JP2000357842A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- ridge
- semiconductor laser
- resonator length
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 駆動電圧の低減、横モードの安定化、遠視野
像の水平方向のビーム拡がり角の拡大、共振器端面の形
状のバラツキによるレーザ特性の悪化防止およびノイズ
特性の向上を容易に実現することのできる窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザを提供す
る。 【解決手段】 ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７の上層部、
ｐ型ＧａＮコンタクト層８からなるリッジ部９の両側
に、ＧａＩｎＮ活性層５からの光を吸収しないＳｉＯ2
電流狭窄層１１が設けられた屈折率導波型のＧａＮ系半
導体レーザにおいて、リッジ部９の共振器長方向の両端
部に、共振器長方向の中央部から共振器長方向の両端部
に向かう方向に幅が減少するテーパー領域９ａを設け
る。リッジ部９の共振器長方向の中央部は幅が一定のス
トレート領域９ｂとする。リッジ部９の共振器長方向の
両端面における幅Ｗ1 を３μｍ以下、リッジ部９の共振
器長方向の中央部における幅Ｗ2 を４μｍ以上に設定す
る。
像の水平方向のビーム拡がり角の拡大、共振器端面の形
状のバラツキによるレーザ特性の悪化防止およびノイズ
特性の向上を容易に実現することのできる窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザを提供す
る。 【解決手段】 ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７の上層部、
ｐ型ＧａＮコンタクト層８からなるリッジ部９の両側
に、ＧａＩｎＮ活性層５からの光を吸収しないＳｉＯ2
電流狭窄層１１が設けられた屈折率導波型のＧａＮ系半
導体レーザにおいて、リッジ部９の共振器長方向の両端
部に、共振器長方向の中央部から共振器長方向の両端部
に向かう方向に幅が減少するテーパー領域９ａを設け
る。リッジ部９の共振器長方向の中央部は幅が一定のス
トレート領域９ｂとする。リッジ部９の共振器長方向の
両端面における幅Ｗ1 を３μｍ以下、リッジ部９の共振
器長方向の中央部における幅Ｗ2 を４μｍ以上に設定す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体レーザに関
するものであり、特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いた半導体レーザに関するものである。
するものであり、特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いた半導体レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮに代表される窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体（以下「ＧａＮ系半導体」ともいう）
は、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と比較してエネルギ
ーバンドギャップを大きくすることができるため、青色
乃至紫外領域の短波長帯で発振可能な半導体レーザの材
料として有望である。特に、このＧａＮ系半導体を用い
た半導体レーザは、既存の光学系を使用して読み出し／
書き込みの行われる光ディスクの限界波長とされている
４００ｎｍ前後の発振波長が得られることから、高記録
密度の光ディスク装置の光源として大いに注目されてい
る。
族化合物半導体（以下「ＧａＮ系半導体」ともいう）
は、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と比較してエネルギ
ーバンドギャップを大きくすることができるため、青色
乃至紫外領域の短波長帯で発振可能な半導体レーザの材
料として有望である。特に、このＧａＮ系半導体を用い
た半導体レーザは、既存の光学系を使用して読み出し／
書き込みの行われる光ディスクの限界波長とされている
４００ｎｍ前後の発振波長が得られることから、高記録
密度の光ディスク装置の光源として大いに注目されてい
る。
【０００３】図４および図５は、これまでに実現されて
いる従来のＧａＮ系半導体レーザの一例を示す（例えば
Japanese Journal of Physics Letters vol.36 p.L156
8）。ここで、図４は斜視図、図５は平面図である。こ
こに示す従来のＧａＮ系半導体レーザは、屈折率導波型
のものである。
いる従来のＧａＮ系半導体レーザの一例を示す（例えば
Japanese Journal of Physics Letters vol.36 p.L156
8）。ここで、図４は斜視図、図５は平面図である。こ
こに示す従来のＧａＮ系半導体レーザは、屈折率導波型
のものである。
【０００４】図４および図５に示すように、この従来の
ＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｃ面のサファイア
（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板１０１上にアンドープのＧａＮバッ
ファ層１０２を介して、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０
３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０４、ＧａＩｎＮ活性
層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１０６、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層１０７およびｐ型ＧａＮコンタクト層
１０８が順次積層されている。
ＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｃ面のサファイア
（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板１０１上にアンドープのＧａＮバッ
ファ層１０２を介して、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０
３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０４、ＧａＩｎＮ活性
層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１０６、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層１０７およびｐ型ＧａＮコンタクト層
１０８が順次積層されている。
【０００５】ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７の上層部
およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０８は、一方向に延在
するストレートストライプ型のリッジ形状を有する。符
号１０９は、これらのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７
の上層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０８により構
成されるリッジ部を示す。このリッジ部１０９は共振器
長方向に均一な幅Ｗを有する。なお、このリッジ部１０
９の幅（リッジ幅ともいう）Ｗは、リッジ部１０９の底
部での幅を指す。
およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０８は、一方向に延在
するストレートストライプ型のリッジ形状を有する。符
号１０９は、これらのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７
の上層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０８により構
成されるリッジ部を示す。このリッジ部１０９は共振器
長方向に均一な幅Ｗを有する。なお、このリッジ部１０
９の幅（リッジ幅ともいう）Ｗは、リッジ部１０９の底
部での幅を指す。
【０００６】ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０４、ＧａＩ
ｎＮ活性層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１０６お
よびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７の下層部は、一方
向に延在する所定のメサ形状を有する。符号１１０は、
そのメサ部を示す。なお、図５においては、このメサ部
１１０に対応する部分が示され、これに隣接する部分は
図示省略されている。
ｎＮ活性層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１０６お
よびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７の下層部は、一方
向に延在する所定のメサ形状を有する。符号１１０は、
そのメサ部を示す。なお、図５においては、このメサ部
１１０に対応する部分が示され、これに隣接する部分は
図示省略されている。
【０００７】リッジ部１０９の両側の部分には、ＧａＩ
ｎＮ活性層１０５からの光を吸収しないＳｉＯ2 電流狭
窄層１１１が成膜され、これによって電流狭窄構造が形
成されている。このＳｉＯ2 電流狭窄層１１１は、電極
間での短絡を防止するためにメサ部１１０の側面にも設
けられている。また、このようにリッジ部１０９の両側
にＳｉＯ2 電流狭窄層１１１が成膜されることによっ
て、リッジ部１０９に対応する部分の屈折率が高く、そ
の両側の部分の屈折率が低いステップ状の屈折率分布が
接合と平行な方向に作り付けられている。
ｎＮ活性層１０５からの光を吸収しないＳｉＯ2 電流狭
窄層１１１が成膜され、これによって電流狭窄構造が形
成されている。このＳｉＯ2 電流狭窄層１１１は、電極
間での短絡を防止するためにメサ部１１０の側面にも設
けられている。また、このようにリッジ部１０９の両側
にＳｉＯ2 電流狭窄層１１１が成膜されることによっ
て、リッジ部１０９に対応する部分の屈折率が高く、そ
の両側の部分の屈折率が低いステップ状の屈折率分布が
接合と平行な方向に作り付けられている。
【０００８】ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８およびＳｉ
Ｏ2 電流狭窄層１１１上には、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極の
ようなｐ側電極１１２が設けられ、メサ部１１０に隣接
するｎ型ＧａＮコンタクト層１０３上には、Ｔｉ／Ａｌ
電極のようなｎ側電極１１３が設けられている。
Ｏ2 電流狭窄層１１１上には、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極の
ようなｐ側電極１１２が設けられ、メサ部１１０に隣接
するｎ型ＧａＮコンタクト層１０３上には、Ｔｉ／Ａｌ
電極のようなｎ側電極１１３が設けられている。
【０００９】また、この従来のＧａＮ系半導体レーザの
両共振器端面は、サファイア基板１０１をその上のレー
ザ構造を形成するＧａＮ系半導体層と共に劈開（疑似劈
開）することにより形成された疑似劈開面により構成さ
れている。ここで、サファイア基板を用いたＧａＮ系半
導体レーザでは、レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体
層を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりエッチ
ングし、このエッチングにより形成された切断面（エッ
チト・ファセット）を共振器端面とすることも可能であ
る。しかしながら、この場合、サファイア基板をＲＩＥ
法によりエッチングすることが困難であるため、共振器
端面から出射されるレーザ光の一部がサファイア基板の
表面で反射し、遠視野像（ＦＦＰ）に乱れが生じる。そ
のようなＧａＮ系半導体レーザを光ディスク装置の光源
として用いた場合、光学ピックアップとしての性能は低
下する。これに対して、疑似劈開面により共振器端面が
構成されたこの従来のＧａＮ系半導体レーザでは、共振
器端面から出射されたレーザ光がサファイア基板表面で
反射されることが無く、レーザ光の遠視野像の形状が良
好である。
両共振器端面は、サファイア基板１０１をその上のレー
ザ構造を形成するＧａＮ系半導体層と共に劈開（疑似劈
開）することにより形成された疑似劈開面により構成さ
れている。ここで、サファイア基板を用いたＧａＮ系半
導体レーザでは、レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体
層を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりエッチ
ングし、このエッチングにより形成された切断面（エッ
チト・ファセット）を共振器端面とすることも可能であ
る。しかしながら、この場合、サファイア基板をＲＩＥ
法によりエッチングすることが困難であるため、共振器
端面から出射されるレーザ光の一部がサファイア基板の
表面で反射し、遠視野像（ＦＦＰ）に乱れが生じる。そ
のようなＧａＮ系半導体レーザを光ディスク装置の光源
として用いた場合、光学ピックアップとしての性能は低
下する。これに対して、疑似劈開面により共振器端面が
構成されたこの従来のＧａＮ系半導体レーザでは、共振
器端面から出射されたレーザ光がサファイア基板表面で
反射されることが無く、レーザ光の遠視野像の形状が良
好である。
【００１０】上述のように構成された従来のＧａＮ系半
導体レーザでは、リッジ内外の実効屈折率差Δｎ、すな
わち、リッジ部１０９に対応する部分とその両側の部分
との実効屈折率差Δｎにより、接合と平行な方向（水平
方向）の光場がリッジ部１０９に対応する部分に閉じ込
められる、いわゆる屈折率導波（実屈折率導波）が実現
されている。これにより、この従来のＧａＮ系半導体レ
ーザでは、低閾値電流かつ比較的安定した水平横モード
での発振が得られている。
導体レーザでは、リッジ内外の実効屈折率差Δｎ、すな
わち、リッジ部１０９に対応する部分とその両側の部分
との実効屈折率差Δｎにより、接合と平行な方向（水平
方向）の光場がリッジ部１０９に対応する部分に閉じ込
められる、いわゆる屈折率導波（実屈折率導波）が実現
されている。これにより、この従来のＧａＮ系半導体レ
ーザでは、低閾値電流かつ比較的安定した水平横モード
での発振が得られている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のＧａＮ系半導体レーザ、すなわち、ストレート
ストライプ型のリッジ構造を有するＧａＮ系半導体レー
ザにおいては、次のような問題があった。
た従来のＧａＮ系半導体レーザ、すなわち、ストレート
ストライプ型のリッジ構造を有するＧａＮ系半導体レー
ザにおいては、次のような問題があった。
【００１２】すなわち、図４および図５に示す従来のＧ
ａＮ系半導体レーザにおいて、共振器端面から出射され
るレーザ光の横モードは、共振器端面でのリッジ幅の影
響を強く受けることから、横モードを安定に維持するた
めには、リッジ幅Ｗを３μｍ以下程度とすることが望ま
しい。しかしながら、この従来のＧａＮ系半導体レーザ
では、リッジ幅Ｗを狭くした場合、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層１０８とｐ側電極１１２とのコンタクト面積が減少
することにより、電流経路が狭くなり微分抵抗が高まる
ため、駆動電圧が上昇する。また、この場合、ＧａＩｎ
Ｎ活性層１０５における利得領域の幅が減少し、導波ロ
スが増加することにより、駆動電流の上昇をも引き起こ
しかねない。
ａＮ系半導体レーザにおいて、共振器端面から出射され
るレーザ光の横モードは、共振器端面でのリッジ幅の影
響を強く受けることから、横モードを安定に維持するた
めには、リッジ幅Ｗを３μｍ以下程度とすることが望ま
しい。しかしながら、この従来のＧａＮ系半導体レーザ
では、リッジ幅Ｗを狭くした場合、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層１０８とｐ側電極１１２とのコンタクト面積が減少
することにより、電流経路が狭くなり微分抵抗が高まる
ため、駆動電圧が上昇する。また、この場合、ＧａＩｎ
Ｎ活性層１０５における利得領域の幅が減少し、導波ロ
スが増加することにより、駆動電流の上昇をも引き起こ
しかねない。
【００１３】このように、従来のＧａＮ系半導体レーザ
においては、駆動電圧の上昇を抑える観点からリッジ幅
Ｗを３μｍよりあまり狭くすることができず、そのた
め、高次の水平横モードが発生しやすいという問題があ
った。水平横モードに高次のモードが発生すると、電流
−光出力特性に非線形性（キンク）が現れると共に、レ
ーザ光の出射角、出射方向が変化し、レーザ特性は悪化
する。特に、電流−光出力特性の非線形性が使用光出力
よりも低いところで発生した場合、ジッタが極端に悪化
するため、そのような半導体レーザを光ディスク装置の
光源として使用することはできなくなる。
においては、駆動電圧の上昇を抑える観点からリッジ幅
Ｗを３μｍよりあまり狭くすることができず、そのた
め、高次の水平横モードが発生しやすいという問題があ
った。水平横モードに高次のモードが発生すると、電流
−光出力特性に非線形性（キンク）が現れると共に、レ
ーザ光の出射角、出射方向が変化し、レーザ特性は悪化
する。特に、電流−光出力特性の非線形性が使用光出力
よりも低いところで発生した場合、ジッタが極端に悪化
するため、そのような半導体レーザを光ディスク装置の
光源として使用することはできなくなる。
【００１４】また、ＧａＮ系半導体レーザを光ディスク
装置の光源として用いる場合、遠視野像の水平方向のビ
ーム拡がり角θ//が同程度であれば、従来使用されてい
るＡｌＧａＡｓ系半導体レーザやＡｌＧａＩｎＰ系半導
体レーザなどと比較して、組み立て時に厳しい位置精度
が要求される。そのため、ＧａＮ系半導体レーザを光デ
ィスク装置の光源に用いる場合、出射端面でのビーム径
の縮小化を図り、遠視野像の水平方向のビーム拡がり角
θ//を、例えば８°程度以上に拡大してやる必要があ
る。この理由からも、リッジ幅Ｗが３μｍでは不十分で
ある。
装置の光源として用いる場合、遠視野像の水平方向のビ
ーム拡がり角θ//が同程度であれば、従来使用されてい
るＡｌＧａＡｓ系半導体レーザやＡｌＧａＩｎＰ系半導
体レーザなどと比較して、組み立て時に厳しい位置精度
が要求される。そのため、ＧａＮ系半導体レーザを光デ
ィスク装置の光源に用いる場合、出射端面でのビーム径
の縮小化を図り、遠視野像の水平方向のビーム拡がり角
θ//を、例えば８°程度以上に拡大してやる必要があ
る。この理由からも、リッジ幅Ｗが３μｍでは不十分で
ある。
【００１５】さらに、この従来のＧａＮ系半導体レーザ
においては、次のような理由から、リッジ幅Ｗはさらに
狭く設定されることが望ましい。
においては、次のような理由から、リッジ幅Ｗはさらに
狭く設定されることが望ましい。
【００１６】すなわち、図４および図５に示す従来のＧ
ａＮ系半導体レーザでは、その動作時に注入キャリアに
よるプラズマ効果によってリッジ部１０９に対応する部
分の屈折率が低下し、リッジ内外の屈折率分布に変化が
生じ、極端な場合、水平横モードに高次のモードが発生
することがある。これを防止し、水平横モードをより安
定なものとするためには、リッジ内外の実効屈折率差Δ
ｎを、プラズマ効果による屈折率の低下分（２×１０-3
程度）より大きくする必要がある。
ａＮ系半導体レーザでは、その動作時に注入キャリアに
よるプラズマ効果によってリッジ部１０９に対応する部
分の屈折率が低下し、リッジ内外の屈折率分布に変化が
生じ、極端な場合、水平横モードに高次のモードが発生
することがある。これを防止し、水平横モードをより安
定なものとするためには、リッジ内外の実効屈折率差Δ
ｎを、プラズマ効果による屈折率の低下分（２×１０-3
程度）より大きくする必要がある。
【００１７】ここで、図６に、図４および図５に示すと
同様のストレートストライプ型のリッジ構造を有するＧ
ａＮ系半導体レーザにおける基本モードの発振条件を示
す。図６において、横軸はリッジ内外の実効屈折率差Δ
ｎを示し、縦軸はリッジ幅Ｗを示す。また、曲線Ａは、
ＧａＮの屈折率ｎ＝２．５０４、波長λ＝４００ｎｍの
条件を与えて求めた１次モードのカットオフ条件であ
り、破線Ｂは、キャリアのプラズマ効果による屈折率の
低下分を考慮したときの実効屈折率差Δｎの下限（Δｎ
＝２×１０-3）を示す。このＧａＮ系半導体レーザを基
本モードで発振させるためには、通常、図６において、
リッジ内外の実効屈折率差Δｎおよびリッジ幅Ｗを曲線
Ａの下側の領域に設定すればよいが、キャリアのプラズ
マ効果を考慮したときの基本モードの発振条件は、曲線
Ａ、破線Ｂおよび横軸で囲まれた領域（図６中、斜線を
施した部分）となり、この場合、リッジ幅Ｗは２μｍ以
下に設定する必要がある。
同様のストレートストライプ型のリッジ構造を有するＧ
ａＮ系半導体レーザにおける基本モードの発振条件を示
す。図６において、横軸はリッジ内外の実効屈折率差Δ
ｎを示し、縦軸はリッジ幅Ｗを示す。また、曲線Ａは、
ＧａＮの屈折率ｎ＝２．５０４、波長λ＝４００ｎｍの
条件を与えて求めた１次モードのカットオフ条件であ
り、破線Ｂは、キャリアのプラズマ効果による屈折率の
低下分を考慮したときの実効屈折率差Δｎの下限（Δｎ
＝２×１０-3）を示す。このＧａＮ系半導体レーザを基
本モードで発振させるためには、通常、図６において、
リッジ内外の実効屈折率差Δｎおよびリッジ幅Ｗを曲線
Ａの下側の領域に設定すればよいが、キャリアのプラズ
マ効果を考慮したときの基本モードの発振条件は、曲線
Ａ、破線Ｂおよび横軸で囲まれた領域（図６中、斜線を
施した部分）となり、この場合、リッジ幅Ｗは２μｍ以
下に設定する必要がある。
【００１８】また、サファイア基板上に作製されるＧａ
Ｎ系半導体レーザでは、サファイア基板自体に劈開性が
ないために、ＧａＡｓ基板のような劈開の容易な基板上
に作製される他の種類の半導体レーザ、具体的には、Ｇ
ａＡｓ基板を用いたＡｌＧａＡｓ系半導体レーザやＡｌ
ＧａＩｎＰ系半導体レーザのように、機械的な加工によ
る共振器端面の形成が容易ではない。そのため、図４お
よび図５に示す従来のＧａＮ系半導体レーザにおいて
は、相対する２つの共振器端面が、リッジ部１０９の延
長方向したがって共振器長方向に対して垂直にならない
ことがある。このように共振器端面が共振器長方向に対
して傾斜すると、その共振器端面から出射されるレーザ
光の光軸も傾く。このことは、図７に示す共振器端面の
水平方向の傾きとレーザ光の出射方向との関係より明ら
かである。
Ｎ系半導体レーザでは、サファイア基板自体に劈開性が
ないために、ＧａＡｓ基板のような劈開の容易な基板上
に作製される他の種類の半導体レーザ、具体的には、Ｇ
ａＡｓ基板を用いたＡｌＧａＡｓ系半導体レーザやＡｌ
ＧａＩｎＰ系半導体レーザのように、機械的な加工によ
る共振器端面の形成が容易ではない。そのため、図４お
よび図５に示す従来のＧａＮ系半導体レーザにおいて
は、相対する２つの共振器端面が、リッジ部１０９の延
長方向したがって共振器長方向に対して垂直にならない
ことがある。このように共振器端面が共振器長方向に対
して傾斜すると、その共振器端面から出射されるレーザ
光の光軸も傾く。このことは、図７に示す共振器端面の
水平方向の傾きとレーザ光の出射方向との関係より明ら
かである。
【００１９】共振器端面の傾きは、上述のようにレーザ
光の出射方向を変化させるのみならず、端面反射率の減
少、スロープ効率の増大または減少、閾値電流の増大な
どを招き、レーザ特性に深刻な影響を与える。そこで、
本発明者は、図４および図５に示すと同様のストレート
ストライプ型のリッジ構造を有するＧａＮ系半導体レー
ザにおいて、共振器端面が水平方向に傾いた場合、端面
反射率および閾値電流がどの程度変化するかを調べた。
図８および図９にその結果を示す。図８は、共振器端面
の水平方向傾きと端面反射率との関係を示し、図９は、
共振器端面の水平方向の傾きと閾値電流の上昇分との関
係を示す。図８および図９において、曲線Ａはリッジ幅
Ｗ＝４μｍとした場合、曲線Ｂはリッジ幅Ｗ＝３μｍと
した場合、曲線Ｃはリッジ幅Ｗ＝２μｍとした場合の結
果を示す。図８および図９より、共振器端面の傾きが大
きくなるに従って端面反射率が低下し、閾値電流が上昇
することがわかる。
光の出射方向を変化させるのみならず、端面反射率の減
少、スロープ効率の増大または減少、閾値電流の増大な
どを招き、レーザ特性に深刻な影響を与える。そこで、
本発明者は、図４および図５に示すと同様のストレート
ストライプ型のリッジ構造を有するＧａＮ系半導体レー
ザにおいて、共振器端面が水平方向に傾いた場合、端面
反射率および閾値電流がどの程度変化するかを調べた。
図８および図９にその結果を示す。図８は、共振器端面
の水平方向傾きと端面反射率との関係を示し、図９は、
共振器端面の水平方向の傾きと閾値電流の上昇分との関
係を示す。図８および図９において、曲線Ａはリッジ幅
Ｗ＝４μｍとした場合、曲線Ｂはリッジ幅Ｗ＝３μｍと
した場合、曲線Ｃはリッジ幅Ｗ＝２μｍとした場合の結
果を示す。図８および図９より、共振器端面の傾きが大
きくなるに従って端面反射率が低下し、閾値電流が上昇
することがわかる。
【００２０】こうした現象は、ウェーハ上の互いに隣り
合う領域に形成されるチップ間で異なるため、同一ロッ
ト内での半導体レーザの特性のバラツキが大きくなり、
製造歩留まりを低下させる要因になる。
合う領域に形成されるチップ間で異なるため、同一ロッ
ト内での半導体レーザの特性のバラツキが大きくなり、
製造歩留まりを低下させる要因になる。
【００２１】ここで、図８および図９からは、リッジ幅
Ｗが４μｍ→３μｍ→２μｍと次第に小さくなるに従っ
て、共振器端面の傾きに伴う端面反射率の低下および閾
値電流の上昇の度合いが低減されることがわかる。した
がって、従来のリッジ構造を有するＧａＮ系半導体レー
ザでは、リッジ幅Ｗを狭くするほど、共振器端面の形状
（主にその傾き）のバラツキによるレーザ特性の悪化が
防止され、製造歩留まりが向上する。
Ｗが４μｍ→３μｍ→２μｍと次第に小さくなるに従っ
て、共振器端面の傾きに伴う端面反射率の低下および閾
値電流の上昇の度合いが低減されることがわかる。した
がって、従来のリッジ構造を有するＧａＮ系半導体レー
ザでは、リッジ幅Ｗを狭くするほど、共振器端面の形状
（主にその傾き）のバラツキによるレーザ特性の悪化が
防止され、製造歩留まりが向上する。
【００２２】また、従来のＧａＮ系半導体レーザでは、
共振器端面におけるリッジ幅Ｗが広くなるほど、戻り光
による撹乱の影響を受けやすくなるため、ノイズ特性を
向上の観点からもリッジ幅Ｗは狭くすることが好まし
い。
共振器端面におけるリッジ幅Ｗが広くなるほど、戻り光
による撹乱の影響を受けやすくなるため、ノイズ特性を
向上の観点からもリッジ幅Ｗは狭くすることが好まし
い。
【００２３】しかしながら、すでに述べたように、従来
のＧａＮ系半導体レーザにおいては、駆動電圧の上昇を
抑制する観点からリッジ幅Ｗの下限は３μｍ程度に制限
される。そのため、従来のＧａＮ系半導体レーザでは、
駆動電圧を上昇させることなく、共振器端面形成の良否
がレーザ特性に及ぼす悪影響の低減を図り、かつ、ノイ
ズ特性を向上させることが極めて困難であった。
のＧａＮ系半導体レーザにおいては、駆動電圧の上昇を
抑制する観点からリッジ幅Ｗの下限は３μｍ程度に制限
される。そのため、従来のＧａＮ系半導体レーザでは、
駆動電圧を上昇させることなく、共振器端面形成の良否
がレーザ特性に及ぼす悪影響の低減を図り、かつ、ノイ
ズ特性を向上させることが極めて困難であった。
【００２４】したがって、この発明の目的は、駆動電圧
の低減、横モードの安定化、遠視野像の水平方向のビー
ム拡がり角の拡大、共振器端面の形状のバラツキによる
レーザ特性の悪化防止およびノイズ特性の向上を容易に
実現することのできる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体を用いた半導体レーザを提供することにある。
の低減、横モードの安定化、遠視野像の水平方向のビー
ム拡がり角の拡大、共振器端面の形状のバラツキによる
レーザ特性の悪化防止およびノイズ特性の向上を容易に
実現することのできる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体を用いた半導体レーザを提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、第１導電型の第１のクラッド層と、第
１のクラッド層上の活性層と、活性層上の第２導電型の
第２のクラッド層とを有し、第２のクラッド層に設けら
れたリッジ部の両側の部分に、活性層からの光を吸収し
ない材料からなる電流狭窄層が設けられた電流狭窄構造
を有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半
導体レーザにおいて、リッジ部は、共振器長方向の両端
部に共振器長方向の中央部から共振器長方向の両端部に
向かう方向に幅が減少するテーパー領域を有することを
特徴とするものである。
に、この発明は、第１導電型の第１のクラッド層と、第
１のクラッド層上の活性層と、活性層上の第２導電型の
第２のクラッド層とを有し、第２のクラッド層に設けら
れたリッジ部の両側の部分に、活性層からの光を吸収し
ない材料からなる電流狭窄層が設けられた電流狭窄構造
を有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半
導体レーザにおいて、リッジ部は、共振器長方向の両端
部に共振器長方向の中央部から共振器長方向の両端部に
向かう方向に幅が減少するテーパー領域を有することを
特徴とするものである。
【００２６】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体はＧａ、Ａｌ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌからな
る群より選ばれた少なくとも１種類のＩＩＩ族元素と、
少なくともＮを含み、場合によってはさらにＡｓまたは
Ｐを含むＶ族元素とからなる。
化合物半導体はＧａ、Ａｌ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌからな
る群より選ばれた少なくとも１種類のＩＩＩ族元素と、
少なくともＮを含み、場合によってはさらにＡｓまたは
Ｐを含むＶ族元素とからなる。
【００２７】この発明において、電流狭窄層の材料とし
ては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコ
ン（ＳｉＮ）などの誘電体、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、
ＧａＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、Ｚｎ
ＳなどのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体が用いられる。
ては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコ
ン（ＳｉＮ）などの誘電体、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、
ＧａＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、Ｚｎ
ＳなどのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体が用いられる。
【００２８】この発明においては、駆動電圧の上昇を抑
制しつつ、横モードを安定に維持するために、好適に
は、リッジ部の共振器長方向の中央部における幅が４μ
ｍ以上に選ばれ、かつ、リッジ部の共振器長方向の両端
面における幅が３μｍ以下に選ばれる。特に、出射され
るレーザ光の横モードは、リッジ部の共振器長方向の両
端部における幅（共振器端面での幅）の影響を強く受け
るため、リッジ部の共振器長方向の両端面における幅に
ついては、より好適には２μｍ以上３μｍ以下に選ば
れ、さらに好適には２μｍ以下に選ばれる。
制しつつ、横モードを安定に維持するために、好適に
は、リッジ部の共振器長方向の中央部における幅が４μ
ｍ以上に選ばれ、かつ、リッジ部の共振器長方向の両端
面における幅が３μｍ以下に選ばれる。特に、出射され
るレーザ光の横モードは、リッジ部の共振器長方向の両
端部における幅（共振器端面での幅）の影響を強く受け
るため、リッジ部の共振器長方向の両端面における幅に
ついては、より好適には２μｍ以上３μｍ以下に選ば
れ、さらに好適には２μｍ以下に選ばれる。
【００２９】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、リッジ部が共振器長方向の両端部に共振器長方向の
中央部から共振器長方向の両端部に向かう方向に幅が減
少するテーパー領域を有することにより、リッジ部の共
振器長方向の両端面における幅よりも、リッジ部の共振
器長方向の中央部における幅の方が広くなる。そのた
め、横モードを安定に維持するために、リッジ部の共振
器長方向の両端面における幅を狭く設定した場合であっ
ても、それとは独立に、リッジ部の共振器長方向の中央
部における幅を広く設定することができる。これによ
り、電極とのコンタクト面積を広くし、リッジ部での抵
抗成分を低減することができるので、半導体レーザの駆
動電圧を低減することが可能である。特に、この発明に
おいては、リッジ部の共振器長方向の中央部における幅
を４μｍ以上に設定し、かつ、リッジ部の共振器長方向
の両端面における幅を３μｍ以下に設定した場合、駆動
電圧を上昇させることなく、横モードの安定化を図るこ
とができる。横モードの安定化については、リッジ部の
共振器長方向の両端面における幅を２μｍ以下に設定し
た場合、高次の水平横モードの発生を抑制することがで
きるので、より効果的である。
ば、リッジ部が共振器長方向の両端部に共振器長方向の
中央部から共振器長方向の両端部に向かう方向に幅が減
少するテーパー領域を有することにより、リッジ部の共
振器長方向の両端面における幅よりも、リッジ部の共振
器長方向の中央部における幅の方が広くなる。そのた
め、横モードを安定に維持するために、リッジ部の共振
器長方向の両端面における幅を狭く設定した場合であっ
ても、それとは独立に、リッジ部の共振器長方向の中央
部における幅を広く設定することができる。これによ
り、電極とのコンタクト面積を広くし、リッジ部での抵
抗成分を低減することができるので、半導体レーザの駆
動電圧を低減することが可能である。特に、この発明に
おいては、リッジ部の共振器長方向の中央部における幅
を４μｍ以上に設定し、かつ、リッジ部の共振器長方向
の両端面における幅を３μｍ以下に設定した場合、駆動
電圧を上昇させることなく、横モードの安定化を図るこ
とができる。横モードの安定化については、リッジ部の
共振器長方向の両端面における幅を２μｍ以下に設定し
た場合、高次の水平横モードの発生を抑制することがで
きるので、より効果的である。
【００３０】また、この発明によれば、リッジ部の共振
器長方向の両端部のテーパー領域での波面整形効果によ
り、遠視野像の水平方向のビーム拡がり角を広くするこ
とができる上に、リッジ部の共振器長方向の両端面にお
ける幅を狭くすることによって、遠視野像の水平方向の
ビーム拡がり角をさらに広くすることができるので、こ
の半導体レーザを光ディスク装置の光源に用いる場合、
組み立て時に要求される厳しい位置精度を緩和すること
ができる。また、この際、リッジ部の共振器長方向の中
央部における幅を、リッジ部の共振器長方向の両端面に
おける幅とは独立に広く設定することにより、電極コン
タクト面積を減少させずに遠視野像の水平方向のビーム
拡がり角の拡大を図ることができるため、信頼性良く遠
視野像を整形することが可能である。
器長方向の両端部のテーパー領域での波面整形効果によ
り、遠視野像の水平方向のビーム拡がり角を広くするこ
とができる上に、リッジ部の共振器長方向の両端面にお
ける幅を狭くすることによって、遠視野像の水平方向の
ビーム拡がり角をさらに広くすることができるので、こ
の半導体レーザを光ディスク装置の光源に用いる場合、
組み立て時に要求される厳しい位置精度を緩和すること
ができる。また、この際、リッジ部の共振器長方向の中
央部における幅を、リッジ部の共振器長方向の両端面に
おける幅とは独立に広く設定することにより、電極コン
タクト面積を減少させずに遠視野像の水平方向のビーム
拡がり角の拡大を図ることができるため、信頼性良く遠
視野像を整形することが可能である。
【００３１】また、この発明によれば、リッジ部の共振
器長方向の両端面における幅を狭くした場合、共振器端
面の形状による端面反射率の低下、閾値電流の上昇、ス
ロープ効率の変化を抑制することができる。これによ
り、共振器端面の形状のバラツキによるレーザ特性の悪
化を防止することができるので、特性の良好な半導体レ
ーザを高い製造歩留まりで得ることができる。また、リ
ッジ部の共振器長方向の両端面における幅を狭くした場
合、半導体レーザが戻り光によって撹乱される程度が抑
制されるので、戻り光によって誘起されるノイズを低減
することができる。この際、この発明では、リッジ部の
共振器長方向の中央部における幅を、リッジ部の共振器
長方向の両端面における幅とは独立に広く設定すること
ができるので、リッジ部の共振器長方向の両端面におけ
る幅を狭くすることにより得られる利点を、駆動電圧を
上昇させることなく得ることができる。
器長方向の両端面における幅を狭くした場合、共振器端
面の形状による端面反射率の低下、閾値電流の上昇、ス
ロープ効率の変化を抑制することができる。これによ
り、共振器端面の形状のバラツキによるレーザ特性の悪
化を防止することができるので、特性の良好な半導体レ
ーザを高い製造歩留まりで得ることができる。また、リ
ッジ部の共振器長方向の両端面における幅を狭くした場
合、半導体レーザが戻り光によって撹乱される程度が抑
制されるので、戻り光によって誘起されるノイズを低減
することができる。この際、この発明では、リッジ部の
共振器長方向の中央部における幅を、リッジ部の共振器
長方向の両端面における幅とは独立に広く設定すること
ができるので、リッジ部の共振器長方向の両端面におけ
る幅を狭くすることにより得られる利点を、駆動電圧を
上昇させることなく得ることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
【００３３】まず、この発明の第１の実施形態について
説明する。図１および図２は、この発明の第１の実施形
態によるＧａＮ系半導体レーザを示す。ここで、図１は
斜視図、図２は平面図である。このＧａＮ系半導体レー
ザは、屈折率導波型のものである。
説明する。図１および図２は、この発明の第１の実施形
態によるＧａＮ系半導体レーザを示す。ここで、図１は
斜視図、図２は平面図である。このＧａＮ系半導体レー
ザは、屈折率導波型のものである。
【００３４】図１および図２に示すように、この第１の
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、例え
ば、ｃ面のサファイア基板１上にアンドープのＧａＮバ
ッファ層２を介して、ｎ型ＧａＮコンタクト層３、ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層４、ＧａＩｎＮ活性層５、ｐ型Ａ
ｌＧａＮキャップ層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７お
よびｐ型ＧａＮコンタクト層８が順次積層されている。
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４およびｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層７のＡｌ組成は例えば６〜８％程度であり、Ｇａ
ＩｎＮ活性層５のＩｎ組成は例えば１５％程度である。
このＧａＮ系半導体レーザの発光波長は４００ｎｍ程度
である。また、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層６のＡｌ組成
は２０％程度である。
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、例え
ば、ｃ面のサファイア基板１上にアンドープのＧａＮバ
ッファ層２を介して、ｎ型ＧａＮコンタクト層３、ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層４、ＧａＩｎＮ活性層５、ｐ型Ａ
ｌＧａＮキャップ層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７お
よびｐ型ＧａＮコンタクト層８が順次積層されている。
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４およびｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層７のＡｌ組成は例えば６〜８％程度であり、Ｇａ
ＩｎＮ活性層５のＩｎ組成は例えば１５％程度である。
このＧａＮ系半導体レーザの発光波長は４００ｎｍ程度
である。また、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層６のＡｌ組成
は２０％程度である。
【００３５】ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７の上層部およ
びｐ型ＧａＮコンタクト層８は、一方向に延在するテー
パーストライプ型のリッジ形状を有する。符号９は、こ
れらのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７の上層部およびｐ型
ＧａＮコンタクト層８により構成されたリッジ部を示
す。このリッジ部９の構成については、後に詳細に説明
する。
びｐ型ＧａＮコンタクト層８は、一方向に延在するテー
パーストライプ型のリッジ形状を有する。符号９は、こ
れらのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７の上層部およびｐ型
ＧａＮコンタクト層８により構成されたリッジ部を示
す。このリッジ部９の構成については、後に詳細に説明
する。
【００３６】ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ＧａＩｎＮ
活性層５、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層６およびｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層７の下層部は、一方向に延在する所定
のメサ形状を有する。符号１０はそのメサ部を示す。な
お、図２においては、このメサ部１０に対応する部分が
示され、これに隣接する部分は図示省略されている。
活性層５、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層６およびｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層７の下層部は、一方向に延在する所定
のメサ形状を有する。符号１０はそのメサ部を示す。な
お、図２においては、このメサ部１０に対応する部分が
示され、これに隣接する部分は図示省略されている。
【００３７】リッジ部９の両側の部分には、例えば、Ｇ
ａＩｎＮ活性層５からの光を吸収しないＳｉＯ2 電流狭
窄層１１が成膜され、これによって電流狭窄構造が形成
されている。このＳｉＯ2 電流狭窄層１１は、電極間で
の短絡を防止するためにメサ部１０の側面にも設けられ
ている。また、このようにリッジ部９の両側にＳｉＯ2
電流狭窄層１１が成膜されることによって、リッジ部９
に対応する部分の屈折率が高く、その両側の部分の屈折
率が低いステップ状の屈折率分布が接合と平行な方向に
作り付けられている。なお、ここでのリッジ内外の実効
屈折率差Δｎは、キャリアのプラズマ効果によってリッ
ジ部９に対応する部分の屈折率が低下することを考慮し
て、好適には例えば２×１０-3以上に選ばれる。この例
の場合、リッジ内外の実効屈折率差Δｎは例えば２×１
０-3に設定される。
ａＩｎＮ活性層５からの光を吸収しないＳｉＯ2 電流狭
窄層１１が成膜され、これによって電流狭窄構造が形成
されている。このＳｉＯ2 電流狭窄層１１は、電極間で
の短絡を防止するためにメサ部１０の側面にも設けられ
ている。また、このようにリッジ部９の両側にＳｉＯ2
電流狭窄層１１が成膜されることによって、リッジ部９
に対応する部分の屈折率が高く、その両側の部分の屈折
率が低いステップ状の屈折率分布が接合と平行な方向に
作り付けられている。なお、ここでのリッジ内外の実効
屈折率差Δｎは、キャリアのプラズマ効果によってリッ
ジ部９に対応する部分の屈折率が低下することを考慮し
て、好適には例えば２×１０-3以上に選ばれる。この例
の場合、リッジ内外の実効屈折率差Δｎは例えば２×１
０-3に設定される。
【００３８】ｐ型ＧａＮコンタクト層８およびＳｉＯ2
電流狭窄層１１の上には、例えばＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極
のようなｐ側電極１２が設けられ、メサ部１０に隣接す
るｎ型ＧａＮコンタクト層３上には、例えばＴｉ／Ａｌ
電極のようなｎ側電極１３が設けられている。
電流狭窄層１１の上には、例えばＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極
のようなｐ側電極１２が設けられ、メサ部１０に隣接す
るｎ型ＧａＮコンタクト層３上には、例えばＴｉ／Ａｌ
電極のようなｎ側電極１３が設けられている。
【００３９】また、このＧａＮ系半導体レーザの両共振
器端面は、サファイア基板１をその上のレーザ構造を形
成するＧａＮ系半導体層と共に劈開（疑似劈開）するこ
とにより形成された疑似劈開面からなる。この場合、共
振器端面から出射されるレーザ光が、サファイア基板１
の表面で反射されることがなく、したがって、このレー
ザ光の遠視野像の形状は良好である。
器端面は、サファイア基板１をその上のレーザ構造を形
成するＧａＮ系半導体層と共に劈開（疑似劈開）するこ
とにより形成された疑似劈開面からなる。この場合、共
振器端面から出射されるレーザ光が、サファイア基板１
の表面で反射されることがなく、したがって、このレー
ザ光の遠視野像の形状は良好である。
【００４０】上述のように構成されたこの第１の実施形
態によるＧａＮ系半導体レーザでは、リッジ内外の実効
屈折率差Δｎ、すなわち、リッジ部９に対応する部分と
その両側の部分との実効屈折率差Δｎにより、水平方向
の光場がリッジ部９に対応する部分に閉じ込められる、
いわゆる屈折率導波（実屈折率導波）が実現されてい
る。これにより、このＧａＮ系半導体レーザでは、低閾
値電流かつ比較的安定した水平横モードでの発振が得ら
れている。さらに、このＧａＮ系半導体レーザでは、リ
ッジ部９の共振器長方向の両端面における幅が好適には
３μｍ以下、より好適には２μｍ以下に設定されること
により、より一層の横モードの安定化を図ることが可能
である。
態によるＧａＮ系半導体レーザでは、リッジ内外の実効
屈折率差Δｎ、すなわち、リッジ部９に対応する部分と
その両側の部分との実効屈折率差Δｎにより、水平方向
の光場がリッジ部９に対応する部分に閉じ込められる、
いわゆる屈折率導波（実屈折率導波）が実現されてい
る。これにより、このＧａＮ系半導体レーザでは、低閾
値電流かつ比較的安定した水平横モードでの発振が得ら
れている。さらに、このＧａＮ系半導体レーザでは、リ
ッジ部９の共振器長方向の両端面における幅が好適には
３μｍ以下、より好適には２μｍ以下に設定されること
により、より一層の横モードの安定化を図ることが可能
である。
【００４１】以下に、この第１の実施形態によるＧａＮ
系半導体レーザにおけるリッジ部９の構成について詳細
に説明する。
系半導体レーザにおけるリッジ部９の構成について詳細
に説明する。
【００４２】すなわち、図１および図２に示すように、
このＧａＮ系半導体レーザにおけるリッジ部９は、共振
器長方向の両端部のそれぞれの領域に、共振器長方向の
中央部から共振器長方向の両端部に向かう方向に、連続
的に幅が減少するようにテーパーが施されたテーパー領
域９ａを有する。また、このリッジ部９は、共振器長方
向の中央部の領域に幅が均一なストレート領域９ｂを有
する。
このＧａＮ系半導体レーザにおけるリッジ部９は、共振
器長方向の両端部のそれぞれの領域に、共振器長方向の
中央部から共振器長方向の両端部に向かう方向に、連続
的に幅が減少するようにテーパーが施されたテーパー領
域９ａを有する。また、このリッジ部９は、共振器長方
向の中央部の領域に幅が均一なストレート領域９ｂを有
する。
【００４３】このリッジ部９において、共振器長方向の
両端部に設けられた２つのテーパー領域９ａは互いにほ
ぼ等しい長さＬ1 を有する。これらのテーパー領域９ａ
の合計の長さ２Ｌ1 は、十分な波面整形効果が得られる
ように、例えば、共振器長Ｌ（Ｌ＝２Ｌ1 ＋Ｌ2 、Ｌ2
はストレート領域９ｂの長さ）の１０分の１以上、すな
わち、２Ｌ1 ≧Ｌ／１０となるように選ばれる。
両端部に設けられた２つのテーパー領域９ａは互いにほ
ぼ等しい長さＬ1 を有する。これらのテーパー領域９ａ
の合計の長さ２Ｌ1 は、十分な波面整形効果が得られる
ように、例えば、共振器長Ｌ（Ｌ＝２Ｌ1 ＋Ｌ2 、Ｌ2
はストレート領域９ｂの長さ）の１０分の１以上、すな
わち、２Ｌ1 ≧Ｌ／１０となるように選ばれる。
【００４４】また、図２において、Ｗ1 はリッジ部９の
共振器長方向の両端面における幅を示し、Ｗ2 はリッジ
部９の共振器長方向の中央部における幅を示す。ここ
で、幅Ｗ1 は、共振器長方向の両端面におけるリッジ部
９の底部での幅を指し、幅Ｗ2は、共振器長方向の中央
部におけるリッジ部９の底部での幅を指す。これらのリ
ッジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 および
リッジ部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2 は、
Ｗ1 ＜Ｗ2 の関係を満たしている。さらに、これらのリ
ッジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 および
リッジ部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2 は、
駆動電圧の上昇を抑制しつつ、横モードを安定に維持す
るために、好適には、Ｗ1 ≦３μｍかつＷ2 ≧４μｍと
なるように選ばれ、より好適には、２μｍ≦Ｗ1 ≦３μ
ｍかつＷ2 ≧４μｍとなるように選ばれ、さらに好適に
は、Ｗ1 ≦２μｍかつＷ2 ≧４μｍとなるように選ばれ
る。
共振器長方向の両端面における幅を示し、Ｗ2 はリッジ
部９の共振器長方向の中央部における幅を示す。ここ
で、幅Ｗ1 は、共振器長方向の両端面におけるリッジ部
９の底部での幅を指し、幅Ｗ2は、共振器長方向の中央
部におけるリッジ部９の底部での幅を指す。これらのリ
ッジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 および
リッジ部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2 は、
Ｗ1 ＜Ｗ2 の関係を満たしている。さらに、これらのリ
ッジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 および
リッジ部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2 は、
駆動電圧の上昇を抑制しつつ、横モードを安定に維持す
るために、好適には、Ｗ1 ≦３μｍかつＷ2 ≧４μｍと
なるように選ばれ、より好適には、２μｍ≦Ｗ1 ≦３μ
ｍかつＷ2 ≧４μｍとなるように選ばれ、さらに好適に
は、Ｗ1 ≦２μｍかつＷ2 ≧４μｍとなるように選ばれ
る。
【００４５】ここで、この第１の実施形態によるＧａＮ
系半導体レーザの各部の寸法の一例を挙げると、共振器
長Ｌ＝５００μｍ、リッジ部９のテーパー領域９ａの長
さＬ1 ＝１００μｍ、ストレート領域９ｂの長さＬ2 ＝
３００μｍ、リッジ部９の共振器長方向の両端面におけ
る幅Ｗ1 ＝２μｍ、リッジ部９の共振器長方向の中央部
における幅Ｗ2 ＝４μｍである。
系半導体レーザの各部の寸法の一例を挙げると、共振器
長Ｌ＝５００μｍ、リッジ部９のテーパー領域９ａの長
さＬ1 ＝１００μｍ、ストレート領域９ｂの長さＬ2 ＝
３００μｍ、リッジ部９の共振器長方向の両端面におけ
る幅Ｗ1 ＝２μｍ、リッジ部９の共振器長方向の中央部
における幅Ｗ2 ＝４μｍである。
【００４６】上述のように構成されたこの発明の第１の
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザによれば、リッジ
部９が共振器長方向の両端部のそれぞれの領域に、共振
器長方向の中央部から共振器長方向の両端部に向かう方
向に幅が減少するテーパー領域９ａを有することによ
り、次のような種々の利点を得ることができる。
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザによれば、リッジ
部９が共振器長方向の両端部のそれぞれの領域に、共振
器長方向の中央部から共振器長方向の両端部に向かう方
向に幅が減少するテーパー領域９ａを有することによ
り、次のような種々の利点を得ることができる。
【００４７】すなわち、この第１の実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザにおいては、リッジ部９が共振器長方
向の両端部にテーパー領域９ａを有することにより、リ
ッジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 より
も、リッジ部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2
の方が広くなる。そのため、横モードを安定に維持する
ために、リッジ部９の共振器長方向の両端面における幅
Ｗ1 を３μｍ以下、具体的には例示したように２μｍと
狭く設定した場合であっても、それとは独立に、リッジ
部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2 を４μｍ以
上、具体的には例示したように４μｍと広く設定するこ
とができる。これにより、ｐ型ＧａＮコンタクト層８と
ｐ側電極１１とのコンタクト面積を広くし、リッジ部９
での抵抗成分を低減することができるので、このＧａＮ
系半導体レーザの駆動電圧を低減することが可能であ
る。
Ｎ系半導体レーザにおいては、リッジ部９が共振器長方
向の両端部にテーパー領域９ａを有することにより、リ
ッジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 より
も、リッジ部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2
の方が広くなる。そのため、横モードを安定に維持する
ために、リッジ部９の共振器長方向の両端面における幅
Ｗ1 を３μｍ以下、具体的には例示したように２μｍと
狭く設定した場合であっても、それとは独立に、リッジ
部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2 を４μｍ以
上、具体的には例示したように４μｍと広く設定するこ
とができる。これにより、ｐ型ＧａＮコンタクト層８と
ｐ側電極１１とのコンタクト面積を広くし、リッジ部９
での抵抗成分を低減することができるので、このＧａＮ
系半導体レーザの駆動電圧を低減することが可能であ
る。
【００４８】このように、この第１の実施形態によれ
ば、駆動電圧を上昇させることなく、横モードを安定に
維持することが可能である。特に、共振器長Ｌ＝５００
μｍ、テーパー領域９ａの長さＬ1 ＝１００μｍ、スト
レート領域９ｂの長さＬ2 ＝３００μｍ、リッジ部９の
共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 ＝２μｍ、リッジ
部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2 ＝４μｍに
設定されたこの第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの場合、図４および図５に示す従来のＧａＮ系半導
体レーザにおいて、共振器長Ｌ＝５００μｍ、リッジ部
１０９の幅Ｗ＝３μｍとした場合よりも電極コンタクト
面積を広くとることができるので、横モードの安定化を
図りつつ、駆動電圧を低減することができる。また、こ
の第１の実施形態においては、リッジ部９の共振器長方
向の両端面における幅Ｗ1 が２μｍに設定されているこ
とにより、キャリアのプラズマ効果を考慮に入れた基本
モードの発振条件を満たすことが可能であり（図６参
照）、したがって、高次の水平横モードの発生を抑制す
ることができるので、横モードをより安定に維持するこ
とが可能である。
ば、駆動電圧を上昇させることなく、横モードを安定に
維持することが可能である。特に、共振器長Ｌ＝５００
μｍ、テーパー領域９ａの長さＬ1 ＝１００μｍ、スト
レート領域９ｂの長さＬ2 ＝３００μｍ、リッジ部９の
共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 ＝２μｍ、リッジ
部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2 ＝４μｍに
設定されたこの第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの場合、図４および図５に示す従来のＧａＮ系半導
体レーザにおいて、共振器長Ｌ＝５００μｍ、リッジ部
１０９の幅Ｗ＝３μｍとした場合よりも電極コンタクト
面積を広くとることができるので、横モードの安定化を
図りつつ、駆動電圧を低減することができる。また、こ
の第１の実施形態においては、リッジ部９の共振器長方
向の両端面における幅Ｗ1 が２μｍに設定されているこ
とにより、キャリアのプラズマ効果を考慮に入れた基本
モードの発振条件を満たすことが可能であり（図６参
照）、したがって、高次の水平横モードの発生を抑制す
ることができるので、横モードをより安定に維持するこ
とが可能である。
【００４９】また、この第１の実施形態によれば、リッ
ジ部９の共振器長方向の両端部のテーパー領域９ａでの
波面整形効果により、遠視野像の水平方向のビーム拡が
り角θ//を広くすることができる。これに加えて、この
第１の実施形態では、リッジ部９の共振器長方向の両端
面における幅Ｗ1 が２μｍと狭く設定されていることに
よって、遠視野像の水平方向のビーム拡がり角θ//がさ
らに拡大されている。具体的には、リッジ部１０９の幅
Ｗが３μｍの従来のＧａＮ系半導体レーザでは、遠視野
像の水平方向のビーム拡がり角θ//が６°であるのに対
して、リッジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ
1 が２μｍと狭窄化されたこの第１の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザでは、遠視野像の水平方向のビーム
拡がり角θ//を８°程度まで拡大することができる。こ
れにより、このＧａＮ系半導体レーザを光ディスク装置
の光源に用いる場合、組み立て時に要求される厳しい位
置精度を緩和することができる。また、この際、リッジ
部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2 を、リッジ
部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 とは独立に
広く設定することにより、電極コンタクト面積を減少さ
せずに水平方向のビーム拡がり角θ//の拡大を図ること
ができるため、信頼性良く遠視野像を整形することが可
能である。
ジ部９の共振器長方向の両端部のテーパー領域９ａでの
波面整形効果により、遠視野像の水平方向のビーム拡が
り角θ//を広くすることができる。これに加えて、この
第１の実施形態では、リッジ部９の共振器長方向の両端
面における幅Ｗ1 が２μｍと狭く設定されていることに
よって、遠視野像の水平方向のビーム拡がり角θ//がさ
らに拡大されている。具体的には、リッジ部１０９の幅
Ｗが３μｍの従来のＧａＮ系半導体レーザでは、遠視野
像の水平方向のビーム拡がり角θ//が６°であるのに対
して、リッジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ
1 が２μｍと狭窄化されたこの第１の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザでは、遠視野像の水平方向のビーム
拡がり角θ//を８°程度まで拡大することができる。こ
れにより、このＧａＮ系半導体レーザを光ディスク装置
の光源に用いる場合、組み立て時に要求される厳しい位
置精度を緩和することができる。また、この際、リッジ
部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2 を、リッジ
部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 とは独立に
広く設定することにより、電極コンタクト面積を減少さ
せずに水平方向のビーム拡がり角θ//の拡大を図ること
ができるため、信頼性良く遠視野像を整形することが可
能である。
【００５０】また、この第１の実施形態によれば、リッ
ジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 が２μｍ
と狭く設定されていることにより、共振器端面の形状
（主にその傾き）による端面反射率の低下、閾値電流の
上昇、スロープ効率の変化を抑制することができる。こ
れにより、共振器端面の形状のバラツキによるレーザ特
性の悪化を防止することができるので、特性の良好な半
導体レーザを高い製造歩留まりで得ることができる。ま
た、リッジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1
が２μｍと狭く設定されていることにより、このＧａＮ
系半導体レーザが戻り光によって撹乱される度合いが抑
制されるため、戻り光によって誘起されるノイズを低減
することもできる。この際、この第１の実施形態におい
ては、リッジ部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ
2 を、リッジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ
1 とは独立に広く設定することができるので、リッジ部
９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 を狭くするこ
とにより得られるこれらの利点を、駆動電圧を上昇させ
ることなく得ることができる。
ジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 が２μｍ
と狭く設定されていることにより、共振器端面の形状
（主にその傾き）による端面反射率の低下、閾値電流の
上昇、スロープ効率の変化を抑制することができる。こ
れにより、共振器端面の形状のバラツキによるレーザ特
性の悪化を防止することができるので、特性の良好な半
導体レーザを高い製造歩留まりで得ることができる。ま
た、リッジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1
が２μｍと狭く設定されていることにより、このＧａＮ
系半導体レーザが戻り光によって撹乱される度合いが抑
制されるため、戻り光によって誘起されるノイズを低減
することもできる。この際、この第１の実施形態におい
ては、リッジ部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ
2 を、リッジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ
1 とは独立に広く設定することができるので、リッジ部
９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 を狭くするこ
とにより得られるこれらの利点を、駆動電圧を上昇させ
ることなく得ることができる。
【００５１】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、リッジ部９が、共振器長方向の両端部のそれぞれの
領域に、共振器長方向の中央部から共振器長方向の両端
部に向かう方向に幅が減少するテーパー領域９ａを有す
ることにより、リッジ部９の共振器長方向の両端面にお
ける幅Ｗ1 およびリッジ部の共振器長方向の中央部にお
ける幅Ｗ2 をそれぞれ最適化することができ、駆動電圧
の低減、横モードの安定化、遠視野像の水平方向のビー
ム拡がり角θ//の拡大、共振器端面の形状のバラツキに
よるレーザ特性の悪化防止およびノイズ特性の向上を容
易に実現することができる。したがって、この第１の実
施形態によれば、光ディスク装置の光源に適した、特性
の良好なＧａＮ系半導体レーザを得ることができる。
ば、リッジ部９が、共振器長方向の両端部のそれぞれの
領域に、共振器長方向の中央部から共振器長方向の両端
部に向かう方向に幅が減少するテーパー領域９ａを有す
ることにより、リッジ部９の共振器長方向の両端面にお
ける幅Ｗ1 およびリッジ部の共振器長方向の中央部にお
ける幅Ｗ2 をそれぞれ最適化することができ、駆動電圧
の低減、横モードの安定化、遠視野像の水平方向のビー
ム拡がり角θ//の拡大、共振器端面の形状のバラツキに
よるレーザ特性の悪化防止およびノイズ特性の向上を容
易に実現することができる。したがって、この第１の実
施形態によれば、光ディスク装置の光源に適した、特性
の良好なＧａＮ系半導体レーザを得ることができる。
【００５２】次に、この発明の第２の実施形態について
説明する。図３は、この発明の第２の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザの平面図である。この第２の実施形
態によるＧａＮ系半導体レーザでは、プロセス上のトレ
ランスを考慮して、共振器長方向の両端面の近傍の所定
の領域でリッジ部９の幅が一定にされる。なお、この第
２の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの接合と垂直
な方向の構造は、第１の実施形態によるＧａＮ系半導体
レーザと同様に構成されている。
説明する。図３は、この発明の第２の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザの平面図である。この第２の実施形
態によるＧａＮ系半導体レーザでは、プロセス上のトレ
ランスを考慮して、共振器長方向の両端面の近傍の所定
の領域でリッジ部９の幅が一定にされる。なお、この第
２の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの接合と垂直
な方向の構造は、第１の実施形態によるＧａＮ系半導体
レーザと同様に構成されている。
【００５３】図３に示すように、この第２の実施形態に
よるＧａＮ系半導体レーザにおけるリッジ部９は、共振
器長方向の両端部のテーパー領域９ａと両共振器端面と
の間のそれぞれの領域に、均一な幅Ｗ1 のストレート領
域９ｃをさらに有する。図３において、Ｌ3 はこれらの
ストレート領域９ｃの長さを示す。ここで、これらのス
トレート領域９ｃは、リッジ部９の共振器長方向の両端
面における幅を確実にＷ1 とするために設けられるもの
であり、これらのストレート領域９ｃの長さＬ3 は極力
短くすることが望ましい。この場合、これらのストレー
ト領域９ｃの長さＬ3 の上限は、例えば２０〜２５μｍ
程度に選ばれる。
よるＧａＮ系半導体レーザにおけるリッジ部９は、共振
器長方向の両端部のテーパー領域９ａと両共振器端面と
の間のそれぞれの領域に、均一な幅Ｗ1 のストレート領
域９ｃをさらに有する。図３において、Ｌ3 はこれらの
ストレート領域９ｃの長さを示す。ここで、これらのス
トレート領域９ｃは、リッジ部９の共振器長方向の両端
面における幅を確実にＷ1 とするために設けられるもの
であり、これらのストレート領域９ｃの長さＬ3 は極力
短くすることが望ましい。この場合、これらのストレー
ト領域９ｃの長さＬ3 の上限は、例えば２０〜２５μｍ
程度に選ばれる。
【００５４】ここで、この第２の実施形態によるＧａＮ
系半導体レーザの各部の寸法の一例を挙げると、共振器
長Ｌ＝５００μｍ、リッジ部９のテーパー領域９ａの長
さＬ1 ＝１００μｍ、共振器長方向の中央部のストレー
ト領域９ｂの長さＬ2 ＝２５０μｍ、共振器長方向の両
端部のストレート領域９ｃの長さＬ3 ＝２５μｍ、リッ
ジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 ＝２μ
ｍ、リッジ部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2
＝４μｍである。
系半導体レーザの各部の寸法の一例を挙げると、共振器
長Ｌ＝５００μｍ、リッジ部９のテーパー領域９ａの長
さＬ1 ＝１００μｍ、共振器長方向の中央部のストレー
ト領域９ｂの長さＬ2 ＝２５０μｍ、共振器長方向の両
端部のストレート領域９ｃの長さＬ3 ＝２５μｍ、リッ
ジ部９の共振器長方向の両端面における幅Ｗ1 ＝２μ
ｍ、リッジ部９の共振器長方向の中央部における幅Ｗ2
＝４μｍである。
【００５５】この第２の実施形態によるＧａＮ系半導体
レーザの上記以外の構成は、第１の実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザと同様であるので、説明を省略する。
レーザの上記以外の構成は、第１の実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザと同様であるので、説明を省略する。
【００５６】この第２の実施形態によれば、第１の実施
形態におけると同様の利点を得ることができると共に、
次のような利点を合わせて得ることができる。すなわ
ち、この第２の実施形態においては、リッジ部９の共振
器長方向の両端部の領域に均一な幅Ｗ1 のストレート領
域９ｃが設けられていることにより、共振器を加工する
際に、リッジ部９の共振器長方向の両端面における幅を
確実にＷ1 とすることができる。これにより、共振器長
方向の両端面におけるリッジ部９の幅がＷ1 で、かつ、
共振器長方向の中央部におけるリッジ部９の幅がＷ2 で
あるようなテーパーストライプ型のリッジ構造を有する
ＧａＮ系半導体レーザを高い製造歩留まりで得ることが
できる。
形態におけると同様の利点を得ることができると共に、
次のような利点を合わせて得ることができる。すなわ
ち、この第２の実施形態においては、リッジ部９の共振
器長方向の両端部の領域に均一な幅Ｗ1 のストレート領
域９ｃが設けられていることにより、共振器を加工する
際に、リッジ部９の共振器長方向の両端面における幅を
確実にＷ1 とすることができる。これにより、共振器長
方向の両端面におけるリッジ部９の幅がＷ1 で、かつ、
共振器長方向の中央部におけるリッジ部９の幅がＷ2 で
あるようなテーパーストライプ型のリッジ構造を有する
ＧａＮ系半導体レーザを高い製造歩留まりで得ることが
できる。
【００５７】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【００５８】例えば、上述の第１および第２の実施形態
において挙げた数値、構造、材料などはあくまで例にす
ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、材料な
どを用いてもよい。
において挙げた数値、構造、材料などはあくまで例にす
ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、材料な
どを用いてもよい。
【００５９】具体的には、上述の第１および第２の実施
形態における共振器長Ｌ、リッジ部９の共振器長方向の
両端部のテーパー領域９ａの長さＬ1 、リッジ部９の共
振器長方向の中央部のストレート領域９ｂの長さＬ2 、
リッジ部９の共振器長方向の両端部のストレート領域９
ｃの長さＬ3 、リッジ部９の共振器長方向の両端面にお
ける幅Ｗ1 、リッジ部９の共振器長方向の中央部におけ
る幅Ｗ2 の値は、第１および第２の実施形態において挙
げた諸条件を満たしていれば、任意に設定することがで
きる。
形態における共振器長Ｌ、リッジ部９の共振器長方向の
両端部のテーパー領域９ａの長さＬ1 、リッジ部９の共
振器長方向の中央部のストレート領域９ｂの長さＬ2 、
リッジ部９の共振器長方向の両端部のストレート領域９
ｃの長さＬ3 、リッジ部９の共振器長方向の両端面にお
ける幅Ｗ1 、リッジ部９の共振器長方向の中央部におけ
る幅Ｗ2 の値は、第１および第２の実施形態において挙
げた諸条件を満たしていれば、任意に設定することがで
きる。
【００６０】また、上述の第１および第２の実施形態に
おいて、リッジ部９の共振器長方向の両端部のそれぞれ
の領域に設けられた２つのテーパー領域９ａは、フロン
ト側とリア側とで対称である必要はなく、さらに、リッ
ジ部９の両側面も左右非対称であってもよい。また、リ
ッジ部９のテーパー領域９ａは、共振器長方向の中央部
から共振器長方向の両端部に向かう方向に幅が単調に減
少するのであれば、その側面が平面で構成されている必
要はなく、例えば内側または外側に湾曲した曲面で構成
されていてもよい。また、リッジ部９の共振器長方向の
中央部のストレート領域９ｂの長さＬ2 を０として、リ
ッジ部９を共振器長方向の両端部のテーパー領域９ａの
み、または、テーパー領域９ａおよびストレート領域９
ｃのみとしてもよい。
おいて、リッジ部９の共振器長方向の両端部のそれぞれ
の領域に設けられた２つのテーパー領域９ａは、フロン
ト側とリア側とで対称である必要はなく、さらに、リッ
ジ部９の両側面も左右非対称であってもよい。また、リ
ッジ部９のテーパー領域９ａは、共振器長方向の中央部
から共振器長方向の両端部に向かう方向に幅が単調に減
少するのであれば、その側面が平面で構成されている必
要はなく、例えば内側または外側に湾曲した曲面で構成
されていてもよい。また、リッジ部９の共振器長方向の
中央部のストレート領域９ｂの長さＬ2 を０として、リ
ッジ部９を共振器長方向の両端部のテーパー領域９ａの
み、または、テーパー領域９ａおよびストレート領域９
ｃのみとしてもよい。
【００６１】また、上述の第１および第２の実施形態に
おいては、リッジ部９の両側に埋め込まれる電流狭窄層
の材料としてＳｉＯ2 が用いられているが、この電流狭
窄層の材料としては、これ以外にもＡｌＧａＮ、ＧａＩ
ｎＮ、ＧａＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体、ＳｉＮなどの誘電体、ＺｎＳなどのＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体を用いてもよい。
おいては、リッジ部９の両側に埋め込まれる電流狭窄層
の材料としてＳｉＯ2 が用いられているが、この電流狭
窄層の材料としては、これ以外にもＡｌＧａＮ、ＧａＩ
ｎＮ、ＧａＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体、ＳｉＮなどの誘電体、ＺｎＳなどのＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体を用いてもよい。
【００６２】また、上述の第１および第２の実施形態に
おいて、レーザ構造を形成する各半導体層の導電型を反
対にしてもよい。
おいて、レーザ構造を形成する各半導体層の導電型を反
対にしてもよい。
【００６３】また、上述の第１および第２の実施形態に
おいては、基板としてサファイア基板を用いているが、
これは、サファイア基板に代えてスピネル基板、ＳｉＣ
基板、ＺｎＯ基板、ＧａＰ基板などを用いてもよいし、
あるいは、これらの基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層が成長された基板、これらの基板上に窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、基板を
研磨等で取り去り窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
のみを持つ基板、ＧａＮ基板のような窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体そのものからなる基板などを用いても
よい。
おいては、基板としてサファイア基板を用いているが、
これは、サファイア基板に代えてスピネル基板、ＳｉＣ
基板、ＺｎＯ基板、ＧａＰ基板などを用いてもよいし、
あるいは、これらの基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層が成長された基板、これらの基板上に窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、基板を
研磨等で取り去り窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
のみを持つ基板、ＧａＮ基板のような窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体そのものからなる基板などを用いても
よい。
【００６４】また、上述の第１および第２の実施形態に
おいては、この発明をＤＨ構造（Double Heterostructu
re）のＧａＮ系半導体レーザに適用した場合について説
明したが、この発明はＳＣＨ構造（Separate Confineme
nt Heterostructure）のＧａＮ系半導体レーザに適用す
ることも可能である。
おいては、この発明をＤＨ構造（Double Heterostructu
re）のＧａＮ系半導体レーザに適用した場合について説
明したが、この発明はＳＣＨ構造（Separate Confineme
nt Heterostructure）のＧａＮ系半導体レーザに適用す
ることも可能である。
【００６５】
【発明の効果】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、リッジ部が、共振器長方向の両端部に共振器長方向
の中央部から共振器長方向の両端部に向かう方向に幅が
減少するテーパー領域を有することにより、リッジ部の
共振器長方向の中央部における幅およびリッジ部の共振
器長方向の両端面における幅をそれぞれ最適化すること
ができるので、駆動電圧の低減、横モードの安定化、遠
視野像の水平方向のビーム拡がり角の拡大、共振器端面
の形状のバラツキによるレーザ特性の悪化防止およびノ
イズ特性の向上を容易に実現することができる。これに
より、光ディスク装置の光源に適した、特性の良好な窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザ
を得ることができる。
ば、リッジ部が、共振器長方向の両端部に共振器長方向
の中央部から共振器長方向の両端部に向かう方向に幅が
減少するテーパー領域を有することにより、リッジ部の
共振器長方向の中央部における幅およびリッジ部の共振
器長方向の両端面における幅をそれぞれ最適化すること
ができるので、駆動電圧の低減、横モードの安定化、遠
視野像の水平方向のビーム拡がり角の拡大、共振器端面
の形状のバラツキによるレーザ特性の悪化防止およびノ
イズ特性の向上を容易に実現することができる。これに
より、光ディスク装置の光源に適した、特性の良好な窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザ
を得ることができる。
【図１】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの斜視図である。
導体レーザの斜視図である。
【図２】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの平面図である。
導体レーザの平面図である。
【図３】 この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの平面図である。
導体レーザの平面図である。
【図４】 従来のＧａＮ系半導体レーザの斜視図であ
る。
る。
【図５】 従来のＧａＮ系半導体レーザの平面図であ
る。
る。
【図６】 ＧａＮ系半導体レーザにおける基本モードの
発振条件を示すグラフである。
発振条件を示すグラフである。
【図７】 ＧａＮ系半導体レーザにおける共振器端面の
傾きとレーザ光の出射方向との関係を示すグラフであ
る。
傾きとレーザ光の出射方向との関係を示すグラフであ
る。
【図８】 ＧａＮ系半導体レーザにおける共振器端面の
傾きと端面反射率との関係を示すグラフである。
傾きと端面反射率との関係を示すグラフである。
【図９】 ＧａＮ系半導体レーザにおける共振器端面の
傾きと閾値電流の上昇分との関係を示すグラフである。
傾きと閾値電流の上昇分との関係を示すグラフである。
１・・・サファイア基板、２・・・ＧａＮバッファ層、
３・・・ｎ型ＧａＮコンタクト層、４・・・ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層、５・・・ＧａＩｎＮ活性層、６・・・
ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層、７・・・ｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層、８・・・ｐ型ＧａＮコンタクト層、９・・・
リッジ部、９ａ・・・テーパー領域、９ｂ，９ｃ・・・
ストレート領域、１０・・・ＳｉＯ2 電流狭窄層、１１
・・・ｐ側電極、１２・・・ｎ側電極
３・・・ｎ型ＧａＮコンタクト層、４・・・ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層、５・・・ＧａＩｎＮ活性層、６・・・
ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層、７・・・ｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層、８・・・ｐ型ＧａＮコンタクト層、９・・・
リッジ部、９ａ・・・テーパー領域、９ｂ，９ｃ・・・
ストレート領域、１０・・・ＳｉＯ2 電流狭窄層、１１
・・・ｐ側電極、１２・・・ｎ側電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 史朗 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 平田 照二 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA06 CA04 CA34 CA40 CA46 5F073 AA13 AA35 BA06 CA07 CB05 EA19 EA27
Claims (4)
- 【請求項１】 第１導電型の第１のクラッド層と、 上記第１のクラッド層上の活性層と、 上記活性層上の第２導電型の第２のクラッド層とを有
し、 上記第２のクラッド層に設けられたリッジ部の両側の部
分に、上記活性層からの光を吸収しない材料からなる電
流狭窄層が設けられた電流狭窄構造を有する窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザにおい
て、 上記リッジ部は、共振器長方向の両端部に上記共振器長
方向の中央部から上記共振器長方向の両端部に向かう方
向に幅が減少するテーパー領域を有することを特徴とす
る半導体レーザ。 - 【請求項２】 上記リッジ部の上記共振器長方向の中央
部における幅が４μｍ以上であり、上記リッジ部の上記
共振器長方向の両端面における幅が３μｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 上記リッジ部の上記共振器長方向の中央
部における幅が４μｍ以上であり、上記リッジ部の上記
共振器長方向の両端面における幅が２μｍ以上３μｍ以
下であることを特徴とする請求項１記載の半導体レー
ザ。 - 【請求項４】 上記リッジ部の上記共振器長方向の中央
部における幅が４μｍ以上であり、上記リッジ部の上記
共振器長方向の両端面における幅が２μｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
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