半导体激光器装置的制作方法

专利名称：半导体激光器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在高温高输出动作状态下热饱和的光输出高、动作电流低的半导体激光器装置。
背景技术：
半导体激光器装置(以下，也称为半导体激光器)被广泛应用于各个领
域。例如，AlGalnP系列半导体激光器因为可取得波长650nm频带的红色激光，所以在以DVD为代表的光盘系统的领域中作为光源被广泛应用。在半导体激光器中公知有如下的激光器，即，为了降低制造成本及縮短前导时间，而在半导体激光器的制作工序中对电流块层使用了电介质膜，以使结晶成长次数减少(例如，参照专利文献1)。
图21表示具有这样的构造的AlGalnP系列半导体激光器的一例。图21是在现有例的第一实施例中的AlGalnP系列激光器的剖面示意图。
图21所示的半导体激光器具有在n型GaAs基板101上形成有n型GaAs缓冲层102、 n型AlGalnP包(clad)层103、无掺杂AlGalnP光导层104、多量子阱活性层105、无掺杂AlGalnP光导层106、 p型AlGalnP包层107、 p型GalnP异质缓冲层(hetero-buffer layer) 108、 p型GaAs盖层109以及叠层电流块层112，而且在n型基板101的背面形成有n侧电极113、在接触层109上形成有p侧电极114的脊型条纹构造。
这里，n型GaAs基板101由惨杂Si的n型GaAs基板构成。n型GaAs缓冲层102由掺杂Si的n型GaAs层(Si浓度n=2xl018cm-3,膜厚t-0.5/xm)构成。n型AlGalnP包层103由掺杂Si的n型(AlojGao.^.sIno.sP层(载波浓度lxl018cm-3，膜厚t二1.5][nn)构成。无掺杂AlGalnP光导层104由无掺杂的(Al0.5GaQ.5)a5InQ.5P层(t=25nm)构成。多量子阱活性层105由无掺杂的(Al0.5GaQ.5)a5In。.5P阱区(膜厚t=5nm: 3层)和无掺杂Gaa5Ina5P阱区(膜厚t=6nm: 4层)组成。无掺杂AlGalnP光导层106由无掺杂(Alo.5Gao.5)o.5lna5P层 (膜厚，25nm)构成。p型AlGalnP包层107由掺杂Zn的p型(Ala7Gao.3)o.5lno.5P 层(载波浓度lxl018cm—3，膜厚t^.3iwn)构成。p型GalnP异质缓冲层108由 掺杂Zii的p型Ga。.5ln。.sP层(载波浓度lxl018cm—3，膜厚t二50nm)构成。p型 GaAs盖层109由掺杂Zn的p型GaAs层(载波浓度lxl019cm-3，膜厚t300nm) 构成。
这里，电流块层112由氮化硅膜110(膜厚t-10nm)和氢化非晶硅膜 111(膜厚t^00nm)构成。
另外，为了实现在以向下结合(junction down)的方式进行安装时对 脊部的损害降低，而以夹住脊部的方式形成高于脊部的一对凸部115。
在图21所示的半导体激光器中，从p型GaAs盖层109注入的电流通过电 介质所组成的电流块层112而仅限制在脊部中，并集中注入到脊底部附近 的多量子阱活性层105。这样，与数十mA这样的较少的注入电流无关，可 实现激光器振荡所需的载波的反相分布状态。此时，通过载波的再结合而 发生光，不过针对与多量子阱活性层105垂直的方向，可利用n型AlGalnP 包层103、 p型AlGalnP第l包层107这两个包层来封闭光，针对与多量子阱 活性层105平行的方向，因为由电介质组成的电流块层l 12比p型AlGalnP第 1包层107的折射率低，所以能够使脊内部的有效折射率高于脊外部的有效 折射率，并且能够封闭光。其结果是，当通过己注入的电流而产生的增益 超过波导路中的损失时有可能产生激光器振荡。
在脊侧壁部堆积与电介质膜的堆积时间相应的膜厚的电介质膜，其堆 积速度与面的方位无关为大致一定的。因此，在脊型的激光器中当在电流 块层中采用电介质膜时，将电介质膜堆积成反映了脊外侧的凹部形状的形 状，所以在脊外侧区域的一对凸部之间形成有沟部(以下，将该凸部区域称 为翼区域)。
关于沟的形状例如公开了专利文献2、 3所示的如图22 图24所示的形 状。即，提出了将脊121的形状针对共振器方向作成锥形形状、翼区域120 形成为与共振器面的法线平行的方向的方案(图22)，将脊121的形状针对共 振器方向作成锥形形状、翼区域120形成为与锥形形状的脊121平行的方案 (图23)，将脊121的形状针对共振器方向作成宽度一定的形状、翼区域120200910203147.X
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形成为相对于共振器面的法线方向倾斜的方向的方案(图24)。另外，沟122 是脊121和翼区域120之间的沟。
专利文献1日本特开2005-64328号公报
专利文献2日本特开2003-158344号公报
专利文献3日本特开平10-173277号公报
在图22所示的现有例中，将脊121的形状针对共振器方向作成锥形形 状、翼区域120形成为与共振器面的法线平行的方向。在该形状中，脊121 的形状针对共振器方向直线状地单调变化，没有形成脊121的宽度一定的 区域。另外，在图23所示的现有例中，将脊121的形状作成针对共振器方 向脊宽度以直线状单调变化的锥形形状、翼区域120形成为与锥形形状的 脊121平行。在该形状中，脊121和翼区域120的间隔在共振器方向上一定。 另外，在图24所示的现有例中，将脊121的形状针对共振器方向作成宽度 一定、翼区域120形成为相对于共振器面的法线方向倾斜的方向。在该形 状中，脊121的形状是直线状，而没有成为脊121的宽度相对于共振器方向 变化的锥形形状。
如上所述，在脊型的半导体激光器装置中，为了在以向下结合的方式 进行安装时降低脊部所产生的失真，而在脊外侧形成翼区域。 这里，对在该脊和翼区域之间形成的沟的宽度进行说明。 在沟的宽度窄的情况下，波导脊部的波导光的光分布容易到达翼区 域。为了产生稳定的基本横模式振荡，脊内部的有效折射率高于脊外部的 有效折射率，该有效折射率差(AN)被设定为3xlO—s 7xl(T3。翼区域的有效 折射率因为与脊部的层构造大致相同所以成为与脊部的有效折射率大致
相同的大小。另外，由波导模式的传播常数决定的光分布的有效折射率为 脊部的有效折射率和脊外部的有效折射率之间的值。在此情况下，波导的 光分布的有效折射率小于翼区域的有效折射率。 一般地说，波导光的强度 分布形状在具有比波导光的有效折射率高的有效折射率的区域中伴随正 弦曲线状的振动型分量，在具有比波导光的有效折射率低的有效折射率的 区域中成为指数函数状的衰减型。因此，当波导光的光分布扩展到翼区域 时，在该光分布的边缘部分产生针对脊外侧方向不衰减的振动分量，在光 束放射图形(远视野影像FFP)上产生紊乱。在将半导体激光器用作光拾取器的光源时，FFP的紊乱成为到达透镜的激光的取入效率发生变动的主要
原因，给实用带来了重大的阻碍。因此，当沟部的宽度过窄时在FFP中容
易发生紊乱，所以不能使沟部的宽度太窄。此外，当沟部的宽度窄时有效 折射率高的翼区域接近脊部，所以容易产生高次横模式振荡，容易产生在
电流-光输出特性中发生非线性弯曲的扭折(kink)。当发生扭折时，即使 电流注入增大光输出也不增大，从而给实用带来重大的阻碍。由此，也不 能使沟的宽度太窄。
另一方面，当扩宽沟部的距离以使光分布的边缘部分不到达翼区域 时，在发光部放出的热量的放热性降低，所以在高温环境下动作时，导致 动作电流值增大，温度特性降低。另外，在以向下结合的方式安装了半导 体激光器元件时，导致脊部产生的失真增大、激光中的TE模式和TM模式 的强度比(偏光比)降低。在光拾取器装置的光学系统中大多使用偏光分束 器(beamsplitter)这样的偏光光学部件，由于激光的偏光比降低导致激光 的强度降低，从而给实用带来重大的阻碍。因此，为了取得良好的温度特 性和高偏光比，而不能使沟的宽度太宽。
因此，仅仅为了使有效折射率差(AN)成为3xl(^ 7xl0—s而在翼区域 和脊部之间单纯地形成沟，这样无法全部满足良好的温度特性、高偏光比、 没有紊乱的FFP以及高扭折光输出。

发明内容
基于上述问题，本发明的目的是提供一种半导体激光器装置，在电流 块层上采用电介质膜的半导体激光器装置中可全部满足良好的温度特性、 高偏光比、没有紊乱的FFP以及高扭折光输出。
为了实现上述目的，本发明第l形态的半导体激光器装置具备在基
板上形成的n型包层；在n型包层上形成的活性层；以及p型包层，其形成
在活性层上，并具有条纹状的脊、和分别夹着位于脊的一侧的第l沟以及
位于另一侧的第2沟而设置的翼区域；当设共振器端面的光取出侧即前端
面的反射率为Rf，共振器端面的后端面的反射率为Rr，前端面附近区域内 的第1沟的宽度的最小值为W1以及第2沟的宽度的最小值为W2，后端面的 第1沟的宽度为W3以及第2沟的宽度为W4时，Rf<Rr、 WKW3以及W2〈W4的关系式成立，当设前端面的脊的宽度为Wf，后端面的脊的宽度为Wr时， Wf^Wr的关系式成立，脊包含由前端面侧向后端面侧宽度减少的区域。
根据该结构，可以在波导路内部的活性层中使光密度变高，发热量大 的前端面侧的脊部和翼区域之间的距离变近，并提高放热性。另外，在波 导路内部中在光密度最高的前端面部上脊部和翼区域之间的距离变近，在 以向下结合的方式进行安装的情况下，可降低在脊处产生的失真，并且能 够抑制偏光比的降低。此外，脊形状在波导路内部的活性层中具有光密度 高的前端面侧的脊宽度比后端面部的脊宽度宽的锥形形状，所以可提高对 光密度相对高的、与后端面侧相比在活性层上利用感应放出来消耗的载波 数多的前端面侧的电流注入量，从而能够使相对于共振器方向的在活性层 上的动作载波密度的大小一定。因此，可使在活性层中增益最大的激光器 振荡波长针对共振器方向大致相同，向活性层注入的载波通过高效率的基 于感应放出的发光再结合来进行消耗，结果电流-光输出特性中的外部微分
量子效率(斜率效率slope efficiency)提高。斜率效率的提高可有效地减低 动作电流值，从而可实现温度特性的提高。此外因为后端面部的沟的宽度
较宽，所以能够防止以下的情况，即从脊的锥形形状部漏出的散射光在
后端面上进行反射，并再次与波导脊部的波导模式结合，在FFP中产生紊 乱，或者翼区域和光分布结合，产生高次横模式振荡并使扭折光输出降低。
本发明第2形态的半导体激光器装置具备在基板上形成的n型包层； 在n型包层上形成的活性层；以及p型包层，其形成在活性层上，并具有条 纹状的脊、和分别夹着位于脊的一侧的第1沟以及位于另一侧的第2沟而设 置的翼区域；当设共振器端面的光取出侧即前端面的反射率为Rf，共振器 端面的后端面的反射率为Rr，前端面的第1沟的宽度为W1以及第2沟的宽 度为W2，后端面的第1沟的宽度为W3以及第2沟的宽度为W4时，Rf<Rr、 WKW3以及W2〈W4的关系式成立，当设前端面的脊的宽度为Wf，后端面 的脊的宽度为Wr时，Wf^Wr的关系式成立，脊包含由前端面侧向后端面 侧宽度减少的区域。
根据该结构，可以在波导路内部的活性层中使光密度变高，发热量大 的前端面侧的脊部和翼区域之间的距离变近，并提高放热性。另夕卜，在波 导路内部中在光密度最高的前端面部上脊部和翼区域之间的距离变近，在以向下结合的方式进行安装的情况下，可降低在脊处产生的失真，从而能 够抑制偏光比的降低。此外，脊形状在波导路内部的活性层中具有光密度 高的前端面侧的脊宽度比后端面部的脊宽度宽的锥形形状，所以可提高对 光密度相对高的、与后端面侧相比在活性层上利用感应放出来消耗的载波 数多的前端面侧的电流注入量，从而能够使相对于共振器方向的在活性层 上的动作载波密度的大小一定。因此，可使在活性层中增益最大的激光器 振荡波长针对共振器方向大致相同，向活性层注入的载波通过高效率的基 于感应放出的发光再结合来进行消耗，结果电流-光输出特性中的外部微分 量子效率(斜率效率)提高。斜率效率的提高可有效地减低动作电流值，从 而可实现温度特性的提高。此外因为后端面部的沟的宽度较宽，所以能够 防止以下的情况，即从脊的锥形形状部漏出的散射光在后端面上进行反 射，并再次与波导脊部的波导模式结合，在FFP中产生紊乱，或者翼区域 和光分布结合，产生高次横模式振荡并使扭折光输出降低。
另外，沟的宽度在光密度最大的前端面部为最小，所以能够使温度特 性提高。
因此，能够实现全部满足良好的温度特性、高偏光比、没有紊乱的FFP 以及高扭折光输出的半导体激光器装置。
在本发明第1或第2形态的半导体激光器装置中，从前端面侧的脊的中 央到前端面侧的翼区域的距离比从后端面侧的脊的中央到后端面侧的翼 区域的距离小。
根据该结构，因为拓宽了后端面部的沟的宽度，所以能够防止以下的 情况，即从脊的锥形形状部漏出的散射光在后端面上进行反射，并再次
与波导脊部的波导模式结合，在FFP中产生紊乱，或者翼区域和光分布结
合，产生高次横模式振荡并使扭折光输出降低。
因此，能够实现全部满足良好的温度特性、高偏光比、没有紊乱的FFP
以及高扭折光输出的半导体激光器装置。
在本发明的第1或第2形态的半导体激光器装置中，从脊的中央到翼区 域的距离由从前端面侧向后端面侧宽度固定的部分和增大的部分组成。
根据该结构，在从条纹中央到沟外侧的距离由前端面侧向后端面侧宽 度固定的区域中，可通过翼区域来对脊部附近的活性层上所产生的热量进行放热，此外还能够实现温度特性的提高。
在本发明第1或第2形态的半导体激光器装置中，在脊的宽度从前端面 侧向后端面侧减少的区域中，从脊中央到翼区域的距离由前端面侧向后端 面侧宽度增大。
根据该结构，因为在脊的锥形部中拓宽了沟的宽度，所以能够防止以 下的情况，即从脊的锥形形状部漏出的散射光在后端面上进行反射，并 再次与波导脊部的波导模式结合，在FFP中产生紊乱，或者翼区域和光分 布结合，产生高次横模式振荡并使扭折光输出降低。
因此，能够实现FFP的紊乱进一步减少和扭折光输出进一步提高的半 导体激光器装置。
在本发明的第1或第2形态的半导体激光器装置中，在脊的宽度由前端
面侧向后端面侧减少的区域内，脊的侧面相对于共振器长方向的倾角角度
61为0.3°以下，在从脊的中央到翼区域的距离由前端面侧向后端面侧增大
的区域内，翼区域的脊侧的侧面相对于共振器长方向的倾角角度"大于角 根据该结构，可降低在锥形部发生的波导路损失，另外还能够防止以
下的情况，即从脊的锥形形状部漏出的散射光在后端面上进行反射，并
再次与波导脊部的波导模式结合，在FFP中产生紊乱，或者翼区域和光分
布结合，产生高次横模式振荡并使扭折光输出降低。
因此，能够实现斜率效率更高、高扭折光输出和在FFP中没有紊乱的 半导体激光器装置。
在本发明第1或第2形态的半导体激光器装置中，前端面侧的第l沟的 宽度Wl以及第2沟的宽度W2是6/xm以上且15/mi以下。
根据该结构，可防止光分布的边缘到达翼区域，并且在以向下结合的 方式进行安装的情况下能够降低在脊处产生的失真，另外，能够良好地确 保来自翼区域的的放热性。
因此，能够实现全部满足良好的温度特性、高偏光比、没有紊乱的FFP 以及高扭折光输出的半导体激光器装置。
在本发明第1或第2形态的半导体激光器装置中，后端面侧的第l沟的 宽度W3以及第2沟的宽度W4为7/mi以上，与前端面侧的第1沟的宽度W1相比，前端面侧的第2沟的宽度W2更宽，与后端面侧的第1沟的宽度W3相
比，后端面侧的第2沟的宽度W4更宽。
根据该结构，可进一步防止光分布的边缘到达翼区域，在以向下结合 的方式进行安装的情况下能够降低在脊处产生的失真，另外，还能够良好 地确保来自翼区域的放热性。
因此，可实现全部满足良好的温度特性、高偏光比、没有紊乱的FFP 以及高扭折光输出的半导体激光器装置。
本发明第3形态的半导体激光器装置为将红色激光器和红外激光器集 成在同一基板上的2波长半导体激光器装置，其中，红色激光器和红外激 光器分别具有权利要求1 8中任意一项所述的半导体激光器装置的构造。
通过该结构，可实现全部满足良好的温度特性、高偏光比、没有紊乱 的FFP以及高扭折光输出的2波长半导体激光器装置。 (发明效果)
如以上所述，根据本发明，可提高将对活性层注入的载波变换为激光 的光电变换效率，降低在以向下结合的方式进行安装的情况下在脊处产生 的失真，提高在波导路中光密度最高的前端面部的放热性，并能够防止以 下的情况，即从脊的锥形形状部漏出的散射光在后端面上进行反射，并 再次与波导脊部的波导模式结合，以及抑制光分布的边缘到达翼区域，在 FFP中产生紊乱，或者翼区域和光分布结合，产生高次横模式振荡并使扭 折光输出降低。其结果是，能够全部实现满足良好的温度特性、高偏光比、 没有紊乱的FFP以及高扭折光输出的半导体激光器装置。


图l是表示本发明第l实施方式的半导体激光器装置的剖视图。 图2是表示本发明第1实施方式的半导体激光器的脊、沟、翼区域的形 状的平面图。
图3是表示本发明第1实施方式的波导路损失的锥形角度(W)依存性的 计算结果的曲线图。
图4是表示本发明第1实施方式的动作电流值的前端面脊宽度固定区 域长(L 1 )依存性的实验结果的曲线图。图5是表示本发明第1实施方式的动作电压的前端面脊宽度固定区域 长(L 1 )依存性的实验结果的曲线图。
图6是表示本发明第l实施方式的动作电流值的前端面脊-翼区域间隔 依存性的实验结果的曲线图。
图7是表示本发明第l实施方式的偏光比的前端面脊-翼区域间隔依存 性的实验结果的曲线图。
图8是表示本发明第l实施方式的FFP的前端面脊-翼区域间隔依存性 的实验结果的曲线图，(a)表示前端面脊-翼区域间隔3/xm的情况，(b)表示 前端面脊-翼区域间隔4/mi的情况，(c)表示前端面脊-翼区域间隔5/mi的情况。
图9是表示本发明第2实施方式的半导体激光器的脊、沟、翼区域的形 状的平面图。
图10是表示本发明第2实施方式的电流-光输出特性中的扭折所发生的 光输出的后端面部脊-翼区域间隔依存性的测定结果的曲线图。
图11是表示本发明第2实施方式的半导体激光器的变形例1的脊、沟、 翼区域的形状的平面图。
图12是表示本发明第2实施方式的半导体激光器的变形例2的脊、沟、 翼区域的形状的平面图。
图13是表示本发明第2实施方式的半导体激光器的变形例3的脊、沟、 翼区域的形状的平面图。
图14是表示本发明第2实施方式的半导体激光器的变形例4的脊、沟、 翼区域的形状的平面图。
图15是表示本发明第2实施方式的半导体激光器的变形例5的脊、沟、 翼区域的形状的平面图。
图16是表示本发明第2实施方式的半导体激光器的变形例6的脊、沟、 翼区域的形状的平面图。
图17是表示本发明第2实施方式的半导体激光器的变形例6的电流-光 输出特性测定结果的曲线图。
图18是表示本发明第3实施方式的2波长半导体激光器装置的剖视图。
图19是表示本发明第3实施方式的2波长半导体激光器的脊、沟、翼区13域的形状的平面图。
图20是本发明第3实施方式的2波长半导体激光器的变形例的脊、沟、 翼区域的形状的平面图。
图21是表示现有半导体激光器装置的剖视图。 图22是表示现有半导体激光器的脊、沟、翼区域的形状的平面图。 图23是表示现有半导体激光器的脊、沟、翼区域的形状的平面图。 图24是表示现有半导体激光器的脊、沟、翼区域的形状的平面图。
符号说明
10 GaAs基板 11缓冲层
12 11型(入1().70&。.3)0.51111, 包层 13失真量子阱活性层 13gl第一引导层13gl 13wl 13w3 阱区层 13bl 13b2 阻挡层 13g2第二引导层
14 p型(Alo.7Gao.3)Q.5jn,P包层
15 p型Ga(X5麵.49P
16 p型GaAs接触层 17电流块层
20 电极 21缓冲层
22 11型(八10.70&0.3)0.511110.49 包层
23量子阱活性层
23gl第一引导层13gl
23wl 13w2 阱区层
23bl 阻挡层
23g2第二引导层
24 p型(Alo.7Gaa3)o.5,Ino.49P包层25 p型Gao,5In,P
26 p型GaAs接触层
27 电流块层 32 电极
33背面电极 40翼区域 41脊
42沟(沟区域)
50分离区域(分离沟)
101n型GaAs基板
102n型GaAs缓冲层
103n型AlGalnP包层
104无掺杂AlGalnP光导层
105多量子阱活性层
106无掺杂AlGalnP光导层
107p型AlGalnP包层
簡p型GalnP异质缓冲层
109p型GaAs盖层
110氮化硅膜
111氢化非晶硅膜
112、117叠层电流块层
113n侧电极
114p侧电极
115凸部
120翼区域
121脊
122沟(沟区域)
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。(第l实施方式)
图l表示本发明第l实施方式的半导体激光器装置的剖面构造。
在此构造中，在将从(100)面向
方向倾斜10。的面作为主面的n型 GaAs基板10上集成有红色激光器和红外激光器。首先，说明图l所示的红 色激光器的构造。
红色激光器形成有n型GaAs缓冲层11(0.5/xm)、 n型(Alo.7Gao.3)(^Ino.49P 包层12(2.0/xm)、失真量子阱活性层13、 p型(Al。.7Ga。.3)o.5,In。.49P包层14、 p 型Ga^In。.49P保护层15(500人)、p型GaAs接触层(0.4/xm)16。失真量子阱活 性层13如图所示是(Alo.5Gaa5)a51Ina49P第 一 引导层13g 1 、 GalnP阱区层 13wl w3、 AlGalnP阻挡层Bbl、 13b2以及AlGalnP第二引导层13g2的叠 层构造。这里，对于p型(Alo.7Gao.3)。.5,In。.49P包层14，脊上部和活性层13的 距离为1.4/mi，脊下端部和活性层13的距离(dp)为0.2jimi。
另外，在脊侧面形成有由SiN构成的电流块层17，在脊上部形成有用 于对脊部41注入电流的开口。在电流块层17和脊上开口部的上部形成有电 极20。另外，在基板10的下部形成有电极21，用于驱动红色激光器的电流 可通过电极20、电极(背面电极)21流入。
在此构造中，从p型GaAs接触层16注入的电流利用电流块层17来仅限 制在脊部上，并将该电流集中注入到位于脊底部下方的活性层13，激光器 振荡所需的载波的反相分布状态可利用数十mA这样的较少的注入电流来 实现。利用向活性层13注入的载波的再结合而发出的光，在与活性层13垂 直的方向上利用包层12、 14来封闭垂直方向的光，在与活性层平行的方向 上因为由SiN构成的电流块层17比包层的折射率低，所以可封闭水平方向 的光。另外，电流块层17相对于激光器振荡光是透明的，所以没有光吸收， 能够实现低损失的波导路。另外，条纹内外的有效折射率差(An)可利用dp 以10—3级来精密地进行控制。因此，能够精密地控制光分布，并且取得低 动作电流的高输出半导体激光器。
另夕卜，在8(TC的高温动作时，为了使放热性提高，而在350mW以上的 高输出激光器中，将共振器长度设为1500/xm以上，降低动作电流密度。在 本实施方式中将共振器长度设为1500/mi。另外，对共振器的前端面以及后 端面进行电介质膜的涂覆，以使反射率分别为7%、 94%。在图l所示的构造中，在脊41的两侧具有翼区域40，以使当以向下结 合的方式将半导体激光器装置安装到散热器上时失真不集中在脊41上。在
翼区域40和脊41之间形成有沟42 。
首先，关于脊41相对于共振器方向的形状进行说明。
图2表示第1实施方式的半导体激光器装置的相对于共振器方向的脊 形状。另外，图2中的端面a对应于图l的剖面。
如图2所示，脊41的宽度形成为，涂覆低反射率(Rf)电介质的前端面侧 的脊41的宽度(Wf)比涂覆高反射率(Rr)电介质的后端面侧的脊的宽度(Wr) 宽。另夕卜，关于脊41的宽度，在距前端面的距离L1之间(前端面附近区域)、 以及距后端面的距离L3之间(后端面附近区域)分别被固定为宽度Wf、宽度 Wr。距前端面的距离L1和距后端面的距离L3之间部分的脊41的宽度如图2 所示成为具有倾角W的锥形形状。
在本发明第l实施方式中，在前端面上涂覆低反射率的电介质膜，在 后端面上涂覆高反射率的电介质膜。在此情况下具有关于共振器方向的活 性层内的光强度前端面侧大于后端面侧的特征。当光强度高时，在活性层 上感应放出的根据发光再结合而消耗的载波数变多。针对共振器方向，活 性层中的动作载波密度分布大致固定，为了在共振器内部使受到最大增益 的振荡波长尽可能相同，以实现较高的光电变换效率，前端面侧的活性层 与后端面侧的活性层相比需要相对注入较多的载波。因此，使宽度Wf大于 宽度Wr来提高向前端面侧的电流注入量是有效的。由此，在前端面涂覆低 反射率的电介质膜、在后端面涂覆高反射率的电介质膜的半导体激光器装 置中，当使宽度Wf大于宽度Wr时，可提高向与注入电流相对的激光器振 荡光变换的变换效率。其结果是，与宽度Wf和宽度Wr相同的通常条纹构 造的元件相比较，可提高斜率效率。
另外，当增大宽度W。寸，向脊41注入电流的面积变大，能够减小元件 的微分电阻，所以可降低动作电压。动作电压的降低导致动作中的元件消 耗功率降低，这样可减少动作中的活性层的温度上升。通过降低活性层的 温度上升可抑制载波的溢出(overflow)，从而能够实现高温动作时的动 作电流值的降低。
但是，如果单纯拓宽宽度Wf，则没有切断高次横模式而容易产生扭折。为了防止高次横模式振荡，需要切断高次横模式。因此，使后端面侧的脊 41的宽度Wr变窄是有效的。为了在构造设计成对半导体激光器元件不进行 电流注入的状态下An为3xl(^至6xl0—3的半导体激光器元件中，切断高次横 模式，将宽度Wr设为2.5Mm以下的窄条纹宽度是有效的。当增大半导体激 光器元件的动作电流、提高光输出时，由于元件发热导致脊部的包层的折 射率上升，结果因为An变大所以没有切断高次横模式，从而容易产生高次 横模式振荡。因此，即使在高温高输出动作时，为了切断高次横模式，也 需要使宽度Wr变窄至2/mi以下。当宽度Wr过窄时，由于电流注入面积减 少从而导致微分电阻增大，动作电压增大。因此，为了不招致动作电压增 大地切断高次横模式，而将宽度Wr设为1.5/rni至2Aim的范围，优选将宽度 Wr设为1.5Aim至1.8/mi的范围。在本发明的第l实施方式中将宽度Wr设为 1.6/rni。
此外，为了抑制高次横模式振荡，如图2所示，除了使宽度Wr变窄之 外，在后端面附近区域内脊宽度Wr固定的区域的距离L3也非常重要。当 距离L3减小时，在进行高温高输出动作的情况下没有切断高次横模式的脊 宽度广的区域的比例变大、产生高次横模式振荡，结果在电流-光输出特性 中发生扭折。因此，为了防止扭折的发生，优选尽可能延长长度L3。但是， 如果距离L3过大，则由于电流注入面积减少引起的微分电阻增大而招致动 作电压增大，消耗功率变大，结果使高温动作特性恶化。因此，为了不招 致动作电压增大地防止扭折发生，优选距离L3的大小设定为200Mm以上 50(^m以下的范围。在本发明的第l实施方式中，将距离L3设为450/mi，这 样不用使动作电压增大，就能够抑制高次横模式振荡。
另外，关于在前端面涂覆低反射率的电介质膜、在后端面涂覆高反射 率的电介质膜的激光器，为了获得较高的斜率效率，而使宽度Wf相对于宽 度Wr的比近似等于前端面部附近的活性层上的光密度与后端面部的光密 度之比是有效的。另外，针对脊41宽度的共振器方向的大小可与活性层上 的光密度大小的分布大致成比例地变化。通常，在高输出激光器中为了提 高从前端面取出光的效率、获得高斜率效率，而对端面进行电介质膜的涂 覆，以使前端面的反射率为4% 9%，后端面为80%以上的高反射率。此 时，前端面附近的活性层的光密度与后端面附近的光密度之比为2倍左右。因此，在进行电介质膜的涂覆使前端面成为4% 9%的低反射率、后端面 成为80%以上的高反射率的激光器中，为了提高光电变换效率，而使宽度
Wf针对宽度Wr成为1.5倍至2.5倍的范围是有效的。在本发明的第l实施方 式中，宽度W伪宽度Wr的2.2倍即3.5^m。
另外如图2所示，为了减小元件的微分电阻，而在前端面附近区域(距 前端面距离L1的区域)中，使脊41的宽度与宽度Wf相同，而尽可能增大注 入面积是有效的。但是，当距离L1过大时，脊41宽度宽的区域中的与被电 流注入的脊41的面积相对的比例增大，并容易产生高次横模式振荡。另外 当距离L1过大时，在脊41宽度变化的锥形区域中导致波导路损失增大、斜 率效率降低。
图3表示波导路损失的上述图2所示的锥形部的脊41相对于共振器方 向的倾角(W)依存性的计算结果。
如图3所示可知，当角度61为0.5°以上时波导路损失增大，角度W为 0.4°以下时波导路损失大致固定。因此，当设定锥形角的角度W为0.3。 以下时，可以防止由于波导路损失增大而导致的斜率效率降低。
图4以及图5示出在共振器长为1500Mm的激光器中，在以向下结合的方 式安装元件、将距离L3固定为450/mi、设宽度Wf为3.5/mi、宽度Wr为1.6/xm 的激光器中，当使距离L1发生变化时，以85"C、脉冲宽度40ns、能率(duty) 33M进行动作的情况下的300mW动作时的动作电流值以及动作电压的实 验结果。另外，图2所示的宽度Wl以及W2都为7/xm。
如图4所示可知，随着距离L1增大，动作电流值以及动作电压减少， 距离Ll从500/mi附近开始，动作电流值以及动作电压增大。另外，如图5 所示可知，随着距离L1增大动作电压减少，距离Ll从500Mm附近开始，动 作电压增大。
这些结果可被认为是，当距离L1延长时电流注入面积增大，元件的微 分电阻减少，从而能够抑制动作中的元件发热，改善高温特性。当距离L1 过长时，相对于共振器方向的活性层中的光密度分布和脊宽度分布的偏移 变大，所以可认为注入电流变换为激光的光电变换效率降低，并招致动作 电流值增大，动作电压也增大。因此，通过将脊41作成锥形形状，可不招 致动作电压增大地获得高光电变换效率，所以可认为在共振器长为1500Mm小只要在构成共振器长的l/3的长度士200j[mi 的范围内即可。在本实施方式中，将距离Ll设为500/mi、设为共振器长的 1/3大小。
接着，图6示出在图2所示的构造中在以向下结合的方式安装元件，将 前端面部的脊和翼区域的宽度W1、 W2设为相同，并且使距离L1的大小变 化时，以85。C、脉冲宽度40ns、能率33。/。进行动作的情况下的300mW动作 时的动作电流值的实验结果。
如图6所示可知，当使宽度Wl和宽度W2为15gm以上时，动作电流值 开始增大。这是因为当宽度W1和宽度W2变宽时在脊部附近的活性层发生 的热的通过了翼区域的放热性降低，结果活性层的温度上升变得易于增 大，高温特性恶化。由此可知，为了使高温特性不恶化，需要使宽度W1 和宽度W2为15/mi以下。
接着，图7示出在图2所示的构造中在以向下结合的方式安装元件，将 前端面部的脊41和翼区域40的宽度W1、 W2设为相同、并且使其大小变化 时，光输出3mW、室温连续振荡状态下的偏光比的实验结果。
如图7所示可知，当宽度W1、 W2为16/xm以上时偏光比降低。这是因 为在以向下结合的方式进行安装的情况下当宽度W1、 W2增大时脊部所产 生的失真增大，结果偏光比降低。因此，为了不导致偏光比的降低，需要 宽度W1、 W2都为16/xm以下。
接着，图8(a) (c)示出前端面部的脊41和翼区域40的宽度Wl、 W2相 同、并且其大小从3/xm向5iiim以l/xm进行变化时的光输出5mW、室温连续 振荡状态下的FFP的测定结果。
如图8所示可知，当脊41和翼区域40的间隔为4itmi以下时对FFP的波形 容易产生紊乱。这是因为，当脊41和翼区域40的间隔变窄时传播波导路的 光分布向水平横方向扩展的边缘部分到达翼区域40，传播波导路的光分布 波形产生紊乱。在光拾取器中将半导体激光器用作光源的情况下，当FFP 的波形产生紊乱时，由于到达光拾取器的光学系统中所采用的透镜的激光 的利用效率发生变动所以给实用带来阻碍。另外，当光分布向水平横方向 扩展的边缘部分到达翼区域40时，翼区域40和光分布结合，产生高次横模 式振荡，且扭折光输出容易降低。因此，需要将脊41和翼区域40的间隔设定为5/mi以上的大小，以使FFP的波形不发生紊乱。
根据上述图6 图8所示的实验结果，在本发明的第l实施方式中，宽 度W1、宽度W2为7/mi，这样可防止偏光比和温度特性的恶化以及FFP的 波形中紊乱的发生。
(第2实施方式)
图9示出本发明第2实施方式的半导体激光器装置的脊形状以及翼区 域的形状。另外，脊41的形状与本发明第1实施方式所说明的脊41的构造 相同(参照图2)。
图9所示的翼区域40在脊宽度针对共振器方向减少的锥形形状区域内 增大沟42的宽度，以使脊41的中心部和翼区域40之间的距离增大。在脊41 的形状为锥形形状的情况下，波导路的传播光从脊41的侧壁漏出，该散射 光扩散到翼区域40。当散射光到达翼区域40时，在翼区域40和沟42之间存 在有效折射率的差，所以在沟42和翼区域40之间的界面上进行反射，并将 散射光再次反射到脊部。当该反射光与传播到脊部的波导光结合时，波导 光的传播常数发生变化、并且光分布的形状发生变化，从而构成FFP图形 的紊乱、及扭折的产生原因。为了防止该现象，而增大后端面部的脊41和 翼区域40之间的宽度W3、 W4，并且在脊41的形状为锥形形状的区域内增 大沟42的宽度，以使脊41的中心部和翼区域40之间的距离增大。
图10示出在将前端面部的脊41和翼区域40之间的宽度W1、 W2作为参 数、并使后端面部的脊41和翼区域40之间的间隔从5/mi变化到14/mi的情况 下，电流-光输出特性中的扭折所发生的光输出的测定结果。另外，在该测 定中，半导体激光器元件以85。C、脉冲宽度40ns、能率33%进行动作。
如图10所示可知，当使后端面部的脊41和翼区域40之间的宽度W3、 W4增大时，扭折所发生的光输出增大。尤其可知，在脊41成为锥形形状 的区域中，当翼区域40的形状成为脊41的中心部和翼区域40之间的距离变 窄这样的形状时，扭折光输出降低。这是因为，当翼区域40的形状成为脊 41的中心部和翼区域40之间的距离变窄这样的形状时，锥形区域内的波导 光的散射光在沟部42和翼区域40之间的界面上反射，再次返回到脊部的散 射光的量增大。因此，翼区域40的形状需要如图9所示成为脊41的中心部 和翼区域40之间的距离扩宽这样的形状。另外可知，当使前端面部的脊41和翼区域40的宽度W1、 W2为6/xm以 上、翼区域40的形状不为脊41的中心部和翼区域40之间的距离变窄这样的 形状时，扭折光输出的提高效果较大。即，为了提高扭折光输出，优选使 翼区域40形成为宽度W1、 W2在6/mi以上且宽度W3〈宽度Wl、宽度W4〈 宽度W2。此外，为了既防止偏光比以及温度特性的恶化又使扭折光输出 提高，优选使翼区域40形成为宽度W1、 W2在6Mm以上、15/mi以下且宽度 W3〈宽度W1、宽度W4〈宽度W2。
另外可知，在宽度W1、宽度W2大于10/mi时，只要使翼区域40形成为 宽度W3〈宽度W1、宽度W4〈宽度W2，就能够使扭折光输出进一步提高。 此外可知，为了既防止偏光比以及温度特性的恶化又使扭折光输出进一步 提高，而只要使翼区域40形成为宽度W1、宽度W2在10jLim以上、15]Lim以 下且宽度W3〈宽度W1、宽度W4〈宽度W2。
根据上述图10所示的实验结果，为了不招致扭折光输出大小的降低， 使前端面部的脊41和翼区域40之间的宽度W1、 W2为6/xm以上，后端面部 的脊41和翼区域40之间的宽度W3、 W4为7/mi以上，而且翼区域40的形状 必须不是脊41的中心部和翼区域40之间的距离变窄这样的形状。在本实施 方式的半导体激光器装置中，当将宽度Wl和宽度W2设为7/mi、将宽度W3 和宽度W4设为ll/mi、且半导体激光器元件以85"C、脉冲宽度40ns、能率 33°/。进行动作时，实现400mW以上的扭折电平。
-变形例l-
图11示出本发明第2实施方式的半导体激光器装置的变形例1中的脊 形状以及翼区域的形状。另外，脊41的形状与本发明第1实施方式所说明 的脊41的构造相同(参照图2)。
图11所示的翼区域40从前端部向后端面部增大沟42的宽度，以使脊41 的中心部和翼区域40之间的距离增大。
这样的结构也能够防止扭折光输出的降低。在本变形例l中，将宽度 Wl、宽度W2设为6/mi，将宽度W3、宽度W4设为ll/xm，以用于提高扭折 光输出、和实现没有紊乱的FFP。
-变形例2-
图12示出本发明第2实施方式的半导体激光器装置的变形例2中的脊形状以及翼区域的形状。另外，脊41的形状与本发明第1实施方式所说明
的脊41的构造相同(参照图2)。另外，将宽度W1、宽度W2设为6/mi，将宽 度W3、宽度W4设为ll/mi。
图12所示的翼区域40从前端部向后端面部增大沟42的宽度，以使脊41 的中心部和翼区域40之间的距离增大。但是，前端面部附近的翼区域40的 形状如图12所示为在与前端面部相距距离L4以内的区域中宽度W5和宽度 W6分别与宽度W3和宽度W4相同这样的形状。
根据这样的结构，在利用劈开来分离半导体激光器元件时，考虑劈开 位置的工序偏差大小士5^m，可稳定地制作同一翼区域40的形状。另外， 通过如图12所示在端面附近区域内扩展翼区域40，可防止与翼区域40结合 的激光在端面上反射后返回到脊部的波导区域，在FFP中产生紊乱，并且 降低扭折光输出。
作为距离L4的大小只要是劈开位置的偏差大小以上即可，当过大时会 导致放热性降低，所以需要为5/mi以上、30/mi以下。在本变形例3中，距 离L4的大小为20^m。
-变形例3-
图13示出本发明第2实施方式的半导体激光器装置的变形例3中的脊 形状以及翼区域的形状。另外，脊41的形状以及宽度W1 W6的大小与上 述变形例2所说明的构造相同。另外，距离L4根据前述理由为20/xm。
在本变形例中，翼区域40的形状从前端面起距离L4到距离L1之间为固 定的大小。
根据这样的结构，在脊41的宽度固定的区域中很少发生来自脊41侧壁 的散射光，将脊41和翼区域40之间的间隔设为固定，以实现放热性的提高。 -变形例4-
图14示出本发明第2实施方式的半导体激光器装置的变形例4中的脊 形状以及翼区域的形状。另外，脊41的形状与本发明第1实施方式所说明 的脊41的构造相同(参照图2)。另外，宽度W1和宽度W3之间的大小关系、 宽度W2和宽度W4之间的大小关系也与本发明的第1实施方式相同。
在本变形例中，宽度W2大于宽度W1，在前端面部附近的沟42的区域 内，在沟宽度宽的一方的沟中形成有宽度Wr的脊43。另外，在后端面部附近的沟42的区域内，在沟宽度宽的一方的沟中形成有宽度Wf的脊44。
在前端面和后端面的脊41的宽度不同的激光器元件中，当在利用劈开 分离元件之前的状态下使在共振器方向邻接的元件与脊41形成到一条直
线上时，由于元件劈开工序中存在劈开位置的偏差所以劈开位置与希望的
位置偏离，此时发生前端面部的脊41的宽度Wf至宽度Wr不连续变化的情 况。当脊41的宽度不连续变化时，因为波导路损失的急剧增大、以及FFP 中的水平扩展角发生较大变化，所以在批量生产时特性的偏差变大，从而 造成重大的阻碍。为了防止这些，在图14所示的本变形例4的半导体激光 器装置中，针对在共振器方向上邻接的元件，使脊位置交互地成为不连续 的构造，在劈开后，覆盖与电流块层材料相同的电介质膜，以便对形成在 前端面部以及后端面部上的不需要的脊43以及44不进行电流注入，由此来 实现产生激光器振荡后仅对作为波导路的脊41进行电流注入的构造。此 时，使不需要的脊43和44的共振器方向上的距离L5和L6大于用于元件分离 的劈开工序偏差，由此可利用劈开来稳定地分离制作具有希望的脊形状的 元件。由此，距离L5以及L6的大小有最低5/mi即可。
在本变形例中，将距离L5以及L6设为25/xm。另夕卜，将宽度Wl设为7Atm， 将宽度W2设为15pm，来防止发生扭折光输出的降低和FFP的紊乱。
-变形例5-
图15示出本发明第2实施方式的半导体激光器装置的变形例5中的脊 形状以及翼区域的形状。另外，脊41的形状与本发明第1实施方式所说明 的脊41的构造相同(参照图2)。另外，形成有不需要的脊43、 44的理由如上 述变形例4所说明的那样。
在本变形例中，翼区域40在脊41的宽度针对共振器方向减少的锥形形 状区域内，增大沟42的宽度，以使脊41的中心部和翼区域40之间的距离增 大。
在脊41为锥形形状的情况下，波导路的传播光从脊41的侧壁漏出，该 散射光扩散到翼区域40。当散射光到达翼区域40时，在翼区域40和沟42之 间存在有效折射率的差，所以在沟42和翼区域40之间的界面上进行反射， 并将散射光再次反射到脊41上。当该反射光与传播到脊部的波导光结合 时，波导光的传播常数发生变化，并且光分布的形状发生变化，从而构成FFP图形的紊乱、及扭折的产生原因。为了防止这种现象，有效的方法是
增大后端面部的脊41和翼区域40的宽度W3、宽度W4，并且在脊41的形状 为锥形形状的区域内增大沟42的宽度，以使脊41的中心部和翼区域40之间
的距离增大。
在本变形例中，将距离L5以及L6设为25/xm。另夕卜，将宽度Wl设为6Atm， 将宽度W2设为14/xm，将宽度W3设为ll/mi，将宽度W4设为19)tmi，来防止 发生扭折光输出的降低和FFP的紊乱。
-变形例6-
图16示出本发明第2实施方式的半导体激光器装置中的脊形状以及翼 区域的形状。另外，在图16所示的构造中，脊41、不需要的脊43、 44的形 状、宽度W1至宽度W4的大小构成为与上述变形例5相同的构造。另外， 形成不需要的脊43、 44的理由如上述变形例4所说明的那样。
在本变形例中，翼区域40从前端部向后端面部增大沟42的宽度，以使 脊41的中心部和翼区域40之间的距离增大。前端面部附近的翼区域40的形 状如图16所示为在与前端面部相距距离L4以内的区域中宽度W5和宽度 W6分别与宽度W3和宽度W4相同这样的形状。
根据这样的结构，在利用劈开来分离半导体激光器元件时，考虑劈开 位置的工序偏差大小士5j^m，可稳定地制作同一翼区域40的形状。另外， 通过如图16所示在端面附近区域内扩展翼区域40，可防止在端面上反射与 翼区域结合的激光并返回到脊部的波导区域，在FFP中产生紊乱，并且降 低扭折光输出。
另外，作为距离L4的大小只要是劈开位置的偏差大小以上即可，当过 大时会导致放热性的降低，所以需要为5/mi以上、30/mi以下。在本变形例 中，距离L4的大小为20/mi。
图17示出使本变形例的红色半导体激光器元件以85。C、脉冲宽度 40ns、能率33%进行动作时的电流-光输出特性的测定结果。
如图17所示可知，取得400mW以上的光输出，在400mW以上的光输 出中也能够获得没有发生扭折的良好的电流-光输出特性。
另外，在上述第2实施方式中优选，在具有由脊41的中央到翼区域40 的距离从前端面侧向后端面侧增大的区域的形态下，翼区域40的脊41侧的侧面相对于共振器长方向的倾角角度M大于在脊41的宽度从前端面侧向 后端面侧减少的区域内脊41的侧面相对于共振器长方向的倾角角度01(也 参照图l)。
(第3的实施方式)
图18示出本发明第3实施方式的半导体激光器装置的剖面构造。 图18所示的半导体激光器装置是具有红色激光器和红外激光器的2波
长激光器，处于附图右侧的红色激光器的构造与使用图l进行了说明的构
造相同。
处于附图左侧的红外激光器形成有n型GaAs缓冲层21(0.5/mi)、 n型 (Al07Gaa3) (^Ino.49P包层22(2.0Aim)、量子阱活性层23、 p型(Ala7Gao.3) 0.5,In,P包层24、 ？型03。.51111, 保护层25(50(^10- (;111-3)、 p型GaAs接触 层(0.4/mi)26。失真量子阱活性层23如图所示为AlGaAs第一引导层23gl、 GaAs阱区层23wl、 GaAs阱区层23w2、 AlGaAs阻挡层23bl以及AlGaAs第 二引导层23g2的叠层构造。这里，p型(Alo.7Ga。.3Uno.49P包层24，脊上部 和活性层23之间的距离为1.4/mi，脊下端部和活性层23之间的距离(dp2)为 0.24萍。
另外，在脊侧面上形成有由SiN构成的电流块层27，在脊上部形成有 用于对脊部注入电流的开口。在电流块层27和脊上开口部的上部形成有电 极32。用于驱动红外激光器的电流可通过电极32、电极(背面电极)33流入。
在此构造中，从p型GaAs接触层26注入的电流利用电流块层27来仅限 制在脊部上，并将该电流集中注入到位于脊底部下方的活性层23，激光器 振荡所需的载波的反相分布状态可利用数十mA这样的较少的注入电流来 实现。利用向活性层13注入的载波的再结合而发出的光，在与活性层23垂 直的方向上利用包层22、 24来封闭垂直方向的光，在与活性层23平行的方 向上因为由SiN构成的电流块层27比包层22、 24的折射率低，所以可封闭 水平方向的光。另外，电流块层27相对于激光器振荡光是透明的，所以没 有光吸收，能够实现低损失的波导路。另外，条纹内外的有效折射率差(An) 可利用dp2以10—s级来精密地进行控制。因此，能够精密地控制光分布，取 得低动作电流的高输出半导体激光器。红色激光器与红外激光器通过分离 沟区域50而元件分离。通过该分离沟红色激光器与红外激光器电分离，只能选择一个激光器来进行驱动。
在图18所示的构造中，将红色激光部38的宽度设为110/zm，将红外激 光部39的宽度设为90/mi，将分离区域50的宽度设为30/mi，将整个元件的 宽度设为230/mi。这里，红色激光器与红外激光器相比，活性层23和包层 22、 24的能带隙能量的差小，注入活性层23的电子受热激发，容易从包层 22、 24漏出，从而温度特性变差。因此，通过使红色激光部38的宽度比红 外激光部39的宽度宽来提高红色激光器的放热性。
另外，共振器长是1500/mi，在共振器的前端面、后端面进行电介质膜 的涂覆，以使反射率分别为7%、 94%。
图19示出本发明第3实施方式的上述图18所示的2波长激光器的脊形
如图19所示，红色激光部38和红外激光部39经由分离区域(分离沟)50 来进行分离并集成到同一基板上。红色激光部38、红外激光部39都具有上 述第1实施方式所说明的脊41的形状、沟42以及翼区域40的形状。前端面 部的脊41的宽度Wf针对红色激光部38、红外激光部39分别为3.5Mm、 4.5/rni，后端面部的脊41的宽度Wr针对红色激光部38、红外激光部39都为 1.6Mm，从而抑制高次横模式振荡动作。
在该构造中，前端面侧的脊41两侧的沟42的宽度在红色激光部38中为 7/mi、在红外激光部39中为6^m，使红外激光部39的前端面侧的沟42的宽 度小于红色激光部38的宽度。这是因为在将2波长激光器用作光盘用的光 源、并采用同一光学系统来构成光拾取器时，针对到达透镜的光的取入效 率，需要相对于红外激光提高对红色激光的利用，该红色激光的温度特性 比红外激光相对差。因此需要将红色激光部38水平方向的FFP的半值宽度 设为9° 10° ，大于红外激光部39水平方向的FFP的半值宽度(6。 8° )。 因此，在本实施方式中，前端面部的脊41的宽度W依红色激光部38中为 3.5/xm，在红外激光器39中为4.5/mi，并使红色激光部38前端面的条纹宽度 比红外激光部39的窄。在此情况下，如果不制成红外激光部39前端面侧的 脊41两侧的沟42的宽度比红色激光部38的窄，则会导致作为整个2波长激 光器元件的元件宽度增大，导致元件制作成本增大。另外，DVD用光盘 上的比特大小比CD用光盘上的小，所以当激光縮小到透镜的衍射界限时，部38 —方相对变大。因此，在本实施方式
的2波长激光器中，为了尽可能地縮小整个元件的面积，使红外激光部39 前端面侧的沟42的宽度相对红色激光部38前端面侧的脊41两侧的沟42的
宽度变小。
另外，翼区域40如图19所示为直线状。通过该结构可取得优化高温动 作特性、具有高扭折光输出、没有紊乱的FFP和高偏光比的2波长半导体激 光器装置。
-变形例-
图20示出本发明第3实施方式的2波长激光器的变形例中的脊形状。
在本变形例中，关于红色激光部38、红外激光部39具有上述第2实施 方式的变形例5所说明的脊41的形状、沟42以及翼区域40的形状。前端面 部的脊41的宽度Wf在红色激光部38中为3.5/mi，在红外激光部39中为 4.5Mm，后端面部的脊41的宽度Wr在红色激光部38和红外激光部39中都为 1.6^mi，从而可抑制高次横模式振荡动作。
在本变形例中，前端面侧的沟42的宽度W1和宽度W2在红色激光部38 以及红外激光部39中都分别为7/rni和15/mi，从而能够防止发生扭折光输出 的降低和FFP的紊乱。
另外，在上述第3实施方式中优选，在具有由脊41的中央到翼区域40 的距离从前端面侧向后端面侧增大的区域的形态下，翼区域40的脊41侧的 侧面相对于共振器长方向的倾角角度02大于在脊41的宽度从前端面侧向 后端面侧减少的区域内脊41的侧面相对于共振器长方向的倾角角度W(还 参照图l)。
如上所述，只要将具有本发明第1 第3实施方式以及各变形例所说明 的脊形状、沟以及翼区域的形状的红色激光器、红外激光器集成到同一基 板上，就能够得到优化高温动作特性、具有高扭折光输出、没有紊乱的FFP 和高偏光比的2波长半导体激光器装置。
另外，以上举红色激光器和红外激光器为例进行了说明，不过本发明 还可适用于由氮化物材料构成的在蓝色至紫外区域内发光的半导体激光 器。
产业上的可利用性本发明的半导体激光器装置可进行高温高输出动作，可实现具有高扭 折光输出、没有紊乱的FFP和高偏光比的半导体激光器，所以能够适用于
DVD及CD等记录用途光盘装置。
权利要求
1.一种半导体激光器装置，具备n型包层，其形成在基板上；活性层，其形成在上述n型包层上；以及p型包层，其形成在上述活性层上，并具有条纹状的脊、和分别夹着位于上述脊的一侧的第一沟以及位于上述脊的另一侧的第二沟而设置的翼区域，当设共振器端面的光取出侧即前端面的反射率为Rf，上述共振器端面的后端面的反射率为Rr，上述前端面附近区域内的上述第一沟的宽度的最小值为W1以及上述第二沟的宽度的最小值为W2，上述后端面中的上述第一沟的宽度为W3以及上述第二沟的宽度为W4时，Rf＜Rr、W1＜W3以及W2＜W4的关系式成立，当设上述前端面中的上述脊的宽度为Wf，上述后端面中的上述脊的宽度为Wr时，Wf＞Wr的关系式成立，上述脊包含由前端面侧向后端面侧宽度减少的区域。
2. —种半导体激光器装置，具备 n型包层，其形成在基板上；活性层，其形成在上述n型包层上；以及p型包层，其形成在上述活性层上，并具有条纹状的脊、和分别夹着 位于上述脊的一侧的第一沟以及位于上述脊的另一侧的第二沟而设置的 翼区域，当设共振器端面的光取出侧即前端面的反射率为Rf，上述共振器端面 的后端面的反射率为Rr，上述前端面中的上述第一沟的宽度为W1以及上 述第二沟的宽度为W2，上述后端面中的上述第一沟的宽度为W3以及上述 第二沟的宽度为W4时，Rf<Rr、 WKW3以及W2〈W4的关系式成立，当设上述前端面中的上述脊的宽度为Wf，上述后端面中的上述脊的宽 度为Wr时，W^Wr的关系式成立，上述脊包含由前端面侧向后端面侧宽度减少的区域。
3. 根据权利要求1或2所述的半导体激光器装置，其特征在于，从上述前端面侧中的上述脊的中央到上述前端面侧中的上述翼区域 的距离比从上述后端面侧中的上述脊的中央到上述后端面侧中的上述翼 区域的距离小。
4. 根据权利要求3所述的半导体激光器装置，其特征在于， 从上述脊的中央到上述翼区域的距离由从上述前端面侧向上述后端面侧宽度固定的部分和增大的部分构成。
5. 根据权利要求4所述的半导体激光器装置，其特征在于， 在上述脊的宽度由上述前端面侧向上述后端面侧减少的区域内，从上述脊中央到上述翼区域的距离中由上述前端面侧向上述后端面侧宽度增 大。
6. 根据权利要求5所述的半导体激光器装置，其特征在于， 在上述脊的宽度由上述前端面侧向上述后端面侧减少的区域内，上述脊的侧面相对于共振器长方向的倾斜角度W为0.3°以下，在从上述脊的中央到上述翼区域的距离由上述前端面侧向上述后端 面侧增大的区域内，上述翼区域的上述脊侧的侧面相对于共振器长方向的 倾斜角度"大于上述角度W。
7. 根据权利要求1或2所述的半导体激光器装置，其特征在于， 上述前端面侧中的上述第一沟的宽度W1以及上述第二沟的宽度W2为6 gm以上且15/mi以下。
8. 根据权利要求7所述的半导体激光器装置，其特征在于， 上述后端面侧中的上述第一沟的宽度W3以及上述第二沟的宽度W4为7/xm以上，上述前端面侧中的上述第二沟的宽度W2比上述前端面侧中的上述第 一沟的宽度W1宽，上述后端面侧中的上述第二沟的宽度W4比上述后端面 侧中的上述第一沟的宽度W3宽。
9. 一种半导体激光器装置，是将红色激光器和红外激光器集成在同 一基板上而构成的2波长半导体激光器装置，其特征在于，上述红色激光器和红外激光器分别具有权利要求1 8中任意一项所 述的半导体激光器装置的结构。
全文摘要
本发明提供一种半导体激光器装置，在半导体激光器的特性中可全部满足良好的温度特性、高偏光比、没有紊乱的FFP、高扭折光输出，其具备n型包层；活性层；以及具有条纹状的脊、和分别夹着位于脊一侧的第1沟和位于另一侧的第2沟而设置的翼区域的p型包层。当设前端面的反射率为Rf，共振器端面的后端面的反射率为Rr，前端面附近区域的第1沟的宽度的最小值为W1及第2沟的宽度的最小值为W2，后端面的第1沟的宽度为W3及上述第2沟的宽度为W4时，Rf＜Rr，W1＜W3以及W2＜W4的关系式成立，当设前端面的脊的宽度为Wf，后端面的脊的宽度为Wr时，Wf＞Wr的关系式成立，脊包含由前端面侧向后端面侧宽度减少的区域。
文档编号H01S5/10GK101599617SQ20091020314
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月2日 优先权日2008年6月3日
发明者佐佐木正隼, 佐藤智也, 早川功一, 木户口勋, 高山彻 申请人:松下电器产业株式会社