JPH098414A - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ディスクの光源として用いる、非点隔差が
小さく低雑音で低出力から高出力まで横モードの安定な
半導体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 ｎ型のＧａＡｓよりなる半導体基板１の
上に、ｎ型のＧａＡｓよりなるバッファ層２、ｎ型のＧ
ａ_0.45Ａｌ_0.55Ａｓよりなる第１クラッド層３、Ｇａ
_0.85Ａｌ_0.15Ａｓよりなる活性層４、ｐ型のＧａ_0.45Ａ
ｌ_0.55Ａｓよりなる第１光ガイド層５、ｐ型のＧａ_0.8
Ａｌ_0.2 Ａｓよりなる第２光ガイド層６が形成されてい
る。第２の光ガイド層６の上には、共振器方向に対して
不連続なｐ型のＧａ_0.45Ａｌ_0.55Ａｓよりなるストライ
プ領域７ａが形成されていると共にストライプ領域７ａ
の両側にはｎ型のＧａ_0.3 Ａｌ_0.7 Ａｓよりなる電流ブ
ロック層７が形成されている。ストライプ領域７ａ及び
電流ブロック層７の上にはｐ型のＧａ_0.45Ａｌ_0.55Ａｓ
よりなる第２クラッド層８が形成され、第２クラッド層
８の上にはｐ型のＧａＡｓよりなるコンタクト層９が形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の光
源として好適な、非点隔差が小さく低雑音で低出力から
高出力まで安定な基本横モードで発振する半導体レーザ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来の半導体レーザ装置について
説明する。

【０００３】図１５は、特開平６−１９６８０１号公報
に示されている従来の半導体レーザ装置の断面図であ
る。図１５に示すように、従来の半導体レーザ装置は、
ｎ型のＧａＡｓよりなる半導体基板２１の上にｎ型のＧ
ａＡｓよりなるバッファ層２２が形成され、バッファ層
２２の上にｎ型のＧａ_0.5 Ａｌ_0.5 Ａｓよりなる第１ク
ラッド層２３が形成され、第１クラッド層２３の上にＧ
ａ_0.85Ａｌ_0.15Ａｓよりなる活性層２４が形成され、活
性層２４の上にｐ型のＧａ_0.5 Ａｌ_0.5 Ａｓよりなる第
１光ガイド層２５が形成され、第１光ガイド層２５の上
にｐ型のＧａ_0.8Ａｌ_0.2 Ａｓよりなる第２光ガイド層
２６が形成されている。また、第２光ガイド層２６の上
には電流チャンネルとなるｐ型のＧａ_0.5 Ａｌ_0.5 Ａｓ
よりなるストライプ領域２７ａが形成され、第２光ガイ
ド層２６の上におけるストライプ領域２７ａ以外の領域
にはｎ型のＧａ_0.4 Ａｌ_0.6 Ａｓよりなる電流ブロック
層２７が形成されている。また、電流ブロック層２７の
上にはＧａ_0.8 Ａｌ_0.2 Ａｓよりなる保護層２８が形成
され、保護層２８及びストライプ領域２７ａの上にはｐ
型のＧａ_0.5 Ａｌ_0.5 Ａｓよりなる第２クラッド層２９
が形成され、第２クラッド層２９の上にはｐ型のＧａＡ
ｓよりなるコンタクト層３０が形成されている。

【０００４】この場合、安定な単一横モード発振を得る
ため、電流ブロック層２７のＡｌＡｓ混晶比を第２クラ
ッド層２９のＡｌＡｓ混晶比よりも高く設定している。

【０００５】この構造の半導体レーザ装置においては、
コンタクト層３０から注入される電流はストライプ領域
２７ａ内に閉じ込められ、ストライプ領域２７ａの下側
の活性層２４において波長７８０ｎｍ帯の単一横モード
のレーザ光が発振する。この構造によると、電流ブロッ
ク層２７はレーザ光に対して透明であり、光がストライ
プ領域２７ａの外部に大きくしみだすため、可飽和吸収
領域を容易に形成できるので、自励発振が容易に得やす
いと共に低雑音の半導体レーザ装置を得ることができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
半導体レーザ装置において、光ディスクの光源として適
用できる程度に十分な低雑音特性を得るべくスペクトル
を多モード化する場合、すなわちセルフパルセーション
を生じさせる場合には、光分布を水平方向に広げ、電流
ブロック層２７の下側の活性層２４を可飽和吸収領域と
する。このためには、ストライプ領域２７ａの内外の屈
折率差をかなり小さくする必要がある。

【０００７】しかしながら、レーザ発振時にはプラズマ
効果によるストライプ領域内の屈折率の低下があるの
で、高出力時においても安定な横モードを得るために
は、ストライプ領域内外の実効屈折率差は６×１０^-3以
上必要である。これに対して、従来の構造においてセル
フパルセーションを得るには、実効屈折率差が６×１０
^-3未満でなくてはならない。このため、従来の構造にお
いては、高出力時には横モードが変形してしまうという
問題があった。

【０００８】また、電流ブロック層２７の下側の活性層
２４における可飽和吸収領域によって導波路を伝搬する
波面に曲がりが生じ、レンズによりレーザビームを集光
した場合に非点隔差を生じるという問題があった。

【０００９】横モードの変形やレーザ光を集光した場合
における非点隔差の存在は、光ディスクへの応用におい
て、スポットを小さく絞れない原因となるので、大きな
問題となる。

【００１０】この問題を解決するため、特開昭６１−１
７４６８５又は特開昭６１−１７１１８８等において、
共振器の端面部のみを屈折率ガイド構造にする方法が提
案されている。

【００１１】しかしながら、共振器の内部領域において
は、自励発振させるために実効屈折率差を小さくしてい
るので、高出力において安定な横モードを維持すること
ができなかった。

【００１２】前記の理由により、従来の構造によると、
横モードが安定し且つ非点隔差のない低雑音で高出力の
半導体レーザ装置を実現することはできなかった。

【００１３】本発明は、前記の問題を解決するものであ
り、低雑音特性を有し、高出力においても横モードが安
定しており、非点隔差のない高出力の半導体レーザ装置
を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、半導体レーザ装置において、ストライプ
領域を不連続にしてストライプ領域に電流非注入部を設
け、活性層におけるストライプ領域の下側に可飽和吸収
領域を形成するものである。

【００１５】請求項１の発明が講じた解決手段は、半導
体層よりなる活性層と、該活性層の上に形成された第１
導電型の半導体層よりなる光ガイド層と、該光ガイド層
の上に形成された第１導電型の半導体層よりなるストラ
イプ領域と、前記光ガイド層の上における前記ストライ
プ領域の両側に形成された第２導電型の電流ブロック層
とを備えた半導体レーザ装置を前提とし、前記ストライ
プ領域は、共振器方向に対して少なくとも１か所の不連
続部を有している構成とするものである。

【００１６】前記の構成により、活性層への電流の注入
はストライプ領域により決定されるところ、活性層にお
けるストライプ領域の不連続部の下側には電流が注入さ
れない。このため、可飽和吸収領域を活性層におけるス
トライプ領域の不連続部の下側に形成することができ
る。

【００１７】請求項２の発明が講じた解決手段は、Ｇａ
_1-X Ａｌ_X Ａｓ層よりなる活性層と、該活性層の上に形
成された第１導電型のＧａ_1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層よりなる光
ガイド層と、該光ガイド層の上に形成された第１導電型
のＧａ_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ層よりなるストライプ領域と、前
記光ガイド層の上における前記ストライプ領域の両側に
形成された第２導電型のＧａ_1-Z Ａｌ_Z Ａｓ層よりなる
電流ブロック層とを備えた半導体レーザ装置を前提と
し、前記活性層、光ガイド層、ストライプ領域及び電流
ブロック層の各混晶比のＸ、Ｙ１、Ｙ２及びＺの間にＺ
＞Ｙ２＞Ｘ≧０及びＹ１＞Ｘの関係が成立し、前記スト
ライプ領域は共振器方向に対して少なくとも１か所の不
連続部を有している構成とするものである。

【００１８】前記の構成により、ストライプ領域のＡｌ
Ａｓ混晶比よりも電流ブロック層のＡｌＡｓ混晶比の方
が高いため、ストライプ領域の実効屈折率がストライプ
領域外の実効屈折率よりも高くなり、屈折率導波機構に
よる安定な単一横モード発振を得ることができる。

【００１９】請求項３の発明が講じた解決手段は、量子
井戸構造を有する活性層と、該活性層の上に形成された
第１導電型のＧａ_1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層よりなる光ガイド層
と、該光ガイド層の上に形成された第１導電型のＧａ
_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ層よりなるストライプ領域と、前記光ガ
イド層の上における前記ストライプ領域の両側に形成さ
れた第２導電型のＧａ_1-Z Ａｌ_Z Ａｓよりなる電流ブロ
ック層とを備えた半導体レーザ装置を前提とし、前記光
ガイド層、ストライプ領域及び電流ブロック層の各混晶
比のＹ１、Ｙ２及びＺの間にＹ１＞０及びＺ＞Ｙ２＞０
の関係が成立し、前記ストライプ領域は共振器方向に対
して少なくとも１か所の不連続部を有している構成とす
るものである。

【００２０】前記の構成により、活性層が量子井戸構造
を有する半導体レーザ装置において、ストライプ領域の
ＡｌＡｓ混晶比よりも電流ブロック層のＡｌＡｓ混晶比
の方が高いため、ストライプ領域の実効屈折率がストラ
イプ領域外の実効屈折率よりも高くなり、屈折率導波機
構による安定な単一横モード発振を得ることができる。

【００２１】請求項４の発明が講じた解決手段は、Ｇａ
_1-x Ａｌ_x Ａｓ層よりなる活性層と、該活性層の上に形
成された第１導電型のＧａ_1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層よりなる第
１光ガイド層と、該第１光ガイド層の上に形成された第
１導電型のＧａ_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓよりなる第２光ガイド層
と、該第２光ガイド層の上に形成された第１導電型のＧ
ａ_1-Y3Ａｌ_Y3Ａｓ層よりなるストライプ領域と、前記第
２光ガイド層の上における前記ストライプ領域の両側に
形成された第２導電型のＧａ_1-Z Ａｌ_Z Ａｓ層よりなる
電流ブロック層とを備えた半導体レーザ装置を前提と
し、前記活性層、第１光ガイド層、第２光ガイド層、ス
トライプ領域及び電流ブロック層の各混晶比のＸ、Ｙ
１、Ｙ２、Ｙ３及びＺの間にＺ＞Ｙ３＞Ｙ２＞Ｘ≧０及
びＹ１＞Ｙ２の関係が成立し、前記ストライプ領域は共
振器方向に対して少なくとも１か所の不連続部を有して
いる構成とするものである。

【００２２】前記の構成により、第２光ガイド層のＡｌ
Ａｓ混晶比を第１光ガイド層のＡｌＡｓ混晶比よりも低
くしているため、第２光ガイド層とストライプ領域との
間の界面抵抗を容易に下げることができる。

【００２３】また、第２光ガイド層は活性層により発振
されるレーザ光に対して透明であるため、活性層近傍に
おける発熱が抑制される。

【００２４】請求項５の発明が講じた解決手段は、量子
井戸構造を有する活性層と、該活性層の上に形成された
第１導電型のＧａ_1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層よりなる第１光ガイ
ド層と、該第１光ガイド層の上に形成された第１導電型
のＧａ_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ層よりなる第２光ガイド層と、該
第２光ガイド層の上に形成された第１導電型のＧａ_{1- Y3}
Ａｌ_Y3Ａｓ層よりなるストライプ領域と、前記第２光ガ
イド層の上における前記ストライプ領域の両側に形成さ
れた第２導電型のＧａ_1-Z Ａｌ_Z Ａｓよりなる電流ブロ
ック層とを備えた半導体レーザ装置を前提とし、前記活
性層、第１光ガイド層、第２光ガイド層、ストライプ領
域及び電流ブロック層の各混晶比のＹ１、Ｙ２、Ｙ３及
びＺの間にＺ＞Ｙ３＞Ｙ２＞０及びＹ１＞Ｙ２の関係が
成立し、前記ストライプ領域は共振器方向に対して少な
くとも１か所の不連続部を有している構成とするもので
ある。

【００２５】前記の構成により、活性層が量子井戸構造
を有する半導体レーザ装置において、第２光ガイド層の
ＡｌＡｓ混晶比を第１光ガイド層のＡｌＡｓ混晶比より
も低くしているため、第２光ガイド層とストライプ領域
との間の界面抵抗を容易に下げることができる。

【００２６】また、第２光ガイド層は活性層により発振
されるレーザ光に対して透明であるため、活性層近傍に
おける発熱が抑制される。

【００２７】請求項６の発明が講じた解決手段は、Ｉｎ
_0.5 （Ｇａ_1-X Ａｌ_X ）_0.5 Ｐ層よりなる活性層と、該
活性層の上に形成された第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ
_1-Y1Ａｌ_Y1）_0.5 Ｐ層よりなる光ガイド層と、該光ガイ
ド層の上に形成された第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y2
Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ層よりなるストライプ領域と、前記光ガ
イド層の上における前記ストライプ領域の両側に形成さ
れた第２導電型のＩｎ_{0. 5} （Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z ）_0.5 Ｐ層
よりなる電流ブロック層とを備えた半導体レーザ装置を
前提とし、前記活性層、光ガイド層、ストライプ領域及
び電流ブロック層の各混晶比のＸ、Ｙ１、Ｙ２及びＺの
間にＺ＞Ｙ２≧Ｘ≧０及びＹ１＞Ｘの関係が成立し、前
記ストライプ領域は共振器方向に対して少なくとも１か
所の不連続部を有している構成とするものである。

【００２８】前記の構成により、ストライプ領域のＡｌ
混晶比よりも電流ブロック層のＡｌ混晶比の方が高いた
め、ストライプ領域の実効屈折率がストライプ領域外の
実効屈折率よりも高くなり、屈折率導波機構による安定
な単一横モード発振を得ることができる。

【００２９】請求項７の発明が講じた解決手段は、量子
井戸構造を有する活性層と、該活性層の上に形成された
第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1）_0.5 Ｐ層より
なる光ガイド層と、該光ガイド層の上に形成された第１
導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y2Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ層よりなる
ストライプ領域と、前記光ガイド層の上における前記ス
トライプ領域の両側に形成された第２導電型のＩｎ_0.5
（Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z ）_{0. 5} Ｐ層よりなる電流ブロック層と
を備えた半導体レーザ装置を前提とし、前記光ガイド
層、ストライプ領域及び電流ブロック層の各混晶比のＹ
１、Ｙ２及びＺの間にＺ＞Ｙ２≧０及びＹ１≧０の関係
が成立し、前記ストライプ領域は共振器方向に対して少
なくとも１か所の不連続部を有している構成とするもの
である。

【００３０】前記の構成により、活性層が量子井戸構造
からなる半導体レーザ装置において、ストライプ領域の
Ａｌ混晶比よりも電流ブロック層のＡｌ混晶比の方が高
いため、ストライプ領域の実効屈折率がストライプ領域
外の実効屈折率よりも高くなり、屈折率導波機構による
安定な単一横モード発振を得ることができる。

【００３１】請求項８の発明が講じた解決手段は、Ｉｎ
_0.5 （Ｇａ_1-X Ａｌ_X ）_0.5 Ｐ層よりなる活性層と、該
活性層の上に形成された第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ
_1-Y1Ａｌ_Y1）_0.5 Ｐ層よりなる第１光ガイド層と、該第
１光ガイド層の上に形成された第１導電型のＩｎ
_0.5 （Ｇａ_1-Y2Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ層よりなる第２光ガイド
層と、該第２光ガイド層の上に形成された第１導電型の
Ｉｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y3Ａｌ_Y3）_{0. 5} Ｐ層よりなるストライ
プ領域と、前記第２光ガイド層の上における前記ストラ
イプ領域の両側に形成された第２導電型のＩｎ_0.5 （Ｇ
ａ_1-Z Ａｌ_Z ）_0.5 Ｐ層よりなるよりなる電流ブロック
層とを備えた半導体レーザ装置を前提とし、前記活性
層、第１光ガイド層、第２光ガイド層、ストライプ領域
及び電流ブロック層の各混晶比のＸ、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３
及びＺの間にＺ＞Ｙ３＞Ｙ２≧Ｘ≧０及びＹ１＞Ｙ２の
関係が成立し、前記ストライプ領域は共振器方向に対し
て少なくとも１か所の不連続部を有している構成とする
ものである。

【００３２】前記の構成により、第２光ガイド層のＡｌ
混晶比を第１光ガイド層よりも低くしているため、第２
光ガイド層とストライプ領域との間の界面抵抗を容易に
下げることができる。

【００３３】また、第２光ガイド層は活性層により発振
されるレーザ光に対して透明であるため、活性層近傍に
おける発熱が抑制される。

【００３４】請求項９の発明が講じた解決手段は、量子
井戸構造を有する活性層と、該活性層の上に形成された
第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1）_0.5 Ｐ層より
なる第１光ガイド層と、該第１の光ガイド層の上に形成
された第１導電型のＩｎ_0.5（Ｇａ_1-Y2Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ
層よりなる第２光ガイド層と、該第２光ガイド層の上に
形成された第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y3Ａｌ_Y3）
_0.5 Ｐ層よりなるストライプ領域と、前記第２光ガイド
層の上における前記ストライプ領域の両側に形成された
第２導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z ）_0.5 Ｐ層より
なる電流ブロック層とを備えた半導体レーザ装置を前提
とし、前記第１光ガイド層、第２光ガイド層、ストライ
プ領域及び電流ブロック層の各混晶比のＹ１、Ｙ２、Ｙ
３及びＺの間にＺ＞Ｙ３＞Ｙ２≧０及びＹ１＞Ｙ２の関
係が成立し、前記ストライプ領域は共振器方向に対して
少なくとも１か所の不連続部を有している構成とするも
のである。

【００３５】前記の構成により、活性層が量子井戸構造
からなる半導体レーザ装置において、第２光ガイド層の
Ａｌ混晶比を第１光ガイド層よりも低くしているため、
第２光ガイド層とストライプ領域との間の界面抵抗を容
易に下げることができる。

【００３６】また、第２光ガイド層は活性層により発振
されるレーザ光に対して透明であるため、活性層近傍に
おける発熱が抑制される。

【００３７】請求項１０の発明が講じた解決手段は、半
導体レーザ装置の製造方法を、半導体基板上に、エピタ
キシャル成長法により、半導体層よりなる活性層、第１
導電型のＧａ_1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層よりなる光ガイド層及び
第２導電型のＧａ_1-Z Ａｌ_ZＡｓ層よりなる電流ブロッ
ク層を、前記Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層及びＧａ_1-Z Ａｌ_Z
Ａｓ層の各混晶比にＹ１＞０及びＺ＞０の関係が成立す
るように順次形成する工程と、前記電流ブロック層に対
して選択的にエッチングを行なうことにより、前記電流
ブロック層を、少なくとも１か所の不除去部が残り且つ
前記光ガイド層が露出するように共振器方向へ延びるス
トライプ状に除去する工程と、前記光ガイド層の上にお
ける前記電流ブロック層が除去されたストライプ状の領
域に、エピタキシャル成長法により、第１導電型のＧａ
_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ層を、前記Ｇａ_{1- Z} Ａｌ_Z Ａｓ層及びＧ
ａ_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ層の各混晶比の間にＺ＞Ｙ２＞０の関
係が成立するように形成する工程とを備えている構成と
するものである。

【００３８】前記の構成により、活性層上の第１導電型
の光ガイド層の上に第２導電型の電流ブロック層を形成
した後、該電流ブロック層をエッチングにより共振器方
向に不連続なストライプ状に除去し、その後、光ガイド
層の上における電流ブロック層が除去された領域に第１
導電型の領域を形成するので、光ガイド層の上に共振器
方向に対して不連続なストライプ領域を形成することが
できる。

【００３９】また、光ガイド層上に形成されるストライ
プ領域の実効屈折率が電流ブロック層の実効屈折率より
も高いため、ストライプ領域の内外に実効屈折率差が形
成されるので、屈折率導波機構が得られる。

【００４０】請求項１１の発明が講じた解決手段は、半
導体レーザ装置の製造方法を、半導体基板上に、エピタ
キシャル成長法により、半導体層よりなる活性層、第１
導電型のＧａ_1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層よりなる第１光ガイド
層、第１導電型のＧａ_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ層よりなる第２光
ガイド層及び第２導電型のＧａ_1-Z Ａｌ_Z Ａｓ層よりな
る電流ブロック層を、前記Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層、Ｇａ
_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ層及びＧａ_1-Z Ａｌ_Z Ａｓ層の各混晶比
の間にＺ＞Ｙ２＞Ｙ１＞０の関係が成立するように形成
する工程と、前記電流ブロック層に対して選択的にエッ
チングを行なうことにより、前記電流ブロック層を、少
なくとも１か所の不除去部が残り且つ前記第２光ガイド
層が露出するように共振器方向へ延びるストライプ状に
除去する工程と、前記第２光ガイド層の上における前記
電流ブロック層が除去されたストライプ状の領域に、エ
ピタキシャル成長法により、第１導電型のＧａ_1-Y3Ａｌ
_Y3Ａｓ層を、前記Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z Ａｓ層及びＧａ_1-Y3Ａ
ｌ_Y3Ａｓ層の各混晶比の間にＺ＞Ｙ３の関係を成立する
ように形成する工程とを備えている構成とするものであ
る。

【００４１】前記の構成により、活性層上の第１導電型
の第１光ガイド層の上に形成された第２光ガイド層の上
に第２導電型の電流ブロック層を形成した後、該電流ブ
ロック層をエッチングにより共振器方向に不連続なスト
ライプ状に除去し、その後、第２光ガイド層の上におけ
る電流ブロック層が除去された領域に第１導電型の領域
を形成するので、第２光ガイド層の上に共振器方向に対
して不連続なストライプ領域を形成することができる。

【００４２】また、第２光ガイド層のＡｌＡｓ混晶比を
第１光ガイド層のＡｌＡｓ混晶比よりも低くしているた
め、第２光ガイド層とストライプ領域との間の界面抵抗
を容易に下げることができ、また、第２光ガイド層は活
性層により発振されるレーザ光に対して透明であるた
め、活性層近傍における発熱が抑制される。

【００４３】また、第２光ガイド層上に形成されるスト
ライプ領域の実効屈折率が電流ブロック層の実効屈折率
よりも高いため、ストライプ領域の内外に実効屈折率差
が形成されるので、屈折率導波機構が得られる。

【００４４】請求項１２の発明が講じた解決手段は、半
導体レーザ装置の製造方法を、半導体基板上に、エピタ
キシャル成長法により、半導体層よりなる活性層、第１
導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1）_0.5 Ｐ層よりなる
光ガイド層及び第２導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Z Ａ
ｌ_Z ）_0.5 Ｐ層よりなる電流ブロック層を、前記Ｉｎ
_0.5（Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1）_0.5 Ｐ層及びＩｎ_0.5 （Ｇａ
_1-Y2Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ層の各混晶比の間にＹ１＞０及びＺ
＞０の関係が成立するように形成する工程と、前記電流
ブロック層に対して選択的にエッチングを行なうことに
より、前記電流ブロックを、少なくとも１か所の不除去
部が残り且つ前記光ガイド層が露出するように共振器方
向へ延びるストライプ状に除去する工程と、前記光ガイ
ド層の上における前記電流ブロック層が除去されたスト
ライプ状の領域に、エピタキシャル成長法により、第１
導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y2Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ層を、前記
Ｉｎ_0.5 （Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z ）_0.5 Ｐ層及びＩｎ_0.5 （Ｇ
ａ_1-Y2Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ層の各混晶比の間にＺ＞Ｙ２≧０
の関係が成立するように形成する工程とを備えている構
成とするものである。

【００４５】請求項１２の構成により、活性層上の第１
導電型の光ガイド層の上に第２導電型の電流ブロック層
を形成した後、該電流ブロック層をエッチングにより共
振器方向に不連続なストライプ状に除去し、その後、光
ガイド層の上における電流ブロック層が除去された領域
に第１導電型の領域を形成するので、第２光ガイド層の
上に共振器方向に対して不連続なストライプ領域を形成
することができる。

【００４６】また、光ガイド層上に形成するストライプ
領域の実効屈折率が電流ブロック層の実効屈折率よりも
高いため、ストライプ領域の内外に実効屈折率差が形成
されるので、屈折率導波機構が得られる。

【００４７】請求項１３の発明が講じた解決手段は、半
導体レーザ装置の製造方法を、半導体基板上に、エピタ
キシャル成長法により、半導体層よりなる活性層、第１
導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1）_0.5 Ｐ層よりなる
第１光ガイド層、第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y2Ａｌ
_Y2）_0.5 Ｐ層よりなる第２光ガイド層及び第２導電型の
Ｉｎ_0.5 （Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z ）_0.5 Ｐ層よりなる電流ブロ
ック層を、前記Ｉｎ_{0. 5} （Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1）_0.5 Ｐ層、
Ｉｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y2Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ層及びＩｎ_0.5 （Ｇ
ａ_1-Z Ａｌ_Z ）_0.5 Ｐ層の各混晶比の間にＺ＞Ｙ２≧０
及びＹ１＞Ｙ２の関係が成立するように形成する工程
と、前記電流ブロック層に対して選択的にエッチングを
行なうことにより、前記電流ブロック層を、少なくとも
１か所の不除去部が残り且つ前記第２光ガイド層が露出
するように共振器方向へ延びるストライプ状に除去する
工程と、前記第２光ガイド層の上における前記電流ブロ
ック層が除去されたストライプ状の領域に、エピタキシ
ャル成長法により、第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y3Ａ
ｌ_Y3）_0.5 Ｐ層を、前記Ｉｎ_0.5 （Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z ）
_0.5 Ｐ層及びＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y3Ａｌ_Y3）_0.5 Ｐ層の各
混晶比の間にＺ＞Ｙ３の関係が成立するように形成する
工程とを備えている構成とするものである。

【００４８】前記の構成により、活性層上の第１導電型
の第１光ガイド層の上に形成された第２光ガイド層の上
に第２導電型の電流ブロック層を形成した後、該電流ブ
ロック層をエッチングにより共振器方向に不連続なスト
ライプ状に除去し、その後、第２光ガイド層の上におけ
る電流ブロック層が除去された領域に第１導電型の領域
を形成するので、第２光ガイド層の上に共振器方向に対
して不連続なストライプ領域を形成することができる。

【００４９】また、第２光ガイド層のＡｌ混晶比を第１
光ガイド層のＡｌ混晶比よりも低くしているため、第２
光ガイド層とストライプ領域との間の界面抵抗を容易に
下げることができ、また、第２光ガイド層は活性層によ
り発振されるレーザ光に対して透明であるため、活性層
近傍における発熱が抑制される。

【００５０】また、第２光ガイド層上に形成されるスト
ライプ領域の実効屈折率が電流ブロック層の実効屈折率
よりも高いため、ストライプ領域の内外に実効屈折率差
が形成されるので、屈折率導波機構が得られる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００５２】図１は本発明の第１実施形態に係る半導体
レーザ装置の断面図である。ｎ型のＧａＡｓよりなる半
導体基板１の上にｎ型のＧａＡｓよりなるバッファ層２
が形成され、バッファ層２の上にｎ型のＧａ_0.45Ａｌ
_0.55Ａｓ層よりなる第１クラッド層３が形成され、第１
クラッド層３の上にＧａ_0.85Ａｌ_0.15Ａｓ層よりなる活
性層４が形成され、活性層４の上にｐ型のＧａ_0.45Ａｌ
_0.55Ａｓ層よりなる第１光ガイド層５が形成され、第１
光ガイド層５の上にｐ型のＧａ_0.8 Ａｌ_0.2 Ａｓ層より
なる第２光ガイド層６が形成されている。また、第２光
ガイド層６の上には電流チャンネルとなるｐ型のＧａ
_0.45Ａｌ_0.55Ａｓ層よりなるストライプ領域７ａが形成
され、第２光ガイド層６の上におけるストライプ領域７
ａ以外の領域には、光をストライプ領域７ａに閉じ込め
ると共に電流を狭窄するためにｎ型のＧａ_0.3 Ａｌ_0.7
Ａｓ層よりなる電流ブロック層７が形成されている。

【００５３】第１実施形態の特徴として、ストライプ領
域７ａは、共振器方向に対して不連続な形状に形成され
ており、電流ブロック層７と同じくｎ型のＧａ_0.3 Ａｌ
_0.7Ａｓ層よりなる不連続部７ｂを有している。

【００５４】電流ブロック層７及びストライプ領域７ａ
の上にはｐ型のＧａ_0.45Ａｌ_0.55Ａｓよりなる第２クラ
ッド層８が形成され、第２クラッド層８の上にはｐ型の
ＧａＡｓよりなるコンタクト層９が形成されている。

【００５５】第１実施形態においては、安定な単一横モ
ード発振を得るため、電流ブロック層７のＡｌＡｓ混晶
比を第２クラッド層８のＡｌＡｓ混晶比よりも高く設定
する。もし、電流ブロック層７のＡｌＡｓ混晶比が第２
クラッド層８のＡｌＡｓ混晶比と同様である場合、スト
ライプ領域７ａ内においてプラズマ効果による屈折率の
低下があり、単一な横モード発振を得るのは困難であ
る。そこで、第１実施形態においては、前述したよう
に、電流ブロック層７のＡｌＡｓ混晶比を第２クラッド
層８のＡｌＡｓ混晶比よりも高くし０．７に設定してい
る。

【００５６】この構造によると、コンタクト層９から注
入される電流はストライプ領域７ａ内に狭窄され、スト
ライプ領域７ａの下側の活性層４において７８０ｎｍ帯
のレーザ発振が生じる。第１実施形態においては、第１
光ガイド層５のＡｌＡｓ混晶比を活性層４のＡｌＡｓ混
晶比よりも十分に高くして、キャリアを活性層４に有効
に閉じ込め、可視域の発振を可能としている。具体的に
は、７８０ｎｍ帯のレーザ発振を得るために、第１光ガ
イド層５のＡｌＡｓ混晶比としては０．４５が以上が必
要であり、本実施形態では０．５５に設定している。

【００５７】再成長を容易にすると共にエッチングスト
ップ層として作用する第２光ガイド層６のＡｌＡｓ混晶
比としては、レーザの発振波長に対して透明であること
が望ましい。従って、第１実施形態では、第２光ガイド
層６のＡｌＡｓ混晶比を０．２としている。

【００５８】また、第２光ガイド層６の膜厚は、光分布
にあまり影響を与えない膜厚である０．０５μｍ以下が
望ましいので第１実施形態では０．０３μｍとしてい
る。

【００５９】また、電流ブロック層７の禁制帯幅が活性
層４の禁制帯幅よりも大きいので、電流ブロック層７に
よる光吸収がなく、導波路の損失の小さい低動作電流の
半導体レーザ装置が得られる。

【００６０】第１実施形態の構造によると、電流は電流
ブロック層７により共振器方向に対して不連続であるス
トライプ領域７ａ内に狭窄される。この場合、活性層４
におけるストライプ領域７ａの不連続部７ｂの下側の領
域においてはキャリアの供給が制限されるので、光はス
トライプ領域７ａの下側の活性層４からのしみだしによ
り供給される。従って、活性層４における不連続部７ｂ
の下側の領域は可飽和吸収領域として作用する。ここ
で、横モードの安定化に必要な水平方向の実効屈折率差
はストライプ領域７ａ内外の実効屈折率差により決ま
り、実効屈折率差を大きくしても前記の可飽和吸収領域
の体積はあまり変わらない。可飽和吸収領域の体積はス
トライプ領域７ａの不連続部７ｂの共振器方向の長さに
より変化させることができ、高出力動作に適した薄い活
性層４であっても大きな体積の可飽和吸収領域を形成す
ることができる。

【００６１】前述したように、第１実施形態に係る半導
体レーザ装置によると、水平方向の実効屈折率差を大き
くしたまま、可飽和吸収領域を共振器方向に局所的に形
成することができ、セルフパルセーションを容易に得る
ことができる。すなわち、高出力動作時においても横モ
ードの安定な非点隔差の小さい低雑音の半導体レーザ装
置を実現できる。

【００６２】ストライプ領域７ａの不連続部７ｂの共振
器方向の長さを大きくした場合、活性層４に形成される
可飽和吸収領域の体積が大きくなり、電流光出力特性に
ヒステリシス状の特性、すなわち双安定性を得ることが
できる。

【００６３】具体的に高出力動作時においても安定な横
モードを得るためには、ストライプ領域７ａ内外の実効
屈折率差は６×１０^-3以上であることが必要である。ま
た、レーザ端面における光密度を低減し、高出力動作を
させても、レーザ端面が自らの光で破壊されるＣＯＤ
（catastrophic optical damage ）を生じないようにす
るためには、活性層４の厚さは薄いほうが好ましく、具
体的には４０ｎｍ以下にする必要がある。

【００６４】図２は、第１実施形態に係るレーザ装置に
おける、ストライプ領域７ａの不連続部７ｂの長さ及び
第１光ガイド層５の層厚と、レーザ発振時の光学特性及
びストライプ領域７ａ内外の実効屈折率差との関係の実
験結果を示している。活性層４の厚さは高出力動作に適
した３５ｎｍとしている。ストライプ領域７ａ内外の実
効屈折率差が６×１０^-3の場合、ストライプ領域７ａの
不連続部７ｂの共振器方向の長さ（Ｌ_h ）が２μｍ〜１
０μｍの範囲においてセルフパルセーションを生じてい
ることが分かる。また、ストライプ領域７ａの不連続部
７ｂの共振器方向の長さ（Ｌ_h ）が１０μｍ〜２３μｍ
の範囲において、電流光出力として双安定性を得ること
ができることが分かる。

【００６５】このように、第１実施形態においては、安
定な横モードを得るために必要なストライプ領域７ａの
内外の実効屈折率差は６×１０^-3以上であり、また、高
出力動作に適した薄い活性層４であっても、セルフパル
セーションを生じさせることができる。

【００６６】従来の構造によると、可飽和吸収領域を、
ストライプ領域７ａの両側の電流ブロック層７の下側の
活性層４に形成していたため、活性層４における電流ブ
ロック層７の下側の領域に損失が生じ、電流ブロック層
７の下側を導波するレーザ光の位相がストライプ領域７
ａの下側を導波するレーザ光の位相に対して遅れてしま
う。このため、レーザ光の等位相面に湾曲が生じ、レー
ザ出射光をレンズにより集光した場合、活性層４に対し
て平行な方向と垂直な方向との焦点距離が異なる非点隔
差を生じてしまうという問題があった。

【００６７】ところが、第１実施形態によれば、可飽和
吸収領域を共振器の方向に対して垂直な方向に形成し、
等位相面に湾曲が生じない状態でセルフパルセーション
を生じさせるため、非点隔差の小さい低雑音な半導体レ
ーザの実現が可能となる。

【００６８】図３は、第１実施形態に係る半導体レーザ
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

【００６９】まず、図３（ａ）に示すように、ｎ型のＧ
ａＡｓ層よりなる半導体基板１の上に、ＭＯＣＶＤ法又
はＭＢＥ成長法により、ｎ型のＧａＡｓ層よりなる厚さ
０．５μｍのバッファ層２、ｎ型のＧａ_0.45Ａｌ_0.55Ａ
ｓ層よりなる厚さ１．５μｍの第１のクラッド層３、Ｇ
ａ_0.85Ａｌ_0.15Ａｓ層よりなる厚さ０．０３５μｍの活
性層４、ｐ型のＧａ_0.45Ａｌ_0.55Ａｓ層よりなる厚さ
０．１μｍの第１光ガイド層５、ｐ型のＧａ_0.8 Ａｌ
_0.2 Ａｓ層よりなる厚さ０．０３μｍの第２光ガイド層
６、ｎ型のＧａ_0.3 Ａｌ_0.7 Ａｓ層よりなる厚さ１．０
μｍの電流ブロック層７を順次形成する。尚、活性層４
の導電型は、特に限定されず、ｐ型であっても、ｎ型で
あっても、もちろん、アンドープであってもよい。

【００７０】次に、図３（ｂ）に示すように、フォトリ
ソグラフィー技術を用いるエッチングにより、共振器方
向に不連続部７ｂを有するストライプ領域７ａを形成す
る。エッチングの方法としては、ＡｌＡｓ混晶比に対し
て選択性が少ない酒石酸をエッチャントに用い、電流ブ
ロック層７の途中までエッチングを行なう。次に、フッ
酸系又はリン酸系等のようにＡｌＡｓ混晶比の高い層を
選択的にエッチングできるエッチャントを用いて電流ブ
ロック層７を選択的にエッチングする。この場合、第２
光ガイド層６はエッチングストップ層としても作用す
る。そのため、エッチングによるバラツキが小さく、高
歩留りが得られる。尚、第１実施形態においては、スト
ライプ領域７ａのストライプ幅は３．０μｍ、不連続部
７ｂの長さは５μｍに設定した。

【００７１】ここで、ストライプ領域７ａの断面形状
は、第２クラッド層８に対して逆メサ形状よりも順メサ
形状とすることが好ましい。その理由は次の通りであ
る。すなわち、第２クラッド層８に対して逆メサ形状と
した場合には、順メサ形状とした場合に比べて結晶成長
が困難となり、特性の低下に起因する歩留りの低下を招
く恐れがあるためである。実際に、第２クラッド層８に
対して逆メサ形状の場合、ストライプ領域７ａの側部に
おいて成長したＧａＡｌＡｓの結晶性が損なわれ、作製
された半導体レーザ装置のしきい値電流は、順メサ形状
の素子に比べて、約１０ｍＡ高くなった。後述する半導
体レーザ装置の特性は、第２クラッド層８に対して順メ
サ形状のものを示している。

【００７２】また、電流ブロック層７の膜厚について
は、電流ブロック層７の厚さが薄ければ上側のコンタク
ト層９においてレーザ光の光吸収が生じてしまい、また
ストライプ領域７ａの内外の実効屈折率差が小さくなる
ので、０．５μｍ以上の厚さが必要である。

【００７３】次に、図３（ｃ）に示すように、ＭＯＣＶ
ＤあるいはＭＢＥ成長法により、ストライプ領域７ａ及
び電流ブロック層７の上に、ｐ型のＧａ_0.45Ａｌ_0.55Ａ
ｓよりなるクラッド層８及びｐ型のＧａＡｓよりなるコ
ンタクト層９を再成長により順次形成する。このとき、
電流が流れるストライプ領域７ａは、ＡｌＡｓ混晶比の
低い第２光ガイド層６上における成長であるため、成長
が容易に行なわれる。もっとも、第２クラッド層８のド
ーパントにＺｎを使用する場合には、Ｚｎのストライプ
領域７ａへの成長中の拡散に起因する特性への影響があ
るため、少なくとも再成長界面においてはキャリア濃度
を１０¹⁸ｃｍ^-3以下にする必要があり、第１実施形態に
おいては７×１０¹⁷ｃｍ^-3とした。もちろん、カーボン
など拡散性の低いドーパントを用いてもよい。最後に、
半導体基板１及びコンタクト層９にそれぞれ電極（図示
は省略している。）を形成する。

【００７４】図４は第１実施形態に係る半導体レーザ装
置の電流−光出力特性図である。図４に示すように、最
大光出力として１００ｍＷが得られている。共振器の長
さを４００μｍとし、ストライプ領域７ａの不連続部７
ｂの長さを５μｍにした半導体レーザ装置において、室
温で３５ｍＷのレーザ光を放出するのに必要な動作電流
値は７５ｍＡである。光出力３ｍＷにおいてスペクトル
は７８０ｎｍ帯のセルフパルセーションを生じる多モー
ドで発振しており、０〜１０％の戻り光率の範囲内で−
１３５ｄＢ／ＨｚのＲＩＮの値を得ており、光ディスク
への応用に十分な低雑音特性が得られている。

【００７５】図５は第１実施形態に係る半導体レーザ装
置における水平広がり角の光出力依存性を示している。
従来の低雑音レーザにおいては、セルフパルセーション
を得るために、光分布をストライプ領域７ａの外部へ大
きく広げ、可飽和吸収領域を電流ブロック層７の下側の
活性層４に大きく形成する必要があるので、実効屈折率
差を４×１０^-3以下と小さくしなければならなかった。
このため、プラズマ効果により、注入電流によるストラ
イプ領域７ａ内部の屈折率の低下が生じ光分布が変化し
てしまうので、水平広がり角が光出力の増大により大き
く変化するという問題があった。これに対し、第１実施
形態では、セルフパルセーションを得るための可飽和吸
収体を活性層４におけるストライプ領域７ａの不連続部
７ｂの下側の領域に形成するため、ストライプ領域７ａ
内外の実効屈折率差として６×１０^-3というプラズマ効
果によるストライプ領域７ａ内部の屈折率の低下の影響
を受けない安定な光分布を得るのに十分大きな実効屈折
率差においてもセルフパルセーションを得ることがで
き、光出力の変化により水平広がり角が大きく変化する
ことがなく、安定な基本横モードが得られるのである。

【００７６】図６は第１実施形態に係る半導体レーザ装
置における非点隔差の光出力依存性を示している。従来
の低雑音レーザでは、可飽和吸収領域をストライプ領域
７ａの両側の電流ブロック層７の下側の活性層４に形成
していたため、活性層４における電流ブロック層７の下
側の領域に損失が生じ、電流ブロック層７の下側を導波
するレーザ光の位相がストライプ領域７ａの下側を導波
するレーザ光の位相に対して遅れてしまう。このため、
レーザ光の等位相面に湾曲が生じ、非点隔差が２０μｍ
と大きくなり、さらに、電流注入により電流ブロック層
７の下側の活性層４の損失が大きく変化するため、非点
隔差も光出力により大きく変化してしまうという問題が
あった。これに対して、第１実施形態では、セルフパル
セーションを得るための可飽和吸収領域を活性層４にお
けるストライプ領域７ａの不連続部７ｂの下側の領域に
形成するため、等位相面の湾曲はほとんど生じず、非点
隔差は光出力に無関係に非常に小さくなり、２μｍ以内
と大幅に小さくすることができるのである。

【００７７】このような構造の非点隔差の小さい低雑音
で高出力の半導体レーザ装置を光ディスクの光源として
用いると、読み込み時に低雑音化を図るための高周波重
畳回路や非点隔差を補正するためのレンズが不要とな
り、ピックアップヘッド装置の大幅な小型化及び低コス
ト化を実現できる。

【００７８】以下、本発明の第２実施形態に係る半導体
レーザ装置について説明する。

【００７９】第２実施形態においては、第１実施形態に
おける活性層４を量子井戸構造にしており、これによ
り、しきい値を低減でき、高出力が得られる。量子井戸
構造として、７８０ｎｍ帯の発振をする１０ｎｍの厚さ
のＧａ_0.95Ａｌ_0.05Ａｓよりなる４層のウェル層と、４
ｎｍの厚さのＧａ_0.7 Ａｌ_0.3 Ａｓよりなる５層のバリ
ア層とからなるマルチカンタムウェル（ＭＱＷ）構造を
用いている。

【００８０】図７は第２実施形態に係る半導体レーザ装
置における電流−光出力特性を示している。図７に示す
ように、第２実施形態においては、横モードも変化せず
安定であり１５０ｍＷ以上の光出力が得られた。さらに
光出力３ｍＷにおいてスペクトルは７８０ｎｍ帯のセル
フパルセーションを生じさせる多モードで発振してお
り、０〜１０％の戻り光率の範囲内で−１３５ｄＢ／Ｈ
ｚのＲＩＮの値を得ており、低雑音特性が得られた。ま
た、非点隔差も十分小さく２μｍ以下の値が得られた。
このような低非点隔差の低雑音で超高出力の半導体レー
ザ装置は従来の構造では不可能であった。

【００８１】活性層４の構造としては、他の量子井戸構
造、例えば、シングルカンタムウェル（ＳＱＷ）構造、
ダブルカンタムウェル（ＤＱＷ）構造、トリプルカンタ
ムウェル（ＴＱＷ）構造、グリン（ＧＲＩＮ）構造又は
そのセパレートコンファインメントヘテロストラクチャ
ー（ＳＣＨ）構造などでもよい。

【００８２】尚、前記第１又は第２の実施形態において
は、半導体基板１はｎ型であり、ｎ型の電流ブロック層
７を用いる場合のみを示したが、半導体基板１をｐ型と
し、ｐ型の電流ブロック層７を用いても構わない。その
理由は、電流ブロック層７のＡｌＡｓ混晶比が高いから
である。すなわち、ＡｌＡｓ混晶比の高いｐ型のＧａＡ
ｌＡｓ層の場合、電子の拡散が抑えられるので、ｐ型の
電流ブロック層７の実現が可能となるからである。

【００８３】以下、本発明の第３実施形態に係る半導体
レーザ装置について説明する。

【００８４】第３実施形態は、ＩｎＧａＡｌＰ系の半導
体基板を用いた赤色半導体レーザ装置である。

【００８５】図８は本発明の第３実施形態に係る半導体
レーザ装置の断面図である。ｎ型のＧａＡｓよりなる半
導体基板１１の上にｎ型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_0.4 Ａ
ｌ_0.6 ）_{0. 5} Ｐよりなる第１クラッド層１２が形成さ
れ、第１クラッド層１２の上にＩｎＧａＰよりなる活性
層１３が形成され、活性層１３の上にｐ型のＩｎ
_0.5 （Ｇａ^{0. 4} Ａｌ_0.6 ）_0.5 Ｐよりなる第１光ガイド
層１４が形成され、第１光ガイド層１４の上にｐ型のＩ
ｎ_0.5 （Ｇａ_0.9 Ａｌ_0.1 ）_0.5 Ｐよりなる第２光ガイ
ド層１５が形成されている。また、第２光ガイド層１５
の上には電流チャンネルとなるｐ型のＩｎ_0.5 （Ｇａ
_0.4 Ａｌ_0.6 ）_0.5 よりなるストライプ領域１６ａが形
成され、第２光ガイド層６の上におけるストライプ領域
１６ａ以外の領域には、光をストライプ領域１６ａに閉
じ込めると共に電流を狭窄するためにｎ型のＩｎ
_{0. 5} （Ｇａ_0.25Ａｌ_0.75）_0.5 Ｐ層よりなる電流ブロッ
ク層１６が形成されている。

【００８６】第３実施形態の特徴として、ストライプ領
域１６ａは、共振器方向に対して不連続な形状に形成さ
れており、電流ブロック層１６と同じくｎ型のＩｎ_0.5
（Ｇａ_0.25Ａｌ_0.75）_0.5 Ｐ層よりなる不連続部１６ｂ
を有している。

【００８７】電流ブロック層１６及びストライプ領域１
６Ａの上にはｐ型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_0.4 Ａｌ_0.6 ）_0.5
Ｐよりなる第２クラッド層１７が形成され、第２クラッ
ド層１７の上にはｐ型のＧａＡｓよりなるコンタクト層
１８が形成されている。

【００８８】第３実施形態においては、安定な単一横モ
ード発振を得るため、電流ブロック層１６のＡｌ混晶比
を第２クラッド層１７のＡｌ混晶比よりも高く設定す
る。もし、電流ブロック層１６のＡｌ混晶比が第２クラ
ッド層１７のＡｌ混晶比と同様である場合、ストライプ
領域１６ａ内においてプラズマ効果による屈折率の低下
があり、単一な横モード発振を得るのは困難である。そ
こで、第３実施形態においては、前述したように、電流
ブロック層１６のＡｌ混晶比を第２のクラッド層１７の
Ａｌ混晶比よりも０．１５高くて０．７５に設定してい
る。

【００８９】この構造によると、コンタクト層１８から
注入される電流はストライプ領域１６ａ内に狭窄され、
ストライプ領域１６ａの下側の活性層１３において６８
０ｎｍ帯のレーザ発振が生じる。第３実施形態において
は、第１光ガイド層１４のＡｌ混晶比を活性層１３のＡ
ｌ混晶比よりも十分に高くして、キャリアを活性層１３
に有効に閉じ込め、可視域の発振を可能としている。

【００９０】再成長を容易にすると共にエッチングスト
ップ層として作用する第２光ガイド層１５のＡｌ混晶比
としては、レーザの発振波長に対して透明であることが
望ましい。従って、第３実施形態では、第２光ガイド層
１５のＡｌ混晶比を０．１としている。

【００９１】また、第２光ガイド層１５の膜厚は、光分
布にあまり影響を与えない膜厚である０．０５μｍ以下
が望ましいので、第２実施形態では、０．０３μｍとし
ている。

【００９２】また、電流ブロック層１６の禁制帯幅が活
性層１３の禁制帯幅よりも大きいので、電流ブロック層
１６による光吸収がなく、導波路の損失の小さい低動作
電流の半導体レーザ装置が得られる。

【００９３】第２実施形態の構造においても、電流は電
流ブロック層１６により共振器方向に対して不連続であ
るストライプ領域１６ａ内に狭窄される。この場合、活
性層１３におけるストライプ領域１６ａの不連続部１６
ｂの下側の領域においてはキャリアの供給が制限される
ので、光はストライプ領域１６ａの下側の活性層１３か
らのしみだしにより供給される。従って、活性層１３に
おける不連続部１６ｂの下側の領域は可飽和吸収領域と
して作用する。ここで、横モードの安定化に必要な水平
方向の実効屈折率差はストライプ領域１６ａ内外の実効
屈折率差により決まり、実効屈折率差を大きくしても前
記の可飽和吸収領域の体積はあまり変わらない。可飽和
吸収領域の体積はストライプ領域１６ａの不連続部１６
ｂの共振器方向の長さにより変化させることができ、高
出力動作に適した薄い活性層１３であっても大きな体積
の可飽和吸収領域を形成することができる。

【００９４】前述したように、第３実施形態に係る半導
体レーザ装置によると、水平方向の実効屈折率差を大き
くしたまま、可飽和吸収領域を共振器方向に局所的に形
成することができ、セルフパルセーションを容易に得る
ことができる。すなわち、高出力動作時においても横モ
ードの安定な非点隔差の小さい低雑音の半導体レーザ装
置を実現できる。

【００９５】ストライプ領域１６ａの不連続部１６ｂの
共振器方向の長さを大きくした場合、活性層１３に形成
される可飽和吸収領域の体積が大きくなり、電流光出力
特性にヒステリシス状の特性、すなわち双安定性を得る
ことができる。

【００９６】具体的に高出力動作時においても安定な横
モードを得るためには、ストライプ領域１６ａ内外の実
効屈折率差は６×１０^-3以上であることが必要である。
また、レーザ端面における光密度を低減し、高出力動作
をさせても、レーザ端面が自らの光で破壊されるＣＯＤ
を生じないようにするためには、活性層１３の厚さは薄
いほうが好ましく、具体的には４０ｎｍ以下にする必要
がある。

【００９７】図９は、第３実施形態に係るレーザ装置に
おける、ストライプ領域１６ａの不連続部１６ｂの長さ
及び第１光ガイド層１４の層厚と、レーザ発振時の光学
特性及びストライプ領域１６ａ内外の実効屈折率差との
関係の実験結果を示している。活性層１３の厚さは高出
力動作に適した３５ｎｍとしている。ストライプ領域１
６ａ内外の実効屈折率差が６×１０^-3の場合、ストライ
プ領域１６ａの不連続部１６ｂの共振器方向の長さ（Ｌ
_hr）が２．５μｍ〜８μｍの範囲においてセルフパルセ
ーションを生じていることが分かる。また、ストライプ
領域１６ａの不連続部１６ｂの共振器方向の長さ
（Ｌ_hr）が８μｍ〜２０μｍの範囲において、電流光出
力として双安定性を得ることができることが分かる。

【００９８】このように、第１実施形態においては、安
定な横モードを得るために必要なストライプ領域１６ａ
の内外の実効屈折率差は６×１０^-3以上であり、また、
高出力動作に適した薄い活性層１３であっても、セルフ
パルセーションを生じさせることができる。

【００９９】従来の構造によると、可飽和吸収領域を、
ストライプ領域１６ａの両側の電流ブロック層１６の下
側の活性層１３に形成していたため、活性層１３におけ
る電流ブロック層１６の下側の領域に損失が生じ、電流
ブロック層１６の下側を導波するレーザ光の位相がスト
ライプ領域１６ａの下側を導波するレーザ光の位相に対
して遅れてしまう。このため、レーザ光の等位相面に湾
曲が生じ、レーザ出射光をレンズにより集光した場合、
活性層４に対して平行な方向と垂直な方向との焦点距離
が異なる非点隔差を生じてしまうという問題があった。

【０１００】ところが、第３実施形態によれば、可飽和
吸収領域を共振器の方向に対して垂直な方向に形成し、
等位相面に湾曲が生じない状態でセルフパルセーション
を生じさせるため、非点隔差の小さい低雑音な半導体レ
ーザの実現が可能となる。

【０１０１】図１０は、第３実施形態に係る半導体レー
ザ装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

【０１０２】まず、図１０（ａ）に示すように、ｎ型の
ＧａＡｓよりなる半導体基板１１の上に、ＭＯＣＶＤ法
又はＭＢＥ成長法により、ｎ型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_0.4 Ａ
ｌ_{0. 6} ）_0.5 よりなる厚さ１．５μｍの第１クラッド層
１２、ＩｎＧａＰよりなる厚さ０．０３５μｍの活性層
１３、ｐ型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_0.4 Ａｌ_0.6 ）_0.5 よりな
る厚さ０．０７μｍの第１光ガイド層１４、ｐ型のＩｎ
_0.5 （Ｇａ_0.9 Ａｌ_{0. 1} ）_0.5 Ｐよりなる厚さ０．０３
μｍの第２光ガイド層１５、ｎ型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_0.25
Ａｌ_0.75）_0.5 Ｐよりなる厚さ１．０μｍの電流ブロッ
ク層１６を順次形成する。尚、活性層１３の導電型は、
特に限定されず、ｐ型であっても、ｎ型であっても、も
ちろん、アンドープであってもよい。

【０１０３】次に、図１０（ｂ）に示すように、フォト
リソグラフィ技術を用いるエッチングにより、共振器方
向に不連続部１６ｂを有するストライプ領域１６ａを形
成する。エッチングの方法としては、Ａｌ混晶比に対し
て選択性が少ない酒石酸をエッチャントに用い、電流ブ
ロック層１６の途中までエッチングを行なう。次に、フ
ッ酸系又はリン酸系等のようにＡｌ混晶比の高い層を選
択的にエッチングできるエッチャントを用いて電流ブロ
ック層１６を選択的にエッチングする。この場合、第２
光ガイド層１５は、エッチングストップ層としても作用
する。そのため、エッチングによるばらつきが小さく、
高歩留りが得られる。尚、第３実施形態においては、ス
トライプ領域１６ａのストライプ幅は３．０μｍ、不連
続部１６ｂの長さは５μｍに設定した。

【０１０４】ここで、ストライプ領域１６ａの断面形状
は、第２クラッド層１７に対して逆メサ形状よりも順メ
サ形状とすることが好ましい。その理由は次の通りであ
る。すなわち、第２クラッド層１７に対して逆メサ形状
とした場合には、順メサ形状とした場合に比べて結晶成
長が困難となり、特性の低下に起因する歩留りの低下を
招く恐れがあるためである。実際に、第２クラッド層１
７に対して逆メサ形状の場合、ストライプ領域１６ａの
側部において成長したＩｎＧａＡｌＡｓの結晶性が損な
われ、作製された半導体レーザ装置のしきい値電流は、
順メサ形状の素子に比べて、約３０ｍＡ高くなった。後
述する半導体レーザ装置の特性は、第２クラッド層１７
に対して順メサ形状のものを示している。

【０１０５】また、電流ブロック層１６の膜厚について
は、電流ブロック層１６の厚さが薄ければ上側のコンタ
クト層１８においてレーザ光の光吸収が生じてしまい、
またストライプ領域１６ａの内外の実効屈折率差が小さ
くなるので、０．５μｍ以上の厚さが必要である。

【０１０６】次に、図１０（ｃ）に示すように、ＭＯＣ
ＶＤあるいはＭＢＥ成長法により、ストライプ領域１６
ａ及び電流ブロック層１６の上に、ｐ型のＩｎ_0.5 （Ｇ
ａ_{0. 4} Ａｌ_0.6 ）_0.5 Ｐよりなるクラッド層１７及びｐ
型のＧａＡｓよりなるコンタクト層１８を再成長により
形成する。このとき、電流が流れるストライプ領域１６
ａは、Ａｌ混晶比の低い第２光ガイド層１５上における
成長であるため、容易に成長が行なわれる。もっとも、
第２クラッド層１７のドーパントにＺｎを使用する場合
には、Ｚｎのストライプ領域１６ａへの成長中の拡散に
起因する特性への影響があるため、少なくとも再成長界
面においてキャリア濃度を１０¹⁸ｃｍ^-3以下にする必要
があり、第３実施形態においては７×１０¹⁷ｃｍ^-3とし
た。もちろん、カーボンなど拡散性の低いドーパントを
用いてもよい。最後に、半導体基板１１及びコンタクト
層１８にそれぞれ電極（図示は省略している。）を形成
する。

【０１０７】図１１は第３実施形態に係る半導体レーザ
装置の電流−光出力特性図である。図１１に示すよう
に、最大光出力として７０ｍＷが得られている。共振器
の長さを４００μｍとし、ストライプ領域１６ａの不連
続部１６ｂの長さを５μｍとした半導体レーザ装置にお
いて、室温で３５ｍＷのレーザ光を放出するのに必要な
動作電流値は８０ｍＡである。光出力３ｍＷにおいてス
ペクトルは６８０ｎｍ帯のセルフパルセーションを生じ
る多モードで発振しており、０〜１０％の戻り光率の範
囲内で−１３５ｄＢ／ＨｚのＲＩＮの値を得ており、光
ディスクへの応用に十分な低雑音特性が得られている。

【０１０８】図１２は第３実施形態に係る半導体レーザ
装置における水平広がり角の光出力依存性を示してい
る。従来の低雑音レーザにおいては、セルフパルセーシ
ョンを得るために、光分布をストライプ領域１６ａの外
部へ大きく広げ、可飽和吸収領域を電流ブロック層１６
の下側の活性層１３に大きく形成する必要があるので、
実効屈折率差を４×１０^-3以下と小さくしなければなら
なかった。このため、プラズマ効果により、注入電流に
よるストライプ領域７ａ内部の屈折率の低下が生じ光分
布が変化してしまうので、水平広がり角が光出力の増大
により大きく変化するという問題があった。これに対
し、第３実施形態では、セルフパルセーションを得るた
めの可飽和吸収体を活性層１３におけるストライプ領域
１６ａの不連続部１６ｂの下側の領域に形成するため、
ストライプ領域１６ａ内外の実効屈折率差として６×１
０^-3というプラズマ効果によるストライプ領域１６ａ内
部の屈折率の低下の影響を受けない安定な光分布を得る
のに十分大きな実効屈折率差においてもセルフパルセー
ションを得ることができ、光出力の変化により水平広が
り角が大きく変化することがなく、安定な基本横モード
が得られるのである。

【０１０９】図１３は第３実施形態に係る半導体レーザ
装置における非点隔差の光出力依存性を示している。従
来の低雑音レーザでは、可飽和吸収領域をストライプ領
域１６ａの両側の電流ブロック層１６の下側の活性層１
３に形成していたため、活性層１３における電流ブロッ
ク層１６の下側の領域に損失が生じ、電流ブロック層１
６の下側を導波するレーザ光の位相がストライプ領域１
６ａの下側を導波するレーザ光の位相に対して遅れてし
まう。このため、レーザ光の等位相面に湾曲が生じ、非
点隔差が２０μｍと大きくなり、さらに、電流注入によ
り電流ブロック層１６の下側の活性層１３の損失が大き
く変化するため、非点隔差も光出力により大きく変化し
てしまうという問題があった。これに対して、第３実施
形態では、セルフパルセーションを得るための可飽和吸
収領域を活性層１３におけるストライプ領域１６ａの不
連続部１６ｂの下側の領域に形成するため、等位相面の
湾曲はほとんど生じず、非点隔差は光出力に無関係に非
常に小さくなり、２μｍ以内と大幅に小さくすることが
できるのである。

【０１１０】このような構造の非点隔差の小さい低雑音
で高出力の半導体レーザ装置を光ディスクの光源として
用いると、読み込み時に低雑音化を図るための高周波重
畳回路や非点隔差を補正するためのレンズが不要とな
り、ピックアップヘッド装置の大幅な小型化及び低コス
ト化を実現できる。

【０１１１】以下、本発明の第４実施形態に係る半導体
レーザ装置について説明する。

【０１１２】第４実施形態においては、第３実施形態に
おける活性層１３を量子井戸構造にしており、これによ
り、しきい値を低減でき、高出力が得られる。量子井戸
構造として、６３０ｎｍ帯の発振をする１０ｎｍの厚さ
のＩｎＧａＰよりなる３層のウェル層と、４ｎｍの厚さ
のＩｎ_0.5 （Ｇａ_0.5 Ａｌ_0.5 ）_0.5 Ｐよりなる４層の
バリア層とからなるマルチカンタムウェル（ＭＱＷ）構
造を用いている。

【０１１３】図１４は第４実施形態に係る半導体レーザ
装置における電流−光出力特性を示している。図１４に
示すように、第４実施形態においては、横モードも変化
せず安定であり１００ｍＷ以上の光出力が得られた。さ
らに光出力３ｍＷにおいてスペクトルは６３０ｎｍ帯の
セルフパルセーションを生じさせる多モードで発振して
おり、０〜１０％の戻り光率の範囲内で−１３５ｄＢ／
ＨｚのＲＩＮの値を得ており、低雑音特性が得られた。
また、非点隔差も十分小さく２μｍ以下の値が得られ
た。このような低非点隔差の低雑音で超高出力の半導体
レーザ装置は従来の構造では不可能であった。

【０１１４】活性層１３の構造としては、他の量子井戸
構造、例えば、シングルカンタムウェル（ＳＱＷ）構
造、ダブルカンタムウェル（ＤＱＷ）構造、トリプルカ
ンタムウェル（ＴＱＷ）構造、グリン（ＧＲＩＮ）構造
又はそのセパレートコンファインメントヘテロストラク
チャー（ＳＣＨ）構造などでもよい。

【０１１５】尚、前記第３又は第４の実施形態において
は、半導体基板１１はｎ型であり、ｎ型の電流ブロック
層１６を用いる場合のみを示したが、半導体基板１１を
ｐ型とし、ｐ型の電流ブロック層１６を用いても構わな
い。

【０１１６】また、前記のような構造を有する半導体レ
ーザ装置をＩｎＰ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＧａＡｌ
Ｐ系、ＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系又はＺｎ
Ｓｅ系などの他の化合物半導体材料を用いて作製すれ
ば、他の波長域において非点隔差が小さく、横モードの
安定な低雑音で高出力な半導体レーザ装置を実現できる
ことはいうまでもない。

【０１１７】さらに、前記各実施形態においては、スト
ライプ領域の不連続部の長さは５μｍであったが、これ
に代えて、ストライプ領域の不連続部の長さを１０μｍ
以上にして電流光出力特性に双安定特性を生じる半導体
レーザがＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＩｎＧａＡｓＰ
系、ＩｎＧａＡｌＰ系、ＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、Ａｌ
ＧａＮ系やＺｎＳｅ系などの化合物半導体材料を用いて
得られることはいうまでもない。

【０１１８】

【発明の効果】請求項１の発明に係るＧａＡｌＡｓ系の
半導体レーザ装置によると、活性層におけるストライプ
領域の不連続部の下側に、セルフパルセーション又は電
流光出力特性に双安定特性を生じさせるために必要な可
飽和吸収領域を形成することができる。この可飽和吸収
領域の体積は、ストライプ領域の不連続部の長さにより
制御可能であるので、高出力特性を得るのに適した薄い
活性層であってもセルフパルセーションを生じさせる高
出力の半導体レーザ装置を高歩留りで得ることができ
る。

【０１１９】高出力動作が可能でありセルフパルセーシ
ョンを生じさせる半導体レーザ装置は、書換え可能な光
ディスク用の光源として重要である。セルフパルセーシ
ョンによりレーザ発振時における発振スペクトルがマル
チモードとなり、光ディスクからの反射光に影響されな
い低雑音特性が得られるため、従来発振スペクトルをマ
ルチモード化させるために必要であった高周波電流を重
畳する回路が不要になるので、光ピックアップヘッド装
置の大幅な小型化及び低コスト化を図ることができる。

【０１２０】請求項２又は３の発明に係るＧａＡｌＡｓ
系の半導体レーザ装置によると、第２導電型の電流ブロ
ック層のＡｌＡｓ混晶比が第１導電型のストライプ領域
のＡｌＡｓ混晶比よりも高くなり、電流ブロック層にお
けるレーザ光の光吸収を大幅に低減することができるた
め、請求項１の半導体レーザにおいて、動作電流値が低
く、非点隔差が小さく、さらに低出力時から高出力動作
時まで横モードが一定で安定な半導体レーザ装置を容易
に得ることができる。このため、非点隔差を補正するた
めの光学部品が不要になるので、光ピックアップヘッド
装置の簡素化及び低コスト化を図ることができる。

【０１２１】特に、請求項３の発明においては、活性層
を量子井戸構造とするので、１００ｍＷの高出力まで横
モードの安定な非点隔差の小さい低雑音の半導体レーザ
装置が得られる。

【０１２２】請求項４又は５の発明に係るＧａＡｌＡｓ
系の半導体レーザ装置によると、第２光ガイド層のＡｌ
Ａｓ混晶比を第１光ガイド層よりも低くしているため、
第２光ガイド層とストライプ領域との間の界面抵抗を容
易に下げることができ、また、第２光ガイド層は活性層
により発振されるレーザ光に対して透明であるため、活
性層近傍における発熱が抑制される。

【０１２３】このため、低動作電流、低非点隔差かつ低
雑音の半導体レーザ装置の高出力化及び長寿命化を図る
ことができる。

【０１２４】請求項６又は７の発明に係るＩｎＧａＡｌ
Ｐ系の半導体レーザ装置によると、第２導電型の電流ブ
ロック層のＡｌ混晶比が第１導電型のストライプ領域の
Ａｌ混晶比よりも高くなり、電流ブロック層におけるレ
ーザ光の光吸収を大幅に低減することができるため、請
求項１の半導体レーザにおいて、動作電流値が低く、非
点隔差が小さく、さらに低出力時から高出力動作時まで
横モードが一定で安定な半導体レーザ装置を容易に得る
ことができる。このため、非点隔差を補正するための光
学部品が不要になるので、光ピックアップ装置の簡素化
及び低コスト化を図ることができる。

【０１２５】特に、請求項７の発明においては、活性層
を量子井戸構造とするので、１００ｍＷの高出力まで横
モードの安定な非点隔差の小さい低雑音の半導体レーザ
装置が得られる。

【０１２６】請求項８又は９の発明に係るＩｎＧａＡｌ
Ｐ系の半導体レーザ装置によると、第２光ガイド層のＡ
ｌ混晶比を第１光ガイド層よりも低くしているため、第
２光ガイド層とストライプ領域との間の界面抵抗を容易
に下げることができ、また、第２光ガイド層は活性層に
より発振されるレーザ光に対して透明であるため、活性
層近傍における発熱が抑制される。

【０１２７】このため、低動作電流、低非点隔差かつ低
雑音の半導体レーザの高出力化及び長寿命化を図ること
ができる。

【０１２８】請求項１０の発明に係るＧａＡｌＡｓ系の
半導体レーザ装置の製造方法によると、第１導電型の光
ガイド層の上に形成された電流ブロック層を共振器方向
に不連続なストライプ状に除去した後、光ガイド層にお
ける電流ブロック層が除去された領域に第１導電型の領
域を形成するため、光ガイド層の上に共振器方向に対し
て不連続なストライプ領域を形成することができので、
活性層に対して共振器方向に不連続に且つ選択的に電流
を注入できると共に活性層におけるストライプ領域の下
側に共振器方向に選択的に可飽和吸収領域を形成するこ
とができる。

【０１２９】また、光ガイド層上に形成するストライプ
状のＧａＡｌＡｓ層の屈折率が電流ブロック層のＧａＡ
ｌＡｓ層の屈折率よりも高いため、ストライプ領域内外
に実効屈折率差が形成されるので、屈折率導波機構が得
られる。

【０１３０】請求項１１の発明に係るＧａＡｌＡｓ系の
半導体レーザ装置の製造方法によると、第１導電型の第
２光ガイド層の上に形成された電流ブロック層を共振器
方向に不連続なストライプ状に除去した後、第２光ガイ
ド層における電流ブロック層が除去された領域に第１導
電型の領域を形成するため、第２光ガイド層の上に共振
器方向に対して不連続なストライプ領域を形成すること
ができので、活性層に対して共振器方向に不連続に且つ
選択的に電流を注入できると共に活性層におけるストラ
イプ領域の下側に共振器方向に選択的に可飽和吸収領域
を形成することができる。

【０１３１】また、第２光ガイド層のＡｌＡｓ混晶比を
第１光ガイド層のＡｌＡｓ混晶比よりも低くしているた
め、第２光ガイド層とストライプ領域との間の界面抵抗
を容易に下げることができ、第２光ガイド層は活性層に
より発振されるレーザ光に対して透明であるので、活性
層近傍における発熱が抑制される。

【０１３２】また、第２光ガイド層上に形成するストラ
イプ状のＧａＡｌＡｓ層の屈折率が電流ブロック層のＧ
ａＡｌＡｓ層の屈折率よりも高いため、ストライプ領域
内外に実効屈折率差が形成されるので、屈折率導波機構
が得られる。

【０１３３】請求項１２の発明に係るＩｎＧａＡｌＰ系
の半導体レーザ装置の製造方法によると、第１導電型の
光ガイド層の上に形成された電流ブロック層を共振器方
向に不連続なストライプ状に除去した後、光ガイド層に
おける電流ブロック層が除去された領域に第１導電型の
領域を形成するため、光ガイド層の上に共振器方向に対
して不連続なストライプ領域を形成することができの
で、活性層に対して共振器方向に不連続に且つ選択的に
電流を注入できると共に活性層におけるストライプ領域
の下側に共振器方向に選択的に可飽和吸収領域を形成す
ることができる。また、光ガイド層上に形成するストラ
イプ状のＩｎＧａＡｌＰ層の屈折率が電流ブロック層の
ＩｎＧａＡｌＰ層の屈折率よりも高いため、ストライプ
領域内外に実効屈折率差が形成されるので、屈折率導波
機構が得られる。

【０１３４】請求項１３の発明に係るＩｎＧａＡｌＰ系
の半導体レーザ装置の製造方法によると、第１導電型の
第２光ガイド層の上に形成された電流ブロック層を共振
器方向に不連続なストライプ状に除去した後、第２光ガ
イド層における電流ブロック層が除去された領域に第１
導電型の領域を形成するため、第２光ガイド層の上に共
振器方向に対して不連続なストライプ領域を形成するこ
とができので、活性層に対して共振器方向に不連続に且
つ選択的に電流を注入できると共に活性層におけるスト
ライプ領域の下側に共振器方向に選択的に可飽和吸収領
域を形成することができる。

【０１３５】また、第２光ガイド層のＡｌ混晶比を第１
光ガイド層のＡｌ混晶比よりも低くしているため、第２
光ガイド層とストライプ領域との間の界面抵抗を容易に
下げることができ、第２光ガイド層は活性層により発振
されるレーザ光に対して透明であるので、活性層近傍に
おける発熱が抑制される。

【０１３６】また、第２光ガイド層上に形成するストラ
イプ状のＩｎＧａＡｌＰ層の屈折率が電流ブロック層の
ＩｎＧａＡｌＰ層の屈折率よりも高いため、ストライプ
領域内外に実効屈折率差が形成されるので、屈折率導波
機構が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザ装置
の断面図である。

【図２】前記第１実施形態に係る半導体レーザ装置のレ
ーザ発振時における光学特性及びストライプ領域内外の
実効屈折率差と構造パラメータとの関係を示す図であ
る。

【図３】前記第１実施形態に係る半導体レーザ装置の製
造方法の各工程を示す図である。

【図４】前記第１実施形態に係る半導体レーザ装置の電
流−光出力特性を示す図である。

【図５】前記第１実施形態に係る半導体レーザ装置の水
平広がり角の光出力依存性を示す図である。

【図６】前記第１実施形態に係る半導体レーザ装置の非
点隔差の光出力依存性を示す図である。

【図７】本発明の第２実施形態に係る半導体レーザ装置
の電流−光出力特性を示す図である。

【図８】本発明の第３実施形態に係る半導体レーザ装置
の断面図である。

【図９】前記第３実施形態に係る半導体レーザ装置のレ
ーザ発振時における光学特性及びストライプ領域内外の
実効屈折率差と構造パラメータとの関係を示す図であ
る。

【図１０】前記第３実施形態に係る半導体レーザ装置の
製造方法の各工程を示す図である。

【図１１】前記第３実施形態に係る半導体レーザ装置の
電流−光出力特性を示す図である。

【図１２】前記第３実施形態に係る半導体レーザ装置の
水平広がり角の光出力依存性を示す図である。

【図１３】前記第３実施形態に係る半導体レーザ装置の
非点隔差の光出力依存性を示す図である。

【図１４】本発明の第４実施形態に係る半導体レーザ装
置の電流−光出力特性を示す図である。

【図１５】従来の半導体レーザ装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ バッファ層 ３ 第１クラッド層 ４ 活性層 ５ 第１光ガイド層 ６ 第２光ガイド層 ７ 電流ブロック層 ７ａ ストライプ領域 ８ 第２クラッド層 ９ コンタクト層 １１ 半導体基板 １２ 第１クラッド層 １３ 活性層 １４ 第１光ガイド層 １５ 第２光ガイド層 １６ 電流ブロック層 １６ａ ストライプ領域 １７ 第２クラッド層 １８ コンタクト層 ２１ 半導体基板 ２２ バッファ層 ２３ 第１クラッド層 ２４ 活性層 ２５ 第１光ガイド層 ２６ 第２光ガイド層 ２７ 電流ブロック層 ２７ａ ストライプ領域 ２８ 保護層 ２９ 第２クラッド層 ３０ コンタクト層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 昭男 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 内藤 浩樹 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体層よりなる活性層と、該活性層の
   上に形成された第１導電型の半導体層よりなる光ガイド
   層と、該光ガイド層の上に形成された第１導電型の半導
   体層よりなるストライプ領域と、前記光ガイド層の上に
   おける前記ストライプ領域の両側に形成された第２導電
   型の電流ブロック層とを備えた半導体レーザ装置におい
   て、前記ストライプ領域は、共振器方向に対して少なく
   とも１か所の不連続部を有していることを特徴とする半
   導体レーザ装置。
2. 【請求項２】 Ｇａ_1-X Ａｌ_X Ａｓ層よりなる活性層
   と、該活性層の上に形成された第１導電型のＧａ_1-Y1Ａ
   ｌ_Y1Ａｓ層よりなる光ガイド層と、該光ガイド層の上に
   形成された第１導電型のＧａ_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ層よりなる
   ストライプ領域と、前記光ガイド層の上における前記ス
   トライプ領域の両側に形成された第２導電型のＧａ_1-Z
   Ａｌ_Z Ａｓ層よりなる電流ブロック層とを備えた半導体
   レーザ装置において、前記活性層、光ガイド層、ストラ
   イプ領域及び電流ブロック層の各混晶比のＸ、Ｙ１、Ｙ
   ２及びＺの間にＺ＞Ｙ２＞Ｘ≧０及びＹ１＞Ｘの関係が
   成立し、前記ストライプ領域は共振器方向に対して少な
   くとも１か所の不連続部を有していることを特徴とする
   半導体レーザ装置。
3. 【請求項３】 量子井戸構造を有する活性層と、該活性
   層の上に形成された第１導電型のＧａ_1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層
   よりなる光ガイド層と、該光ガイド層の上に形成された
   第１導電型のＧａ_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ層よりなるストライプ
   領域と、前記光ガイド層の上における前記ストライプ領
   域の両側に形成された第２導電型のＧａ_1-Z Ａｌ_Z Ａｓ
   よりなる電流ブロック層とを備えた半導体レーザ装置に
   おいて、前記光ガイド層、ストライプ領域及び電流ブロ
   ック層の各混晶比のＹ１、Ｙ２及びＺの間にＹ１＞０及
   びＺ＞Ｙ２＞０の関係が成立し、前記ストライプ領域は
   共振器方向に対して少なくとも１か所の不連続部を有し
   ていることを特徴とする半導体レーザ装置。
4. 【請求項４】 Ｇａ_1-x Ａｌ_x Ａｓ層よりなる活性層
   と、該活性層の上に形成された第１導電型のＧａ_1-Y1Ａ
   ｌ_Y1Ａｓ層よりなる第１光ガイド層と、該第１光ガイド
   層の上に形成された第１導電型のＧａ_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓよ
   りなる第２光ガイド層と、該第２光ガイド層の上に形成
   された第１導電型のＧａ_1-Y3Ａｌ_Y3Ａｓ層よりなるスト
   ライプ領域と、前記第２光ガイド層の上における前記ス
   トライプ領域の両側に形成された第２導電型のＧａ_1-Z
   Ａｌ_Z Ａｓ層よりなる電流ブロック層とを備えた半導体
   レーザ装置において、前記活性層、第１光ガイド層、第
   ２光ガイド層、ストライプ領域及び電流ブロック層の各
   混晶比のＸ、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３及びＺの間にＺ＞Ｙ３＞
   Ｙ２＞Ｘ≧０及びＹ１＞Ｙ２の関係が成立し、前記スト
   ライプ領域は共振器方向に対して少なくとも１か所の不
   連続部を有していることを特徴とする半導体レーザ装
   置。
5. 【請求項５】 量子井戸構造を有する活性層と、該活性
   層の上に形成された第１導電型のＧａ_1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層
   よりなる第１光ガイド層と、該第１光ガイド層の上に形
   成された第１導電型のＧａ_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ層よりなる第
   ２光ガイド層と、該第２光ガイド層の上に形成された第
   １導電型のＧａ_1-Y3Ａｌ_Y3Ａｓ層よりなるストライプ領
   域と、前記第２光ガイド層の上における前記ストライプ
   領域の両側に形成された第２導電型のＧａ_1-Z Ａｌ_Z Ａ
   ｓよりなる電流ブロック層とを備えた半導体レーザ装置
   において、前記活性層、第１光ガイド層、第２光ガイド
   層、ストライプ領域及び電流ブロック層の各混晶比のＹ
   １、Ｙ２、Ｙ３及びＺの間にＺ＞Ｙ３＞Ｙ２＞０及びＹ
   １＞Ｙ２の関係が成立し、前記ストライプ領域は共振器
   方向に対して少なくとも１か所の不連続部を有している
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。
6. 【請求項６】 Ｉｎ_0.5 （Ｇａ_1-X Ａｌ_X ）_0.5 Ｐ層よ
   りなる活性層と、該活性層の上に形成された第１導電型
   のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1）_0.5 Ｐ層よりなる光ガイ
   ド層と、該光ガイド層の上に形成された第１導電型のＩ
   ｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y2Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ層よりなるストライプ
   領域と、前記光ガイド層の上における前記ストライプ領
   域の両側に形成された第２導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Z
   Ａｌ_Z）_0.5 Ｐ層よりなる電流ブロック層とを備えた半
   導体レーザ装置において、前記活性層、光ガイド層、ス
   トライプ領域及び電流ブロック層の各混晶比のＸ、Ｙ
   １、Ｙ２及びＺの間にＺ＞Ｙ２≧Ｘ≧０及びＹ１＞Ｘの
   関係が成立し、前記ストライプ領域は共振器方向に対し
   て少なくとも１か所の不連続部を有していることを特徴
   とする半導体レーザ装置。
7. 【請求項７】 量子井戸構造を有する活性層と、該活性
   層の上に形成された第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y1Ａ
   ｌ_Y1）_0.5 Ｐ層よりなる光ガイド層と、該光ガイド層の
   上に形成された第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y2Ａ
   ｌ_Y2）_0.5 Ｐ層よりなるストライプ領域と、前記光ガイ
   ド層の上における前記ストライプ領域の両側に形成され
   た第２導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z ）_0.5 Ｐ層よ
   りなる電流ブロック層とを備えた半導体レーザ装置にお
   いて、前記光ガイド層、ストライプ領域及び電流ブロッ
   ク層の各混晶比のＹ１、Ｙ２及びＺの間にＺ＞Ｙ２≧０
   及びＹ１≧０の関係が成立し、前記ストライプ領域は共
   振器方向に対して少なくとも１か所の不連続部を有して
   いることを特徴とする半導体レーザ装置。
8. 【請求項８】 Ｉｎ_0.5 （Ｇａ_1-X Ａｌ_X ）_0.5 Ｐ層よ
   りなる活性層と、該活性層の上に形成された第１導電型
   のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1）_0.5 Ｐ層よりなる第１光
   ガイド層と、該第１光ガイド層の上に形成された第１導
   電型のＩｎ_{0. 5} （Ｇａ_1-Y2Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ層よりなる第
   ２光ガイド層と、該第２光ガイド層の上に形成された第
   １導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y3Ａｌ_Y3）_0.5 Ｐ層よりな
   るストライプ領域と、前記第２光ガイド層の上における
   前記ストライプ領域の両側に形成された第２導電型のＩ
   ｎ_0.5 （Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z ）_0.5 Ｐ層よりなるよりなる電
   流ブロック層とを備えた半導体レーザ装置において、前
   記活性層、第１光ガイド層、第２光ガイド層、ストライ
   プ領域及び電流ブロック層の各混晶比のＸ、Ｙ１、Ｙ
   ２、Ｙ３及びＺの間にＺ＞Ｙ３＞Ｙ２≧Ｘ≧０及びＹ１
   ＞Ｙ２の関係が成立し、前記ストライプ領域は共振器方
   向に対して少なくとも１か所の不連続部を有しているこ
   とを特徴とする半導体レーザ装置。
9. 【請求項９】 量子井戸構造を有する活性層と、該活性
   層の上に形成された第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y1Ａ
   ｌ_Y1）_0.5 Ｐ層よりなる第１光ガイド層と、該第１の光
   ガイド層の上に形成された第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ
   _1-Y2Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ層よりなる第２光ガイド層と、該第
   ２光ガイド層の上に形成された第１導電型のＩｎ
   _0.5 （Ｇａ_1-Y3Ａｌ_Y3）_0.5 Ｐ層よりなるストライプ領
   域と、前記第２光ガイド層の上における前記ストライプ
   領域の両側に形成された第２導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ
   _1-Z Ａｌ_Z ）_0.5 Ｐ層よりなる電流ブロック層とを備え
   た半導体レーザ装置において、前記第１光ガイド層、第
   ２光ガイド層、ストライプ領域及び電流ブロック層の各
   混晶比のＹ１、Ｙ２、Ｙ３及びＺの間にＺ＞Ｙ３＞Ｙ２
   ≧０及びＹ１＞Ｙ２の関係が成立し、前記ストライプ領
   域は共振器方向に対して少なくとも１か所の不連続部を
   有していることを特徴とする半導体レーザ装置。
10. 【請求項１０】 半導体基板上に、エピタキシャル成長
    法により、半導体層よりなる活性層、第１導電型のＧａ
    _1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層よりなる光ガイド層及び第２導電型の
    Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z Ａｓ層よりなる電流ブロック層を、前記
    Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層及びＧａ_1-Z Ａｌ_Z Ａｓ層の各混
    晶比にＹ１＞０及びＺ＞０の関係が成立するように順次
    形成する工程と、 前記電流ブロック層に対して選択的にエッチングを行な
    うことにより、前記電流ブロック層を、少なくとも１か
    所の不除去部が残り且つ前記光ガイド層が露出するよう
    に共振器方向へ延びるストライプ状に除去する工程と、 前記光ガイド層の上における前記電流ブロック層が除去
    されたストライプ状の領域に、エピタキシャル成長法に
    より、第１導電型のＧａ_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ層を、前記Ｇａ
    _1-Z Ａｌ_Z Ａｓ層及びＧａ_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ層の各混晶比
    の間にＺ＞Ｙ２＞０の関係が成立するように形成する工
    程とを備えていることを特徴とする半導体レーザ装置の
    製造方法。
11. 【請求項１１】 半導体基板上に、エピタキシャル成長
    法により、半導体層よりなる活性層、第１導電型のＧａ
    _1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層よりなる第１光ガイド層、第１導電型
    のＧａ_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ層よりなる第２光ガイド層及び第
    ２導電型のＧａ_1-Z Ａｌ_Z Ａｓ層よりなる電流ブロック
    層を、前記Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1Ａｓ層、Ｇａ_1-Y2Ａｌ_Y2Ａｓ
    層及びＧａ_1-Z Ａｌ_Z Ａｓ層の各混晶比の間にＺ＞Ｙ２
    ＞Ｙ１＞０の関係が成立するように形成する工程と、 前記電流ブロック層に対して選択的にエッチングを行な
    うことにより、前記電流ブロック層を、少なくとも１か
    所の不除去部が残り且つ前記第２光ガイド層が露出する
    ように共振器方向へ延びるストライプ状に除去する工程
    と、 前記第２光ガイド層の上における前記電流ブロック層が
    除去されたストライプ状の領域に、エピタキシャル成長
    法により、第１導電型のＧａ_1-Y3Ａｌ_Y3Ａｓ層を、前記
    Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z Ａｓ層及びＧａ_1-Y3Ａｌ_Y3Ａｓ層の各混
    晶比の間にＺ＞Ｙ３の関係が成立するように形成する工
    程とを備えていることを特徴とする半導体レーザ装置の
    製造方法。
12. 【請求項１２】 半導体基板上に、エピタキシャル成長
    法により、半導体層よりなる活性層、第１導電型のＩｎ
    _0.5 （Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1）_0.5 Ｐ層よりなる光ガイド層及
    び第２導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z ）_0.5 Ｐ層よ
    りなる電流ブロック層を、前記Ｉｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y1Ａｌ
    _Y1）_0.5 Ｐ層及びＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-ZＡｌ_Z ）_0.5 Ｐ層
    の各混晶比にＹ１＞０及びＺ＞０の関係が成立するよう
    に形成する工程と、 前記電流ブロック層に対して選択的にエッチングを行な
    うことにより、前記電流ブロックを、少なくとも１か所
    の不除去部が残り且つ前記光ガイド層が露出するように
    共振器方向へ延びるストライプ状に除去する工程と、 前記光ガイド層の上における前記電流ブロック層が除去
    されたストライプ状の領域に、エピタキシャル成長法に
    より、第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y2Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ
    層を、前記Ｉｎ_0.5 （Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z ）_0.5 Ｐ層及びＩ
    ｎ_0.5 （Ｇａ_{1- Y2}Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ層の各混晶比の間にＺ
    ＞Ｙ２≧０の関係が成立するように形成する工程とを備
    えていることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方
    法。
13. 【請求項１３】 半導体基板上に、エピタキシャル成長
    法により、半導体層よりなる活性層、第１導電型のＩｎ
    _0.5 （Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1）_0.5 Ｐ層よりなる第１光ガイド
    層、第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y2Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ層
    よりなる第２光ガイド層及び第２導電型のＩｎ_0.5 （Ｇ
    ａ_1-Z Ａｌ_Z ）_0.5 Ｐ層よりなる電流ブロック層を、前
    記Ｉｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y1Ａｌ_Y1）_0.5 Ｐ層、Ｉｎ_0.5 （Ｇ
    ａ_1-Y2Ａｌ_Y2）_0.5 Ｐ層及びＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Z Ａ
    ｌ_Z ）_0.5 Ｐ層の各混晶比の間にＺ＞Ｙ２≧０及びＹ１
    ＞Ｙ２の関係が成立するように形成する工程と、 前記電流ブロック層に対して選択的にエッチングを行な
    うことにより、前記電流ブロック層を、少なくとも１か
    所の不除去部が残り且つ前記第２光ガイド層が露出する
    ように共振器方向へ延びるストライプ状に除去する工程
    と、 前記第２光ガイド層の上における前記電流ブロック層が
    除去されたストライプ状の領域に、エピタキシャル成長
    法により、第１導電型のＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y3Ａｌ_Y3）
    _0.5 Ｐ層を、前記Ｉｎ_0.5 （Ｇａ_1-Z Ａｌ_Z ）_0.5 Ｐ層
    及びＩｎ_0.5 （Ｇａ_1-Y3Ａｌ_Y3）_0.5 Ｐ層の各混晶比の
    間にＺ＞Ｙ３の関係が成立するように形成する工程とを
    備えていることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方
    法。