ホーム > 特許ランキング > 住友電気工業株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特開2024-102699半導体レーザ素子、光学装置、および半導体レーザ素子の制御方法
(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】P2024102699
(43)【公開日】2024-07-31
(54)【発明の名称】半導体レーザ素子、光学装置、および半導体レーザ素子の制御方法
(51)【国際特許分類】
H01S 5/042 20060101AFI20240724BHJP
H01S 5/22 20060101ALI20240724BHJP
H01S 5/026 20060101ALI20240724BHJP
【ＦＩ】
H01S5/042 612
H01S5/22
H01S5/026 610
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023006770
(22)【出願日】2023-01-19
(71)【出願人】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087480
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 修平
(72)【発明者】
【氏名】井上 大輔
【テーマコード（参考）】
5F173
【Ｆターム（参考）】
5F173AA26
5F173AB13
5F173AB62
5F173AB64
5F173AB66
5F173AD30
5F173AH12
5F173AK21
5F173AR61
(57)【要約】
【課題】光の吸収およびリーク電流を抑制することが可能な半導体レーザ素子を提供する。
【解決手段】活性層を含み、光を生成するレーザ領域と、前記レーザ領域に隣接し、前記活性層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、を具備する半導体レーザ素子。
【選択図】 図２
【解決手段】活性層を含み、光を生成するレーザ領域と、前記レーザ領域に隣接し、前記活性層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、を具備する半導体レーザ素子。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
活性層を含み、光を生成するレーザ領域と、
前記レーザ領域に隣接し、前記活性層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、
前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、を具備する半導体レーザ素子。
前記レーザ領域に隣接し、前記活性層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、
前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、を具備する半導体レーザ素子。
【請求項2】
前記レーザ領域および前記増幅領域は、第１クラッド層、第２クラッド層を含み、
前記第１クラッド層、前記活性層および前記第２クラッド層はこの順番に積層され、かつ前記レーザ領域および前記増幅領域においてメサを形成し、
前記増幅領域における前記メサの幅は、前記レーザ領域における前記メサの幅以上である請求項１に記載の半導体レーザ素子。
前記第１クラッド層、前記活性層および前記第２クラッド層はこの順番に積層され、かつ前記レーザ領域および前記増幅領域においてメサを形成し、
前記増幅領域における前記メサの幅は、前記レーザ領域における前記メサの幅以上である請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項3】
前記増幅領域は第１増幅領域と第２増幅領域とを含み、
前記レーザ領域と前記第１増幅領域とは互いに隣接し、
前記第１増幅領域と前記第２増幅領域とは互いに隣接し、
前記電極は、前記レーザ領域、前記第１増幅領域および前記第２増幅領域に設けられている請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ素子。
前記レーザ領域と前記第１増幅領域とは互いに隣接し、
前記第１増幅領域と前記第２増幅領域とは互いに隣接し、
前記電極は、前記レーザ領域、前記第１増幅領域および前記第２増幅領域に設けられている請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項4】
前記第２増幅領域における前記メサの幅は、前記第１増幅領域における前記メサの幅以上であり、
前記第１増幅領域における前記メサの幅は、前記レーザ領域における前記メサの幅以上である請求項３に記載の半導体レーザ素子。
前記第１増幅領域における前記メサの幅は、前記レーザ領域における前記メサの幅以上である請求項３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項5】
前記第２増幅領域の長さは、前記第１増幅領域の長さおよび前記レーザ領域の長さ以上であり、
前記レーザ領域の長さは前記第１増幅領域の長さ以上である請求項３に記載の半導体レーザ素子。
前記レーザ領域の長さは前記第１増幅領域の長さ以上である請求項３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項6】
半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子への電圧の印加に用いられる給電線と、を具備し、
前記半導体レーザ素子は、
活性層を含み、光を生成するレーザ領域と、
前記レーザ領域に隣接し、前記活性層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、
前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、備え、
前記給電線は前記電極と電気的に接続されている光学装置。
前記半導体レーザ素子への電圧の印加に用いられる給電線と、を具備し、
前記半導体レーザ素子は、
活性層を含み、光を生成するレーザ領域と、
前記レーザ領域に隣接し、前記活性層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、
前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、備え、
前記給電線は前記電極と電気的に接続されている光学装置。
【請求項7】
前記給電線と前記電極とに電気的に接続される複数の配線を具備し、
前記複数の配線のうち一部は、前記電極のうち前記レーザ領域に設けられた部分に接続され、
前記複数の配線のうち別の一部は、前記電極のうち前記増幅領域に設けられた部分に接続されている請求項６に記載の光学装置。
前記複数の配線のうち一部は、前記電極のうち前記レーザ領域に設けられた部分に接続され、
前記複数の配線のうち別の一部は、前記電極のうち前記増幅領域に設けられた部分に接続されている請求項６に記載の光学装置。
【請求項8】
半導体レーザ素子の制御方法であって、
前記半導体レーザ素子は、
活性層を含み、光を生成するレーザ領域と、
前記レーザ領域に隣接し、前記活性層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、
前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、を備え、
前記制御方法は、前記電極を用いて前記レーザ領域および前記増幅領域に同一の電圧を印加する半導体レーザ素子の制御方法。
前記半導体レーザ素子は、
活性層を含み、光を生成するレーザ領域と、
前記レーザ領域に隣接し、前記活性層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、
前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、を備え、
前記制御方法は、前記電極を用いて前記レーザ領域および前記増幅領域に同一の電圧を印加する半導体レーザ素子の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は半導体レーザ素子、光学装置、および半導体レーザ素子の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
複数の素子を集積した半導体レーザ素子が知られている（特許文献１など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１２／０２４３０７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば分布帰還型（ＤＦＢ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザとして機能する領域と、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）として機能する領域とを、１つの素子に集積する。ＤＦＢレーザ領域の電極と、ＳＯＡ領域の電極とは分離させる。電極の間に位置する半導体層には電流が注入されないため、光を吸収しやすくなる。光が吸収されることで、光の損失が増加する。電極の間隔を小さくすることで、光の損失を抑制することができる。しかし電極間の絶縁抵抗が低下し、リーク電流が増加する。そこで、光の吸収およびリーク電流を抑制することが可能な半導体レーザ素子、光学装置、および半導体レーザ素子の制御方法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】
【0005】
本開示に係る波長可変レーザ素子は、活性層を含み、光を生成するレーザ領域と、前記レーザ領域に隣接し、前記活性層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、を具備する半導体レーザ素子である。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば光の吸収およびリーク電流を抑制することが可能な半導体レーザ素子、光学装置、および半導体レーザ素子の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
【0009】
本開示の一形態は、（１）活性層を含み、光を生成するレーザ領域と、前記レーザ領域に隣接し、前記活性層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、を具備する半導体レーザ素子である。電極を用いてレーザ領域および増幅領域に電圧が印加され、電流が注入される。電極がレーザ領域および増幅領域の活性層を覆うため、活性層による光の吸収を抑制することができる。電極はレーザ領域および増幅領域に設けられているため、リーク電流を抑制することができる。
（２）上記（１）において、前記半導体層は、第１クラッド層、活性層、および第２クラッド層を含み、前記第１クラッド層、前記活性層および前記第２クラッド層はこの順番に積層され、かつ前記レーザ領域および前記増幅領域においてメサを形成し、前記増幅領域における前記メサの幅は、前記レーザ領域における前記メサの幅以上でもよい。メサの幅に応じて電気抵抗が定まる。領域ごとにメサの幅を調整することで、電気抵抗を制御し、レーザ領域に流れる電流および増幅領域に流れる電流を適切な大きさとすることができる。
（３）上記（１）または（２）において、前記増幅領域は第１増幅領域と第２増幅領域とを含み、前記レーザ領域と前記第１増幅領域とは互いに隣接し、前記第１増幅領域と前記第２増幅領域とは互いに隣接し、前記電極は、前記レーザ領域、前記第１増幅領域および前記第２増幅領域に設けられてもよい。光の吸収およびリーク電流を抑制することができる。
（４）上記（３）において、前記第２増幅領域における前記メサの幅は、前記第１増幅領域における前記メサの幅以上であり、前記第１増幅領域における前記メサの幅は、前記レーザ領域における前記メサの幅以上でもよい。レーザ領域に流れる電流、第１増幅領域に流れる電流および第２増幅領域に流れる電流を適切な大きさとすることができる。
（５）上記（３）または（４）において、前記第２増幅領域の長さは、前記第１増幅領域の長さおよび前記レーザ領域の長さ以上であり、前記レーザ領域の長さは前記第１増幅領域の長さ以上でもよい。レーザ領域に流れる電流、第１増幅領域に流れる電流および第２増幅領域に流れる電流を適切な大きさとすることができる。
（６）半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子への電圧の印加に用いられる給電線と、を具備し、前記半導体レーザ素子は、半導体層を含み、光を生成するレーザ領域と、前記レーザ領域に隣接し、前記レーザ領域の半導体層と共通する半導体層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、備え、前記給電線は前記電極と電気的に接続されている光学装置である。給電線から電極を通じて、レーザ領域および増幅領域に電圧が印加され、電流が注入される。電極がレーザ領域および増幅領域の活性層を覆うため、活性層による光の吸収を抑制することができる。電極はレーザ領域および増幅領域に設けられているため、リーク電流を抑制することができる。
（７）上記（６）において、前記給電線と前記電極とに電気的に接続される複数の配線を具備し、前記複数の配線のうち一部は、前記電極のうち前記レーザ領域に設けられた部分に接続され、前記複数の配線のうち別の一部は、前記電極のうち前記増幅領域に設けられた部分に接続されてもよい。複数の配線を用いることで、電流および電圧を高くすることができる。
（８）半導体レーザ素子の制御方法であって、前記半導体レーザ素子は、半導体層を含み、光を生成するレーザ領域と、前記レーザ領域に隣接し、前記レーザ領域の半導体層と共通する半導体層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、を備え、前記制御方法は、前記電極を用いて前記レーザ領域および前記増幅領域に同一の電圧を印加する半導体レーザ素子の制御方法である。電極を用いてレーザ領域および増幅領域に電圧が印加され、電流が注入される。電極がレーザ領域および増幅領域の活性層を覆うため、活性層による光の吸収を抑制することができる。電極はレーザ領域および増幅領域に設けられているため、リーク電流を抑制することができる。
（２）上記（１）において、前記半導体層は、第１クラッド層、活性層、および第２クラッド層を含み、前記第１クラッド層、前記活性層および前記第２クラッド層はこの順番に積層され、かつ前記レーザ領域および前記増幅領域においてメサを形成し、前記増幅領域における前記メサの幅は、前記レーザ領域における前記メサの幅以上でもよい。メサの幅に応じて電気抵抗が定まる。領域ごとにメサの幅を調整することで、電気抵抗を制御し、レーザ領域に流れる電流および増幅領域に流れる電流を適切な大きさとすることができる。
（３）上記（１）または（２）において、前記増幅領域は第１増幅領域と第２増幅領域とを含み、前記レーザ領域と前記第１増幅領域とは互いに隣接し、前記第１増幅領域と前記第２増幅領域とは互いに隣接し、前記電極は、前記レーザ領域、前記第１増幅領域および前記第２増幅領域に設けられてもよい。光の吸収およびリーク電流を抑制することができる。
（４）上記（３）において、前記第２増幅領域における前記メサの幅は、前記第１増幅領域における前記メサの幅以上であり、前記第１増幅領域における前記メサの幅は、前記レーザ領域における前記メサの幅以上でもよい。レーザ領域に流れる電流、第１増幅領域に流れる電流および第２増幅領域に流れる電流を適切な大きさとすることができる。
（５）上記（３）または（４）において、前記第２増幅領域の長さは、前記第１増幅領域の長さおよび前記レーザ領域の長さ以上であり、前記レーザ領域の長さは前記第１増幅領域の長さ以上でもよい。レーザ領域に流れる電流、第１増幅領域に流れる電流および第２増幅領域に流れる電流を適切な大きさとすることができる。
（６）半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子への電圧の印加に用いられる給電線と、を具備し、前記半導体レーザ素子は、半導体層を含み、光を生成するレーザ領域と、前記レーザ領域に隣接し、前記レーザ領域の半導体層と共通する半導体層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、備え、前記給電線は前記電極と電気的に接続されている光学装置である。給電線から電極を通じて、レーザ領域および増幅領域に電圧が印加され、電流が注入される。電極がレーザ領域および増幅領域の活性層を覆うため、活性層による光の吸収を抑制することができる。電極はレーザ領域および増幅領域に設けられているため、リーク電流を抑制することができる。
（７）上記（６）において、前記給電線と前記電極とに電気的に接続される複数の配線を具備し、前記複数の配線のうち一部は、前記電極のうち前記レーザ領域に設けられた部分に接続され、前記複数の配線のうち別の一部は、前記電極のうち前記増幅領域に設けられた部分に接続されてもよい。複数の配線を用いることで、電流および電圧を高くすることができる。
（８）半導体レーザ素子の制御方法であって、前記半導体レーザ素子は、半導体層を含み、光を生成するレーザ領域と、前記レーザ領域に隣接し、前記レーザ領域の半導体層と共通する半導体層を含み、前記光を増幅する増幅領域と、前記レーザ領域から前記増幅領域にかけて設けられた電極と、を備え、前記制御方法は、前記電極を用いて前記レーザ領域および前記増幅領域に同一の電圧を印加する半導体レーザ素子の制御方法である。電極を用いてレーザ領域および増幅領域に電圧が印加され、電流が注入される。電極がレーザ領域および増幅領域の活性層を覆うため、活性層による光の吸収を抑制することができる。電極はレーザ領域および増幅領域に設けられているため、リーク電流を抑制することができる。
【0010】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る半導体レーザ素子、光学装置、および半導体レーザ素子の制御方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本開示の実施形態に係る半導体レーザ素子、光学装置、および半導体レーザ素子の制御方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0011】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態に係る光学装置１００を例示する平面図である。光学装置１００は外壁１０、ピン１２、サブマウント１４、および半導体レーザ素子１１０を備える。
図１は第１実施形態に係る光学装置１００を例示する平面図である。光学装置１００は外壁１０、ピン１２、サブマウント１４、および半導体レーザ素子１１０を備える。
【0012】
図１に示すように、外壁１０はサブマウント１４を囲み、サブマウント１４を内側に収納する。外壁１０の上に蓋を設けてもよい。複数のピン１２は外壁１０に挿入されている。ピン１２の一部は外壁１０の外に突出し、別の一部は外壁１０の内部に突出する。複数のピン１２は互いに離間している。
【0013】
サブマウント１４の上面には給電線２０および給電線２２が設けられている。給電線２０および給電線２２は、面状の電極であり、互いに離間している。給電線２０は例えばアノードである。給電線２２は例えばカソードである。給電線２０と、複数のピン１２のうち１つとは、ボンディングワイヤ２３によって電気的に接続されている。給電線２２と、複数のピン１２のうち別の１つとは、ボンディングワイヤ２４によって電気的に接続されている。
【0014】
給電線２２の上面に半導体レーザ素子１１０が設けられている。半導体レーザ素子１１０の電極と、給電線２０とは、複数のボンディングワイヤ２６（配線）によって電気的に接続されている。
【0015】
外壁１０とサブマウント１４との間に、光学部品２７が配置されている。光学部品２７は例えばアイソレータおよびレンズを含む。外壁１０に光学部品２８が設けられている。光学部品２８は例えばレンズである。光学部品２７は、光学部品２８と半導体レーザ素子１１０との間に位置し、光学部品２８および半導体レーザ素子１１０に対向する。半導体レーザ素子１１０の出射光は、光学部品２７および光学部品２８に入射する。
【0016】
図２は半導体レーザ素子１１０を例示する平面図である。Ｘ軸方向は半導体レーザ素子１１０を横断する方向である。Ｙ軸方向は、光が伝搬する方向である。Ｚ軸方向は、半導体層が積層される方向である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は互いに直交する。
【0017】
図２に示すように、半導体レーザ素子１１０は、レーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２（第１増幅領域）およびＳＯＡ領域３４（第２増幅領域）を有する。レーザ領域３０はＤＦＢレーザ素子として機能する。ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４は、半導体光増幅器として機能する。レーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４はこの順番に並ぶ。Ｙ軸方向におけるレーザ領域３０の長さをＬ１とする。ＳＯＡ領域３２の長さをＬ２とする。ＳＯＡ領域３４の長さをＬ３とする。
【0018】
半導体レーザ素子１１０はメサ３９を有する。メサ３９は、Ｙ軸方向に沿って、レーザ領域３０からＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４まで延伸する。メサ３９はＹ軸方向において、半導体レーザ素子１１０の１つの端部からもう１つの端部まで延伸する。
【0019】
電極３６は、半導体レーザ素子１１０の上面の全体に形成されており、レーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４に設けられている。１つの電極３６が、レーザ領域３０からＳＯＡ領域３４まで設けられており、Ｙ軸方向における半導体レーザ素子１１０の１つの端部からもう１つの端部まで延伸する。レーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４が、共通の電極３６に電気的に接続されている。電極３６のうちレーザ領域３０に設けられた部分、ＳＯＡ領域３２に設けられた部分、ＳＯＡ領域３４に設けられた部分のそれぞれに、ボンディングワイヤ２６が接続されている。
【0020】
図３は図２の線Ａ－Ａに沿った断面図であり、半導体レーザ素子１１０のＸＺ断面を図示している。半導体レーザ素子１１０は、基板４０、回折格子層４２、クラッド層４４、光閉じ込め層４６、活性層４８、光閉じ込め層５０、クラッド層５２（第２クラッド層）、インジウムガリウム砒素リン（ＧａＩｎＡｓＰ）層５４、コンタクト層５６を有する。これらの半導体層は、レーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４に連続して設けられている。
【0021】
基板４０の上に回折格子層４２およびクラッド層４４がこの順番で積層されている。基板４０とクラッド層４４とは第１クラッド層として機能する。クラッド層４４の上に、光閉じ込め層４６、活性層４８、光閉じ込め層５０、およびクラッド層５２がこの順番で積層されている。クラッド層５２の上に、ＧａＩｎＡｓＰ層５４、およびコンタクト層５６がこの順番で積層されている。
【0022】
回折格子層４２は、ＧａＩｎＡｓＰ層４２ａとインジウムリン（ＩｎＰ）層４２ｂとを含む。ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４にはＧａＩｎＡｓＰ層４２ａが設けられ、ＩｎＰ層４２ｂは設けられていない。レーザ領域３０においては、複数のＧａＩｎＡｓＰ層４２ａと複数のＩｎＰ層４２ｂとが、Ｙ軸方向に沿って、周期的に交互に並ぶ。ＧａＩｎＡｓＰ層４２ａの屈折率は、ＩｎＰ層４２ｂの屈折率とは異なる。複数のＧａＩｎＡｓＰ層４２ａと複数のＩｎＰ層４２ｂとが並ぶ部分は回折格子４３として機能する。
【0023】
コンタクト層５６の上面に、電極３６が設けられている。電極３６は、３つの金属層６０、６２および６４を含む。金属層６０はコンタクト層５６の上面に接触している。金属層６０の上に、金属層６２および金属層６４がこの順番で積層されている。基板４０の下面に電極３７が設けられている。電極３７は、基板４０に電気的に接続され、図１の給電線２２に電気的に接続されている。
【0024】
図４Ａから図４Ｃは半導体レーザ素子１１０を例示する断面図である。図４Ａは図２の線Ｂ－Ｂに沿った断面図であり、レーザ領域３０における断面を図示している。図４Ｂは図２の線Ｃ－Ｃに沿った断面図であり、ＳＯＡ領域３２における断面を図示している。図４Ｃは図２の線Ｄ－Ｄに沿った断面図であり、ＳＯＡ領域３４における断面を図示している。
【0025】
図４Ａから図４Ｃに示すように、基板４０、回折格子層４２、クラッド層４４、光閉じ込め層４６、活性層４８、光閉じ込め層５０は、メサ３９を形成する。基板４０のうちＸ軸方向における中央の部分が、基板４０のうち他の部分よりも上に突出する。突出部分にクラッド層４４、光閉じ込め層４６、活性層４８、光閉じ込め層５０が積層され、メサ３９が形成される。メサ３９は、Ｘ軸方向において半導体レーザ素子１１０の中央に位置する。
【0026】
半導体層７０は、Ｘ軸方向におけるメサ３９の両側であって、基板４０の上に設けられ、メサ３９の上には設けられていない。半導体層７２は、半導体層７０の上であって、メサ３９の両側に設けられ、メサ３９の上には設けられていない。クラッド層５２は、メサ３９の上、および半導体層７２の上に設けられている。
【0027】
電極３６の金属層６０は、コンタクト層５６の上面であって、メサ３９の上に設けられており、コンタクト層５６に電気的に接続されている。絶縁膜５９は、コンタクト層５６の上面、および金属層６０の上面の一部に設けられている。絶縁膜５９は金属層６０の中央部に開口部を有する。金属層６０の中央部は絶縁膜５９に覆われていない。金属層６２は絶縁膜５９の上面および金属層６０の上面に設けられている。
【0028】
基板４０およびクラッド層４４は例えばｎ型のインジウムリン（ｎ－ＩｎＰ）で形成されている。ｎ型の半導体層には、ドーパントとしてシリコン（Ｓｉ）が添加されている。
【0029】
半導体層７０は例えばｐ型のインジウムリン（ｐ－ＩｎＰ）で形成されている。ｐ型の半導体層には、ドーパントとして亜鉛（Ｚｎ）が添加されている。半導体層７０は、例えば２つのｐ－ＩｎＰ層が積層されることで形成される。２つのｐ－ＩｎＰ層のうち下に位置する層においては、例えばＺｎ濃度が１×１０１８ｃｍ－３、厚さが２００ｎｍである。上に積層されたｐ－ＩｎＰ層においては、Ｚｎ濃度が５×１０１７ｃｍ－３、厚さは１１００ｎｍである。半導体層７０のうち上に位置するｐ－ＩｎＰ層は塩素（Ｃｌ）を添加して成長される。
【0030】
半導体層７２は、例えば２つのｎ－ＩｎＰ層が積層されることで形成される。２つのｎ－ＩｎＰ層のうち下に位置する層においては、例えばＳｉ濃度が１×１０１９ｃｍ－３、厚さが２００ｎｍである。もう１つのｎ－ＩｎＰ層においては、Ｓｉ濃度が１×１０１９ｃｍ－３、厚さが３００ｎｍである。半導体層７２のうち下に位置するｎ－ＩｎＰ層はＣｌを添加して成長される。
【0031】
活性層４８、光閉じ込め層４６および光閉じ込め層５０は、ＳＣＨ構造（Ｓｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を形成する。活性層４８は、多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）を有し、複数の井戸層および複数のバリア層を含む。複数の井戸層および複数のバリア層は交互に積層されている。井戸層およびバリア層は、例えばガリウムインジウム砒素リン（ＧａＩｎＡｓＰ）で形成されている。光閉じ込め層４６および光閉じ込め層５０は、例えばＧａＩｎＡｓＰで形成されている。光閉じ込め層４６および光閉じ込め層５０の屈折率は、活性層４８の屈折率より低く、クラッド層４４およびクラッド層５２の屈折率より高い。
【0032】
クラッド層５２は例えばｐ－ＩｎＰで形成されており、３つのｐ－ＩｎＰ層が積層されることで形成される。３つのｐ－ＩｎＰ層のうち下に位置するｐ－ＩｎＰ層においては、例えばＺｎ濃度が５．０×１０１７ｃｍ－３、厚さは２００ｎｍである。中央に位置するｐ－ＩｎＰ層においては、例えばＺｎ濃度が１．０×１０１８ｃｍ－３、厚さが５００ｎｍである。上に位置するｐ－ＩｎＰ層においては、例えばＺｎ濃度が２．０×１０１８ｃｍ－３、厚さが２５００ｎｍである。
【0033】
ＧａＩｎＡｓＰ層５４は、２つのｐ－ＧａＩｎＡｓＰ層が積層されることで形成される。２つのｐ－ＧａＩｎＡｓＰ層のうち下に位置する層においては、Ｚｎ濃度が２×１０１８ｃｍ－３、厚さが５０ｎｍ、バンドギャップ波長は１．１μｍである。上に位置する層においては、Ｚｎ濃度が２×１０１８ｃｍ－３、厚さが１００ｎｍ、バンドギャップ波長は１．２μｍである。コンタクト層５６は例えば、ｐ－ＩｎＧａＡｓで形成されている。厚さは５００ｎｍである。半導体レーザ素子１１０の半導体層は、上記以外の化合物半導体で形成されてもよい。
【0034】
絶縁膜５９は窒化シリコン（ＳｉＮ）などの絶縁体で形成されている。電極３６の金属層６０は、例えば金（Ａｕ）の層、Ｚｎ層、およびＡｕ層をこの順番に積層することで形成される。金属層６２は例えばチタン（Ｔｉ）層、タングステン（Ｗ）層をこの順番に積層することで形成される。金属層６２の厚さは例えば０．１μｍである。金属層６４は例えばＡｕで形成されており、メッキ処理によって製造される。金属層６４の厚さは例えば３μｍである。電極３７は例えば金属で形成されている。
【0035】
図４Ａに示すように、レーザ領域３０におけるメサ３９のＸ軸方向の幅をＷ１とする。図４Ｂに示すように、ＳＯＡ領域３２におけるメサ３９の幅をＷ２とする。図４Ｃに示すように、ＳＯＡ領域３４におけるメサ３９の幅をＷ３とする。幅Ｗ１は幅Ｗ２以下である。幅Ｗ２は幅Ｗ３以下である。図２に示すように、レーザ領域３０とＳＯＡ領域３２との間、およびＳＯＡ領域３２とＳＯＡ領域３４との間で、メサ３９はテーパ形状である。すなわち、メサ３９の幅は連続的に変化する。
【0036】
（制御方法）
図５は半導体レーザ素子１１０の制御方法を例示するフローチャートである。光学装置１００の給電線２０および２２から、半導体レーザ素子１１０のレーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４に同一の電圧を印加する（ステップＳ１０）。各領域に電流が流れる。レーザ領域３０は発光する。ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４は光を増幅する。以上で図５の処理は終了する。
図５は半導体レーザ素子１１０の制御方法を例示するフローチャートである。光学装置１００の給電線２０および２２から、半導体レーザ素子１１０のレーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４に同一の電圧を印加する（ステップＳ１０）。各領域に電流が流れる。レーザ領域３０は発光する。ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４は光を増幅する。以上で図５の処理は終了する。
【0037】
図２に示すように、給電線２０はボンディングワイヤ２６によって電極３６に電気的に接続されている。給電線２２は電極３７に電気的に接続されている。給電線２０から電極３６に正電圧を印加する。給電線２２から電極３７に負電圧を印加する。半導体レーザ素子１１０に直流電圧が印加される。
【0038】
メサ３９の両側には、ｐ型のクラッド層５２、ｎ型の半導体層７２およびｐ型の半導体層７０が積層されている。このためメサ３９の外には電流が流れにくい。活性層４８の上にはｐ型のクラッド層５２が設けられ、下にｎ型のクラッド層４４および基板４０が設けられている。電流は、メサ３９両側の埋込構造によって狭窄され、メサ３９に選択的に流れる。
【0039】
メサ３９に電流が流れる。活性層４８にキャリアが注入され、結合することで、光が発生する。回折格子４３の周期に応じた波長で、光はレーザ発振する。光はレーザ領域３０からＳＯＡ領域３２に入射し、さらにＳＯＡ領域３４に入射する。光はＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４において増幅される。増幅後の光は、ＳＯＡ領域３４の端部から、半導体レーザ素子１１０の外に出射される。光は、光学装置１００の光学部品２７および光学部品２８を透過し、出射される。
【0040】
（製造方法）
例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、基板４０の上面に、回折格子層４２、クラッド層４４、光閉じ込め層４６、活性層４８、光閉じ込め層５０を、この順番でエピタキシャル成長する。エッチングを行い、メサ３９を形成する。エッチングマスクの形状を調整することで、領域ごとのメサ３９の幅を制御する。
例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、基板４０の上面に、回折格子層４２、クラッド層４４、光閉じ込め層４６、活性層４８、光閉じ込め層５０を、この順番でエピタキシャル成長する。エッチングを行い、メサ３９を形成する。エッチングマスクの形状を調整することで、領域ごとのメサ３９の幅を制御する。
【0041】
メサ３９の形成後、メサ３９の両側に半導体層７０および半導体層７２をエピタキシャル成長する。メサ３９および半導体層７２の上にクラッド層５２、ＧａＩｎＡｓＰ層５４およびコンタクト層５６をエピタキシャル成長する。例えば真空蒸着によって金属層６０を形成する。プラズマＣＶＤ法により絶縁膜５９を形成する。真空蒸着によって金属層６２を形成する。メッキ処理を行い、金属層６４を形成する。基板４０の下面には電極３７を形成する。以上の工程で半導体レーザ素子１１０が形成される。
【0042】
例えば半田により半導体レーザ素子１１０の電極３７を、光学装置１００の給電線２２の表面に固定する。電極３６と給電線２０とを、複数のボンディングワイヤ２６で接続する。半導体レーザ素子１１０が光学装置１００に実装される。
【0043】
（比較例）
図６は比較例に係る半導体レーザ素子１１０Ｒを例示する平面図である。半導体レーザ素子１１０Ｒは３つの電極３６ａ、電極３６ｂおよび電極３６ｃを有する。電極３６ａはレーザ領域３０に設けられている。電極３６ｂはＳＯＡ領域３２に設けられている。電極３６ｃはＳＯＡ領域３４に設けられている。電極３６ａ、電極３６ｂおよび電極３６ｃは互いに離間している。メサ３９のうち、電極３６ａと電極３６ｂとの間、および電極３６ｂと電極３６ｃとの間には、電極が設けられていない。
図６は比較例に係る半導体レーザ素子１１０Ｒを例示する平面図である。半導体レーザ素子１１０Ｒは３つの電極３６ａ、電極３６ｂおよび電極３６ｃを有する。電極３６ａはレーザ領域３０に設けられている。電極３６ｂはＳＯＡ領域３２に設けられている。電極３６ｃはＳＯＡ領域３４に設けられている。電極３６ａ、電極３６ｂおよび電極３６ｃは互いに離間している。メサ３９のうち、電極３６ａと電極３６ｂとの間、および電極３６ｂと電極３６ｃとの間には、電極が設けられていない。
【0044】
給電線２０ａ、給電線２０ｂおよび給電線２０ｃは互いに離間している。給電線２０ａは電極３６ａに電気的に接続されている。給電線２０ｂは電極３６ｂに電気的に接続されている。給電線２０ｃは電極３６ｃに電気的に接続されている。レーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４には、互いに独立に電圧が印加される。
【0045】
メサ３９のうち電極が設けられている部分には、電流が注入される。メサ３９のうち電極が設けられていない部分には、電流が注入されない。メサ３９のうち電極が設けられていない部分において、電極が設けられた部分に比べて、活性層４８が光を吸収しやすくなる。光の吸収によって、光が損失してしまう。入力する電力に対して得られる光出力が低下し、効率が低下してしまう。電極間の距離を小さくすることで、光の吸収を抑制することができる。しかし、距離を小さくすることで、電極間の絶縁抵抗は低下する。電極の間にリーク電流が流れやすくなる。リーク電流が増加することで電力が損失し、効率が低下してしまう。
【0046】
第１実施形態においては、図２および図３に示すように、レーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２、およびＳＯＡ領域３４に１つの電極３６が設けられている。メサ３９の全体の上に電極３６が設けられている。活性層４８の全体に電流が注入されるため、活性層４８は光を吸収しにくい。電極３６が分割されていないため、リーク電流が流れにくい。比較例に比べて光の損失および電力の損失が抑制されるため、効率が高くなる。
【0047】
電極３６を用いて、レーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２、およびＳＯＡ領域３４に同一の電圧が印加される。一方、レーザ領域３０に流れる電流、ＳＯＡ領域３２に流れる電流、ＳＯＡ領域３４に流れる電流は、互いに異ならせることが可能である。
【0048】
電流は電気抵抗に依存する。電気抵抗はメサ３９の幅および領域の長さによって決まる。例えば、レーザ領域３０におけるメサ３９の幅Ｗ１は、ＳＯＡ領域３２における幅Ｗ２およびＳＯＡ領域３４における幅Ｗ３以下である。ＳＯＡ領域３２における幅Ｗ２は、ＳＯＡ領域３４における幅Ｗ３以下である。幅および長さを調整することで、各領域に流れる電流を適切な大きさとすることができる。
【0049】
図７Ａから図１４Ｃは半導体レーザ素子１１０の特性を例示する図であり、電流、光出力および電力効率の計算結果を表す。図７Ａ、図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａおよび図１４Ａは電流を表す図である。縦軸は電流を表す。三角はレーザ領域３０に流れる電流を表す。四角はＳＯＡ領域３２に流れる電流を表す。白い円はＳＯＡ領域３４に流れる電流を表す。黒い円は各領域に流れる電流の合計を表す。図７Ｂ、図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂおよび図１４Ｂは光出力を表す図である。縦軸は光出力を表す。図７Ｃ、図８Ｃ、図９Ｃ、図１０Ｃ、図１１Ｃ、図１２Ｃ、図１３Ｃおよび図１４Ｃは電力効率を表す図である。縦軸は電力効率を表す。図７Ａから図１４Ｃそれぞれの横軸は半導体レーザ素子１１０に印加される電圧を表す。
【0050】
図７Ａから図７Ｃの例では、レーザ領域３０におけるメサ３９の幅Ｗ１は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３２におけるメサ３９の幅Ｗ２は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３４におけるメサ３９の幅Ｗ３は９．６μｍである。レーザ領域３０の長さＬ１は８００μｍである。ＳＯＡ領域３２の長さＬ２は５００μｍである。ＳＯＡ領域３４の長さＬ３は１０００μｍである。レーザ領域３０に流れる電流は、ＳＯＡ領域３２に流れる電流より大きい。ＳＯＡ領域３４に流れる電流はレーザ領域３０に流れる電流より大きい。電圧が１．０Ｖのとき、光出力は約１００ｍＷである。電圧を高くすると、光出力は８００ｍＷまで上昇する。電力効率は３０％付近である。
【0051】
図８Ａから図８Ｃの例では、レーザ領域３０におけるメサ３９の幅Ｗ１は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３２におけるメサ３９の幅Ｗ２は４．８μｍである。ＳＯＡ領域３４におけるメサ３９の幅Ｗ３は９．６μｍである。レーザ領域３０の長さＬ１は８００μｍである。ＳＯＡ領域３２の長さＬ２は５００μｍである。ＳＯＡ領域３４の長さＬ３は１０００μｍである。図８Ａから図８Ｃの例における幅Ｗ２は、図７Ａから図７Ｃの例に比べて大きい。ＳＯＡ領域３２の電気抵抗が低下する。ＳＯＡ領域３２に流れる電流は、レーザ領域３０に流れる電流より大きい。同一の電圧においては、図８Ｂに示す光出力は図７Ｂの光出力より大きい。図８Ｃに示す電力効率は図７Ｃに示す電力効率より大きい。
【0052】
図９Ａから図９Ｃの例では、レーザ領域３０におけるメサ３９の幅Ｗ１は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３２におけるメサ３９の幅Ｗ２は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３４におけるメサ３９の幅Ｗ３は９．６μｍである。レーザ領域３０の長さＬ１は８００μｍである。ＳＯＡ領域３２の長さＬ２は５００μｍである。ＳＯＡ領域３４の長さＬ３は１０００μｍである。レーザ領域３０に流れる電流は、ＳＯＡ領域３２に流れる電流より大きい。ＳＯＡ領域３４に流れる電流はレーザ領域３０に流れる電流より大きい。電圧を高くすると、光出力は８００ｍＷまで上昇する。電力効率は３０％付近である。
【0053】
図１０Ａから図１０Ｃの例では、レーザ領域３０におけるメサ３９の幅Ｗ１は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３２におけるメサ３９の幅Ｗ２は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３４におけるメサ３９の幅Ｗ３は９．６μｍである。レーザ領域３０の長さＬ１は８００μｍである。ＳＯＡ領域３２の長さＬ２は１０００μｍである。ＳＯＡ領域３４の長さＬ３は１０００μｍである。図１０Ａから図１０Ｃの例における長さＬ２は、図９Ａから図９Ｃの例に比べて大きい。ＳＯＡ領域３２の電気抵抗が低下する。ＳＯＡ領域３２に流れる電流は、レーザ領域３０に流れる電流より大きい。光出力は１００ｍＷ以下から８００ｍＷまでの間で変化する。電力効率は３０％付近である。
【0054】
図１１Ａから図１１Ｃの例では、レーザ領域３０におけるメサ３９の幅Ｗ１は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３２におけるメサ３９の幅Ｗ２は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３４におけるメサ３９の幅Ｗ３は４．８μｍである。レーザ領域３０の長さＬ１は８００μｍである。ＳＯＡ領域３２の長さＬ２は５００μｍである。ＳＯＡ領域３４の長さＬ３は１０００μｍである。レーザ領域３０に流れる電流は、ＳＯＡ領域３２に流れる電流より大きい。ＳＯＡ領域３４に流れる電流はレーザ領域３０に流れる電流より大きい。光出力は１００ｍＷ以下から約７００ｍＷまでの間で変化する。電力効率は３０％付近である。
【0055】
図１２Ａから図１２Ｃの例では、レーザ領域３０におけるメサ３９の幅Ｗ１は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３２におけるメサ３９の幅Ｗ２は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３４におけるメサ３９の幅Ｗ３は９．６μｍである。レーザ領域３０の長さＬ１は８００μｍである。ＳＯＡ領域３２の長さＬ２は５００μｍである。ＳＯＡ領域３４の長さＬ３は１０００μｍである。図１２Ａから図１２Ｃの例における幅Ｗ３は、図１０Ａから図１０Ｃの例に比べて大きい。ＳＯＡ領域３４の電気抵抗が低下する。同一の電圧で比較すると、図１２Ａに示すＳＯＡ領域３４に流れる電流は、図１１Ａに示す電流より大きい。図１２Ｂに示す光出力は、図１１Ｂに示す光出力より大きい。図１２Ｃに示す電力効率は図１１Ｃに示す電力効率より大きい。
【0056】
図１３Ａから図１３Ｃの例では、レーザ領域３０におけるメサ３９の幅Ｗ１は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３２におけるメサ３９の幅Ｗ２は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３４におけるメサ３９の幅Ｗ３は９．６μｍである。レーザ領域３０の長さＬ１は８００μｍである。ＳＯＡ領域３２の長さＬ２は５００μｍである。ＳＯＡ領域３４の長さＬ３は１０００μｍである。レーザ領域３０に流れる電流は、ＳＯＡ領域３２に流れる電流より大きい。ＳＯＡ領域３４に流れる電流はレーザ領域３０に流れる電流より大きい。光出力は１００ｍＷ以下から８００ｍＷまでの間で変化する。電力効率は２０％以上であり、電圧が高くなると電力効率は３０％付近となる。
【0057】
図１４Ａから図１４Ｃの例では、レーザ領域３０におけるメサ３９の幅Ｗ１は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３２におけるメサ３９の幅Ｗ２は２．４μｍである。ＳＯＡ領域３４におけるメサ３９の幅Ｗ３は９．６μｍである。レーザ領域３０の長さＬ１は８００μｍである。ＳＯＡ領域３２の長さＬ２は５００μｍである。ＳＯＡ領域３４の長さＬ３は１５００μｍである。図１４Ａから図１４Ｃの例における長さＬ３は、図１３Ａから図１３Ｃの例に比べて大きい。ＳＯＡ領域３４の電気抵抗が低下する。同一の電圧で比較すると、図１４Ａに示すＳＯＡ領域３４に流れる電流は、図１３Ａに示す電流より大きい。図１４Ｂに示す光出力は、図１３Ｂに示す光出力より大きい。電力効率は２０％以上であり、電圧が高くなると電力効率は３０％付近となる。
【0058】
第１実施形態によれば、半導体レーザ素子１１０はレーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４を有する。ＳＯＡ領域３２はレーザ領域３０に隣接し、光学的に結合する。ＳＯＡ領域３４はＳＯＡ領域３２に隣接し、光学的に結合する。電極３６は、レーザ領域３０から、ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４にかけて設けられている。電極３６を用いて、レーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４に電圧が印加される。活性層４８の全体が電極３６に覆われ、電流が注入される。活性層４８が光を吸収しにくいため、光の損失は抑制される。電極３６がレーザ領域３０からＳＯＡ領域３４まで延伸しているため、電極の間に発生するリーク電流が抑制される。電力の損失が抑制される。半導体レーザ素子１１０の効率が向上する。
【0059】
電極３６を用いて、レーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４に同一の電圧が印加される。メサ３９の幅および長さに応じて、各領域の電気抵抗が定まり、流れる電流が変化する。レーザ領域３０に流れる電流、ＳＯＡ領域３２に流れる電流、およびＳＯＡ領域３４に流れる電流を適切な大きさとする。レーザ領域３０で光を発生させることができる。ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４で光を増幅することができる。
【0060】
図７Ａから図１４Ｃの例のように、ＳＯＡ領域３４におけるメサ３９の幅Ｗ３は、ＳＯＡ領域３２における幅Ｗ２およびレーザ領域３０における幅Ｗ１以上であり、例えば幅Ｗ１およびＷ２の２倍以上、３倍以上、４倍以上でもよい。単位長さ当たりのＳＯＡ領域３４の電気抵抗は、ＳＯＡ領域３２の電気抵抗およびレーザ領域３０の電気抵抗よりも低くなる。ＳＯＡ領域３４に流れる電流は、ＳＯＡ領域３２に流れる電流およびレーザ領域３０に流れる電流より大きくなる。
【0061】
ＳＯＡ領域３２における幅Ｗ２は、レーザ領域３０における幅Ｗ１以上であり、例えば幅Ｗ１の２倍以上でもよい。単位長さ当たりのＳＯＡ領域３２の電気抵抗が、レーザ領域３０の電気抵抗よりも低くなる。ＳＯＡ領域３２における幅Ｗ２は、レーザ領域３０における幅Ｗ１に等しくてもよい。
【0062】
各領域の電気抵抗は、メサ３９の幅に依存し、かつメサ３９の長さにも依存する。ＳＯＡ領域３４の長さＬ３は、レーザ領域３０の長さＬ１およびＳＯＡ領域３２の長さＬ２以上であり、例えば長さＬ２の２倍以上、３倍以上でもよい。長さＬ３は長さＬ２に等しくてもよい。レーザ領域３０の長さＬ１は、ＳＯＡ領域３２の長さＬ２以上でもよい。
【0063】
図１に示す光学装置１００は、給電線２０と給電線２２とを有する。給電線２２は、半導体レーザ素子１１０の電極３７に接続される。図２に示すように、給電線２０は、ボンディングワイヤ２６により半導体レーザ素子１１０の電極３６に接続される。電極３６は、領域に対応して分割されておらず、レーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４に設けられている。給電線２０も、領域に対応して分割されていない。光学装置１００の構造が簡単になる。１つの給電線２０と１つの電極３６とが接続される。レーザ領域３０、ＳＯＡ領域３２およびＳＯＡ領域３４に同一の電圧が印加される。メサ３９の幅を変えることで、領域ごとに電流を最適な値とすることができる。
【0064】
複数のボンディングワイヤ２６が、給電線２０と電極３６とに接続されている。ボンディングワイヤ２６のうち少なくとも１つは、電極３６のうちレーザ領域３０に設けられた部分に接続されている。ボンディングワイヤ２６のうち少なくとも１つは、電極３６のうちＳＯＡ領域３２に設けられた部分に接続されている。ボンディングワイヤ２６のうち少なくとも１つは、電極３６のうちＳＯＡ領域３４に設けられた部分に接続されている。複数のボンディングワイヤ２６を用いることで、電流および電圧を高くすることができる。例えば、電流は１Ａ以上、電圧は１Ｖ以上としてもよい。
【0065】
＜第２実施形態＞
図１５は第２実施形態に係る半導体レーザ素子１２０を例示する平面図である。第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。
図１５は第２実施形態に係る半導体レーザ素子１２０を例示する平面図である。第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。
【0066】
図１５に示すように、半導体レーザ素子１２０はレーザ領域３０とＳＯＡ領域３２とを有する。ＳＯＡ領域３２はレーザ領域３０に隣接する。メサ３９は、レーザ領域３０からＳＯＡ領域３２にまで延伸する。電極３６は、レーザ領域３０およびＳＯＡ領域３２に設けられている。給電線２０は、ボンディングワイヤ２６により、電極３６に電気的に接続されている。ＳＯＡ領域３２におけるメサ３９の幅Ｗ２は、レーザ領域３０におけるメサ３９の幅Ｗ１以上である。
【0067】
第２実施形態によれば、電極３６は、レーザ領域３０およびＳＯＡ領域３２に設けられている。半導体レーザ素子１２０の活性層４８の全体に電流が注入される。活性層４８が光を吸収しにくいため、光の損失は抑制される。電極３６がレーザ領域３０からＳＯＡ領域３２まで延伸しているため、電極の間に発生するリーク電流が抑制される。電力の損失が抑制される。半導体レーザ素子１２０の効率が向上する。
【0068】
電極３６を用いて、レーザ領域３０およびＳＯＡ領域３２に同一の電圧が印加される。ＳＯＡ領域３２におけるメサ３９の幅Ｗ２は、レーザ領域３０におけるメサ３９の幅Ｗ１以上である。メサ３９の幅に応じて、各領域の電気抵抗が定まり、流れる電流も変化する。電流を最適な大きさとすることができる。レーザ領域３０で光を発生させ、ＳＯＡ領域３２で光を増幅することができる。
【0069】
＜第３実施形態＞
図１６は第３実施形態に係る半導体レーザ素子１３０を例示する平面図である。第１実施形態および第２実施形態のいずれかと同じ構成については説明を省略する。
図１６は第３実施形態に係る半導体レーザ素子１３０を例示する平面図である。第１実施形態および第２実施形態のいずれかと同じ構成については説明を省略する。
【0070】
図１６に示すように、半導体レーザ素子１２０はレーザ領域３０とＳＯＡ領域３２とを有する。メサ３９は、レーザ領域３０においてはＹ軸方向に平行に延伸し、ＳＯＡ領域３２においてはＹ軸方向から傾斜して延伸する。電極３６は、レーザ領域３０およびＳＯＡ領域３２に設けられている。給電線２０は、ボンディングワイヤ２６により、電極３６に電気的に接続されている。ＳＯＡ領域３２におけるメサ３９の幅Ｗ２は、レーザ領域３０におけるメサ３９の幅Ｗ１以上である。
【0071】
第３実施形態によれば、電極３６は、レーザ領域３０およびＳＯＡ領域３２に設けられている。光の吸収およびリーク電流が抑制される。電力の損失が抑制される。半導体レーザ素子１３０の効率が向上する。
【0072】
電極３６を用いて、レーザ領域３０およびＳＯＡ領域３２に同一の電圧が印加される。ＳＯＡ領域３２におけるメサ３９の幅Ｗ２は、レーザ領域３０におけるメサ３９の幅Ｗ１以上である。メサ３９の幅に応じて、各領域の電気抵抗が定まり、流れる電流も変化する。電流を最適な大きさとすることができる。レーザ領域３０で光を発生させ、ＳＯＡ領域３２で光を増幅することができる。
【0073】
半導体レーザ素子は、レーザ領域３０と、少なくとも１つのＳＯＡ領域とを含む。ＳＯＡ領域の個数は１つでもよいし、２つ以上でもよい。電極３６は、レーザ領域３０およびＳＯＡ領域の上に設けられる。活性層４８に電流を注入することで、レーザ領域３０で光が発生する。ＳＯＡ領域は光を増幅させる。レーザ領域３０とＳＯＡ領域の両方において、メサ３９がＹ軸に平行でもよい。光はＹ軸方向に平行にメサ３９を伝搬する。レーザ領域３０とＳＯＡ領域との少なくとも１つにおいて、メサ３９はＹ軸に対して傾斜してもよい。
【0074】
以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【0075】
１０ 外壁
１２ ピン
１４ サブマウント
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２２ 給電線
２３、２４、２６ ボンディングワイヤ
２７、２８ 光学部品
３０ レーザ領域
３２、３４ ＳＯＡ領域
３６、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３７ 電極
３９ メサ
４２ 回折格子層
４２ａ、５４ ＧａＩｎＡｓＰ層
４２ｂ ＩｎＰ層
４３ 回折格子
４４、５２ クラッド層
４６、５０ 光閉じ込め層
４８ 活性層
５４ ＧａＩｎＡｓＰ層
５６ コンタクト層
５９ 絶縁膜
６０、６２、６４ 金属層
７０、７２ 半導体層
１００ 光学装置
１１０、１１０Ｒ、１２０、１３０ 半導体レーザ素子
１２ ピン
１４ サブマウント
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２２ 給電線
２３、２４、２６ ボンディングワイヤ
２７、２８ 光学部品
３０ レーザ領域
３２、３４ ＳＯＡ領域
３６、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３７ 電極
３９ メサ
４２ 回折格子層
４２ａ、５４ ＧａＩｎＡｓＰ層
４２ｂ ＩｎＰ層
４３ 回折格子
４４、５２ クラッド層
４６、５０ 光閉じ込め層
４８ 活性層
５４ ＧａＩｎＡｓＰ層
５６ コンタクト層
５９ 絶縁膜
６０、６２、６４ 金属層
７０、７２ 半導体層
１００ 光学装置
１１０、１１０Ｒ、１２０、１３０ 半導体レーザ素子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15】
【図16】