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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022117120
(43)【公開日】2022-08-10
(54)【発明の名称】半導体レーザ素子及びレーザモジュール
(51)【国際特許分類】
H01S 5/026 20060101AFI20220803BHJP
H01S 5/022 20210101ALI20220803BHJP
【ＦＩ】
H01S5/026 610
H01S5/022
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021013640
(22)【出願日】2021-01-29
(71)【出願人】
【識別番号】000236436
【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140442
【弁理士】
【氏名又は名称】柴山 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100177910
【弁理士】
【氏名又は名称】木津 正晴
(72)【発明者】
【氏名】鳥井 康介
(72)【発明者】
【氏名】金子 喬吾
【テーマコード（参考）】
5F173
【Ｆターム（参考）】
5F173AD05
5F173AD10
5F173AF52
5F173AH03
5F173AR01
5F173MC12
5F173MC13
5F173MD07
5F173MD09
5F173MD84
(57)【要約】 （修正有）
【課題】出力光遠視野パターンにおける乱れを抑制。
【解決手段】半導体レーザ素子１は、第１エミッタ３１と、第２エミッタ５１と、を備える。第１エミッタ３１の厚さは、式（１），（２）で表される指標ＤＢ１，ＤＢ２の平均値が５％以下となるように、第２エミッタ５１の厚さから異なっている。
Ｆ１（θ）は第１エミッタのみの遠視野パターンであり、Ｆ２（θ）は第２エミッタのみの遠視野パターンである。Ｆ０１（θ）は、第１及び第２エミッタから出射される光が有する、基底モードに対応する２つのモードの一方の遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は他方の遠視野パターンである。
【選択図】図１
【解決手段】半導体レーザ素子１は、第１エミッタ３１と、第２エミッタ５１と、を備える。第１エミッタ３１の厚さは、式（１），（２）で表される指標ＤＢ１，ＤＢ２の平均値が５％以下となるように、第２エミッタ５１の厚さから異なっている。
Ｆ１（θ）は第１エミッタのみの遠視野パターンであり、Ｆ２（θ）は第２エミッタのみの遠視野パターンである。Ｆ０１（θ）は、第１及び第２エミッタから出射される光が有する、基底モードに対応する２つのモードの一方の遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は他方の遠視野パターンである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１素子部と、
積層方向に沿って前記第１素子部上に積層された第２素子部と、を備え、
前記第１素子部は、
第１活性層、及び前記第１活性層を挟む一対の第１ガイド層を含み、光軸方向に沿って光を出射する第１エミッタと、
前記一対の第１ガイド層を挟む一対の第１クラッド層と、を有し、
前記第２素子部は、
第２活性層、及び前記第２活性層を挟む一対の第２ガイド層を含み、前記光軸方向に沿って光を出射する第２エミッタと、
前記一対の第２ガイド層を挟む一対の第２クラッド層と、を有し、
前記第１エミッタの厚さは、式（１）で表される指標ＤＢ１と式（２）で表される指標ＤＢ２の平均値が５％以下となるように、前記第２エミッタの厚さから異なっている、半導体レーザ素子。
前記式（１）及び前記式（２）において、θは、前記光軸方向に対する角度であり、Ｆ１（θ）、Ｆ２（θ）、Ｆ０１（θ）及びＦ０２（θ）は、規格化された前記積層方向における遠視野パターンであり、Ｆ１（θ）は、前記第２エミッタが存在せずに前記第１エミッタのみが存在すると仮定した場合に前記第１エミッタから出射される光の前記遠視野パターンであり、Ｆ２（θ）は、前記第１エミッタが存在せずに前記第２エミッタのみが存在すると仮定した場合に前記第２エミッタから出射される光の前記遠視野パターンであり、
前記第１エミッタ及び前記第２エミッタのみが存在する場合に前記第１エミッタ及び前記第２エミッタから出射される光が有する、基底モードに対応する２つのモードのうち、伝搬定数が小さい前記モードを第１モードとし、伝搬定数が大きい前記モードを第２モードとすると、
前記第１エミッタの厚さが前記第２エミッタの厚さよりも薄い場合、Ｆ０１（θ）は前記第１モードの前記遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は前記第２モードの前記遠視野パターンであり、
前記第１エミッタの厚さが前記第２エミッタの厚さよりも厚い場合、Ｆ０１（θ）は前記第２モードの前記遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は前記第１モードの前記遠視野パターンである。
積層方向に沿って前記第１素子部上に積層された第２素子部と、を備え、
前記第１素子部は、
第１活性層、及び前記第１活性層を挟む一対の第１ガイド層を含み、光軸方向に沿って光を出射する第１エミッタと、
前記一対の第１ガイド層を挟む一対の第１クラッド層と、を有し、
前記第２素子部は、
第２活性層、及び前記第２活性層を挟む一対の第２ガイド層を含み、前記光軸方向に沿って光を出射する第２エミッタと、
前記一対の第２ガイド層を挟む一対の第２クラッド層と、を有し、
前記第１エミッタの厚さは、式（１）で表される指標ＤＢ１と式（２）で表される指標ＤＢ２の平均値が５％以下となるように、前記第２エミッタの厚さから異なっている、半導体レーザ素子。
【数1】
【数2】
前記式（１）及び前記式（２）において、θは、前記光軸方向に対する角度であり、Ｆ１（θ）、Ｆ２（θ）、Ｆ０１（θ）及びＦ０２（θ）は、規格化された前記積層方向における遠視野パターンであり、Ｆ１（θ）は、前記第２エミッタが存在せずに前記第１エミッタのみが存在すると仮定した場合に前記第１エミッタから出射される光の前記遠視野パターンであり、Ｆ２（θ）は、前記第１エミッタが存在せずに前記第２エミッタのみが存在すると仮定した場合に前記第２エミッタから出射される光の前記遠視野パターンであり、
前記第１エミッタ及び前記第２エミッタのみが存在する場合に前記第１エミッタ及び前記第２エミッタから出射される光が有する、基底モードに対応する２つのモードのうち、伝搬定数が小さい前記モードを第１モードとし、伝搬定数が大きい前記モードを第２モードとすると、
前記第１エミッタの厚さが前記第２エミッタの厚さよりも薄い場合、Ｆ０１（θ）は前記第１モードの前記遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は前記第２モードの前記遠視野パターンであり、
前記第１エミッタの厚さが前記第２エミッタの厚さよりも厚い場合、Ｆ０１（θ）は前記第２モードの前記遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は前記第１モードの前記遠視野パターンである。
【請求項2】
前記第１エミッタの厚さは、前記指標ＤＢ１と前記指標ＤＢ２の平均値が３％以下となるように、前記第２エミッタの厚さから異なっている、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項3】
前記第１エミッタの厚さは、前記指標ＤＢ１と前記指標ＤＢ２の平均値が１％以下となるように、前記第２エミッタの厚さから異なっている、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項4】
前記一対の第１ガイド層の総厚が前記一対の第２ガイド層の総厚から異なっていることにより、前記第１エミッタの厚さが前記第２エミッタの厚さから異なっている、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項5】
前記第１エミッタの厚さは、式（３）で表される指標Ｐが２５以上となるように、前記第２エミッタの厚さから異なっている、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
前記式（３）において、β１は、前記第１エミッタの伝搬定数であり、β２は、前記第２エミッタの伝搬定数であり、Ｋ１２は、前記第１エミッタ及び前記第２エミッタの各々の厚さが前記第１エミッタ及び前記第２エミッタの厚さの平均値に等しいと仮定した場合の前記第１エミッタと前記第２エミッタとの間の結合定数である。
【数3】
前記式（３）において、β１は、前記第１エミッタの伝搬定数であり、β２は、前記第２エミッタの伝搬定数であり、Ｋ１２は、前記第１エミッタ及び前記第２エミッタの各々の厚さが前記第１エミッタ及び前記第２エミッタの厚さの平均値に等しいと仮定した場合の前記第１エミッタと前記第２エミッタとの間の結合定数である。
【請求項6】
前記第１エミッタの厚さは、前記指標Ｐが４０以上となるように、前記第２エミッタの厚さから異なっている、請求項５に記載の半導体レーザ素子。
【請求項7】
前記第１エミッタの厚さは、前記指標Ｐが１２５以上となるように、前記第２エミッタの厚さから異なっている、請求項５に記載の半導体レーザ素子。
【請求項8】
前記第１エミッタの厚さと前記第１エミッタ及び前記第２エミッタの厚さの平均値との間の絶対差は、前記平均値の１０％以下である、請求項１～７のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項9】
前記積層方向に沿って前記第２素子部上に積層された第３素子部を更に備え、
前記第３素子部は、
第３活性層、及び前記第３活性層を挟む一対の第３ガイド層を含み、前記光軸方向に沿って光を出射する第３エミッタと、
前記一対の第３ガイド層を挟む一対の第３クラッド層と、を有し、
前記第３エミッタの厚さは、式（４）で表される指標ＤＢ３と式（５）で表される指標ＤＢ４の平均値が５％以下となるように、前記第２エミッタの厚さから異なっている、請求項１～８のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
前記式（４）及び前記式（５）において、Ｆ３（θ）は、前記第１エミッタ及び前記第２エミッタが存在せずに前記第３エミッタのみが存在すると仮定した場合に前記第３エミッタから出射される光の前記遠視野パターンであり、Ｆ４（θ）は、前記第１エミッタ及び前記第３エミッタが存在せずに前記第２エミッタのみが存在すると仮定した場合に前記第２エミッタから出射される光の前記遠視野パターンであり、
前記第１エミッタが存在せずに前記第２エミッタ及び前記第３エミッタのみが存在する場合に前記第２エミッタ及び前記第３エミッタから出射される光が有する、基底モードに対応する２つのモードのうち、伝搬定数が小さい前記モードを第３モードとし、伝搬定数が大きい前記モードを第４モードとすると、
前記第３エミッタの厚さが前記第２エミッタの厚さよりも薄い場合、Ｆ０３（θ）は前記第３モードの前記遠視野パターンであり、Ｆ０４（θ）は前記第４モードの前記遠視野パターンであり、
前記第３エミッタの厚さが前記第２エミッタの厚さよりも厚い場合、Ｆ０３（θ）は前記第４モードの前記遠視野パターンであり、Ｆ０４（θ）は前記第３モードの前記遠視野パターンである。
前記第３素子部は、
第３活性層、及び前記第３活性層を挟む一対の第３ガイド層を含み、前記光軸方向に沿って光を出射する第３エミッタと、
前記一対の第３ガイド層を挟む一対の第３クラッド層と、を有し、
前記第３エミッタの厚さは、式（４）で表される指標ＤＢ３と式（５）で表される指標ＤＢ４の平均値が５％以下となるように、前記第２エミッタの厚さから異なっている、請求項１～８のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
【数4】
【数5】
前記式（４）及び前記式（５）において、Ｆ３（θ）は、前記第１エミッタ及び前記第２エミッタが存在せずに前記第３エミッタのみが存在すると仮定した場合に前記第３エミッタから出射される光の前記遠視野パターンであり、Ｆ４（θ）は、前記第１エミッタ及び前記第３エミッタが存在せずに前記第２エミッタのみが存在すると仮定した場合に前記第２エミッタから出射される光の前記遠視野パターンであり、
前記第１エミッタが存在せずに前記第２エミッタ及び前記第３エミッタのみが存在する場合に前記第２エミッタ及び前記第３エミッタから出射される光が有する、基底モードに対応する２つのモードのうち、伝搬定数が小さい前記モードを第３モードとし、伝搬定数が大きい前記モードを第４モードとすると、
前記第３エミッタの厚さが前記第２エミッタの厚さよりも薄い場合、Ｆ０３（θ）は前記第３モードの前記遠視野パターンであり、Ｆ０４（θ）は前記第４モードの前記遠視野パターンであり、
前記第３エミッタの厚さが前記第２エミッタの厚さよりも厚い場合、Ｆ０３（θ）は前記第４モードの前記遠視野パターンであり、Ｆ０４（θ）は前記第３モードの前記遠視野パターンである。
【請求項10】
基板を更に備え、
前記第１エミッタ及び前記第２エミッタは、前記第１エミッタが前記第２エミッタよりも前記基板に近い第１側に位置するように前記基板上に積層されており、
前記第１エミッタの厚さは、前記第２エミッタの厚さよりも薄い、請求項１～９のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
前記第１エミッタ及び前記第２エミッタは、前記第１エミッタが前記第２エミッタよりも前記基板に近い第１側に位置するように前記基板上に積層されており、
前記第１エミッタの厚さは、前記第２エミッタの厚さよりも薄い、請求項１～９のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項11】
請求項１０に記載の半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子が実装されるマウント部材と、を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記第１側とは反対側の第２側において前記マウント部材に固定されており、
前記マウント部材の熱膨張係数は、前記基板の熱膨張係数よりも小さい、レーザモジュール。
前記半導体レーザ素子が実装されるマウント部材と、を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記第１側とは反対側の第２側において前記マウント部材に固定されており、
前記マウント部材の熱膨張係数は、前記基板の熱膨張係数よりも小さい、レーザモジュール。
【請求項12】
請求項１～９のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子が実装されるマウント部材と、を備え、
前記半導体レーザ素子は、基板を更に備え、
前記第１エミッタ及び前記第２エミッタは、前記第１エミッタが前記第２エミッタよりも前記基板に近い第１側に位置するように前記基板上に積層されており、
前記半導体レーザ素子は、前記第１側とは反対側の第２側において前記マウント部材に固定されており、
前記マウント部材の熱膨張係数は、前記基板の熱膨張係数よりも大きく、
前記第１エミッタの厚さは、前記第２エミッタの厚さよりも厚い、レーザモジュール。
前記半導体レーザ素子が実装されるマウント部材と、を備え、
前記半導体レーザ素子は、基板を更に備え、
前記第１エミッタ及び前記第２エミッタは、前記第１エミッタが前記第２エミッタよりも前記基板に近い第１側に位置するように前記基板上に積層されており、
前記半導体レーザ素子は、前記第１側とは反対側の第２側において前記マウント部材に固定されており、
前記マウント部材の熱膨張係数は、前記基板の熱膨張係数よりも大きく、
前記第１エミッタの厚さは、前記第２エミッタの厚さよりも厚い、レーザモジュール。
【請求項13】
第１素子部と、
積層方向に沿って前記第１素子部上に積層された第２素子部と、を備え、
前記第１素子部は、
第１活性層、及び前記第１活性層を挟む一対の第１ガイド層を含み、光軸方向に沿って光を出射する第１エミッタと、
前記一対の第１ガイド層を挟む一対の第１クラッド層と、を有し、
前記第２素子部は、
積層方向に沿って前記第１エミッタ上に積層され、第２活性層、及び前記第２活性層を挟む一対の第２ガイド層を含み、前記光軸方向に沿って光を出射する第２エミッタと、
前記一対の第２ガイド層を挟む一対の第２クラッド層と、を有し、
前記第１エミッタの厚さは、式（６）で表される指標Ｐが２５以上となるように、前記第２エミッタの厚さから異なっている、半導体レーザ素子。
前記式（６）において、β１は、前記第１エミッタの伝搬定数であり、β２は、前記第２エミッタの伝搬定数であり、Ｋ１２は、前記第１エミッタ及び前記第２エミッタの各々の厚さが前記第１エミッタ及び前記第２エミッタの厚さの平均値に等しいと仮定した場合の前記第１エミッタと前記第２エミッタとの間の結合定数である。
積層方向に沿って前記第１素子部上に積層された第２素子部と、を備え、
前記第１素子部は、
第１活性層、及び前記第１活性層を挟む一対の第１ガイド層を含み、光軸方向に沿って光を出射する第１エミッタと、
前記一対の第１ガイド層を挟む一対の第１クラッド層と、を有し、
前記第２素子部は、
積層方向に沿って前記第１エミッタ上に積層され、第２活性層、及び前記第２活性層を挟む一対の第２ガイド層を含み、前記光軸方向に沿って光を出射する第２エミッタと、
前記一対の第２ガイド層を挟む一対の第２クラッド層と、を有し、
前記第１エミッタの厚さは、式（６）で表される指標Ｐが２５以上となるように、前記第２エミッタの厚さから異なっている、半導体レーザ素子。
【数6】
前記式（６）において、β１は、前記第１エミッタの伝搬定数であり、β２は、前記第２エミッタの伝搬定数であり、Ｋ１２は、前記第１エミッタ及び前記第２エミッタの各々の厚さが前記第１エミッタ及び前記第２エミッタの厚さの平均値に等しいと仮定した場合の前記第１エミッタと前記第２エミッタとの間の結合定数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体レーザ素子及びレーザモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体レーザ素子として、各々が活性層を含む複数のエミッタ（発光部）が積層方向に沿って積層されたものが知られている（例えば特許文献１参照）。このような半導体レーザ素子では、複数のエミッタからの光を出力光として利用することができ、高出力化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平６－９００６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したような半導体レーザ素子では、複数のエミッタからの光が干渉することで、積層方向における出力光の遠視野パターンに乱れが生じる場合がある。このような乱れは、出力光における空間的なムラ、光学設計からのずれ等の原因となり得るため、抑制することが求められる。
【0005】
本発明は、出力光の遠視野パターンにおける乱れを抑制することができる半導体レーザ素子及びレーザモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の半導体レーザ素子は、第１素子部と、積層方向に沿って第１素子部上に積層された第２素子部と、を備え、第１素子部は、第１活性層、及び第１活性層を挟む一対の第１ガイド層を含み、光軸方向に沿って光を出射する第１エミッタと、一対の第１ガイド層を挟む一対の第１クラッド層と、を有し、第２素子部は、第２活性層、及び第２活性層を挟む一対の第２ガイド層を含み、光軸方向に沿って光を出射する第２エミッタと、一対の第２ガイド層を挟む一対の第２クラッド層と、を有し、第１エミッタの厚さは、式（１）で表される指標ＤＢ１と式（２）で表される指標ＤＢ２の平均値が５％以下となるように、第２エミッタの厚さから異なっている、半導体レーザ素子。
式（１）及び式（２）において、θは、光軸方向に対する角度であり、Ｆ１（θ）、Ｆ２（θ）、Ｆ０１（θ）及びＦ０２（θ）は、規格化された積層方向における遠視野パターンであり、Ｆ１（θ）は、第２エミッタが存在せずに第１エミッタのみが存在すると仮定した場合に第１エミッタから出射される光の遠視野パターンであり、Ｆ２（θ）は、第１エミッタが存在せずに第２エミッタのみが存在すると仮定した場合に第２エミッタから出射される光の遠視野パターンであり、第１エミッタ及び第２エミッタのみが存在する場合に第１エミッタ及び第２エミッタから出射される光が有する、基底モードに対応する２つのモードのうち、伝搬定数が小さいモードを第１モードとし、伝搬定数が大きいモードを第２モードとすると、第１エミッタの厚さが第２エミッタの厚さよりも薄い場合、Ｆ０１（θ）は第１モードの遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は第２モードの遠視野パターンであり、第１エミッタの厚さが第２エミッタの厚さよりも厚い場合、Ｆ０１（θ）は第２モードの遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は第１モードの遠視野パターンである。
【数1】
【数2】
式（１）及び式（２）において、θは、光軸方向に対する角度であり、Ｆ１（θ）、Ｆ２（θ）、Ｆ０１（θ）及びＦ０２（θ）は、規格化された積層方向における遠視野パターンであり、Ｆ１（θ）は、第２エミッタが存在せずに第１エミッタのみが存在すると仮定した場合に第１エミッタから出射される光の遠視野パターンであり、Ｆ２（θ）は、第１エミッタが存在せずに第２エミッタのみが存在すると仮定した場合に第２エミッタから出射される光の遠視野パターンであり、第１エミッタ及び第２エミッタのみが存在する場合に第１エミッタ及び第２エミッタから出射される光が有する、基底モードに対応する２つのモードのうち、伝搬定数が小さいモードを第１モードとし、伝搬定数が大きいモードを第２モードとすると、第１エミッタの厚さが第２エミッタの厚さよりも薄い場合、Ｆ０１（θ）は第１モードの遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は第２モードの遠視野パターンであり、第１エミッタの厚さが第２エミッタの厚さよりも厚い場合、Ｆ０１（θ）は第２モードの遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は第１モードの遠視野パターンである。
【0007】
この半導体レーザ素子では、第１エミッタの厚さが、指標ＤＢ１と指標ＤＢ２の平均値が５％以下となるように、第２エミッタの厚さから異なっている。これにより、第１エミッタ及び第２エミッタから出射される光の干渉を抑制することができ、出力光の遠視野パターンに乱れが生じることを抑制することができる。
【0008】
第１エミッタの厚さは、指標ＤＢ１と指標ＤＢ２の平均値が３％以下となるように、第２エミッタの厚さから異なっていてもよい。この場合、第１エミッタ及び第２エミッタから出射される光の干渉を効果的に抑制することができる。
【0009】
第１エミッタの厚さは、指標ＤＢ１と指標ＤＢ２の平均値が１％以下となるように、第２エミッタの厚さから異なっていてもよい。この場合、第１エミッタ及び第２エミッタから出射される光の干渉を一層効果的に抑制することができる。
【0010】
一対の第１ガイド層の総厚が一対の第２ガイド層の総厚から異なっていることにより、第１エミッタの厚さが第２エミッタの厚さから異なっていてもよい。この場合、第１活性層及び第２活性層の厚さの設計自由度を高めることができ、例えば、第１活性層及び第２活性層の厚さを互いに等しくすることができる。
【0011】
第１エミッタの厚さは、式（３）で表される指標Ｐが２５以上となるように、第２エミッタの厚さから異なっていてもよい。この場合、第１エミッタ及び第２エミッタから出射される光の干渉を抑制することができる。
式（３）において、β１は、第１エミッタの伝搬定数であり、β２は、第２エミッタの伝搬定数であり、Ｋ１２は、第１エミッタ及び第２エミッタの各々の厚さが第１エミッタ及び第２エミッタの厚さの平均値に等しいと仮定した場合の第１エミッタと第２エミッタとの間の結合定数である。
【数3】
式（３）において、β１は、第１エミッタの伝搬定数であり、β２は、第２エミッタの伝搬定数であり、Ｋ１２は、第１エミッタ及び第２エミッタの各々の厚さが第１エミッタ及び第２エミッタの厚さの平均値に等しいと仮定した場合の第１エミッタと第２エミッタとの間の結合定数である。
【0012】
第１エミッタの厚さは、指標Ｐが４０以上となるように、第２エミッタの厚さから異なっていてもよい。この場合、第１エミッタ及び第２エミッタから出射される光の干渉を効果的に抑制することができる。
【0013】
第１エミッタの厚さは、指標Ｐが１２５以上となるように、第２エミッタの厚さから異なっていてもよい。この場合、第１エミッタ及び第２エミッタから出射される光の干渉を一層効果的に抑制することができる。
【0014】
第１エミッタの厚さと第１エミッタ及び第２エミッタの厚さの平均値との間の絶対差は、当該平均値の１０％以下であってもよい。この場合、第１エミッタと第２エミッタとの間の厚さの差が過大となることにより出力光の品質が低下する事態を抑制することができる。
【0015】
本発明の半導体レーザ素子は、積層方向に沿って第２素子部上に積層された第３素子部を更に備え、第３素子部は、第３活性層、及び第３活性層を挟む一対の第３ガイド層を含み、光軸方向に沿って光を出射する第３エミッタと、一対の第３ガイド層を挟む一対の第３クラッド層と、を有し、第３エミッタの厚さは、式（４）で表される指標ＤＢ３と式（５）で表される指標ＤＢ４の平均値が５％以下となるように、第２エミッタの厚さから異なっていてもよい。この場合、第２エミッタ及び第３エミッタから出射される光の干渉を抑制することができる。
式（４）及び式（５）において、Ｆ３（θ）は、第１エミッタ及び第２エミッタが存在せずに第３エミッタのみが存在すると仮定した場合に第３エミッタから出射される光の遠視野パターンであり、Ｆ４（θ）は、第１エミッタ及び第３エミッタが存在せずに第２エミッタのみが存在すると仮定した場合に第２エミッタから出射される光の遠視野パターンであり、第１エミッタが存在せずに第２エミッタ及び第３エミッタのみが存在する場合に第２エミッタ及び第３エミッタから出射される光が有する、基底モードに対応する２つのモードのうち、伝搬定数が小さいモードを第３モードとし、伝搬定数が大きいモードを第４モードとすると、第３エミッタの厚さが第２エミッタの厚さよりも薄い場合、Ｆ０３（θ）は第３モードの遠視野パターンであり、Ｆ０４（θ）は第４モードの遠視野パターンであり、第３エミッタの厚さが第２エミッタの厚さよりも厚い場合、Ｆ０３（θ）は第４モードの遠視野パターンであり、Ｆ０４（θ）は第３モードの遠視野パターンである。
【数4】
【数5】
式（４）及び式（５）において、Ｆ３（θ）は、第１エミッタ及び第２エミッタが存在せずに第３エミッタのみが存在すると仮定した場合に第３エミッタから出射される光の遠視野パターンであり、Ｆ４（θ）は、第１エミッタ及び第３エミッタが存在せずに第２エミッタのみが存在すると仮定した場合に第２エミッタから出射される光の遠視野パターンであり、第１エミッタが存在せずに第２エミッタ及び第３エミッタのみが存在する場合に第２エミッタ及び第３エミッタから出射される光が有する、基底モードに対応する２つのモードのうち、伝搬定数が小さいモードを第３モードとし、伝搬定数が大きいモードを第４モードとすると、第３エミッタの厚さが第２エミッタの厚さよりも薄い場合、Ｆ０３（θ）は第３モードの遠視野パターンであり、Ｆ０４（θ）は第４モードの遠視野パターンであり、第３エミッタの厚さが第２エミッタの厚さよりも厚い場合、Ｆ０３（θ）は第４モードの遠視野パターンであり、Ｆ０４（θ）は第３モードの遠視野パターンである。
【0016】
本発明の半導体レーザ素子は、基板を更に備え、第１エミッタ及び第２エミッタは、第１エミッタが第２エミッタよりも基板に近い第１側に位置するように基板上に積層されており、第１エミッタの厚さは、第２エミッタの厚さよりも薄くてもよい。この場合、基板から作用する力によって第１エミッタ及び第２エミッタに生じる歪みの影響に起因して上述した光の干渉抑制効果が損なわれる事態を回避することができる。本発明のレーザモジュールは、当該半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子が実装されるマウント部材と、を備え、半導体レーザ素子は、第１側とは反対側の第２側においてマウント部材に固定されており、マウント部材の熱膨張係数は、基板の熱膨張係数よりも小さい。このレーザモジュールでは、基板及びマウント部材から作用する力によって第１エミッタ及び第２エミッタに生じる歪みの影響に起因して上述した光の干渉抑制効果が損なわれる事態を回避することができる。
【0017】
本発明のレーザモジュールは、上記半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子が実装されるマウント部材と、を備え、半導体レーザ素子は、基板を更に備え、第１エミッタ及び第２エミッタは、第１エミッタが第２エミッタよりも基板に近い第１側に位置するように基板上に積層されており、半導体レーザ素子は、第１側とは反対側の第２側においてマウント部材に固定されており、マウント部材の熱膨張係数は、基板の熱膨張係数よりも大きく、第１エミッタの厚さは、第２エミッタの厚さよりも厚い。このレーザモジュールでは、基板及びマウント部材から作用する力によって第１エミッタ及び第２エミッタに生じる歪みの影響に起因して上述した光の干渉抑制効果が損なわれる事態を回避することができる。
【0018】
本発明の半導体レーザ素子は、第１素子部と、積層方向に沿って第１素子部上に積層された第２素子部と、を備え、第１素子部は、第１活性層、及び第１活性層を挟む一対の第１ガイド層を含み、光軸方向に沿って光を出射する第１エミッタと、一対の第１ガイド層を挟む一対の第１クラッド層と、を有し、第２素子部は、積層方向に沿って第１エミッタ上に積層され、第２活性層、及び第２活性層を挟む一対の第２ガイド層を含み、光軸方向に沿って光を出射する第２エミッタと、一対の第２ガイド層を挟む一対の第２クラッド層と、を有し、第１エミッタの厚さは、式（６）で表される指標Ｐが２５以上となるように、第２エミッタの厚さから異なっている。
式（６）において、β１は、第１エミッタの伝搬定であり、β２は、第２エミッタの伝搬定数であり、Ｋ１２は、第１エミッタ及び第２エミッタの各々の厚さが第１エミッタ及び第２エミッタの厚さの平均値に等しいと仮定した場合の第１エミッタと第２エミッタとの間の結合定数である。
【数6】
式（６）において、β１は、第１エミッタの伝搬定であり、β２は、第２エミッタの伝搬定数であり、Ｋ１２は、第１エミッタ及び第２エミッタの各々の厚さが第１エミッタ及び第２エミッタの厚さの平均値に等しいと仮定した場合の第１エミッタと第２エミッタとの間の結合定数である。
【0019】
この半導体レーザ素子では、第１エミッタの厚さが、指標Ｐが２５以上となるように、第２エミッタの厚さから異なっている。これにより、第１エミッタ及び第２エミッタから出射される光の干渉を抑制することができ、出力光の遠視野パターンに乱れが生じることを抑制することができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、出力光の遠視野パターンにおける乱れを抑制することができる半導体レーザ素子及びレーザモジュールを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】実施形態に係る半導体レーザ素子の断面図である。
【図2】（ａ）は、比較例に係る半導体レーザ素子の出力光の遠視野パターンを示すグラフであり、（ｂ）は、実施形態に係る半導体レーザ素子の出力光の遠視野パターンを示すグラフである。
【図3】（ａ）及び（ｂ）は、指標ＤＢａに対する遠視野パターンの変化の計算例を示すグラフである。
【図4】指標Ｐと指標ＤＢａとの関係を示すグラフである。
【図5】簡略化された半導体レーザ素子の断面図である。
【図6】変形例に係る半導体レーザ素子の断面図である。
【図7】半導体レーザ素子の実装状態を示す図である。
【図8】半導体レーザ素子の実装状態の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【0023】
図１に示されるように、半導体レーザ素子１は、基板２と、第１素子部３と、第１トンネル接合層４と、第２素子部５と、第２トンネル接合層６と、第３素子部７と、キャップ層８と、を備えている。第１素子部３、第１トンネル接合層４、第２素子部５、第２トンネル接合層６、第３素子部７及びキャップ層８は、積層方向Ｄ２（基板２の厚さ方向）に沿って基板２上にこの順に積層されている。これらの各層は、エピタキシャル成長法により基板２上に形成され得る。
【0024】
半導体レーザ素子１は、積層方向Ｄ２に垂直な光軸方向Ｄ１（基板２の長さ方向）における一方の端面から光軸方向Ｄ１に沿って出力光Ｌ０を出射する端面出射型のレーザダイオードである。半導体レーザ素子１は、各々が活性層を含む複数のエミッタ（第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１）がトンネルジャンクション（第１トンネル接合層４及び第２トンネル接合層６）を介して積層されたマルチジャンクション型（スタック型）に構成されている。半導体レーザ素子１は、比較的高いパルス出力が求められるフラッシュＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）等に用いられ得る。
【0025】
基板２は、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板である。第１素子部３は、第１エミッタ３１と、一対の第１クラッド層３５，３６と、を有している。第１エミッタ３１は、第１活性層３２と、一対の第１ガイド層３３，３４と、を含んでいる。第１ガイド層３３，３４は、積層方向Ｄ２において第１活性層３２を挟んでいる。第１クラッド層３５，３６は、積層方向Ｄ２において第１活性層３２及び第１ガイド層３３，３４を挟んでいる。第１クラッド層３５、第１ガイド層３３、第１活性層３２、第１ガイド層３４及び第１クラッド層３６は、基板２上にこの順に積層されている。第１クラッド層３５と基板２の間には、バッファ層が設けられている。
【0026】
第１活性層３２は、障壁層と、積層方向Ｄ２において障壁層を挟む一対の量子井戸層と、を含み、二重量子井戸構造を有している。障壁層は、Ａｌ０．２８ＧａＡｓからなり、５ｎｍの厚さを有する。各量子井戸層は、Ｉｎ０．１Ａｌ０．０４９ＧａＡｓからなり、８ｎｍの厚さを有する。
【0027】
第１ガイド層３３，３４の各々は、Ａｌ０．２８ＧａＡｓからなり、（７０－ｄ）ｎｍの厚さを有する。この例では、ｄ＝４であり、第１ガイド層３３，３４は６６ｎｍの厚さを有する。すなわち、第１ガイド層３３，３４の総厚は１３２ｎｍであり、第１エミッタ３１は１５３ｎｍの厚さを有する。第１ガイド層３３，３４の屈折率は、第１活性層３２の屈折率よりも低く、第１クラッド層３５，３６の屈折率よりも高い。第１クラッド層３５は、ｎ型Ａｌ０．３７ＧａＡｓからなり、１６００ｎｍの厚さを有する。第１クラッド層３６は、ｐ型Ａｌ０．３７ＧａＡｓからなり、２０００ｎｍの厚さを有する。第１トンネル接合層４は、ＧａＡｓからなり、２２５ｎｍの厚さを有する。
【0028】
第２素子部５は、第１トンネル接合層４を介して第１素子部３上に積層されている。第２素子部５は、第２エミッタ５１と、一対の第２クラッド層５５，５６と、を有している。第２エミッタ５１は、第２活性層５２と、一対の第２ガイド層５３，５４と、を含んでいる。第２ガイド層５３，５４は、積層方向Ｄ２において第２活性層５２を挟んでいる。第２クラッド層５５，５６は、積層方向Ｄ２において第２活性層５２及び第２ガイド層５３，５４を挟んでいる。第２クラッド層５５、第２ガイド層５３、第２活性層５２、第２ガイド層５４及び第２クラッド層５６は、第１トンネル接合層４上にこの順に積層されている。すなわち、第２エミッタ５１は、第１クラッド層３６、第１トンネル接合層４、第２クラッド層５５を介して第１エミッタ３１上に積層されている。
【0029】
第２活性層５２は、第１活性層３２と同一の構成を有している。すなわち、第２活性層５２は、障壁層と、積層方向Ｄ２において障壁層を挟む一対の量子井戸層と、を含み、二重量子井戸構造を有している。障壁層は、Ａｌ０．２８ＧａＡｓからなり、５ｎｍの厚さを有する。各量子井戸層は、Ｉｎ０．１Ａｌ０．０４９ＧａＡｓからなり、８ｎｍの厚さを有する。第２活性層５２の厚さは、第１活性層３２の厚さと等しい。
【0030】
第２ガイド層５３，５４の各々は、Ａｌ０．２８ＧａＡｓからなり、７０ｎｍの厚さを有する。すなわち、第２ガイド層５３，５４の総厚は１４０ｎｍであり、第２エミッタ５１は１６１ｎｍの厚さを有する。第２ガイド層５３，５４の屈折率は、第２活性層５２の屈折率よりも低く、第２クラッド層５５，５６の屈折率よりも高い。第２クラッド層５５は、ｎ型Ａｌ０．３７ＧａＡｓからなり、２０００ｎｍの厚さを有する。第２クラッド層５６は、ｐ型Ａｌ０．３７ＧａＡｓからなり、２０００ｎｍの厚さを有する。第２トンネル接合層６は、ＧａＡｓからなり、２２５ｎｍの厚さを有する。
【0031】
第３素子部７は、第２トンネル接合層６を介して第２素子部５上に積層されている。第３素子部７は、第３エミッタ７１と、一対の第３クラッド層７５，７６と、を有している。第３エミッタ７１は、第３活性層７２と、一対の第３ガイド層７３，７４と、を含んでいる。第３ガイド層７３，７４は、積層方向Ｄ２において第３活性層７２を挟んでいる。第３クラッド層７５，７６は、積層方向Ｄ２において第３活性層７２及び第３ガイド層７４，７４を挟んでいる。第３クラッド層７５、第３ガイド層７３、第３活性層７２、第３ガイド層７４及び第３クラッド層７６は、第２トンネル接合層６上にこの順に積層されている。すなわち、第３エミッタ７１は、第２クラッド層５６、第２トンネル接合層６、第３クラッド層７５を介して第２エミッタ５１上に積層されている。
【0032】
第３活性層７２は、第１活性層３２及び第２活性層５２と同一の構成を有している。すなわち、第３活性層７２は、障壁層と、積層方向Ｄ２において障壁層を挟む一対の量子井戸層と、を含み、二重量子井戸構造を有している。障壁層は、Ａｌ０．２８ＧａＡｓからなり、５ｎｍの厚さを有する。各量子井戸層は、Ｉｎ０．１Ａｌ０．０４９ＧａＡｓからなり、８ｎｍの厚さを有する。第３活性層７２の厚さは、第１活性層３２及び第２活性層５２の厚さと等しい。
【0033】
第３ガイド層７３，７４の各々は、Ａｌ０．２８ＧａＡｓからなり、（７０＋ｄ）ｎｍの厚さを有する。この例では、ｄ＝４であり、第３ガイド層７３，７４は７４ｎｍの厚さを有する。すなわち、第３ガイド層７３，７４の総厚は１４８ｎｍであり、第３エミッタ７１は１６９ｎｍの厚さを有する。第３ガイド層７３，７４の屈折率は、第３活性層７２の屈折率よりも低く、第３クラッド層７５，７６の屈折率よりも高い。第３クラッド層７５は、ｎ型Ａｌ０．３７ＧａＡｓからなり、２０００ｎｍの厚さを有する。第３クラッド層７６は、ｐ型Ａｌ０．３７ＧａＡｓからなり、２０００ｎｍの厚さを有する。キャップ層８は、ｎ型ＧａＡｓからなり、２００ｎｍの厚さを有する。
【0034】
半導体レーザ素子１の動作時には、例えば、基板２における第１素子部３とは反対側の表面上、及びキャップ層８上に設けられた電極間に電圧が印加される。これにより、第１活性層３２、第２活性層５２及び第３活性層７２において光が発生する。第１活性層３２において発生した光は、第１エミッタ３１（第１活性層３２及び第１ガイド層３３，３４）内に閉じ込められ、また、光軸方向Ｄ１における第１エミッタ３１の両端面で反射されて両端面間を往復しつつ増幅され、一方の端面からレーザ光Ｌ１として光軸方向Ｄ１に沿って出射される。同様に、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１からレーザ光Ｌ２，Ｌ３が光軸方向Ｄ１に沿って出力される。レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３により半導体レーザ素子１の出力光Ｌ０が構成される。この例では、レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の発振波長は９０５ｎｍである。このように、第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１は、同一の波長域の光を出力する。
【0035】
以上説明したように、半導体レーザ素子１では、第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の厚さがそれぞれ１５３ｎｍ，１６１ｎｍ，１６９ｎｍであり、第１エミッタ３１の厚さが第２エミッタ５１の厚さから異なっていると共に、第３エミッタ７１の厚さが第２エミッタ５１の厚さから異なっている。より具体的には、第１ガイド層３３，３４の総厚（１３２ｎｍ）が第２ガイド層５３，５４の総厚（１４０ｎｍ）から異なっていることにより、第１エミッタ３１の厚さが第２エミッタ５１の厚さから異なっている。また、第３ガイド層７３，７４の総厚（１４８ｎｍ）が第２ガイド層５３，５４の総厚（１４０ｎｍ）から異なっていることにより、第３エミッタ７１の厚さが第２エミッタ５１の厚さから異なっている。これにより、第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１から出射されるレーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の干渉を抑制することができ、出力光Ｌ０の遠視野パターンに乱れが生じることを抑制することができる。以下、この点について更に説明する。
【0036】
図２（ａ）は、比較例に係る半導体レーザ素子の出力光の遠視野パターン（ＦＦＰ：Far Field Pattern）を示すグラフであり、図２（ｂ）は、実施形態に係る半導体レーザ素子１の出力光の遠視野パターンを示すグラフである。図２（ａ）及び図２（ｂ）では、積層方向Ｄ２（結晶成長方向）における遠視野パターンの実測データが示されている。角度θは、積層方向Ｄ２における光軸方向Ｄ１に対する角度である。遠視野パターンとは、光出射面から十分に遠い位置における光強度分布である。比較例に係る半導体レーザ素子は、第１ガイド層３３，３４及び第３ガイド層７３，７４の厚さが第２ガイド層５３，５４の厚さと等しい点のみにおいて半導体レーザ素子１と異なる。すなわち、比較例に係る半導体レーザ素子は、半導体レーザ素子１においてパラメータｄを０とした場合に相当する。
【0037】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、比較例では遠視野パターンに乱れ（凹凸）が生じていたのに対し、実施形態に係る半導体レーザ素子１ではそのような乱れが生じていなかった。これは、比較例では第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１からのレーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の干渉によりうなりが生じていたのに対し、実施形態に係る半導体レーザ素子１では、レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の干渉が抑制されたためであると考えられる。このことから、第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の厚さを互いに異ならせることで、レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の干渉を抑制することができ、出力光Ｌ０の遠視野パターンに乱れが生じることを抑制できることが分かる。
【0038】
レーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の干渉を抑制するために第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の厚さをどのように設定すればよいかについて説明する。以下では、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１からのレーザ光Ｌ１，Ｌ２の干渉が出力光Ｌ０の遠視野パターンに与える影響に着目する。
【0039】
式（７）で表される指標ＤＢ１と式（８）で表される指標ＤＢ２の平均値を指標ＤＢａとする。すなわち、ＤＢａ＝（ＤＢ１＋ＤＢ２）／２である。指標ＤＢａは、出力光Ｌ０の遠視野パターンにより囲まれる面積のうち、どの程度の割合が干渉により変調されているかを表す。
【数7】
【数8】
【0040】
式（７）及び式（８）において、θは、光軸方向Ｄ１に対する角度である。積分範囲は放射角（照射角）の全範囲であり、例えば－９０°から＋９０°までである。Ｆ１（θ），Ｆ２（θ），Ｆ０１（θ）及びＦ０２（θ）は、規格化された積層方向Ｄ２における遠視野パターンであり、いずれも、積層方向Ｄ２における放射角の全範囲についての積分値が１となるように規格化されている。Ｆ１（θ）は、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１（第１エミッタ３１以外のエミッタ）が存在せずに第１エミッタ３１のみが単独で存在すると仮定した場合に第１エミッタ３１から出射されるレーザ光Ｌ１の遠視野パターンである。Ｆ２（θ）は、第１エミッタ３１及び第３エミッタ７１（第２エミッタ５１以外のエミッタ）が存在せずに第２エミッタ５１のみが単独で存在すると仮定した場合に第２エミッタ５１から出射されるレーザ光Ｌ２の遠視野パターンである。
【0041】
第３エミッタ７１が存在せずに第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１のみが存在する場合に第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１から出射される光（出力光Ｌ０）が有する、基底モードに対応する２つのモードのうち、伝搬定数が小さいモードを第１モードとし、伝搬定数が大きいモードを第２モードとする。第１エミッタ３１の厚さが第２エミッタ５１の厚さよりも薄い場合、Ｆ０１（θ）は第１モードの遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は第２モードの遠視野パターンである。第１エミッタ３１の厚さが第２エミッタ５１の厚さよりも厚い場合、Ｆ０１（θ）は第２モードの遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は第１モードの遠視野パターンである。
【0042】
すなわち、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の２つのエミッタのみが存在する場合、出力光Ｌ０は、基底モードとして２つのモードを有する。これらの２つのモードのうち、伝搬定数が小さいモードを第１モードとし、伝搬定数が大きいモードを第２モードとする。半導体レーザ素子１では、第１エミッタ３１の厚さが第２エミッタ５１の厚さよりも薄い。そのため、Ｆ０１（θ）は第１モードの遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は第２モードの遠視野パターンである。後述する変形例のように第１エミッタ３１の厚さが第２エミッタ５１の厚さよりも厚い場合、Ｆ０１（θ）は第２モードの遠視野パターンであり、Ｆ０２（θ）は第１モードの遠視野パターンである。以下、遠視野パターンＦ１（θ），Ｆ２（θ），Ｆ０１（θ），Ｆ０２（θ）等における（θ）の記載を適宜省略する。
【0043】
このように第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さの大小関係に応じて比較対象の遠視野パターンを変更する理由は、次のとおりである。第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さが異なる場合、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の各々が単独で存在する場合の遠視野パターンは、互いに異なる幅を有する。また、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の各々が単独で存在する場合の遠視野パターンは、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１が同時に存在する場合に現れる２つのモードと異なるベース幅を有する。式（７）及び式（８）により算出される指標ＤＢ１，ＤＢ２には、干渉だけではなく遠視野パターンの幅の差も影響する。そのため、干渉の度合いを正確に評価するために、ベース幅が近い遠視野パターン同士を比較する。
【0044】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１エミッタ３１の厚さが第２エミッタ５１の厚さよりも薄い場合における、指標ＤＢａに対する遠視野パターンの変化の計算例を示すグラフである。図３（ａ）には、遠視野パターンＦ１（干渉が存在しない場合の遠視野パターン）が破線で示され、遠視野パターンＦ０１が実線で示されている。図３（ｂ）には、遠視野パターンＦ２（干渉が存在しない場合の遠視野パターン）が破線で示され、遠視野パターンＦ０２が実線で示されている。図３（ａ）及び図３（ｂ）では、指標ＤＢａが１％，３％，５％，１０％，３０％である場合における遠視野パターンＦ１，Ｆ０１，Ｆ２，Ｆ０２が下側から順に示されている。
【0045】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、指標ＤＢａが１０％又は３０％である場合、遠視野パターンＦ０１，Ｆ０２には乱れが生じている。一方、指標ＤＢａが１％，３％，５％である場合、遠視野パターンＦ０１，Ｆ０２には乱れが生じていないか、又は生じていたとしても乱れが抑制されている。指標ＤＢａが小さくなるほど、遠視野パターンＦ０１，Ｆ０２の形が遠視野パターンＦ１，Ｆ２に近づき、乱れの発生が効果的に抑制されている。したがって、指標ＤＢａが５％以下となるように第１エミッタ３１の厚さを第２エミッタ５１の厚さから異ならせることで、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１から出射されるレーザ光Ｌ１，Ｌ２の干渉を抑制することができ、出力光Ｌ０の遠視野パターンに乱れが生じることを抑制することができる。具体的には、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さの差（絶対差）が大きいほど、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の干渉を抑制する効果が大きくなる。したがって、指標ＤＢａが５％以下となるように第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さの差を設定することで、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の干渉を抑制することができる。
【0046】
また、図３（ａ）に示されるように、指標ＤＢａが５％である場合、遠視野パターンＦ０１のピーク部分が少し凹んでいるのに対し、指標ＤＢａが３％以下である場合、遠視野パターンＦ０１の中央部に極値が１つのみ存在する。したがって、指標ＤＢａは３％以下であることが好ましい。また、指標ＤＢａが１％である場合、遠視野パターンＦ０１，Ｆ０２の形が遠視野パターンＦ１，Ｆ２にほぼ一致している。したがって、指標ＤＢａは１％以下であることが更に好ましい。
【0047】
第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さの差の好ましい上限値について説明する。第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さの差が大きいほど干渉抑制効果は大きくなるが、上述したとおり、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の各々が単独で存在する場合の遠視野パターンの幅の差が大きくなる。これらの遠視野パターンの幅の差が大きいと、実用上の問題が生じるおそれがある。そのため、第１エミッタ３１の厚さと第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さの平均値との間の絶対差は、当該平均値の１０％以下に設定され得る。これは次の理由による。遠視野パターン及び近視野パターンの幅の間には、概ね反比例の関係がある。また、近視野パターンの幅は、ガイド層の厚さに依存する。この依存の程度は構造により変化し得るが、ガイド層の厚さにおける１０％程度の変化に対して近視野パターンの幅に１０％程度の変化が生じる領域は広い。遠視野パターンの幅の変化としては、実用上、±１０％程度が許容され得る。したがって、上記の条件が設定される。
【0048】
指標ＤＢａに関連する指標として、式（９）で表される指標Ｐが設定される。
式（９）において、β１は、第１エミッタ３１の伝搬定数である。β２は、第２エミッタ５１の伝搬定数である。Ｋ１２は、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の各々の厚さが第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さの平均値に等しいと仮定した場合の第１エミッタ３１と第２エミッタ５１との間の結合定数である。
【数9】
式（９）において、β１は、第１エミッタ３１の伝搬定数である。β２は、第２エミッタ５１の伝搬定数である。Ｋ１２は、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の各々の厚さが第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さの平均値に等しいと仮定した場合の第１エミッタ３１と第２エミッタ５１との間の結合定数である。
【0049】
図４は、指標Ｐと指標ＤＢａとの関係を示すグラフである。図４には、ＤＢａ＝１．２５／Ｐを表す直線Ａが示されている。各プロットは、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の構造を様々に変化させて得られた計算結果である。図４に示されるように、多くのプロットが直線Ａ上又は直線Ａの近傍に位置しており、指標ＤＢａと指標Ｐとの間には好な相関がある。指標ＤＢａと指標Ｐとの間に良好な相関があることは、本発明者らが見出した知見である。このグラフから、指標ＤＢａを５％以下とするためには指標Ｐを２５以上に、指標ＤＢａを３％以下とするためには指標Ｐを４０以上に、指標ＤＢａを１％以下とするためには指標Ｐを１２５以上に設定すればよいことが分かる。
【0050】
伝搬定数β１，β２及び結合定数Ｋ１２の算出方法を説明する。以下の計算では、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１がスラブ型導波路として解析されている。まず、図５に示されるように単純化された半導体レーザ素子１Ａについて考える。半導体レーザ素子１Ａでは、クラッド層１１、第１エミッタ３１、クラッド層１２、第２エミッタ５１及びクラッド層１３がこの順に積層されている。クラッド層１１，１２，１３の屈折率をｎ０とし、クラッド層１２の厚さをＤとする。クラッド層１１，１３の厚さは半無限大であると仮定する。第１ガイド層３３，３４及び第２ガイド層５３，５４の屈折率をｎ１とし、第１ガイド層３３，３４の各々及び第２ガイド層５３，５４の各々の厚さをａとする。第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の発振波長をλとする。
【0051】
第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１から出射されるレーザ光Ｌ１，Ｌ２がＴＥモードの光である場合、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の伝搬定数βは、以下のとおり算出される。
式（１０）によりｖが定義される。式（１０）において、ｋは真空中の波数であり、２π／λに等しい。
式（１１）を解くことにより、ｂが決定される。ｂは、ｖとｂの関係を表すグラフからの読み取りにより決定されてもよい。
式（１２）により伝搬定数βが算出される。
式（１０）によりｖが定義される。式（１０）において、ｋは真空中の波数であり、２π／λに等しい。
【数10】
式（１１）を解くことにより、ｂが決定される。ｂは、ｖとｂの関係を表すグラフからの読み取りにより決定されてもよい。
【数11】
式（１２）により伝搬定数βが算出される。
【数12】
【0052】
第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の各々の厚さが第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さの平均値に等しいと仮定した場合の第１エミッタ３１と第２エミッタ５１との間の結合定数Ｋ１２は、以下のとおり算出され得る。
式（１３）及び式（１４）によりｕ及びｗが定義される。
式（１５）から結合定数Ｋ１２が算出される。
式（１３）及び式（１４）によりｕ及びｗが定義される。
【数13】
【数14】
式（１５）から結合定数Ｋ１２が算出される。
【数15】
【0053】
第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１から出射されるレーザ光Ｌ１，Ｌ２がＴＭモードを有する場合、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の伝搬定数βは、上記算出方法において式（１１）を式（１６）に置き換えると共に式（１５）を式（１７）に置き換えた算出方法により算出される。すなわち、指標ＤＢａ及び指標Ｐは、レーザ光Ｌ１，Ｌ２がＴＭモードを有する場合の算出方法、又はレーザ光Ｌ１，Ｌ２がＴＥモードを有する場合の算出方法のいずれか一方を用いて算出される。
【数16】
【数17】
【0054】
実際の計算では、伝搬定数β及び結合定数Ｋ１２は、半導体レーザ素子１を単純化することなく、下記の定義を用いて、上記算出方法により算出される。
ｎ１：ガイド層及び活性層の屈折率を厚いものほど重みが大きくなるように厚さで重み付けした加重平均値
ｎ０：クラッド層の屈折率を厚いものほど重みが大きくなるように厚さで重み付けした加重平均値
２ａ：対象となる２つのエミッタの厚さの平均値（活性層と一対のガイド層の厚さの合計）
Ｄ：エミッタ間に配置されたクラッド層及びトンネル接合層の厚さの合計値
ｎ１：ガイド層及び活性層の屈折率を厚いものほど重みが大きくなるように厚さで重み付けした加重平均値
ｎ０：クラッド層の屈折率を厚いものほど重みが大きくなるように厚さで重み付けした加重平均値
２ａ：対象となる２つのエミッタの厚さの平均値（活性層と一対のガイド層の厚さの合計）
Ｄ：エミッタ間に配置されたクラッド層及びトンネル接合層の厚さの合計値
【0055】
以上のように、指標ＤＢａ及び指標Ｐを用いて第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さを設定することができる。第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１からのレーザ光Ｌ２，Ｌ３の干渉、並びに第１エミッタ３１及び第３エミッタ７１からのレーザ光Ｌ１，Ｌ３の干渉が出力光Ｌ０の遠視野パターンに与える影響は、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１からのレーザ光Ｌ１，Ｌ２の干渉が出力光Ｌ０の遠視野パターンに与える影響と同様である。ただし、積層方向Ｄ２における第１エミッタ３１と第３エミッタ７１との間の距離は、第１エミッタ３１と第２エミッタ５１との間の距離及び第２エミッタ５１と第３エミッタ７１との間の距離よりも長いため、レーザ光Ｌ１，Ｌ３の干渉の影響は、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の干渉の影響、及びレーザ光Ｌ２，Ｌ３の干渉の影響と比べて十分に小さく、無視され得る。
【0056】
式（１８）で表される指標ＤＢ３と式（１９）で表される指標ＤＢ４の平均値である指標ＤＢｂが５％以下となるように第３エミッタ７１の厚さを第２エミッタ５１の厚さから異ならせることで、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１から出射されるレーザ光Ｌ２，Ｌ３の干渉を抑制することができ、出力光Ｌ０の遠視野パターンに乱れが生じることを抑制することができる。
【数18】
【数19】
【0057】
式（１８）及び式（１９）において、Ｆ３，Ｆ４，Ｆ０３及びＦ０４は、規格化された積層方向Ｄ２における遠視野パターンであり、いずれも、積層方向Ｄ２における放射角の全範囲についての積分値が１となるように規格化されている。Ｆ３は、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１が存在せずに第３エミッタ７１のみが単独で存在すると仮定した場合に第３エミッタ７１から出射されるレーザ光Ｌ３の遠視野パターンである。Ｆ４は、第１エミッタ３１及び第３エミッタ７１が存在せずに第２エミッタ５１のみが単独で存在すると仮定した場合に第２エミッタ５１から出射されるレーザ光Ｌ２の遠視野パターンである。
【0058】
第１エミッタ３１が存在せずに第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１のみが存在する場合に第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１から出射される光（出力光Ｌ０）が有する、基底モードに対応する２つのモードのうち、伝搬定数が小さいモードを第３モードとし、伝搬定数が大きいモードを第４モードとする。第３エミッタ７１の厚さが第２エミッタ５１の厚さよりも薄い場合、Ｆ０３は第３モードの遠視野パターンであり、Ｆ０４は第４モードの遠視野パターンである。第３エミッタ７１の厚さが第２エミッタ５１の厚さよりも厚い場合、Ｆ０３は第４モードの遠視野パターンであり、Ｆ０４は第３モードの遠視野パターンである。半導体レーザ素子１では、第３エミッタ７１の厚さが第２エミッタ５１の厚さよりも厚い。そのため、Ｆ０３（θ）は第４モードの遠視野パターンであり、Ｆ０４（θ）は第３モードの遠視野パターンである。
【0059】
第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１についての指標Ｐは、式（２０）により表される。
式（２０）において、β３は、第３エミッタ７１の伝搬定数である。β２は、第２エミッタ５１の伝搬定数である。Ｋ２３は、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の各々の厚さが第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の厚さの平均値に等しいと仮定した場合の第２エミッタ５１と第３エミッタ７１との間の結合定数である。
【数20】
式（２０）において、β３は、第３エミッタ７１の伝搬定数である。β２は、第２エミッタ５１の伝搬定数である。Ｋ２３は、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の各々の厚さが第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の厚さの平均値に等しいと仮定した場合の第２エミッタ５１と第３エミッタ７１との間の結合定数である。
【0060】
実施形態に係る半導体レーザ素子１では、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１についての指標Ｐ、並びに第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１についての指標Ｐは、約１９０であり、１２５以上となっている。すなわち、指標ＤＢａは１％以下となっている。また、第１エミッタ３１と第２エミッタ５１との間の厚さの差は、８ｎｍであり、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さの平均値である１５７ｎｍの１０％以下となっていると共に、第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の厚さの平均値（全てのエミッタの厚さの平均値）である１６１ｎｍの１０％以下となっている。第３エミッタ７１と第２エミッタ５１との間の厚さの差は、８ｎｍであり、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の厚さの平均値である１６５ｎｍの１０％以下となっていると共に、第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の厚さの平均値である１６１ｎｍの１０％以下となっている。
［作用及び効果］
［作用及び効果］
【0061】
半導体レーザ素子１では、第１エミッタ３１の厚さが、指標ＤＢ１と指標ＤＢ２の平均値である指標ＤＢａが５％以下となるように、第２エミッタ５１の厚さから異なっている。このように第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さを変調することで、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の実効屈折率及び伝搬定数を異ならせることができる。その結果、第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１から出射されるレーザ光Ｌ１，Ｌ２の干渉（伝搬モードの共鳴的な結合）を抑制することができ、出力光Ｌ０の遠視野パターンに乱れが生じることを抑制することができる。上述したとおり、当該乱れは、出力光Ｌ０における空間的なムラ、光学設計からのずれ等の原因となり得る。また、そのようなムラやずれは、歩留まり低下の原因となり得る。これに対し、半導体レーザ素子１では、当該乱れを抑制することで、歩留まりを向上することができる。また、第１エミッタ３１と第２エミッタ５１との間に配置された第１クラッド層３６及び第２クラッド層５５を厚くすることによっても出力光Ｌ０の遠視野パターンにおける乱れを抑制することができるが、動作電圧が上昇してしまう。これに対し、半導体レーザ素子１では、動作電圧の上昇を抑制しつつ、出力光Ｌ０の遠視野パターンにおける乱れを抑制することができる。
【0062】
第１エミッタ３１の厚さが、指標ＤＢａが３％以下、より具体的には１％以下となるように、第２エミッタ５１の厚さから異なっている。これにより、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の干渉を効果的に抑制することができる。
【0063】
第１ガイド層３３，３４の総厚が第２ガイド層の総厚から異なっていることにより、第１エミッタ３１の厚さが第２エミッタ５１の厚さから異なっている。これにより、第１活性層３２及び第２活性層５２の厚さの設計自由度を高めることができ、例えば、第１活性層３２及び第２活性層５２の厚さを互いに等しくすることができる。
【0064】
第１エミッタ３１の厚さが、指標Ｐが２５以上となるように、第２エミッタ５１の厚さから異なっている。これにより、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の干渉を抑制することができる。
【0065】
第１エミッタ３１の厚さが、指標Ｐが４０以上、より具体的には１２５以上となるように、第２エミッタ５１の厚さから異なっている。これにより、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の干渉を効果的に抑制することができる。
【0066】
第１エミッタ３１の厚さと第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さの平均値との間の絶対差が、当該平均値の１０％以下である。これにより、第１エミッタ３１と第２エミッタ５１との間の厚さの差が過大となることにより出力光Ｌ０の品質が低下する事態を抑制することができる。
【0067】
第３エミッタ７１の厚さが、指標ＤＢ３と指標ＤＢ４の平均値である指標ＤＢｂが５％以下となるように、第２エミッタ５１の厚さから異なっている。これにより、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１から出射されるレーザ光Ｌ２，Ｌ３の干渉を抑制することができる。
［変形例］
［変形例］
【0068】
図６に示される半導体レーザ素子１Ｂは、基板２と、第１素子部３と、第１トンネル接合層４と、第２素子部５と、キャップ層８と、を備えており、第２トンネル接合層６と、第３素子部７と、を備えていない。第１活性層３２は、Ｉｎ０．１Ａｌ０．０４９ＧａＡｓからなり８ｎｍの厚さを有する１つの量子井戸層により構成されている。第１ガイド層３３，３４の各々は、Ａｌ０．２５ＧａＡｓからなり、（１００－ｈ）ｎｍの厚さを有する。第１クラッド層３５は、ｎ型Ａｌ０．３５ＧａＡｓからなり、１６００ｎｍの厚さを有する。第１クラッド層３６は、ｐ型Ａｌ０．３５ＧａＡｓからなり、１６００ｎｍの厚さを有する。第１トンネル接合層４は、ＧａＡｓからなり、２００ｎｍの厚さを有する。
【0069】
第２活性層５２は、Ｉｎ０．１Ａｌ０．０４９ＧａＡｓからなり８ｎｍの厚さを有する１つの量子井戸層により構成されている。第２ガイド層５３，５４の各々は、Ａｌ０．２５ＧａＡｓからなり、（１００＋ｈ）ｎｍの厚さを有する。第２クラッド層５５は、ｎ型Ａｌ０．３５ＧａＡｓからなり、１６００ｎｍの厚さを有する。第２クラッド層５６は、ｐ型Ａｌ０．３５ＧａＡｓからなり、１６００ｎｍの厚さを有する。キャップ層８は、ｎ型ＧａＡｓからなり、１００ｎｍの厚さを有する。第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の発振波長は９０５ｎｍである。
【0070】
表１には、半導体レーザ素子１Ｂにおいてパラメータｈを変化させた場合の数値計算の結果が示されている。表１から、パラメータｈが増加するほど、指標Ｐが増加すると共に指標ＤＢａが減少し、出力光Ｌ０の遠視野パターンにおける乱れが抑制されることが分かる。このように、半導体レーザ素子１Ｂによっても、上記実施形態と同様に、出力光Ｌ０の遠視野パターンに乱れが生じることを抑制することができる。
【表1】
【0071】
他の変形例として、半導体レーザ素子１Ｂは、次のとおりに構成されてもよい。第１ガイド層３３，３４の各々が（４００－ｈ）ｎｍの厚さを有し、第１クラッド層３５，３６の各々が８００ｎｍの厚さを有し、第２ガイド層５３，５４の各々が（４００＋ｈ）ｎｍの厚さを有し、第２クラッド層５５，５６の各々が８００ｎｍの厚さを有する。この半導体レーザ素子１Ｂの変形例は、その他の点については半導体レーザ素子１Ｂと同様に構成される。
【0072】
表２には、半導体レーザ素子１Ｂの変形例においてパラメータｈを変化させた場合の数値計算の結果が示されている。表２から、パラメータｈが増加するほど、指標Ｐが増加すると共に指標ＤＢａが減少し、出力光Ｌ０の遠視野パターンにおける乱れが抑制されることが分かる。このように、半導体レーザ素子１Ｂの変形例によっても、上記実施形態と同様に、出力光Ｌ０の遠視野パターンに乱れが生じることを抑制することができる。
【表2】
【0073】
表３～６には、上述した図５に示される半導体レーザ素子１Ａにおいて、指標Ｐが４０となる厚さ変調量（ａ１－ａ２）ｎ１／λの値を算出した結果が示されている。表３、表４、表５及び表６には、それぞれ、規格化された屈折率差（ｎ１－ｎ０）／ｎ１が０．０２，０．０３，０．０４，０．０５である場合が示されている。表３～６において、２ａ１は第１エミッタ３１の厚さであり、２ａ２は第２エミッタ５１の厚さであり、２ａ０は第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さの平均値である。ｎ１は第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の屈折率である。ａ０ｎ１／λは、波長及び屈折率で規格化されたエミッタの平均厚さを表しており、（Ｄｎ１／λ）×（ａ０ｎ１／λ）は、波長及び屈折率で規格化されたエミッタの平均厚さと、波長及び屈折率で規格化されたクラッド層の厚さの積を表している。表３～６において数値が記載されている欄は、指標Ｐが４０となるように第１エミッタ３１及び第２エミッタ５１の厚さを設定可能であることを表している。これらの点は後述する表７～１０についても同様である。このような半導体レーザ素子１Ａによっても、上記実施形態と同様に、出力光Ｌ０の遠視野パターンに乱れが生じることを抑制することができる。
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【0074】
表７～１０には、上述した図５に示される半導体レーザ素子１Ａにおいて、指標Ｐが１２５となる厚さ変調量（ａ１－ａ２）ｎ１／λの値を算出した結果が示されている。表７、表８、表９及び表１０には、それぞれ、規格化された屈折率差（ｎ１－ｎ０）／ｎ１が０．０２，０．０３，０．０４，０．０５である場合が示されている。
【表7】
【表8】
【表9】
【表10】
【0075】
図７に示されるように、半導体レーザ素子１は、マウント部材１５上に実装されてレーザモジュール１００を構成し得る。すなわち、レーザモジュール１００は、半導体レーザ素子１と、半導体レーザ素子１が実装されるマウント部材１５と、を備えている。半導体レーザ素子１では、第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１は、第１エミッタ３１が第２エミッタ５１よりも基板２に近い第１側（図７中の下側）に位置し、且つ第２エミッタ５１が第３エミッタ７１よりも第１側に位置するように、基板２上に積層されている。半導体レーザ素子１は、第１側においてマウント部材１５上に固定されている。半導体レーザ素子１は、例えば半田によりマウント部材１５に接合されている。マウント部材１５は、例えば、銅からなるヒートシンクである。半導体レーザ素子１では複数のエミッタを備えることで発熱量が大きくなる傾向があるため、ヒートシンクにより放熱性を確保することが好ましい。
【0076】
第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１（光導波路）の実効屈折率は、それらに生じている歪みの影響を受ける。そのため、第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の厚さを異ならせることにより導入した実効屈折率の差が、当該歪みの影響によってキャンセルされ得る。例えば、半導体レーザ素子１では、基板２上にエピタキシャル成長法により形成された積層体（第１素子部３、第１トンネル接合層４、第２素子部５、第２トンネル接合層６、第３素子部７及びキャップ層８からなる積層体）には、基板２から作用する力により、面内方向に圧縮歪みが生じている。面内方向の圧縮歪みが存在する場合、ＴＥモードの実効屈折率は小さくなる方向に変化する。基板２から遠ざかるほど歪みは緩和されるため、基板２から遠い層ほど実効屈折率は相対的に大きくなる。したがって、基板２から遠いエミッタほど、単独で存在する場合の実効屈折率が大きくなるように、すなわち伝搬定数が大きくなるように、厚さを厚くすることが好ましい。この点、レーザモジュール１００では、第２エミッタ５１が第１エミッタ３１よりも厚く、第３エミッタ７１が第２エミッタ５１よりも厚い。これにより、歪みにより生じる実効屈折率の差が強調される方向に第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の厚さが変調される。その結果、基板２から作用する力によって第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１に生じる歪みの影響に起因して上述した光の干渉抑制効果が損なわれる事態を回避することができる。
【0077】
図８に示されるレーザモジュール１００では、半導体レーザ素子１は、第１側とは反対側の第２側（図８中の上側）においてマウント部材１５上に固定されている。マウント部材１５は、基板２を構成する材料よりも熱膨張係数が小さい材料により形成されており、マウント部材１５の熱膨張係数は、基板２の熱膨張係数よりも小さい。この場合、基板２上の積層体に生じる歪みは、基板２から遠ざかるほど小さくなり得る。これは、格子定数の差により基板２から積層体に作用する力の影響が、熱膨張係数の差によりマウント部材１５から積層体に作用する力の影響よりも大きい、又はそれらの力の向きが逆であるためである。レーザモジュール１００では、第２エミッタ５１が第１エミッタ３１よりも厚く、第３エミッタ７１が第２エミッタ５１よりも厚いため、基板２及びマウント部材１５から作用する力によって第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１に生じる歪みの影響に起因して上述した光の干渉抑制効果が損なわれる事態を回避することができる。
【0078】
他の変形例として、図８に示されるレーザモジュール１００において、マウント部材１５の熱膨張係数は、基板２の熱膨張係数よりも大きくてもよい。この変形例では、第１エミッタ３１が第２エミッタ５１よりも厚くされ、第２エミッタ５１が第３エミッタ７１よりも厚くされる。マウント部材１５の熱膨張係数が基板２の熱膨張係数よりも大きい場合、マウント部材１５から積層体に作用する力の影響が基板２から積層体に作用する力の影響よりも大きくなり、積層体に生じる歪みが基板２から遠ざかるほど大きくなり得る。この変形例のレーザモジュール１００では、第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１がこの順に厚いため、基板２及びマウント部材１５から作用する力によって第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１に生じる歪みの影響に起因して上述した光の干渉抑制効果が損なわれる事態を回避することができる。
【0079】
本発明は、上記実施形態及び変形例に限られない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。上記実施形態において、第１活性層３２の厚さが第２活性層５２の厚さから異なっていることにより、第１エミッタ３１の厚さが第２エミッタ５１の厚さから異なっていてもよい。この場合、第１ガイド層３３，３４の総厚は第２ガイド層の総厚と等しくてもよい。
【0080】
上記実施形態では第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の厚さが互いに異なっていたが、少なくとも２つのエミッタの厚さが互いに異なっていればよい。干渉を抑制する観点からは、隣接する第１エミッタ３１と第２エミッタ５１との間、及び、隣接する第２エミッタ５１と第３エミッタ７１との間において厚さが異なっていることが好ましい。上記実施形態では第１エミッタ３１が第２エミッタ５１よりも薄く、第３エミッタ７１が第２エミッタ５１よりも厚いが、第１エミッタ３１及び第３エミッタ７１が第２エミッタ５１よりも薄くてもよい。例えば、第１エミッタ３１及び第３エミッタ７１の厚さは互いに等しくてもよい。或いは、第１エミッタ３１及び第３エミッタ７１が第２エミッタ５１よりも厚くてもよい。上記実施形態では第１エミッタ３１、第２エミッタ５１及び第３エミッタ７１の３つのエミッタ（導波路）が備えられていたが、４つ以上のエミッタが備えられてもよい。第１活性層３２、第２活性層５２及び第３活性層７２は、多重量子井戸構造を有していてもよい。この場合、障壁層の厚さは適宜変更されてもよい。
【符号の説明】
【0081】
１…半導体レーザ素子、２…基板、１５…マウント部材、３１…第１エミッタ、３２…第１活性層、３３，３４…第１ガイド層、３５，３６…第１クラッド層、５１…第２エミッタ、５２…第２活性層、５３，５４…第２ガイド層、５５，５６…第２クラッド層、７１…第３エミッタ、７２…第３活性層、７３，７４…第３ガイド層、１００…レーザモジュール、Ｄ１…光軸方向、Ｄ２…積層方向。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】