半导体激光装置的制作方法

本公开涉及半导体激光装置。

背景技术：

1、大面积(broad-area)半导体激光装置具备能够实现大输出等优点。

2、在专利文献1公开了如下内容：在水平方向上具有实折射率分布的脊型大面积半导体激光装置，在结晶的层叠方向上具有以允许一阶以上的高阶模式的程度厚的光引导层，并且在脊构造的两侧经由槽而设置折射率比脊区域的有效折射率低且具有比包覆区域的折射率高的折射率的阶面区域(terrace region)，由此减少在水平方向上所允许的模式数量，而缩窄水平方向扩散角。其中，这里的实折射率分布是指用实数记述折射率的折射率分布，导波机构成为折射率波导，通过求解波动方程式而得的电场分布、磁场分布、以及传播常数等成为实数。

3、在专利文献2公开如下这样的内容：在通过用半导体层埋入脊构造的两侧，而在水平方向设置了折射率差的脊型大面积半导体激光装置中，通过将脊构造与半导体层的边界的脊侧设为电流非注入，来抑制脊两端附近所出现的近场图样(near fieldpattern：nfp)的峰值；以及为了抑制损耗的增加而将电流非注入宽度优选设为10μm以下。

4、在专利文献3公开了如下所述的脊型大面积半导体激光装置：通过在允许高阶模式的脊宽度为30μm的脊构造中，残留中央部的脊宽度为15μm的区域，并直到脊底部为止从脊表面遍及1.6μm的深度注入质子，而实施该质子注入区域的高电阻化，并在脊构造的中央部的脊宽度为15μm的区域流动电流，由此提高基本模式的增益，使基本模式选择性地振荡。

5、专利文献1：国际公开第2019/053854号

6、专利文献2：日本特开2006-294745号公报

7、专利文献3：日本特开平03-196689号公报

8、非专利文献1：n.yonezu，i.sakuma，k.kobayashi，t.kamejima，m.ueno，andy.nannichi，“agaas-alxga1-xas double heterostructure planar stripe laser，”jpn.j.appl.phys.，vol.12，no.10，pp.1585-1592，1973

9、非专利文献2：川上著，“光波导”pp.18-31，朝仓书店(1992年)

10、非专利文献3：伊贺编著，“半导体激光器”pp.35-38，平成6年10月25日(ohm公司)

11、非专利文献4：g.b.hocker and w.k.burns，“mode dispersion in diffusedchannel waveguides by the effective index method，”appl.opt.，vol.16，no.1，pp.113-118，1977

12、在以往的具有实折射率分布的脊型大面积半导体激光装置中，通过减少水平方向的允许模式数量，从而能够比允许模式数量多的情况缩窄平均水平扩散角，但存在水平扩散角根据所允许的模式中哪一模式振荡而产生偏差的问题。这是因为所允许的模式间的增益差小。

13、另外，以往的具有实折射率分布的脊型大面积半导体激光装置，与用半导体层埋入的大面积半导体激光装置不同，在脊构造的两端附近的nfp不出现峰值，另外当局部性地减少电流时，该部位的nfp也不减弱。

14、在具有实折射率分布的脊型大面积半导体激光装置的情况下，虽然nfp由所允许的各模式的线性耦合决定，但这是因为当局部性地减少电流时，其影响波及到所有的模式。

15、此外，在用半导体层埋入的大面积半导体激光装置中出现的独特的现象，被认为是由于用半导体层埋入而成为增益波导或损失波导所引起的。因此，未将用半导体层埋入的构造应用于具有实折射率分布的脊型大面积半导体激光装置。

16、并且，以往的脊型大面积半导体激光装置中的用于高电阻化的质子注入进行至到达脊构造的底部的深度为止，因此由活性层发出的光扩散到该质子注入区域。由于质子注入区域破坏构成脊型大面积半导体激光装置的结晶层的结晶性，因此扩散到质子注入区域的光受到由结晶缺陷引起的散射而导致大的损失。因此，产生斜率效率的显著降低乃至电力转换效率的显著降低。并且，由于存在大量结晶缺陷的质子注入区域接近活性层，所以存在因质子注入区域的结晶缺陷而导致脊型大面积半导体激光装置的可靠性显著降低的问题。

技术实现思路

1、本公开是为了解决上述那样的问题点而做出的，其目的在于，得到一种具有在减少了在水平方向上允许的模式数量的构造中通过使低阶模式的增益大于高阶模式的增益而使低阶模式振荡来缩窄水平方向的扩散角由此提高与光学部件耦合的耦合效率的实折射率分布，并且效率高且可靠性高的脊型大面积半导体激光装置。

2、本申请所公开的半导体激光装置具备：第一导电型的半导体基板；层叠于上述第一导电型的半导体基板之上的第一导电型的包覆层、第一导电型侧的光引导层、活性层、第二导电型侧的光引导层、第二导电型的包覆层以及第二导电型的接触层；谐振器，由使激光往复的前端面和后端面构成；以及脊区域，在上述前端面与上述后端面之间对上述激光进行导波，且宽度由2w表示，上述半导体激光装置的振荡波长为λ，在上述各层的层叠方向上允许一阶以上的高阶模式，上述半导体激光装置的特征在于，

3、上述脊区域由脊内侧区域和脊外侧区域构成，脊内侧区域的宽度由2wi表示，并且有效折射率为nai，脊外侧区域设置于上述脊内侧区域的两侧，宽度由wo表示，有效折射率为nao，并且具有电流非注入构造，在上述脊外侧区域的两侧，至少除去上述第二导电型的接触层以及上述第二导电型的包覆层，而设置有效折射率为nc的包覆区域，上述脊内侧区域与上述脊外侧区域的平均折射率nae表示为：

4、[数1]

5、数1(nai·wi+nao·wo)/(wi+wo)

6、并满足下式：

7、[数2]

8、数2

9、上述脊外侧区域的宽度亦即wo大于从上述电流非注入构造的下端部到上述活性层的距离，且小于上述脊区域的宽度的1/2以及w。

10、根据本申请所公开的半导体激光装置，能够起到如下效果：由于脊区域由脊内侧区域以及脊外侧区域，并且在脊外侧区域设置电流非注入构造，使得注入于半导体激光装置的电流专门在脊内侧区域中流动，因此能够使低阶模式的增益大于高阶模式的增益，可进行低阶模式的激光振荡而能够缩窄水平扩散角，另外由于在实质上不存在由活性层发出的光的区域设置有电流非注入构造，因此能够抑制损失的增加，且能够得到效率高且可靠性高的半导体激光装置。

技术特征：

1.一种半导体激光装置，

2.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的半导体激光装置，其特征在于，

4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体激光装置，其特征在于，

5.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体激光装置，其特征在于，

6.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体激光装置，其特征在于，

7.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体激光装置，其特征在于，

8.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体激光装置，其特征在于，

9.根据权利要求1～8中任一项所述的半导体激光装置，其特征在于，

10.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体激光装置，其特征在于，

11.根据权利要求1～10中任一项所述的半导体激光装置，其特征在于，

12.根据权利要求1～10中任一项所述的半导体激光装置，其特征在于，

13.根据权利要求1～12中任一项所述的半导体激光装置，其特征在于，

技术总结
本公开的半导体激光装置具备：层叠于半导体基板(2)之上的第一导电型的包覆层(3)、第一导电型侧的光引导层(61)、活性层(7)、第二导电型侧的光引导层(81)、第二导电型的包覆层(11)以及第二导电型的接触层(14)；谐振器，由前端面和后端面构成；以及脊区域，在前端面与后端面之间对激光进行导波，该半导体激光装置的特征在于，脊区域由脊内侧区域和脊外侧区域构成，脊内侧区域的有效折射率为n<subgt;a</subgt;<supgt;i</supgt;，脊外侧区域设置于脊内侧区域的两侧，有效折射率为n<subgt;a</subgt;<supgt;o</supgt;，并且具有电流非注入构造，脊外侧区域宽度的W<subgt;o</subgt;大于从电流非注入构造的下端部到活性层的距离。

技术研发人员：鴫原君男
受保护的技术使用者：三菱电机株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14