WO2023149081A1 - 半導体レーザ素子 - Google Patents

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Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor laser device.
  • an external resonance type laser device that includes an external resonator that forms a resonant state of laser light with an optical component such as a diffraction grating that is spaced apart from a semiconductor laser element.
  • an optical component such as a diffraction grating that is spaced apart from a semiconductor laser element.
  • a high-output and high-quality laser light can be emitted by constructing a synthesizing optical system for synthesizing a plurality of laser lights emitted from a semiconductor laser element in the external cavity.
  • the spatial synthesis method is a method of spatially synthesizing a plurality of laser beams without focusing them on the same optical axis.
  • the wavelength combining method is a method of condensing a plurality of laser beams having different wavelengths on the same optical axis.
  • a wavelength synthesis method is preferable to a spatial synthesis method in which a plurality of optical axes are different from each other.
  • a semiconductor laser element having a plurality of light emitting points is adopted as the semiconductor laser element.
  • the reflectance of the laser light emitting side facet of the laser array element is required to be 1% or less.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a planar configuration of the multi-wavelength semiconductor laser device of Patent Document 1. As shown in FIG.
  • the multi-wavelength semiconductor laser device disclosed in Patent Document 1 has a first light emitting section 11 that emits laser light in the 650 nm band and a second light emitting section 12 that emits laser light in the 780 nm band.
  • the multi-wavelength semiconductor laser element also has an emission-side protective layer 14 composed of a plurality of dielectric layers 14A, 14B, and 14C on the laser light emission-side facet.
  • the emission-side protective layer 14 reduces the reflectance of the emission-side facet for laser light in a wavelength range including the 650 nm band and the 780 nm band.
  • a semiconductor laser device includes a semiconductor laminate that emits laser light; an output-side protective layer disposed on the laser light output-side facet of the semiconductor laminate; a non-emission-side protective layer arranged on an end face opposite to the laser light emission-side end face of the semiconductor laminate and reflecting the laser light; with
  • the emission-side protective layer has a control layer that suppresses the reflectance on the emission side with respect to the wavelength of the laser beam to a predetermined value or less,
  • the control layer has a strain relief layer that suppresses strain due to thermal expansion of the control layer.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a planar configuration of the multi-wavelength semiconductor laser device of Patent Document 1.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the semiconductor laser device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a semiconductor laser device including the semiconductor laser element according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor laser device according to a second embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing the reflectance of the semiconductor laser element on the side of the laser light emitting facet, showing the wavelength characteristics of the reflectance for each type of the emitting facet-side protective layer.
  • the structure of the emission-side protective layer of the semiconductor laser element is appropriately adjusted, for example, by increasing the types and thicknesses of the constituent layers, in order to ensure the reliability of the laser light.
  • the structure of the output-side protective layer is appropriately adjusted so as to suppress the overall reflectance on the output-side facet including reflection inside the output-side protective layer in order to achieve desired laser characteristics.
  • the output-side protective layer includes a layer with a high coefficient of thermal expansion
  • the internal stress caused by the thermal expansion of the output-side protective layer may cause peeling of the output-side protective layer or damage to the laser light output-side facet of the multi-wavelength semiconductor laser device. , which may lead to deterioration of laser quality.
  • An object of the present disclosure is to provide a semiconductor laser element capable of reducing the reflectance on the laser light emitting end face side and improving the laser quality.
  • the terms “upper” and “lower” do not refer to the upward direction (vertical upward) and the downward direction (vertical downward) in absolute spatial recognition, but to the stacking of semiconductor stacks described later. It is used as a term defined by a relative positional relationship based on the stacking order in the configuration. Also, the terms “above” and “below” are used not only when two components are spaced apart from each other and there is another component between the two components, but also when two components are spaced apart from each other. It also applies when they are arranged in contact with each other.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the semiconductor laser device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 shows a cross-section of the semiconductor laser element 100 along a plane along the lamination direction of each layer of the semiconductor laminate 50 (described later) and the emission direction of the laser light.
  • the semiconductor laser device 100 is a semiconductor light emitting device that emits a plurality of laser beams, a so-called semiconductor laser array.
  • the semiconductor laser device 100 is a gallium nitride-based semiconductor laser device, and emits laser light having a wavelength in a band of about 390 nm to 530 nm.
  • the semiconductor laser element 100 includes a semiconductor laminate 50, an emitting-side protective layer 1F, and a non-emitting-side protective layer 1R.
  • the semiconductor laminate 50 is a laminate of a plurality of semiconductor layers.
  • the semiconductor laminate 50 has a substrate 51 , a first semiconductor layer 52 , an active layer 53 , a second semiconductor layer 54 and a contact layer 55 .
  • the substrate 51 is a plate-like member that serves as the base material of the semiconductor laminate 50 .
  • the substrate 51 is a GaN single crystal substrate.
  • the thickness of the substrate 51 is, for example, approximately 100 ⁇ m.
  • the material forming the substrate 51 may be single crystal such as Al 2 O 3 (sapphire), SiC, GaAs, or InP. Also, the thickness of the substrate 51 may be, for example, 50 ⁇ m or more and 120 ⁇ m or less.
  • the first semiconductor layer 52 is a semiconductor layer formed above the substrate 51 .
  • the first semiconductor layer 52 is an n-type semiconductor layer and includes an n-type clad layer.
  • the n-type clad layer is a layer made of n-Al 0.2 Ga 0.8 N.
  • the thickness of the n-type clad layer is, for example, about 1 ⁇ m.
  • the n-type cladding layer may be made of, for example, n-Al x Ga 1-x N (0 ⁇ x ⁇ 1). Also, the thickness of the n-type cladding layer may be, for example, 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • an n-type Al x InyGa 1-x-yN (0 ⁇ x+y ⁇ 1) guide layer or an undoped Al x InyGa 1-x-yN (0 ⁇ x+y ⁇ 1) guide layer is formed on the n-type cladding layer. may be formed.
  • the active layer 53 is a layer formed above the first semiconductor layer 52 .
  • the active layer 53 functions as a light emitting layer.
  • the active layer 53 has two well layers.
  • the active layer 53 is a quantum well active layer in which well layers made of In 0.18 Ga 0.82 N and barrier layers made of GaN are alternately laminated.
  • the thickness of the well layer is, for example, approximately 5 nm
  • the thickness of the barrier layer is, for example, approximately 10 nm.
  • the active layer 53 is composed of a well layer made of InxGa1 -xN (0 ⁇ x ⁇ 1) and AlxInyGa1 -x-yN (0 ⁇ x+y ⁇ 1) . Quantum well active layers in which barrier layers are alternately laminated may be used.
  • the active layer 53 may have a guide layer at least one of above and below the quantum well active layer. Although the number of well layers is two in this embodiment, it may be one to four. In addition, the In composition of the well layer may be appropriately selected so that light with a desired wavelength is emitted within the wavelength range of 390 nm or more and 530 nm or less.
  • the second semiconductor layer 54 is a semiconductor layer formed above the active layer 53 .
  • the second semiconductor layer 54 is a p-type semiconductor layer and includes a p-type clad layer.
  • the p-type cladding layer is a superlattice layer in which 100 layers of p-Al 0.2 Ga 0.8 N and 100 layers of GaN are alternately laminated.
  • the thickness of the p-Al 0.2 Ga 0.8 N layer is, for example, approximately 3 nm, and the thickness of the GaN layer is, for example, approximately 3 nm.
  • the p-type cladding layer may be a layer formed of Al x Ga 1-x N (0 ⁇ x ⁇ 1) instead of the superlattice layer described above.
  • the thickness of this layer may be, for example, 0.3 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
  • the p-type clad layer may be a bulk clad layer made of Al x Ga 1-x N (0 ⁇ x ⁇ 1).
  • AlGaN is used as the material of the p-type clad layer.
  • the reason is that AlGaN has a refractive index suitable for confining laser light in the active layer 53 .
  • Materials other than AlGaN may be used as the material of the p-type cladding layer.
  • ITO may be used as the material of the p-type clad layer.
  • a material that transmits emitted laser light such as a transparent dielectric oxide such as In 2 O 3 , Ga 2 O 3 , SnO, or InGaO 3 may be used.
  • the second semiconductor layer 54 includes a p-type Al x In y Ga 1-x-y N (0 ⁇ x+y ⁇ 1) guide layer and undoped Al x In y Ga 1-x under the p-type cladding layer.
  • a plurality of -yN (0 ⁇ x+y ⁇ 1) guide layers may be provided.
  • the contact layer 55 is a semiconductor layer formed above the second semiconductor layer 54 and is in ohmic contact with the second electrode 57 .
  • the contact layer 55 is a p-type semiconductor layer made of p-GaN.
  • the thickness of the contact layer 55 is, for example, approximately 10 nm.
  • the material of the contact layer 55 is not limited to p-GaN. Also, the thickness of the contact layer 55 may be, for example, 5 nm or more and 200 nm or less.
  • two or more ridges are formed in the second semiconductor layer 54 and contact layer 55 .
  • a region of the active layer 53 corresponding to each ridge portion serves as a light emitting point, and laser light is emitted from a plurality of light emitting points.
  • a first electrode 56 is arranged as an electrode on the lower main surface of the substrate 51 (that is, the main surface on which the first semiconductor layer 52 and the like are not arranged).
  • the first electrode 56 is an n-side electrode and has a laminated structure in which a Ti layer, a Pt layer, and an Au layer are laminated in order from the substrate 51 side.
  • the first electrode 56 may have another laminated structure, for example, a laminated structure in which a Ti layer and an Au layer are laminated.
  • a second electrode 57 is arranged on the contact layer 55 as an electrode.
  • the second electrode 57 has a p-side electrode that makes ohmic contact with the contact layer 55 and a pad electrode that is arranged on the p-side electrode.
  • the p-side electrode has a laminated structure in which a Pd layer and a Pt layer are laminated in order from the contact layer 55 side. Also, the configuration of the p-side electrode is not limited to this.
  • the p-side electrode may have a single layer structure or a multilayer structure including at least one of a Cr layer, Ti layer, Ni layer, Pd layer, Pt layer and Au layer, for example.
  • the p-side electrode may be an ITO layer used as a transparent oxide electrode, an In 2 O 3 layer, a Ga 2 O 3 layer, an SnO layer, or an InGaO 3 layer.
  • the pad electrode is a pad-shaped electrode arranged above the p-side electrode.
  • the pad electrode has a laminated structure in which layers formed of a Ti layer and an Au layer are laminated in order from the p-side electrode side, and are arranged on the ridge and its periphery.
  • the pad electrode may be composed of, for example, only an Au layer, or may have a laminated structure in which a Ti layer, a Pt layer and an Au layer are laminated, or a laminated structure in which a Ni layer and an Au layer are laminated. may be Also, the pad electrode may have a laminated structure in which two or more layers made of another metal are laminated.
  • the semiconductor laminate 50 may further include an insulating layer such as an SiO 2 film covering the sidewalls of the ridge.
  • Non-emission-side protective layer 1R is a layer arranged on the laser light non-emission-side facet 50R of the semiconductor laminate 50 (hereinafter referred to as "non-emission-side facet 50R").
  • the non-emission-side protective layer 1R protects the non-emission-side facet 50R and increases the reflectance of the non-emission side of the semiconductor laminate 50 with respect to laser light to a certain value (eg, 90%) or higher.
  • the “reflectance on the non-emission side” means the reflectance that is comprehensively evaluated by combining the non-emission-side end surface 50R and the non-emission-side protective layer 1R.
  • the non-emission-side protective layer 1R has a multi-layer structure in which a plurality of pairs of SiO 2 layers and AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layers are laminated.
  • the thicknesses of the SiO 2 layer and the AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer are, for example, SiO 2 layer and AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1), where ⁇ a is the average wavelength of a plurality of laser beams. ⁇ 1)
  • ⁇ a is the average wavelength of a plurality of laser beams.
  • ⁇ 1 When the refractive index of each layer is n, it is approximately ⁇ a/(4n).
  • the reflectance of the non-emission side with respect to the laser light becomes 90% or more.
  • the semiconductor laser device 100 with high slope efficiency and low threshold current can be realized.
  • the laminated structure of the non-emitting side protective layer 1R is not limited as long as a desired value of reflectance on the non-emitting side can be obtained.
  • the non-emission-side protective layer 1R includes a set of SiO 2 layer and ZrO 2 layer, a set of SiO 2 layer and Ta 2 O 5 layer, a set of SiO 2 layer and AlN layer, a set of SiO 2 layer and TiO 2 layer. , a set of SiO 2 layers and HfO 2 layers, a set of SiO 2 layers and Nb 2 O 5 layers, or a set of SiO 2 layers and Al 2 O 3 layers, etc. good.
  • the Al 2 O 3 layer may be used as the low refractive index layer.
  • the non-emission-side protective layer 1R may have a single-layer structure or a multi-layer structure including at least one of an oxynitride layer and a nitride layer.
  • the emission-side protective layer 1F is a layer arranged on the laser light emission-side facet 50F of the semiconductor laminate 50 (hereinafter referred to as the "emission-side facet 50F").
  • the emission-side protective layer 1F protects the emission-side facet 50F and reduces the reflectance of the semiconductor laminate 50 on the emission side of the laser beam.
  • the “output-side reflectance” means the reflectance that is comprehensively evaluated by combining the output-side end face 50F and the output-side protective layer 1F.
  • the exit-side protective layer 1F includes a barrier layer 21 and a control layer 22.
  • the reflectance on the output side may be simply called "reflectance”.
  • the barrier layer 21 is arranged in contact with the emission-side end surface 50F.
  • the barrier layer 21 has a function of suppressing deterioration of the output-side facet 50 ⁇ /b>F of the semiconductor stacked body 50 .
  • the barrier layer 21 is a dielectric layer, specifically an oxynitride layer or a nitride layer.
  • the barrier layer 21 is a single layer made of AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1), for example. Moreover, the thickness of the barrier layer 21 is, for example, about 20 nm.
  • the barrier layer 21 may be, for example, an oxynitride layer such as a SiO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer, or a nitride layer such as an AlN layer or a SiN layer. may
  • the control layer 22 is arranged in contact with the emission-side surface of the barrier layer 21 .
  • the control layer 22 has a function of adjusting the reflectance of the output side of the semiconductor laminate 50 . More specifically, the control layer 22 suppresses the reflectance on the emission side to a predetermined value (for example, 1%) or less for each oscillation wavelength of the laser light.
  • the control layer 22 has a main control layer 22a that contributes to adjusting the reflectance, and a strain relaxation layer 30 that relaxes the strain of the control layer 22 as a whole.
  • the main control layer 22a and the strain relaxation layer 30 are made of different materials.
  • the main control layer 22a is a dielectric layer, specifically an oxynitride layer, a nitride layer, or an oxide layer.
  • the main control layer 22a is a layer made of Al2O3 , for example.
  • the total thickness of the main control layer 22a on both sides of the strain relaxation layer 30 is, for example, about 55 nm.
  • the main control layer 22a is an oxynitride layer such as an AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer or a SiO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer, an AlN layer, or an SiN layer. It may be a nitride layer, such as a layer, or an oxide layer, such as TiO 2 layer, Nb 2 O 5 layer, ZrO 2 layer, Ta 2 O 5 layer, or HfO 2 layer. Since the main control layer 22a has such a structure, the reflectance on the output side can be suppressed to 1% or less for each wavelength of laser light. As a result, stable external resonance characteristics can be realized in a laser device including the semiconductor laser element 100 .
  • the strain relaxation layer 30 is arranged so as to be inserted at an intermediate position in the control layer 22 in the traveling direction of the laser light. That is, the strain relaxation layer 30 is sandwiched between two main control layers 22a.
  • the two main control layers 22a may be made of the same material, or may be made of different materials.
  • the strain relaxation layer 30 has a function of suppressing strain due to thermal expansion of the entire emission-side protective layer 1F including the control layer 22. It should be noted that the thermal expansion of the control layer 22 is caused by the heat generated by the emitted laser light.
  • the strain relaxation layer 30 is a dielectric layer, and has a smaller thermal expansion coefficient than at least the main control layer 22a.
  • the strain relaxation layer 30 is made of a material having the smallest coefficient of thermal expansion among the layers included in the output-side protective layer 1F.
  • a material with low light absorption in the wavelength range near the 450 nm band is selected in order to suppress light absorption of laser light.
  • the strain relaxation layer 30 is made of SiO2 .
  • SiO 2 is a substance with a relatively small thermal expansion coefficient and little light absorption in the vicinity of the 450 nm band. Also, since SiO 2 is an oxide layer, it is less susceptible to the effects of surrounding layers and the outside air.
  • ⁇ Action of strain relaxation layer> When a laser beam is emitted from the semiconductor laser element 100, the vicinity of the emission-side facet 50F becomes a high temperature state, and the emission-side protective layer 1F thermally expands. At this time, tensile stress is generated at the interface between the semiconductor laminate 50 and the output-side protective layer 1F. In particular, when a part of the exit-side protective layer 1F includes a layer formed of a material having a large coefficient of thermal expansion, the tensile stress increases.
  • the entire output-side protective layer 1F including the control layer 22 can be restrained from being strained due to thermal expansion. More specifically, the thermal expansion of the output-side protective layer 1F can be suppressed, and the tensile stress generated at the interface between the output-side protective layer 1F and the output-side end surface 50F can be reduced.
  • SiO 2 forming the strain relaxation layer 30 has a smaller thermal expansion coefficient than Al 2 O 3 or the like forming the main control layer 22a. Therefore, by arranging the strain relaxation layer 30 between the two main control layers 22a (Al 2 O 3 layers), it is possible to effectively suppress strain due to thermal expansion of the output-side protective layer 1F.
  • the material for the strain relaxation layer 30 should have a smaller thermal expansion coefficient than the material for the main control layer 22a. It is more desirable if the material of the strain relaxation layer 30 is a material with the smallest coefficient of thermal expansion among the layers included in the output-side protective layer 1F.
  • the light absorption is small with respect to the oscillation wavelength of each laser light (for example, the extinction coefficient is 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 or less)
  • materials other than SiO 2 may be used.
  • the strain relaxation layer 30 does not necessarily have to be a SiO 2 layer.
  • the strain relaxation layer 30 is, for example, another dielectric layer with a small thermal expansion coefficient, such as an AlN layer, a nitride layer such as an SiN layer, an AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer, or , SiO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layers, or oxynitride layers, or oxide layers such as Al 2 O 3 layers, Ta 2 O 5 layers, or HfO 2 layers. good.
  • the total thickness of the main control layer 22a is, for example, about 55 nm.
  • the thickness of the strain relaxation layer 30 may be 2 nm or less, and is 1 nm in this embodiment.
  • the semiconductor laser device 100 does not have the strain relaxation layer 30 and does not have the emission side protective layer 30 except for the fact that it does not have the strain relaxation layer 30 .
  • the wavelength characteristics with respect to the laser light are equivalent.
  • the output-side protective layer without the strain relaxation layer 30 is disposed on the output-side facet 50F, the output-side reflectance is 1.0% or less for each oscillation wavelength of the laser light.
  • the main control layer 22a so as to suppress it, even if the strain relaxation layer 30 is added to the output side protective layer 1F, the output side reflectance can be maintained at 1.0% or less.
  • the output-side protective layer without the strain relaxation layer 30 when the output-side protective layer without the strain relaxation layer 30 is disposed on the output-side facet 50F, the output-side reflectance is 1.0 for each oscillation wavelength of the laser light. % or less, the main control layer 22a is configured. Therefore, although the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment has the strain relaxation layer 30, the reflectance on the emission side can be maintained at 1.0% or less. Therefore, a stable external resonance characteristic can be realized in a laser device including the semiconductor laser element 100.
  • the strain relief layer 30 may exist at any position on the control layer 22 . That is, the main control layer 22a is arranged so that the reflectance on the output side is 1% or less with respect to the oscillation wavelength of each laser beam when the output-side protective layer without the strain relaxation layer 30 is arranged. is configured, regardless of the position of the strain relaxation layer 30 in the control layer 22, the reflectance on the output side is suppressed to 1% or less with respect to the oscillation wavelength of each laser beam.
  • a semiconductor wafer which is the base of the semiconductor laminate 50, is formed.
  • a substrate 51 is prepared.
  • a first semiconductor layer 52 as an n-type clad layer, an active layer 53, a second semiconductor layer 54 as a p-type clad layer, and a contact layer 55 are laminated in this order on the substrate 51 .
  • Each layer can be formed by, for example, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • a ridge portion is formed in the second semiconductor layer 54 and the contact layer 55 .
  • the ridge portion can be formed by, for example, high-frequency inductively coupled plasma (ICP) type reactive ion etching.
  • ICP inductively coupled plasma
  • a semiconductor wafer is formed through the above process.
  • an insulating layer such as a SiO 2 layer is formed on the entire surface by, for example, plasma CVD. Then, at least part of the upper surface of the ridge portion of the insulating layer is removed by wet etching or the like, and an insulating layer is formed on the sidewalls of the ridge portion.
  • a second electrode 57 and a first electrode 56 are formed on the region where the insulating layer on the ridge is removed and on the lower surface of the substrate 51 by vacuum deposition or the like.
  • the semiconductor laminate 50 having the emitting side facet 50F and the non-emitting side facet 50R is formed as a laser bar.
  • an output-side protective layer 1F and a non-output-side protective layer 1R are formed on the output-side end surface 50F and the non-output-side end surface 50R of the semiconductor laminate 50, respectively.
  • a solid source ECR (Electron Cyclotron Resonance) sputtering plasma deposition apparatus is used to form a dielectric layer. By using this apparatus, it is possible to suppress damage to the exit-side facet 50F and the already formed layers when forming each layer of the exit-side facet 50F.
  • the emission-side facet 50F and the non-emission-side facet 50R may be formed using a vapor deposition device or the like, an ablation deposition device using PLD (PULSE Laser Deposition) or ALD (Atomic Layer Deposition), or , an epitaxial growth apparatus using MOCVD, or the like.
  • a vapor deposition device or the like an ablation deposition device using PLD (PULSE Laser Deposition) or ALD (Atomic Layer Deposition), or , an epitaxial growth apparatus using MOCVD, or the like.
  • the semiconductor laser device 100 according to this embodiment is manufactured through the above processes.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a semiconductor laser device 90 including the semiconductor laser element according to the first embodiment.
  • the semiconductor laser device 90 is an external resonator type semiconductor laser device that combines wavelengths.
  • a semiconductor laser device 90 includes semiconductor laser elements 101 and 102 , optical lenses 91 and 92 , a diffraction grating 95 and a partially reflecting mirror 97 .
  • the semiconductor laser elements 101 and 102 are elements having the same structure and the same function as the semiconductor laser element 100 according to the first embodiment.
  • the semiconductor laser elements 101 and 102 are laser array elements having a plurality of light emitting points. That is, the semiconductor laser elements 101 and 102 are used as small laser light sources that emit a plurality of laser beams. Therefore, the semiconductor laser device 90 can be, for example, a small semiconductor laser device on which the semiconductor laser elements 101 and 102 are mounted.
  • Each of the semiconductor laser elements 101 and 102 has N light emitting points E11 to E1N (N is an integer equal to or greater than 2) and N light emitting points E21 to E2N.
  • a plurality of laser beams are emitted from the light emitting points E11 to E1N.
  • a plurality of laser beams are emitted from the light emitting points E21 to E2N.
  • the wavelength of the laser light emitted from each light emitting point is determined according to the wavelength selection action by the external resonator including the diffraction grating 95 . Therefore, a plurality of laser beams having different wavelengths ⁇ 11 to ⁇ 1N are emitted from the light emitting points E11 to E1N as external resonance laser beams.
  • a plurality of laser beams of ⁇ 2N are emitted as external resonance laser beams.
  • the semiconductor laser elements 101 and 102 are arranged so that a plurality of laser beams propagate within the same plane.
  • the optical lenses 91 and 92 are optical elements that condense a plurality of laser beams emitted from the semiconductor laser elements 101 and 102 onto the diffraction grating 95 .
  • the optical lenses 91 and 92 may have a function of collimating the laser light.
  • the semiconductor laser device 90 may include a collimating lens for collimating each laser beam.
  • the diffraction grating 95 is a wavelength dispersive element that multiplexes a plurality of laser beams having different wavelengths, and is specifically a transmissive diffraction grating.
  • a plurality of laser beams with different propagation directions can be transmitted on substantially the same optical axis. Can be synthesized.
  • the diffraction grating 95 may be an element other than a transmissive diffraction grating, such as a prism or a reflective diffraction grating.
  • the partially reflecting mirror 97 forms an external resonator with the non-emitting end faces of the semiconductor laser elements 101 and 102 .
  • the partially reflecting mirror 97 functions as an output coupler that transmits (that is, emits) a portion of the laser light.
  • the reflectance and transmittance of the partially reflecting mirror 97 are appropriately set according to the gains of the semiconductor laser elements 101 and 102 and the like.
  • the semiconductor laser elements 101 and 102 each emit N laser beams when current is supplied.
  • the N laser beams emitted from the semiconductor laser element 101 are condensed at a condensing point on the diffraction grating 95 by the optical lens 91 . Also, the N laser beams emitted from the semiconductor laser element 102 are condensed at a condensing point on the diffraction grating 95 by the optical lens 92 . Note that the laser light from the semiconductor laser element 101 and the laser light from the semiconductor laser element 102 are condensed at the same condensing point.
  • the 2N laser beams are diffracted by the diffraction grating 95 and propagate along substantially the same optical axis toward the partially reflecting mirror 97 .
  • a part of the laser light incident on the partial reflection mirror 97 is reflected by the partial reflection mirror 97, returns to the semiconductor laser element 101 or 102 via the diffraction grating 95 and the optical lens 91 or 92, and is reflected by each element. It is reflected by the output side end surface 50R. In this manner, an external resonator is formed between the non-emitting end face 50R of the semiconductor laser elements 101 and 102 and the partially reflecting mirror 97.
  • the semiconductor laser elements 101 and 102 are arranged together with the optical lenses 91 and 92, the diffraction grating 95 and the partially reflecting mirror 97 to form an external resonator.
  • the other portion of the laser light directed from the diffraction grating 95 toward the partially reflecting mirror 97 is transmitted through the partially reflecting mirror 97 and becomes the output light of the semiconductor laser device 90 .
  • the output light is output as high-output laser light to the outside of the semiconductor laser device 90 via, for example, an optical fiber arranged on the optical axis of the output light.
  • the wavelength synthesizing method used in the semiconductor laser device 90 of FIG. 3 and a spatial synthesizing method for spatially synthesizing laser beams.
  • the wavelength combining method of condensing light of different wavelengths on the same optical axis is more advantageous than the spatial combining method.
  • the optical path lengths from the emission side facet 50F to the diffraction grating 95 and the incident angles with respect to the diffraction grating 95 of the laser beams with wavelengths ⁇ 11 to ⁇ 1N emitted from the semiconductor laser element 101 are different from each other.
  • the optical path lengths from the emission side facet 50F to the diffraction grating 95 and the incident angles with respect to the diffraction grating 95 of the laser beams with wavelengths ⁇ 21 to ⁇ 2N emitted from the semiconductor laser element 102 are different from each other. Therefore, the laser beams of different wavelengths ⁇ 11 to ⁇ 1N and ⁇ 21 to ⁇ 2N are diffracted by the diffraction grating 95, thereby changing the wavelengths of the laser beams.
  • the semiconductor laser device 90 includes two semiconductor laser elements 101 and 102 in this embodiment, the semiconductor laser device 90 may include three or more semiconductor laser elements. As the number of semiconductor laser elements included in the semiconductor laser device 90 increases, the optical output value of the semiconductor laser device 90 can be increased.
  • a plurality of semiconductor laser devices 90 that combine wavelengths may be used, and the output light from the semiconductor laser devices 90 may be combined by a spatial combining method to further increase the optical output.
  • the semiconductor laser device 100 includes the semiconductor laminate 50 that emits laser light, the emission-side protective layer 1F disposed on the emission-side facet 50F of the semiconductor laminate 50, and the semiconductor laminate. and a non-emission-side protective layer 1R disposed on the end face (non-emission-side end face 50R) opposite to the emission-side end face 50F of the body 50 and reflecting the laser light.
  • the output-side protective layer 1F has a control layer 22 that suppresses the reflectance on the output side with respect to the wavelength of the laser light to a predetermined value or less, and the control layer 22 suppresses distortion due to thermal expansion of the control layer 22. It has a strain relief layer 30 .
  • the reflectance on the output side of the semiconductor laminate 50 can be maintained at a predetermined value or less.
  • the thermal expansion of the output-side protective layer 1F can be suppressed, and the tensile stress generated at the interface between the output-side end surface 50F of the semiconductor laminate 50 and the output-side protective layer 1F can be reduced, deterioration of the output-side end surface 50F and deterioration of the output-side protective layer 1F can be prevented. Peeling of the protective layer 1F can be suppressed.
  • the semiconductor laminate 50 has a plurality of light emitting points located on the emitting side facet 50F and emitting a plurality of laser beams. Moreover, the reflectance on the output side is less than or equal to a predetermined value with respect to the wavelength of the laser light.
  • the semiconductor laser device 100 can emit a plurality of laser beams and can output high-quality laser beams. Further, by mounting the above-described semiconductor laser device 100 in an external resonator type semiconductor laser device 90 that performs wavelength synthesis, a semiconductor laser device that outputs high-quality laser light can be realized.
  • the semiconductor laser device 100 when used in an external cavity type semiconductor laser device 90 that performs wavelength synthesis, an external cavity is formed between the partially reflecting mirror 97 and the non-emitting facet of the semiconductor laser device. That is, a plurality of laser beams having different wavelengths are transmitted through the emission-side protective layer 1F.
  • the reflectance on the emission side with respect to the wavelength of each laser beam can be reduced. can be suppressed to a predetermined value or less. Therefore, the configuration and manufacturing process of the semiconductor laser device 90 can be simplified. That is, manufacturing errors of the semiconductor laser device can be reduced, the manufacturing process can be stabilized, and cost reduction can be realized.
  • the reflectance on the emission side with respect to the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser element 100 is suppressed to 1.0% or less.
  • the strain relaxation layer 30 is arranged at an intermediate position in the control layer 22 in the traveling direction of the laser light.
  • the exit-side protective layer 1F further has a barrier layer 21 arranged between the exit-side end face 50F and the control layer 22.
  • the semiconductor laser element 100 is a gallium nitride-based semiconductor laser element
  • diffusion of oxygen from the outside of the output-side protective layer 1F to the semiconductor laminate 50 easily deteriorates the output-side protective layer 1F and the output-side facet 50F.
  • the barrier layer 21 on the output-side protective layer 1F
  • diffusion of oxygen from the outside of the output-side protective layer 1F to the semiconductor stacked body 50 can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the output-side protective layer 1F and the exit-side end surface 50F. Therefore, the reliability of the output of the semiconductor laser device 100 can be improved, and the operation period can be lengthened.
  • the emission-side protective layer 1F tends to be thick.
  • the thicker the output-side protective layer 1F the greater the tensile stress generated at the interface between the output-side protective layer 1F and the output-side end surface 50F when the output-side protective layer 1F thermally expands. Therefore, the emission-side end surface 50F is likely to deteriorate.
  • the exit-side protective layer 1F of this embodiment has a barrier layer 21 and is relatively thick as a whole. However, the exit-side protective layer 1F has the control layer 22 including the strain relaxation layer 30. FIG. Therefore, in a device that emits high-energy laser light, such as a gallium nitride-based semiconductor laser device, it is possible to output high-energy laser light and improve the quality of the laser light while keeping the reflectance on the emission side low. can.
  • the protection performance of the exit-side facet 50F can be enhanced.
  • the thickness of the strain relaxation layer 30 is 2 nm or less.
  • strain relaxation layer 30 Since the strain relaxation layer 30 is thin, even if the control layer 22 has the strain relaxation layer 30, compared with the emission side protective layer without the strain relaxation layer 30, the emission side of the output side for a plurality of wavelengths of laser light is reduced. Reflectance values and wavelength characteristics are unchanged.
  • the strain relaxation layer 30 has the smallest coefficient of thermal expansion among the layers included in the output-side protective layer 1F.
  • the strain relaxation layer 30 is made of SiO 2 .
  • SiO 2 has a particularly small coefficient of thermal expansion (approximately 0.5), so deterioration of the emission-side facet 50F can be further suppressed.
  • SiO 2 has a low light absorption in the wavelength band of the laser light emitted from the gallium nitride based semiconductor laser device. Therefore, absorption of laser light by the strain relaxation layer 30 can be suppressed.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor laser device 200 according to the second embodiment.
  • FIG. 4 shows a cross section of the semiconductor laser element 200 along a plane along the lamination direction of each layer of the semiconductor layered body 50 provided in the semiconductor laser element 200 and the emission direction of the laser light.
  • the semiconductor laser element 200 is a semiconductor light emitting element that emits a plurality of laser beams.
  • the semiconductor laser device 200 is a gallium nitride based semiconductor laser device.
  • the semiconductor laser element 200 includes a semiconductor laminate 50, an emitting side protective layer 2F, and a non-emitting side protective layer 1R.
  • the semiconductor laser device 200 differs from the semiconductor laser device 100 according to the first embodiment only in the structure and function of the emission-side protective layer 2F, and is otherwise the same in structure and function.
  • the exit-side protective layer 2 ⁇ /b>F has a barrier layer 21 and a control layer 22 .
  • the barrier layer 21 of the first embodiment has a single-layer structure
  • the barrier layer 21 of this embodiment has a two-layer structure composed of the first layer 31 and the second layer 32 .
  • the first layer 31 is in contact with the emission-side end surface 50F of the semiconductor laminate 50.
  • the first layer 31 is a dielectric layer, specifically an oxynitride layer or a nitride layer.
  • the first layer 31 is the same material as the barrier layer 21 of the first embodiment.
  • the first layer 31 is a layer made of AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1), for example.
  • the thickness of the first layer 31 is, for example, about 20 nm.
  • the first layer 31 may be an oxynitride layer such as a SiO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer, or a nitride layer such as an AlN layer or a SiN layer.
  • the second layer 32 is a layer arranged in contact with the output side surface of the first layer 31 .
  • the second layer 32 has a function of enhancing the protection performance of the emission-side end surface 50F.
  • the second layer 32 is a dielectric layer, specifically an oxynitride layer, a nitride layer, or an oxide layer.
  • the second layer 32 is a layer made of Al 2 O 3 , for example.
  • the thickness of the second layer 32 is, for example, about 10 nm.
  • the second layer 32 is a SiO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer, an oxynitride layer such as an AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer, a SiN layer, or , a nitride layer such as an AlN layer, or an oxide layer such as a SiO2 layer.
  • the control layer 22 is farther from the emission-side end surface 50F than the barrier layer 21 and is arranged in contact with the emission side surface of the barrier layer 21 .
  • the control layer 22 has an inner layer 33 , an intermediate layer 34 and an outer layer 35 . These layers are all dielectric layers, and are arranged in order of the inner layer 33 , the intermediate layer 34 and the outer layer 35 from the side closer to the barrier layer 21 .
  • control layer 22 Since the control layer 22 has three types of layers, the inner layer 33, the intermediate layer 34, and the outer layer 35, the reflectance on the output side is 1% or less for a wider range of wavelengths than in the first embodiment. can be suppressed to
  • the inner layer 33 is a layer made of Al2O3 , for example.
  • the thickness of the inner layer 33 is, for example, about 100 nm.
  • the outer layer 35 is, for example, a layer made of SiO2 .
  • the thickness of the outer layer 35 is, for example, about 100 nm.
  • the intermediate layer 34 has a main intermediate layer 34 a that contributes to adjusting the reflectance, and a strain relaxation layer 30 that relaxes the strain of the control layer 22 as a whole.
  • the materials of the main intermediate layer 34a and the strain relaxation layer 30 are different.
  • the main intermediate layer 34a is, for example, a layer made of ZrO2 .
  • the main intermediate layer 34a may be a layer formed of a material having a higher refractive index with respect to laser light than either of the inner layer 33 and the outer layer 35 .
  • the main intermediate layer 34a is, for example, an AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer, an oxynitride layer such as a SiO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer, a SiN layer, or , a nitride layer such as an AlN layer, an oxide layer such as a TiO 2 layer, a Nb 2 O 5 layer, a Ta 2 O 5 layer, or an HfO 2 layer.
  • the inner layer 33 may be a layer other than the Al 2 O 3 layer. If the inner layer 33 is a layer other than an Al2O3 layer, the main intermediate layer 34a may be an Al2O3 layer.
  • the inner layer 33 and the outer layer 35 may be layers formed of a material having a lower refractive index for laser light than the main intermediate layer 34a.
  • the inner layer 33 is, for example, an AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer, an oxynitride layer such as a SiO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer, or an SiO 2 layer. It may be an oxide layer such as
  • the outer layer 35 is, for example, an AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer, an oxynitride layer such as a SiO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer, or an Al It may also be an oxide layer such as a 2 O 3 layer.
  • the strain relaxation layer 30 is arranged so as to be inserted in an intermediate position of the intermediate layer 34 in the traveling direction of the laser light. That is, the strain relaxation layer 30 is sandwiched between two main intermediate layers 34a.
  • the two main intermediate layers 34a may be made of the same material, or may be made of different materials.
  • the strain relaxation layer 30 is made of SiO 2 and has a thickness of about 2 nm, as in the first embodiment. On the other hand, the total thickness of the main intermediate layers 34a on both sides of the strain relaxation layer 30 is, for example, about 50 nm.
  • the strain relaxation layer 30 may be made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than at least the main intermediate layer 34a. More desirably, the strain relaxation layer 30 is made of a material having the smallest coefficient of thermal expansion among the layers included in the output-side protective layer 2F. Further, the strain relaxation layer 30 may be an AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer or a SiO 1-x N layer depending on the materials of the layers other than the strain relaxation layer 30 in the output-side protective layer 2F.
  • an oxynitride layer such as an x (0 ⁇ x ⁇ 1) layer, a nitride layer such as an AlN layer or a SiN layer, or an Al 2 O 3 layer, a Ta 2 O 5 layer or a HfO 2 layer It may be an oxide layer.
  • control layer 22 has the strain relaxation layer 30, so that the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • control layer 22 since the control layer 22 has the strain relaxation layer 30 made of a material with a small thermal expansion coefficient, the tensile stress generated at the interface between the output-side protective layer 2F and the output-side end surface 50F can be reduced. Therefore, the reflectance of the semiconductor laser element 200 on the emission side can be reduced, and the laser quality can be improved.
  • the strain relaxation layer 30 is arranged at an intermediate position in the intermediate layer 34 in the traveling direction of the laser light. Therefore, it is possible to further suppress distortion due to thermal expansion of the output-side protective layer 2F as a whole, and to further suppress deterioration of the output-side protective layer 2F.
  • the thickness of the strain relaxation layer 30 should be 2 nm or less.
  • the semiconductor laser device 200 does not have the strain relaxation layer 30, and the output side is protected in the points other than not having the strain relaxation layer 30.
  • the wavelength characteristics with respect to laser light are equivalent.
  • the control layer 22 of this embodiment has an inner layer 33, a main intermediate layer 34a, and an outer layer 35, and an output-side protective layer without the strain relaxation layer 30 is disposed on the output-side end surface 50F.
  • the inner layer 33, the main intermediate layer 34a, and the outer layer 35 are configured so that the reflectance on the output side is suppressed to 1.0% or less for each oscillation wavelength of the laser light. . Therefore, the reflectance on the output side of the laser light can be suppressed to 1.0% or less.
  • the reflectance on the output side can be suppressed to 1.0% or less for a wider range of wavelengths.
  • the semiconductor laser device 200 of the second embodiment has the output side facet 50F, so that the reflectance on the output side is 1% for wavelengths included in a wavelength range with a wavelength width of 50 nm or more. can be reduced to the following.
  • the reflectance on the output side can be appropriately changed.
  • the strain relaxation layer 30 has substantially the same reflectance and wavelength characteristics on the exit side regardless of the position of the strain relaxation layer 30 on the control layer 22 . That is, the strain relief layer 30 may be placed anywhere in the control layer 22 , for example, the inner layer 33 or the outer layer 35 may have the strain relief layer 30 .
  • the barrier layer 21 of the second embodiment has a two-layer structure, it may have a layer structure composed of three or more layers.
  • at least the layer in contact with the emission-side facet 50F should be a layer corresponding to the first layer 31, that is, an oxynitride layer or a nitride layer.
  • the two or more layers other than the layer in contact with the output-side facet 50F are necessarily AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layers or SiO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1) layers. It may not be an oxynitride layer, or a nitride layer such as an AlN layer or a SiN layer, but may be an oxide layer such as an Al2O3 layer or an SiO2 layer.
  • the first layer 31 may have a multi-layer structure composed of at least one layer of an oxynitride layer and a nitride layer.
  • the semiconductor laser device 200 is a gallium nitride based semiconductor laser device, and the barrier layer 21 includes the first layer 31 which is an oxynitride layer or a nitride layer. .
  • the first layer 31 on the output-side facet 50F By arranging the first layer 31 on the output-side facet 50F, diffusion of oxygen from the outside of the output-side protective layer 2F to the semiconductor laminate 50 can be reduced. Therefore, the deterioration of the emission-side protective layer 2F can be suppressed, the reliability of the output of the semiconductor laser device 100 can be improved, and the operation period can be lengthened.
  • the layer (first layer 31) in contact with the emission-side facet 50F is an oxynitride layer or a nitride layer having the same crystallinity as the semiconductor stacked body 50. Therefore, it is possible to enhance the protective performance of the emission-side end surface 50F.
  • the barrier layer 21 includes, in addition to the first layer 31, a second layer 32 which is an oxynitride layer, a nitride layer, or an oxide layer.
  • the diffusion of oxygen from the outside of the emission-side protective layer 2F to the semiconductor laminate 50 can be further reduced.
  • deterioration of the emission-side facet 50F can be further suppressed, so that the quality of the laser light from the semiconductor laser device 100 can be further improved, and the operating period can be extended.
  • the control layer 22 has an inner layer 33 , an intermediate layer 34 and an outer layer 35 , the inner layer 33 , the intermediate layer 34 and the outer layer 35 having the inner layer 33 , the intermediate layer 34 and the outer layer 35 with respect to the barrier layer 21 .
  • 34 and the outer layer 35 are arranged in this order.
  • the intermediate layer 34 has the strain relief layer 30 , and the main intermediate layer 34 a of the intermediate layer 34 is made of a material different from that of the inner layer 33 and the outer layer 35 .
  • the refractive index of the main intermediate layer 34a for laser light is greater than that of both the inner layer 33 and the outer layer 35 for laser light.
  • the reflectance on the output side can be suppressed to 1% or less for a wider range of wavelengths than in the first embodiment.
  • the inner layer 33 and the outer layer 35 are AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1), SiO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1), SiO 2 and Al 2 O 3 respectively. is formed by Thus, inner layer 33 and outer layer 35 with relatively low refractive indices are realized.
  • the main intermediate layer 34a is made of AlO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1), SiO 1-x N x (0 ⁇ x ⁇ 1), AlN, SiN, Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 or HfO 2 . Therefore, the main intermediate layer 34a having a relatively high refractive index is realized.
  • the output-side protective layers 1F and 2F have at least one or more of an oxynitride layer, a nitride layer, or an oxide layer in addition to the strain relaxation layer 30. Even with such a structure, the reflectance on the output side can be suppressed to a predetermined value or less, and the laser quality can be improved.
  • the non-emission side protective layer 1R may have any layer structure as long as the reflectance on the non-emission side can be secured at a certain value or higher. As long as the non-emission-side protective layer 1R has at least one layer of an oxynitride layer, a nitride layer, or an oxide layer, any layer structure may be used. And the effects of the second embodiment are not reduced.
  • the semiconductor laser device 100 has a plurality of light emitting points, but even if it has a single light emitting point, the same effect can be obtained. That is, it is possible to suppress the reflectance on the output side with respect to the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser device 100 to a predetermined value or less, thereby realizing improvements in laser quality and output.
  • the semiconductor laser element does not have to be a gallium nitride semiconductor laser element.
  • the semiconductor laser device may be an AlGaInP semiconductor laser device, a gallium arsenide semiconductor laser device, or an InP semiconductor laser device.
  • the semiconductor laser element is an AlGaInP-based semiconductor laser element
  • the wavelength of the emitted laser light is in the red wavelength band (band of 600 nm or more and 700 nm or less).
  • the semiconductor laser device is a gallium arsenide-based semiconductor laser device
  • the wavelength of the emitted laser light is in the infrared wavelength band (750 nm or more and 1100 nm or less).
  • the semiconductor laser element is an InP-based semiconductor laser element, the wavelength of the emitted laser light is in the 1 ⁇ m band.
  • the semiconductor laser device 100 does not necessarily have to have the barrier layer 21 .
  • the semiconductor laser device is an AlGaInP semiconductor laser device, a gallium arsenide semiconductor laser device, or an InP semiconductor laser device
  • the diffusion of oxygen from the outside of the emission-side protective layers 1F and 2F to the semiconductor laminate 50 causes Deterioration of the outgoing end face 50F is less likely to occur.
  • first embodiment Both the semiconductor laser device having the strain relaxation layer 30 (hereinafter referred to as “first embodiment”) and the semiconductor laser device having no strain relaxation layer 30 (hereinafter referred to as “comparative example”) were tested.
  • the catastrophic optical damage (COD) level of the element was examined.
  • the following conditions (1) and (2) are common to the first embodiment and the comparative example.
  • (1) When the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser element is ⁇ , the total thickness of the protective layer on the output side is approximately ⁇ /2.
  • the thickness of the control layer 22 is about 3 ⁇ /8 Specifically, a reliability test was performed on the semiconductor laser devices of the first example and the comparative example, and the COD level was evaluated based on the change in optical output value before and after the reliability test. As a reliability test, the inventor continuously output laser light from the semiconductor laser devices of Examples and Comparative Examples for a long time (here, 1000 hours). The measurement results of the light output values of both devices are shown in Table 2 below.
  • the light output value of the semiconductor laser device of the comparative example decreased significantly after the reliability test. That is, the COD level was significantly lowered.
  • the amount of decrease in the optical output value after the reliability test was smaller than that before the reliability test. That is, it can be said that the decrease in the COD level was suppressed.
  • the semiconductor laser device 100 according to the first embodiment has a strain relief layer in which the control layer 22 is made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than the material of the main control layer 22a. has 30. Therefore, similarly to the semiconductor laser device of the first embodiment, it can be said that the tensile stress generated at the interface between the emission-side protective layer 1F and the emission-side facet 50F can be reduced, and deterioration of the emission-side facet 50F can be suppressed. Therefore, it can be said that the reflectance on the emission side of the semiconductor laser device 100 can be reduced and the laser quality can be improved.
  • the semiconductor laser device 200 according to the second embodiment has the strain relief layer 30 in which the intermediate layer 34 of the control layer 22 is made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than the material of the main intermediate layer 34a. Therefore, it can be said that an effect similar to that of the first embodiment can be obtained. Therefore, it can be said that the reflectance on the emission side of the semiconductor laser device 200 can be reduced and the laser quality can be improved.
  • This appropriate value is the thickness of the strain relaxation layer 30 required to obtain the same reflectance as that of the semiconductor laser device having the emission side protective layer that does not include the strain relaxation layer 30. That is.
  • FIG. 5 is a graph showing the reflectance on the emission side of the semiconductor laser device according to the second example.
  • the solid line in FIG. 5 indicates the wavelength characteristics of the reflectance of a semiconductor laser device without a strain relaxation layer
  • the one-dot chain line indicates the wavelength of the reflectance of a semiconductor laser device having a strain relaxation layer 30 with a thickness of 1 nm.
  • the dashed line indicates the wavelength characteristics of the reflectance of the semiconductor laser device having the strain relaxation layer 30 with a thickness of 2 nm.
  • These semiconductor laser devices according to the second example have control layers according to the second embodiment, that is, control layers composed of an inner layer, an intermediate layer, and an outer layer. Also, the intermediate layer of the semiconductor laser device having the strain relaxation layer 30 has a SiO 2 layer as the strain relaxation layer 30 .
  • the thickness of the strain relaxation layer was 2.0 nm or less, the reflectance wavelength characteristics equivalent to those of the semiconductor laser device without the strain relaxation layer 30 were exhibited. Moreover, when the thickness of the strain relaxation layer is 2.0 nm or less, a reflectance of 1.0% or less can be achieved in the 450 nm band including the oscillation wavelength of the laser light.
  • the thickness of the strain relaxation layer 30 is set to 2.0 nm or less, wavelength characteristics of reflectance equivalent to those of a semiconductor laser device without the strain relaxation layer 30 can be obtained. Further, when the output-side protective layer without the strain relaxation layer 30 suppresses the reflectance on the output side to 1.0% or less at the oscillation wavelength of the laser light, the strain-relaxing layer It can be said that even with the addition of layer 30, the reflectance on the output side is maintained below 1.0%.
  • the semiconductor laser device 100 has the strain relaxation layer 30 with a thickness of 2.0 nm or less. It can be said that the wavelength characteristics of the reflectance on the output side of the device 100 are not changed.
  • the main control layer is arranged such that the reflectance on the output side is suppressed to 1.0% or less with respect to the oscillation wavelength of the laser light. 22a, even if the strain relaxation layer 30 is added to the output-side protective layer 1F, it can be said that the output-side reflectance can be maintained at 1.0% or less with respect to the oscillation wavelength of the laser light.
  • the semiconductor laser device 200 according to the second embodiment has the strain relaxation layer 30 with a thickness of 2.0 nm or less. It can be said that the wavelength characteristics of the reflectance on the emission side of the semiconductor laser element 200 defined by the above are not changed.
  • the inner side is arranged so that the reflectance on the output side is suppressed to 1.0% or less with respect to the oscillation wavelength of the laser light.
  • the semiconductor laser device 200 of the second embodiment and the semiconductor laser device of the second example are similar in structure. That is, in the semiconductor laser device 200 according to the second embodiment, the control layer 22 has the inner layer 33, the intermediate layer 34, and the outer layer 35, like the semiconductor laser device according to the second embodiment. Therefore, according to the semiconductor laser device 200 according to the second embodiment, it can be said that the wavelength characteristics of the reflectance on the output side are close to the wavelength characteristics of FIG.
  • the semiconductor laser device 200 of the second embodiment has the emission-side protective layer 2F, so that the reflectance on the emission side can be suppressed to 1% or less in a wavelength range having a wavelength width of 50 nm or more. guessed.
  • the reflectance on the output side is 1% or less in the wavelength range where the center wavelength is about 420 nm and the wavelength width is about 130 nm. is assumed to be reduced to
  • the reflectance on the exit side can be suppressed to 1.0% or less for a wider range of wavelengths than in the first embodiment.
  • the inventor changed the position of the strain relaxation layer 30 in the control layer 22 and examined the wavelength characteristics of the reflectance on the output side. had the same reflectance. That is, when layers other than the strain relaxation layer 30 included in the output side protective layers 1F and 2F are configured so that the reflectance on the output side is 1% or less with respect to the oscillation wavelength of the laser light, the strain relief It can be said that regardless of the position of the layer 30 in the control layer 22, the reflectance on the output side is suppressed to 1% or less with respect to the oscillation wavelength of the laser light. For example, in the second embodiment, even if the inner layer 33 or the outer layer 35 has the strain relaxation layer 30, the reflectance on the output side and its wavelength characteristics are substantially the same.
  • the present disclosure it is possible to provide a semiconductor laser device capable of reducing the reflectance on the laser light emitting end face side and improving the laser quality.
  • the present disclosure can be suitably applied to a semiconductor laser device in which a protective layer is arranged on the laser light emitting facet side.

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Abstract

半導体レーザ素子は、レーザ光を出射する半導体積層体と、前記半導体積層体のレーザ光出射側端面に配置される出射側保護層と、前記半導体積層体の前記レーザ光出射側端面とは反対側の端面に配置され、前記レーザ光を反射させる非出射側保護層と、を備え、前記出射側保護層は、前記レーザ光の波長に対する出射側の反射率を所定値以下に抑制する制御層を有しており、前記制御層は、前記制御層の熱膨張に伴う歪みを抑制する歪緩和層を有する。

Description

半導体レーザ素子
　本開示は、半導体レーザ素子に関する。
　従来、レーザ装置を用いたレーザ加工技術が実用化されている。レーザ加工技術の用途を拡大するためには、レーザ光の高出力化及び高品質化が求められる。一般に、レーザ光の高品質化には、レーザ光の狭ビーム化が必要である。
　レーザ装置の一例として、半導体レーザ素子から離隔して配置される回折格子等の光学部品によりレーザ光の共振状態を形成する外部共振器を備える外部共振型レーザ装置がある。外部共振型レーザ装置において、半導体レーザ素子から出射される複数のレーザ光を合成する合成光学系を外部共振器内に構築することで、高出力かつ高品質のレーザ光を出射することができる。
　複数のレーザ光の合成手法としては、空間合成法と波長合成法とがある。空間合成法は、同じ光軸上には集光せずに、複数のレーザ光を空間的に合成する手法である。一方、波長合成法は、互いに異なる波長を有する複数のレーザ光を同じ光軸上に集光する手法である。複数のレーザ光を合成して狭ビーム化を実現するためには、複数の光軸が互いに異なる空間合成法よりも波長合成法の方が好ましい。
　また、波長合成法を適用する場合、例えば、半導体レーザ素子として、複数の発光点を有する半導体レーザ素子（いわゆる、レーザアレイ素子）が採用される。
　ところで、外部共振型レーザ装置においては、レーザアレイ素子内での内部共振を抑制するために、レーザアレイ素子のレーザ光出射側端面の反射率を極力低減する必要がある。この出射側端面側の反射率は、例えば、１％以下であることが求められる。
　例えば、特許文献１には、多波長半導体レーザ素子のレーザ光出射側端面に、複数の誘電体層で構成された出射側保護層を設けることで、出射側端面の反射率を低減することが開示されている。図１は、特許文献１の多波長半導体レーザ素子の平面構成を示す模式図である。
　特許文献１に開示されている多波長半導体レーザ素子は、６５０ｎｍ帯のレーザ光を出射する第１発光部１１と、７８０ｎｍ帯のレーザ光を出射する第２発光部１２とを有している。また、多波長半導体レーザ素子は、レーザ光出射側端面に、複数の誘電体層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃで構成された出射側保護層１４を有している。出射側保護層１４は、６５０ｎｍ帯と７８０ｎｍ帯とを含む波長範囲のレーザ光に対する出射側端面の反射率を低減する。
特開２０１０－２１９４３６号公報
　本開示の一態様に係る半導体レーザ素子は、
　レーザ光を出射する半導体積層体と、
　前記半導体積層体のレーザ光出射側端面に配置される出射側保護層と、
　前記半導体積層体の前記レーザ光出射側端面とは反対側の端面に配置され、前記レーザ光を反射させる非出射側保護層と、
　を備え、
　前記出射側保護層は、前記レーザ光の波長に対する出射側の反射率を所定値以下に抑制する制御層を有しており、
　前記制御層は、前記制御層の熱膨張に伴う歪みを抑制する歪緩和層を有する。
図１は、特許文献１の多波長半導体レーザ素子の平面構成を示す模式図である。 図２は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子を示す模式的な断面図である。 図３は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子を備える半導体レーザ装置を示す模式図である。 図４は、第２実施形態に係る半導体レーザ素子を示す模式的な断面図である。 図５は、半導体レーザ素子におけるレーザ光出射側端面側の反射率を示すグラフであり、出射端面側保護層の種類毎に反射率の波長特性を示している。
　半導体レーザ素子の出射側保護層の構造は、レーザ光の信頼性を確保するために、例えば、構成する層の種類や層の厚さが増加されるなど、適宜調整される。また、出射側保護層の構造は、所望のレーザ特性を実現するために、出射側保護層内部での反射を含む出射側端面側の全体の反射率が抑制されように、適宜調整される。
　しかしながら、出射側保護層に熱膨張係数が高い層が含まれる場合、出射側保護層の熱膨張に起因する内部応力により、出射側保護層の剥がれや多波長半導体レーザ素子のレーザ光出射側端面の劣化が生じ、ひいては、レーザ品質の悪化を招く虞がある。加えて、出射側保護層が厚くなるほど、内部応力によりレーザ品質が悪化しやすくなる。
　本開示は、レーザ光出射側端面側の反射率を低減できるとともに、レーザ品質を向上させることのできる半導体レーザ素子を提供することを目的としている。
　以下、本開示の各実施形態及び変形例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各実施形態及び変形例は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。従って、以下の各実施形態及び変形例で示される、数値、形状、材料、構成要素、及び、構成要素の配置位置や接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨では記載されていない。また、各図は模式的に示す図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。従って、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。なお、各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。また、本明細書において、「上方」及び「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）及び下方向（鉛直下方）を指すものではなく、後述する半導体積層体の積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」及び「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに接する状態で配置される場合にも適用される。
　（第１実施形態）
　以下、図２を参照しながら、第１実施形態に係る半導体レーザ素子１００について説明する。図２は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子１００を示す模式的な断面図である。図２には、半導体積層体５０（後述）の各層の積層方向、及び、レーザ光の出射方向に沿う平面による半導体レーザ素子１００の断面が示されている。
　［１－１．全体構成］
　半導体レーザ素子１００は、複数のレーザ光を出射する半導体発光素子、いわゆる、半導体レーザアレイである。本実施形態では、半導体レーザ素子１００は、窒化ガリウム系半導体レーザ素子であり、３９０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下程度の帯域の波長を有するレーザ光を出射する。
　半導体レーザ素子１００は、半導体積層体５０と、出射側保護層１Ｆと、非出射側保護層１Ｒと、を備える。
　［１－１－１．半導体積層体］
　半導体積層体５０は、複数の半導体層の積層体である。
　半導体積層体５０は、基板５１と、第１半導体層５２と、活性層５３と、第２半導体層５４と、コンタクト層５５とを有する。
　基板５１は、半導体積層体５０の基材となる板状部材である。本実施形態では、基板５１は、ＧａＮ単結晶基板である。基板５１の厚さは、例えば、約１００μｍである。基板５１を形成する材料は、Ａｌ２Ｏ３（サファイア）、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、または、ＩｎＰなどの単結晶であってもよい。また、基板５１の厚さは、例えば、５０μｍ以上１２０μｍ以下であってもよい。
　第１半導体層５２は、基板５１の上方に形成される半導体層である。本実施形態では、第１半導体層５２は、ｎ型の半導体層であり、ｎ型クラッド層を含む。
　ｎ型クラッド層は、ｎ－Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎで形成されている層である。ｎ型クラッド層の厚さは、例えば、約１μｍである。なお、ｎ型クラッド層は、例えば、ｎ－ＡｌｘＧａ１－ｘＮ（０＜ｘ＜１）で形成されていればよい。また、ｎ型クラッド層の厚さは、例えば、０．５μｍ以上５μｍ以下であってもよい。
　また、ｎ型クラッド層上にｎ型のＡｌｘＩｎｙＧａ１－ｘ―ｙＮ（０≦ｘ＋ｙ≦１）ガイド層やアンドープのＡｌｘＩｎｙＧａ１－ｘ―ｙＮ（０≦ｘ＋ｙ≦１）ガイド層が形成されていてもよい。
　活性層５３は、第１半導体層５２の上方に形成される層である。活性層５３は、発光層として機能する。本実施形態では、活性層５３は、２層の井戸層を有している。具体的には、活性層５３は、Ｉｎ０．１８Ｇａ０．８２Ｎから形成されている井戸層、及び、ＧａＮから形成されている障壁層とが交互に積層された量子井戸活性層である。ここで、井戸層の厚さは、例えば、約５ｎｍであり、障壁層の厚さは、例えば、約１０ｎｍである。半導体レーザ素子１００は、このような活性層５３を備えることにより、例えば、波長が約４５０ｎｍの青色レーザ光を出射できる。
　活性層５３は、ＩｎｘＧａ１－ｘＮ（０＜ｘ＜１）から形成されている井戸層と、ＡｌｘＩｎｙＧａ１－ｘ―ｙＮ（０≦ｘ＋ｙ≦１）から形成されている障壁層とが交互に積層された量子井戸活性層であればよい。
　なお、活性層５３は、量子井戸活性層の上方及び下方の少なくとも一方にガイド層を有していてもよい。本実施形態では井戸層の数は２層であるが、１層以上４層以下であってもよい。また、波長範囲３９０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下のうち、所望の波長の光が発光されるように井戸層のＩｎ組成が適宜選択されてもよい。
　第２半導体層５４は、活性層５３の上方に形成される半導体層である。本実施形態では、第２半導体層５４は、ｐ型の半導体層であり、ｐ型クラッド層を含む。ｐ型クラッド層は、ｐ－Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎから形成された層と、ＧａＮから形成された層とが交互に１００層ずつ積層された超格子層である。ｐ－Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層の厚さは、例えば、約３ｎｍであり、ＧａＮ層の厚さは、例えば、約３ｎｍである。
　ｐ型クラッド層は、上述の超格子層ではなくとも、ＡｌｘＧａ１－ｘＮ（０＜ｘ＜１）から形成された層であってもよい。なお、この層の厚さは、例えば、０．３μｍ以上１μｍ以下であってもよい。また、ｐ型クラッド層は、ＡｌｘＧａ１－ｘＮ（０＜ｘ＜１）からなるバルククラッド層であってもよい。
　本実施形態では、ｐ型クラッド層の材料として、ＡｌＧａＮが用いられている。その理由は、ＡｌＧａＮは、活性層５３にレーザ光を閉じこめるために適した屈折率を有するからである。ｐ型クラッド層の材料として、ＡｌＧａＮ以外の材料が用いられてもよい。例えば、ｐ型クラッド層の材料として、ＩＴＯが用いられてもよい。また、ｐ型クラッド層の材料として、出射されるレーザ光を透過する材料、例えば、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＩｎＧａＯ３などの透明誘電体酸化物が用いられてもよい。
　また、第２半導体層５４は、ｐ型クラッド層の下方にｐ型のＡｌｘＩｎｙＧａ１－ｘ―ｙＮ（０≦ｘ＋ｙ≦１）ガイド層やアンドープのＡｌｘＩｎｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ＋ｙ≦１）ガイド層を複数有していてもよい。
　コンタクト層５５は、第２半導体層５４の上方に形成される半導体層であり、第２電極５７とオーミック接触する。本実施形態では、コンタクト層５５は、ｐ型の半導体層であり、ｐ－ＧａＮから形成されている。コンタクト層５５の厚さは、例えば、約１０ｎｍである。
　なお、コンタクト層５５の材料はｐ－ＧａＮに限定されない。また、コンタクト層５５の厚さは、例えば、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であってもよい。
　本実施形態では、第２半導体層５４及びコンタクト層５５に２以上のリッジ部が形成されている。各リッジ部に対応する活性層５３の領域（つまり、各リッジ部の下方に位置する活性層５３の領域）が発光点となり、複数の発光点からレーザ光が出射される。
　基板５１の下方の主面（つまり、第１半導体層５２などが配置されていない方の主面）には、電極として第１電極５６が配置されている。
　本実施形態では、第１電極５６は、ｎ側電極であり、基板５１側から順にそれぞれＴｉ層、Ｐｔ層及びＡｕ層が積層された積層構造を有する。なお、第１電極５６は、他の積層構造を有していてもよく、例えば、Ｔｉ層及びＡｕ層が積層された積層構造を有していてもよい。
　コンタクト層５５上には、電極として第２電極５７が配置されている。本実施形態では、第２電極５７は、コンタクト層５５とオーミック接触するｐ側電極と、ｐ側電極上に配置されるパッド電極とを有する。
　ｐ側電極は、コンタクト層５５側から順にそれぞれＰｄ層及びＰｔ層が積層された積層構造を有する。また、ｐ側電極の構成はこれに限定されない。ｐ側電極は、例えば、Ｃｒ層、Ｔｉ層、Ｎｉ層、Ｐｄ層、Ｐｔ層及びＡｕ層の少なくとも一つを有する単層構造又は多層構造を有していてもよい。
　また、ｐ側電極は、透明酸化物電極として用いられるＩＴＯ層であってもよいし、Ｉｎ２Ｏ３層、Ｇａ２Ｏ３層、ＳｎＯ層、または、ＩｎＧａＯ３層であってもよい。
　パッド電極は、ｐ側電極の上方に配置されたパッド状の電極である。本実施形態では、パッド電極は、ｐ側電極側から順にそれぞれＴｉ層及びＡｕ層で形成された層が積層された積層構造を有しており、リッジ部及びその周辺に配置されている。
　パッド電極は、例えば、Ａｕ層のみで構成されていてもよいし、それぞれＴｉ層、Ｐｔ層及びＡｕ層が積層された積層構造や、それぞれＮｉ層及びＡｕ層が積層された積層構造を有していてもよい。また、パッド電極は、他の金属で形成された２以上の層が積層された積層構造を有していてもよい。
　なお、図２には示されないが、半導体積層体５０は、リッジ部の側壁などを覆うＳｉＯ２膜などの絶縁層などをさらに有してもよい。
　［１－１－２．非出射側保護層１Ｒ］
　非出射側保護層１Ｒは、半導体積層体５０のレーザ光非出射側端面５０Ｒ（以下、「非出射側端面５０Ｒ」と称す。）に配置される層である。非出射側保護層１Ｒは、非出射側端面５０Ｒを保護し、レーザ光に対する半導体積層体５０の非出射側の反射率を一定値（例えば、９０％）以上に高める。ここで、「非出射側の反射率」とは、非出射側端面５０Ｒと非出射側保護層１Ｒとを合わせて総合的に評価される反射率を意味する。
　本実施形態では、非出射側保護層１Ｒは、ＳｉＯ２層及びＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層の組が複数積層された多層構造を有する。ＳｉＯ２層及びＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層の厚さは、例えば、複数のレーザ光の平均波長をλａとして、ＳｉＯ２層及びＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層の屈折率をｎとしたとき、それぞれλａ／（４ｎ）程度である。
　非出射側保護層１Ｒがこのような構造を有することで、レーザ光に対する非出射側の反射率が９０％以上となる。これにより、スロープ効率が高く、かつ、閾値電流が低い半導体レーザ素子１００を実現することができる。
　なお、非出射側保護層１Ｒは、非出射側の反射率が所望の値を得ることができれば、その積層構造は限定されない。例えば、非出射側保護層１Ｒは、ＳｉＯ２層及びＺｒＯ２層の組、ＳｉＯ２層及びＴａ２Ｏ５層の組、ＳｉＯ２層及びＡｌＮ層の組、ＳｉＯ２層及びＴｉＯ２層の組、ＳｉＯ２層及びＨｆＯ２層の組、ＳｉＯ２層及びＮｂ２Ｏ５層の組、または、ＳｉＯ２層及びＡｌ２Ｏ３層の組などが複数積層された積層構造を有していてもよい。また、ＳｉＯ２層及びＡｌ２Ｏ３層の組を除く、上述の層の組のうち、低屈折率の層として、Ａｌ２Ｏ３層が用いられてもよい。
　また、非出射側保護層１Ｒは、酸窒化物層、または、窒化物層の少なくとも一方を含む単層構造または多層構造を有していてもよい。
　［１－１－３．出射側保護層１Ｆ］
　出射側保護層１Ｆは、半導体積層体５０のレーザ光出射側端面５０Ｆ（以下、「出射側端面５０Ｆ」と称す。）に配置される層である。出射側保護層１Ｆは、出射側端面５０Ｆを保護するとともに、レーザ光に対する半導体積層体５０の出射側の反射率を低減する。ここで、「出射側の反射率」とは、出射側端面５０Ｆと出射側保護層１Ｆとを合わせて総合的に評価される反射率を意味する。
　出射側保護層１Ｆは、バリア層２１と、制御層２２とを備えている。なお、以下の説明において、出射側の反射率を、単に「反射率」と呼ぶことがある。
　＜バリア層＞
　バリア層２１は、出射側端面５０Ｆに接して配置されている。バリア層２１は、半導体積層体５０の出射側端面５０Ｆの劣化を抑制する機能を有する。バリア層２１は、誘電体層であり、具体的には、酸窒化物層または窒化物層である。
　本実施形態では、バリア層２１は、例えば、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）で形成された単層である。また、バリア層２１の厚さは、例えば、２０ｎｍ程度である。なお、バリア層２１は、例えば、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層などの酸窒化物層であってもよいし、ＡｌＮ層、または、ＳｉＮ層などの窒化物層であってもよい。
　＜制御層＞
　制御層２２は、バリア層２１の出射側の面に接して配置される。制御層２２は、半導体積層体５０の出射側の反射率を調整する機能を有する。より詳しく説明すると、制御層２２は、各レーザ光の発振波長に対して、出射側の反射率を所定値（例えば、１％）以下に抑制する。
　制御層２２は、反射率の調整に寄与する主制御層２２ａと、制御層２２全体の歪みを緩和する歪緩和層３０を有する。主制御層２２ａと歪緩和層３０とは材料が異なる。
　主制御層２２ａは、誘電体層であり、具体的には、酸窒化物層、窒化物層、または、酸化物層である。本実施形態では、主制御層２２ａは、例えば、Ａｌ２Ｏ３で形成された層である。また、歪緩和層３０の両側の主制御層２２ａの厚さの合計は、例えば、５５ｎｍ程度である。
　主制御層２２ａは、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層、または、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層等の酸窒化物層、ＡｌＮ層、または、ＳｉＮ層等の窒化物層、あるいは、ＴｉＯ２層、Ｎｂ２Ｏ５層、ＺｒＯ２層、Ｔａ２Ｏ５層、または、ＨｆＯ２層等の酸化物層であってもよい。主制御層２２ａは、このような構造を有しているので、各レーザ光の波長に対して、出射側の反射率を１％以下に抑制できる。ひいては、半導体レーザ素子１００を備えるレーザ装置において、安定した外部共振特性を実現できる。
　歪緩和層３０は、制御層２２におけるレーザ光の進行方向の中間位置に挿入されるように配置されている。すなわち、歪緩和層３０は、２つの主制御層２２ａに挟まれている。２つの主制御層２２ａは、互いに同じ材料で形成されていてもよく、異なる材料で形成されていてもよい。
　歪緩和層３０は、制御層２２を含む出射側保護層１Ｆ全体の熱膨張に伴う歪みを抑制する機能を有する。なお、制御層２２の熱膨張は、レーザ光の出射による発熱に起因して生じる。
　歪緩和層３０は、誘電体層であり、少なくとも主制御層２２ａよりも熱膨張係数が小さい。好ましくは、歪緩和層３０は、出射側保護層１Ｆに含まれる層の中で、最も熱膨張係数が小さい材料で形成される。また、歪緩和層３０には、レーザ光の光吸収を抑制するために、４５０ｎｍ帯近傍の波長範囲において、光吸収が小さい材料が選択されている。
　本実施形態では、歪緩和層３０はＳｉＯ２で形成されている。ＳｉＯ２は熱膨張係数が比較的小さく、かつ、４５０ｎｍ帯近傍において光吸収が少ない物質である。また、ＳｉＯ２は酸化物層であるため、周囲の層や外気の影響を受けにくい。
　＜歪緩和層の作用＞
　半導体レーザ素子１００からレーザ光が出射されると、出射側端面５０Ｆ付近は高温状態となり、出射側保護層１Ｆが熱膨張する。このとき、半導体積層体５０と出射側保護層１Ｆとの界面に引張応力が生じる。特に、出射側保護層１Ｆの一部に、熱膨張係数が大きい材料で形成されている層が含まれる場合、引張応力は大きくなる。
　この引張応力により、出射側端面５０Ｆの活性層５３近傍に転位が形成されるような劣化が発生する。ひいては、レーザ光の出力値及び品質の低下を招く。また、引張応力によって、出射側保護層１Ｆの剥離が生じる。
　制御層２２は、熱膨張係数が小さい材料で形成されている歪緩和層３０を有するので、制御層２２を含む出射側保護層１Ｆ全体の熱膨張に伴う歪みを抑制できる。より具体的には、出射側保護層１Ｆの熱膨張を抑制し、出射側保護層１Ｆと出射側端面５０Ｆとの界面に生じる引張応力を低減できる。
　よって、出射側保護層１Ｆの劣化を抑制し、レーザ光の出力値及び品質を向上させることができる。下記表１に示されているように、歪緩和層３０を形成するＳｉＯ２は、主制御層２２ａを形成するＡｌ２Ｏ３等よりも熱膨張係数が小さい。したがって、２つの主制御層２２ａ（Ａｌ２Ｏ３層）の間に歪緩和層３０を配置することで、出射側保護層１Ｆの熱膨張に伴う歪みを効果的に抑制できる。
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　なお、歪緩和層３０の材料は、主制御層２２ａの材料よりも熱膨張係数が小さければよい。歪緩和層３０の材料が、出射側保護層１Ｆに含まれる層の中で最も熱膨張係数が小さい材料であれば、より望ましい。
　また、各レーザ光の発振波長に対して光吸収が小さければ（例えば、消衰係数が２．０×１０－３以下）、ＳｉＯ２以外であってもよい。
　各レーザ光の発振波長に対して、１％以下の反射率を維持しつつ、レーザ光の品質を向上させようとする場合、必ずしも、歪緩和層３０はＳｉＯ２層でなくてもよい。歪緩和層３０は、例えば、その他の熱膨張係数が小さい誘電体層、例えば、ＡｌＮ層、または、ＳｉＮ層等の窒化物層、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層、または、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層等の酸窒化物層、あるいは、Ａｌ２Ｏ３層、Ｔａ２Ｏ５層、または、ＨｆＯ２層等の酸化物層であってもよい。
　上述した通り、主制御層２２ａの厚さの合計は、例えば、５５ｎｍ程度である。これに対して、歪緩和層３０の厚さは、２ｎｍ以下であればよく、本実施形態では、１ｎｍである。
　詳細は後述するが、歪緩和層３０を薄くすることで、半導体レーザ素子１００は、歪緩和層３０を有さず、かつ、歪緩和層３０を有さないこと以外の点で出射側保護層の構造が同じ半導体レーザ素子と比べて、レーザ光に対する波長特性が同等となる。
　よって、反射率の波長特性を維持しつつ、出射側保護層１Ｆの熱膨張に伴う歪みを抑制できる。また、歪緩和層３０を有さない状態の出射側保護層が出射側端面５０Ｆに配置されたときに、各レーザ光の発振波長に対して、出射側の反射率が１．０％以下に抑制されるように、主制御層２２ａを構成することで、歪緩和層３０が出射側保護層１Ｆに追加されたとしても、出射側の反射率を１．０％以下に維持できる。
　本実施形態では、歪緩和層３０を有さない状態の出射側保護層が出射側端面５０Ｆに配置された場合に、各レーザ光の発振波長に対して、出射側の反射率が１．０％以下に抑制されるように、主制御層２２ａが構成されている。このため、本実施形態に係る半導体レーザ素子１００は、歪緩和層３０を有しているものの、出射側の反射率を１．０％以下に維持できる。よって、半導体レーザ素子１００を備えるレーザ装置において、安定した外部共振特性を実現できる。
　＜歪緩和層の位置＞
　歪緩和層３０は、制御層２２のどの位置に存在していてもよい。すなわち、歪緩和層３０を有さない状態の出射側保護層を配置したときに、各レーザ光の発振波長に対して、出射側の反射率が１％以下となるように、主制御層２２ａが構成されているならば、歪緩和層３０が制御層２２のどの位置に存在しても、出射側の反射率は、各レーザ光の発振波長に対して、１％以下に抑制される。
　［１－２．製造方法］
　次に、本実施形態に係る半導体レーザ素子２００の製造方法について説明する。
　まず、半導体積層体５０のもととなる半導体ウエハを形成する。半導体ウエハの形成に際して、最初に基板５１を準備する。そして、基板５１上に、ｎ型クラッド層である第１半導体層５２、活性層５３、ｐ型クラッド層である第２半導体層５４、及び、コンタクト層５５を順に積層する。各層は、例えば、有機金属気相成長ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成できる。
　続いて、第２半導体層５４及びコンタクト層５５にリッジ部を形成する。リッジ部は、例えば、高周波誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）型の反応性イオンエッチングなどによって形成できる。
　以上のプロセスを経て、半導体ウエハが形成される。
　続いて、例えば、プラズマＣＶＤ法などによって、ＳｉＯ２層などの絶縁層を全面に形成する。そして、当該絶縁層のうちのリッジ部の上面の少なくとも一部を、ウエットエッチングなどによって除去し、リッジ部の側壁などに絶縁層を形成する。
　次に、真空蒸着法などによって、リッジ部上の絶縁層が除去された領域、及び、基板５１の下面に、第２電極５７及び第１電極５６をそれぞれ形成する。
　続いて、例えば、レーザスクライブ装置とブレーキング装置を使用し、半導体ウエハの１次劈開を行う。これにより、出射側端面５０Ｆ及び非出射側端面５０Ｒを有する半導体積層体５０がレーザバーとして形成される。
　次に、半導体積層体５０の出射側端面５０Ｆ及び非出射側端面５０Ｒに、それぞれ出射側保護層１Ｆ及び非出射側保護層１Ｒを形成する。ここで、例えば、固体ソースＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタプラズマ成膜装置を用いて、誘電体層を形成していく。この装置を使用することで、出射側端面５０Ｆの各層を形成する際に、出射側端面５０Ｆ及びすでに形成されている層に対する損傷を抑制できる。
　出射側端面５０Ｆ及び非出射側端面５０Ｒは、蒸着装置などを用いて形成してもよいし、ＰＬＤ（ＰＵＬＳＥ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、または、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などを用いたアブレーション成膜装置、あるいは、ＭＯＣＶＤなどを用いたエピタキシャル成長装置などを用いて形成してもよい。
　以上のプロセスを経て本実施形態に係る半導体レーザ素子１００が製造される。
　［１－３．適用例］
　次に、本実施形態に係る半導体レーザ素子１００の適用例について説明する。
　＜半導体レーザ装置の全体構成＞
　図３は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子を備える半導体レーザ装置９０を示す模式図である。半導体レーザ装置９０は、波長合成を行う外部共振器型の半導体レーザ装置である。
　半導体レーザ装置９０は、半導体レーザ素子１０１、１０２、光学レンズ９１、９２、回折格子９５、及び、部分反射ミラー９７を備えている。
　半導体レーザ素子１０１、１０２は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子１００と同一構造及び同一機能を有する素子である。
　すなわち、半導体レーザ素子１０１、１０２は、複数の発光点を有するレーザアレイ素子である。すなわち、半導体レーザ素子１０１、１０２は、複数のレーザ光を出射する小型のレーザ光源として用いられる。よって、半導体レーザ装置９０は、例えば、半導体レーザ素子１０１、１０２が搭載された小型の半導体レーザ装置とすることができる。
　半導体レーザ素子１０１、１０２は、それぞれ、Ｎ個（Ｎは、２以上の整数）の発光点Ｅ１１～Ｅ１Ｎ、及び、Ｎ個の発光点Ｅ２１～Ｅ２Ｎを有する。発光点Ｅ１１～Ｅ１Ｎからは、複数のレーザ光が出射される。また、発光点Ｅ２１～Ｅ２Ｎからは、複数のレーザ光が出射される。各発光点から出射されるレーザ光の波長は、回折格子９５を含む外部共振器による波長選択作用に応じて決定される。よって、発光点Ｅ１１～Ｅ１Ｎからは、それぞれ異なる波長λ１１～λ１Ｎの複数のレーザ光が、外部共振レーザ光として出射されるようになり、また、発光点Ｅ２１～Ｅ２Ｎからは、それぞれ異なる波長λ２１～λ２Ｎの複数のレーザ光が、外部共振レーザ光として出射されるようになる。
　半導体レーザ素子１０１、１０２は、複数のレーザ光が同一平面内において伝搬するように配置される。
　光学レンズ９１及び９２は、それぞれ半導体レーザ素子１０１及び１０２から出射された複数のレーザ光を回折格子９５上に集光する光学素子である。なお、光学レンズ９１及び９２は、レーザ光をコリメートする機能を有してもよい。また、半導体レーザ装置９０は、光学レンズ９１及び９２とは別に、各レーザ光をコリメートするコリメートレンズを備えていてもよい。
　回折格子９５は、互いに波長が異なる複数のレーザ光を合波する波長分散素子であり、具体的には、透過型の回折格子である。回折格子９５に入射する複数のレーザ光の波長及び入射角度、並びに、回折格子９５のスリットの間隔を適切に設定することで、複数の伝搬方向が異なるレーザ光を、ほぼ同一の光軸上に合成することができる。
　なお、回折格子９５は、透過型の回折格子以外の素子、例えば、プリズム、または、反射型の回折格子であってもよい。
　部分反射ミラー９７は、半導体レーザ素子１０１及び１０２の非出射側端面との間で外部共振器を形成する。部分反射ミラー９７は、一部のレーザ光を透過（すなわち、出射）させる出力カプラ（Ｏｕｔｐｕｔ　Ｃｏｕｐｌｅｒ）として機能する。部分反射ミラー９７の反射率及び透過率は、半導体レーザ素子１０１、１０２のゲインなどに応じて適宜設定される。
　＜半導体レーザ装置の動作＞
　以下、半導体レーザ装置９０の動作を説明する。
　半導体レーザ素子１０１、１０２は、電流が供給されると、それぞれＮ個のレーザ光を出射する。
　半導体レーザ素子１０１から出射されたＮ個のレーザ光は、光学レンズ９１によって、回折格子９５上の集光点に集光される。また、半導体レーザ素子１０２から出射されたＮ個のレーザ光は、光学レンズ９２によって、回折格子９５上の集光点に集光される。なお、半導体レーザ素子１０１からのレーザ光と半導体レーザ素子１０２からのレーザ光は、同一の集光点に集光される。
　２Ｎ個のレーザ光は、回折格子９５によって回折されて、ほぼ同一の光軸上を伝搬して部分反射ミラー９７に向かう。そして、部分反射ミラー９７に入射するレーザ光の一部は、部分反射ミラー９７で反射され、回折格子９５、光学レンズ９１または９２を介して半導体レーザ素子１０１または１０２に戻り、それぞれの素子の非出射側端面５０Ｒで反射される。このようにして、半導体レーザ素子１０１、１０２の非出射側端面５０Ｒと部分反射ミラー９７との間で外部共振器が形成される。
　言いかえると、半導体レーザ素子１０１及び１０２が、光学レンズ９１及び９２、回折格子９５、部分反射ミラー９７とともに、外部共振器が形成されるように配置されている。
　一方、回折格子９５から部分反射ミラー９７に向かうレーザ光の他の一部は、部分反射ミラー９７を透過し、半導体レーザ装置９０の出力光となる。出力光は、例えば、出力光の光軸上に配置された光ファイバなどを介して半導体レーザ装置９０の外部に、高出力レーザ光として出力される。
　なお、レーザ光の合成手法としては、図３の半導体レーザ装置９０で用いられる波長合成法と、レーザ光を空間的に合成する空間合成法とがある。合成光の狭ビーム化を実現するためには、同じ光軸上に異なる波長の光を集光する波長合成法の方が、空間合成法よりも有利である。
　半導体レーザ素子１０１から出射される波長λ１１～λ１Ｎのレーザ光の出射側端面５０Ｆから回折格子９５までの光路長、及び、回折格子９５に対する入射角は互いに異なる。同様に、半導体レーザ素子１０２から出射される波長λ２１～λ２Ｎのレーザ光の出射側端面５０Ｆから回折格子９５までの光路長、及び、回折格子９５に対する入射角は互いに異なる。よって、異なる波長λ１１～λ１Ｎ、λ２１～λ２Ｎのレーザ光が回折格子９５によって回折されることで、レーザ光の波長が変化する。
　なお、本実施形態では、半導体レーザ装置９０は２つの半導体レーザ素子１０１及び１０２を備えているが、半導体レーザ装置９０は、３つ以上の半導体レーザ素子を備えていてもよい。半導体レーザ装置９０が有する半導体レーザ素子の個数が多くなるほど、半導体レーザ装置９０の光出力値を大きくすることができる。
　また、波長合成を行う半導体レーザ装置９０を複数利用し、半導体レーザ装置９０からの出力光を、空間合成法により合成することで光出力をより一層増大させてもよい。
　以上説明した通り、第１実施形態に係る半導体レーザ素子１００は、レーザ光を出射する半導体積層体５０と、半導体積層体５０の出射側端面５０Ｆに配置される出射側保護層１Ｆと、半導体積層体５０の出射側端面５０Ｆとは反対側の端面（非出射側端面５０Ｒ）に配置され、レーザ光を反射させる非出射側保護層１Ｒと、を備える。
　出射側保護層１Ｆは、レーザ光の波長に対する出射側の反射率を所定値以下に抑制する制御層２２を有しており、制御層２２は、制御層２２の熱膨張に伴う歪みを抑制する歪緩和層３０を有する。
　これにより、半導体積層体５０の出射側の反射率を所定値以下に維持できる。また、出射側保護層１Ｆの熱膨張を抑制し、半導体積層体５０の出射側端面５０Ｆと出射側保護層１Ｆとの界面に生じる引張応力を低減できるので、出射側端面５０Ｆの劣化や出射側保護層１Ｆの剥がれを抑制できる。
　したがって、半導体レーザ素子１００の出射側の反射率を低減できるとともに、レーザ品質を向上させることができる。
　また、半導体積層体５０は、出射側端面５０Ｆに位置し、複数のレーザ光が出射される複数の発光点を有する。また、レーザ光の波長に対して、出射側の反射率は、所定値以下である。
　すなわち、半導体レーザ素子１００は、複数のレーザ光を出射できるとともに、高品質のレーザ光を出力できる。また、上述の半導体レーザ素子１００を、波長合成を行う外部共振器型の半導体レーザ装置９０に搭載することで、高品質のレーザ光を出力する半導体レーザ装置を実現できる。
　さらに、半導体レーザ素子１００を、波長合成を行う外部共振器型の半導体レーザ装置９０に用いる場合、部分反射ミラー９７と半導体レーザ素子の非出射側端面との間で外部共振器が形成される。すなわち、異なる波長を有する複数のレーザ光が、出射側保護層１Ｆを透過することになる。しかしながら、本実施形態によれば、発光点毎に出射側保護層１Ｆの層構造を変更しなくても、異なる波長を有する複数のレーザ光に対する出射側の反射率を所定値以下に抑制できる。また、複数の半導体レーザ素子１００からの複数のレーザ光を波長合成する場合において、各半導体レーザ素子１００に同じ出射側保護層１Ｆを配置するだけで、各レーザ光の波長に対する出射側の反射率を所定値以下に抑制できる。よって、半導体レーザ装置９０の構成や製造工程を簡素化できる。すなわち、半導体レーザ装置の製造誤差を低減して製造プロセスを安定化するとともに、低コスト化を実現できる。
　本実施形態では、半導体レーザ素子１００から出射されるレーザ光の波長に対する出射側の反射率は、１．０％以下に抑えられている。
　また、本実施形態では、歪緩和層３０は、制御層２２におけるレーザ光の進行方向の中間位置に配置される。
　これにより、歪緩和層３０の両面が主制御層２２ａに接するので、より一層制御層２２の熱膨張に伴う歪みを抑制することができる。
　出射側保護層１Ｆは、出射側端面５０Ｆと制御層２２との間に配置されるバリア層２１をさらに有する。
　半導体レーザ素子１００が窒化ガリウム系半導体レーザ素子である場合、出射側保護層１Ｆの外部から半導体積層体５０への酸素の拡散により、出射側保護層１Ｆ、及び出社側端面５０Fが劣化しやすい。しかしながら、バリア層２１が出射側保護層１Ｆに配置されることで、出射側保護層１Ｆの外部から半導体積層体５０への酸素の拡散を低減できる。このため、出射側保護層１Ｆ、及び出社側端面５０Fの劣化を抑制できる。よって、半導体レーザ素子１００の出力の信頼性を高めることができるとともに、動作期間を長くすることができる。
　このように、半導体レーザ素子１００が窒化ガリウム系半導体レーザ素子である場合、出射側保護層１Ｆが厚くなりやすい。その結果、出射側保護層１Ｆが厚くなるほど、出射側保護層１Ｆが熱膨張したときに、出射側保護層１Ｆと出射側端面５０Ｆとの界面に生じる引張応力が大きくなる。よって、出射側端面５０Ｆが劣化しやすい。
　本実施形態の出射側保護層１Ｆは、バリア層２１を有しており、全体として比較的厚い。しかしながら、出射側保護層１Ｆは、歪緩和層３０を含む制御層２２を有する。よって、窒化ガリウム系半導体レーザ素子などの高エネルギーのレーザ光を出射する素子において、出射側の反射率を低く抑えつつ、高エネルギーのレーザ光を出力させるとともに、レーザ光の品質を向上させることができる。
　また、バリア層２１として、半導体積層体５０と同様の結晶性を有する酸窒化物層、または、窒化物層を用いることで、出射側端面５０Ｆの保護性能を高めることができる。
　歪緩和層３０の厚さは、２ｎｍ以下である。
　歪緩和層３０は薄いので、制御層２２が歪緩和層３０を有していたとしても、歪緩和層３０を有さない出射側保護層と比べて、複数のレーザ光の波長に対する出射側の反射率の値及び波長特性は変更されない。
　歪緩和層３０は、出射側保護層１Ｆに含まれる層の中で、最も熱膨張係数が小さい。
　具体的には、歪緩和層３０は、ＳｉＯ２で形成されている。
　ＳｉＯ２は、表１に示されているように、特に熱膨張係数が小さい（０．５程度）ので、出射側端面５０Ｆの劣化をより一層抑制できる。また、ＳｉＯ２は、窒化ガリウム系半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長帯における光吸収が小さい。このため、歪緩和層３０によるレーザ光の吸収を抑制できる。
　（第２実施形態）
　以下、第２実施形態について、主に第１実施形態と異なる点について説明する。
　［２－１．全体構成］
　図４は、第２実施形態に係る半導体レーザ素子２００を示す模式的な断面図である。図４には、半導体レーザ素子２００が備える半導体積層体５０の各層の積層方向、及び、レーザ光の出射方向に沿う平面による半導体レーザ素子２００の断面が示されている。
　半導体レーザ素子２００は、複数のレーザ光を出射する半導体発光素子である。第１実施形態と同様、半導体レーザ素子２００は、窒化ガリウム系半導体レーザ素子である。半導体レーザ素子２００は、半導体積層体５０と、出射側保護層２Ｆと、非出射側保護層１Ｒと、を備える。なお、半導体レーザ素子２００は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子１００に対して、出射側保護層２Ｆの構造及び機能が異なるだけで、それ以外の構造及び機能は同じである。
　［２－１－１．出射側保護層］
　出射側保護層２Ｆは、バリア層２１と、制御層２２とを有している。
　＜バリア層＞
　第１実施形態のバリア層２１は、１層構造であったが、本実施形態のバリア層２１は、第１層３１及び第２層３２から構成される２層構造を有している。
　第１層３１は、半導体積層体５０の出射側端面５０Ｆに接している。第１層３１は、誘電体層であり、具体的には、酸窒化物層または窒化物層である。第１層３１は、第１実施形態のバリア層２１と同じ材料である。
　本実施形態では、第１層３１は、例えば、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）で形成されている層である。第１層３１の厚さは、例えば、２０ｎｍ程度である。なお、第１層３１は、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層などの酸窒化物層、あるいは、ＡｌＮ層、または、ＳｉＮ層などの窒化物層であってもよい。
　第２層３２は、第１層３１の出射側面に接して配置される層である。第２層３２は、出射側端面５０Ｆの保護性能を高める機能を有する。第２層３２は、誘電体層であり、具体的には、酸窒化物層、窒化物層、または、酸化物層である。
　本実施形態では、第２層３２は、例えば、Ａｌ２Ｏ３で形成されている層である。第２層３２の厚さは、例えば、１０ｎｍ程度である。なお、第２層３２は、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層、または、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層などの酸窒化物層、ＳｉＮ層、または、ＡｌＮ層などの窒化物層、あるいは、ＳｉＯ２層などの酸化物層であってもよい。
　制御層２２は、バリア層２１よりも出射側端面５０Ｆから離れており、バリア層２１の出射側面に接して配置されている。制御層２２は、内側層３３と、中間層３４と、外側層３５とを有している。これらの層は、いずれも誘電体層であり、バリア層２１に近い方から内側層３３、中間層３４、及び、外側層３５の順に配置されている。
　制御層２２が、内側層３３と中間層３４と外側層３５の３種類の層を有することで、第１実施形態と比べて、より広範囲の波長に対して出射側の反射率を１％以下に抑制できる。
　本実施形態では、内側層３３は、例えば、Ａｌ２Ｏ３で形成された層である。内側層３３の厚さは、例えば、１００ｎｍ程度である。外側層３５は、例えば、ＳｉＯ２で形成された層である。外側層３５の厚さは、例えば、１００ｎｍ程度である。
　中間層３４は、反射率の調整に寄与する主中間層３４ａと、制御層２２全体の歪みを緩和する歪緩和層３０を有する。主中間層３４ａと歪緩和層３０とは材料が異なる。本実施形態では、主中間層３４ａは、例えば、ＺｒＯ２で形成された層である。
　なお、主中間層３４ａは、レーザ光に対する屈折率が、内側層３３及び外側層３５のいずれの屈折率よりも大きい材料で形成された層であればよい。主中間層３４ａは、例えば、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層、または、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層などの酸窒化物層、ＳｉＮ層、または、ＡｌＮ層などの窒化物層、ＴｉＯ２層、Ｎｂ２Ｏ５層、Ｔａ２Ｏ５層、または、ＨｆＯ２層などの酸化物層であってもよい。後述するが、内側層３３は、Ａｌ２Ｏ３層以外の層でもよい。内側層３３がＡｌ２Ｏ３層以外の層である場合、主中間層３４ａは、Ａｌ２Ｏ３層であってもよい。
　言い換えると、内側層３３及び外側層３５は、それぞれのレーザ光に対する屈折率が、主中間層３４ａの屈折率よりも小さい材料で形成された層であればよい。内側層３３は、例えば、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層、または、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層などの酸窒化物層、あるいは、ＳｉＯ２層などの酸化物層であってもよい。また、外側層３５は、例えば、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層、または、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層などの酸窒化物層、あるいは、Ａｌ２Ｏ３層などの酸化物層であってもよい。
　歪緩和層３０は、中間層３４におけるレーザ光の進行方向の中間位置に挿入されるように配置されている。すなわち、歪緩和層３０は、２つの主中間層３４ａに挟まれている。２つの主中間層３４ａは、互いに同じ材料で形成されていてもよく、異なる材料で形成されていてもよい。また、歪緩和層３０は、第１実施形態と同様、ＳｉＯ２で形成されており、厚さは２ｎｍ程度である。これに対して、歪緩和層３０の両側の主中間層３４ａの合計の厚さは、例えば、５０ｎｍ程度である。
　歪緩和層３０は、少なくとも主中間層３４ａよりも熱膨張係数が小さい材料で形成されていればよい。より望ましくは、歪緩和層３０は、出射側保護層２Ｆに含まれる層の中で最も熱膨張係数が小さい材料で形成される。また、歪緩和層３０は、出射側保護層２Ｆの中の歪緩和層３０以外の層の材料によっては、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層、または、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層などの酸窒化物層、ＡｌＮ層、または、ＳｉＮ層などの窒化物層、あるいは、Ａｌ２Ｏ３層、Ｔａ２Ｏ５層、または、ＨｆＯ２層などの酸化物層であってもよい。
　詳細は後述するが、第２実施形態において、制御層２２が歪緩和層３０を有することで、第１実施形態と同様の効果が得られる。
　すなわち、制御層２２が、熱膨張係数が小さい材料で形成されている歪緩和層３０を有することで、出射側保護層２Ｆと出射側端面５０Ｆとの界面に生じる引張応力を小さくできる。このため、半導体レーザ素子２００の出射側の反射率を低減できるとともに、レーザ品質を向上させることができる。
　第２実施形態では、歪緩和層３０は、中間層３４におけるレーザ光の進行方向の中間位置に配置されている。このため、より一層、出射側保護層２Ｆ全体の熱膨張に伴う歪みを抑制でき、出射側保護層２Ｆの劣化をより一層抑制することができる。
　なお、歪緩和層３０の厚さは、２ｎｍ以下であればよい。
　第１実施形態と同様、歪緩和層３０を薄くすることで、半導体レーザ素子２００は、歪緩和層３０を有さず、かつ、歪緩和層３０を有さないこと以外の点で出射側保護層の構造が同じ半導体レーザ素子と比べて、レーザ光に対する波長特性が同等となる。
　本実施形態の制御層２２は、内側層３３、主中間層３４ａ、及び、外側層３５を有し、歪緩和層３０を有さない状態の出射側保護層が出射側端面５０Ｆに配置された場合に、各レーザ光の発振波長に対して、出射側の反射率が１．０％以下に抑制されるように、内側層３３、主中間層３４ａ、及び、外側層３５が構成されている。よって、レーザ光に対して出射側の反射率が１．０％以下に抑制できる。また、第１実施形態と比べて、より広範囲の波長に対して、出射側の反射率が１．０％以下に抑制できる。
　具体的には、第２実施形態の半導体レーザ素子２００は、出射側端面５０Ｆを有することで、波長幅が５０ｎｍ以上である波長範囲に含まれる波長に対して、出射側の反射率が１％以下に抑えることができる。
　なお、出射側保護層２Ｆの各層の材料や厚さ等の層の構造を変更することで、出射側の反射率を適宜変更できる。
　また、第１実施形態と同様、歪緩和層３０は、制御層２２のどの位置に配置されてたとしても、出射側の反射率及びその波長特性はほぼ同じである。すなわち、歪緩和層３０は、制御層２２においてどの位置に配置されていてもよく、例えば、内側層３３または外側層３５が、歪緩和層３０を有していてもよい。
　第２実施形態のバリア層２１は２層構造を有しているが、３層以上の層で構成される層構造を有していてもよい。その場合、少なくとも、出射側端面５０Ｆに接する層は、第１層３１に相当する層、つまり、酸窒化物層、または、窒化物層であればよい。出射側端面５０Ｆに接する層以外の２以上の層は、必ずしも、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層、または、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）層などの酸窒化物層、あるいは、ＡｌＮ層、または、ＳｉＮ層などの窒化物層でなくてもよく、Ａｌ２Ｏ３層またはＳｉＯ２層などの酸化物層であってもよい。また、第１層３１は、酸窒化物層及び窒化物層の少なくとも１種の層から構成されている複数層の構造を有していてもよい。
　以上、説明した通り、第２実施形態によれば、半導体レーザ素子２００は、窒化ガリウム系半導体レーザ素子であり、バリア層２１は、酸窒化物層または窒化物層である第１層３１を含む。
　第１層３１が出射側端面５０Ｆに配置されることで、出射側保護層２Ｆの外部から半導体積層体５０への酸素の拡散を低減することができる。よって、出射側保護層２Ｆの劣化を抑制し、半導体レーザ素子１００の出力の信頼性を高めることができるとともに、動作期間を長くすることができる。
　また、出射側端面５０Ｆに接する層（第１層３１）が、半導体積層体５０と同様の結晶性を有する酸窒化物層、または、窒化物層である。よって、出射側端面５０Ｆの保護性能を高めることができる。
　バリア層２１は、第１層３１に加えて、酸窒化物層、窒化物層、または、酸化物層である第２層３２を含む。
　よって、出射側保護層２Ｆの外部から半導体積層体５０への酸素の拡散をより一層低減できる。すなわち、出射側端面５０Ｆの劣化をより一層抑制できるので、半導体レーザ素子１００のレーザ光をさらに高品質化できるとともに、動作期間を延ばすことができる。
　制御層２２は、内側層３３と、中間層３４と、外側層３５とを有し、内側層３３、中間層３４、及び、外側層３５は、バリア層２１に対して内側層３３、中間層３４、及び、外側層３５の順に配置されている。中間層３４は、歪緩和層３０を有し、中間層３４のうちの主中間層３４ａは、内側層３３及び外側層３５とは異なる材料で形成されている。
　そして、主中間層３４ａのレーザ光に対する屈折率は、内側層３３及び外側層３５のレーザ光に対する屈折率のいずれよりも大きい。
　よって、第１実施形態よりも、広範囲の波長に対して、出射側の反射率を１％以下に抑制できる。
　内側層３３及び外側層３５は、それぞれＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）、ＳｉＯ２、および、Ａｌ２Ｏ３のいずれかで形成されている。よって、比較的屈折率が低い内側層３３及び外側層３５が実現される。
　主中間層３４ａは、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）、ＡｌＮ、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、または、ＨｆＯ２で形成されている。よって、比較的屈折率が高い主中間層３４ａが実現される。
　（変形例）
　出射側保護層１Ｆ、２Ｆは、歪緩和層３０を含む制御層２２を有し、かつ、半導体レーザ素子の出射側の反射率が所定値以下に抑制できれば、どのような層構造を有していてもよい。出射側保護層１Ｆ、２Ｆは、歪緩和層３０に加えて、酸窒化物層、窒化物層、または、酸化物層のうちの少なくとも１以上の層を有していれば、どのような層構造であったとしても、出射側の反射率を所定値以下に抑制し、レーザ品質を向上させることができる。
　非出射側保護層１Ｒは、非出射側の反射率が一定値以上を確保できれば、どのような層構造を有していてもよい。非出射側保護層１Ｒは、酸窒化物層、窒化物層、または、酸化物層のうちの少なくとも１以上の層を有していれば、どのような層構造であったとしても、第１及び第２実施形態に係る効果が低下することはない。
　第１及び第２実施形態では、半導体レーザ素子１００は、複数の発光点を有していたが、単一の発光点を有している場合であっても、同様の効果が得られる。すなわち、半導体レーザ素子１００から出射されるレーザ光の波長に対する出射側の反射率を所定値以下に抑制し、レーザ品質及び出力の向上を実現できる。
　半導体レーザ素子は、窒化ガリウム系半導体レーザ素子でなくともよい。例えば、半導体レーザ素子はＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子、砒化ガリウム系半導体レーザ素子、または、ＩｎＰ系半導体レーザ素子であってもよい。半導体レーザ素子がＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子である場合、出射されるレーザ光の波長は、赤色波長帯（６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の帯域）となる。半導体レーザ素子が砒化ガリウム系半導体レーザ素子である場合、出射されるレーザ光の波長は、赤外波長帯（７５０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の帯域）となる。半導体レーザ素子がＩｎＰ系半導体レーザ素子である場合、出射されるレーザ光の波長は、１μｍ帯となる。
　なお、半導体レーザ素子１００は、必ずしもバリア層２１を有していなくともよい。例えば、半導体レーザ素子はＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子、砒化ガリウム系半導体レーザ素子、または、ＩｎＰ系半導体レーザ素子である場合、出射側保護層１Ｆ、２Ｆの外部から半導体積層体５０への酸素の拡散による出射側端面５０Ｆの劣化が生じにくい。
　（第１実施例）
　歪緩和層３０を有する半導体レーザ素子（以下、「第１実施例」と称す。）、及び、歪緩和層３０を有さない半導体レーザ素子（以下、「比較例」と称す。）について、両素子の端面光破壊（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｄａｍａｇｅ：ＣＯＤ）レベルを調べた。第１実施例及び比較例において、以下の条件（１）～（２）は、共通である。
（１）半導体レーザ素子が出射するレーザ光の波長をλとしたとき、出射側保護層全体の厚さが約λ／２
（２）制御層２２の厚さ（第１実施例の場合は主制御層２２ａの厚さ）が約３λ／８
　具体的には、第１実施例及び比較例の半導体レーザ素子について、信頼性試験を実行し、信頼性試験前後の光出力値の変化に基づいて、ＣＯＤレベルを評価した。発明者は、信頼性試験として、実施例及び比較例の半導体レーザ素子からレーザ光を長時間（ここでは、１０００時間）継続的に出力させた。両素子の光出力値の測定結果が下記表２に示されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　比較例の半導体レーザ素子は、信頼性試験後に、光出力値が大きく低下した。すなわち、ＣＯＤレベルが大きく低下した。
　一方、第１実施例の半導体レーザ素子は、信頼性試験前に対する信頼性試験後の光出力値の減少量が小さくなった。すなわち、ＣＯＤレベルの低下を抑制できたと言える。
　以上の結果から、以下のことが分かった。
　（Ｉ）制御層２２に歪緩和層３０を導入することで、半導体積層体５０と出射側保護層との界面に生じる引張応力を小さくし、出射側端面５０Ｆの劣化を抑制できている。
　（ＩＩ）比較例の半導体レーザ素子の測定結果は、光学的な層の厚さが比較的厚い３λ／８以上の層を含む出射側保護層が配置された場合、出射側保護層と出射側端面５０Ｆとの界面に生じる引張応力が大きく、出射側端面５０Ｆの劣化が進むことを示唆する。
　（ＩＩＩ）特に、出射側保護層が比較的厚い場合、制御層２２に熱膨張係数が小さい歪緩和層３０を挿入することで、出射側保護層と出射側端面５０Ｆとの界面に生じる引張応力を小さくし、出射側端面５０Ｆの劣化を抑制できる。
　第１実施例及び比較例の結果より、第１実施形態に係る半導体レーザ素子１００は、制御層２２が、主制御層２２ａの材料よりも熱膨張係数が小さい材料で形成されている歪緩和層３０を有する。よって、第１実施例の半導体レーザ素子と同様、出射側保護層１Ｆと出射側端面５０Ｆとの界面に生じる引張応力を小さくし、出射側端面５０Ｆの劣化を抑制することができると言える。このため、半導体レーザ素子１００の出射側の反射率を低減できるとともに、レーザ品質を向上させることができると言える。
　また、第２実施形態に係る半導体レーザ素子２００は、制御層２２の中間層３４が、主中間層３４ａの材料よりも熱膨張係数が小さい材料で形成されている歪緩和層３０を有する。よって、第１実施形態と同様の効果が得られると言える。このため、半導体レーザ素子２００の出射側の反射率を低減できるとともに、レーザ品質を向上させることができると言える。
　（第２実施例）
　発明者は、歪緩和層３０の厚さの適値を調べた。この適値は、出射側の反射率として、半導体レーザ素子が歪緩和層３０を含まない出射側保護層を有するときと同等の反射率を得るために要求される歪緩和層３０の厚さのことである。
　図５は、第２実施例に係る半導体レーザ素子における出射側の反射率を示すグラフである。図５の実線は、歪緩和層を有さない半導体レーザ素子の反射率の波長特性を示しており、１点鎖線は、厚さ１ｎｍの歪緩和層３０を有する半導体レーザ素子の反射率の波長特性を示しており、破線は、厚さ２ｎｍの歪緩和層３０を有する半導体レーザ素子の反射率の波長特性を示している。なお、これらの第２実施例に係る半導体レーザ素子は、第２実施形態に係る制御層、つまり、内側層、中間層、及び、外側層からなる制御層を有する。また、歪緩和層３０を有する半導体レーザ素子の中間層は、歪緩和層３０として、ＳｉＯ２層を有する。
　図５に示されているように、歪緩和層の厚さが２．０ｎｍ以下の場合、歪緩和層３０を有さない半導体レーザ素子と同等の反射率の波長特性が示された。また、歪緩和層の厚さが２．０ｎｍ以下の場合、レーザ光の発振波長が含まれる４５０ｎｍ帯において、１．０％以下の反射率が実現できている。
　以上の結果から、歪緩和層３０の厚さを２．０ｎｍ以下とすれば、歪緩和層３０を有さない半導体レーザ素子と同等の反射率の波長特性が得られることが分かった。また、歪緩和層３０を有さない状態の出射側保護層により、レーザ光の発振波長において、出射側の反射率が１．０％以下に抑制される場合、当該出射側保護層に歪緩和層３０が追加されても、出射側の反射率は１．０％以下に維持されると言える。
　以上の事項を踏まえると、第１実施形態に係る半導体レーザ素子１００は、２．０ｎｍ以下の歪緩和層３０を有するので、歪緩和層３０の追加により、主制御層２２ａによって規定される半導体レーザ素子１００の出射側の反射率の波長特性が変更されないと言える。
　歪緩和層３０を有さない状態の出射側保護層を配置したときに、レーザ光の発振波長に対して、出射側の反射率が１．０％以下に抑制されるように、主制御層２２ａを構成することで、歪緩和層３０が出射側保護層１Ｆに追加されたとしても、レーザ光の発振波長に対して、出射側の反射率を１．０％以下に維持できると言える。
　同様に、第２実施形態に係る半導体レーザ素子２００は、２．０ｎｍ以下の歪緩和層３０を有するので、歪緩和層３０の追加により、内側層３３、主中間層３４ａ、及び、外側層３５によって規定される半導体レーザ素子２００の出射側の反射率の波長特性が変更されないと言える。
　よって、歪緩和層３０を有さない状態の出射側保護層を配置したときに、レーザ光の発振波長に対して、出射側の反射率が１．０％以下に抑制されるように、内側層３３、主中間層３４ａ、及び、外側層３５を構成することで、当該出射側保護層に歪緩和層３０が追加されても、出射側の反射率は１．０％以下に維持できると言える。
　また、第２実施形態の半導体レーザ素子２００と第２実施例に係る半導体レーザ素子とは構造が互いに類似している。すなわち、第２実施形態に係る半導体レーザ素子２００は、第２実施例に係る半導体レーザ素子と同様、制御層２２が、内側層３３、中間層３４、及び、外側層３５を有する。よって、第２実施形態に係る半導体レーザ素子２００によれば、出射側の反射率の波長特性が、図５の波長特性に近いものとなると言える。
　具体的には、第２実施形態の半導体レーザ素子２００は、出射側保護層２Ｆを有することで、５０ｎｍ以上の波長幅を有する波長範囲において、出射側の反射率が１％以下に抑えられると推測される。
　より具体的には、第２実施形態によれば、図５に示されているように、中心波長が約４２０ｎｍで波長幅が約１３０ｎｍである波長範囲において、出射側の反射率が１％以下に抑えられると推測される。なお、第２実施形態において、第１実施形態よりも、広範囲の波長に対して、出射側の反射率が１．０％以下に抑制できる。
　（第３実施例）
　発明者は、制御層２２における歪緩和層３０の位置を変更して、出射側の反射率の波長特性を調べたところ、図５に示されている波長特性とほぼ同じであり、かつ、ほぼ同じ反射率であった。すなわち、レーザ光の発振波長に対して、出射側の反射率が１％以下となるように、出射側保護層１Ｆ、２Ｆに含まれる歪緩和層３０以外の層が構成される場合、歪緩和層３０が制御層２２のどの位置に存在しても、出射側の反射率は、レーザ光の発振波長に対して、１％以下に抑制されると言える。例えば、第２実施形態において、内側層３３または外側層３５が、歪緩和層３０を有していても、出射側の反射率及びその波長特性はほぼ同じである。
　上記各実施形態及び各変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
　本開示によれば、レーザ光出射側端面側の反射率を低減できるとともに、レーザ品質を向上させることのできる半導体レーザ素子を提供することができる。
　本開示は、レーザ光の出射側端面側に保護層が配置されている半導体レーザ素子に好適に適用できる。
　１Ｆ　出射側保護層
　１Ｒ　非出射側保護層
　１１　第１発光部
　１２　第２発光部
　１４　出射側保護層
　１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ　誘電体層
　２１　バリア層
　２２　制御層
　２２ａ　主制御層
　３０　歪緩和層
　３１　第１層
　３２　第２層
　３３　内側層
　３４　中間層
　３４ａ　主中間層
　３５　外側層
　５０　半導体積層体
　５０Ｆ　レーザ光出射側端面
　５０Ｒ　レーザ光非出射側端面
　５１　基板
　５２　第１半導体層
　５３　活性層
　５４　第２半導体層
　５５　コンタクト層
　５６　第１電極
　５７　第２電極
　９０　半導体レーザ装置
　９１、９２　光学レンズ
　９５　回折格子
　９７　部分反射ミラー
　１００、１０１、１０２、２００　半導体レーザ素子

Claims (17)

  1. 　レーザ光を出射する半導体積層体と、
    　前記半導体積層体のレーザ光出射側端面に配置される出射側保護層と、
    　前記半導体積層体の前記レーザ光出射側端面とは反対側の端面に配置され、前記レーザ光を反射させる非出射側保護層と、
    　を備え、
    　前記出射側保護層は、前記レーザ光の波長に対する出射側の反射率を所定値以下に抑制する制御層を有しており、
    　前記制御層は、前記制御層の熱膨張に伴う歪みを抑制する歪緩和層を有する、
    　半導体レーザ素子。
  2. 　前記半導体積層体は、前記レーザ光出射側端面に位置し、かつ、複数のレーザ光が出射される複数の発光点を有し、
    　前記複数のレーザ光の波長に対して、前記反射率は、前記所定値以下である、
    　請求項１に記載の半導体レーザ素子。
  3. 　前記歪緩和層は、前記制御層における前記レーザ光の進行方向の中間位置に配置される、
    　請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
  4. 　前記出射側保護層は、前記レーザ光出射側端面と前記制御層との間に配置されるバリア層をさらに有する、
    　請求項１から３のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
  5. 　前記半導体レーザ素子は、窒化ガリウム系半導体レーザ素子であり、
    　前記バリア層は、酸窒化物層または窒化物層である第１層を含む、
    　請求項４に記載の半導体レーザ素子。
  6. 　前記第１層は、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）、ＡｌＮ、または、ＳｉＮで形成されている、
    　請求項５に記載の半導体レーザ素子。
  7. 　前記バリア層は、酸窒化物層、窒化物層、または、酸化物層である第２層をさらに含む、
    　請求項５または６に記載の半導体レーザ素子。
  8. 　前記第２層は、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）、ＳｉＮ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、または、ＳｉＯ２で形成されている、
    　請求項７記載の半導体レーザ素子。
  9. 　前記制御層は、内側層と、中間層と、外側層と、を有し、
    　前記内側層、前記中間層、及び、前記外側層は、前記バリア層に対して前記内側層、前記中間層、及び、前記外側層の順に配置されており、
    　前記中間層は、前記歪緩和層を有し、
    　前記中間層のうちの前記歪緩和層以外の層は、前記内側層及び前記外側層とは異なる材料で形成されている、
    　請求項４から８のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
  10. 　前記内側層及び前記外側層は、それぞれＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）、ＳｉＯ２、または、Ａｌ２Ｏ３のいずれかで形成されている、
    　請求項９に記載の半導体レーザ素子。
  11. 　前記中間層のうちの前記歪緩和層以外の層は、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）、ＡｌＯ１－ｘＮｘ（０＜ｘ＜１）、ＳｉＮ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、または、ＨｆＯ２で形成されている、
    　請求項９または１０に記載の半導体レーザ素子。
  12. 　前記中間層のうちの前記歪緩和層以外の層の屈折率は、前記内側層の屈折率及び前記外側層の屈折率のいずれよりも大きい、
    　請求項９から１１のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
  13. 　前記歪緩和層の厚さは、２ｎｍ以下である、
    　請求項１から１２のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
  14. 　前記歪緩和層は、前記出射側保護層に含まれる層の中で、最も熱膨張係数が小さい、
    　請求項１から１３のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
  15. 　前記歪緩和層は、ＳｉＯ２で形成されている、
    　請求項１から１４のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
  16. 　前記レーザ光の波長に対する前記反射率は、１．０％以下である、
    　請求項１から１５のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
  17. 　前記制御層は、さらに、第１主制御層および第２主制御層を含み、前記歪緩和層は、前記第１主制御層および前記第２主制御層の間に位置する、
    　請求項１に記載の半導体レーザ素子。
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