JP2000077776A - 半導体レーザー - Google Patents
半導体レーザーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 良好な劈開面を得ることが困難な基板構造で
あっても、共振構造で且つ光出射構造を実現できる半導
体レーザーを提供する。 【解決手段】 この半導体レーザーは、透明なサファイ
ア基板１上に障壁層および井戸層となる２種のＩｎＧａ
Ｎ層を交互に積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）から成る
活性層７を含む各種の半導体層を形成して成る。前記活
性層７に隣接するクラッド層８であって活性領域の一方
の側には反射波を生成するための回折格子パターン８ｂ
（図示せず）が形成され、活性領域の他方の側には反射
波を生成するとともに前記サファイア基板１に垂直な方
向にレーザー光を出射させるための回折格子パターン８
ａが形成されている。そして、前記サファイア基板１の
レーザー光が出射することになる面には、当該レーザー
光の波面を整形するためのホログラム１６が形成されて
いる。
あっても、共振構造で且つ光出射構造を実現できる半導
体レーザーを提供する。 【解決手段】 この半導体レーザーは、透明なサファイ
ア基板１上に障壁層および井戸層となる２種のＩｎＧａ
Ｎ層を交互に積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）から成る
活性層７を含む各種の半導体層を形成して成る。前記活
性層７に隣接するクラッド層８であって活性領域の一方
の側には反射波を生成するための回折格子パターン８ｂ
（図示せず）が形成され、活性領域の他方の側には反射
波を生成するとともに前記サファイア基板１に垂直な方
向にレーザー光を出射させるための回折格子パターン８
ａが形成されている。そして、前記サファイア基板１の
レーザー光が出射することになる面には、当該レーザー
光の波面を整形するためのホログラム１６が形成されて
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光情報機器などに
用いられる半導体レーザーに関する。
用いられる半導体レーザーに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザーは、基板の対向する一対
の端面が劈開面となり、この劈開面をミラーとすること
で共振器構造を実現している。そして、かかる劈開面に
よるミラーは、ＧａＡｓ系やＩｎＰ系などの半導体レー
ザーにおいては、基板端面における劈開性が良好である
ため、簡単に得ることができる。
の端面が劈開面となり、この劈開面をミラーとすること
で共振器構造を実現している。そして、かかる劈開面に
よるミラーは、ＧａＡｓ系やＩｎＰ系などの半導体レー
ザーにおいては、基板端面における劈開性が良好である
ため、簡単に得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サファ
イア基板ＧａＮ系の半導体レーザーでは、基板端面の劈
開性があまり良好でないためミラーとしての品質が悪
く、生産歩留りが低いという問題があった。そのためＲ
ＩＥ（リアクティブイオンエッチング）でミラーとなる
ように加工することも行われているが、図９に示すよう
にこのミラー形成方法では端面の垂直精度が悪く、ダメ
ージも残るため、閾値電流の上昇や寿命の低下などの特
性劣化を招く。またＲＩＥでは十分な深さまでエッチン
グするのが困難なため、基板での反射・屈折によってビ
ーム品質が悪くなるなど、新たな問題が生ずる。更に、
基板端面が波打ったり斜めに欠けるなど、前記ＲＩＥに
よる処理では対応できない場合も生じやすい。
イア基板ＧａＮ系の半導体レーザーでは、基板端面の劈
開性があまり良好でないためミラーとしての品質が悪
く、生産歩留りが低いという問題があった。そのためＲ
ＩＥ（リアクティブイオンエッチング）でミラーとなる
ように加工することも行われているが、図９に示すよう
にこのミラー形成方法では端面の垂直精度が悪く、ダメ
ージも残るため、閾値電流の上昇や寿命の低下などの特
性劣化を招く。またＲＩＥでは十分な深さまでエッチン
グするのが困難なため、基板での反射・屈折によってビ
ーム品質が悪くなるなど、新たな問題が生ずる。更に、
基板端面が波打ったり斜めに欠けるなど、前記ＲＩＥに
よる処理では対応できない場合も生じやすい。
【０００４】この発明は、上記の事情を鑑み、良好な劈
開面を得ることがが困難な基板構造であっても、共振構
造で且つ光出射構造を実現できる半導体レーザーを提供
することを目的とする。
開面を得ることがが困難な基板構造であっても、共振構
造で且つ光出射構造を実現できる半導体レーザーを提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体レーザ
ーは、上記の課題を解決するために、透明な基板上に活
性層を含む各種の半導体層を形成して成る半導体レーザ
ーにおいて、前記活性層に隣接する箇所であって活性領
域の一方の側には反射波を生成するための回折格子パタ
ーンが形成され、活性領域の他方の側には反射波を生成
するとともに前記の透明な基板に垂直な方向にレーザー
光を出射させるための回折格子パターンが形成され、前
記の透明な基板のレーザー光が出射することになる面に
は、当該レーザー光の波面を整形するための光学素子が
形成されていることを特徴とする。尚、本発明における
透明な基板とは、前記レーザ光が透過することが可能な
基板のことである。
ーは、上記の課題を解決するために、透明な基板上に活
性層を含む各種の半導体層を形成して成る半導体レーザ
ーにおいて、前記活性層に隣接する箇所であって活性領
域の一方の側には反射波を生成するための回折格子パタ
ーンが形成され、活性領域の他方の側には反射波を生成
するとともに前記の透明な基板に垂直な方向にレーザー
光を出射させるための回折格子パターンが形成され、前
記の透明な基板のレーザー光が出射することになる面に
は、当該レーザー光の波面を整形するための光学素子が
形成されていることを特徴とする。尚、本発明における
透明な基板とは、前記レーザ光が透過することが可能な
基板のことである。
【０００６】上記の構成であれば、基板端面が良好な劈
開性を持たない場合でも、活性領域を挟む一対の回折格
子パターンによって共振構造が得られるとともに、誘導
放出されるレーザー光を前記の基板端面ではなくて基板
に垂直な方向に出射させることができる。そして、透明
な基板側から出射されることになるレーザー光は、微小
スポット化が容易でない特性を有するが、基板のレーザ
ー光が出射することになる面には、上記の光学素子が形
成されているので、当該レーザー光の波面が整形される
ことになり、例えば、光ピックアップなどに使用するこ
とも可能となる。
開性を持たない場合でも、活性領域を挟む一対の回折格
子パターンによって共振構造が得られるとともに、誘導
放出されるレーザー光を前記の基板端面ではなくて基板
に垂直な方向に出射させることができる。そして、透明
な基板側から出射されることになるレーザー光は、微小
スポット化が容易でない特性を有するが、基板のレーザ
ー光が出射することになる面には、上記の光学素子が形
成されているので、当該レーザー光の波面が整形される
ことになり、例えば、光ピックアップなどに使用するこ
とも可能となる。
【０００７】また、この発明の半導体レーザーは、透明
な基板上に活性層を含む各種の半導体層を形成して成る
半導体レーザーにおいて、前記活性層に隣接して形成さ
れた共振用回折格子パターンの少なくとも一部が、前記
の透明な基板に垂直な方向にレーザー光を出射させるた
めのパターン部分を有しており、前記の透明な基板のレ
ーザー光が出射することになる面には、当該レーザー光
の波面を整形するための光学素子が形成されていること
を特徴とする。尚、本発明における透明な基板とは、前
記レーザ光が透過することが可能な基板のことである。
な基板上に活性層を含む各種の半導体層を形成して成る
半導体レーザーにおいて、前記活性層に隣接して形成さ
れた共振用回折格子パターンの少なくとも一部が、前記
の透明な基板に垂直な方向にレーザー光を出射させるた
めのパターン部分を有しており、前記の透明な基板のレ
ーザー光が出射することになる面には、当該レーザー光
の波面を整形するための光学素子が形成されていること
を特徴とする。尚、本発明における透明な基板とは、前
記レーザ光が透過することが可能な基板のことである。
【０００８】上記の構成であれば、基板端面が良好な劈
開性を持たない場合でも、共振用回折格子パターンによ
って共振構造が得られるとともに、誘導放出されるレー
ザー光を前記の基板端面ではなくて基板に垂直な方向に
出射させることができる。そして、透明な基板側から出
射されることになるレーザー光は、微小スポット化が容
易でない特性を有するが、基板のレーザー光が出射する
ことになる面には、上記の光学素子が形成されているの
で、当該レーザー光の波面が整形されることになり、例
えば、光ピックアップなどに使用することも可能とな
る。
開性を持たない場合でも、共振用回折格子パターンによ
って共振構造が得られるとともに、誘導放出されるレー
ザー光を前記の基板端面ではなくて基板に垂直な方向に
出射させることができる。そして、透明な基板側から出
射されることになるレーザー光は、微小スポット化が容
易でない特性を有するが、基板のレーザー光が出射する
ことになる面には、上記の光学素子が形成されているの
で、当該レーザー光の波面が整形されることになり、例
えば、光ピックアップなどに使用することも可能とな
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、この発明
の実施の形態を図に基づいて説明する。
の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１０】図１は、この実施の形態１の半導体レーザ
ーの全体構成を示した概略の正面図である。この半導体
レーザーは、透明なサファイア基板１上に、ｉ型ＡｌＧ
ａＮバッファ層２と、ｉ型ＧａＮ層３と、ｎ型ＧａＮ層
４と、ｎ型ＩｎＧａＮクラック防止層５と、ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層６と、障壁層および井戸層となる２種の
ＩｎＧａＮ層を交互に積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）
から成る活性層７と、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層８と、
ｐ型ＧａＮコンタクト層９とがこの順に積層されて形成
されている。そして、前記のｐ型ＧａＮコンタクト層９
の表面上及びｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６におけるメサ
エッチングされた表面上には、絶縁層１０が形成されて
おり、この絶縁層１０に形成した開口部を通じて、ｐ型
ＧａＮコンタクト層９にはｐ電極１１が形成され、ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層６にはｎ電極１２が形成されてい
る。更に、ｐ電極１１上にはパッド電極１３が形成さ
れ、ｎ電極１２上にはパッド電極１４が形成されてい
る。なお、この図１において、太実線の丸で囲んだ領域
が発光部となるが、この発光部から紙面垂直方向にレー
ザー光が出射されるわけではない。
ーの全体構成を示した概略の正面図である。この半導体
レーザーは、透明なサファイア基板１上に、ｉ型ＡｌＧ
ａＮバッファ層２と、ｉ型ＧａＮ層３と、ｎ型ＧａＮ層
４と、ｎ型ＩｎＧａＮクラック防止層５と、ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層６と、障壁層および井戸層となる２種の
ＩｎＧａＮ層を交互に積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）
から成る活性層７と、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層８と、
ｐ型ＧａＮコンタクト層９とがこの順に積層されて形成
されている。そして、前記のｐ型ＧａＮコンタクト層９
の表面上及びｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６におけるメサ
エッチングされた表面上には、絶縁層１０が形成されて
おり、この絶縁層１０に形成した開口部を通じて、ｐ型
ＧａＮコンタクト層９にはｐ電極１１が形成され、ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層６にはｎ電極１２が形成されてい
る。更に、ｐ電極１１上にはパッド電極１３が形成さ
れ、ｎ電極１２上にはパッド電極１４が形成されてい
る。なお、この図１において、太実線の丸で囲んだ領域
が発光部となるが、この発光部から紙面垂直方向にレー
ザー光が出射されるわけではない。
【００１１】図２は、図１の上記発光部を通る点線箇所
での断面を拡大して示した断面図であり、図の左側には
基板の第１の端面側を描いている。また、図の右側は破
断面として描いており、基板の第２の端面側は図示を省
略している。基板の第１の端面側であって前記ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層８には、第１の回折格子パターン８ａ
が形成されている。この第１の回折格子パターン８ａは
２次の回折格子であり、２次の回折光を帰還（反射）光
とし（反射波の生成）、１次の回折光を取出光（出射
光）とするようになっている。一方、基板の第２の端面
側、即ち、図３に示しているように、第１の回折格子パ
ターン８ａから所定長さの活性領域（利得領域）８ｃを
おいた箇所には、第２の回折格子パターン８ｂが形成さ
れている。この第２の回折格子パターン８ｂは、１次の
回折格子から成っており、反射波の生成用として機能す
る。つまり、第２の回折格子パターン８ｂの凹凸周期
を、発振させようとするレーザー光の波長の１／２（こ
の実施の形態では約８０ｎｍとした）に形成し、第１の
回折格子パターン８ａの凹凸周期を、第２の回折格子パ
ターン８ｂの凹凸周期の２倍（約１６０ｎｍ）としてい
る。
での断面を拡大して示した断面図であり、図の左側には
基板の第１の端面側を描いている。また、図の右側は破
断面として描いており、基板の第２の端面側は図示を省
略している。基板の第１の端面側であって前記ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層８には、第１の回折格子パターン８ａ
が形成されている。この第１の回折格子パターン８ａは
２次の回折格子であり、２次の回折光を帰還（反射）光
とし（反射波の生成）、１次の回折光を取出光（出射
光）とするようになっている。一方、基板の第２の端面
側、即ち、図３に示しているように、第１の回折格子パ
ターン８ａから所定長さの活性領域（利得領域）８ｃを
おいた箇所には、第２の回折格子パターン８ｂが形成さ
れている。この第２の回折格子パターン８ｂは、１次の
回折格子から成っており、反射波の生成用として機能す
る。つまり、第２の回折格子パターン８ｂの凹凸周期
を、発振させようとするレーザー光の波長の１／２（こ
の実施の形態では約８０ｎｍとした）に形成し、第１の
回折格子パターン８ａの凹凸周期を、第２の回折格子パ
ターン８ｂの凹凸周期の２倍（約１６０ｎｍ）としてい
る。
【００１２】なお、回折格子パターン８ａ，８ｂの凹凸
ピッチは細かいため、通常利用される紫外線干渉露光法
ではパターン描画が容易でない。そこで、この実施の形
態では、電子ビーム直接描画法を採用した。勿論、更に
短い波長の紫外線やＸ線を用いた干渉露光による描画法
も採用可能である。
ピッチは細かいため、通常利用される紫外線干渉露光法
ではパターン描画が容易でない。そこで、この実施の形
態では、電子ビーム直接描画法を採用した。勿論、更に
短い波長の紫外線やＸ線を用いた干渉露光による描画法
も採用可能である。
【００１３】２次の回折格子である第１の回折格子パタ
ーン８ａを用いることで、レーザー光は１次の回折光と
してサファイア基板１に垂直に、即ち、図２において、
上方向と下方向（サファイア基板１側）の２方向に出射
されることになるため、効率が良くない。そこで、図２
に示しているように、この実施の形態では、第１の回折
格子パターン８ａの上側（サファイア基板１とは反対の
側）に誘電体多層膜（ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 ）から成る反
射膜１５を形成し、基板に垂直に導かれる光の略全てを
サファイア基板１側から出射させるようにしている。ま
た、第１の回折格子パターン８ａによって基板の垂直方
向にレーザー光を導く場合、このレーザー光は線光源か
らの出射となるため、微小スポットへの集光が困難にな
る。そこで、図２に示しているように、サファイア基板
１のレーザー光出射面側に、波面変換用のホログラム１
６を形成し、レーザー光を平面波や球面波のような集光
に適した波面に変換して集光するようにしている。
ーン８ａを用いることで、レーザー光は１次の回折光と
してサファイア基板１に垂直に、即ち、図２において、
上方向と下方向（サファイア基板１側）の２方向に出射
されることになるため、効率が良くない。そこで、図２
に示しているように、この実施の形態では、第１の回折
格子パターン８ａの上側（サファイア基板１とは反対の
側）に誘電体多層膜（ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 ）から成る反
射膜１５を形成し、基板に垂直に導かれる光の略全てを
サファイア基板１側から出射させるようにしている。ま
た、第１の回折格子パターン８ａによって基板の垂直方
向にレーザー光を導く場合、このレーザー光は線光源か
らの出射となるため、微小スポットへの集光が困難にな
る。そこで、図２に示しているように、サファイア基板
１のレーザー光出射面側に、波面変換用のホログラム１
６を形成し、レーザー光を平面波や球面波のような集光
に適した波面に変換して集光するようにしている。
【００１４】図４は、サファイア基板１に形成されたホ
ログラム１６と前記第１の回折格子パターン８ａ及び第
２の回折格子パターン８ｂの位置関係並びにレーザー光
の集光の様子を模式的に示した斜視図である。また、図
５は、ホログラム１６を形成する方法を示した概略の説
明図である。この図５の方法では、ホログラム１６を形
成しようとする箇所のサファイア基板１の表面にレーザ
ー光によって感光するフォトレジスト１７を塗布する。
このフォトレジスト１７には、サファイア基板１から出
射されるレーザー光が照射される。そして、基板の端面
から漏出するレーザー光（０次回折光）を単一モード光
ファイバ１８で取り出し、この光ファイバ１８の先端を
図のように位置させ、当該先端からレーザー光を前記の
フォトレジスト１７に向けて照射する。これにより、フ
ォトレジスト１７には、第１の回折格子パターン８ａに
よって基板垂直方向に出射する線光源のレーザー光と基
板端面から漏出する面光源のレーザー光とによって、フ
ォトレジスト１７中に干渉縞が記録される。これを現像
すると感光（又は非感光）部分が溶解し、干渉縞の強度
分布に応じて格子溝が形成され、この格子溝がホログラ
ム１６となる。
ログラム１６と前記第１の回折格子パターン８ａ及び第
２の回折格子パターン８ｂの位置関係並びにレーザー光
の集光の様子を模式的に示した斜視図である。また、図
５は、ホログラム１６を形成する方法を示した概略の説
明図である。この図５の方法では、ホログラム１６を形
成しようとする箇所のサファイア基板１の表面にレーザ
ー光によって感光するフォトレジスト１７を塗布する。
このフォトレジスト１７には、サファイア基板１から出
射されるレーザー光が照射される。そして、基板の端面
から漏出するレーザー光（０次回折光）を単一モード光
ファイバ１８で取り出し、この光ファイバ１８の先端を
図のように位置させ、当該先端からレーザー光を前記の
フォトレジスト１７に向けて照射する。これにより、フ
ォトレジスト１７には、第１の回折格子パターン８ａに
よって基板垂直方向に出射する線光源のレーザー光と基
板端面から漏出する面光源のレーザー光とによって、フ
ォトレジスト１７中に干渉縞が記録される。これを現像
すると感光（又は非感光）部分が溶解し、干渉縞の強度
分布に応じて格子溝が形成され、この格子溝がホログラ
ム１６となる。
【００１５】上記の構成であれば、活性領域を挟む一対
の回折格子パターン８ａ，８ｂによって共振構造が得ら
れるとともに、誘導放出されるレーザー光を前記の基板
端面ではなくてサファイア基板１に垂直な方向に出射さ
せることができる。従って、基板端面が良好な劈開性を
持たない場合でも、そのミラー面形成のための加工の手
間を不要にすることができ、或いは、当該加工でも対処
できないような斜め割れや欠けが生じたときでも、正常
に動作させることができるので、歩留りの向上も図るこ
とができる。更には、ダイシングなどの端面が傷つくが
加工が容易な切断手法を用いることが可能になり、生産
コストの低減が図れる。そして、透明な単結晶基板側か
ら出射されることになるレーザー光は、微小スポット化
が容易でない特性を有するが、単結晶基板のレーザー光
が出射することになる面には、上記のホログラム１６が
形成されているので、当該レーザー光の波面が整形され
ることになり、例えば、光ピックアップなどに使用する
ことも可能となる。
の回折格子パターン８ａ，８ｂによって共振構造が得ら
れるとともに、誘導放出されるレーザー光を前記の基板
端面ではなくてサファイア基板１に垂直な方向に出射さ
せることができる。従って、基板端面が良好な劈開性を
持たない場合でも、そのミラー面形成のための加工の手
間を不要にすることができ、或いは、当該加工でも対処
できないような斜め割れや欠けが生じたときでも、正常
に動作させることができるので、歩留りの向上も図るこ
とができる。更には、ダイシングなどの端面が傷つくが
加工が容易な切断手法を用いることが可能になり、生産
コストの低減が図れる。そして、透明な単結晶基板側か
ら出射されることになるレーザー光は、微小スポット化
が容易でない特性を有するが、単結晶基板のレーザー光
が出射することになる面には、上記のホログラム１６が
形成されているので、当該レーザー光の波面が整形され
ることになり、例えば、光ピックアップなどに使用する
ことも可能となる。
【００１６】なお、上記の例では、半導体レーザーの端
面から漏出するレーザー光をフォトレジスト１７の露光
に利用したが、このようなことは行わずに、例えばコン
ピュータグラフィックによって作成される干渉縞に基づ
いた露光を行うようにしてもよいものである。また、第
１の回折格子パターン８ａの全体を２次の回折格子とし
たが、一部のみを２次の回折格子としてもよいものであ
る。また、レーザー光を平面波や球面波のような集光に
適した波面に変換するためにホログラム１６を形成した
が、図６に示すように、レンチキュラーレンズ１９を形
成するようにしてもよいものである。また、ＧａＮ系の
半導体レーザーを例示したが、これ以外の構造の半導体
レーザーにも適用できるものである。
面から漏出するレーザー光をフォトレジスト１７の露光
に利用したが、このようなことは行わずに、例えばコン
ピュータグラフィックによって作成される干渉縞に基づ
いた露光を行うようにしてもよいものである。また、第
１の回折格子パターン８ａの全体を２次の回折格子とし
たが、一部のみを２次の回折格子としてもよいものであ
る。また、レーザー光を平面波や球面波のような集光に
適した波面に変換するためにホログラム１６を形成した
が、図６に示すように、レンチキュラーレンズ１９を形
成するようにしてもよいものである。また、ＧａＮ系の
半導体レーザーを例示したが、これ以外の構造の半導体
レーザーにも適用できるものである。
【００１７】（実施の形態２）次に、この実施の形態を
図７及び図８に基づいて説明する。図７はこの実施の形
態の半導体レーザーの回折格子パターンの形成部分を模
式的に示した斜視図であり、図８は、かかる構造の半導
体レーザーの内部における光強度の分布を、縦軸に内部
光強度をとり横軸に回折格子パターンの周期方向の位置
をとって示したグラフである。
図７及び図８に基づいて説明する。図７はこの実施の形
態の半導体レーザーの回折格子パターンの形成部分を模
式的に示した斜視図であり、図８は、かかる構造の半導
体レーザーの内部における光強度の分布を、縦軸に内部
光強度をとり横軸に回折格子パターンの周期方向の位置
をとって示したグラフである。
【００１８】ここで、前述の実施の形態１の半導体レー
ザーは、いわゆるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflecti
on）レーザーの構造を有するものであるが、この実施の
形態２の半導体レーザーは、ＤＦＢ（Distributed Feed
back）レーザーの構造を有する。この実施の形態２の半
導体レーザーも、例えば図１に示したごとく、透明な単
結晶基板上に活性層を含む各種の半導体層を有する。そ
して、前記活性層に隣接して共振用回折格子パターンを
形成するのであるが、誘導放出されるレーザー光を基板
の垂直方向に出射すべく、図７に示しているように、共
振用回折格子パターン２１の略中央の部分には、２次の
回折格子であるパターン部分２１ａを有する。前記パタ
ーン部分２１ａは、２次の回折光を帰還（反射）光とし
（反射波の生成）、１次の回折光を取出光（出射光）と
する。
ザーは、いわゆるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflecti
on）レーザーの構造を有するものであるが、この実施の
形態２の半導体レーザーは、ＤＦＢ（Distributed Feed
back）レーザーの構造を有する。この実施の形態２の半
導体レーザーも、例えば図１に示したごとく、透明な単
結晶基板上に活性層を含む各種の半導体層を有する。そ
して、前記活性層に隣接して共振用回折格子パターンを
形成するのであるが、誘導放出されるレーザー光を基板
の垂直方向に出射すべく、図７に示しているように、共
振用回折格子パターン２１の略中央の部分には、２次の
回折格子であるパターン部分２１ａを有する。前記パタ
ーン部分２１ａは、２次の回折光を帰還（反射）光とし
（反射波の生成）、１次の回折光を取出光（出射光）と
する。
【００１９】更に、図示はしていないが、前記の透明な
単結晶基板のレーザー光が出射することになる面には、
当該レーザー光の波面を整形するための凹凸パターン
（実施の形態１で示したようなホログラムやレンチキュ
ラーレンズ等）が形成されている。勿論、実施の形態１
と同様、前記パターン部分２１ａ上側（単結晶基板とは
反対の側）に誘電体多層膜（ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 ）から
成る反射膜を形成し、基板に垂直に導かれる光の略全て
を基板側から出射させるようにしてもよい。
単結晶基板のレーザー光が出射することになる面には、
当該レーザー光の波面を整形するための凹凸パターン
（実施の形態１で示したようなホログラムやレンチキュ
ラーレンズ等）が形成されている。勿論、実施の形態１
と同様、前記パターン部分２１ａ上側（単結晶基板とは
反対の側）に誘電体多層膜（ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 ）から
成る反射膜を形成し、基板に垂直に導かれる光の略全て
を基板側から出射させるようにしてもよい。
【００２０】かかる構成の半導体レーザーは、実施の形
態１と同様、良好な劈開面を得ることが困難な基板構造
であっても、共振用回折格子パターン２１によって共振
構造が得られるとともに、誘導放出されるレーザー光を
基板端面ではなくて単結晶基板に垂直な方向に出射させ
ることができる。そして、透明な単結晶基板側から出射
されることになるレーザー光は、微小スポット化が容易
でない特性を有するが、単結晶基板のレーザー光が出射
することになる面には、上記の凹凸パターンが形成され
ているので、当該レーザー光の波面が整形されることに
なる。
態１と同様、良好な劈開面を得ることが困難な基板構造
であっても、共振用回折格子パターン２１によって共振
構造が得られるとともに、誘導放出されるレーザー光を
基板端面ではなくて単結晶基板に垂直な方向に出射させ
ることができる。そして、透明な単結晶基板側から出射
されることになるレーザー光は、微小スポット化が容易
でない特性を有するが、単結晶基板のレーザー光が出射
することになる面には、上記の凹凸パターンが形成され
ているので、当該レーザー光の波面が整形されることに
なる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、良好な劈開面を得ることが困難な基板構造であって
も、共振構造で且つ光出射構造を実現でき、製品歩留り
等を向上させて生産コストを低減できるという効果を奏
する。
ば、良好な劈開面を得ることが困難な基板構造であって
も、共振構造で且つ光出射構造を実現でき、製品歩留り
等を向上させて生産コストを低減できるという効果を奏
する。
【図１】この発明の実施の形態１の半導体レーザーの正
面図である。
面図である。
【図２】図１の点線箇所での断面を拡大して示した断面
図である。
図である。
【図３】図１の半導体レーザーの回折格子パターンの形
成部分を模式的に示した斜視図である。
成部分を模式的に示した斜視図である。
【図４】図１の半導体レーザーにおいて、サファイア基
板に形成されたホログラムと回折格子パターンの位置関
係並びにレーザー光の集光の様子を模式的に示した斜視
図である。
板に形成されたホログラムと回折格子パターンの位置関
係並びにレーザー光の集光の様子を模式的に示した斜視
図である。
【図５】図２のホログラムの形成方法を示した説明図で
ある。
ある。
【図６】図２の半導体レーザーにおいて、ホログラムに
代えてレンチキュラーレンズを用いた例を示した断面図
である。
代えてレンチキュラーレンズを用いた例を示した断面図
である。
【図７】この発明の実施の形態２の半導体レーザーの回
折格子パターンの形成部分を模式的に示した斜視図であ
る。
折格子パターンの形成部分を模式的に示した斜視図であ
る。
【図８】図７の構造の半導体レーザーの内部における光
強度の分布を、縦軸に内部光強度を横軸に回折格子パタ
ーンの周期方向の位置をとって示したグラフである。
強度の分布を、縦軸に内部光強度を横軸に回折格子パタ
ーンの周期方向の位置をとって示したグラフである。
【図９】従来の半導体レーザーの欠点を示す図である。
１ サファイア基板 ２ ｉ型ＡｌＧａＮバッファ層 ３ ｉ型ＧａＮ層 ４ ｎ型ＧａＮ層 ５ ｎ型ＩｎＧａＮクラック防止層 ６ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 ７ 活性層 ８ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 ９ ｐ型ＧａＮコンタクト層 １０ 絶縁層 １１ ｐ電極 １２ ｎ電極 １６ ホログラム １７ フォトレジスト １８ 光ファイバ １９ レンチキュラーレンズ ２１ 共振用回折格子パターン ２１ａパターン部分
Claims (2)
- 【請求項１】 透明な基板上に活性層を含む各種の半導
体層を形成して成る半導体レーザーにおいて、前記活性
層に隣接する箇所であって活性領域の一方の側には反射
波を生成するための回折格子パターンが形成され、活性
領域の他方の側には反射波を生成するとともに前記の透
明な基板に垂直な方向にレーザー光を出射させるための
回折格子パターンが形成され、前記の透明な基板のレー
ザー光が出射することになる面には、当該レーザー光の
波面を整形するための光学素子が形成されていることを
特徴とする半導体レーザー。 - 【請求項２】 透明な基板上に活性層を含む各種の半導
体層を形成して成る半導体レーザーにおいて、前記活性
層に隣接して形成された共振用回折格子パターンの少な
くとも一部が、前記の透明な基板に垂直な方向にレーザ
ー光を出射させるためのパターン部分を有しており、前
記の透明な基板のレーザー光が出射することになる面に
は、当該レーザー光の波面を整形するための光学素子が
形成されていることを特徴とする半導体レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10242820A JP2000077776A (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | 半導体レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10242820A JP2000077776A (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | 半導体レーザー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077776A true JP2000077776A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17094788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10242820A Pending JP2000077776A (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | 半導体レーザー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000077776A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008166394A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Sharp Corp | 半導体素子、ならびにこれを用いた照明装置および画像受像機 |
| JP2013021213A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ素子 |
| KR20230037660A (ko) * | 2020-08-20 | 2023-03-16 | 애플 인크. | 통합된 에지-생성 수직 방출 레이저 |
| US12298180B2 (en) | 2017-09-29 | 2025-05-13 | Apple Inc. | Connected epitaxial optical sensing systems |
| US12372724B2 (en) | 2020-09-23 | 2025-07-29 | Apple Inc. | Light splitting device |
| US12704682B2 (en) | 2020-09-25 | 2026-08-11 | Apple Inc. | Wavelength agile multiplexing |
-
1998
- 1998-08-28 JP JP10242820A patent/JP2000077776A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008166394A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Sharp Corp | 半導体素子、ならびにこれを用いた照明装置および画像受像機 |
| JP2013021213A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ素子 |
| US12298180B2 (en) | 2017-09-29 | 2025-05-13 | Apple Inc. | Connected epitaxial optical sensing systems |
| KR20230037660A (ko) * | 2020-08-20 | 2023-03-16 | 애플 인크. | 통합된 에지-생성 수직 방출 레이저 |
| JP2023539134A (ja) * | 2020-08-20 | 2023-09-13 | アップル インコーポレイテッド | 集積型端面生成垂直放出レーザ |
| JP7536183B2 (ja) | 2020-08-20 | 2024-08-19 | アップル インコーポレイテッド | 集積型端面生成垂直放出レーザ |
| US12206222B2 (en) | 2020-08-20 | 2025-01-21 | Apple Inc. | Integrated edge-generated vertical emission laser |
| KR102836755B1 (ko) * | 2020-08-20 | 2025-07-21 | 애플 인크. | 통합된 에지-생성 수직 방출 레이저 |
| US12372724B2 (en) | 2020-09-23 | 2025-07-29 | Apple Inc. | Light splitting device |
| US12704682B2 (en) | 2020-09-25 | 2026-08-11 | Apple Inc. | Wavelength agile multiplexing |
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