特許 6024365 半導体レーザ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6024365

(24)【登録日】2016年10月21日

(45)【発行日】2016年11月16日

(54)【発明の名称】半導体レーザ装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/22 20060101AFI20161107BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/22

【請求項の数】4

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2012-224367(P2012-224367)

(22)【出願日】2012年10月9日

(65)【公開番号】特開2014-78567(P2014-78567A)

(43)【公開日】2014年5月1日

【審査請求日】2015年7月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082175

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 守

(74)【代理人】

【識別番号】100106150

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100148057

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 淑己

(72)【発明者】

【氏名】鴫原 君男

【審査官】 吉野 三寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３０５３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１４３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３２７７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０５３３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２２８９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２３６１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２００２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９５６８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板と、
前記半導体基板上に順次積層された第１導電型クラッド層、活性層、および第２導電型クラッド層を有し、共振器長方向を向く前端面および後端面を有する半導体積層部と、
前記半導体積層部の上部に形成されたリッジ部と、
前記半導体積層部の上部に、前記リッジ部を挟むように前記リッジ部から離間して設けられた一対のテラス部と、
を備え、
前記リッジ部の幅が５０μｍ以上であり、
前記活性層は、平面視で前記リッジ部の下方に位置する領域である活性領域と、前記活性領域の両脇に位置し平面視で前記テラス部の下方に位置する領域であるテラス部下領域と、前記活性領域と前記テラス部下領域との間に位置するクラッド領域と、に区分され、前記テラス部下領域は前記クラッド領域よりも屈折率が高い高屈折率領域であり、
レーザ発振波長をλとし、前記活性領域の実効屈折率をｎ_ａとし、前記クラッド領域の実効屈折率をｎ_ｃとし、前記活性領域の幅をＷとした場合に、
（２π／λ）×（ｎ_ａ^２−ｎ_ｃ^２）^１／２×（Ｗ／２） ＞ π／２
の関係を満たし、
前記一対のテラス部は、共振器長方向における前記リッジ部の中央位置を挟むように設けられ、
前記半導体積層部の上部は、
前記リッジ部の前記前端面側の端部を挟むように位置する第１部位と、
前記リッジ部の前記後端面側の端部を挟むように位置し、かつ平面視で前記第１部位とともに前記テラス部を挟むように位置する第２部位と、
を備え、
前記第１部位と前記第２部位の少なくとも一方の部位の高さは、前記リッジ部および前記テラス部よりも低いことを特徴とする半導体レーザ装置。

【請求項2】

前記少なくとも一方の部位と熱伝導性材料を介して接続されたヒートシンクを、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。

【請求項3】

前記リッジ部は、前記前端面側の端部から前記後端面側の端部にかけて幅が均一であるストレートなストライプ構造を構成することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レーザ装置。

【請求項4】

半導体基板と、
前記半導体基板上に順次積層された第１導電型クラッド層、活性層、および第２導電型クラッド層を有し、共振器長方向を向く前端面および後端面を有する半導体積層部と、
前記半導体積層部の上部に形成されたリッジ部と、
前記半導体積層部の上部に、前記リッジ部を挟むように前記リッジ部から離間して設けられた一対のテラス部と、
を備え、
前記リッジ部の幅が５０μｍ以上であり、
前記活性層は、平面視で前記リッジ部の下方に位置する領域である活性領域と、前記活性領域の両脇に位置し平面視で前記テラス部の下方に位置する領域であるテラス部下領域と、前記活性領域と前記テラス部下領域との間に位置するクラッド領域と、に区分され、前記テラス部下領域は前記クラッド領域よりも屈折率が高い高屈折率領域であり、
レーザ発振波長をλとし、前記活性領域の実効屈折率をｎ_ａとし、前記クラッド領域の実効屈折率をｎ_ｃとし、前記活性領域の幅をＷとした場合に、
（２π／λ）×（ｎ_ａ^２−ｎ_ｃ^２）^１／２×（Ｗ／２） ＞ π／２
の関係を満たし、
前記テラス部の共振器長方向の長さは、前記リッジ部の共振器長方向の長さより短いことを特徴とする半導体レーザ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に、いわゆるブロードエリア半導体レーザ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ブロードエリア半導体レーザ装置は、大出力が可能である等の利点を備えている。従来のブロードエリア半導体レーザ装置は、例えば、下記の非特許文献１に示されているように、ストライプ幅５０μｍ又は１６０μｍの電極ストライプ構造を備えるものであった。

【0003】

一方、ブロードエリア半導体レーザ装置ではないが、ストライプ構造を備える半導体レーザの構造として、特開平１−１８３６０３号公報、特開平２−２６４４８８号公報、特開２００３−０６０３０３号公報、および特開２００５−０７２４８８号公報にかかるものが公知である。

【0004】

特開平１−１８３６０３には、テーパ状のコア領域の外側にクラッディング領域、その外側に高次モードカットオフ領域が設けられた構造が開示されている。この公報では、コア領域の一方端は基本モードのみが許容されるため狭いコア幅となっている。このため、ブロードエリア半導体レーザ装置とは異なる構造であり、大出力を得るのが困難であった。尚、この公報の図４に示されているように、屈折率分布及び各モードの伝搬定数の関係から、基本モード以外、一切の高次モードが許容されない構造となっている。

【0005】

特開平２−２６４４８８も同様に、基本モードのみが許容される狭いストライプ領域を有している。このため、ブロードエリア半導体レーザ装置とは異なり、大出力を得ることはできなかった。この公報によれば、ストライプ中の一部に基本モードのみが許容される狭いストライプを設けていることから、共振器構造を有する半導体レーザとしては基本モード以外、高次モードが一切許容されないものとなっている。

【0006】

特開２００３−０６０３０３号公報および特開２００５−０７２４８８号公報についてもシングルモード半導体レーザ装置を開示するものであり、ブロードエリア半導体レーザ装置に関するものではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平１−１８３６０３号公報

【特許文献2】特開平２−２６４４８８号公報

【特許文献3】特開２００３−０６０３０３号公報

【特許文献4】特開２００５−０７２４８８号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】K.Honda, T.Mamine、and M.ayabe, “Single stripe high power laser diodes made by Metal-Organic Chemical Vapor Deposition” , SPIE, Vol.893 High Power Laser Diodes and Applications, pp.16-20, 1988

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ブロードエリア半導体レーザ装置では、水平方向のビーム拡がり角が１０度〜１３度程度に大きくなる傾向にある。このようなビーム拡がり角となる結果、ブロードエリア半導体レーザ装置から出射される光の輝度が低くならざるをえないという問題があった。

【0010】

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、出射光の輝度を高めることのできるブロードエリア型の半導体レーザ装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明にかかる半導体レーザ装置は、
半導体基板と、
該半導体基板上に順次積層された第１導電型クラッド層、活性層、および第２導電型
クラッド層を有し、共振器長方向を向く前端面および後端面を有する半導体積層部と、
該半導体積層部の上部に形成されたリッジ部と、
該半導体積層部の上部に、該リッジ部を挟むように該リッジ部から離間して設けられた一対のテラス部と、
を備え、
該リッジ部の幅が５０μｍ以上であり、
該活性層は、平面視で該リッジ部の下方に位置する領域である活性領域と、該活性領域の両脇に位置し平面視で該テラス部の下方に位置する領域であるテラス部下領域と、該活性領域と該テラス部下領域との間に位置するクラッド領域と、に区分され、
該テラス部下領域は該クラッド領域よりも屈折率が高い高屈折率領域であり、
レーザ発振波長をλとし、該活性領域の実効屈折率をｎａとし、該クラッド領域の実効屈折率をｎｃとし、該活性領域の幅をＷとした場合に、
（２π／λ）×（ｎａ^２−ｎｃ^２）^１／２×（Ｗ／２） ＞ π／２
の関係を満たし、
該一対のテラス部は、共振器長方向における該リッジ部の中央位置を挟むように設けられ、
該半導体積層部の上部は、
該リッジ部の該前端面側の端部を挟むように位置する第１部位と、
該リッジ部の該後端面側の端部を挟むように位置し、かつ平面視で該第１部位とともに該テラス部を挟むように位置する第２部位と、
を備え、
該第１部位と該第２部位の少なくとも一方の部位の高さは、該リッジ部および該テラス部よりも低いことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、出射光の輝度を高めることのできるブロードエリア型の半導体レーザ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の構成を模式的に示す斜視図である。

【図2】本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の構成において、活性領域、クラッド領域、および高屈折率領域の区分を模式的に示す平面図である。

【図3】図２におけるＸ−Ｘ’に沿う半導体レーザ装置の断面構造を模式的に示す図である。

【図4】図２におけるＹ−Ｙ’線に沿う半導体レーザ装置の断面構造を模式的に示す図である。

【図5】本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置での作用効果をまとめた表である。

【図6】低次モードの例として破線で１０次モードの電界分布を示し、高次モードの例として実線で２４次モードの電界分布を示した図である。

【図7】活性領域を伝搬する導波モードの光跡を示す模式図である。

【図8】本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の実装構造を示す図である。

【図9】本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の実装構造を示す図である。

【図10】本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の構成を模式的に示す斜視図である。

【図11】本発明の実施の形態２における半導体レーザ装置の構成において、活性領域、クラッド領域、および高屈折率領域の区分を模式的に示す平面図である。

【図12】本発明の実施の形態３にかかる半導体レーザ装置の構成を模式的に示す斜視図である。

【図13】本発明の実施の形態３における半導体レーザ装置の構成において、活性領域、クラッド領域、および高屈折率領域の区分を模式的に示す平面図である。

【図14】本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置の構成を模式的に示す斜視図である。

【図15】本発明の実施の形態４における半導体レーザ装置の構成において、活性領域、クラッド領域、および高屈折率領域の区分を模式的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

実施の形態１．
［実施の形態１にかかる装置の構成］
本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置３０は、波長９８０ｎｍのブロードエリア型半導体レーザ装置である。一般に、ブロードエリア型半導体レーザ装置は、水平横方向に複数のモードが許容されうる程度の幅のストライプ領域を備えている。これと対比されるものとして、基本モードのみを許容する半導体レーザ装置（シングルモード半導体レーザ装置）があり、これは前述の特許文献１乃至４にも記載されているとおり狭い幅のストライプ領域を有するものである。ブロードエリア型半導体レーザ装置によれば、シングルモード半導体レーザ装置と比べて大きな出力を得ることができるといった利点がある。

【0015】

図１は、本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置３０の構成を模式的に示す斜視図である。

【0016】

半導体レーザ装置３０は、ｎ型基板５と、半導体積層部３２と、リッジ部２０と、一対のテラス部２２ａ、２２ｂとを備えている。半導体積層部３２は、ｎ型基板５上に順次積層された第１導電型クラッド層（ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６）、活性層（アンドープＩｎＧａＡｓウエル層８ａ、アンドープＡｌＧａＡｓバリア層９、アンドープＩｎＧａＡｓウエル層８ｂ）、および第２導電型クラッド層（ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１１）を有している。半導体積層部３２は、共振器長方向を向く前端面２４ａおよび後端面２４ｂを有している。前端面２４ａからレーザ光が射出される。

【0017】

半導体積層部３２の上部には、リッジ部２０が形成されている。リッジ部２０は、ストライプ状の隆起部であり、電流および光の狭窄構造として設けられている。半導体積層部３２の上部には、一対のテラス部２２ａ、２２ｂが設けられている。一対のテラス部２２ａ、２２ｂは、リッジ部２０を挟むように（実施の形態１では、リッジ部２０の中央部位を部分的に挟むように）、リッジ部２０から離間して設けられた隆起部である。半導体レーザ装置３０では、図４から分かるように、リッジ部２０とテラス部２２ａ、２２ｂの高さは同じである。これは、リッジ部２０の積層構造とテラス部２２ａ、２２ｂの積層構造とにおいて、各層の厚さが同じだからである。

【0018】

半導体レーザ装置３０の層構造についてより詳細に説明すると、半導体レーザ装置３０は、ｎ型基板５上に、半導体積層部３２が積層されたものである。この半導体積層部３２は、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６、アンドープＡｌＧａＡｓガイド層７、アンドープＩｎＧａＡｓウエル層８ａ、アンドープＡｌＧａＡｓバリア層９、アンドープＩｎＧａＡｓウエル層８ｂ、アンドープＡｌＧａＡｓガイド層１０、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１１、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２、ＳｉＮ膜１３を含んでいる。半導体積層部３２は、これら複数の層がｎ型基板５上に順次積層（成長）されたものである。

【0019】

ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６は、Ａｌ組成比が０．２５で、層厚１．５μｍである。アンドープＡｌＧａＡｓガイド層７は、Ａｌ組成比が０．１５で、層厚７００ｎｍである。アンドープＩｎＧａＡｓウエル層８ａ、８ｂは、Ｉｎ組成比が０．１４で、層厚８ｎｍである。アンドープＡｌＧａＡｓバリア層９は、Ａｌ組成比が０．１５で、層厚８ｎｍである。アンドープＡｌＧａＡｓガイド層１０は、Ａｌ組成比が０．１５で、層厚７００ｎｍである。ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１１は、Ａｌ組成比が０．２５で、層厚１．５μｍである。ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２は、層厚２００ｎｍである。ＳｉＮ膜１３は、膜厚２００ｎｍである。

【0020】

ＳｉＮ膜１３上には、ｐ電極１４が設けられている。また、ｎ型基板５の裏面には、ｎ電極４が設けられている。

【0021】

リッジ部２０の詳細について説明する。本実施の形態にかかる半導体レーザ装置３０では、リッジ部２０の幅は１００μｍとしている。そのうえで、半導体レーザ装置３０は下記（１）式の関係を満たすものである。
（２π／λ）×（ｎ_ａ^２−ｎ_ｃ^２）^１／２×（Ｗ／２） ＞ π／２ ・・・（１）
レーザ発振波長をλとし、活性領域１の実効屈折率をｎ_ａとし、クラッド領域の実効屈折率をｎ_ｃとし、活性領域１の幅をＷとする。ここで、活性領域１の実効屈折率とは、全領域が活性領域１であった場合に、ｚ方向に伝播する光が平均的に感じる屈折率のことである。実効屈折率を用いることにより、ｙ方向の各層の屈折率と厚みが変わっても一つのパラメータｎ_ａを用いて表すことができる。

【0022】

一対のテラス部２２ａ、２２ｂは、共振器長方向におけるリッジ部２０の中央位置を挟むように設けられている。半導体積層部３２の上部は、このテラス部２２ａ、２２ｂ以外の部位として、第１部位３４ａ、３４ｂと第２部位３４ｃ、３４ｄとを備えている。第１部位３４ａ、３４ｂは、リッジ部２０の前端面２４ａ側の端部を挟むように位置する部位である。第２部位３４ｃ、３４ｄは、リッジ部２０の後端面２４ｂ側の端部を挟むように位置し、かつ平面視で第１部位とともにテラス部２２ａ、２２ｂを挟むように位置する部位である。

【0023】

第１部位３４ａ、３４ｂおよび第２部位３４ｃ、３４ｄの高さは、リッジ部２０およびテラス部２２ａ、２２ｂよりも低くなっている。これは、第１部位３４ａ、３４ｂおよび第２部位３４ｃ、３４ｄには、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１１が設けられていないからである。

【0024】

図２は、本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置３０の構成において、活性領域、クラッド領域、および高屈折率領域の区分を模式的に示す平面図である。すなわち、図２は、半導体レーザ装置３０の活性層（アンドープＩｎＧａＡｓウエル層８ａ、アンドープＡｌＧａＡｓバリア層９、アンドープＩｎＧａＡｓウエル層８ｂ）を、活性領域１、クラッド領域２ａ、２ｂ、および高屈折率領域３ａ、３ｂに区分する様子を説明するための図である。図２には、便宜的に、アンドープＩｎＧａＡｓウエル層８ａの平面図が図示されている。

【0025】

活性領域１は、平面視でリッジ部２０の下方に位置する領域である。高屈折率領域３ａ、３ｂは、活性領域１の両脇に位置し平面視でテラス部２２ａ、２２ｂの下方に位置する領域である。便宜上、高屈折率領域３ａ、３ｂを「テラス部下領域」とも称す。クラッド領域２ａ、２ｂは、活性領域１と高屈折率領域３ａ、３ｂとの間に位置する領域である。高屈折率領域３ａ、３ｂは、クラッド領域２ａ、２ｂよりも屈折率が高い領域である。図２の平面図における各領域の区分は、そのまま、半導体レーザ装置３０をリッジ部２０上方位置から見下ろした場合における、リッジ部２０、テラス部２２ａ、２２ｂの形成領域と対応している。

【0026】

図２に示すように、実施の形態１では、活性領域１の幅すなわちリッジストライプ幅は１００μｍであり、共振器長は４ｍｍである。また、実施の形態１では、クラッド領域２ａ、２ｂの外側の一部に、クラッド領域２ａ、２ｂよりも屈折率が高い高屈折率領域３ａ、３ｂが、長さ０．５ｍｍに亘って設けられている。

【0027】

図３は、図２におけるＸ−Ｘ’に沿う半導体レーザ装置３０の断面構造を模式的に示す図である。半導体レーザ装置３０は、ｎ型ＧａＡｓからなるｎ型基板５上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６、アンドープＡｌＧａＡｓガイド層７、アンドープＩｎＧａＡｓウエル層８ａ、アンドープＡｌＧａＡｓバリア層９、アンドープＩｎＧａＡｓウエル層８ｂ、アンドープＡｌＧａＡｓガイド層１０、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１１、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２を、気相成長有機金属（ＭＯＣＶＤ）法で順次結晶成長させたものである。

【0028】

本実施の形態においては、その後、リッジ部２０を除き、エッチングによりｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２及びｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１１を選択的に除去する。更にリッジ部２０の上面以外をＳｉＮ膜１３で覆い、その上にｐ電極１４を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板５の下にｎ電極４を形成する。

【0029】

図４は、図２におけるＹ−Ｙ’線に沿う半導体レーザ装置３０の断面構造を模式的に示す図である。各層の構成および結晶成長方法については図３で述べたのと基本的に同じであるが、テラス部２２ａ、２２ｂを形成するためにｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１１の隆起部を設ける点が異なっている。
つまり、図２に示すように、平面視で、リッジ部２０を形成するとともに、さらにリッジ部２０中央位置を挟むように共振器長方向に０．５ｍｍだけｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１１の隆起部を残し（図２の高屈折率領域３ａ、３ｂ位置）て、それ以外の部位についてはｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１１をエッチングで除去する。ここで、エッチングにより、リッジ部２０（図２では活性領域１の位置）と、テラス部２２ａ、２２ｂ（図２では高屈折率領域３ａ、３ｂ）との間に、幅６μｍで長さ０．５ｍｍだけの隙間ができるように、エッチングでｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２及びｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１１を部分的に除去する。この隙間が、クラッド領域２ａ、２ｂを画定する。さらにＳｉＮ膜１３の形成及びｐ電極１４の形成を行うが、これは図１、図３および図４からわかるとおり、半導体レーザ装置３０上面の全領域に施す。

【0030】

［実施の形態１にかかる装置の動作］
半導体レーザ装置３０では、ｎ電極４およびｐ電極１４に対する電圧印加により、ｎ電極側からは電子が、ｐ電極側からはホールが、それぞれアンドープＩｎＧａＡｓウエル層８ａ、８ｂに注入され、再結合し、レーザ光が生ずる。ＩｎＧａＡｓウエル８ａ、８ｂからは、波長０．９８μｍのレーザ光が得られる。活性領域１はストレートなストライプ形状であり、周囲のクラッド領域２ａ、２ｂよりも屈折率が高い。このため、レーザ光は、主に、活性領域１に閉じこもることになる。

【0031】

半導体レーザ装置３０は、活性領域１、クラッド領域２ａ、２ｂを備えている。本実施の形態では、幅１００μｍを有しかつ上記（１）式を満たす構造となっている。この条件を満たすので、活性領域１、クラッド領域２ａ、２ｂにより、基本モード（０次）を含めて２つ以上モードが許容されうるストレートな多モード導波路が構成されている。ただし、実施の形態１では、共振器内の一部のクラッド領域２ａ、２ｂの外側に、クラッド領域２ａ、２ｂの屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率領域３ａ、３ｂが設けられている。これにより、高屈折率領域３ａ、３ｂが無い場合に比べて、発振に至るモードの数を少なくできるという特徴が有り、これにより半導体レーザから出射されるレーザ光のビーム拡がり角を狭くすることができる。以下、この作用効果について、詳細に説明する。

【0032】

（モード数について）
本実施の形態にかかる半導体レーザ装置３０の構造において、仮に、共振器内に高屈折率領域３ａ、３ｂが無い場合（つまりＸ−Ｘ’断面形状が共振器全体に亘って存在する場合）には、水平横方向（ｘ方向）に０次から２５次までのモードが許容される。これは、活性領域の実効屈折率とクラッド領域２ａ、２ｂの実効屈折率、及び活性領域１の幅により決まる。

【0033】

どれだけのモード数が許容されるかは、導波路構造に即した境界条件を当てはめて波動方程式を解くことで、算出することができる。許容されるモード数については、一般には、発振波長、活性領域１とクラッド領域２ａ、２ｂの屈折率、及び活性領域１の幅で決まる。発振波長が短いほど、活性領域１とクラッド領域２ａ、２ｂの屈折率差が大きいほど、そして活性領域１の幅が広いほど、許容されうるモード数が増す。

【0034】

本実施の形態にかかる半導体レーザ装置３０において、仮に共振器内に高屈折率領域３ａ、３ｂが設けられていない場合（つまりテラス部２２ａ、２２ｂがない場合）には、０次から２５次までの２６のモードが許容されうる。これに対して、例えば上記のクラッド領域２ａ、２ｂ形成のためのエッチングを、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１１の途中で止めたり或いはアンドープＡｌＧａＡｓガイド層１０の途中で止めたりして、活性領域１とクラッド領域２ａ、２ｂの屈折率差を変えることでも、許容されるモード数は変わる。また、活性領域１の幅（リッジ部２０の幅）を異なる値、例えば１５０μｍとしただけでもモード数は変わる。このようなモード数変化の傾向を利用して、どの程度の数のモードを許容させるかを設計することができる。

【0035】

前述した（１）式の関係を満たすものであれば、本来であれば２つ以上の多モードが許容される半導体レーザ装置が構成されることになる。ここで、（１）式を参酌して説明すると、波長λが０．９８μｍで活性領域１の幅Ｗが５０μｍの場合は、（ｎ_ａ^２−ｎ_ｃ^２）^１／２が０．００９８よりも大きければ、２つ以上のモードが許容される多モード導波路となる。本実施の形態では活性領域１の実効屈折率ｎ_ａが３．４１６０６なので、クラッド領域２ａ、２ｂの実効屈折率ｎ_ｃが３．４１６０４以下であれば、２つ以上のモードが許容されることとなる。これは、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１１を、厚さ方向に０．８５μｍ以上だけエッチングして除去すれば容易に実現可能である。そして、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１１を全て除去した場合（実施の形態１の場合）には、更にクラッド領域の屈折率が低下し、結果的に２６個のモードが許容されることとなる。半導体レーザを構成する組成、材料、寸法等が異なる場合も、このような傾向に従って設計すれば良い。

【0036】

（作用効果について）
図５は、本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置３０での作用効果をまとめた表である。説明の便宜上、（１）〜（５）に分けて作用効果をまとめている。

【0037】

（１）高屈折率領域３ａ、３ｂ境界での電界については、低次モード（１０次モード）では無視できるほど小さい（ピーク電界強度に対して６．４×１０^−６倍）。これに対し、高次モード（２５次モード）では無視できない大きさ（ピーク電界強度に対して０．０５９倍とピーク強度の５％以上）となる。

【0038】

（２）その結果、モード損失については、低次モード（１０次モード）では無視できる程度に小さい。これに対し、高次モード（２５次モード）では大きいこととなる。

【0039】

（３）各モードに損失差がある場合は、損失の小さいモードが発振することになる。従って、どのモードが発振するかについては、低次モード（１０次モード）では発振するのに対し、高次モード（２５次モード）では発振しない。つまり、低次モードを選択的にレーザ発振させることができる。

【0040】

（４）また、低次モード（１０次モード）ではクラッド領域２ａ、２ｂへの入射角（図７のθＬ）は相対的に大きい。一方、入射角θＬに比べて、高次モード（２５次モード）ではクラッド領域２ａ、２ｂへの入射角（図７のθＨ）は小さい。これにより、前端面からの出射角については、低次モード（１０次モード）では小さいのに対し、高次モード（２５次モード）では大きくなる。

【0041】

（５）輝度については、低次モード（１０次モード）では輝度が高いのに対し、高次モード（２５次モード）では輝度が低い。半導体レーザ装置３０では、低次モードを選択的にレーザ発振させることができるので、高輝度を得ることができる。

【0042】

以下、上記の作用効果（１）〜（５）について、それぞれ詳細に説明する。

【0043】

（モード次数と電界分布の関係）
図６は、低次モードの例として破線で１０次モードの電界分布（符号１５）を示し、高次モードの例として実線で２４次モードの電界分布（符号１６）を示した図である。多モード導波路の場合には、モードの次数によって、活性領域１内への電界分布の閉じこもり方が変化する。次数の低いモードの場合は活性領域１に多く閉じこもり、次数が高くなるにつれて活性領域１外へ拡がる。尚、電界分布を２乗したものが電力（パワー）分布であり、通常、光強度分布と言われている。

【0044】

図６によれば、１０次モード電界（破線）は、比較的、活性領域１内に閉じこもることが分かる。これとは対照的に、２４次モード電界（実線）は、活性領域１幅１００μｍよりも拡がりクラッド領域２ａ、２ｂに大きくしみ出している。
波動方程式を解くことによって得られるモードの性質上、屈折率の高い活性領域１では、電界はＣＯＳ（余弦）又はＳＩＮ（正弦）形の振動解となり、屈折率の低いクラッド領域２ａ、２ｂでは指数形（Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ）の減衰解となる。

【0045】

（高屈折率領域と損失の関係）
共振器内でクラッド領域２ａ、２ｂの外側に高屈折率領域３ａ、３ｂを設けたことによる作用効果について述べる。

【0046】

クラッド領域２ａ、２ｂでは電界が指数関数的に減少し、無限遠ではゼロとなる。活性領域１からの距離が有限な場合は、有限な電界強度を有することになる。但し、この場合においても、電界強度のピーク値との比較においてほぼゼロとみなせる強度か否かを判断の指標とすることは可能と考える。

【0047】

高屈折率領域３ａ、３ｂでは、波動方程式を解くことによって求まる電界は、活性領域１と同様にＣＯＳ（余弦）又はＳＩＮ（正弦）形の振動解となる。活性領域１から続く電界が、クラッド領域２ａ、２ｂ内で十分に減衰しクラッド領域２ａ、２ｂと高屈折率領域３ａ、３ｂ境界でゼロと見なせる場合は、高屈折率領域３ａ、３ｂでの電界もゼロと見なせる。この場合、電界は、高屈折率領域３ａ、３ｂの影響を受けることなく共振器長方向（ｚ方向）に伝搬する。

【0048】

一方、クラッド領域２ａ、２ｂ内で電界が減衰しきれずクラッド領域２ａ、２ｂと高屈折率領域３ａ、３ｂ境界で有限な電界強度を有する場合は、クラッド領域２ａ、２ｂに続く高屈折率領域３ａ、３ｂで電界はＣＯＳ（余弦）又はＳＩＮ（正弦）形の振動を繰り返す。この振動する電界は、ｘ方向にエネルギーを伝えつつ共振器長方向（ｚ方向）へ伝搬するため、共振器内を往復するモードとしては大きな損失を被ることとなる。

【0049】

１０次モードについては、活性領域１の幅１００μｍよりも外側（１００μｍ＋６μｍ）位置での電界強度は、活性領域１内のピーク電界強度に対して６．４×１０^−６倍となる。６．４×１０^−６という値は１よりも十分に小さいので、１００μｍ＋６μｍを超えた位置での電界は無視できる。このため、１０次モードについては、ｘ方向にエネルギーを伝えることがないので高屈折率領域３ａ、３ｂでの損失は無視できる。

【0050】

一方、２４次モードでは、１００μｍ＋６μｍ位置での電界強度は、活性領域１内のピーク電界強度に対して０．０５９倍であり、ピーク強度の５％以上を有している。この値をもって高屈折率領域３ａ、３ｂに繋がりそこで振動するので、ｘ方向にエネルギーを伝えることになり、損失となる。そこで、共振器内のクラッド領域２ａ、２ｂの外側に高屈折率領域３ａ、３ｂを設けることにより、高次モードの損失を増やすことができる。
なお、仮に高屈折率領域３ａ、３ｂが無い場合には、高次モードであっても活性領域１の外側で振動解となることが無いので、ｘ方向にエネルギーを伝えることがなく、損失とはならない。

【0051】

（モード損失と発振の関係）
一般に、半導体レーザは、電流注入によって活性層で利得が生じ、注入する電流量を増すにつれて利得が大きくなる。この利得が損失と等しくなったときにレーザ発振に至る。活性領域が多モードを許容するものである場合、各モードで損失に差異が無い場合には、全てのモードが発振可能となる。この場合、半導体レーザからの出射光のビーム拡がり角は大きくなる。

【0052】

一方、各モードに損失差がある場合は、損失の小さいモードが発振することになる。本実施の形態にかかる半導体レーザ装置３０は、これに当たるので、損失の小さいモードが発振する。

【0053】

この場合の損失は、各モードが共振器内を１往復する場合に各モードが受ける損失である。共振器長方向の微小区間（ΔＺ）内の損失を、共振器長方向に１往復積分した値と考えることができる。

【0054】

（導波モードと輝度の関係）
図７は、活性領域を伝搬する導波モードの光跡を示す模式図であり、低次モードの光跡１７（破線矢印）と、高次モードの光跡１８（実線矢印）とがそれぞれ示されている。導波モードは、活性領域１とクラッド領域２ａ、２ｂで全反射しながら共振器長方向（ｚ方向）に伝搬する。

【0055】

低次モードはクラッド領域２ａ、２ｂへの入射角（θ_Ｌ）が大きく、高次モードほど入射角（θ_Ｈ）は小さくなる。半導体レーザ装置３０では、上述のように、高次モードの損失を選択的に増加させており、レーザ発振するモード数を低次モードとすることができるので、ビーム拡がり角を小さくすることが可能となる。このように、半導体レーザ装置３０では、次数の低いモードを選択的に発振させて、前端面２４ａからの出射角を小さくし、輝度を高めることができる。

【0056】

また、テーパ上のストライプ領域を有する構造では、大出力を得ることが困難である。これに対し、本実施の形態にかかる半導体レーザ装置３０によれば、リッジ部２０が均一な幅を有するストレートなリッジ構造であり、ストレートなストライプ領域となっているので大出力を得ることもできる。

【0057】

図８および図９は、本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置３０の実装構造を示す図である。本実施の形態では、図８、図９は、それぞれ、図３、図４の位置に対応する断面図である。図８および図９に示すように、半導体レーザ装置３０を、ハンダ４２を介して、ヒートシンク４０にダイボンドすることとする。ハンダ４２は、テラス部２２ａ、２２ｂとヒートシンク４０とを電気的、機械的、および熱的に接合するとともに、第１部位３４ａ、３４ｂおよび第２部位３４ｃ、３４ｄとヒートシンク４０とを電気的、機械的、および熱的に接合している。

【0058】

一般に、活性領域の幅が広い、いわゆるブロードエリア半導体レーザ装置は、結晶成長側（リッジ部２０側）をヒートシンクに接する形でダイボンドして、放熱を良くして大きな出力を得ようとする。この場合、ヒートシンクと半導体レーザ装置の間は、熱伝導の良いハンダを用いて接合する。半導体の熱伝導率は、ハンダに比べて１桁程度小さいので、半導体材料で構成される高屈折率領域３ａ、３ｂの面積が大きい場合は、放熱性が劣り、熱的に不利な状況となる。

【0059】

この点、実施の形態１にかかる半導体レーザ装置３０は、高屈折率領域３ａ、３ｂをリッジ部２０の中央位置のみに選択的に設けることとし、その一方で、第１部位３４ａ、３４ｂや第２部位３４ｃ、３４ｄにはテラス部２２ａ、２２ｂを設けないこととしている。このようにテラス部２２ａ、２２ｂを小面積で設ける構成（テラス部２２ａ、２２ｂの共振器長方向の長さを相対的に短くした構成）のほうが熱的に有利である。よって、半導体レーザ装置３０は、放熱性にも配慮した構成であり、大きな出力を得ることができる。

【0060】

なお、各モードの損失や放熱性は、半導体レーザ装置を構成する組成、材料、寸法等によって相違する。高屈折率領域３ａ、３ｂの共振器方向長さや面積は、制限したいモード数や必要とする光出力、放熱性を勘案して適宜設計すれば良い。

【0061】

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体レーザ装置３０は、幅が５０μｍ以上であって、上記（１）式の条件を満たし、ストレートなストライプ構造を備えている。そして、クラッド領域２ａ、２ｂの外側にクラッド領域２ａ、２ｂの屈折率よりも屈折率が高い高屈折率領域３ａ、３ｂを設けている。これにより、高次のモードの伝搬損失を低次のモードの伝搬損失よりも大きくすることができる。その結果、大出力を得つつ高次モードの発振を抑制し、低次モードの選択的な発振が可能となる。

【0062】

また、本実施の形態では、リッジ部２０が均一な幅を有するストレートなリッジ構造であり、ストレートなストライプ領域となっている。これにより、テーパ状のストライプ構造と比べて、大出力を得ることができるという利点もある。

【0063】

［実施の形態１の変形例］
本実施の形態では、活性領域１の幅を１００μｍとしているがこれに限るものではなく、一般的なブロードエリア半導体レーザにおける活性領域の幅として、５０μｍ以上であればよく、前述した（１）式の関係を満たすことにより、基本モードを含めて２つ以上の横モードが許容されうる幅を備えた導波路であれば同様の効果を得ることができる。

【0064】

また、本実施の形態では、共振器長を４ｍｍとしているが、本発明はこれに限るものではない。必要とするレーザ出力によって共振器長は任意に選択し得る。

【0065】

本実施の形態では、高屈折率領域３ａ、３ｂが存在する位置でのクラッド領域２ａ、２ｂ幅は６μｍとしている。「高屈折率領域３ａ、３ｂが存在する位置でのクラッド領域２ａ、２ｂの幅」とは、すなわち、「リッジ部２０の側面とテラス部２２ａ、２２ｂとの間の離間距離」である。しかしながら、本発明はこの６μｍという寸法に限られるものではない。このクラッド領域２ａ、２ｂの幅を狭くすると、より低次のモードでも高屈折率領域３ａ、３ｂでｘ方向にエネルギーを伝達して、損失が生ずる。また、逆に、６μｍよりも広くすると、より高次のモードでもｘ方向にエネルギーを伝達しなくなって、損失が抑制される。よって、高屈折率領域３ａ、３ｂが存在する位置でのクラッド領域２ａ、２ｂの幅は、どのモード次数以上の損失を増やすかによって任意に決めれば良い。

【0066】

また、本実施の形態においては、モードに損失を生じさせる方法として、共振器内の一部で（つまり共振器長方向の全部ではなく）、クラッド領域２ａ、２ｂの外側に高屈折率領域３ａ、３ｂを設けている。高屈折率領域３ａ、３ｂにおける共振器長方向の長さは、０．５ｍｍとしている。しかしながら、本発明はこの０．５ｍｍという寸法に限られるものではない。

【0067】

すなわち、高屈折率領域３ａ、３ｂにおける共振器長方向の長さが相対的に長くなると、高屈折率領域３ａ、３ｂによるモードの損失は大きくなる。これに伴い、高屈折率領域３ａ、３ｂが共振器長方向に長い場合は、高屈折率領域３ａ、３ｂで損失を無視できる低次モードと損失を生ずる高次モードとの間の損失差は大きくなる。

【0068】

逆に、高屈折率領域３ａ、３ｂが共振器長方向に短くなると、高屈折率領域３ａ、３ｂによるモードの損失は小さくなる。そうすると、高屈折率領域３ａ、３ｂが共振器長方向に短い場合は、高屈折率領域３ａ、３ｂで損失を無視できる低次モードと損失を生ずる高次モードとの間の損失差は小さくなる。

【0069】

半導体レーザは損失の小さいモードが発振するので、理想的には、少しでも損失差があれば良い。しかしながら、実際は、注入されるキャリア（電流）の空間的ホールバーニング等により各モードの利得に擾乱が生じる。このため、安定に低次モードを発振させる観点からは、高屈折率領域３ａ、３ｂを共振器長方向に長くして損失差を大きくする方が好ましい。

【0070】

なお、実施の形態１では、第１部位３４ａ、３４ｂと第２部位３４ｃ、３４ｄの両方の部位の高さが、リッジ部２０およびテラス部２２ａ、２２ｂよりも低くされている。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。第１部位３４ａ、３４ｂと第２部位３４ｃ、３４ｄのいずれか一方の部位のみについて、その高さをリッジ部２０およびテラス部２２ａ、２２ｂよりも低くしてもよい。

【0071】

実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置１３０の構成を模式的に示す斜視図である。半導体レーザ装置１３０は、実施の形態１と同様にブロードエリア半導体レーザ装置であり、ｎ型基板５と、半導体積層部３２と、リッジ部２０と、一対のテラス部１２２ａ、１２２ｂとを備えている。半導体レーザ装置１３０は、実施の形態１にかかる半導体レーザ装置３０と同様の構成（ｎ型基板５、半導体積層部３２、リッジ部２０等）を備えているが、テラス部１２２ａ、１２２ｂの平面視形状が実施の形態１のテラス部２２ａ、２２ｂとは異なっている。

【0072】

図１１は、本発明の実施の形態２の実施の形態の半導体レーザ装置１３０の構成において、活性領域、クラッド領域、および高屈折率領域の区分を模式的に示す平面図である。図１１は、実施の形態１における図２に対応する図である。図１１の平面図における各領域の区分は、そのまま、半導体レーザ装置１３０をリッジ部２０上方位置から見下ろした場合における、リッジ部２０、テラス部１２２ａ、１２２ｂの形成領域と対応している。これは、実施の形態１における図１と図２の関係と同様である。

【0073】

実施の形態２では、高屈折率領域３ａ、３ｂが、半導体レーザ装置１３０の共振器内全体に亘って存在する場合である。つまり、テラス部１２２ａ、１２２ｂが、半導体レーザ装置１３０の共振器長方向全体にわたって（つまり前端面２４ａから後端面２４ｂまで）設けられているのである。クラッド領域（低屈折率領域）の幅が８μｍと広くなっている点を除き、断面形状は図４と同じである。

【0074】

高屈折率領域３ａ、３ｂが共振器内全体に亘って存在するため、クラッド領域（低屈折率領域）幅を拡げても低次モードの損失と高次モードの損失に十分な差を設けることが可能である。よって、実施の形態２においても、損失の小さい低次モードを選択的に発振させることができる。
なお、本実施の形態ではクラッド領域（低屈折率領域）幅を８μｍとしたが、これに限るものではなく、リッジ部２０に対するテラス部１２２ａ、１２２ｂの離間距離を適宜に８μｍと異なる値としてもよい。高次のモードと低次のモードの間に、どの程度の損失差を設けるかによって変え得るものである。

【0075】

尚、本実施の形態では、テラス部１２２ａ、１２２ｂが半導体レーザ装置の共振器長方向（ｚ方向）のどの場所にも存在し、しかも幅も変化しない。これは、実施の形態１にかかる半導体レーザ装置３０との比較では、活性層で発生する熱の放熱特性が劣る。しかしながら、低次のモードを選択的に発振させることは十分可能である。

【0076】

実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３にかかる半導体レーザ装置２３０の構成を模式的に示す斜視図である。半導体レーザ装置２３０は、実施の形態１と同様にブロードエリア半導体レーザ装置であり、ｎ型基板５と、半導体積層部３２と、リッジ部２０と、一対のテラス部２２２ａ、２２２ｂとを備えている。半導体レーザ装置２３０は、実施の形態１にかかる半導体レーザ装置３０と同様の構成（ｎ型基板５、半導体積層部３２、リッジ部２０等）を備えているが、テラス部２２２ａ、２２２ｂの平面視形状が実施の形態１のテラス部２２ａ、２２ｂとは異なっている。

【0077】

図１３は、本発明の実施の形態３における半導体レーザ装置２３０の構成において、活性領域、クラッド領域、および高屈折率領域の区分を模式的に示す平面図である。図１３は、実施の形態１における図２に対応する図である。図１３の平面図における各領域の区分は、そのまま、半導体レーザ装置２３０をリッジ部２０上方位置から見下ろした場合における、リッジ部２０、テラス部２２２ａ、２２２ｂの形成領域と対応している。これは、実施の形態１における図１と図２の関係と同様である。

【0078】

半導体レーザ装置２３０では、テラス部２２２ａ、２２２ｂの側面は、共振器長方向におけるリッジ部２０の中央位置から、リッジ部２０の前端面２４ａ側の端部と後端面２４ｂ側の端部の両方にかけて、リッジ部２０に対する距離が大きくなっている。このようなテラス部２２２ａ、２２２ｂの構成により、共振器内の中央部付近（リッジ部２０の共振器方向中央部）においては、クラッド領域２ａ、２ｂ（低屈折率領域）は幅が６μｍでかつ長さが１００μｍとなっている。その他の部分は、半導体レーザ端面（前端面２４ａ、後端面２４ｂ）に向うにつれて幅が拡がっている。

【0079】

実施の形態１では、高屈折率領域３ａ、３ｂをいわば島状に配置している。この場合、共振器内を伝搬する光は、高屈折率領域３ａ、３ｂがある部分と無い部分の境界で大きな屈折率変化を感じることになる。このため、活性領域１を伝搬する導波モードは、この境界で擾乱されて一部は放射モードと結合し、導波モード自体が不安定になる。

【0080】

そこで、実施の形態３では、境界でのモードの不安定化を防ぐため、図１３にも示すようにクラッド領域（低屈折率領域）の幅を拡がり角６度でテーパ状に拡げている。このため、活性領域１を伝搬する光は、緩やかな屈折率変化を感じ、クラッド領域幅６μｍ部分に近づくにつれて高次のモードは損失を増すようになる。一方、低次のモードはクラッド領域幅６μｍに近づいても影響を受けにくいので損失は一定となり発振に到るようになる。

【0081】

また、前端面２４ａおよび後端面２４ｂ付近はクラッド領域２ａ、２ｂ（低屈折率領域）が広いので、活性層で発生する熱を効率よくシートシンクへ伝えることができ、温度上昇による端面劣化を防ぐことができる。

【0082】

本実施の形態では、テーパの拡がり角を６度としているがこれに限るものではなく、導波モードの擾乱をより抑制したい場合は拡がり角を狭くすれば良い。また、クラッド領域２ａ、２ｂ（低屈折率領域）を直線のテーパで拡大しているが、曲線のテーパで拡げても良い。実施の形態３では、活性領域１に近い高屈折率領域３ａ、３ｂの長さは１００μｍであるが、本発明はこれに限るものでない。

【0083】

なお、テラス部２２２ａ、２２２ｂの側面は、リッジ部２０の前端面２４ａ側の端部と後端面２４ｂ側の端部のうち少なくとも一方の端部にかけてのみ、リッジ部２０に対する距離を大きくしてもよい。

【0084】

実施の形態４．
図１４は、本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置３３０の構成を模式的に示す斜視図である。半導体レーザ装置３３０は、実施の形態１と同様にブロードエリア半導体レーザ装置であり、ｎ型基板５と、半導体積層部３２と、リッジ部２０と、一対のテラス部３２２ａ、３２２ｂとを備えている。半導体レーザ装置３３０は、実施の形態１にかかる半導体レーザ装置３０と同様の構成（ｎ型基板５、半導体積層部３２、リッジ部２０等）を備えているが、テラス部３２２ａ、３２２ｂの平面視形状が実施の形態１のテラス部２２ａ、２２ｂとは異なっている。

【0085】

図１５は、本発明の実施の形態４における半導体レーザ装置３３０の構成において、活性領域、クラッド領域、および高屈折率領域の区分を模式的に示す平面図である。図１５は、実施の形態１における図２に対応する図である。図１１の平面図における各領域の区分は、そのまま、半導体レーザ装置２３０をリッジ部２０上方位置から見下ろした場合における、リッジ部２０、テラス部３２２ａ、３２２ｂの形成領域と対応している。これは、実施の形態１における図１と図２の関係と同様である。

【0086】

半導体レーザ装置３３０では、テラス部３２２ａ、３２２ｂの側面は、リッジ部２０の前端面２４ａからリッジ部の後端面２４ｂ側の端部にかけて、リッジ部２０に対する距離が大きくなる。

【0087】

前端面２４ａに接する形で、幅が６μｍで長さが１００μｍのクラッド領域２ａ、２ｂ（低屈折率領域）が存在し、後端面２４ｂに向うにつれてクラッド領域２ａ、２ｂ（低屈折率領域）幅は拡がり角３度のテーパ状に拡大している。このため、活性領域１を伝搬する光は、急激な屈折率変化を感じることがなくスムーズに高次モードの損失を増やすことができ、低次モードは損失の増加がないのでレーザ発振に到ることができる。

【0088】

本実施の形態によれば、クラッド領域２ａ、２ｂ（低屈折率領域）のうち幅を狭くした部分（つまり、テラス部とリッジ部との最短距離部分）を、共振器端面に接するように端に寄せて配置している。これにより、クラッド領域２ａ、２ｂ（低屈折率領域）を広げるテーパ角を小さくできるので、活性領域１を伝搬する光が感じる屈折率変化をより緩やかにすることができる。

【0089】

また、共振器端面近傍のクラッド領域２ａ、２ｂ（低屈折率領域）を拡げることにより、当該活性層近傍では活性層（アンドープＩｎＧａＡｓウエル層８ａ、アンドープＡｌＧａＡｓバリア層９、アンドープＩｎＧａＡｓウエル層８ｂ）とｐ電極１４の間の距離を短くすることができる。これにより放熱性を高くできるという利点がある。特に、本実施の形態のように、クラッド領域２ａ、２ｂ（低屈折率領域）幅の広い端面を、レーザ光が多く出射される前端面２４ａとすることで、温度上昇に起因する端面劣化を抑制することが可能となる。

【0090】

本実施の形態では、クラッド領域２ａ、２ｂ（低屈折率領域）幅の拡がり角を３度とし、クラッド領域２ａ、２ｂ（低屈折率領域）の幅のうち最も狭い部分の幅を６μｍとし、活性領域１に最も近い部分の高屈折率領域３ａ、３ｂの長さを１００μｍとしている。しかしながら、本発明はこれに限るものではない。実施の形態１において述べたように、これらの部位の寸法は、どのモード次数以上の損失を増やすかや生じさせたいモード損失差、放熱性等に応じて設計変更することができる。

【0091】

上記実施の形態４とは逆に、テラス部３２２ａ、３２２ｂの側面が、リッジ部２０の後端面２４ｂからリッジ部の前端面２４ａにかけて、リッジ部２０に対する距離が大きくなるようにしてもよい。

【0092】

上述した実施の形態１乃至４では、９８０ｎｍで発振するブロードエリア半導体レーザを例に説明した。しかしながら、本発明はこれに限るものではない。４００ｎｍ帯の青紫色ブロードエリア半導体レーザ、５００ｎｍ帯の青色ブロードエリア半導体レーザ、８００ｎｍ帯の近赤外ブロードエリア半導体レーザ、１０００ｎｍ以上のブロードエリア半導体レーザ等、任意の波長で発振するブロードエリア半導体レーザに本発明は適用可能である。

【0093】

本願発明の実施の形態では、活性領域１と高屈折率領域３ａ、３ｂの積層構造が同じであり、これらの領域の屈折率が同じであるが、本発明はこれに限られるものではない。活性領域１をエッチングしたりまたは追加の結晶成長を行ったりして、活性領域１を、高屈折率領域３ａ、３ｂよりも屈折率が低いものまたは高いものとしてもよい。この場合にも、低次モードの選択的発振という効果を得ることができる。また、高屈折率領域３ａ、３ｂをエッチングしたりまたは追加の結晶成長を行ったりして、高屈折率領域３ａ、３ｂの屈折率を活性領域１の屈折率よりも低くまたは高くしてもよい。

【符号の説明】

【0094】

１ 活性領域、２ａ、２ｂ クラッド領域、３ａ、３ｂ 高屈折率領域、４ ｎ電極、５ ｎ型基板、６ ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、７ アンドープＡｌＧａＡｓガイド層、８ａ アンドープＩｎＧａＡｓウエル層、８ｂ アンドープＩｎＧａＡｓウエル層、９ アンドープＡｌＧａＡｓバリア層、１０ アンドープＡｌＧａＡｓガイド層、１１ ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、１２ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層、１３ ＳｉＮ膜、１４ ｐ電極、１５ １０次モード電界分布、１６ ２４次モード電界分布、１７ 低次モード光跡、１８ 高次モード光跡、２０ リッジ部、２２ａ、２２ｂ、１２２ａ，１２２ｂ、２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ、３２２ｂ テラス部、２４ａ 前端面、２４ｂ 後端面、３０ 半導体レーザ装置、３２ 半導体積層部、３４ａ、３４ｂ 第１部位、３４ｃ、３４ｄ 第２部位、４０ ヒートシンク、４２ ハンダ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】