膜をマス
クとして選択的に所定深さエッチングして、リッジスト
ライプ部６０７を形成する。その後上記ストライプ状Ｓ
ｉＮ膜をマスクとして、ＭＯＣＶＤ法により上記リッジ
ストライプ部６０７の両側部分が埋め込まれるようｎ−
ＧａＡｓ層を選択成長して、上記リッジストライプ部６
０７の両側に電流光閉じ込め層６０８を形成する。
その上に幅３μｍのストライプＳｉＮ膜を形成し、上記
第２クラッド層６０６を上記ストライプＳｉＮ膜をマス
クとして選択的に所定深さエッチングして、リッジスト
ライプ部６０７を形成する。その後上記ストライプ状Ｓ
ｉＮ膜をマスクとして、ＭＯＣＶＤ法により上記リッジ
ストライプ部６０７の両側部分が埋め込まれるようｎ−
ＧａＡｓ層を選択成長して、上記リッジストライプ部６
０７の両側に電流光閉じ込め層６０８を形成する。
【０１４９】さらに、ＳｉＮ膜を除去した後、ＭＯＣＶ
Ｄ法でｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め層６０８上全面にｐ
−ＧａＡｓコンタクト層６０９を形成し、その上にｐ電
極６１１を形成し、基板裏面側にｎ電極６１１を形成す
る。
Ｄ法でｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め層６０８上全面にｐ
−ＧａＡｓコンタクト層６０９を形成し、その上にｐ電
極６１１を形成し、基板裏面側にｎ電極６１１を形成す
る。
【０１５０】そして、ウエハの劈開等により共振器端面
を形成した後、光出射端面にはＳｉＯ2 膜を、その反対
側の端面にはＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜を形成し、所
定の処理によりレーザチップに切り出す。このレーザチ
ップ（半導体レーザ素子）は、例えばハンダ材を用いて
パッケージにマウントして光デバイスを完成する。
を形成した後、光出射端面にはＳｉＯ2 膜を、その反対
側の端面にはＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜を形成し、所
定の処理によりレーザチップに切り出す。このレーザチ
ップ（半導体レーザ素子）は、例えばハンダ材を用いて
パッケージにマウントして光デバイスを完成する。
【０１５１】次に作用効果について説明する。
【０１５２】図６は、本実施例３のレーザ素子のリッジ
ストライプ６０７の内部における層厚方向の屈折率分布
と光強度分布を示す。光は、活性層６０４に隣接するｎ
−低屈折率層６０３層の影響により活性層６０４に閉じ
込められながら、第１，第２クラッド層６０２，６０７
の屈折率の違いにより、ｎ−第１クラッド層６０２に大
きくしみだすような分布をとる。ここでは、垂直方向の
放射角の半値幅θ⊥は２４゜となる。
ストライプ６０７の内部における層厚方向の屈折率分布
と光強度分布を示す。光は、活性層６０４に隣接するｎ
−低屈折率層６０３層の影響により活性層６０４に閉じ
込められながら、第１，第２クラッド層６０２，６０７
の屈折率の違いにより、ｎ−第１クラッド層６０２に大
きくしみだすような分布をとる。ここでは、垂直方向の
放射角の半値幅θ⊥は２４゜となる。
【０１５３】この実施例３の素子では、ｐ−第２クラッ
ド層６０６の層厚が０．２５μｍの場合に等価屈折率差
△ｎは４.０×１０-3が得られ、さらに係数Γact.out
は０．１７となり、自励発振が起こる範囲に設定でき
る。さらに、係数Γact.out を比較的大きく設定できる
ので、図１７に示すように、水平方向の放射角の半値幅
θ∠を１２.０゜に設定できる。従って、放射光（出射
レーザ光）のだ円率θ⊥／θ∠を２．５以下にすること
ができる。
ド層６０６の層厚が０．２５μｍの場合に等価屈折率差
△ｎは４.０×１０-3が得られ、さらに係数Γact.out
は０．１７となり、自励発振が起こる範囲に設定でき
る。さらに、係数Γact.out を比較的大きく設定できる
ので、図１７に示すように、水平方向の放射角の半値幅
θ∠を１２.０゜に設定できる。従って、放射光（出射
レーザ光）のだ円率θ⊥／θ∠を２．５以下にすること
ができる。
【０１５４】また、ｐ−第２クラッド層６０６の層厚を
０．２５μｍと薄く設定できるので、無効電流やｐ−第
２クラッド層６０６内の抵抗が小さく、駆動電流や駆動
電圧も小さくてすむ。
０．２５μｍと薄く設定できるので、無効電流やｐ−第
２クラッド層６０６内の抵抗が小さく、駆動電流や駆動
電圧も小さくてすむ。
【０１５５】以上述べたように、本実施例３の構造を有
するレーザ素子においても、前記した高出力レーザに要
求される性能、、をすべて満足することができ
る。
するレーザ素子においても、前記した高出力レーザに要
求される性能、、をすべて満足することができ
る。
【０１５６】また、本実施例３以外の、ｎ−第１クラッ
ド層６０２側のｎ−低屈折率層６０３の屈折率及びｐ−
第２クラッド層６０６側のｐ−中間層６０５の屈折率を
有する場合においても、本発明の請求範囲の構成を満足
する限り同様の効果が得られる。
ド層６０２側のｎ−低屈折率層６０３の屈折率及びｐ−
第２クラッド層６０６側のｐ−中間層６０５の屈折率を
有する場合においても、本発明の請求範囲の構成を満足
する限り同様の効果が得られる。
【０１５７】（実施例４）図７は本発明の第４の実施例
による半導体レーザ素子の断面構造を示す。図におい
て、７００はリッジストライプ構造の本実施例の半導体
レーザ素子で、この素子７００では、上記第３の実施例
に素子構造において、低屈折率層７０３と活性層７０５
の間に中間層７０４を設けた素子構造を採用している。
またここでは、活性層は量子井戸型のものではなく、単
一のアンドープ半導体層により構成している。
による半導体レーザ素子の断面構造を示す。図におい
て、７００はリッジストライプ構造の本実施例の半導体
レーザ素子で、この素子７００では、上記第３の実施例
に素子構造において、低屈折率層７０３と活性層７０５
の間に中間層７０４を設けた素子構造を採用している。
またここでは、活性層は量子井戸型のものではなく、単
一のアンドープ半導体層により構成している。
【０１５８】すなわち、この素子では、基板７０１とし
てｎ−ＧａＡｓ基板を用いており、第１クラッド層７０
２は、層厚１.９μｍのｎ−（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ層から構成している。また低屈折率層７０３は、
層厚０.１μｍのｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
層からなる。上記第１中間層７０４は、層厚０.１μｍ
のｎ−（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層からなる。活
性層７０５は、層厚０．０７μｍのアンドープＧａ0.5
Ｉｎ0.5Ｐ層からなる。第２中間 層７０６は層厚０.１
μｍのｐ−（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる。
第２クラッド層７０７はｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐからなり、そのリッジストライプ部７０８の層
厚は１.５μｍであり、リッジストライプ部 以外の部分
の層厚は０．２５μｍである。
てｎ−ＧａＡｓ基板を用いており、第１クラッド層７０
２は、層厚１.９μｍのｎ−（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ層から構成している。また低屈折率層７０３は、
層厚０.１μｍのｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
層からなる。上記第１中間層７０４は、層厚０.１μｍ
のｎ−（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層からなる。活
性層７０５は、層厚０．０７μｍのアンドープＧａ0.5
Ｉｎ0.5Ｐ層からなる。第２中間 層７０６は層厚０.１
μｍのｐ−（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる。
第２クラッド層７０７はｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐからなり、そのリッジストライプ部７０８の層
厚は１.５μｍであり、リッジストライプ部 以外の部分
の層厚は０．２５μｍである。
【０１５９】そして上記第１，第２クラッド層７０２，
７０７、活性層７０５、低屈折率層７０３，及び中間層
７０４，７０６により、レーザ光を発生するための半導
体積層構造７００ａが構成されている。
７０７、活性層７０５、低屈折率層７０３，及び中間層
７０４，７０６により、レーザ光を発生するための半導
体積層構造７００ａが構成されている。
【０１６０】上記第２クラッド層７０７のリッジストラ
イプ部７０８の両側には、ｎ−ＧａＡｓからなる層厚
１．０μｍの電流光閉じ込め層７０９が形成されてお
り、該電流光閉じ込め層７０９の上全面には、ｐ−Ｇａ
Ａｓからなる層厚３μｍのコンタクト層７１０が形成さ
れている。７１１は上記基板裏面側に形成されたｎ電
極、７１２は上記コンタクト層７１０上に形成されたｐ
電極である。
イプ部７０８の両側には、ｎ−ＧａＡｓからなる層厚
１．０μｍの電流光閉じ込め層７０９が形成されてお
り、該電流光閉じ込め層７０９の上全面には、ｐ−Ｇａ
Ａｓからなる層厚３μｍのコンタクト層７１０が形成さ
れている。７１１は上記基板裏面側に形成されたｎ電
極、７１２は上記コンタクト層７１０上に形成されたｐ
電極である。
【０１６１】この素子の共振器長は５００μｍであり、
光出射端面の反射率が１２％、光出射端面と反対側の端
面の反射率が７５％となるように、各端面にＳｉＯ
2膜，Ｓｉ膜が形成されている。
光出射端面の反射率が１２％、光出射端面と反対側の端
面の反射率が７５％となるように、各端面にＳｉＯ
2膜，Ｓｉ膜が形成されている。
【０１６２】この半導体レーザ素子７００の製造方法
は、活性層として単一のアンドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層
を形成する点以外は、上記第３実施例の半導体レーザ素
子６００の製造方法と同一である。
は、活性層として単一のアンドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層
を形成する点以外は、上記第３実施例の半導体レーザ素
子６００の製造方法と同一である。
【０１６３】次に作用効果について説明する。図８は、
本実施例４のレーザ素子のリッジストライプ７０８内部
における層厚方向の屈折率分布と光強度分布を示す。光
は、ｎ−低屈折率層７０３の影響により活性層７０５に
閉じ込められながら、第１，第２クラッド層の屈折率の
違いにより、ｎ−第１クラッド層７０２に大きくしみだ
すような分布をとる。垂直方向の放射角の半値幅θ⊥は
２５゜となる。
本実施例４のレーザ素子のリッジストライプ７０８内部
における層厚方向の屈折率分布と光強度分布を示す。光
は、ｎ−低屈折率層７０３の影響により活性層７０５に
閉じ込められながら、第１，第２クラッド層の屈折率の
違いにより、ｎ−第１クラッド層７０２に大きくしみだ
すような分布をとる。垂直方向の放射角の半値幅θ⊥は
２５゜となる。
【０１６４】この実施例４の素子では、ストライプ外部
のｐ−第２クラッド層７０７の層厚が０．２５μｍの場
合、この層厚に対応する等価屈折率差△ｎの値として
４．０×１０-3が得られ、さらに係数Γact.out は０．
１５となり、自励発振が起こる範囲に設定できる。
のｐ−第２クラッド層７０７の層厚が０．２５μｍの場
合、この層厚に対応する等価屈折率差△ｎの値として
４．０×１０-3が得られ、さらに係数Γact.out は０．
１５となり、自励発振が起こる範囲に設定できる。
【０１６５】加えて、上記係数Γact.out を比較的大き
く設定できるので、図１７に示すように水平方向の放射
光の半値幅θ∠を１１.０゜に設定でき、放射光（出射
レーザ光）のだ円率θ⊥／θ∠を２.５以下にできる。
く設定できるので、図１７に示すように水平方向の放射
光の半値幅θ∠を１１.０゜に設定でき、放射光（出射
レーザ光）のだ円率θ⊥／θ∠を２.５以下にできる。
【０１６６】また、ストライプ外部のｐ−第２クラッド
層７０７の層厚を従来例２と同様に薄くできるので、駆
動電流、駆動電圧が小さくてすむ。
層７０７の層厚を従来例２と同様に薄くできるので、駆
動電流、駆動電圧が小さくてすむ。
【０１６７】以上述べたように、本発明の第４の実施例
のレーザ素子においても、前記した高出力レーザ素子に
要求される性能、、をすべて満足することができ
る。
のレーザ素子においても、前記した高出力レーザ素子に
要求される性能、、をすべて満足することができ
る。
【０１６８】また、本実施例４で示した以外の、ｎ−第
１クラッド層側の低屈折率層の屈折率、中間層の屈折
率、及びｐ−第２クラッド層側の中間層の屈折率を有す
る場合においても、本発明の請求範囲を満足する限り同
様の効果が得られる。
１クラッド層側の低屈折率層の屈折率、中間層の屈折
率、及びｐ−第２クラッド層側の中間層の屈折率を有す
る場合においても、本発明の請求範囲を満足する限り同
様の効果が得られる。
【０１６９】（実施例５）図９は本発明の第５の実施例
による半導体レーザ素子の断面構造を示す。
による半導体レーザ素子の断面構造を示す。
【０１７０】図において、８００は本実施例の半導体レ
ーザ素子で、その基板としてｐ−ＧａＡｓ基板８０１を
用い、光吸収層（電流光閉じ込め層）を活性層の基板側
に設けたものである。
ーザ素子で、その基板としてｐ−ＧａＡｓ基板８０１を
用い、光吸収層（電流光閉じ込め層）を活性層の基板側
に設けたものである。
【０１７１】すなわち、上記基板８０１上には、ｎ−Ｇ
ａＡｓからなる層厚１．０μｍの電流光閉じ込め層８０
２が設けられており、該基板８０１の中央部分には、該
電流光閉じ込め層８０２の層厚より若干深いストライプ
溝８０３が形成されている。この電流光閉じ込め層８０
２及びストライプ溝８０３上には、ストライプ溝の両側
での層厚が０．２μｍになるようｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓ層が形成されており、これが第１クラッド層８０４と
なっている。
ａＡｓからなる層厚１．０μｍの電流光閉じ込め層８０
２が設けられており、該基板８０１の中央部分には、該
電流光閉じ込め層８０２の層厚より若干深いストライプ
溝８０３が形成されている。この電流光閉じ込め層８０
２及びストライプ溝８０３上には、ストライプ溝の両側
での層厚が０．２μｍになるようｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓ層が形成されており、これが第１クラッド層８０４と
なっている。
【０１７２】そして該第１クラッド層８０４上には、層
厚０.１μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0. 45Ａｓ中間層８０
５、層厚０．０７μｍのｐ−Ａｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ活性
層８０６、及び層厚０．１５μｍのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ
0.45Ａｓ低屈折率層８０７が順次積層されている。さら
に該低屈折率層８０７上には、層厚１．５μｍのｎ−Ａ
ｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ第２クラッド層８０８及び層厚５０
μｍのｎ−ＧａＡｓコンタクト層８０９が形成されてい
る。ここでは第２クラッド層８０８の屈折率は第１クラ
ッド層８０４の屈折率より大きくなっている。
厚０.１μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0. 45Ａｓ中間層８０
５、層厚０．０７μｍのｐ−Ａｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ活性
層８０６、及び層厚０．１５μｍのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ
0.45Ａｓ低屈折率層８０７が順次積層されている。さら
に該低屈折率層８０７上には、層厚１．５μｍのｎ−Ａ
ｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ第２クラッド層８０８及び層厚５０
μｍのｎ−ＧａＡｓコンタクト層８０９が形成されてい
る。ここでは第２クラッド層８０８の屈折率は第１クラ
ッド層８０４の屈折率より大きくなっている。
【０１７３】なお、８１１はｐ−ＧａＡｓ基板８０１側
に形成されたｐ電極、８１２は上記ｎ−ＧａＡｓコンタ
クト層８０９上に形成されたｎ電極８１１である。
に形成されたｐ電極、８１２は上記ｎ−ＧａＡｓコンタ
クト層８０９上に形成されたｎ電極８１１である。
【０１７４】次に製造方法について説明する。上記基板
８０１上にＬＰＥ法により電流光閉じ込め層８０２を形
成した後、その中央部分にストライプ溝８０３を形成
し、その後第１クラッド層８０４，中間層８０５，活性
層８０６，低屈折率層８０７，第２クラッド層８０８，
及びコンタクト層８０９をＬＰＥ法により順次形成す
る。その後ｐ−ＧａＡｓ基板８０１の裏面にｐ電極８１
０を、コンタクト層８０９上にｎ電極８１１を形成す
る。そしてウエハの劈開等により共振器端面を形成し、
光出射側端面にその反射率が１２％となるようＡｌ2Ｏ3
膜を形成し、その反対側の端面にその反射率が９０％と
なるようＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜を形成する。なお
該素子８００の共振器長は３７５μｍである。
８０１上にＬＰＥ法により電流光閉じ込め層８０２を形
成した後、その中央部分にストライプ溝８０３を形成
し、その後第１クラッド層８０４，中間層８０５，活性
層８０６，低屈折率層８０７，第２クラッド層８０８，
及びコンタクト層８０９をＬＰＥ法により順次形成す
る。その後ｐ−ＧａＡｓ基板８０１の裏面にｐ電極８１
０を、コンタクト層８０９上にｎ電極８１１を形成す
る。そしてウエハの劈開等により共振器端面を形成し、
光出射側端面にその反射率が１２％となるようＡｌ2Ｏ3
膜を形成し、その反対側の端面にその反射率が９０％と
なるようＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜を形成する。なお
該素子８００の共振器長は３７５μｍである。
【０１７５】次に作用効果について説明する。図１０
は、本実施例５のレーザ素子のストライプ溝８０３の内
部における層厚方向の屈折率分布と光強度分布を示す。
光は、ｎ−低屈折率層８０７及び中間層８０５の影響に
より活性層８０６に閉じ込められながら、第１，第２ク
ラッド層８０４，８０８の屈折率の違いにより、ｎ−第
２クラッド層８０８に大きくしみだすような分布をと
る。垂直方向の放射角の半値幅はθ⊥は２７゜となる。
は、本実施例５のレーザ素子のストライプ溝８０３の内
部における層厚方向の屈折率分布と光強度分布を示す。
光は、ｎ−低屈折率層８０７及び中間層８０５の影響に
より活性層８０６に閉じ込められながら、第１，第２ク
ラッド層８０４，８０８の屈折率の違いにより、ｎ−第
２クラッド層８０８に大きくしみだすような分布をと
る。垂直方向の放射角の半値幅はθ⊥は２７゜となる。
【０１７６】この実施例５の半導体レーザ素子８００で
は、ｐ−第１クラッド層８０４の層厚が０．３μｍの場
合、この層厚に対応する等価屈折率差△ｎの値として
２.５×１０-3が得られ、係数Γact.out は０．１６と
なり、自励発振可能領域の範囲に設定できる。
は、ｐ−第１クラッド層８０４の層厚が０．３μｍの場
合、この層厚に対応する等価屈折率差△ｎの値として
２.５×１０-3が得られ、係数Γact.out は０．１６と
なり、自励発振可能領域の範囲に設定できる。
【０１７７】加えて、係数Γact.out を比較的大きく設
定できるので、図１７に示すように水平方向の放射角の
半値幅θ∠を１１.５゜に設定でき、放射光のだ円率θ
⊥／θ∠を２.５以下にできる。
定できるので、図１７に示すように水平方向の放射角の
半値幅θ∠を１１.５゜に設定でき、放射光のだ円率θ
⊥／θ∠を２.５以下にできる。
【０１７８】また、ｐ−第１クラッド層８０４の層厚
を、ストライプ外部での層厚が０．２μｍとなる程度に
薄くできるので、駆動電流、駆動電圧が小さくてすむ。
を、ストライプ外部での層厚が０．２μｍとなる程度に
薄くできるので、駆動電流、駆動電圧が小さくてすむ。
【０１７９】以上述べたように、本実施例５のレーザ素
子においても、前記した高出力レーザ素子に要求される
性能、、をすべて満足することができる。
子においても、前記した高出力レーザ素子に要求される
性能、、をすべて満足することができる。
【０１８０】（実施例６）図１１は本発明の第６の実施
例による半導体レーザ素子の断面構造を示しており、図
において９００は本実施例の半導体レーザ素子で、これ
は図１３に示す従来の半導体レーザ素子の半導体積層構
造において、第１クラッド層の屈折率を第２クラッド層
の屈折率より高くし、活性層と第２クラッド層との間に
高屈折率層を介在させたものである。
例による半導体レーザ素子の断面構造を示しており、図
において９００は本実施例の半導体レーザ素子で、これ
は図１３に示す従来の半導体レーザ素子の半導体積層構
造において、第１クラッド層の屈折率を第２クラッド層
の屈折率より高くし、活性層と第２クラッド層との間に
高屈折率層を介在させたものである。
【０１８１】すなわち、本半導体レーザ素子９００で
は、その半導体積層構造９００ａは、ｎ−ＧａＡｓ基板
９０１上に順次積層された、第１クラッド層９０２，活
性層９０３，高屈折率層９０４，及び第２クラッド層９
０５から構成されている。
は、その半導体積層構造９００ａは、ｎ−ＧａＡｓ基板
９０１上に順次積層された、第１クラッド層９０２，活
性層９０３，高屈折率層９０４，及び第２クラッド層９
０５から構成されている。
【０１８２】ここで、上記第１クラッド層９０２は、層
厚２．０μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から構成さ
れ、第２クラッド層９０５は、層厚０．２μｍのｐ−Ａ
ｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層から構成されている。また活性層
９０３は、層厚０.０６５μ ｍのアンドープＡｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓ活性層９０３から、高屈折率層９０４は、層
厚０．１μｍのｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層からなる。
厚２．０μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から構成さ
れ、第２クラッド層９０５は、層厚０．２μｍのｐ−Ａ
ｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層から構成されている。また活性層
９０３は、層厚０.０６５μ ｍのアンドープＡｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓ活性層９０３から、高屈折率層９０４は、層
厚０．１μｍのｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層からなる。
【０１８３】そして上記第２クラッド層９０５上には、
層厚０．０１μｍのｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促
進層９０６及び層厚０．０２μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4
Ａｓエッチストップ層９０７を介して電流光閉じ込め層
９１０ａが設けられている。上記第２クラッド層９０５
の中央部分には、上記電流光閉じ込め層９１０ａ、エッ
チングストップ層９０７及びエピタキシャル成長促進層
９０６を貫通して第２クラッド層表面に達するストライ
プ溝９１２が形成されている。
層厚０．０１μｍのｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促
進層９０６及び層厚０．０２μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4
Ａｓエッチストップ層９０７を介して電流光閉じ込め層
９１０ａが設けられている。上記第２クラッド層９０５
の中央部分には、上記電流光閉じ込め層９１０ａ、エッ
チングストップ層９０７及びエピタキシャル成長促進層
９０６を貫通して第２クラッド層表面に達するストライ
プ溝９１２が形成されている。
【０１８４】ここで、上記電流光閉じ込め層９１０ａ
は、上記エッチングストップ層９０７上に順次積層され
た、層厚０．２μｍのｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ第１光透
過層９０８、層厚０．１μｍのｎ−ＧａＡｓ光吸収層９
０９、層厚０．２μｍのｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ第２光
透過層９１０、および層厚０．０５μｍのｎ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓエピサポート層９１１から構成されてい
る。
は、上記エッチングストップ層９０７上に順次積層され
た、層厚０．２μｍのｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ第１光透
過層９０８、層厚０．１μｍのｎ−ＧａＡｓ光吸収層９
０９、層厚０．２μｍのｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ第２光
透過層９１０、および層厚０．０５μｍのｎ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓエピサポート層９１１から構成されてい
る。
【０１８５】上記電流光閉じ込め層９１０ａ及びストラ
イプ溝９１２上には、層厚２.０μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇ
ａ0.45Ａｓ第３クラッド層９１３及び層厚５.０μｍの
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９１４が形成されている。
イプ溝９１２上には、層厚２.０μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇ
ａ0.45Ａｓ第３クラッド層９１３及び層厚５.０μｍの
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９１４が形成されている。
【０１８６】なお、９１５は上記基板裏面側に形成され
たｎ電極、９１６は上記コンタクト層上に形成されたｐ
電極である。またこの素子の共振器長は２５０μｍであ
り、光出射側端面の反射率が７％、その反対側の端面の
反射率が９０％となるように、それぞれの共振器端面に
Ａｌ2Ｏ3膜，Ｓｉ膜が形成されている。
たｎ電極、９１６は上記コンタクト層上に形成されたｐ
電極である。またこの素子の共振器長は２５０μｍであ
り、光出射側端面の反射率が７％、その反対側の端面の
反射率が９０％となるように、それぞれの共振器端面に
Ａｌ2Ｏ3膜，Ｓｉ膜が形成されている。
【０１８７】次に製造方法について説明する。上記ｎ−
ＧａＡｓ基板９０１上に、ＭＢＥ法（分子線エピタキシ
ャル成長法）により、第１クラッド層９０２，活性層９
０３，高屈折率層９０４，第２クラッド層９０５を順次
積層して、上記半導体積層構造９００ａを形成する。続
いて上記第２クラッド層９０５上に、ＭＢＥ法によりエ
ピタキシャル成長促進層９０６，エッチングストップ層
９０７を形成し、さらに第１光透過層９０８，光吸収層
９０９，第２光透過層９１０，及びエピサポート層９１
１を形成する。
ＧａＡｓ基板９０１上に、ＭＢＥ法（分子線エピタキシ
ャル成長法）により、第１クラッド層９０２，活性層９
０３，高屈折率層９０４，第２クラッド層９０５を順次
積層して、上記半導体積層構造９００ａを形成する。続
いて上記第２クラッド層９０５上に、ＭＢＥ法によりエ
ピタキシャル成長促進層９０６，エッチングストップ層
９０７を形成し、さらに第１光透過層９０８，光吸収層
９０９，第２光透過層９１０，及びエピサポート層９１
１を形成する。
【０１８８】その後、エピサポート層９１１表面からｐ
−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層９０６に到達する
ストライプ溝を形成し、続いてＬＰＥ法によりｐ−Ａｌ
0.55Ｇａ0.45Ａｓ第３クラッド層９１３をそのストライ
プ溝外部での層厚が２．０μｍとなるよう成長する。こ
の成長は、ｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層９０
６を除去しながら、かつストライプ溝９１２を埋めるよ
うに行う。これによりストライプ溝９１２を有する電流
光閉じ込め層９１０ａを形成する。
−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層９０６に到達する
ストライプ溝を形成し、続いてＬＰＥ法によりｐ−Ａｌ
0.55Ｇａ0.45Ａｓ第３クラッド層９１３をそのストライ
プ溝外部での層厚が２．０μｍとなるよう成長する。こ
の成長は、ｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進層９０
６を除去しながら、かつストライプ溝９１２を埋めるよ
うに行う。これによりストライプ溝９１２を有する電流
光閉じ込め層９１０ａを形成する。
【０１８９】上記第３クラッド層９１３上に層厚５．０
μｍのコンタクト層９１４をＬＰＥ法で成長し、ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板９０１裏面側にｎ電極９１５、ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層９１４表面上にｐ電極９１６を形成する。
μｍのコンタクト層９１４をＬＰＥ法で成長し、ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板９０１裏面側にｎ電極９１５、ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層９１４表面上にｐ電極９１６を形成する。
【０１９０】図１２は、ストライプ溝９１２の内部にお
ける層厚方向の屈折率分布と光強度分布を示す。クラッ
ド層の屈折率は光吸収層側のｐ−第２クラッド層９０５
よりもｎ−ＧａＡｓ基板９０１側のｎ−第１クラッド層
９０２の方が大きいため、光吸収層側への光のしみだし
が小さくなる。さらにｐ−第２クラッド層９０５と活性
層９０３の間に、屈折率の大きいｐ−高屈折率層９０４
が介在しているため、第２クラッド層側の活性層近傍で
光強度が増大することとなる。この場合、高屈折率層が
介在しない場合に比べて活性層内に分布する光の割合が
増大する。この結果、層厚方向における光強度の分布
は、活性層９０３に光が閉じ込められつつ、光吸収層側
での光のしみだしが少なく、ｎ−ＧａＡｓ基板９０１側
での光のしみだしが大きくなるような分布となる。また
垂直方向の放射角の半値幅θ⊥は２５゜となる。
ける層厚方向の屈折率分布と光強度分布を示す。クラッ
ド層の屈折率は光吸収層側のｐ−第２クラッド層９０５
よりもｎ−ＧａＡｓ基板９０１側のｎ−第１クラッド層
９０２の方が大きいため、光吸収層側への光のしみだし
が小さくなる。さらにｐ−第２クラッド層９０５と活性
層９０３の間に、屈折率の大きいｐ−高屈折率層９０４
が介在しているため、第２クラッド層側の活性層近傍で
光強度が増大することとなる。この場合、高屈折率層が
介在しない場合に比べて活性層内に分布する光の割合が
増大する。この結果、層厚方向における光強度の分布
は、活性層９０３に光が閉じ込められつつ、光吸収層側
での光のしみだしが少なく、ｎ−ＧａＡｓ基板９０１側
での光のしみだしが大きくなるような分布となる。また
垂直方向の放射角の半値幅θ⊥は２５゜となる。
【０１９１】本実施例６の素子では、ｐ−第２クラッド
層９０５の層厚が０．３μｍの場合、これに対応する等
価屈折率差△ｎの値として２.５×１０-3が得られ、さ
らに係数Γact.out は０．１５となり、自励発振可能領
域の範囲に設定できる。
層９０５の層厚が０．３μｍの場合、これに対応する等
価屈折率差△ｎの値として２.５×１０-3が得られ、さ
らに係数Γact.out は０．１５となり、自励発振可能領
域の範囲に設定できる。
【０１９２】加えて、係数Γact.out を比較的大きく設
定できるので、図１７に示すように水平方向の放射角の
半値幅θ∠を１１.０゜程度に設定でき、放射光（出射
レーザ光）のだ円率θ⊥／θ∠を２.５以下にできる。
定できるので、図１７に示すように水平方向の放射角の
半値幅θ∠を１１.０゜程度に設定でき、放射光（出射
レーザ光）のだ円率θ⊥／θ∠を２.５以下にできる。
【０１９３】また、ｐ−第２クラッド層９０５の層厚を
薄くできるので、駆動電流や駆動電圧が小さくてすむ。
薄くできるので、駆動電流や駆動電圧が小さくてすむ。
【０１９４】以上述べたように、本実施例６のレーザ素
子においても、前記した高出力レーザ素子に要求される
性能、、をすべて満足することができる。
子においても、前記した高出力レーザ素子に要求される
性能、、をすべて満足することができる。
【０１９５】（実施例７）図２４は本発明の第７の実施
例による低出力半導体レーザ素子の断面構造を示す。図
において、１５０は本実施例の半導体レーザ素子で、こ
れは第２実施例の素子構造における半導体積層構造５０
０ａに代えて、第１クラッド層１５２上に低屈折率第１
クラッド層（以下、低屈折率層という。）１５３，活性
層１５４及び第２クラッド層１５５を積層してなる半導
体積層構造１５０ａを採用している。
例による低出力半導体レーザ素子の断面構造を示す。図
において、１５０は本実施例の半導体レーザ素子で、こ
れは第２実施例の素子構造における半導体積層構造５０
０ａに代えて、第１クラッド層１５２上に低屈折率第１
クラッド層（以下、低屈折率層という。）１５３，活性
層１５４及び第２クラッド層１５５を積層してなる半導
体積層構造１５０ａを採用している。
【０１９６】すなわち、この半導体積層構造１５０ａは
図２４に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１５１上に設け
られており、その第１クラッド層１５２は、層厚１．０
μｍのｎ−Ａｌ0.53Ｇａ0.47Ａｓ層から構成され、低屈
折率層１５３は、層厚０．３μｍのｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4
Ａｓ層１５３から構成されている。また、上記活性層１
５４は層厚０．０８μｍのアンドープＡｌ0.14Ｇａ0.86
Ａｓ層からなり、第２クラッド層１５５は、層厚０．２
５μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層からなる。上記第１
クラッド層１５２の屈折率は第２クラッド層１５５の屈
折率より大きい。
図２４に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１５１上に設け
られており、その第１クラッド層１５２は、層厚１．０
μｍのｎ−Ａｌ0.53Ｇａ0.47Ａｓ層から構成され、低屈
折率層１５３は、層厚０．３μｍのｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4
Ａｓ層１５３から構成されている。また、上記活性層１
５４は層厚０．０８μｍのアンドープＡｌ0.14Ｇａ0.86
Ａｓ層からなり、第２クラッド層１５５は、層厚０．２
５μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層からなる。上記第１
クラッド層１５２の屈折率は第２クラッド層１５５の屈
折率より大きい。
【０１９７】そして上記半導体積層構造１５０ａ上に
は、中央部に幅３．５μｍのストライプ溝１５７を有す
る層厚０．６μｍのｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め層１５
６が形成されている。その上には、層厚２．０μｍのｐ
−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ第３クラッド層１５８及び層厚
５．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層１５９が積層さ
れている。
は、中央部に幅３．５μｍのストライプ溝１５７を有す
る層厚０．６μｍのｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め層１５
６が形成されている。その上には、層厚２．０μｍのｐ
−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ第３クラッド層１５８及び層厚
５．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層１５９が積層さ
れている。
【０１９８】なお、１６１は上記コンタクト層１５９上
に形成されたｐ電極、１６０は上記ｎ−ＧａＡｓ基板１
５１の裏面側に形成されたｎ電極である。
に形成されたｐ電極、１６０は上記ｎ−ＧａＡｓ基板１
５１の裏面側に形成されたｎ電極である。
【０１９９】この素子の共振器長は２００μｍで、光出
射端面には、その反射率が３０％となるようにＡｌ2Ｏ3
膜が形成されている。
射端面には、その反射率が３０％となるようにＡｌ2Ｏ3
膜が形成されている。
【０２００】次に製造方法について説明する。本実施例
の半導体レーザ素子の製造方法では、上記第２実施例の
半導体レーザ素子の製造方法と同様、各半導体層の成長
はすべてＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により行
う。
の半導体レーザ素子の製造方法では、上記第２実施例の
半導体レーザ素子の製造方法と同様、各半導体層の成長
はすべてＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により行
う。
【０２０１】すなわち、上記ｎ−ＧａＡｓ基板１５１上
に、第１クラッド層１５２，低屈折率層１５３，活性層
１５４，第２クラッド層１５５及び電流光閉じ込め層１
５６をＭＯＣＶＤ法により順次上記所定の厚さに形成す
る。
に、第１クラッド層１５２，低屈折率層１５３，活性層
１５４，第２クラッド層１５５及び電流光閉じ込め層１
５６をＭＯＣＶＤ法により順次上記所定の厚さに形成す
る。
【０２０２】次に上記電流光閉じ込め層１５６の表面か
ら第２クラッド層１５５に達するストライプ溝１５７を
形成し、その後、ＭＯＣＶＤ法により、上記電流光閉じ
込め層１５６上に該ストライプ溝１５７を埋めるように
して第３クラッド層１５８を形成し、さらにその上にコ
ンタクト層１５９を形成する。
ら第２クラッド層１５５に達するストライプ溝１５７を
形成し、その後、ＭＯＣＶＤ法により、上記電流光閉じ
込め層１５６上に該ストライプ溝１５７を埋めるように
して第３クラッド層１５８を形成し、さらにその上にコ
ンタクト層１５９を形成する。
【０２０３】その後は上記各電極１６１，１６０の形成
を行い、ウエハの劈開により形成された共振器端面の光
出射端面にその反射率が３０％になるようＡｌ2 Ｏ3 膜
を形成する。
を行い、ウエハの劈開により形成された共振器端面の光
出射端面にその反射率が３０％になるようＡｌ2 Ｏ3 膜
を形成する。
【０２０４】次に作用効果について説明する。図２５
は、この実施例７の構造の半導体レーザ素子１５０のス
トライプ溝１５７の内部における層厚方向の屈折率分布
を示す。活性層１５４のｎ−第１クラッド層１５２側
に、該クラッド層より屈折率の小さいｎ−低屈折率層１
５３が配置されているため、活性層１５４を中心とする
光の閉じ込めの割合は大きくなる。また、第１クラッド
層１５２内に、部分的に屈折率が小さい部分が存在する
ので、活性層から基板側へ向かう光の経路に、屈折率が
小から大に変化する界面が形成されることとなり、活性
層から第１クラッド層への光のしみだしは、第１クラッ
ド層全体としてみた場合、増大することとなる。この結
果ｐ−第２クラッド層へのしみだしは抑制される。
は、この実施例７の構造の半導体レーザ素子１５０のス
トライプ溝１５７の内部における層厚方向の屈折率分布
を示す。活性層１５４のｎ−第１クラッド層１５２側
に、該クラッド層より屈折率の小さいｎ−低屈折率層１
５３が配置されているため、活性層１５４を中心とする
光の閉じ込めの割合は大きくなる。また、第１クラッド
層１５２内に、部分的に屈折率が小さい部分が存在する
ので、活性層から基板側へ向かう光の経路に、屈折率が
小から大に変化する界面が形成されることとなり、活性
層から第１クラッド層への光のしみだしは、第１クラッ
ド層全体としてみた場合、増大することとなる。この結
果ｐ−第２クラッド層へのしみだしは抑制される。
【０２０５】従って、電流光閉じ込め層１５６への光の
しみだしが少なくなるので、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できる。さらに、活性層１５４に隣接して、低屈折
率層１５３を設けることにより、活性層への光の閉じ込
めの割合を増大できる。
しみだしが少なくなるので、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できる。さらに、活性層１５４に隣接して、低屈折
率層１５３を設けることにより、活性層への光の閉じ込
めの割合を増大できる。
【０２０６】図３８は、本実施例のｐ−第２クラッド層
厚に対する等価屈折率差△ｎの関係を示す。比較のため
に、従来例４の結果を同時に示す。本実施例では、同一
の等価屈折率差△ｎを得るためのｐ−第２クラッド層厚
を従来例４に比べて薄く設定できる。ｐ−クラッド層厚
が０．２５μｍの場合、等価屈折率差△ｎは４．６×１
０-3となる。さらに、本実施例の係数Γact.out は０．
２８となり、従来例４よりも増大させることができる。
そこで、Γact.out ／△ｎの値は６１となり、５０以上
の値となるので、自励発振強度を強くでき、雑音を低減
できる。
厚に対する等価屈折率差△ｎの関係を示す。比較のため
に、従来例４の結果を同時に示す。本実施例では、同一
の等価屈折率差△ｎを得るためのｐ−第２クラッド層厚
を従来例４に比べて薄く設定できる。ｐ−クラッド層厚
が０．２５μｍの場合、等価屈折率差△ｎは４．６×１
０-3となる。さらに、本実施例の係数Γact.out は０．
２８となり、従来例４よりも増大させることができる。
そこで、Γact.out ／△ｎの値は６１となり、５０以上
の値となるので、自励発振強度を強くでき、雑音を低減
できる。
【０２０７】本実施例では、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できるので、無効電流低減、素子抵抗低減が可能と
なる。従って、駆動電流低減、駆動電圧低下が可能とな
る。本実施例では、駆動電流３５ｍＡ、駆動電圧１．８
Ｖによる出力３ｍＷでの駆動が可能となる。さらに、本
実施例では活性層の光閉じ込めを増大できるので、発振
しきい値電流の低減効果があり、駆動電流の低減に寄与
する。
設定できるので、無効電流低減、素子抵抗低減が可能と
なる。従って、駆動電流低減、駆動電圧低下が可能とな
る。本実施例では、駆動電流３５ｍＡ、駆動電圧１．８
Ｖによる出力３ｍＷでの駆動が可能となる。さらに、本
実施例では活性層の光閉じ込めを増大できるので、発振
しきい値電流の低減効果があり、駆動電流の低減に寄与
する。
【０２０８】本実施例では、ｎ−低屈折率層１５３の屈
折率とｐ−第２クラッド層１５５の屈折率が等しい場合
について述べたが、それ以外に層１５３の屈折率の方が
層１５５の屈折率よりも高い場合、あるいは逆の場合に
ついても同様の効果が得られる。
折率とｐ−第２クラッド層１５５の屈折率が等しい場合
について述べたが、それ以外に層１５３の屈折率の方が
層１５５の屈折率よりも高い場合、あるいは逆の場合に
ついても同様の効果が得られる。
【０２０９】（実施例８）図２６は本発明の第８の実施
例による半導体レーザ素子の断面構造を説明するための
図であり、図において、２５０は、本実施例の高出力半
導体レーザ素子で、この素子２５０では、第１実施例の
半導体レーザ素子１００の素子構造において、活性層と
第１クラッド層側の低屈折率層との間に中間層を設けた
素子構造を採用している。
例による半導体レーザ素子の断面構造を説明するための
図であり、図において、２５０は、本実施例の高出力半
導体レーザ素子で、この素子２５０では、第１実施例の
半導体レーザ素子１００の素子構造において、活性層と
第１クラッド層側の低屈折率層との間に中間層を設けた
素子構造を採用している。
【０２１０】すなわち、この半導体レーザ素子２５０で
は、基板２５１としてｎ−ＧａＡｓ基板を用い、第１ク
ラッド層２５２は、層厚１．５μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓ層から構成し、低屈折率第１クラッド層（以
下、低屈折率層という。）２５３は、層厚０．２μｍの
ｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層から構成している。また中
間第１クラッド層（以下、中間層という。）２５４は、
層厚０．１μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から構成
し、活性層２５５は、層厚０．０６μｍのアンドープＡ
ｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ層から構成している。さらに第２ク
ラッド層２５６は、層厚０．３０μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇ
ａ0.45Ａｓ層からなり、上記第１クラッド層２５２，低
屈折率層２５３，中間層２５４，活性層２５５，及び第
２クラッド層２５６により、レーザ光を発生するための
半導体積層構造２５０ａが構成されている。
は、基板２５１としてｎ−ＧａＡｓ基板を用い、第１ク
ラッド層２５２は、層厚１．５μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓ層から構成し、低屈折率第１クラッド層（以
下、低屈折率層という。）２５３は、層厚０．２μｍの
ｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層から構成している。また中
間第１クラッド層（以下、中間層という。）２５４は、
層厚０．１μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層から構成
し、活性層２５５は、層厚０．０６μｍのアンドープＡ
ｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ層から構成している。さらに第２ク
ラッド層２５６は、層厚０．３０μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇ
ａ0.45Ａｓ層からなり、上記第１クラッド層２５２，低
屈折率層２５３，中間層２５４，活性層２５５，及び第
２クラッド層２５６により、レーザ光を発生するための
半導体積層構造２５０ａが構成されている。
【０２１１】そして上記第２クラッド層２５６上には、
層厚０．００３μｍのｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長
促進層２５７，及び層厚０．０２μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4Ａｓエッチストップ層２５８を介して、層厚１．
０μｍのｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め層２５９が形成さ
れている。
層厚０．００３μｍのｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長
促進層２５７，及び層厚０．０２μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4Ａｓエッチストップ層２５８を介して、層厚１．
０μｍのｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め層２５９が形成さ
れている。
【０２１２】さらに、ｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め層２
５９からｐ−エッチストップ層２５８を貫いて、ｐ−Ｇ
ａＡｓのエピタキシャル成長促進層２５７に到達する幅
４．０μｍのストライプ溝２６０が上記第２クラッド層
２５６の中央部分上に形成されている。
５９からｐ−エッチストップ層２５８を貫いて、ｐ−Ｇ
ａＡｓのエピタキシャル成長促進層２５７に到達する幅
４．０μｍのストライプ溝２６０が上記第２クラッド層
２５６の中央部分上に形成されている。
【０２１３】このｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め層２５９
上には、ストライプ溝２６０を埋めるようにして、層厚
２．０μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ第３クラッド層
２６１が形成され、さらにその上には層厚５．０μｍの
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２６２が形成されている。
上には、ストライプ溝２６０を埋めるようにして、層厚
２．０μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ第３クラッド層
２６１が形成され、さらにその上には層厚５．０μｍの
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２６２が形成されている。
【０２１４】なお、２６３は上記基板裏面側に形成され
たｎ電極、２６４は上記コンタクト層２６２上に形成さ
れたｐ電極である。
たｎ電極、２６４は上記コンタクト層２６２上に形成さ
れたｐ電極である。
【０２１５】この素子の共振器長は３７５μｍで、光出
射端面にはその反射率が１２％となるようＡｌ2Ｏ3膜が
形成されており、光出射端面とは反対側の端面にはその
反射率が７５％となるようＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜
が形成されている。
射端面にはその反射率が１２％となるようＡｌ2Ｏ3膜が
形成されており、光出射端面とは反対側の端面にはその
反射率が７５％となるようＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜
が形成されている。
【０２１６】次に製造方法について説明する。この実施
例の半導体レーザ素子の製造方法は、第１実施例の半導
体レーザ素子の製造方法とほとんど同じであるが、第１
実施例では、ＭＯＣＶＤ法及びＬＰＥ法を用いているの
に対し、本実施例では、ＭＢＥ法（分子線エピタキシャ
ル成長法）及びＬＰＥ法を用いている。
例の半導体レーザ素子の製造方法は、第１実施例の半導
体レーザ素子の製造方法とほとんど同じであるが、第１
実施例では、ＭＯＣＶＤ法及びＬＰＥ法を用いているの
に対し、本実施例では、ＭＢＥ法（分子線エピタキシャ
ル成長法）及びＬＰＥ法を用いている。
【０２１７】すなわち、上記ｎ−ＧａＡｓ基板２５１上
に、第１クラッド層２５２，低屈折率層２５３，中間層
２５４，活性層２５５，第２クラッド層２５６，エピタ
キシャル成長促進層２５７，エッチストップ層２５８，
及び電流光閉じ込め層２５９を順次ＭＢＥ法により積層
形成する。
に、第１クラッド層２５２，低屈折率層２５３，中間層
２５４，活性層２５５，第２クラッド層２５６，エピタ
キシャル成長促進層２５７，エッチストップ層２５８，
及び電流光閉じ込め層２５９を順次ＭＢＥ法により積層
形成する。
【０２１８】次に上記電流光閉じ込め層２５９の表面か
らエピタキシャル成長促進層２５７に達するようストラ
イプ溝２６０を形成し、その後、ＬＰＥ法により、上記
電流光閉じ込め層２５９上に該ストライプ溝２６０を埋
めるようにして第３クラッド層２６１を形成し、さらに
その上にコンタクト層２６２を形成する。
らエピタキシャル成長促進層２５７に達するようストラ
イプ溝２６０を形成し、その後、ＬＰＥ法により、上記
電流光閉じ込め層２５９上に該ストライプ溝２６０を埋
めるようにして第３クラッド層２６１を形成し、さらに
その上にコンタクト層２６２を形成する。
【０２１９】その後は上記各電極２６３，２６４の形成
を行い、ウエハの劈開により形成された共振器端面の光
出射端面にその反射率が３０％になるようＡｌ2 Ｏ3 膜
を形成する。
を行い、ウエハの劈開により形成された共振器端面の光
出射端面にその反射率が３０％になるようＡｌ2 Ｏ3 膜
を形成する。
【０２２０】次に作用効果について説明する。図２７
は、この実施例８の構造のレーザ素子のストライプ幅２
６０の内部における層厚方向の屈折率分布を示す。活性
層２５５のｎ−第１クラッド層２５２側に、ｎ−低屈折
率層２５３、及び中間層２５４を配置した構成となって
いるため、光の活性層２５５を中心とする閉じ込め割合
は増大することとなる。また、活性層の第１クラッド層
に第１クラッド層より屈折率の小さい部分があるため、
上記第７の実施例と同様にして、ｎ−第１クラッド層へ
の光のしみだしが大きくなる。この結果ｐ−第２クラッ
ド層へのしみだしは抑制される。
は、この実施例８の構造のレーザ素子のストライプ幅２
６０の内部における層厚方向の屈折率分布を示す。活性
層２５５のｎ−第１クラッド層２５２側に、ｎ−低屈折
率層２５３、及び中間層２５４を配置した構成となって
いるため、光の活性層２５５を中心とする閉じ込め割合
は増大することとなる。また、活性層の第１クラッド層
に第１クラッド層より屈折率の小さい部分があるため、
上記第７の実施例と同様にして、ｎ−第１クラッド層へ
の光のしみだしが大きくなる。この結果ｐ−第２クラッ
ド層へのしみだしは抑制される。
【０２２１】従って、電流光閉じ込め層２５９への光の
しみだしが少なくなるので、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できる。さらに、活性層２５５の近傍に低屈折率層
２５３を設けることにより、活性層への光の閉じ込めの
割合を増大できる。
しみだしが少なくなるので、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できる。さらに、活性層２５５の近傍に低屈折率層
２５３を設けることにより、活性層への光の閉じ込めの
割合を増大できる。
【０２２２】本実施例のｐ−第２クラッド層厚に対する
等価屈折率差△ｎの関係を図３９に示す。比較のため
に、従来例５の結果を同時に示す。本実施例では、同一
の等価屈折率差△ｎを得るためのｐ−第２クラッド層厚
を、従来例５に比べて薄く設定できる。ｐ−クラッド層
厚が０．３０μｍの場合、等価屈折率差△ｎは２．７×
１０-3となる。さらに、本実施例の係数Γact.out は
０．１４となり、従来例５よりも増大することができ
る。
等価屈折率差△ｎの関係を図３９に示す。比較のため
に、従来例５の結果を同時に示す。本実施例では、同一
の等価屈折率差△ｎを得るためのｐ−第２クラッド層厚
を、従来例５に比べて薄く設定できる。ｐ−クラッド層
厚が０．３０μｍの場合、等価屈折率差△ｎは２．７×
１０-3となる。さらに、本実施例の係数Γact.out は
０．１４となり、従来例５よりも増大することができ
る。
【０２２３】そこで、Γact.out ／△ｎは５２となり、
５０以上の値となるので、自励発振強度を強くでき、雑
音を十分低減できる。
５０以上の値となるので、自励発振強度を強くでき、雑
音を十分低減できる。
【０２２４】本実施例では、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できるので、無効電流低減、素子抵抗低減が可能と
なる。従って、駆動電流低減、駆動電圧低下が可能とな
る。本実施例では、駆動電流１００ｍＡ、駆動電圧１．
８Ｖにより出力３０ｍＷでの駆動が可能となる。
設定できるので、無効電流低減、素子抵抗低減が可能と
なる。従って、駆動電流低減、駆動電圧低下が可能とな
る。本実施例では、駆動電流１００ｍＡ、駆動電圧１．
８Ｖにより出力３０ｍＷでの駆動が可能となる。
【０２２５】本実施例では、ｎ−低屈折率層２５３の屈
折率とｐ−第２クラッド層２５６の屈折率が等しい場合
について述べたが、それ以外に２５３の屈折率の方が２
５６の屈折率よりも高い場合、あるいは逆の場合につい
ても同様の効果が得られる。
折率とｐ−第２クラッド層２５６の屈折率が等しい場合
について述べたが、それ以外に２５３の屈折率の方が２
５６の屈折率よりも高い場合、あるいは逆の場合につい
ても同様の効果が得られる。
【０２２６】（実施例９）図２８は本発明の第９の実施
例による半導体レーザ素子の断面構造を示し、図におい
て、３５０は本実施例の半導体レーザ素子で、実施例７
で示した低屈折率層を活性層と第１クラッド層の間に有
し、活性層とｐ−第２クラッド層の間に高屈折率層を有
する素子構造を採用する。なお、この素子３５０は、各
半導体層の層厚が若干異なっている点以外は、第３の実
施例による半導体レーザ素子６００と同一の素子構造を
有している。
例による半導体レーザ素子の断面構造を示し、図におい
て、３５０は本実施例の半導体レーザ素子で、実施例７
で示した低屈折率層を活性層と第１クラッド層の間に有
し、活性層とｐ−第２クラッド層の間に高屈折率層を有
する素子構造を採用する。なお、この素子３５０は、各
半導体層の層厚が若干異なっている点以外は、第３の実
施例による半導体レーザ素子６００と同一の素子構造を
有している。
【０２２７】すなわち、ｎ−ＧａＡｓ基板３５１上に
は、第１クラッド層３５２，低屈折率第１クラッド層３
５３，活性層３５４，高屈折率第２クラッド層３５５，
第２クラッド層３５６を順次積層してなる半導体積層構
造３５０ａが設けられている。
は、第１クラッド層３５２，低屈折率第１クラッド層３
５３，活性層３５４，高屈折率第２クラッド層３５５，
第２クラッド層３５６を順次積層してなる半導体積層構
造３５０ａが設けられている。
【０２２８】上記第１クラッド層３５２は、層厚１．９
μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層からなり、上記低屈折
率第１クラッド層（以下、低屈折率層という。）３５３
は、層厚０．２μｍのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層から
なる。上記活性層３５４は、量子井戸型活性層で、それ
ぞれ層厚０．００４μｍの５つのアンドープＡｌ0. 3Ｇ
ａ0.7Ａｓガイド層と、それぞれ層厚０．０１μｍの４
つのアンドープＡｌ0. 1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸層を交互に
積層して形成されている。
μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層からなり、上記低屈折
率第１クラッド層（以下、低屈折率層という。）３５３
は、層厚０．２μｍのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層から
なる。上記活性層３５４は、量子井戸型活性層で、それ
ぞれ層厚０．００４μｍの５つのアンドープＡｌ0. 3Ｇ
ａ0.7Ａｓガイド層と、それぞれ層厚０．０１μｍの４
つのアンドープＡｌ0. 1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸層を交互に
積層して形成されている。
【０２２９】上記高屈折率第２クラッド層（以下、高屈
折率層という。）３５５は、層厚０．２μｍのｐ−Ａｌ
0.55Ｇａ0.45Ａｓ層からなり、第２クラッド層３５６
は、中央にリッジストライプ部３５７を有する層厚１．
５μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層からなる。
折率層という。）３５５は、層厚０．２μｍのｐ−Ａｌ
0.55Ｇａ0.45Ａｓ層からなり、第２クラッド層３５６
は、中央にリッジストライプ部３５７を有する層厚１．
５μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層からなる。
【０２３０】上記第２クラッド層３５６の、リッジスト
ライプ部３５７両側部分には、層厚１．０μｍのｎ−Ｇ
ａＡｓ電流光閉じ込め層３５８が形成されており、その
上全面に層厚３．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層３
５９が形成されている。
ライプ部３５７両側部分には、層厚１．０μｍのｎ−Ｇ
ａＡｓ電流光閉じ込め層３５８が形成されており、その
上全面に層厚３．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層３
５９が形成されている。
【０２３１】なお、３６０は上記基板の裏面側に形成さ
れたｎ電極、３６１は上記コンタクト層３５９上に形成
されたｐ電極である。
れたｎ電極、３６１は上記コンタクト層３５９上に形成
されたｐ電極である。
【０２３２】この素子の共振器長は５００μｍで、光出
射端面にはその反射率が１２％となるようＳｉＯ2膜が
形成され、光出射端面とは反対側の端面にはその反射率
が９０％となるようＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜が形成
されている。
射端面にはその反射率が１２％となるようＳｉＯ2膜が
形成され、光出射端面とは反対側の端面にはその反射率
が９０％となるようＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜が形成
されている。
【０２３３】次に製造方法について説明する。上記ｎ−
ＧａＡｓ基板３５１上に、第１クラッド層３５２，低屈
折率層３５３，量子井戸型活性層３５４，高屈折率層３
５５，第２クラッド層３５６をＭＯＣＶＤ法により順次
上記所定の厚さに形成する。
ＧａＡｓ基板３５１上に、第１クラッド層３５２，低屈
折率層３５３，量子井戸型活性層３５４，高屈折率層３
５５，第２クラッド層３５６をＭＯＣＶＤ法により順次
上記所定の厚さに形成する。
【０２３４】その後、ｐ−第２クラッド層３５６上に幅
３μｍのストライプ状ＳｉＮ膜を形成し、これをマスク
としてｐ−第２クラッド層３５６をエッチングしてリッ
ジストライプ３５７を形成する。この時、上記第２クラ
ッド層３５６の、リッジストライプ部３５７以外の部分
では、高屈折率層３５５及び第２クラッド層３５６の層
厚は０．２５μｍとなっている。
３μｍのストライプ状ＳｉＮ膜を形成し、これをマスク
としてｐ−第２クラッド層３５６をエッチングしてリッ
ジストライプ３５７を形成する。この時、上記第２クラ
ッド層３５６の、リッジストライプ部３５７以外の部分
では、高屈折率層３５５及び第２クラッド層３５６の層
厚は０．２５μｍとなっている。
【０２３５】続いて、上記ストライプ状ＳｉＮ膜をマス
クとして、ＭＯＣＶＤ法によりリッジストライプ部３５
７の両側を埋め込むようにして、ｎ−ＧａＡｓ電流光閉
じ込め層３５８を選択成長する。さらに、ＳｉＮ膜を除
去した後、ＭＯＣＶＤ法でｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め
層３５８上全面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層３５９を形
成する。そして、ｎ−ＧａＡｓ基板３５１の裏面側、及
びｐ−ＧａＡｓコンタクト層３５９の表面上にそれぞれ
ｎ電極３６０、ｐ電極３６１を形成する。
クとして、ＭＯＣＶＤ法によりリッジストライプ部３５
７の両側を埋め込むようにして、ｎ−ＧａＡｓ電流光閉
じ込め層３５８を選択成長する。さらに、ＳｉＮ膜を除
去した後、ＭＯＣＶＤ法でｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め
層３５８上全面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層３５９を形
成する。そして、ｎ−ＧａＡｓ基板３５１の裏面側、及
びｐ−ＧａＡｓコンタクト層３５９の表面上にそれぞれ
ｎ電極３６０、ｐ電極３６１を形成する。
【０２３６】その後、素子の共振器長が５００μｍとな
るようウエハの劈開等を行い、共振器端面を形成する。
そして光出射端面にはその反射率が１２％となるようＳ
ｉＯ2膜を形成し、光出射端面とは反対側の端面にはそ
の反射率が９０％となるようＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層
膜を形成する。
るようウエハの劈開等を行い、共振器端面を形成する。
そして光出射端面にはその反射率が１２％となるようＳ
ｉＯ2膜を形成し、光出射端面とは反対側の端面にはそ
の反射率が９０％となるようＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層
膜を形成する。
【０２３７】次に作用効果について説明する。図２９
は、この実施例９の構造のレーザ素子のリッジストライ
プ部３５７の内部における層厚方向の屈折率分布を示
す。活性層３５４のｎ−第１クラッド層３５２側に、該
クラッド層より屈折率の小さいｎ−低屈折率層３５３が
配置されているため、活性層３５４を中心とする光の閉
じ込めの割合は大きくなる。また、第１クラッド層３５
２内に、部分的に屈折率が小さい部分が存在するので、
活性層から基板側へ向かう光の経路に、屈折率が小から
大に変化する界面が形成されることとなり、活性層から
第１クラッド層への光のしみだしは、第１クラッド層全
体としてみた場合、増大することとなる。この結果ｐ−
第２クラッド層へのしみだしは抑制される。
は、この実施例９の構造のレーザ素子のリッジストライ
プ部３５７の内部における層厚方向の屈折率分布を示
す。活性層３５４のｎ−第１クラッド層３５２側に、該
クラッド層より屈折率の小さいｎ−低屈折率層３５３が
配置されているため、活性層３５４を中心とする光の閉
じ込めの割合は大きくなる。また、第１クラッド層３５
２内に、部分的に屈折率が小さい部分が存在するので、
活性層から基板側へ向かう光の経路に、屈折率が小から
大に変化する界面が形成されることとなり、活性層から
第１クラッド層への光のしみだしは、第１クラッド層全
体としてみた場合、増大することとなる。この結果ｐ−
第２クラッド層へのしみだしは抑制される。
【０２３８】従って、電流光閉じ込め層３５８への光の
しみだしが少なくなるので、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できる。さらに、活性層３５４に隣接して、低屈折
率層３５３を設けることにより、活性層への光の閉じ込
めの割合を増大できる。
しみだしが少なくなるので、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できる。さらに、活性層３５４に隣接して、低屈折
率層３５３を設けることにより、活性層への光の閉じ込
めの割合を増大できる。
【０２３９】本実施例では、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できるので、無効電流低減、素子抵抗低減が可能と
なる。従って、駆動電流低減、駆動電圧低下が可能とな
る。本実施例では、駆動電流９０ｍＡ、駆動電圧１．８
Ｖによる出力３０ｍＷでの駆動が可能となる。
設定できるので、無効電流低減、素子抵抗低減が可能と
なる。従って、駆動電流低減、駆動電圧低下が可能とな
る。本実施例では、駆動電流９０ｍＡ、駆動電圧１．８
Ｖによる出力３０ｍＷでの駆動が可能となる。
【０２４０】本実施例では、ｎ−低屈折率層３５３の屈
折率とｐ−高屈折率層３５５の屈折率が等しい場合につ
いて述べたが、それ以外に低屈折率層３５３の屈折率の
方が高屈折率層３５５の屈折率よりも高い場合、あるい
は逆の場合についても同様の効果が得られる。
折率とｐ−高屈折率層３５５の屈折率が等しい場合につ
いて述べたが、それ以外に低屈折率層３５３の屈折率の
方が高屈折率層３５５の屈折率よりも高い場合、あるい
は逆の場合についても同様の効果が得られる。
【０２４１】（実施例１０）図３０は本発明の第１０の
実施例による高出力半導体レーザ素子の断面構造を示
す。図において、４５０は本実施例の高出力半導体レー
ザ素子で、これは、実施例８で示した低屈折率層と中間
層をｎ−第１クラッド層側に有し、かつ実施例９で示し
た高屈折率層をｐ−第２クラッド層側に有する素子構造
を採用する。
実施例による高出力半導体レーザ素子の断面構造を示
す。図において、４５０は本実施例の高出力半導体レー
ザ素子で、これは、実施例８で示した低屈折率層と中間
層をｎ−第１クラッド層側に有し、かつ実施例９で示し
た高屈折率層をｐ−第２クラッド層側に有する素子構造
を採用する。
【０２４２】すなわち、ｎ−ＧａＡｓ基板４５１上に、
第１クラッド層４５２，低屈折率層４５３，中間第１ク
ラッド層（以下、中間層という。）４５４，歪活性層４
５５，高屈折率第２クラッド層（以下、高屈折率層とい
う。）４５６，第２クラッド層４５７を順次積層してな
る半導体積層構造４５０ａが設けられている。
第１クラッド層４５２，低屈折率層４５３，中間第１ク
ラッド層（以下、中間層という。）４５４，歪活性層４
５５，高屈折率第２クラッド層（以下、高屈折率層とい
う。）４５６，第２クラッド層４５７を順次積層してな
る半導体積層構造４５０ａが設けられている。
【０２４３】上記第１クラッド層４５２は、層厚１．９
μｍのｎ−（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）0. 5Ｉｎ0.5Ｐ層からな
り、低屈折率層４５３は、層厚０．１μｍのｎ−（Ａｌ
0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層からなる。また中間層４５
４は、層厚０．１μｍのｎ−（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ層からなり、歪活性層４５５は、層厚０．０
２のアンドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層からなる。
μｍのｎ−（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）0. 5Ｉｎ0.5Ｐ層からな
り、低屈折率層４５３は、層厚０．１μｍのｎ−（Ａｌ
0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層からなる。また中間層４５
４は、層厚０．１μｍのｎ−（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ層からなり、歪活性層４５５は、層厚０．０
２のアンドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層からなる。
【０２４４】また、上記高屈折率層４５６は層厚０．１
μｍのｐ−（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなり、
第２クラッド層４５７は、層厚１．５μｍのｐ−（Ａｌ
0.5 5Ｇａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層からなる。
μｍのｐ−（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなり、
第２クラッド層４５７は、層厚１．５μｍのｐ−（Ａｌ
0.5 5Ｇａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層からなる。
【０２４５】上記第２クラッド層４５７は、その中央部
にリッジストライプ部４５８を有し、該リッジストライ
プ部４５８の両側には、層厚０．６μｍのｎ−ＧａＡｓ
電流光閉じ込め層４５９が形成されている。また電流光
閉じ込め層４５９及びリッジストライプ部４５８上に
は、層厚３．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層４６０
が形成されている。
にリッジストライプ部４５８を有し、該リッジストライ
プ部４５８の両側には、層厚０．６μｍのｎ−ＧａＡｓ
電流光閉じ込め層４５９が形成されている。また電流光
閉じ込め層４５９及びリッジストライプ部４５８上に
は、層厚３．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層４６０
が形成されている。
【０２４６】なお、４６１は基板裏面側に形成されたｎ
電極、４６２は上記コンタクト層４６０の表面に形成さ
れたｐ電極である。
電極、４６２は上記コンタクト層４６０の表面に形成さ
れたｐ電極である。
【０２４７】この素子の共振器長は５００μｍで、光出
射端面にはその反射率が１２％となるようＡｌ2Ｏ3膜が
形成され、光出射端面とは反対側の端面にはその反射率
が９０％となるようＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜が形成
されている。
射端面にはその反射率が１２％となるようＡｌ2Ｏ3膜が
形成され、光出射端面とは反対側の端面にはその反射率
が９０％となるようＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ膜の多層膜が形成
されている。
【０２４８】次に製造方法について説明する。まず、ｎ
−ＧａＡｓ基板４５１上に、第１クラッド層４５２，低
屈折率層４５３，中間層４５４，歪活性層４５５，高屈
折率層４５６，第２クラッド層４５７をＭＯＣＶＤ法に
より順次所定厚さに形成する。
−ＧａＡｓ基板４５１上に、第１クラッド層４５２，低
屈折率層４５３，中間層４５４，歪活性層４５５，高屈
折率層４５６，第２クラッド層４５７をＭＯＣＶＤ法に
より順次所定厚さに形成する。
【０２４９】次にこの第２クラッド層４５７上に幅３μ
ｍのストライプ状ＳｉＮ膜を形成し、該ＳｉＮ膜をマス
クとして第２クラッド層４５７をエッチングして、リッ
ジストライプ部４５８を形成する。この時リッジストラ
イプ部外側での、高屈折率層４５６とｐ−第２クラッド
層４５７の層厚は０．２５μｍである。
ｍのストライプ状ＳｉＮ膜を形成し、該ＳｉＮ膜をマス
クとして第２クラッド層４５７をエッチングして、リッ
ジストライプ部４５８を形成する。この時リッジストラ
イプ部外側での、高屈折率層４５６とｐ−第２クラッド
層４５７の層厚は０．２５μｍである。
【０２５０】さらに、ストライプ状ＳｉＮ膜をマスクに
して、ＭＯＣＶＤ法によりリッジストライプ部４５８の
両側部分を埋め込むようにして、ｎ−ＧａＡｓ電流光閉
じ込め層４５９を選択成長する。その後、ＳｉＮ膜を除
去し、ＭＯＣＶＤ法でｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め層４
５９上全面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層４６０を形成す
る。
して、ＭＯＣＶＤ法によりリッジストライプ部４５８の
両側部分を埋め込むようにして、ｎ−ＧａＡｓ電流光閉
じ込め層４５９を選択成長する。その後、ＳｉＮ膜を除
去し、ＭＯＣＶＤ法でｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め層４
５９上全面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層４６０を形成す
る。
【０２５１】そして、ｎ−ＧａＡｓ基板４５１の裏面側
及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層４６０の表面側にそれぞ
れｎ電極４６１、ｐ電極４６２を形成する。
及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層４６０の表面側にそれぞ
れｎ電極４６１、ｐ電極４６２を形成する。
【０２５２】その後、ウエハの劈開等により共振器端面
を形成した後、光出射端面にはその反射率が１２％とな
るようＡｌ2Ｏ3膜を形成し、光出射端面とは反対側の端
面にはその反射率が９０％となるようＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ
膜の多層膜を形成する。
を形成した後、光出射端面にはその反射率が１２％とな
るようＡｌ2Ｏ3膜を形成し、光出射端面とは反対側の端
面にはその反射率が９０％となるようＡｌ2Ｏ3膜とＳｉ
膜の多層膜を形成する。
【０２５３】次に作用効果について説明する。図３１
は、この実施例１０の構造のレーザ素子のリッジストラ
イプ４５８の内部における層厚方向の屈折率分布を示
す。この素子においても、活性層４５５のｎ−第１クラ
ッド層４５２側に、ｎ−低屈折率層４５３を有する構造
となっているため、活性層４５５を中心とする光の閉じ
込めの割合は大きくなる。また、第１クラッド層４５２
側に、部分的に屈折率が小さい部分が存在するので、活
性層から基板側へ向かう光の経路に、屈折率が小から大
に変化する界面が形成されることとなり、活性層から第
１クラッド層への光のしみだしは、第１クラッド層全体
としてみた場合、増大することとなる。この結果ｐ−第
２クラッド層へのしみだしは抑制される。
は、この実施例１０の構造のレーザ素子のリッジストラ
イプ４５８の内部における層厚方向の屈折率分布を示
す。この素子においても、活性層４５５のｎ−第１クラ
ッド層４５２側に、ｎ−低屈折率層４５３を有する構造
となっているため、活性層４５５を中心とする光の閉じ
込めの割合は大きくなる。また、第１クラッド層４５２
側に、部分的に屈折率が小さい部分が存在するので、活
性層から基板側へ向かう光の経路に、屈折率が小から大
に変化する界面が形成されることとなり、活性層から第
１クラッド層への光のしみだしは、第１クラッド層全体
としてみた場合、増大することとなる。この結果ｐ−第
２クラッド層へのしみだしは抑制される。
【０２５４】従って、電流光閉じ込め層４５９への光の
しみだしが少なくなるので、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できる。さらに、活性層４５５に隣接して、低屈折
率層４５３を設けることにより、活性層への光の閉じ込
め割合を増大できる。
しみだしが少なくなるので、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できる。さらに、活性層４５５に隣接して、低屈折
率層４５３を設けることにより、活性層への光の閉じ込
め割合を増大できる。
【０２５５】本実施例では、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できるので、無効電流低減、素子抵抗低減が可能と
なる。従って、駆動電流低減、駆動電圧低下が可能とな
る。本実施例では、駆動電流９０ｍＡ、駆動電圧２．０
Ｖによる出力３０ｍＷの駆動が可能となる。
設定できるので、無効電流低減、素子抵抗低減が可能と
なる。従って、駆動電流低減、駆動電圧低下が可能とな
る。本実施例では、駆動電流９０ｍＡ、駆動電圧２．０
Ｖによる出力３０ｍＷの駆動が可能となる。
【０２５６】本実施例では、ｎ−中間層４５４の屈折率
とｐ−第２クラッド層４５７の屈折率が等しい場合につ
いて述べたが、それ以外に中間層４５４の屈折率の方が
第２クラッド層４５７の屈折率よりも高い場合、あるい
は逆の場合についても同様の効果が得られる。
とｐ−第２クラッド層４５７の屈折率が等しい場合につ
いて述べたが、それ以外に中間層４５４の屈折率の方が
第２クラッド層４５７の屈折率よりも高い場合、あるい
は逆の場合についても同様の効果が得られる。
【０２５７】（実施例１１）図３２は本発明の第１１の
実施例による低出力半導体レーザ素子の断面構造を示
す。図において、５５０は本実施例の低出力半導体レー
ザ素子で、この素子は、上記第６の実施例の半導体レー
ザ素子９００と同一の素子構造を採用しており、該素子
構造を構成する各半導体層の層厚が若干異なっている。
本半導体レーザ素子を構成する各要素５５１〜５６２
は、上記第６の実施例の半導体レーザ素子９００の構成
要素９０１〜９１２に対応している。
実施例による低出力半導体レーザ素子の断面構造を示
す。図において、５５０は本実施例の低出力半導体レー
ザ素子で、この素子は、上記第６の実施例の半導体レー
ザ素子９００と同一の素子構造を採用しており、該素子
構造を構成する各半導体層の層厚が若干異なっている。
本半導体レーザ素子を構成する各要素５５１〜５６２
は、上記第６の実施例の半導体レーザ素子９００の構成
要素９０１〜９１２に対応している。
【０２５８】すなわち、この半導体レーザ素子は図３２
に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板５５１を用いており、
第１クラッド層５５２は、層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層からなり、活性層５５３は層厚０．０
８μｍのアンドープＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ層からなる。
に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板５５１を用いており、
第１クラッド層５５２は、層厚１．０μｍのｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層からなり、活性層５５３は層厚０．０
８μｍのアンドープＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ層からなる。
【０２５９】また高屈折率第２クラッド層（以下、高屈
折率層という。）５５４は、層厚０．２のｐ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ層からなり、第２クラッド層５５５は、層
厚０．２５μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層からな
る。
折率層という。）５５４は、層厚０．２のｐ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ層からなり、第２クラッド層５５５は、層
厚０．２５μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層からな
る。
【０２６０】そして上記第１クラッド層５５２，活性層
５５３，高屈折率層５５４，及び第２クラッド層５５５
から、レーザ光を発生するための半導体積層構造５５０
ａが構成されている。
５５３，高屈折率層５５４，及び第２クラッド層５５５
から、レーザ光を発生するための半導体積層構造５５０
ａが構成されている。
【０２６１】上記第２クラッド層５５５上には、層厚
０．００５μｍのｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進
層５５６及び層厚０．０２μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａ
ｓエッチストップ層５５７を介して、電流光閉じ込め層
５５８ａが形成されている。この電流光閉じ込め層５５
８ａは、上記エッチストップ層５５７上に、層厚０．２
μｍのｎ−Ａｌ0.2Ｇａ 0.8Ａｓ第１光透過層５５８、
層厚０．１μｍのｎ−ＧａＡｓ光吸収層５５９、層厚
０．２μｍのｎ−Ａｌ0.2Ｇａ 0.8Ａｓ第２光透過層５
６０、及び層厚０．０５μｍのｎ−ＧａＡｓＡｓエピサ
ポート層５６１を順次積層してなる構造となっている。
０．００５μｍのｐ−ＧａＡｓエピタキシャル成長促進
層５５６及び層厚０．０２μｍのｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａ
ｓエッチストップ層５５７を介して、電流光閉じ込め層
５５８ａが形成されている。この電流光閉じ込め層５５
８ａは、上記エッチストップ層５５７上に、層厚０．２
μｍのｎ−Ａｌ0.2Ｇａ 0.8Ａｓ第１光透過層５５８、
層厚０．１μｍのｎ−ＧａＡｓ光吸収層５５９、層厚
０．２μｍのｎ−Ａｌ0.2Ｇａ 0.8Ａｓ第２光透過層５
６０、及び層厚０．０５μｍのｎ−ＧａＡｓＡｓエピサ
ポート層５６１を順次積層してなる構造となっている。
【０２６２】またこの素子構造では、上記電流光閉じ込
め層５５８ａの表面から第２クラッド層５５６に達する
ストライプ溝５６２が形成されている。
め層５５８ａの表面から第２クラッド層５５６に達する
ストライプ溝５６２が形成されている。
【０２６３】そしてこのストライプ溝５６２及び電流光
閉じ込め層５５８ａ上には、層厚２．０μｍのｐ−Ａｌ
0.55Ｇａ0.45Ａｓ第３クラッド層５６３が形成され、さ
らにその上には、層厚５．０μｍのｎ−ＧａＡｓコンタ
クト層５６４が形成されている。
閉じ込め層５５８ａ上には、層厚２．０μｍのｐ−Ａｌ
0.55Ｇａ0.45Ａｓ第３クラッド層５６３が形成され、さ
らにその上には、層厚５．０μｍのｎ−ＧａＡｓコンタ
クト層５６４が形成されている。
【０２６４】なお、５６５は上記基板裏面側に形成され
たｎ電極、５６７は上記コンタクト層５６４上に形成さ
れたｐ電極である。また、この素子の共振器長は２００
μｍで、光出射端面にはその反射率が３０％となるよう
にＳｉＮ膜が形成されている。
たｎ電極、５６７は上記コンタクト層５６４上に形成さ
れたｐ電極である。また、この素子の共振器長は２００
μｍで、光出射端面にはその反射率が３０％となるよう
にＳｉＮ膜が形成されている。
【０２６５】次に製造方法について説明する。
【０２６６】まず、上記ｎ−ＧａＡｓ基板５５１上に、
第１クラッド層５５２，活性層５５３，高屈折率層５５
４，及び第２クラッド層５５５を、ＭＯＣＶＤ法により
順次所定厚さに形成して、レーザ光を発生するための半
導体積層構造５５０ａを形成する。続いて、ＭＯＣＶＤ
法により、その上に、エピタキシャル成長促進層５５
６、エッチストップ層５５７を形成し、さらに、電流光
閉じ込め層５５８ａとして、上記エッチストップ層５５
７上に、第１光透過層５５８、光吸収層５５９、第２光
透過層５６０、及びエピサポート層５６１を順次形成す
る。
第１クラッド層５５２，活性層５５３，高屈折率層５５
４，及び第２クラッド層５５５を、ＭＯＣＶＤ法により
順次所定厚さに形成して、レーザ光を発生するための半
導体積層構造５５０ａを形成する。続いて、ＭＯＣＶＤ
法により、その上に、エピタキシャル成長促進層５５
６、エッチストップ層５５７を形成し、さらに、電流光
閉じ込め層５５８ａとして、上記エッチストップ層５５
７上に、第１光透過層５５８、光吸収層５５９、第２光
透過層５６０、及びエピサポート層５６１を順次形成す
る。
【０２６７】次に、上記電流光閉じ込め層５５８ａ及び
エッチストップ層５５７を選択的にエッチングして、ス
トライプ溝５６２を形成する。その後、ＬＰＥ法によ
り、エピタキシャル成長促進層５５６を除去しながら、
ストライプ溝５６２を埋めるように、第３クラッド層５
６３を成長し、さらにコンタクト層５６４を形成する。
エッチストップ層５５７を選択的にエッチングして、ス
トライプ溝５６２を形成する。その後、ＬＰＥ法によ
り、エピタキシャル成長促進層５５６を除去しながら、
ストライプ溝５６２を埋めるように、第３クラッド層５
６３を成長し、さらにコンタクト層５６４を形成する。
【０２６８】そしてｎ−ＧａＡＳ基板５５１の裏面側に
ｎ電極５６５を形成し、コンタクト層５６４の表面にｐ
電極５６６を形成する。
ｎ電極５６５を形成し、コンタクト層５６４の表面にｐ
電極５６６を形成する。
【０２６９】その後、ウエハの劈開等により共振器端面
を形成した後、光出射端面にその反射率が３０％となる
ようにＳｉＮ膜を形成する。
を形成した後、光出射端面にその反射率が３０％となる
ようにＳｉＮ膜を形成する。
【０２７０】次に作用効果について説明する。
【０２７１】図３３は、この実施例１１の構造のレーザ
素子のストライプ溝５６２の内部における層厚方向の屈
折率分布を示す。この素子では、活性層５５３のｐ−第
２クラッド層５５５側に、ｐ−高屈折率層５５４が配置
されているため、第２クラッド層側の活性層近傍部分で
光強度が増加することとなる。この結果、上記高屈折率
層が存在しない場合に比べて、光は活性層５５３を中心
により多く閉じ込められる。また活性層から電流光閉じ
込め層へ向かう光の経路に、屈折率が大から小に変化す
る界面が形成されることとなり、これによりｐ−第２ク
ラッド層へのしみだしは抑制される。
素子のストライプ溝５６２の内部における層厚方向の屈
折率分布を示す。この素子では、活性層５５３のｐ−第
２クラッド層５５５側に、ｐ−高屈折率層５５４が配置
されているため、第２クラッド層側の活性層近傍部分で
光強度が増加することとなる。この結果、上記高屈折率
層が存在しない場合に比べて、光は活性層５５３を中心
により多く閉じ込められる。また活性層から電流光閉じ
込め層へ向かう光の経路に、屈折率が大から小に変化す
る界面が形成されることとなり、これによりｐ−第２ク
ラッド層へのしみだしは抑制される。
【０２７２】従って、電流光閉じ込め層５５８から５６
０への光のしみだしが少なくなるので、ｐ−第２クラッ
ド層を薄く設定できる。さらに、活性層５５３の近傍に
低屈折率のｐ−第２クラッド層５５５を設けることによ
り、活性層への光の閉じ込め割合を増大できる。
０への光のしみだしが少なくなるので、ｐ−第２クラッ
ド層を薄く設定できる。さらに、活性層５５３の近傍に
低屈折率のｐ−第２クラッド層５５５を設けることによ
り、活性層への光の閉じ込め割合を増大できる。
【０２７３】本実施例では、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できるので、無効電流低減、素子抵抗低減が可能と
なる。従って、駆動電流低減、駆動電圧低下が可能とな
る。本実施例では、３ｍＷの駆動電流２５ｍＡ、駆動電
圧１．７５Ｖが得られた。
設定できるので、無効電流低減、素子抵抗低減が可能と
なる。従って、駆動電流低減、駆動電圧低下が可能とな
る。本実施例では、３ｍＷの駆動電流２５ｍＡ、駆動電
圧１．７５Ｖが得られた。
【０２７４】本実施例では、ｐ−高屈折率層５５４の屈
折率とｎ−第１クラッド層５５２の屈折率が等しい場合
について述べたが、それ以外に５５４の屈折率の方が５
５２の屈折率よりも高い場合、あるいは逆の場合につい
ても同様の効果が得られる。
折率とｎ−第１クラッド層５５２の屈折率が等しい場合
について述べたが、それ以外に５５４の屈折率の方が５
５２の屈折率よりも高い場合、あるいは逆の場合につい
ても同様の効果が得られる。
【０２７５】（実施例１２）図３４は、本発明の第１２
の実施例による低出力半導体レーザ素子の断面構造を示
す。図において、６５０は本実施例の低出力半導体レー
ザ素子で、これは第５実施例の半導体レーザ素子と同
様、電流光閉じ込め層を基板側に有するものである。
の実施例による低出力半導体レーザ素子の断面構造を示
す。図において、６５０は本実施例の低出力半導体レー
ザ素子で、これは第５実施例の半導体レーザ素子と同
様、電流光閉じ込め層を基板側に有するものである。
【０２７６】すなわち、この素子では、図３４に示すよ
うに、ｐ−ＧａＡｓ基板６５１を用いており、該基板上
には層厚１．０μｍのｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め層６
５２が設けられている。この電流光閉じ込め層６５２の
中央部分には、幅４μｍのストライプ溝６５３が基板に
達するよう形成されている。このストライプ溝６５３及
び電流光閉じ込め層６５２上全面には第２クラッド層６
５４，高屈折率第２クラッド６５５（以下、ｐ−高屈折
率層６５５という。），中間第２クラッド層６５６（以
下、中間層６５６という。），活性層６５７，及び第１
クラッド層６５８が形成されている。
うに、ｐ−ＧａＡｓ基板６５１を用いており、該基板上
には層厚１．０μｍのｎ−ＧａＡｓ電流光閉じ込め層６
５２が設けられている。この電流光閉じ込め層６５２の
中央部分には、幅４μｍのストライプ溝６５３が基板に
達するよう形成されている。このストライプ溝６５３及
び電流光閉じ込め層６５２上全面には第２クラッド層６
５４，高屈折率第２クラッド６５５（以下、ｐ−高屈折
率層６５５という。），中間第２クラッド層６５６（以
下、中間層６５６という。），活性層６５７，及び第１
クラッド層６５８が形成されている。
【０２７７】ここで上記第２クラッド層６５４は、スト
ライプ外側の層厚が０．２μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45
Ａｓ層からなり、高屈折率層６５５は、層厚０．１μｍ
のｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層からなる。また中間層６５
６は、層厚０．１μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層か
らなり、上記活性層６５７は層厚０．０８μｍのｐ−Ａ
ｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ層からなる。さらに上記第１クラッ
ド層層６５８は層厚１．５μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓ層からなる。
ライプ外側の層厚が０．２μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45
Ａｓ層からなり、高屈折率層６５５は、層厚０．１μｍ
のｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層からなる。また中間層６５
６は、層厚０．１μｍのｐ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層か
らなり、上記活性層６５７は層厚０．０８μｍのｐ−Ａ
ｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ層からなる。さらに上記第１クラッ
ド層層６５８は層厚１．５μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓ層からなる。
【０２７８】そして上記第１クラッド層６５８上には層
厚５．０μｍのｎ−ＧａＡｓコンタクト層６５９が形成
されている。６６１は該コンタクト層６５９上に形成さ
れたｎ電極、６６０は基板裏面側に形成されたｐ電極で
ある。
厚５．０μｍのｎ−ＧａＡｓコンタクト層６５９が形成
されている。６６１は該コンタクト層６５９上に形成さ
れたｎ電極、６６０は基板裏面側に形成されたｐ電極で
ある。
【０２７９】この素子の共振器長は２００μｍで、光出
射端面にはその反射率が３０％となるようにＳｉＮ膜が
形成されている。
射端面にはその反射率が３０％となるようにＳｉＮ膜が
形成されている。
【０２８０】次に製造方法について説明する。上記ｐ−
ＧａＡｓ基板６５１上にＬＰＥ法によりｎ−ＧａＡｓ電
流光閉じ込め層６５２を成長し、該電流光閉じ込め層６
５２の所定部分に基板に達するようストライプ溝６５３
を形成する。その後は、ＬＰＥ法により、上記第２クラ
ッド層６５４を上記ストライプ溝６５３を埋め込むよう
上記電流光閉じ込め層６５２上に形成し、さらにその上
に、高屈折率層６５５，中間層６５６，活性層６５７，
第１クラッド層６５８，コンタクト層６５９を順次形成
する。
ＧａＡｓ基板６５１上にＬＰＥ法によりｎ−ＧａＡｓ電
流光閉じ込め層６５２を成長し、該電流光閉じ込め層６
５２の所定部分に基板に達するようストライプ溝６５３
を形成する。その後は、ＬＰＥ法により、上記第２クラ
ッド層６５４を上記ストライプ溝６５３を埋め込むよう
上記電流光閉じ込め層６５２上に形成し、さらにその上
に、高屈折率層６５５，中間層６５６，活性層６５７，
第１クラッド層６５８，コンタクト層６５９を順次形成
する。
【０２８１】その後上記コンタクト層６５９上にｎ電極
６６１を形成し、基板裏面側にｐ電極６６０を形成す
る。そしてウエハの劈開等により共振器端面を形成し、
光出射端面にはその反射率が３０％となるようにＳｉＮ
膜を形成する。
６６１を形成し、基板裏面側にｐ電極６６０を形成す
る。そしてウエハの劈開等により共振器端面を形成し、
光出射端面にはその反射率が３０％となるようにＳｉＮ
膜を形成する。
【０２８２】次に作用効果について説明する。
【０２８３】図３５は、この実施例１２の構造のレーザ
素子のストライプ溝６５３の内部における層厚方向の屈
折率分布を示す。この素子では、活性層６５７のｐ−第
２クラッド層６５４側に、ｐ−高屈折率層６５５を配置
した構成となっているため、第２クラッド層側の活性層
近傍部分で光強度が増加することとなり、光は活性層６
５７を中心により多く閉じ込めらる。しかも活性層から
電流光閉じ込め層へ向かう光の経路に、屈折率が大から
小に変化する界面が形成されることとなり、ｐ−第２ク
ラッド層６５４側へのしみだしは抑制される。
素子のストライプ溝６５３の内部における層厚方向の屈
折率分布を示す。この素子では、活性層６５７のｐ−第
２クラッド層６５４側に、ｐ−高屈折率層６５５を配置
した構成となっているため、第２クラッド層側の活性層
近傍部分で光強度が増加することとなり、光は活性層６
５７を中心により多く閉じ込めらる。しかも活性層から
電流光閉じ込め層へ向かう光の経路に、屈折率が大から
小に変化する界面が形成されることとなり、ｐ−第２ク
ラッド層６５４側へのしみだしは抑制される。
【０２８４】従って、電流光閉じ込め層６５２への光の
しみだしが少なくなるので、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できる。さらに、活性層６５７の近傍に中間層６５
６を設けることにより、活性層への光の閉じ込め割合を
増大できる。
しみだしが少なくなるので、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できる。さらに、活性層６５７の近傍に中間層６５
６を設けることにより、活性層への光の閉じ込め割合を
増大できる。
【０２８５】本実施例では、ｐ−第２クラッド層を薄く
設定できるので、無効電流低減、素子抵抗低減が可能と
なる。従って、駆動電流低減、駆動電圧低下が可能とな
る。本実施例では、駆動電流２５ｍＡ、駆動電圧１．８
Ｖによる出力３ｍＷの駆動が可能となる。
設定できるので、無効電流低減、素子抵抗低減が可能と
なる。従って、駆動電流低減、駆動電圧低下が可能とな
る。本実施例では、駆動電流２５ｍＡ、駆動電圧１．８
Ｖによる出力３ｍＷの駆動が可能となる。
【０２８６】本実施例では、ｐ−高屈折率層６５５の屈
折率とｎ−第１クラッド層６５８の屈折率が等しい場合
について述べたが、それ以外に層６５５の屈折率の方が
層６５８の屈折率よりも高い場合、あるいは逆の場合に
ついても同様の効果が得られる。 なお、以上述べた各
実施例においては、低屈折率層、中間層、高屈折率層の
屈折率がステップ状に変化する場合について示したが、
屈折率が徐々に変化するような場合にも同様に適用可能
である。
折率とｎ−第１クラッド層６５８の屈折率が等しい場合
について述べたが、それ以外に層６５５の屈折率の方が
層６５８の屈折率よりも高い場合、あるいは逆の場合に
ついても同様の効果が得られる。 なお、以上述べた各
実施例においては、低屈折率層、中間層、高屈折率層の
屈折率がステップ状に変化する場合について示したが、
屈折率が徐々に変化するような場合にも同様に適用可能
である。
【０２８７】また、本発明は、以上述べた実施例に限定
されるものではなく、それ以外の層厚、混晶比の場合に
おいても、本発明の効果を有する限り適用可能である。
されるものではなく、それ以外の層厚、混晶比の場合に
おいても、本発明の効果を有する限り適用可能である。
【０２８８】さらに、以上述べた実施例以外の層構造、
材料系についても、本発明の効果を有する限り適用可能
である。
材料系についても、本発明の効果を有する限り適用可能
である。
【０２８９】また、成長方法として、ＭＯＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法、ＬＰＥ法について示したが、それ以外にもＭＯ
ＭＢＥ法、原子層エピタキシャル成長法（ＡＬＥ法）
等、他の成長法も適用可能である。
ＢＥ法、ＬＰＥ法について示したが、それ以外にもＭＯ
ＭＢＥ法、原子層エピタキシャル成長法（ＡＬＥ法）
等、他の成長法も適用可能である。
【０２９０】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る半導体レー
ザ素子によれば、第１クラッド層，つまり基板側のクラ
ッド層の屈折率を、第２クラッド層，つまり電流光閉じ
込め層側のクラッド層の屈折率より大きくしたので、電
流光閉じ込め層への光のしみだしが抑制されることとな
り、第２クラッド層の層厚を増大させることなく、スト
ライプ溝内外の等価屈折率差を、レーザ光の自励発振可
能な範囲の低い値に設定することができる。
ザ素子によれば、第１クラッド層，つまり基板側のクラ
ッド層の屈折率を、第２クラッド層，つまり電流光閉じ
込め層側のクラッド層の屈折率より大きくしたので、電
流光閉じ込め層への光のしみだしが抑制されることとな
り、第２クラッド層の層厚を増大させることなく、スト
ライプ溝内外の等価屈折率差を、レーザ光の自励発振可
能な範囲の低い値に設定することができる。
【０２９１】しかも、上記第１クラッド層と活性層との
間に、第１クラッド層より屈折率の低い低屈折率層を介
在させているため、層厚方向に分布する光のうち、活性
層内に分布する光の割合が、上記第１クラッド層の屈折
率を第２クラッド層の屈折率より大きくしたことにより
低下するのを抑制することができる。このためストライ
プ溝外側部分での活性層への光の閉じ込め割合Γact.ou
t を、自励発振可能な範囲であって、水平方向の放射角
の半値幅が１１°以上となるような値にすることができ
る。
間に、第１クラッド層より屈折率の低い低屈折率層を介
在させているため、層厚方向に分布する光のうち、活性
層内に分布する光の割合が、上記第１クラッド層の屈折
率を第２クラッド層の屈折率より大きくしたことにより
低下するのを抑制することができる。このためストライ
プ溝外側部分での活性層への光の閉じ込め割合Γact.ou
t を、自励発振可能な範囲であって、水平方向の放射角
の半値幅が１１°以上となるような値にすることができ
る。
【０２９２】この結果、まず、等価屈折率差及び係数Γ
act.out が自励発振可能な範囲の値になるため、自励発
振を確実に行うことができる。
act.out が自励発振可能な範囲の値になるため、自励発
振を確実に行うことができる。
【０２９３】また、第２クラッド層の層厚を小さく抑え
ているため、該クラッド層での無効電流や抵抗が小さ
く、駆動電流，駆動電圧の小さい低消費電力のレーザ素
子を実現できる。
ているため、該クラッド層での無効電流や抵抗が小さ
く、駆動電流，駆動電圧の小さい低消費電力のレーザ素
子を実現できる。
【０２９４】さらに、水平方向の放射角の半値幅が１１
°以上となって放射光のだ円率が２．５以下に抑えられ
るため、コリメータレンズなどとの光結合効率の低下を
防止できる。
°以上となって放射光のだ円率が２．５以下に抑えられ
るため、コリメータレンズなどとの光結合効率の低下を
防止できる。
【０２９５】この発明に係る半導体レーザ素子によれ
ば、第１クラッド層，つまり基板側のクラッド層の屈折
率を、第２クラッド層，つまり電流光閉じ込め層側のク
ラッド層の屈折率より大きくしたので、電流光閉じ込め
層への光のしみだしが抑制されることとなり、第２クラ
ッド層の層厚を増大させることなく、ストライプ溝内外
の等価屈折率差を、レーザ光の自励発振可能な範囲の低
い値に設定することができる。しかも、上記第２クラッ
ド層と活性層との間に、第２クラッド層より屈折率の高
い高屈折率層を介在させたので、第２クラッド層側の活
性層近傍部分で光強度が増加することとなる。この結
果、上記高屈折率層が介在しない場合に比べて、活性層
内に分布する光の割合が増大し、上記第１クラッド層の
屈折率を第２クラッド層の屈折率より大きくしたことに
よる活性層内への光閉じ込め割合の低下を抑制すること
ができる。
ば、第１クラッド層，つまり基板側のクラッド層の屈折
率を、第２クラッド層，つまり電流光閉じ込め層側のク
ラッド層の屈折率より大きくしたので、電流光閉じ込め
層への光のしみだしが抑制されることとなり、第２クラ
ッド層の層厚を増大させることなく、ストライプ溝内外
の等価屈折率差を、レーザ光の自励発振可能な範囲の低
い値に設定することができる。しかも、上記第２クラッ
ド層と活性層との間に、第２クラッド層より屈折率の高
い高屈折率層を介在させたので、第２クラッド層側の活
性層近傍部分で光強度が増加することとなる。この結
果、上記高屈折率層が介在しない場合に比べて、活性層
内に分布する光の割合が増大し、上記第１クラッド層の
屈折率を第２クラッド層の屈折率より大きくしたことに
よる活性層内への光閉じ込め割合の低下を抑制すること
ができる。
【０２９６】これによって、上記と同様、ストライプ溝
外側部分での活性層への光の閉じ込め割合Γact.out
を、自励発振可能な範囲であって、水平方向の放射角の
半値幅が１１°以上となるような値にすることができ
る。
外側部分での活性層への光の閉じ込め割合Γact.out
を、自励発振可能な範囲であって、水平方向の放射角の
半値幅が１１°以上となるような値にすることができ
る。
【０２９７】この発明に係る半導体レーザ素子の自励発
振強度の調整方法によれば、上記構造の半導体レーザ素
子において、ストライプ溝内外の等価屈折率の差Δｎ及
びストライプ溝外側での活性層への光の閉じ込め割合Γ
act.out をそれぞれ所定の範囲内の値に設定して、該自
励発振強度の調整を行うようにしたので、自励発振可能
な素子構造を、第２クラッド層の層厚を増大させること
なく、しかも出射レーザ光のだ円率を小さく抑えつつ、
確実かつ簡単に実現することができる。
振強度の調整方法によれば、上記構造の半導体レーザ素
子において、ストライプ溝内外の等価屈折率の差Δｎ及
びストライプ溝外側での活性層への光の閉じ込め割合Γ
act.out をそれぞれ所定の範囲内の値に設定して、該自
励発振強度の調整を行うようにしたので、自励発振可能
な素子構造を、第２クラッド層の層厚を増大させること
なく、しかも出射レーザ光のだ円率を小さく抑えつつ、
確実かつ簡単に実現することができる。
【０２９８】この発明に係る半導体レーザ素子によれ
ば、活性層近傍の第１クラッド層，つまり基板側のクラ
ッド層の少なくとも一部の領域の屈折率を第１クラッド
層のその他の領域の屈折率よりも小さくしたので、第１
クラッド層への光のしみだしを増大して、第２クラッド
層側の電流光閉じ込め層への光のしみだしを抑制でき
る。
ば、活性層近傍の第１クラッド層，つまり基板側のクラ
ッド層の少なくとも一部の領域の屈折率を第１クラッド
層のその他の領域の屈折率よりも小さくしたので、第１
クラッド層への光のしみだしを増大して、第２クラッド
層側の電流光閉じ込め層への光のしみだしを抑制でき
る。
【０２９９】さらに、本発明の素子では、上記低屈折率
層を活性層近傍に設けることにより、活性層の光閉じ込
めの割合の低下を効果的に抑制できる。
層を活性層近傍に設けることにより、活性層の光閉じ込
めの割合の低下を効果的に抑制できる。
【０３００】従って、第２クラッド層をそれほど厚くす
ることなく、等価屈折率差△ｎを低減でき、そのとき活
性層の光閉じ込めの割合の低下を抑制できる。
ることなく、等価屈折率差△ｎを低減でき、そのとき活
性層の光閉じ込めの割合の低下を抑制できる。
【０３０１】これにより第２クラッド層厚増大に伴う無
効電流増大及び素子抵抗増大を防止できるとともに、自
励発振による低雑音化が可能となり、この結果、駆動電
流、駆動電圧低減による低消費電力の自励発振型の低雑
音レーザを実現できる。
効電流増大及び素子抵抗増大を防止できるとともに、自
励発振による低雑音化が可能となり、この結果、駆動電
流、駆動電圧低減による低消費電力の自励発振型の低雑
音レーザを実現できる。
【０３０２】この発明に係る半導体レーザ素子によれ
ば、活性層近傍の第２クラッド層，つまり電流光閉じ込
め層側のクラッド層の少なくとも一部の領域の屈折率
を、第２クラッド層のその他の領域よりも大きくしたの
で、第２クラッド層への光のしみだしを少なくして、電
流光閉じ込め層への光のしみだしを抑制できる。
ば、活性層近傍の第２クラッド層，つまり電流光閉じ込
め層側のクラッド層の少なくとも一部の領域の屈折率
を、第２クラッド層のその他の領域よりも大きくしたの
で、第２クラッド層への光のしみだしを少なくして、電
流光閉じ込め層への光のしみだしを抑制できる。
【０３０３】さらに、本発明の素子では第２クラッド層
の上記高屈折率層以外の低屈折率領域が存在するため
に、活性層の光閉じ込めの割合の低下を抑制できる。
の上記高屈折率層以外の低屈折率領域が存在するため
に、活性層の光閉じ込めの割合の低下を抑制できる。
【０３０４】これによって、上記と同様、第２クラッド
層厚増大に伴う無効電流増大及び素子抵抗増大を防止で
き、自励発振による低雑音化が可能となり、駆動電流、
駆動電圧低減による低消費電力の自励発振型の低雑音レ
ーザを実現できる。
層厚増大に伴う無効電流増大及び素子抵抗増大を防止で
き、自励発振による低雑音化が可能となり、駆動電流、
駆動電圧低減による低消費電力の自励発振型の低雑音レ
ーザを実現できる。
【０３０５】この発明に係る半導体レーザ素子の自励発
振強度の調整方法によれば、上記半導体レーザ素子にお
いて、ストライプ溝内外での等価屈折率との差（△
ｎ）、及び活性層での光閉じ込めの割合Γact.out をそ
れぞれ所定の範囲内の値に設定し、かつ、Γact.out ／
Δｎの値を所定値以上の値に設定して、該自励発振強度
を調整するようにしたので、高い強度の自励発振可能な
素子構造を、第２クラッド層の層厚を増大させることな
く確実かつ簡単に実現することができる。
振強度の調整方法によれば、上記半導体レーザ素子にお
いて、ストライプ溝内外での等価屈折率との差（△
ｎ）、及び活性層での光閉じ込めの割合Γact.out をそ
れぞれ所定の範囲内の値に設定し、かつ、Γact.out ／
Δｎの値を所定値以上の値に設定して、該自励発振強度
を調整するようにしたので、高い強度の自励発振可能な
素子構造を、第２クラッド層の層厚を増大させることな
く確実かつ簡単に実現することができる。
【図１】本発明の第１の実施例による半導体レーザ素子
の断面構造を示す図である。
の断面構造を示す図である。
【図２】上記第１の実施例の半導体レーザ素子のストラ
イプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図で
ある。
イプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図で
ある。
【図３】本発明の第２の実施例による半導体レーザ素子
の断面構造を示す図である。
の断面構造を示す図である。
【図４】上記第２の実施例の半導体レーザ素子のストラ
イプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図で
ある。
イプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図で
ある。
【図５】本発明の第３の実施例による半導体レーザ素子
の断面構造を示す図である。
の断面構造を示す図である。
【図６】上記第３の実施例の半導体レーザ素子のストラ
イプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図で
ある。
イプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図で
ある。
【図７】本発明の第４の実施例による半導体レーザ素子
の断面構造を示す図である。
の断面構造を示す図である。
【図８】上記第４の実施例の半導体レーザ素子のストラ
イプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図で
ある。
イプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図で
ある。
【図９】本発明の第５の実施例による半導体レーザ素子
の断面構造を示す図である。
の断面構造を示す図である。
【図１０】上記第５の実施例の半導体レーザ素子のスト
ライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図
である。
ライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図
である。
【図１１】本発明の第６の実施例による半導体レーザ素
子の断面構造を示す図である。
子の断面構造を示す図である。
【図１２】上記第６の実施例の半導体レーザ素子のスト
ライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図
である。
ライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図
である。
【図１３】従来の半導体レーザ素子の構成例（従来例
１）を示す断面図である。
１）を示す断面図である。
【図１４】従来例１の半導体レーザ素子のストライプ内
部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図である。
部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図である。
【図１５】半導体レーザ素子のｐ−第２クラッド層の層
厚と横方向屈折率差との関係を示す図である。
厚と横方向屈折率差との関係を示す図である。
【図１６】半導体レーザ素子のｐ−第２クラッド層の層
厚とストライプ外部の活性層光閉じ込め係数Γact.out
との関係を示す図である。
厚とストライプ外部の活性層光閉じ込め係数Γact.out
との関係を示す図である。
【図１７】半導体レーザ素子のストライプ外部の活性層
光閉じ込め係数Γact.out と、水平方向の放射角の半値
幅との関係を示す図である。
光閉じ込め係数Γact.out と、水平方向の放射角の半値
幅との関係を示す図である。
【図１８】従来の半導体レーザ素子の他の構成例（従来
例２）を示す断面図である。
例２）を示す断面図である。
【図１９】従来例２の半導体レーザ素子のストライプ内
部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図である。
部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図である。
【図２０】従来の半導体レーザ素子の他の構成例（従来
例３）を示す断面図である。
例３）を示す断面図である。
【図２１】従来例３の半導体レーザ素子のストライプ内
部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図である。
部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図である。
【図２２】半導体レーザ素子のｐ−第２クラッド層の層
厚とストライプ外部の無効電流との関係を示す図であ
る。
厚とストライプ外部の無効電流との関係を示す図であ
る。
【図２３】半導体レーザ素子のｐ−第２クラッド層の層
厚とｐ−第２クラッド層内の抵抗との関係を示す図であ
る。
厚とｐ−第２クラッド層内の抵抗との関係を示す図であ
る。
【図２４】本発明の第７の実施例による半導体レーザ素
子の断面構造を示す図である。
子の断面構造を示す図である。
【図２５】上記第７の実施例の半導体レーザ素子のスト
ライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図
である。
ライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図
である。
【図２６】本発明の第８の実施例による半導体レーザ素
子の断面構造を示す図である。
子の断面構造を示す図である。
【図２７】上記第８の実施例の半導体レーザ素子のスト
ライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図
である。
ライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図
である。
【図２８】本発明の第９の実施例による半導体レーザ素
子の断面構造を示す図である。
子の断面構造を示す図である。
【図２９】上記第９の実施例の半導体レーザ素子のスト
ライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図
である。
ライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図
である。
【図３０】本発明の第１０の実施例による半導体レーザ
素子の断面構造を示す図である。
素子の断面構造を示す図である。
【図３１】上記第１０の実施例の半導体レーザ素子のス
トライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す
図である。
トライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す
図である。
【図３２】本発明の第１１の実施例による半導体レーザ
素子の断面構造を示す図である。
素子の断面構造を示す図である。
【図３３】上記第１１の実施例の半導体レーザ素子のス
トライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す
図である。
トライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す
図である。
【図３４】本発明の第１２の実施例による半導体レーザ
素子の断面構造を示す図である。
素子の断面構造を示す図である。
【図３５】上記第１２の実施例の半導体レーザ素子のス
トライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す
図である。
トライプ内部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す
図である。
【図３６】従来の半導体レーザ素子の他の構成例（従来
例４）を示す断面図である。
例４）を示す断面図である。
【図３７】従来例４の半導体レーザ素子のストライプ内
部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図である。
部の層厚方向の屈折率と光強度の分布を示す図である。
【図３８】従来例４と実施例７について、横方向屈折率
差とｐ−第２クラッド層の関係を示す図である。
差とｐ−第２クラッド層の関係を示す図である。
【図３９】従来例５と実施例８について、横方向屈折率
差とｐ−第２クラッド層の関係を示す図である。
差とｐ−第２クラッド層の関係を示す図である。
【図４０】従来例４と５について、横方向屈折率差とｐ
−第２クラッド層の関係を示す図である。
−第２クラッド層の関係を示す図である。
【図４１】横方向屈折率差とストライプ外部の活性層光
閉じ込め係数の関係を示す図である。
閉じ込め係数の関係を示す図である。
１００、１５０、２５０、３５０、４５０、５００、５
５０、６００、６５０、７００、８００、９００ 半導
体レーザ素子 １００ａ、１５０ａ、２５０ａ、３５０ａ、４５０ａ、
５００ａ、５５０ａ、６００ａ、６５０ａ、７００ａ、
８００ａ、９００ａ 半導体積層構造 １０２、１５２、２５２、３５２、４５２、５０２、５
５２、６０２、６５８、７０２、８０４、９０２ 第１
クラッド層 １０３、１５３、２５３、３５３、４５３、５０３、６
０３、７０３、８０７低屈折率層 １０４、１５４、２５５、３５４、４５５、５０４、５
５３、６０４、６５７、７０５、８０６、９０３ 活性
層 １０５、１５５、２５６、３５６、４５７、５０５、５
５５、６５４、７０７、８０８、９０５ 第２クラッド
層 １０８、１５６、２５９、３５８、４５９、５０７、６
０８、６５２、７０９、８０２ 電流光閉じ込め層 １０９、１５７、２６０、３５７、４５８、５０８、５
６２、８０３、９１２ストライプ溝 ２５４、３５５、４５４、４５６、６０５、６５６、７
０４、７０６、８０５中間層 ５５４、６５５、９０４ 高屈折率層 ６０７ リッジストライプ
５０、６００、６５０、７００、８００、９００ 半導
体レーザ素子 １００ａ、１５０ａ、２５０ａ、３５０ａ、４５０ａ、
５００ａ、５５０ａ、６００ａ、６５０ａ、７００ａ、
８００ａ、９００ａ 半導体積層構造 １０２、１５２、２５２、３５２、４５２、５０２、５
５２、６０２、６５８、７０２、８０４、９０２ 第１
クラッド層 １０３、１５３、２５３、３５３、４５３、５０３、６
０３、７０３、８０７低屈折率層 １０４、１５４、２５５、３５４、４５５、５０４、５
５３、６０４、６５７、７０５、８０６、９０３ 活性
層 １０５、１５５、２５６、３５６、４５７、５０５、５
５５、６５４、７０７、８０８、９０５ 第２クラッド
層 １０８、１５６、２５９、３５８、４５９、５０７、６
０８、６５２、７０９、８０２ 電流光閉じ込め層 １０９、１５７、２６０、３５７、４５８、５０８、５
６２、８０３、９１２ストライプ溝 ２５４、３５５、４５４、４５６、６０５、６５６、７
０４、７０６、８０５中間層 ５５４、６５５、９０４ 高屈折率層 ６０７ リッジストライプ
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(56)参考文献 特開 平６−104525（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−112186（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−12885（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−307781（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−113586（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−147479（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 5/00 - 5/50
Claims (7)
- 【請求項１】 活性層を、これより屈折率の小さい第１
導電型の第１クラッド層及び第２導電型の第２クラッド
層の間に挟み込んでなり、レーザ光を発生させるための
半導体積層構造と、 該第２クラッド層の、該活性層とは反対側の表面上に形
成された第２導電型のストライプ状半導体層を有し、レ
ーザ駆動電流及びレーザ光を該活性層の、該ストライプ
状半導体層に対応する領域に閉じ込めるための電流光閉
込め手段とを備え、 該半導体積層構造は、該第１クラッド層の屈折率が該第
２クラッド層の屈折率より大きく、かつ該第１クラッド
層と該活性層との間に、該第１クラッド層より屈折率の
小さい第１導電型の半導体層を少なくとも一層有するも
のである半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 活性層を、これより屈折率の小さい第１
導電型の第１クラッド層及び第２導電型の第２クラッド
層の間に挟み込んでなり、レーザ光を発生させるための
半導体積層構造と、 該第２クラッド層の、該活性層とは反対側の表面上に形
成された第２導電型のストライプ状半導体層を有し、レ
ーザ駆動電流及びレーザ光を該活性層の、該ストライプ
状半導体層に対応する領域に閉じ込めるための電流光閉
込め手段とを備え、 該半導体積層構造は、該第１クラッド層の屈折率が該第
２クラッド層の屈折率より大きく、かつ、該第１クラッ
ド層と該活性層との間に、該第１クラッド層より屈折率
の小さい第１導電型の半導体層を少なくとも一層有する
とともに、該第２クラッド層と該活性層との間に、該第
２クラッド層より屈折率の大きい第２導電型の半導体層
を少なくとも一層有するものである半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体レーザ
素子において、 該ストライプ状半導体層内側での層厚方向の等価屈折率
と、該ストライプ状半導体層外側での層厚方向の等価屈
折率との差を１×１０-3から４×１０-3の範囲内の値と
し、かつ、 該ストライプ状半導体層外側での層厚方向における活性
層内への光の閉じ込めの割合を０．１２から０．３の範
囲内の値とした半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 請求項３に記載の半導体レーザ素子の自
励発振強度を調整する方法であって、 前記ストライプ状半導体層内側での層厚方向の等価屈折
率と、該ストライプ状半導体層外側での層厚方向の等価
屈折率との差、及び該ストライプ状半導体層外側での層
厚方向における活性層内への光の閉じ込めの割合をそれ
ぞれ所定の範囲内の値に設定して、該自励発振強度の調
整を行う半導体レーザー素子の自励発振強度の調整方
法。 - 【請求項５】 活性層を、これより屈折率の小さい第１
導電型の第１クラッド層及び第２導電型の第２クラッド
層の間に挟み込んでなり、レーザ光を発生させるための
半導体積層構造と、 該第２クラッド層の、該活性層とは反対側の表面上に形
成された第２導電型のストライプ状半導体層を有し、レ
ーザ駆動電流及びレーザ光を該活性層の、該ストライプ
状半導体層に対応する領域に閉じ込めるための電流光閉
込め手段とを備え、 該第１クラッド層は、前記活性層側に位置する領域の屈
折率が、該第１クラッド層の該活性層側とは反対側に位
置する領域の屈折率よりも小さいものであるとともに、
該第２クラッド層は、前記活性層側に位置する領域の屈
折率が、該第２クラッド層の該活性層側とは反対側に位
置する領域の屈折率よりも大きいものである半導体レー
ザ素子。 - 【請求項６】 請求項１または２に記載の半導体レーザ
素子において、 前記ストライプ状半導体層内側での層厚方向の等価屈折
率と、該ストライプ状半導体層外側での層厚方向の等価
屈折率との差（△ｎ）を、２×１０-3から５×１０-3の
範囲内の値とし、かつ、 該ストライプ状半導体層外側での層厚方向における活性
層内への光の閉込め割合（Γａｃｔ．ｏｕｔ）を０．１
から０．４の範囲内の値とし、 Γａｃｔ．ｏｕｔ／△ｎを５０以上の値にした半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項７】 請求項６に記載の半導体レーザ素子の自
励発振強度を調整する方法であって、 前記ストライプ状半導体層内側での層厚方向の等価屈折
率と、該ストライプ状半導体層外側での層厚方向の等価
屈折率との差（△ｎ）、及び該ストライプ状半導体層外
側での層厚方向における活性層内への光の閉込め割合
（Γａｃｔ．ｏｕｔ）をそれぞれ所定の範囲内の値に設
定し、かつ、Γａｃｔ．ｏｕｔ／△ｎの値を所定値以上
の値に設定して、該自励発振強度を調整する半導体レー
ザ素子の自励発振強度の調整方法。
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|---|---|---|---|
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| JP5-265121 | 1993-10-22 | ||
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