宽幅半导体激光器元件的制作方法

本发明涉及宽幅(broadarea)半导体激光器元件。

背景技术：

在非专利文献1中公开了下述内容，即，使从宽幅半导体激光器元件射出的光暂时向多模光纤射入，以在激励用光源中利用或直接利用等方式使用来自该光纤的出射光。光纤具有挠性，因此来自光纤的出射光能够自由地改变其方向。

关于光纤，能够对由纤芯的折射率和包层的折射率决定的数值孔径(numericalaperture：na)进行定义，比该na大的入射角的光即使暂时进入至光纤，也会从包层向外逸出。因此，要求减小从宽幅半导体元件射出的光的扩展角。

在专利文献1中示出了下述内容，即，为了减小增益波导型半导体激光器元件的水平方向的光束扩展角，在谐振器内的后端面使波导通路中断。

专利文献1：日本特开平8－264884号公报

非专利文献1：r.platzet.al.，“940-nmbroadareadiodelasersoptimizedforhighpulse-powerfibercoupledapplications”，ieeephotonicstechnologyletters.，vol.26，no.6，pp.625-628，2014

在专利文献1所公开的方法中，高阶模式的衍射效果弱，为了抑制高阶模式振荡而减小水平方向扩展角，需要使没有波导通路的区域变长。通常，由于不向没有波导通路的区域注入电流，因此如果使该区域变长，则成为损耗增大的原因。由于损耗增大，导致诸如半导体激光器元件的阈值电流增大及斜率效率降低这样的特性恶化。

现有的增益波导型的宽幅半导体激光器元件有时单纯在端面附近设置不注入电流的滤光(filter)区域、或者设置朝向端面而锥形状地变窄的波导构造。就如上所述的半导体激光器元件而言，为了在滤光区域使光充分扩展而选择性地抑制高阶模式的振荡，需要使滤光区域的长度变长。如果使滤光区域的长度变长，则引起诸如阈值电流增加、或者斜率效率降低这样的特性劣化。

技术实现要素：

本发明就是为了解决上述这样的课题而提出的，其目的在于提供一种能够抑制高阶模式而不使滤光区域的长度变长的宽幅半导体激光器元件。

本申请的发明所涉及的宽幅半导体激光器元件是折射率波导型的宽幅半导体激光器元件，其特征在于，具有前端面和后端面，具有波导通路区域以及滤光区域，该滤光区域在与谐振器长度方向垂直的方向具有相同的有效折射率，该波导通路区域的有效折射率小于该滤光区域的有效折射率，该波导通路区域具有：有源区域，其被注入电流；以及包层区域，其设置于该有源区域的外侧，折射率小于该有源区域，该宽幅半导体激光器元件容许多个模式，在俯视观察时该有源区域相对于该滤光区域而凸出。

本申请的发明所涉及的其他宽幅半导体激光器元件是折射率波导型的宽幅半导体激光器元件，其特征在于，具有前端面和后端面，具有波导通路区域以及滤光区域，该滤光区域在与谐振器长度方向垂直的方向具有相同的有效折射率，该波导通路区域的有效折射率大于该滤光区域的有效折射率，该波导通路区域具有：有源区域，其被注入电流；以及包层区域，其设置于该有源区域的外侧，折射率小于该有源区域，该宽幅半导体激光器元件容许多个模式，在俯视观察时该滤光区域相对于该有源区域而凸出。

本申请的发明所涉及的其他宽幅半导体激光器元件是增益波导型的宽幅半导体激光器元件，其特征在于，具有前端面和后端面，具有波导通路区域以及滤光区域，该滤光区域不被注入电流，不产生增益，该波导通路区域具有：有源区域，其被注入电流而产生增益；以及包层区域，其设置于该有源区域的外侧，不被注入电流，不产生增益，在俯视观察时该滤光区域相对于该有源区域而凸出。

发明的效果

根据本发明，将有源区域设为相对于滤光区域而凸出或凹陷，由此越是高阶的模式越在滤光区域进行扩展。由此，滤光区域的高阶模式难以与有源区域耦合。由此，能够抑制高阶模式而不使滤光区域的长度变长。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的宽幅半导体激光器元件的俯视图。

图2是表示光的折射的图。

图3是表示有源区域的端部的倾斜和出射角的关系的图。

图4是实施方式1所涉及的宽幅半导体激光器元件的斜视图。

图5是表示对比例所涉及的宽幅半导体激光器元件的光的折射的图。

图6是第1变形例所涉及的元件的俯视图。

图7是第2变形例所涉及的元件的俯视图。

图8是第3变形例所涉及的元件的俯视图。

图9是第4变形例所涉及的元件的俯视图。

图10是实施方式2所涉及的折射率波导型的宽幅半导体激光器元件的俯视图。

图11是实施方式2所涉及的宽幅半导体激光器元件的斜视图。

图12是第1变形例所涉及的元件的俯视图。

图13是第2变形例所涉及的元件的俯视图。

图14是第3变形例所涉及的元件的俯视图。

图15是第4变形例所涉及的元件的俯视图。

图16是实施方式3所涉及的宽幅半导体激光器元件的俯视图。

图17是实施方式3所涉及的增益波导型的宽幅半导体激光器元件的斜视图。

图18是第1变形例所涉及的元件的俯视图。

图19是第2变形例所涉及的元件的俯视图。

图20是第3变形例所涉及的元件的俯视图。

图21是第4变形例所涉及的元件的俯视图。

图22是实施方式4所涉及的宽幅半导体激光器元件的俯视图。

标号的说明

1波导通路区域，1a有源区域，1b包层区域，1a、1b凸部，2滤光区域，3a前端面，3b后端面

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式所涉及的宽幅半导体激光器元件进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复的说明。

实施方式1.

图1是实施方式1所涉及的宽幅半导体激光器元件的俯视图。该激光器元件是折射率波导型的宽幅半导体激光器元件。图1是俯视图即从晶体生长面侧观察宽幅半导体激光器元件的图。该宽幅半导体激光器元件具有有效折射率为ne的波导通路区域1和有效折射率为nf的滤光区域2。有效折射率是指光实质上体验到的折射率，能够基于晶体生长方向上的各层的组分、层厚及有源区域的宽度而通过等价折射率法等求出。波导通路区域1的有效折射率ne小于滤光区域2的有效折射率nf。即，ne＜nf。波导通路区域1和滤光区域2构成具有前端面3a和后端面3b的谐振器。滤光区域2是与后端面3b相接地设置的长度为l的区域，在与谐振器长度方向垂直的方向具有相同的有效折射率，不被注入电流。将与半导体激光器元件的端面平行的方向设为x，将晶体生长方向设为y，将与半导体激光器元件端面垂直的方向设为z。端面是指前端面3a和后端面3b。

波导通路区域1具有：有源区域1a，其宽度为w，折射率为na，被注入电流；以及包层区域1b，其设置于有源区域1a的外侧，折射率为比na小的nc。有源区域1a具有凸部1a，该凸部1a在俯视观察时相对于滤光区域2而凸出。凸部1a朝向后端面3b而成为楔形。有源区域1a和滤光区域2的边界线为直线。通过设置有凸部1a，从而2条直线成为有源区域1a和滤光区域2的边界线。

就宽幅半导体激光器元件而言，在水平方向即x方向，容许多个模式。例如在标题为“光導波路”的技术书(作者：川上彰二郎、朝倉書店(1982年))的18－31页示出了用于容许多模的条件。即，为了容许多个模式，在将从宽幅半导体激光器元件射出的激光的波长设为λ，将有源区域1a的宽度设为w，将有源区域1a的折射率设为na，将包层区域1b的折射率设为nc时，下面的算式1必须成立。

【式1】

v是被称为归一化频率的值。通过对有源区域1a的宽度w、有源区域1a的折射率na及包层区域1b的折射率nc进行设定以使得该v的值大于π/2，从而设为容许多个模式、以多模进行振荡的折射率波导型的宽幅半导体激光器元件。

图2是表示从波导通路区域1进入至滤光区域2的光的折射的图。对通过在有源区域1a设置有凸部1a，从而能够抑制高阶模式这一情况进行说明。如前述所示，波导通路区域1的有效折射率ne小于滤光区域2的有效折射率nf。通过在有源区域1a设置有凸部1a，从而有源区域1a的端部相对于x轴以φ发生了倾斜。根据该倾斜角φ，波导通路区域1的入射角θe成为对φ＝0时的入射角θe0加上φ而得到的值。即，表现为θe＝θe0+φ。同样地，滤光区域2的折射角θf成为对φ＝0时的折射角θf0加上φ而得到的值。即，表现为θf＝θf0+φ。

在波导通路区域1，波导模式的光一边在有源区域1a和包层区域1b间进行全反射一边以传输常数β在z方向行进。关于传输常数β，越是低阶的模式则越大，越是高阶则越小。另外，在z方向以传输常数β进行传输的波导模式，能够通过以波数k+和波数k－在xz平面内进行传输的2个平面波进行表示。下面，考虑的是波数k+的平面波，但波数k－的平面波也能够同样地来考虑。

关于波导通路区域1的入射角θe，越是低阶的模式则越小，越是高阶的模式则越大。光在滤光区域2按照斯涅耳定律而以角度θf折射，到达至后端面3b。光的一部分在后端面3b以角度θf进行反射，剩余部分以角度θ0向谐振器外衍射。由后端面3b反射后的光到达至波导通路区域1而与波导模式耦合，向－z方向行进。此时，越是高阶的模式则在滤光区域2内越在x正负方向进行扩展，因此越是高阶的模式则越难与波导通路区域1的波导模式耦合，产生大的耦合损耗。就半导体激光器元件而言，是在增益和损耗平衡的状态下引起振荡，因此高阶的模式难以振荡。

在本发明的实施方式1中，在有源区域1a设置凸部1a而使有源区域1a的端部相对于x轴以φ倾斜。由此，能够将滤光区域2的折射角θf设为比θf0大的值即θf0+φ。因此，在滤光区域2能够使高阶的模式充分地扩展，因此高阶的模式难以与波导通路区域1的波导模式耦合，产生大的耦合损耗。即，通过在有源区域1a设置有凸部1a，从而能够抑制高阶模式。通过利用针对高阶模式的抑制而使水平横向模式数减少，从而能够使水平方向光束扩展角变窄而提高水平方向的亮度。

图3是表示有源区域的端部的倾斜角φ和出射角θ0的关系的图。在图3示出将波导通路区域1的有效折射率ne设为3.400、将滤光区域2的有效折射率nf设为3.500、波导模式的波导通路区域1的入射角θe0＝5°时的从激光器元件出射的出射角θ0的倾斜角φ依赖性。

从图3可知，如果倾斜角φ变大，则出射角θ0单调地增加。出射角θ0变大意味着半导体激光器元件的端面处的反射角θf变大。反射角θf大意味着由半导体激光器元件端面反射后的光到达至波导通路区域1时其光大幅扩展。因此，能够加强所谓的滤光效果，该滤光效果是指，越增大倾斜角θ，则光越难向波导通路区域1内的波导模式耦合。越是模式阶数大的高阶模式，则波导通路区域1的入射角θe0越大，因此越是高阶模式，则该滤光效果越显著。

由光的折射导致的滤光区域2处的光的扩展的增加，对于低阶的模式也起作用，导致低阶的模式的出射角的扩展。通过将滤光区域2配置于后端面3b，从而由滤光区域2选择低阶的模式，所选择出的低阶的模式在没有承受额外的折射的状态下从前端面3a射出。因此，滤光区域2优选配置于后端面3b。

如果在有源区域1a的端部设置倾斜角φ，则与倾斜角φ为0的情况相比，能够提高对高阶模式进行抑制的效果，因此能够缩短滤光区域2的长度l。通过缩短滤光区域2的长度l，从而能够减少半导体激光器元件的损耗，因此能够抑制诸如阈值电流的增加及斜率效率的降低这样的特性劣化。

图4是本发明的实施方式1所涉及的宽幅半导体激光器元件的斜视图。图4示出使波导通路区域1的有效折射率ne小于滤光区域2的有效折射率nf的构造的一个例子。在由n型gaas形成的基板5的背面侧设置有n电极4。在基板5之上设置有由n型algaas形成的包层6。在包层6之上设置有由无掺杂algaas形成的引导层7。在引导层7之上设置有由无掺杂ingaas形成的有源层8。在有源层8之上设置有由无掺杂algaas形成的引导层9。在引导层9之上设置有由p型algaas形成的第1蚀刻阻挡层10。

在滤光区域2，在第1蚀刻阻挡层10之上设置有由p型algaas形成的第1包层11。在滤光区域2，在第1包层11之上设置有由p型algaas形成的第2蚀刻阻挡层12。在滤光区域2，在第2蚀刻阻挡层12之上设置有sin膜15。在滤光区域2，在sin膜15之上设置有p电极16。

在包层区域1b，在第1蚀刻阻挡层10之上形成有sin膜15。在包层区域1b，在sin膜15之上设置有p电极16。

在有源区域1a，在第1蚀刻阻挡层10之上设置有第1包层11。在有源区域1a，在第1包层11之上设置有第2蚀刻阻挡层12。在有源区域1a，在第2蚀刻阻挡层12之上设置有由p型algaas形成的第2包层13。在有源区域1a，在第2包层13之上设置有由p型gaas形成的接触层14。在该接触层14之上设置有p电极16。

对该宽幅半导体激光器元件的制作方法的一个例子进行说明。首先，通过有机金属气相生长(mocvd)法在基板5之上依次晶体生长出包层6、引导层7、有源层8、引导层9、第1蚀刻阻挡层10、第1包层11、第2蚀刻阻挡层12、第2包层13、接触层14。然后，将有源区域1a由抗蚀层等覆盖，将从抗蚀层露出的部分蚀刻至第2蚀刻阻挡层12为止。并且，将滤光区域2由抗蚀层等覆盖，将包层区域1b蚀刻至第1蚀刻阻挡层10为止。

在暂时将抗蚀层全部剥离之后，仅将有源区域1a由抗蚀层覆盖，在整个面对sin膜15进行成膜，通过剥离将有源区域1a之上的sin膜去除。然后，将p电极16形成于基板5的上表面侧，将n电极4形成于基板5的背面而完成半导体激光器元件。

波导通路区域1比滤光区域2蚀刻得深，因此能够使波导通路区域1的有效折射率ne小于滤光区域2的有效折射率nf。从n电极4侧向有源层8注入电子，从p电极16侧向有源层8注入空穴，由此在有源层8内产生光，使该光在前端面3a和后端面3b之间进行往复，由此振荡形成激光。在本结构中，向波导通路区域1注入电流，滤光区域2的整个面由sin膜15覆盖，因此不被注入电流。

在这里，为了使本发明的实施方式1所涉及的宽幅半导体激光器元件的特征易于理解而说明对比例。图5是对比例所涉及的折射率波导型的宽幅半导体激光器元件的俯视图。对比例的元件具有：波导通路区域101，其有效折射率为ne；以及滤光区域102，其长度为l，有效折射率为nf。有效折射率ne小于有效折射率nf。波导通路区域101具有：有源区域101a，其宽度为w，折射率为na；以及包层区域101b，其折射率为nc。有源区域101a和滤光区域102的边界线是与谐振器短边方向平行的一条直线。

如果将波导通路区域101的入射角设为θe，则越是低阶的模式，θe越小，越是高阶的模式，θe越大。光在滤光区域102按照斯涅耳定律而以角度θf折射，到达至后端面3b。在后端面3b，一部分的光以角度θf反射，剩余部分的光以角度θ0向谐振器外衍射。由后端面3b反射后的光到达至波导通路区域101而与波导模式耦合，向－z方向行进。

在对比例中，有源区域101a和滤光区域102的边界没有相对于x轴倾斜，因此折射角θf变小。因此，滤光区域102处的光的扩展变得不充分，为了发挥对高阶模式振荡进行抑制的滤光效果，需要使滤光区域102的长度l变长。通常，滤光区域102是不注入电流的区域，因此如果使长度l变长，则导致损耗增大，引起诸如半导体激光器元件的阈值电流增大及斜率效率降低这样的特性劣化。

与此相对，在本发明的实施方式1中，如图1所示，通过在有源区域1a设置凸部1a，从而增大了折射角θf。具体地说，如图2所示，由凸部1a而产生倾斜角φ，因此能够设为折射角θf＝θf0+φ。通过增大折射角，从而能够抑制高阶模式而不使滤光区域2的长度变长。

本发明的实施方式1所涉及的折射率波导型的宽幅半导体激光器元件能够在不丧失其特征的范围进行各种变形。图6是第1变形例所涉及的折射率波导型的宽幅半导体激光器元件的俯视图。该元件的有源区域1a的凸部1b的形状与图1的凸部1a不同。通过设置有曲线状的凸部1b，从而有源区域1a和滤光区域2的边界线成为曲线。离凸部1b的中央越远，则凸部1b的法线和谐振器长度方向即z轴线所成的角越大。因此，针对光向包层区域1b侧进行扩展的高阶模式，能够期待很好的滤光效果，能够缩短滤光区域2的长度l。

图7是第2变形例所涉及的折射率波导型的宽幅半导体激光器元件的俯视图。在2个波导通路区域1之间设置有滤光区域2。因此，滤光区域2既不与前端面3a相接、也不与后端面3b相接。有源区域1ac与后端面3b相接。有源区域1ac具有向滤光区域2侧凸出的凸部1b。有源区域1ad与前端面3a相接。有源区域1ad与滤光区域2相接的部分是平坦的。有源区域1ac、1ad的宽度为w，折射率为na。滤光区域2的长度为la。波导通路区域1的有效折射率ne小于滤光区域2的有效折射率nf。

如果将滤光区域与端面相接地设置，则由端面反射后的激光的一部分不与波导通路耦合。这实质上相当于端面的反射率降低。另一方面，就图7的元件而言，在半导体激光器元件内部将滤光区域2设置为既不与前端面3a相接、也不与后端面3b相接，因此能够得到与本发明的实施方式1所涉及的元件相同的效果，并防止端面处的反射率降低。

图8是第3变形例所涉及的折射率波导型的宽幅半导体激光器元件的俯视图。有源区域1ac具有凸部1b，有源区域1ae具有凸部1a。由此，有源区域1ae在与滤光区域2的前端面3a侧相接的部分相对于滤光区域2而凸出，有源区域1ac在与滤光区域2的后端面3b侧相接的部分相对于滤光区域2而凸出。

在第3变形例中，将滤光区域2与端面分离地设置，因此能够抑制端面处的反射率降低。并且，通过设置凸部1a、1b，从而从有源区域1ac、1ae的一方射出的光大幅扩展，难以进入至有源区域1ac、1ae的另一方。因此，能够期待很好的滤光效果。

图9是第4变形例所涉及的折射率波导型的宽幅半导体激光器元件的俯视图。由2个有源区域1ac夹着滤光区域2。2个有源区域1ac分别具有凸部1b。通过将滤光区域2与端面分离地设置，从而能够抑制端面处的反射率降低。另外，通过设置有2个凸部1b，从而滤光区域2处的针对高阶模式的滤光效果变得显著。此外，也可以取代2个凸部1b，而设置2个图1所示的具有2条直线的凸部1a，由2个凸部1a夹着滤光区域2。

在本发明的实施方式及全部的变形例中，也可以对有源区域的凸部的形状进行变更。凸部的形状只要是凸部的端部的法线相对于z轴而发生了倾斜的形状即可，并不特别进行限定。为了使波导通路区域1的有效折射率ne小于滤光区域2的有效折射率nf，也可以采用与图4的结构不同的结构。这些变形能够适当应用于下面的实施方式所涉及的宽幅半导体激光器元件。此外，下面的实施方式所涉及的宽幅半导体激光器元件与实施方式1的共通点多，因此以与实施方式1的不同点为中心进行说明。

实施方式2.

图10是实施方式2所涉及的折射率波导型的宽幅半导体激光器元件的俯视图。该谐振器具有：波导通路区域31；以及滤光区域32，其与后端面3b相接地设置。波导通路区域31的有效折射率ne大于滤光区域32的有效折射率nf。即，与实施方式1不同，成为ne＞nf。波导通路区域31具有：有源区域31a，其宽度为w，折射率为na；以及包层区域31b，其设置于有源区域31a的外侧，折射率为比na小的nc。

有源区域31a具有凹部31a，由此相对于滤光区域32而成为凹形状。有源区域31a朝向半导体激光器元件内部而成为楔形。通过设置有凹部31a，从而滤光区域32在俯视观察时相对于有源区域31a而凸出。有源区域31a和滤光区域32的边界线为直线。

就实施方式2的宽幅半导体激光器元件而言，在将从谐振器射出的激光的波长设为λ的情况下，通过满足下面的算式2而容许多个模式。

【式2】

图11是实施方式2所涉及的宽幅半导体激光器元件的斜视图。图11是表示使波导通路区域31的有效折射率ne大于滤光区域32的有效折射率nf的构造的一个例子的斜视图。在波导通路区域31，在第1蚀刻阻挡层10之上设置有由p型algaas形成的第1包层41。在波导通路区域31，在第1包层41之上设置有由p型algaas形成的第2蚀刻阻挡层42。

在有源区域31a，在第2蚀刻阻挡层42之上设置有由p型algaas形成的第2包层43。在有源区域31a，在第2包层43之上设置有由p型gaas形成的接触层44。在波导通路区域31的表面设置有sin膜45和在其之上形成的p电极46。

在滤光区域32，在第1蚀刻阻挡层10之上形成有sin膜45，在sin膜45之上设置有p电极46。其他层与参照图4进行说明的相同。

对图11所示的元件的制作方法的一个例子进行说明。首先，在基板5之上，通过有机金属气相生长(mocvd)法而依次晶体生长出包层6、引导层7、有源层8、引导层9、第1蚀刻阻挡层10、第1包层41、第2蚀刻阻挡层42、第2包层43、接触层44。然后，将波导通路区域31内的有源区域31a由抗蚀层等覆盖，将没有由抗蚀层覆盖的部分蚀刻至第2蚀刻阻挡层42。然后，将包层区域31b由抗蚀层等覆盖而将滤光区域32蚀刻至第1蚀刻阻挡层10。

然后，在暂时将抗蚀层全部剥离之后，仅将有源区域31a由抗蚀层覆盖，在整个面对sin膜45进行成膜，通过剥离将有源区域31a的sin膜去除。最后，形成p电极46和n电极4而完成半导体激光器元件。在本结构中，向波导通路区域31的有源区域31a注入电流，不向滤光区域32注入电流，但也可以将sin膜的一部分去除而向滤光区域注入电流。

滤光区域32比波导通路区域31蚀刻得深，因此滤光区域32的有效折射率nf小于波导通路区域31的有效折射率ne。即，成为ne＞nf。波导通路区域31的有效折射率ne和滤光区域32的有效折射率nf的关系与实施方式1相反，因此如果以使有源区域31a朝向元件中央而成为楔形的方式设置凹部31a，则在波导通路区域31进行传输的波导光在滤光区域32发生扩展。因此，能够抑制高阶模式而不使滤光区域2的长度变长。

本发明的实施方式2所涉及的元件与实施方式1的元件相比，波导通路区域31的脊部的底部和有源层8之间的距离变长。因此，在以结向下(junctiondown)的方式进行组装的情况下，由芯片键合引起的劣化难以传递至有源层8，因此能够实现具有高可靠性的半导体激光器元件。

实施方式2所涉及的宽幅半导体激光器元件能够进行各种变形。图12是实施方式2的第1变形例所涉及的元件的俯视图。有源区域31a的凹部31b以曲线状形成。由此，有源区域31a和滤光区域32的边界线成为曲线。就凹部31b的法线而言，随着远离有源区域31a的中央的单点划线，该法线与谐振器方向即－z方向所成的角变大。因此，针对光向包层区域侧进行扩展的高阶模式，能够期待很好的滤光效果。因此，能够抑制高阶模式而不使滤光区域32的长度l变长。

图13是实施方式2的第2变形例所涉及的元件的俯视图。由有源区域31ac和有源区域31ad夹着滤光区域32。滤光区域32既不与前端面3a相接、也不与后端面3b相接。31ac、31ad是宽度为w、折射率为na的有源区域。滤光区域32的有效折射率nf小于波导通路区域31的有效折射率ne。第2变形例的元件能够抑制高阶模式而不使滤光区域32的长度lb变长，在此基础上，由于将滤光区域32与谐振器的端面分离地设置，因此能够防止端面处的反射率降低。

图14是实施方式2的第3变形例所涉及的元件的俯视图。有源区域31ae在与滤光区域32相接的部分具有凹部31a，有源区域31ac在与滤光区域32相接的部分具有凹部31b。因此，滤光区域32在前端面3a侧相对于有源区域31ae凸出，在后端面3b侧相对于有源区域31ac凸出。从有源区域31ae射出的光大幅扩展，难以进入至相对的有源区域31ac。因此，能够期待很好的滤光效果。

图15是实施方式2的第4变形例所涉及的元件的俯视图。2个有源区域31ac双方均具有凹部31b。通过设置有2个凹部31b，从而能够增大滤光区域32处的光的扩展而提高针对高阶模式的滤光效果。

在由2个有源区域夹着滤光区域的结构中，也可以将2个凹部双方均设为如图10的凹部31a这样的形状。此外，凹部的形状并不限定于上述的各例，凹部的端部的法线只要相对于z轴倾斜即可。另外，为了使波导通路区域1的有效折射率ne大于滤光区域2的有效折射率nf，也可以采用与图11的结构不同的结构。

实施方式3.

图16是实施方式3所涉及的宽幅半导体激光器元件的俯视图。实施方式3所涉及的元件是增益波导型的宽幅半导体激光器元件。该元件是具有波导通路区域51和不被注入电流的滤光区域52的谐振器。波导通路区域51具有：有源区域51a，其被注入电流；以及包层区域51b，其设置于有源区域51a的外侧，不被注入电流。

在这里，将具有增益的情况下的折射率通过复折射率n^*表示。该复折射率能够使用复相对介电常数ε^*按照下面的算式3进行表示。

【式3】

n*²＝ε*···算式3

另外，像例如“半導体の物理[改定版]”(作者：御子柴宣夫、培風館(2001年))的230页～231页所记载的那样，复相对介电常数ε^*是将复介电常数除以自由空间中的介电常数ε0而得到的，将相对介电常数的实部设为er，将导电率设为σ，将角频率设为ω，能够按照下面的算式4进行表示。

【式4】

就半导体激光器元件而言，通过向谐振器注入电流，从而产生增益，实现σ＜0，在行进方向将光放大。另外，将光封闭在注入电流而产生增益的区域，形成增益波导通路。即，具有增益的区域与折射率波导型同样地，具有将光封闭的作用。但是，由于增益波导成为复折射率，因此无法单纯地表示其大小。因此，通过|n^*2|的大小进行区别。另外，就折射率波导型而言，由于是导电率σ＝0，因此复折射率按照下面的算式5进行记载，其结果，如算式6所示成为实数。关于实施方式1及2，也可以通过复折射率进行说明，但由于结果相同，因此省略说明。

【式5】

n*²＝ε*＝er＝n²···算式5

【式6】

n*＝n···算式6

如果将增益波导型的宽幅半导体激光器元件的波导通路区域51的有效复折射率设为ne^*，将滤光区域52的有效复折射率设为nf^*，则由于向波导通路区域51注入电流，因而σ＜0，由于不向滤光区域52注入电流，因而σ＝0，所以必然成为|ne^*2|＞|nf^*2|。

通过参照上述的著作“光導波路”，从而与折射率波导型的宽幅半导体激光器元件同样地，能够对增益波导型的宽幅半导体激光器元件的模式进行计算。如果设为仅在有源区域51a具有增益，因而σ＜0，在包层区域51b不具有增益，因而σ＝0，则下面的算式7－9成立。

【式7】

【式8】

【式9】

w*＝u*tan(u*)[偶模]

w*＝-u*cot(u*)[奇模]

···算式9

在这里，u^*是有源区域内归一化横向复相位常数，w^*是包层区域内归一化横向复衰减常数，v^～是增益波导型的归一化频率，ω是角频率，k0是自由空间中的波数，μ0是自由空间的导磁率。

如果至少为v^～＞π/2，则成为多模振荡的增益波导型宽幅半导体激光器元件，其中，该宽幅半导体激光器元件容许多个模式。此外，如果|σ|由于电流注入而变大，则即使是窄的有源层宽度也容许多个模式。就通常的增益波导型的半导体激光器元件而言，如果有源层宽度大于或等于10μm，则成为多模振荡。

在图16中，波导通路区域51的有效复折射率为ne^*。有源区域51a的宽度为wg。在有源区域51a的与滤光区域52相接的部分形成有凹部51a。换言之，有源区域51a朝向半导体激光器元件的中央而成为楔形的形状。包层区域51b是夹着有源区域51a的区域。滤光区域52的长度为lg，有效复折射率为nf^*。滤光区域52与后端面3b相接。通过设置有凹部51a，从而滤光区域52在俯视观察时相对于有源区域51a而凸出。有源区域51a和滤光区域52的边界线为直线。如上所述，波导通路区域51的有效复折射率的|ne^*2|大于滤光区域52的有效复折射率的|nf^*2|。

图17是实施方式3所涉及的增益波导型的宽幅半导体激光器元件的斜视图。在由n型的gaas形成的基板62的下表面设置有n电极61。在基板62的上表面设置有由n型algaas形成的包层63。在包层63之上设置有由无掺杂algaas形成的引导层64。

在引导层64之上设置有由无掺杂ingaas形成的有源层65。在有源层65之上设置有由无掺杂algaas形成的引导层66。在引导层66之上设置有由p型algaas形成的包层67。在包层67之上设置有由p型gaas形成的接触层68。

在包层区域51b和滤光区域52，在接触层68之上形成有sin膜69。在包层区域51b和滤光区域52，在sin膜69之上形成有p电极70，在有源区域51a，在接触层68之上形成有p电极70。

如上所述的增益波导型的宽幅半导体激光器元件能够以例如下述方式制作。首先，在基板62之上通过有机金属气相生长(mocvd)法而依次晶体生长出包层63、引导层64、有源层65、引导层66、包层67、接触层68。接下来，仅将有源区域51a由抗蚀层覆盖，在整个面对sin膜69进行成膜，通过剥离将有源区域51a之上的sin膜去除。在其之上形成p电极70，在基板62的下表面形成n电极61，由此完成增益波导型的宽幅半导体激光器元件。

波导通路区域51的有效复折射率的|ne^*2|大于滤光区域52的有效复折射率的|nf^*2|。因此，如果在有源区域51a设置凹部51a而使得滤光区域52相对于有源区域51a凸出，则如实施方式2所示，在波导通路区域51进行传输的波导光在滤光区域52发生扩展，高阶模式振荡得到抑制。因此，从前端面3a仅选择性地将低阶模式输出，成为水平方向扩展角小的光束。另外，增益波导型的宽幅半导体激光器元件具有下述优点，即，如上所述能够极其容易地制作。

图18是实施方式3的第1变形例所涉及的增益波导型的宽幅半导体激光器元件的俯视图。将有源区域51a的后端面3b侧的端部设为凹部51b。通过凹部51b，有源区域51a和滤光区域52的边界线成为曲线。就该边界线的法线而言，随着从有源区域51a的中央朝向周边，该法线与谐振器方向即z轴所成的角变大。因此，针对光向包层区域51b侧进行扩展的高阶模式，能够期待很好的滤光效果。由此，能够抑制高阶模式，而不使滤光区域52的长度lg变长。

图19是实施方式3的第2变形例所涉及的增益波导型的宽幅半导体激光器元件的俯视图。滤光区域52由2个波导通路区域51夹着，由此滤光区域52既不与前端面3a相接、也不与后端面3b相接。有源区域51ac在与滤光区域52的边界具有凹部51b。有源区域51ad和滤光区域52的边界是平坦的。由于将滤光区域52设置于半导体激光器元件的内部，滤光区域52既不与前端面3a相接、也不与后端面3b相接，因此能够防止端面处的反射率降低。

图20是实施方式3的第3变形例所涉及的增益波导型的宽幅半导体激光器元件的俯视图。与实施方式3的第2变形例的不同点在于，在有源区域51ae的与滤光区域52相接的部分设置有凹部51a。第3变形例的滤光区域52在前端面3a侧相对于有源区域51ae而凸出，在后端面3b侧相对于有源区域51ac而凸出。通过使滤光区域52朝向前端面3a凸出，从而从有源区域51ae射出的光在滤光区域52向x正负方向大幅扩展，难以进入至相对的有源区域51ac。因此，能够期待很好的滤光效果。

图21是实施方式3的第4变形例所涉及的增益波导型的宽幅半导体激光器元件的俯视图。滤光区域52的左侧的有源区域51ac具有凹部51b，滤光区域52的右侧的有源区域51ac也具有凹部51b。由此，与第3变形例同样地，能够期待针对高阶模式的很好的滤光效果。此外，也可以在滤光区域52的右侧和左侧的有源区域设置与图20所示的凹部51a同样形状的凹部。

本发明的实施方式3所涉及的宽幅半导体激光器元件能够在不丧失其特征的范围进行各种变形。例如，也可以是利用与图17所示的构造不同的构造，将激光器元件设为增益波导型。关于有源区域的凹部的形状，只要有源区域的端部的法线相对于z轴发生了倾斜即可，并不特别进行限定。

实施方式4.

图22是实施方式4所涉及的宽幅半导体激光器元件的俯视图。该元件可以是折射率波导型和增益波导型的任意者。该元件的特征在于有源区域的形状。

波导通路区域81的有效折射率为ne或有效复折射率为ne^*。波导通路区域81具有：有源区域81a，其宽度为wg；以及包层区域81b，其夹着有源区域81a。滤光区域82是与后端面3b相接地设置的。滤光区域82的长度为l，有效折射率为nf或有效复折射率为nf^*。

有源区域81a在与滤光区域82的边界部分具有凸部81a。关于有源区域81a和滤光区域82的边界的曲线的曲率，该曲线的两端部的曲率大于该曲线的中央部的曲率。即，凸部81a具有小曲率部分81aa和夹着小曲率部分81aa的2个大曲率部分81ab。小曲率部分81aa位于有源区域81a的中央部分，大曲率部分81ab位于该中央部分的外侧。

折射率波导型及增益波导型均呈现为，越是高阶模式则光越向包层区域81b进行扩展。如本实施方式所示，如果通过设置小曲率部分81aa而减小有源区域81a的中央附近的曲率，通过设置大曲率部分81ab而增大该中央的外侧的曲率，则低阶模式会大幅度地受到中央附近的小曲率的影响，高阶模式会大幅度地受到外侧的大曲率的影响。因此，在滤光区域82，低阶模式不太扩展，高阶模式更为进行扩展，因此能够选择性地对高阶模式进行滤光。由此，能够抑制高阶模式而不使滤光区域82的长度变长。

此外，以上进行说明的各实施方式所涉及的宽幅半导体激光器元件的特征也可以适当地组合而使用。