特許 7486119 レーザーダイオードバー、レーザーダイオードバーを用いた波長ビーム結合システム、及びレーザーダイオードバーの製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-05-09

(45)【発行日】2024-05-17

(54)【発明の名称】レーザーダイオードバー、レーザーダイオードバーを用いた波長ビーム結合システム、及びレーザーダイオードバーの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/323 20060101AFI20240510BHJP

   H01S 5/026 20060101ALI20240510BHJP

   H01S 5/40 20060101ALI20240510BHJP

   H01S 5/14 20060101ALI20240510BHJP

   H01S 5/22 20060101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

H01S5/323 610

H01S5/026 610

H01S5/40

H01S5/14

H01S5/22 610

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020082605

(22)【出願日】2020-05-08

(65)【公開番号】P2021177528

(43)【公開日】2021-11-11

【審査請求日】2023-03-09

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上田 章雄

(72)【発明者】

【氏名】大野 啓

【審査官】佐藤 美紗子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１０８９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５４２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０６６８６９（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】

波長ビーム結合システムに用いられるレーザーダイオードバーであって、
（０００１）面を面方位とし、且つ、（０００１）面からｍ軸又はａ軸の少なくとも一方の軸に０°より大きいオフ角を付与された基板面を有する窒化物半導体基板と、
前記窒化物半導体基板上に形成された第１導電型クラッド層、活性層、及び第２導電型クラッド層からなる積層構造体と、
エミッターの導波路方向が前記オフ角の主軸方向に対して垂直となるように、前記積層構造体に、ストライプ状に形成された複数のエミッターと、
を備え、
前記オフ角の主軸方向の分布の傾きが、前記複数のエミッターのロック波長の分布の傾きに対して、下記式（１）を満たす、
レーザーダイオードバー。
０＜ΔＤ≦（（Δλ _{ＥＣ＿ｂａｒ} ＋３．２）／Ｌｔ）／３０…式（１）
（但し、ΔＤ（角度／ｍｍ）は前記オフ角の主軸方向の分布の傾きを表し、Ｌｔ（ｍｍ）は前記レーザーダイオードバーの長手方向の長さを表し、Δλ _{ＥＣ＿ｂａｒ} （ｎｍ）は前記レーザーダイオードバーの長手方向の両端位置のロック波長差を表す）

【請求項2】

前記オフ角の主軸方向の分布の傾き、及び、前記複数のエミッターのロック波長の分布が、下記式（２）を満たす、
請求項１に記載のレーザーダイオードバー。
（（Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}－１）／Ｌｔ）／０．３≦ΔＤ≦（（Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}＋１）／Ｌｔ）／３０…式（２）
（但し、ΔＤ（角度／ｍｍ）は前記オフ角の主軸方向の分布の傾きを表し、Ｌｔ（ｍｍ）は前記レーザーダイオードバーの長手方向の長さを表し、Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}（ｎｍ）は前記レーザーダイオードバーの長手方向の両端位置のロック波長差を表す）

【請求項3】

前記オフ角の主軸方向の分布の傾き、及び、前記複数のエミッターのロック波長の分布が、下記式（３）を満たす、
請求項１に記載のレーザーダイオードバー。
０＜ΔＤ≦（（Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}＋１．２）／Ｌｔ）／３０…式（３）
（但し、ΔＤ（角度／ｍｍ）は前記オフ角の主軸方向の分布の傾きを表し、Ｌｔ（ｍｍ）は前記レーザーダイオードバーの長手方向の長さを表し、Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}（ｎｍ）は前記レーザーダイオードバーの長手方向の両端位置のロック波長差を表す）

【請求項4】

前記複数のエミッターのロック波長の分布の傾きが、前記複数のエミッターのＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）波長の分布の傾きと正負が同じ向きである、
請求項１に記載のレーザーダイオードバー。

【請求項5】

前記レーザーダイオードバーの導波路方向の長さが０．３ｍｍ以上８ｍｍ以内である、
請求項１～４のいずれか一項に記載のレーザーダイオードバー。

【請求項6】

前記レーザーダイオードバーの導波路方向の長さが１ｍｍ以上６ｍｍ以内である、
請求項１～５のいずれか一項に記載のレーザーダイオードバー。

【請求項7】

前記オフ角のオフ角の主軸方向がａ軸方向である、
請求項１～６のいずれか一項に記載のレーザーダイオードバー。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザーダイオードバーと、
前記レーザーダイオードバーの前記複数のエミッターそれぞれから出射された複数のレーザー光を回折する回折格子と、
前記回折格子によって回折されたレーザー光の一部を反射して前記レーザーダイオードバー側に戻し、自身と前記レーザーダイオードバーの反射膜との間で外部共振させる外部共振ミラーと、を備える、
波長ビーム結合システム。

【請求項9】

波長ビーム結合システムに用いられるレーザーダイオードバーの製造方法であって、
（０００１）面を面方位とし、且つ、（０００１）面からｍ軸又はａ軸の少なくとも一方の軸に０°より大きいオフ角を付与された基板面を有する窒化物半導体基板を準備する工程と、
前記窒化物半導体基板上に、第１導電型クラッド層、活性層及び第２導電型クラッド層からなる積層構造体を形成する工程と、
前記窒化物半導体基板が有するオフ角の主軸方向と、エミッターの導波路方向とが垂直となるように、前記積層構造体に、ストライプ状に配列された複数のエミッターを形成する工程と、
前記窒化物半導体基板から、前記複数のエミッターを有する前記レーザーダイオードバーを切り出す工程と、
を含み、
前記オフ角の主軸方向の分布の傾きが、前記複数のエミッターのロック波長の分布の傾きに対して、下記式（４）を満たす、
レーザーダイオードバーの製造方法。
０＜ΔＤ≦（（Δλ _{ＥＣ＿ｂａｒ} ＋３．２）／Ｌｔ）／３０…式（４）
（但し、ΔＤ（角度／ｍｍ）は前記オフ角の主軸方向の分布の傾きを表し、Ｌｔ（ｍｍ）は前記レーザーダイオードバーの長手方向の長さを表し、Δλ _{ＥＣ＿ｂａｒ} （ｎｍ）は前記レーザーダイオードバーの長手方向の両端位置のロック波長差を表す）

【請求項10】

前記窒化物半導体基板は、ＧａＮ基板である、
請求項９に記載のレーザーダイオードバーの製造方法。

【請求項11】

前記オフ角の主軸方向は、ａ軸方向である、
請求項９又は１０に記載のレーザーダイオードバーの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、波レーザーダイオードバー、レーザーダイオードバーを用いた波長ビーム結合システム、及びレーザーダイオードバーの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

波長の異なった複数のビームを一点に結合することで、高パワーのレーザービームを得るシステムとして、波長ビーム結合システム（ＷＢＣ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｂｅａｍ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）システム）が知られている。ＷＢＣシステムとして、例えば特許文献１に記載のシステムがある。

【0003】

ＷＢＣシステムは、レーザーダイオードバー（ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）バー）、ビームツイスターユニット（ＢＴＵ（Ｂｅａｍ Ｔｗｉｓｔｅｒ Ｌｅｎｓ Ｕｎｉｔ））、回折格子、及び外部共振ミラー等を有する。

【0004】

ＬＤバーは、複数のエミッターを有し、各エミッターからビームを出射する。ＬＤバーから出射された複数のビームは、ＢＴＵによって個々に９０度回転される。これにより、個々のスポットが相互干渉することを防ぐ。ＢＴＵから出たビームは、透過型又は反射型の回折格子に入射し、回折格子は、入射したビームをその波長で決定される回折角で回折し出射する。回折格子から出射されたビームは、外部共振ミラーに入射する。外部共振ミラーは部分透過ミラーであり、入射するビームの一部を回折格子の方向に垂直反射する。これにより、ＬＤバーの個々のエミッターと回折格子と外部共振ミラーとの位置関係で一意に決定される波長（ロック波長と呼ぶ）が、ＬＤバーのリアミラーと外部共振ミラーとの間でフィードバックし、外部共振発振することでレーザービームが出力される。

【0005】

ＬＤバーの個々のエミッターはそれぞれ回折格子からの相対位置が異なるため、少しずつ異なる波長で外部共振発振することとなるが、外部共振ミラーにて一点に結合されるので、高いパワーのレーザービームを出力することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１５－１０６７０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、ＷＢＣシステムでは、ＬＤバーのゲインピーク波長（つまりＬＤバー自身の構成に起因するＬＤバーの発振波長であり、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）波長とも呼ばれる）と、外部共振によるロック波長との差が大きくなると、ビームが発振できなくなるおそれがある。ＬＤバー内の複数のエミッターのうち一部のエミッターでしか外部共振発振ができないと、ＷＢＣシステムが非効率なシステムとなる。

【0008】

本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、波長ビーム結合システムの発振性能を向上させることができるレーザーダイオードバー、これを用いた波長ビーム結合システム、及びレーザーダイオードバーの製造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】

【0009】

前述した課題を解決する主たる本開示は、
波長ビーム結合システムに用いられるレーザーダイオードバーであって、
（０００１）面を面方位とし、且つ、（０００１）面からｍ軸又はａ軸の少なくとも一方の軸に０°より大きいオフ角を付与された基板面を有する窒化物半導体基板と、
前記窒化物半導体基板上に形成された第１導電型クラッド層、活性層、及び第２導電型クラッド層からなる積層構造体と、
エミッターの導波路方向が前記オフ角の主軸方向に対して垂直となるように、前記積層構造体に、ストライプ状に形成された複数のエミッターと、
を備えるレーザーダイオードバーである。

【0010】

又、他の局面では、
上記レーザーダイオードバーと、
前記レーザーダイオードバーの前記複数のエミッターそれぞれから出射された複数のレーザー光を回折する回折格子と、
前記回折格子によって回折されたレーザー光の一部を反射して前記レーザーダイオードバー側に戻し、自身と前記レーザーダイオードバーの反射膜との間で外部共振させる外部共振ミラーと、を備える、
波長ビーム結合システムである。

【0011】

又、他の局面では、
波長ビーム結合システムに用いられるレーザーダイオードバーの製造方法であって、
（０００１）面を面方位とし、且つ、（０００１）面からｍ軸又はａ軸の少なくとも一方の軸に０°より大きいオフ角を付与された基板面を有する窒化物半導体基板を準備する工程と、
前記窒化物半導体基板上に、第１導電型クラッド層、活性層及び第２導電型クラッド層からなる積層構造体を形成する工程と、
前記窒化物半導体基板が有するオフ角の主軸方向と、エミッターの導波路方向とが垂直となるように、前記積層構造体に、ストライプ状に配列された複数のエミッターを形成する工程と、
前記窒化物半導体基板から、前記複数のエミッターを有する前記レーザーダイオードバーを切り出す工程と、
を含むレーザーダイオードバーの製造方法である。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、波長ビーム結合システムの発振性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本開示の一態様に係る波長ビーム結合システムの概略図

【図2】本開示の一態様に係る波長ビーム結合システムの概略図

【図3】本開示の一態様に係るＬＤバーの斜視図

【図4】本開示の一態様に係る１つのＬＤバーと回折格子との関係を示す図

【図5】ＬＤバー内の各エミッターのロック波長を示す図

【図6】ＬＤバーが発振できる波長の範囲を示す図

【図7】ＡＳＥスペクトルの例を示す図

【図8】ゲインピーク波長とロック波長との関係を示す図

【図9】ゲインピーク波長とロック波長との関係を示す図

【図10】本開示の一態様に係る基板のオフ角の主軸方向を示す図

【図11】本開示の一態様に係るＬＤバーの製造方法におけるウェハ上のＬＤバーを示す概略図

【図12】本開示の一態様に係るＬＤバーの製造方法におけるウェハ上のＬＤバーを示す概略図

【図13】本開示の一態様に係るＬＤバーの製造方法におけるウェハ上のＬＤバーを示す概略図

【図14】従来技術のＬＤバーの製造方法におけるウェハ上のＬＤバーを示す概略図

【図15】従来技術のＬＤバーの製造方法におけるウェハ上のＬＤバーを示す概略図

【図16】本開示の一態様に係るＬＤバーの製造方法におけるウェハ上のＬＤバーを示す概略図

【図17】本開示の一態様に係るＬＤバーの製造方法におけるウェハ上のＬＤバーを示す概略図

【図18】本開示の一態様に係るＬＤバーの製造方法におけるウェハ上のＬＤバーを示す概略図

【図19】本開示の一態様に係るＬＤバーの製造方法におけるウェハ上のＬＤバーを示す概略図

【図20】本開示の一態様に係るＬＤバーの製造方法におけるウェハ上のＬＤバーを示す概略図

【図21】本開示の一態様に係るＬＤバーの製造方法におけるウェハ上のＬＤバーを示す概略図

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本開示の実施形態を、図面を参照して説明する。

【0015】

図１は、波長ビーム結合システム１０の概略図である。実際の波長ビーム結合（ＷＢＣ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｂｅａｍ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ））システムは図１に示した要素以外の構成要素を有するが、それらは省略されている。

【0016】

ＷＢＣシステム１０は、１つ以上のＬＤバー１００を含むレーザーダイオードバーアレイ（以下、ＬＤバーアレイともいう）１００Ａと、回折格子２００と、外部共振ミラー３００と、を有する。なお、ＬＤバー１００と、回折格子２００との間には、ＢＴＵ等の光学系（図示せず）が設けられていてよい。ＬＤバー１００が、レーザーダイオードバーアレイ１００Ａを構成する。

【0017】

本実施形態では回折格子２００として透過型の回折格子を用いているが、本開示の技術は、図２に示すような反射型の回折格子２００’を用いたＷＢＣシステム１０’に適用することも可能である。

【0018】

図３に、レーザーダイオードバー（以下、ＬＤバーともいう）１００の斜視図を示す。ＬＤバー１００は、互いに間隔をおいて形成された複数のエミッターの注入領域（以下、エミッターとも称する）１０１を有する。複数のエミッターは、ストライプ状に、ＬＤバー１００の長手方向に沿って一列に配列されている。電源供給部（図示せず）からＬＤバー１００内の全てのエミッター１０１に並列に電圧が供給されることで、各エミッター１０１に対応するレーザーエレメントから導波路方向（即ち、外部共振方向）に同時にレーザービームが出射される。

【0019】

尚、ＬＤバー１００のエミッター１０１は、例えば、窒化物半導体基板上に、第１導電型クラッド層、活性層、及び、第２導電型クラッド層の積層体に形成されている。また、ＬＤバー１００は、その上面にＰ側電極を有し、その下面にＮ側電極を有している（図３には図示せず）。また、ＬＤバー１００の光が出射される側の端面全体に透過膜が設けられ、透過膜と対向する光が出射されない側の端面全体に反射膜が設けられている（図３には図示せず）。

【0020】

図３では、リッジストライプと呼ばれる凸部ストライプ状の電流注入領域を持つレーザー構造としているが、他のレーザー構造でも構わない。ＬＤバー１００は、埋め込み構造を有していてもよく、その場合には、選択的に電流の注入領域１０１を形成すればよい。

【0021】

ＷＢＣシステム１０，１０’では、ＬＤバー１００の各エミッターから出射されるビームのうち、回折格子２００の回折条件を満たし、かつ、外部共振ミラー３００により垂直反射される波長が元のエミッター部に帰還することで、外部共振が発生しレーザー発振できる。

【0022】

各ＬＤバー１００及び各エミッター１０１の発振波長は、回折格子２００とＬＤバー１００との配置によって一意に決まる。この波長をロック波長と呼ぶ。

【0023】

ＬＤバー１００のゲインピーク波長（すなわち、ＬＤバー１００の構成に起因するＬＤバー１００の発振波長）と、外部共振によるロック波長との差が大きくなると、ビームが発振しにくくなる。

【0024】

ここで、回折格子２００において、回折格子の周期をｄ、入射角をα、出射角をβ、波長をλ、次数をｍとすると、回折格子２００の回折条件は、下記式（１）で表すことができる。
ｄ（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）＝ｍλ…式（１）

【0025】

なお、ここで実際に有効な次数はｍ＝１だけである回折格子配置を選択する。

【0026】

図４は１つのＬＤバー１００と回折格子２００との関係を示す。図５は、１つのＬＤバー１００内の各エミッター１０１に対する、ＷＢＣシステム１０のロック波長の例を示す。図５の例では、１つのＬＤバー１００に５０個のエミッター１０１が形成され、１番目のエミッター１０１から５０番目のエミッター１０１までの長さ（図４のＬＤバー１００の長さＷ）が１０ｍｍの例である。

【0027】

３０００本/ｍｍの溝周期の回折格子（ｄ＝０．３３３μｍ）を用いて、４００～５００ｎｍ程度の波長の光を入射角αが４５°となるように設定した場合、ＬＤバー１００の長さＷが１０ｍｍ、ＬＤバー１００から回折格子までの距離Ｌが２．６ｍのとき、ＬＤバー１００の両端位置に存在するエミッター１０１間でのロック波長の差Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}（以下、「ＬＤバー１００の両端位置のロック波長差Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}」と称する）は、計算上で約１．０ｎｍである。また、同じようにＬＤバー１００の長さＷが１０ｍｍ、ＬＤバー１００から回折格子までの距離Ｌが１．３ｍのとき、ＬＤバー１００の両端位置のロック波長の差Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}は約２．０ｎｍとなる。

【0028】

ＷＢＣシステム１０にＬＤバー１００を適用した際、ＬＤバー１００のエミッター１０１がＬＤバー１００の長手方向の存在する位置に応じて、当該エミッター１０１から出射されるレーザー光の回折格子２００への入射角が変化することになる。ここで、ＬＤバー１００内の各エミッター１０１のロック波長は、典型的には、ＬＤバー１００の長手方向に沿って次第に減少または増加する。例えば、１０ｍｍのＬＤバー１００内では、一端側のエミッター１０１のロック波長と他端側のエミッター１０１のロック波長とは１～２ｎｍ程度異なる。

【0029】

図６は、ＬＤバー１００の一個のエミッター１０１が発振できる波長の範囲を示す。図６中の曲線は、エミッター１０１のゲインスペクトル（以下、ＡＳＥスペクトルともいう）であり、ＬＤバー１００のゲインの波長依存性を示す。ＬＤバー１００が発振できるのはゲインが所定値以上の波長に限られる。換言すれば、ＬＤバー１００のゲインピーク波長から所定範囲内のロック波長は発振し、所定範囲外のロック波長は発振しない。図６の例では、ロック波長１は発振できる波長の範囲内なので発振するが、ロック波長２は発振できる波長の範囲外なので発振しない。

【0030】

図７に、ＬＤバー１００のエミッター１０１のＡＳＥスペクトルの典型例を示す。ＡＳＥスペクトルはＬＤバー１００の発振前のＥＬスペクトル（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、電流注入発光スペクトル）と定義され、本開示においては、注入電流値Ｉ＝０．８×Ｉ_ｔｈの時のＥＬスペクトルと定義する。Ｉ_ｔｈはＬＤバー１００の内部共振発振の閾値電流である。λ_ＡＳＥはＡＳＥスペクトルのピーク波長である。

【0031】

ＡＳＥスペクトルのピーク強度を基準にスライスレベルＳＬ値０．８以上のバンド幅Ｂ２Ｗ_{ＡＳＥ＿ｂａｒ}は３．２ｎｍ、ＳＬ値０．９以上のバンド幅Ｂ１Ｗ_{ＡＳＥ＿ｂａｒ}は１．２ｎｍである。ＷＢＣシステム１０，１０’にて外部共振によるレーザー発振を実現するには、λ_ＡＳＥ±（Ｂ２Ｗ_{ＡＳＥ＿ｂａｒ}／２）、すなわちλ_ＡＳＥ±１．６ｎｍの範囲内に外部共振によるロック波長が一致していることが重要である。ここで、λ_ＡＳＥ±（Ｂ１Ｗ_{ＡＳＥ＿ｂａｒ}／２）、すなわちλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内に外部共振によるロック波長が位置すれば、ＷＢＣシステム１０，１０’の更なる高性能化が可能となる。

【0032】

図８及び図９は、ＬＤバー１００の各エミッター１０１のゲインピーク波長（以下、ＡＳＥ波長ともいう）と、ＷＢＣシステム１０によるロック波長との関係を示す。上述したように、ロック波長は回折格子２００への入射角の変化に対応した傾きをもつ。又、図８と図９とでは、ＬＤバー１００の各エミッター１０１のゲインピーク波長の分布は、ＬＤバー１００の製造方法の相違により、異なる傾きを有するものとなっている（図１０を参照して後述）。

【0033】

図８の例のように、ＬＤバー１００内のゲインピーク波長の分布が、ロック波長の傾きの正負と同じ向きの場合で、全てのエミッター１０１において、ゲインピーク波長とロック波長との差が所定範囲内に収まっている場合は、全てのエミッター１０１を発振させることができる。又、図８では、ＬＤバー１００内のゲインピーク波長の分布の傾きが、ＬＤバー１００の長手方向に沿った各位置のロック波長の分布の傾きと近くなっている。そのため、ＬＤバー１００内の各位置で、エミッター１０１のゲインピーク波長がロック波長近くに存在することになり、各エミッター１０１の出力を最大化することが可能となる。

【0034】

これに対して、図９の例のように、ＬＤバー１００内のゲインピーク波長の分布の一部が、ＬＤバー１００の両端位置のロック波長の範囲から外れている場合、その範囲外となる一部のエミッター１０１を発振させることができない。

【0035】

尚、図９の例では、ＬＤバー１００内のゲインピーク波長の分布を全体として引き上げることで、ＬＤバー１００の各エミッター１０１のゲインピーク波長を、ＬＤバー１００の両端位置のロック波長の範囲内に収めることができる。しかしながら、かかる構成としても、ＬＤバー１００内のゲインピーク波長の分布の傾きが、ＬＤバー１００の長手方向に沿った各位置のロック波長の分布の傾きと比較して小さいため、ＬＤバー１００の有する複数のエミッター１０１の中で、ゲインピーク波長がロック波長と乖離し、出力が小さくなるエミッター１０１が発生してしまう。

【0036】

かかる観点から、本開示に係るＬＤバー１００の製造方法は、ＬＤバー１００内の各エミッター１０１のゲインピーク波長の分布を、図８のように調整するべく、エミッター１０１の形成方向と窒化物半導体基板のオフ角の主軸方向との関係の調整を図っている。

【0037】

図１０を参照してＬＤバー１００の製造方法を説明する。ＬＤバー１００の製造では、まず、ウェハ４００上に発光層を含む半導体レーザー積層構造をエピタキシャル成長により形成し、その後、積層されたウェハ４００上にエミッター１０１部としてリッジストライプ構造を形成し、その後、Ｐ側電極及びＮ側電極を形成する。次いで、複数のＬＤバー１００を切り出し、ＬＤバーのリア端面に高反射コート膜を、フロント端面に反射防止コート膜を形成する。さらに、切り出した複数のＬＤバー１００を組み合わせることで、ＷＢＣシステム１０で用いられるレーザーダイオードバーアレイ１００Ａが作製される。

【0038】

ウェハ４００としては、窒化物半導体基板が用いられ、特にＧａＮ基板を用いることが好ましい。波長３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長帯の半導体レーザーを作製する場合には、ＧａＮ基板を母材ウェハとして用いることが好ましい。

【0039】

通常、ＧａＮ基板は、活性層の結晶出来栄えの向上を目的として、ある軸に対して、一定のオフ角（０°より大きく、０．３°～０．７°程度）を傾けている。一般に、ＧａＮ基板の基板面は、（０００１）を面方位とし、そのオフ角の主軸方向（オフ角が０°の結晶面に対する基板面の傾き方向を表す。以下同じ）が、±ｍ軸方向又は±ａ軸方向に設定される。尚、図１０では、ウェハ４００の基板面のオフ角の主軸方向は、+ａ軸方向に設定されている。

【0040】

また、ＧａＮ基板は、熱膨張係数が異なる異種基板を使った結晶成長により形成されるため、一般に、ＳｉやＧａＡｓに比べると、ＧａＮ基板内に結晶反りが生じやすい。本願の発明者らの知見によると、ＧａＮ基板内の結晶反りに起因して、ＧａＮ基板の（０００１）面にオフ角を設けてインゴットからＧａＮ基板を切り出すと、ＧａＮ基板の基板面内においては、図１０に示すように、オフ角の主軸方向に沿って、オフ角が次第に大きくなる。そして、ＩｎＧａＮ層をエピタキシャル成長させた際の半導体レーザーの発光波長（即ち、ゲインピーク波長）は、ＧａＮ基板のオフ角の変化に応じて３０ｎｍ／°程度の割合で変化する。

【0041】

ＧａＮ基板面内に存在するオフ角分布は半導体レーザーの発光層の出来栄え、特に発光波長に大きく影響する。一般的に波長３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長帯の半導体レーザーを作製する場合、発光層にはＩｎを含むＩｎＧａＮ層が用いられることが好ましい。ＩｎＧａＮ層のＩｎ組成はＧａＮ基板面内に存在するオフ角分布に影響を受け、オフ角が大きい領域ではＩｎ組成が小さく、発振波長が短波となりやすい。

【0042】

つまり、ＬＤバー１００に形成された複数のエミッター１０１それぞれの発光波長は、当該エミッター１０１が形成された位置のウェハ４００のオフ角に応じて異なる波長となる（例えば、図８、図９を参照）。

【0043】

そして、本願の発明者らは、かかる知見をもとに、ＬＤバー１００の製造方法の最適化を図り、ＬＤバー１００の導波路方向が、ウェハ４００の基板面のオフ角の主軸方向に対して垂直となるように、ＬＤバー１００を形成する、という技術的思想に想到した。

【0044】

かかる構成によって、ＬＤバー１００の複数のエミッター１０１を、ウェハ４００のオフ角が漸減又は漸増する方向に沿って配列することが可能となるため、当該複数のエミッター１０１の発光波長（ゲインピーク波長）の分布を、ＬＤバー１００の長手方向に沿って漸減又は漸増させることが可能となる。つまり、これにより、ＬＤバー１００の長手方向の各位置におけるロック波長の分布の傾きにあわせるように、ＬＤバー１００の長手方向の各位置におけるゲインピーク波長の分布を傾かせることができ、図８のように、ＬＤバー１００の各エミッター１０１において、ゲインピーク波長をロック波長付近に存在させることが可能である。そして、これによって、ＬＤバー１００のすべてのエミッター１０１を発振可能とすることができ、加えて、各エミッター１０１の出力を最大化することが可能となる。

【0045】

又、かかる構成によって、ゲインピーク波長を、エミッター１０１の導波路方向に沿って一様とすることが可能となる。これによって、ＬＤバー１００の各エミッター１０１の出力を最大化することが可能となる。

【0046】

なお、ＬＤバー１００の基板面のオフ角の主軸方向がＬＤバー１００の導波路方向に対して垂直であるとは、基板面のオフ角の主軸方向と導波路方向との交わる角度が略９０°であればよく、実際の基板面のオフ角の主軸方向は導波路方向に対して正確に垂直ではなく、垂直からある程度角度を持っている。

【0047】

以下、上記した製造方法で製造したＬＤバー１００の性能の検証結果について、説明する。

【0048】

＜実施例１＞
本実施例では、ＬＤバー１００の各エミッター１０１のロック波長が、ＬＤバー１００のエミッター１０１のゲインピーク波長の発振可能な範囲に含まれるよう、図１０に示すような、オフ角の主軸方向：＋ａ軸方向、オフ角度勾配：０．００４°／ｍｍ、中心オフ角：０．４６°のＧａＮ基板上にＬＤバー１００を形成した。ＬＤバー１００のバー長は１０ｍｍ、共振器長は２ｍｍである。図１０に示すように、ウェハ４００面内のオフ角の主軸方向は＋ａ軸方向であるため、ウェハ４００から切り出されたＬＤバー１００の長手方向にオフ角の主軸方向が存在している。

【0049】

図１１に、本実施例に係る各ＬＤバー１００のＡＳＥスペクトルのピーク波長λ_ＡＳＥの、ＬＤバー１００の長手方向における分布幅（図１１の各ＬＤバー１００内の数値を参照）を示す。本実施例では、ＬＤバー１００の両端位置のロック波長差Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}は２．０ｎｍである。ＬＤバー１００の長手方向のサイズは１０ｍｍである。ＬＤバー１００のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±１．６ｎｍ分布の範囲内に、当該エミッター１０１のロック波長が含まれるＬＤバー１００は白抜き、各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±１．６ｎｍ分布の範囲外にロック波長分布が位置するＬＤバー１００は黒く示す。

【0050】

図１１では、ウェハ４００面内に形成された複数のＬＤバー１００のすべて（６０バー／６０バー）において、各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±１．６ｎｍ分布の範囲内にロック波長分布が含まれる。したがって、ウェハ４００から製造されるＬＤバー１００は全て外部共振によるレーザー発振が可能である。

【0051】

図１２に、本実施例にてウェハ４００上に形成した各ＬＤバー１００のＡＳＥスペクトルのピーク波長λ_ＡＳＥの、ＬＤバー１００の長手方向における分布幅（図１２の各ＬＤバー１００内の数値を参照）を示す。図１２では、図１１の場合と同様のウェハ４００において、各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍ分布の範囲内にロック波長分布が含まれるＬＤバー１００は白抜き、各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍ分布の範囲外にロック波長分布が位置するＬＤバー１００は黒く示す。ＬＤバー１００の両端位置のロック波長差Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}は２．０ｎｍ、ＬＤバー長は１０ｍｍである。

【0052】

図１２に示す本実施例のウェハ４００面内では、ロック波長分布が各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲外にあるＬＤバー１００が存在しているものの、８１．７％（４９バー／６０バー）のＬＤバー１００が白抜き、すなわち各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍ分布の範囲内にロック波長分布が含まれるＬＤバー１００である。したがって、比較的高い割合でより高性能なＷＢＣシステム１０，１０’を実現可能なＬＤバー１００を得ることができていることが分かる。

【0053】

本実施例ではＧａＮウェハ４００のオフ角の主軸方向を＋ａ軸方向としており、導波路方向、すなわちｍ軸方向にはオフ角がほぼ存在していない（０．０００５°／ｍｍ以下）。そのため、図１０に示すようにウェハ４００から切り出したＬＤバー１００は、導波路方向には一様なＡＳＥスペクトルのピーク波長λ_ＡＳＥを有する。ＬＤバー１００が導波路方向に対して一様なλ_ＡＳＥを有することで、レーザー発振のゲインを最大化することができる。そのため、このようなＬＤバー１００を用いることで、ＷＢＣシステム１０，１０’の高効率化及び高出力化が可能である。

【0054】

図１３に、本実施例にてウェハ４００上に形成した各ＬＤバー１００のＡＳＥスペクトルのピーク波長λ_ＡＳＥの、導波路方向における分布幅（図１３の各ＬＤバー１００内の数値を参照）を示す。図１３では、ウェハ４００面内のＬＤバー１００の２ｍｍ長の導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバー１００は白抜き、範囲外にあるＬＤバー１００は黒く示す。

【0055】

図１３を参照すると、ウェハ４００面内において導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバーは９８％（５９バー／６０バー）存在する。このことから、高い割合で、導波路方向におけるλ_ＡＳＥが一定の範囲内にあるＬＤバー１００を得ることができ、ウェハ４００からＬＤバー１００を製造する際に、高い歩留まりで高品質のＬＤバー１００を製造することができていることが分かる。

【0056】

なお、製品対象としては、ウェハ４００面内に形成されたＬＤバー１００のうち、図１２及び図１３のいずれでも白抜きで示されたＬＤバー１００を用いることが特に好ましい。すなわち、ＬＤバー１００のロック波長分布がλ_ＡＳＥ±１．６ｎｍ分布の範囲内にあり、かつ、導波路方向のＡＳＥスペクトルのピーク波長λ_ＡＳＥ分布が、ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあることが特に好ましい。なお、図１２及び図１３から、両方の条件を満たすＬＤバー１００はウェハ面内に８０％（４８バー／６０バー）存在する。したがって、高い歩留でＷＢＣシステムの出力を最大化可能な非常に高品質のＬＤバー１００を得ることができていることが分かる。

【0057】

図１４に、従来技術に係るＬＤバーの製造方法において、ウェハ上に形成した各ＬＤバーのＡＳＥスペクトルのピーク波長λ_ＡＳＥの、ＬＤバー１００の長手方向における分布幅（図１４の各ＬＤバー１００内の数値を参照）を示す。図１４では、オフ角の主軸方向：＋ｍ軸方向、オフ角度勾配：０．００９°／ｍｍ、中心オフ角：０．３８°のＧａＮ基板上にＬＤバーを形成する。各ＬＤバーのバー長は１０ｍｍ、共振器長は２ｍｍである。

【0058】

図１４では、ウェハにおいて、各ＬＤバーの中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±１．６ｎｍ分布の範囲内にロック波長分布が含まれるＬＤバーは白抜き、各ＬＤバーの中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±１．６ｎｍ分布の範囲外にロック波長分布が位置するＬＤバーは黒く示す。ＬＤバー１００の両端位置のロック波長差Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}は２．０ｎｍである。図１４のウェハ面内では、各ＬＤバーの中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±１．６ｎｍ分布の範囲内にロック波長が含まれるＬＤバーは６５％（３９バー／６０バー）のみ存在している。

【0059】

図１５は、図１４と同様に従来技術に係るＬＤバーの製造方法において、ウェハ上に形成した各ＬＤバーのＡＳＥスペクトルのピーク波長λ_ＡＳＥの、導波路方向における分布幅（図１５の各ＬＤバー１００内の数値を参照）を示す。図１５では、ウェハ面内のＬＤバーの２ｍｍ長の導波路方向のＡＳＥスペクトルのピーク波長λ_ＡＳＥ分布が、各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバー１００は白抜き、範囲外にあるＬＤバーは黒く示す。

【0060】

図１５のウェハでは、オフ角の主軸方向が＋ｍ軸方向であるため、製造されるＬＤバー内にオフ角度分布による波長分布が発生してしまう。そのため、導波路方向に対して十分なＡＳＥスペクトルのピーク波長λ_ＡＳＥの一様性を得ることが出来ず、図１５のウェハ面内で、導波路方向のＡＳＥスペクトルのピーク波長に係るλ_ＡＳＥ分布が、ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバーは８１％（４９バー／６０バー）のみである。

【0061】

図１４及び図１５から、ＬＤバー１００のロック波長分布がλ_ＡＳＥ±１．６ｎｍ分布の範囲内にあり、かつ、導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバー１００は５５％（３４バー／６０バー）しかない。したがって、従来技術に係る製造方法では、高品質なＬＤバー１００を製造する際の歩留まりが低下する。

【0062】

以上のように、本実施例に係る製造方法で形成したＬＤバー１００と、従来技術に係る製造方法で形成したＬＤバーと、を比較すると分かるように、ＬＤバー１００の基板面のオフ角の主軸方向を、ＬＤバー１００の導波路方向に対して垂直に設定することで、高出力なＬＤバー１００を製造することが可能である。

【0063】

＜実施例２＞
本実施例では、実施例１と同様の方法で、ＬＤバー１００をオフ角の主軸方向：＋ａ軸方向、オフ角度勾配：０．００９°／ｍｍ、中心オフ角：０．４４°のＧａＮ製のウェハ４００上に形成する。実施形態１と同様に、ＬＤバー１００のバー長は１０ｍｍ、共振器長は２ｍｍである。本実施例は、オフ角度勾配が０．００９°／ｍｍに設定されている点で、実施例１と相違する。

【0064】

図１６に、本実施例にてウェハ４００上に形成した各ＬＤバー１００のλ_ＡＳＥの、ＬＤバー１００の長手方向における分布幅（図１６の各ＬＤバー１００内の数値を参照）を示す。ＬＤバー１００の両端位置のロック波長差Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}は２．０ｎｍである。図１６では、各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍ分布の範囲内にロック波長分布が含まれるＬＤバー１００は白抜き、各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍ分布の範囲外にロック波長分布が位置するＬＤバー１００は黒く示す。

【0065】

図１６に示す本実施例のウェハ４００面内では、ロック波長分布が各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲外にあるＬＤバー１００が存在しているものの７３．３％（４４バー／６０バー）のＬＤバー１００が白抜き、すなわち各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍ分布の範囲内にロック波長分布が含まれるＬＤバー１００である。したがって、オフ角度勾配を０．００９°／ｍｍとする場合にも、比較的高い割合でより高性能なＷＢＣシステム１０，１０’を実現可能なＬＤバー１００を得ることができていることが分かる。

【0066】

図１７に、本実施例にてウェハ４００上に形成した各ＬＤバー１００のλ_ＡＳＥの、導波路方向における分布幅（図１７の各ＬＤバー１００内の数値を参照）を示す。図１７では、ウェハ４００面内のＬＤバー１００の２ｍｍ長の導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバーを白抜き、範囲外にあるＬＤバー１００は黒く示す。

【0067】

図１７を参照すると、ウェハ４００面内において導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバー１００は８６．７％（５２バー／６０バー）存在する。このことから、高い割合で、導波路方向におけるλ_ＡＳＥが一定の範囲内にあるＬＤバー１００を得ることができ、ウェハ４００からＬＤバー１００を製造する際に、高い歩留まりで高品質のＬＤバー１００を製造することができていることが分かる。

【0068】

なお、ウェハ４００面内に形成されたＬＤバー１００のうち、図１６と図１７の両方で、白抜きで示されたＬＤバー１００、すなわち、ＬＤバー１００のロック波長分布がλ_ＡＳＥ±１．６ｎｍ分布の範囲内にあり、かつ、導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあることを満たすＬＤバー１００は、ウェハ４００内に６１．７％（３８バー／６０バー）存在する。したがって、高い歩留でＷＢＣシステム１０，１０’の出力の最大化が可能な非常に高品質のＬＤバー１００を得ることができることが分かる。

【0069】

実施例１及び２ではＬＤバー１００を形成するウェハ４００のオフ角の主軸方向を＋ａ軸方向、オフ角度勾配を０．００４～０．００９°／ｍｍ、ＬＤバー１００のバー長及び共振器長をそれぞれ１０ｍｍ及び２ｍｍとしているが、様々なＬＤバー１００のバー長にてオフ勾配を適正化することで使用することが可能である。

【0070】

ＷＢＣシステム１０，１０’の適正化を実現するにはＬＤバー１００の長手方向におけるオフ角度勾配ΔＤを、下記式（２）の範囲内となるように設定することが好ましい。
０＜ΔＤ≦（（Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}＋３．２）／Ｌｔ）／３０…式（２）
（但し、Ｌｔ（ｍｍ）はＬＤバー１００のバー長、Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}はＬＤバー１００の両端位置のロック波長差（ｎｍ）である）

【0071】

更に、高性能なＷＢＣシステム１０，１０’を構築するには、ＬＤバー１００の長手方向に対してオフ角度勾配ΔＤを、下記式（３）の範囲内となるように設定することが好ましい。
（（Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}－１）／Ｌｔ）／０．３≦ΔＤ≦（Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}＋１）／Ｌｔ）／３０…式（３）

【0072】

尚、上記式（２）及び式（３）は、下記式（４）が充足する場合に好適な条件である。
０＞（（Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}－１．２）／Ｌｔ）／３０ …式（４）

【0073】

但し、下記式（５）の状態においては、ＬＤバー１００の両端位置のロック波長差が、下記式（６）の範囲内となるように、ＷＢＣシステム１０，１０’を設定すればよい。
０＞（（Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}－１．２）／Ｌｔ）／３０…式（５）
０＜ΔＤ≦（（Δλ_{ＥＣ＿ｂａｒ}＋１．２）／Ｌｔ）／３０…式（６）

【0074】

なお、ＷＢＣシステム１０，１０’の出力を最大化可能な高品質のＬＤバー１００を得る観点から、オフ角度勾配ΔＤは、上記式（２）及び（３）の両方、又は上記式（２）及び（４）の両方を満たすことが好ましい。

【0075】

＜実施例３＞
本実施例では、実施例１と同様の方法で、ＬＤバー１００をオフ角の主軸方向＋ａ軸方向、オフ角度勾配０．００４°／ｍｍ、中心オフ角０．４６°のＧａＮ製のウェハ４００上に形成する。又、実施例１と同様に、ＬＤバー１００のバー長は１０ｍｍである。本実施例は、ＬＤバー１００の共振器長が１ｍｍに設定されている点で、実施例１と相違する。

【0076】

図１８は、本実施例にてウェハ４００上に形成した各ＬＤバーのλ_ＡＳＥの、導波路方向における分布幅（図１８の各ＬＤバー１００内の数値を参照）を示す。図１８では、ウェハ４００面内のＬＤバー１００の２ｍｍ長の導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバー１００を白抜き、範囲外にあるＬＤバー１００は黒く示す。

【0077】

図１８に示すように、１ｍｍの共振器長を持つＬＤバー１００に対しては導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が小さく、ウェハ４００面内において導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバーは１００％（１２０バー／１２０バー）である。このことから、共振器長が１ｍｍの場合にも、高い割合で、導波路方向におけるλ_ＡＳＥが一定の範囲内にあるＬＤバー１００を得ることができ、ウェハ４００からＬＤバー１００を製造する際に、高い歩留まりで高品質のＬＤバー１００を製造することができていることが分かる。

【0078】

＜実施例４＞
本実施例では、実施例１と同様の方法で、ＬＤバー１００をオフ角の主軸方向＋ａ軸方向、オフ角度勾配０．００４°／ｍｍ、中心オフ角０．４６°のＧａＮウェハ４００上に形成する。実施形態１と同様に、ＬＤバー１００のバー長は１０ｍｍである。本実施例は、ＬＤバー１００の共振器長が４ｍｍに設定されている点で、実施例１と相違する。

【0079】

図１９は、本実施例にてウェハ４００上に形成した各ＬＤバーのλ_ＡＳＥの、導波路方向における分布幅（図１９の各ＬＤバー１００内の数値を参照）を示す。図１９では、ウェハ４００面内のＬＤバー１００の２ｍｍ長の導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、各ＬＤバーの中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバーを白抜き、範囲外にあるＬＤバーは黒く示す。

【0080】

図１９に示すように、４ｍｍの共振器長を持つＬＤバー１００に対しても、ウェハ４００面内において導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバーは９０％（２７バー／３０バー）存在する。このことから、共振器長が４ｍｍの場合にも、高い割合で、導波路方向におけるλ_ＡＳＥが一定の範囲内にあるＬＤバー１００を得ることができ、ウェハ４００からＬＤバー１００を製造する際に、高い歩留まりで高品質のＬＤバー１００を製造することができていることが分かる。

【0081】

＜実施例５＞
本実施例では、実施形態１と同様の方法で、ＬＤバー１００をオフ角の主軸方向＋ａ軸方向、オフ角度勾配０．００４°／ｍｍ、中心オフ角０．４６°のＧａＮウェハ４００上に形成する。実施例１と同様に、ＬＤバー１００のバー長は１０ｍｍである。本実施例は、ＬＤバー１００の共振器長が６ｍｍに設定されている点で、実施例１と相違する。

【0082】

図２０は、本実施例にてウェハ４００上に形成した各ＬＤバーのλ_ＡＳＥの、導波路方向における分布幅（図２０の各ＬＤバー１００内の数値を参照）を示す。図２０では、ウェハ４００面内のＬＤバー１００の２ｍｍ長の導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、各ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバー１００を白抜き、範囲外にあるＬＤバー１００は黒く示す。

【0083】

図２０に示すように、６ｍｍの共振器長を持つＬＤバー１００に対しても、ウェハ４００面内において導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバー１００は７８％（１４バー／１８バー）存在する。このことから、共振器長が４ｍｍの場合にも、高い割合で、導波路方向におけるλ_ＡＳＥが一定の範囲内にあるＬＤバー１００を得ることができ、ウェハ４００からＬＤバー１００を製造する際に、高い歩留まりで高品質のＬＤバー１００を製造することができていることが分かる。

【0084】

＜実施例６＞
本実施例では、実施例１と同様の方法で、ＬＤバー１００をオフ角の主軸方向＋ａ軸方向、オフ角度勾配０．００４°／ｍｍ、中心オフ角０．４６°のＧａＮウェハ４００上に形成する。実施例１と同様に、ＬＤバー１００のバー長は１０ｍｍである。本実施例は、ＬＤバー１００の共振器長が８ｍｍに設定されている点で、実施例１と相違する。

【0085】

図２１は、本実施例にてウェハ４００上に形成した各ＬＤバー１００のλ_ＡＳＥの、各ＬＤバー１００内（導波路方向）における分布幅（図２１の各ＬＤバー１００内の数値を参照）を示す。図２１では、ウェハ４００面内のＬＤバー１００の２ｍｍ長の導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、各ＬＤバーの中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバーを白抜き、範囲外にあるＬＤバーは黒く示す。

【0086】

図２１に示すように、８ｍｍの共振器長を持つＬＤバー１００に対しても、ウェハ４００面内において導波路方向のλ_ＡＳＥ分布が、ＬＤバー１００の中心及び両端のエミッター１０１のλ_ＡＳＥ±０．６ｎｍの範囲内にあるＬＤバーは６４％（９バー／１４バー）存在する。このことから、共振器長が４ｍｍの場合にも、高い割合で、導波路方向におけるλ_ＡＳＥが一定の範囲内にあるＬＤバー１００を得ることができ、ウェハ４００からＬＤバー１００を製造する際に、高い歩留まりで高品質のＬＤバー１００を製造することができていることが分かる。

【0087】

上述の実施例１～６においては、ＬＤバー１００の共振器長１ｍｍ以上８ｍｍ以下の範囲内のＬＤバーを作成し、外部共振にてレーザー発振を実現させて、ＷＢＣシステム１０，１０’を構築している。通常の内部共振型の単一ＬＤにて使用されている典型的な共振器長が０．３ｍｍ～１ｍｍ程度であることを考えれば、０．３ｍｍ以上であれば外部共振にてレーザー発振を実現させることが出来る。また、実施例１～６により共振器長は１ｍｍ以上、６ｍｍ以下が歩留の観点からは望ましい。

【産業上の利用可能性】

【0088】

本開示のレーザーダイオードバー及び波長ビーム結合システムは、波長ビーム結合システムの発振性能を向上させることができるため、高いパワーの加工システムに適用できる。

【符号の説明】

【0089】

１０、１０’ 波長ビーム結合システム
１００ レーザーダイオードバー
１００Ａ レーザーダイオードバーアレイ
１０１ 注入領域
２００、２００’ 回折格子
３００ 外部共振ミラー
４００ ウェハ

【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】