專利名稱：半導(dǎo)體激光元件及半導(dǎo)體激光元件陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光元件及半導(dǎo)體激光元件陣列。
背景技術(shù)：
一直以來，作為半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)已知的有空間橫向單模式型和多模式型。其中，在單模式型的半導(dǎo)體激光元件中，由于將波導(dǎo)管內(nèi)的橫向(x軸方向)的振蕩模式僅限于單一模式，因此形成的波導(dǎo)管的寬度狹窄。但是，波導(dǎo)管的寬度狹窄會導(dǎo)致出射端的面積變小。此外，出射端的激光的光密度過大時，會影響半導(dǎo)體激光元件的可靠性。因此，單模式型的半導(dǎo)體激光元件適用于使用較低輸出的激光的場合。另外，作為這種單模式型的半導(dǎo)體激光元件的例子，專利文獻(xiàn)1(特開平10-41582號公報)中公開了一種半導(dǎo)體激光裝置。該半導(dǎo)體激光裝置的目的是擴大單模式型的半導(dǎo)體激光中的波導(dǎo)管的寬度，提高激光的強度。
另一方面，在多模式型的半導(dǎo)體激光元件中，由于在波導(dǎo)管中可以有多個空間橫向模式混合存在，可以形成具有較大寬度的波導(dǎo)管。因此，可以使出射端具有大面積，可以出射較大強度的激光。這種多模式型的半導(dǎo)體激光元件，適用于需要輸出較大強度的激光的場合。
專利文獻(xiàn)1特開平10-41582號公報發(fā)明內(nèi)容但是，在多模式型的半導(dǎo)體激光元件中存在以下問題。即，由于在波導(dǎo)管內(nèi)混合存在多個空間橫向模式，從出射端出射的激光的出射圖案的出射角的混亂很大。因此，用于對該激光進(jìn)行聚光或校準(zhǔn)(collimate)的透鏡的形狀變得復(fù)雜，可能會出現(xiàn)得不到預(yù)想的激光或透鏡造價高等不利情況。為了避免這些不利情況，優(yōu)選盡量抑制橫向高次模式。
本發(fā)明考慮了上述問題，目的在于提供一種可以出射較大強度的激光，并且可以抑制橫向高次模式的半導(dǎo)體激光元件及半導(dǎo)體激光元件陣列。
為解決上述問題，本發(fā)明的半導(dǎo)體激光元件具有如下特征具有第1導(dǎo)電型包層(clad layer)、第2導(dǎo)電型包層、設(shè)置于第1導(dǎo)電型包層與第2導(dǎo)電型包層之間的活性層、相互面對的光出射面及光反射面、以及形成于活性層中的在光出射面和光反射面之間使激光共振的波導(dǎo)管，波導(dǎo)管沿彎曲的軸線延伸。
在這樣的波導(dǎo)管中，在波導(dǎo)管內(nèi)共振的光中的空間橫向模式的次數(shù)越高的光，光損失就越大。因此，在該半導(dǎo)體激光元件中，可以維持橫向低次模式的激光振蕩，并且可以抑制橫向高次模式的激光振蕩，可以提高橫向空間相關(guān)(coherence)特性，即光束質(zhì)量(beam quality)。此外，與現(xiàn)有的單模式型不同，該半導(dǎo)體激光元件由于通過使波導(dǎo)管彎曲來抑制橫向高次模式光，因此可以進(jìn)一步擴大波導(dǎo)管的寬度。因此可以出射較大強度的激光。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體激光元件陣列具有如下特征具有多個上述半導(dǎo)體激光元件，多個半導(dǎo)體激光元件沿光出射面及光反射面的方向上并列配置，并且被形成為一體。
根據(jù)上述半導(dǎo)體激光元件陣列，通過具備上述半導(dǎo)體激光元件，可以提供能夠出射較大強度的激光、抑制橫向高次模式的半導(dǎo)體激光元件陣列。
本發(fā)明可以提供能夠出射較大強度的激光、抑制橫向高次模式的半導(dǎo)體激光元件及半導(dǎo)體激光元件陣列。


圖1為本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體激光元件陣列的第1實施方式的概略立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1所示半導(dǎo)體激光元件陣列的I-I截面的放大截面示意圖。
圖3為包含p型包層的疊層體的立體圖。
圖4中，(a)為疊層體的平面圖；(b)為疊層體的II-II截面的截面示意圖。
圖5為對應(yīng)于脊形(ridge)部形成的波導(dǎo)管的形狀的平面示意圖。
圖6為彎曲的波導(dǎo)管的曲率半徑和在波導(dǎo)管內(nèi)傳送的光的損失的關(guān)系示意圖。
圖7為彎曲的波導(dǎo)管的曲率半徑和在波導(dǎo)管內(nèi)傳送的光的損失的關(guān)系示意圖。
圖8為各制造工序中半導(dǎo)體激光元件陣列的截面放大示意圖。
圖9為第1變形例的半導(dǎo)體激光元件所具有的波導(dǎo)管的平面示意圖。
圖10為第2變形例的半導(dǎo)體激光元件所具有的波導(dǎo)管的平面示意圖。
圖11為第3變形例的半導(dǎo)體激光元件所具有的波導(dǎo)管的平面示意圖。
符號說明1半導(dǎo)體激光元件陣列；1a光出射面；1b光反射面；3半導(dǎo)體激光元件；4波導(dǎo)管；4e激光出射端；4f激光反射端；4g，4h側(cè)面；8疊層體；9脊形部；9e，9f端面；9g，9h側(cè)面；10薄厚度區(qū)域；11基板；13n型包層；15活性層；17p型包層；19蓋帽層；21絕緣層；21a開口部；23p側(cè)電極層；25凸起部；29n側(cè)電極層；51保護(hù)罩。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體激光元件及半導(dǎo)體激光元件陣列的實施方式。另外，在

中對同樣要素賦予同一符號，省略重復(fù)說明。
(第1實施方式)圖1為根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光元件陣列的第1實施方式的結(jié)構(gòu)的概略立體示意圖。如圖1所示，半導(dǎo)體激光元件陣列1由多個半導(dǎo)體激光元件3一體化而形成。半導(dǎo)體激光元件陣列1所具備的半導(dǎo)體激光元件3的數(shù)目為幾個都可以，只具有一個的情況下，不成為陣列而是單個半導(dǎo)體激光元件。半導(dǎo)體激光元件陣列1具有相互面對的光出射面1a及光反射面1b，在光出射面1a上多個半導(dǎo)體激光元件3的各自的激光出射端4e并列設(shè)置在水平方向上。此外，多個半導(dǎo)體激光元件3分別具有呈脊?fàn)钚纬傻耐蛊鸩?5。凸起部25從光出射面1a一直延伸至光反射面1b，其長度方向向沿著光出射面1a及光反射面1b的方向彎曲。此外，在半導(dǎo)體激光元件3中對應(yīng)于凸起部25而形成了折射率型波導(dǎo)管(后述)。激光出射端4e為該折射率型波導(dǎo)管的光出射面1a側(cè)的端面。多個半導(dǎo)體激光元件3沿光出射面1a及光反射面1b的方向并列配置，并被形成為一體。
圖2為圖1所示的半導(dǎo)體激光元件陣列1的I-I截面的放大截面示意圖。如圖2所示，構(gòu)成半導(dǎo)體激光元件陣列1的半導(dǎo)體激光元件3具有基板11和由3層半導(dǎo)體層層疊而成的疊層體8。疊層體8由n型包層(第2導(dǎo)電型包層)13、活性層15及p型包層(第1導(dǎo)電型包層)17這3層半導(dǎo)體層依次層疊而構(gòu)成。在p型包層17上設(shè)置有脊形部9。在脊形部9的外側(cè)的層上設(shè)置有與p型包層17電連接的蓋帽層19。脊形部9與蓋帽層19構(gòu)成了凸起部25。
在更外側(cè)的層上設(shè)置有注入來自外部的電流的p側(cè)電極層23。p型包層17及蓋帽層19與p側(cè)電極層23之間設(shè)置有絕緣層21，絕緣層21在與凸起部25對應(yīng)的部分上具有開口部21a。由于p側(cè)電極層23在開口部21a上只與蓋帽層19電接觸，因此來自外部的電流的注入只限于蓋帽層19。此外，在基板11的與疊層體8相對的一側(cè)的反面上形成有n側(cè)電極層29。舉例說明各組成材料的話，基板11例如由n-GaAs形成，n型包層13例如由n-AlGaAs形成，活性層15例如由GaInAs/AlGaAs形成，p型包層17例如由p-AlGaAs形成，蓋帽層19例如由p-GaAs形成，p側(cè)電極層23例如由Ti/Pt/Au形成，n側(cè)電極層29例如由AuGe/Au形成，絕緣層21例如由SiN形成。
向蓋帽層29注入電流，則與凸起部25對應(yīng)的活性層15的區(qū)域(換言之，與脊形部9對應(yīng)的區(qū)域)就變?yōu)榛钚詤^(qū)域。此時，由于脊形部9與其外部的折射率差而在活性層15上產(chǎn)生有效折射率差，因此對應(yīng)于凸起部25在活性層15內(nèi)形成波導(dǎo)管4。此外，半導(dǎo)體激光元件也可以在活性層與n型包層之間及活性層與p型包層之間具有光導(dǎo)層，用以將光封閉于折射率型波導(dǎo)管中。
在此，參照圖3及圖4說明p型包層17。圖3為包含p型包層17的疊層體8的立體圖。圖4(a)為疊層體8的平面圖，圖4(b)為圖4(a)所示的疊層體8的II-II截面的截面示意圖。如上所述，疊層體8由n型包層13、活性層15及p型包層17這3層半導(dǎo)體層依次層疊而構(gòu)成。
在p型包層17上設(shè)置有由光出射面1a一直延伸至光反射面1b的凸起狀的脊形部9。對于p型包層17的脊形部9以外的區(qū)域而言，層的厚度變薄成為薄厚度區(qū)域10。脊形部9在平面圖中的形狀為，將以大致一定的曲率半徑R彎曲的沿中心軸線B的方向作為長度方向的圓弧狀。
脊形部9具有端面9e、9f及相互面對的一對側(cè)面9g及9h。一對側(cè)面9g及9h分別確定脊形部9的區(qū)域，是脊形部9與薄厚度區(qū)域10的邊界。端面9e位于光出射面1a上。端面9f在光反射面1b上。側(cè)面9g從端面9e的一端延伸至端面9f的一端，側(cè)面9h從端面9e的另一端延伸至端面9f的另一端。在從厚度方向所見的平面圖中，側(cè)面9g及9h沿中心軸線B大致以一定的曲率半徑分別向相同方向彎曲。
在活性層15中生成與脊形部9的形狀對應(yīng)的折射率型波導(dǎo)管4。波導(dǎo)管4是由于向脊形部9的電流注入而產(chǎn)生的在活性層15內(nèi)部的有效折射率分布而形成的波導(dǎo)管。在波導(dǎo)管4中，對應(yīng)于脊形部9的端面9e、9f而生成激光出射端4e、激光反射端(后述)，并且分別對應(yīng)于脊形部9的側(cè)面9g、9h而形成一對側(cè)面4g、4h。
圖5為對應(yīng)于脊形部9而生成的波導(dǎo)管4的形狀的平面示意圖。波導(dǎo)管4在厚度方向上由活性層15與p型包層17的界面、以及活性層15與n型包層13的界面來規(guī)定。波導(dǎo)管4在與脊形部9的端面9e及端面9f對應(yīng)的位置上分別具有激光出射端4e及激光反射端4f。激光出射端4e及激光反射端4f為活性層15的裂開面的一部分，作為對于激光L的共振面發(fā)揮功能。
此外，波導(dǎo)管4對應(yīng)于脊形部9在長度方向上彎曲。即，波導(dǎo)管4沿曲率半徑為R的中心軸線B延伸，在與脊形部9的側(cè)面9g及9h相對應(yīng)的位置上分別具有側(cè)面4g及側(cè)面4h。在此，側(cè)面4g及4h為由于波導(dǎo)管4內(nèi)外的折射率差而產(chǎn)生的面，作為對于在波導(dǎo)管4內(nèi)產(chǎn)生的激光L的反射面而發(fā)揮功能。此外，在波導(dǎo)管4內(nèi)外的折射率連續(xù)變化的情況下，側(cè)面4g及4h也可以各自具有某一定的厚度。此外，側(cè)面4g及4h的平面形狀與脊形部9的側(cè)面9g及9h的平面形狀相對應(yīng)。即，側(cè)面4g及4h的平面形狀為，沿中心軸線B以大致一定的曲率半徑向相同方向(沿光出射面1a及光反射面1b的方向)彎曲。
在此，圖6為彎曲的波導(dǎo)管的曲率半徑和在波導(dǎo)管內(nèi)傳送的光的損失的關(guān)系示意圖。在圖6中，G1表示在較高次的空間橫向模式中的損失，G2表示在較低次的空間橫向模式中的損失。在此，圖6中各圖G1、G2中的光的波長相同。
如圖6所示，在彎曲的波導(dǎo)管中，存在波導(dǎo)管內(nèi)部傳播的光的空間橫向模式的次數(shù)越高，損失越大的傾向。因此，由于波導(dǎo)管4沿彎曲的中心軸線B延伸，因此空間橫向模式的次數(shù)越高，光損失就越大，激光振蕩變得困難。這樣，根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體激光元件3，可以維持橫向低次模式的激光振蕩，并且可以抑制橫向高次模式的激光振蕩，可以提高橫向的空間相關(guān)性，即光束質(zhì)量(beam quality)。此外，由于存在波導(dǎo)管的曲率半徑越小、各模式的損失變大的傾向，如果設(shè)定中心軸線B的曲率半徑，使只有橫向基本模式的激光發(fā)生共振、而其它模式的激光不發(fā)生共振，就可以實現(xiàn)單一模式的激光、或接近于單一模式的激光。
此外，與現(xiàn)有的單模式型激光元件不同，根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體激光元件3通過使波導(dǎo)管4彎曲來抑制橫向高次模式的光，從而可以使波導(dǎo)管4的寬度進(jìn)一步變寬。因此，可以出射較大強度的激光L。
此外，在設(shè)定中心軸線B的曲率半徑時，最好也考慮相應(yīng)于波導(dǎo)管寬度的損失的變化。例如，圖7為彎曲的波導(dǎo)管的曲率半徑和在波導(dǎo)管內(nèi)傳送的光的損失的關(guān)系示意圖，G3～G6分別表示在不同寬度w1～w4(w1＞w2＞w3＞w4)的波導(dǎo)管內(nèi)傳送的光的損失。在此，該圖7的各G3～G6的空間橫向模式次數(shù)相同。如圖7所示，波導(dǎo)管的寬度越寬在波導(dǎo)管內(nèi)傳送的光的損失越大。因此，基于圖6及圖7所示，在設(shè)計波導(dǎo)管時，在決定波導(dǎo)管4的曲率半徑R及波導(dǎo)管的寬度時，滿足如下要求即可，該要求是，在可能發(fā)生激光振蕩的程度上使橫向低次模式的損失小、且在不可能發(fā)生激光振蕩的程度上使橫向高次模式的損失大。舉例說明的話，為了實現(xiàn)單一模式或接近于單一模式的激光，曲率半徑R可以設(shè)定為例如1mm≥R≥10mm，波導(dǎo)管的寬度w可以設(shè)定為例如0.03mm≥w≥0.1mm。
此外，根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體激光元件3，除了可以得到上述效果之外，還可以得到如下說明的效果。即，與本實施方式相同，優(yōu)選中心軸線B的曲率在整個波導(dǎo)管4中為大致一定(曲率半徑R)。由此，發(fā)生共振的空間橫向模式與被抑制了共振的空間橫向模式的邊界在整個波導(dǎo)管4中變得均勻，可以更有效抑制波導(dǎo)管4中橫向高次模式的振蕩。
此外，根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體激光元件陣列1，由于具備多個具有上述效果的半導(dǎo)體激光元件3，可以使橫向高次模式的振蕩被抑制的激光L以更大的強度出射。
此外，根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體激光元件陣列1具有如下效果。即，在半導(dǎo)體激光元件陣列1中，通過p型包層17的脊形部9，電流對于活性層15被部分地集中注入。由此，相鄰的半導(dǎo)體激光元件3的波導(dǎo)管4彼此間不易于產(chǎn)生光的結(jié)合或干涉。因此，各個波導(dǎo)管4彼此間的間隔可以設(shè)置為比較窄，從而可以設(shè)置更多的波導(dǎo)管4，可以以高輸出功率地出射穩(wěn)定的激光。此外，通過向活性層15部分集中地注入電流，提高了電光轉(zhuǎn)換效率，減少了無效電流，從而可以降低半導(dǎo)體激光元件3的發(fā)熱。因此，可以提高半導(dǎo)體激光元件陣列1的可靠性，實現(xiàn)長壽命化。
在此，參照圖8說明半導(dǎo)體激光元件陣列1的制造方法。圖8為各制造工序中半導(dǎo)體激光元件陣列1的截面放大示意圖。首先，準(zhǔn)備n型GaAs基板11，在基板11上按順序使n型AlGaAs外延成長為2.0μm，使GaInAs/AlGaAs外延成長為0.3μm，使p型AlGaAs外延成長為2.0μm，使p型GaAs外延成長為0.1μm，分別形成n型包層13、具有量子阱結(jié)構(gòu)的活性層15、p型包層17及蓋帽層19。(參照圖8(a))。
接著，在蓋帽層19側(cè)通過照像工藝(photo work)形成與脊形部9相對應(yīng)形狀的保護(hù)罩51，蝕刻蓋帽層19及p型包層17。在其深度未達(dá)到活性層15時停止蝕刻(參照圖8(b))。接著，在整個結(jié)晶表面上堆積SiN膜，通過照像工藝除去對應(yīng)于脊形部9的位置的SiN膜，形成絕緣層21(參照圖8(c))。接著，用Ti/Pt/Au膜在整個結(jié)晶表面上形成p側(cè)電極層23。此外，進(jìn)行基板11側(cè)的表面的研磨、化學(xué)處理，由AuGe/Au形成n側(cè)電極層29(參照圖8(d))。這樣，制成了半導(dǎo)體激光元件陣列1(半導(dǎo)體激光元件3)。
(第1變形例)接著，針對根據(jù)第1實施方式的半導(dǎo)體激光元件陣列1(半導(dǎo)體激光元件3)的第1變形例進(jìn)行說明。圖9為根據(jù)本變形例的半導(dǎo)體激光元件3a所具有的波導(dǎo)管41的平面示意圖。該波導(dǎo)管41的平面形狀與根據(jù)第1實施方式的波導(dǎo)管4不同。即，波導(dǎo)管41包含彎曲部41a、在彎曲部41a的一端與光出射面1a之間生成的波導(dǎo)管部分41b、在彎曲部41a的另一端與光反射面1b之間生成的波導(dǎo)管部分41c。彎曲部41a的長度方向沿著以大致一定的曲率(曲率半徑R1)彎曲的中心軸線C1。波導(dǎo)管部分41b與光出射面1a相接，其長度方向沿著與光出射面1a大致垂直的直線狀的中心軸線C2。波導(dǎo)管部分41c與光反射面1b相接，其長度方向沿著與光反射面1b大致垂直的直線狀的中心軸線C3。此外，中心軸線C1～C3的彼此的邊界部分光滑地相連。
彎曲部41a具有一對相互面對的側(cè)面41h及41g。波導(dǎo)管部分41b具有一對相互面對的側(cè)面41i及41j。波導(dǎo)管部分41c具有一對相互面對的側(cè)面41k及41l。彎曲部41a的側(cè)面41g的一端與波導(dǎo)管部分41b的側(cè)面41i的一端光滑地相連，另一端與波導(dǎo)管部分41c的側(cè)面41k的一端光滑地相連。彎曲部41a的側(cè)面41h的一端與波導(dǎo)管部分41b的側(cè)面41j的一端光滑地相連，另一端與波導(dǎo)管部分41c的側(cè)面41l的一端光滑地相連。波導(dǎo)管部分41b的側(cè)面41i的另一端與激光出射端41e的一端相連，側(cè)面41j的另一端與激光出射端41e的另一端相連。波導(dǎo)管部分41c的側(cè)面41k的另一端與激光反射端41f的一端相連，側(cè)面411的另一端與激光反射端41f的另一端相連。此外，激光出射端41e及激光反射端41f分別是光出射面1a及光反射面1b的一部分，是相對于激光的共振面。
彎曲部41a的側(cè)面41g及41h分別沿中心軸線C1以大致一定的曲率向相同方向彎曲。波導(dǎo)管部分41b的側(cè)面41i及41j分別沿中心軸線C2以直線狀延伸，與激光出射端41e(光出射面1a)大致垂直相交。波導(dǎo)管部分41c的側(cè)面41k及41l分別沿中心軸線C3以直線狀延伸，與激光反射端41f(光反射面1b)大致垂直相交。在本變形例中，這種形狀的波導(dǎo)管41，是通過p型包層具有同樣的平面形狀的脊形部來實現(xiàn)的。
如本變形例的波導(dǎo)管41一樣，本發(fā)明的波導(dǎo)管通過在至少其一部分中含有彎曲部，可以得到與上述第1實施方式相同的效果。即，在本變形例的波導(dǎo)管41中，在波導(dǎo)管內(nèi)部傳送的光的空間橫向模式次數(shù)越高，在彎曲部41a的損失就越大。因此，可以維持橫向低次模式的激光振蕩，并且可以抑制橫向高次模式的激光振蕩，可以提高橫向的空間相關(guān)性，即光束質(zhì)量。此外，設(shè)定中心軸線C1的曲率半徑，使得只有橫向基本模式的激光發(fā)生共振，而其它模式的光不能發(fā)生共振的話，則可以實現(xiàn)單一模式的激光或接近于單一模式的激光。
此外，在本變形例的半導(dǎo)體激光元件3a中，與現(xiàn)有的單模式激光元件不同，由于通過使波導(dǎo)管41的一部分彎曲而抑制了橫向高次模式的光，因此可以使波導(dǎo)管41的寬度變得更寬。從而可以出射較大強度的激光。
此外，本變形例的波導(dǎo)管41在與光出射面1a相接的部分上含有，沿著與光出射面1a大致垂直的中心軸線C2延伸的波導(dǎo)管部分41b?；蛘?，波導(dǎo)管41在與光反射面1b相接的部分上含有，沿著與光出射面1b大致垂直的中心軸線C3延伸的波導(dǎo)管部分41c。這樣，波導(dǎo)管41通過含有相對于光出射面1a(或光反射面1b)大致垂直地延伸的波導(dǎo)管部分41b(或41c)，可以有效地抑制與相對于光出射面1a(或光反射面1b)大致垂直的方向不同的方向上的橫向高次模式的激光的振蕩。
(第2變形例)接著，針對根據(jù)第1實施方式的半導(dǎo)體激光元件陣列1(半導(dǎo)體激光元件3)的第2變形例進(jìn)行說明。圖10為根據(jù)本變形例的半導(dǎo)體激光元件3b所具有的波導(dǎo)管42的平面示意圖。該波導(dǎo)管42的平面形狀與根據(jù)第1實施方式的波導(dǎo)管4不同。即，波導(dǎo)管42包含彎曲部42a、在彎曲部42a的一端與光出射面1a之間生成的彎曲部42b、在彎曲部42a的另一端與光反射面1b之間生成的彎曲部42c。彎曲部42a為本發(fā)明的第1彎曲部的一個例子。彎曲部42b及42c為本變形例的第2彎曲部的一個例子。彎曲部42a～42c各自的長度方向分別沿著以大致一定的曲率(曲率半徑R2～R4)彎曲的中心軸線D1～D3。中心軸線D2及D3向與中心軸線D1不同的方向(在本變形例中為相反的方向)彎曲。因此，彎曲部42b及42c的長度方向向與彎曲部42a的長度方向不同的方向彎曲。此外，中心軸線D1～D3的彼此的邊界部分以其交接線一致的方式光滑地相連。
彎曲部42a具有一對相互面對的側(cè)面42h及42g。彎曲部42b具有一對相互面對的側(cè)面42i及42j。彎曲部42c具有一對相互面對的側(cè)面42k及421。彎曲部42a的側(cè)面42g的一端與彎曲部42b的側(cè)面42i的一端相連，并且其相接部分的交接線一致。同樣，側(cè)面42g的另一端與彎曲部42c的側(cè)面42k的一端相連，并且其相接部分的交接線一致。彎曲部42a的側(cè)面42h的一端與彎曲部42b的側(cè)面42j的一端相連，并且其相接部分的交接線一致。側(cè)面42h的另一端與彎曲部42c的側(cè)面421的一端相連，并且其相接部分的交接線一致。此外，彎曲部42b的側(cè)面42i的另一端與激光出射端42e的一端相連，側(cè)面42j的另一端與激光出射端42e的另一端相連。彎曲部42c的側(cè)面42k的另一端與激光反射端42f的一端相連，側(cè)面421的另一端與激光反射端42f的另一端相連。此外，激光出射端42e及激光反射端42f分別為光出射面1a及光反射面1b的一部分，是對于激光的共振面。
彎曲部42a的側(cè)面42g及42h分別沿中心軸線D1以大致一定的曲率向相同方向彎曲。彎曲部42b的側(cè)面42i及42j分別沿中心軸線D2以大致一定的曲率向相同方向(與側(cè)面42g及42h相反的方向)彎曲。彎曲部42c的側(cè)面42k及421分別沿中心軸線D3以大致一定的曲率向相同方向(與側(cè)面42g及42h相反的方向)彎曲。在本變形例中，這種形狀的波導(dǎo)管42，是通過在p型包層中具有同樣的平面形狀的脊形部來實現(xiàn)的。
如本變形例的波導(dǎo)管42那樣，波導(dǎo)管42通過包含彼此沿著向不同方向彎曲的中心軸線D1及D2(或者D3)而延伸的彎曲部42a及42b(或者42c)，可以得到比上述第1實施方式更佳的效果。即，在本變形例的波導(dǎo)管42中，由于包含多個彎曲部42a～42c，可以進(jìn)一步有效地抑制橫向高次模式。此外，由于彎曲部42a及42b(或者42c)的中心軸線D1及D2(或者D3)彼此向不同的方向彎曲，可以更穩(wěn)定地抑制橫向高次模式。此外，在本變形例的波導(dǎo)管42中，由于可以使波導(dǎo)管寬度更寬，因此也可以使較大強度的激光出射。此外，雖然在本變形例中波導(dǎo)管42包含3個彎曲部42a～42c，但波導(dǎo)管包含幾個彎曲部都可以。
(第3變形例)接著，針對根據(jù)第1實施方式的半導(dǎo)體激光元件陣列1(半導(dǎo)體激光元件3)的第3變形例進(jìn)行說明。圖11為根據(jù)本變形例的半導(dǎo)體激光元件3c所具有的波導(dǎo)管43的平面示意圖。本變形例中的波導(dǎo)管43的長度方向沿著以大致一定的曲率(曲率半徑R5)彎曲的中心軸線E。本變形例中的中心軸線E與第1實施方式中的中心軸線B的不同點在于，光出射面1a和中心軸線E的相交點(即，激光出射端43e的中心)，與光反射面1b和中心軸線E的相交點(即，激光反射端43f的中心)的相對位置關(guān)系。參照圖5說明的話，在第1實施方式的波導(dǎo)管4中，光出射面1a和中心軸線B的相交點(即激光出射端4e的中心)，與光反射面1b和中心軸線B的相交點(即激光反射端4f的中心)大致彼此對稱地設(shè)置。而在如圖11所示的本變形例中，光出射面1a和中心軸線E的相交點，與光反射面1b和中心軸線E的相交點，從對稱位置相互錯開地設(shè)置。在此所謂的“對稱位置”是指與光出射面1a及光反射面1b平行且將位于這兩個面中央的面夾住的面對稱的位置。
波導(dǎo)管43具有一對相互面對的側(cè)面43g及43h。波導(dǎo)管43的側(cè)面43g的一端與激光出射端43e的一端相連，側(cè)面43h的一端與激光出射端43e的另一端相連。波導(dǎo)管43的側(cè)面43g的另一端與激光反射端43f的一端相連，側(cè)面43h的另一端與激光反射端43f的另一端相連。此外，波導(dǎo)管43的側(cè)面43g及43h分別沿著中心軸線E以大致一定的曲率向相同的方向彎曲。在本變形例中，波導(dǎo)管43的側(cè)面43g和激光出射端43e的接觸點(或波導(dǎo)管43的側(cè)面43h與激光出射端43e的接觸點)，與波導(dǎo)管43的側(cè)面43g和激光反射端43f的接觸點(或波導(dǎo)管43的側(cè)面43h與激光反射端43f的接觸點)，從對稱位置相互錯開地設(shè)置。此外，激光出射端43e及激光反射端43f分別為光出射面1a及光反射面1b的一部分，是相對于激光的共振面。在本變形例中，這種形狀的波導(dǎo)管43是通過在p型包層中具有同樣的平面形狀的脊形部來實現(xiàn)的。
如本變形例的波導(dǎo)管43那樣，本發(fā)明的波導(dǎo)管也可以是，激光出射端43e的位置與激光反射端43f的位置相互非對稱。由這樣的波導(dǎo)管43也可以得到與第1實施方式相同的效果。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光元件及半導(dǎo)體激光元件陣列，不限于上述各實施方式及變形例，可以有其它各種變形的可能。例如，在上述各實施方式中將GaAs系半導(dǎo)體激光元件作為示例，但本發(fā)明的結(jié)構(gòu)也適用于GaN系、InP系等其它材料系的半導(dǎo)體激光元件。此外，在上述各實施方式及變形例中，作為軸線使用中心軸線，但軸線不限于中心軸線，也可以是通過中心以外的軸線。
在此，優(yōu)選為，半導(dǎo)體激光元件具備由第1導(dǎo)電型包層；第2導(dǎo)電型包層；設(shè)置在第1導(dǎo)電型包層及第2導(dǎo)電型包層之間的活性層；相互面對的光出射面及光反射面；以及，在活性層中構(gòu)成的，在光出射面與光反射面之間使激光共振的波導(dǎo)管，波導(dǎo)管沿彎曲的軸線延伸。
此外，半導(dǎo)體激光元件也可以是彎曲的軸線的曲率大致一定的結(jié)構(gòu)。此外，半導(dǎo)體激光元件也可以是如下結(jié)構(gòu)波導(dǎo)管包含多個彎曲部，多個彎曲部的每一部分彎曲的軸線的曲率大致一定。根據(jù)這些半導(dǎo)體激光元件可以更有效地抑制橫向高次模式的激光振蕩。
此外，半導(dǎo)體激光元件也可以是如下結(jié)構(gòu)波導(dǎo)管包含彼此沿著向不同方向彎曲的軸線延伸的第1及第2彎曲部。由此，可以更穩(wěn)定地抑制彎曲部中的橫向高次模式的激光振蕩。
此外，半導(dǎo)體激光元件也可以是如下結(jié)構(gòu)波導(dǎo)管包括與光出射面和光反射面相接、并相對于光出射面和光反射面大致垂直地延伸的波導(dǎo)管部分。由此，可以更有效地抑制與相對于光出射面和光反射面大致垂直的方向不同的方向上的橫向高次模式的激光振蕩。
此外，優(yōu)選為，半導(dǎo)體激光元件陣列具有多個上述任意的半導(dǎo)體激光元件，多個半導(dǎo)體激光元件沿光出射面及光反射面的方向并列地配置并被形成為一體。
根據(jù)上述的半導(dǎo)體激光元件陣列，通過具有上述任意的半導(dǎo)體激光元件，可以提供能夠出射較大強度的激光，能夠抑制橫向高次模式的半導(dǎo)體激光元件陣列。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明可以作為能夠出射較大強度的激光、能夠抑制橫向高次模式的半導(dǎo)體激光元件及半導(dǎo)體激光元件陣列而使用。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光元件，其特征在于具有第1導(dǎo)電型包層；第2導(dǎo)電型包層；在所述第1導(dǎo)電型包層與第2導(dǎo)電型包層之間設(shè)置的活性層；相互面對的光出射面及光反射面；在所述活性層中構(gòu)成的，在所述光出射面與所述光反射面之間使激光共振的波導(dǎo)管，所述波導(dǎo)管沿著彎曲的軸線延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光元件，其特征在于所述彎曲的軸線的曲率大致一定。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光元件，其特征在于所述波導(dǎo)管包含多個彎曲部，所述彎曲的軸線的曲率在所述多個彎曲部的每一部分中大致一定。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光元件，其特征在于所述波導(dǎo)管包含彼此沿著向不同方向彎曲的軸線延伸的第1及第2所述彎曲部。
5.如權(quán)利要求1～4的任一項所述的半導(dǎo)體激光元件，其特征在于所述波導(dǎo)管包含與所述光出射面或所述光反射面相接，且相對于所述光出射面及所述光反射面大致垂直地延伸的波導(dǎo)管部分。
6.一種半導(dǎo)體激光元件陣列，其特征在于具有多個如權(quán)利要求1～5的任一項所述的半導(dǎo)體激光元件，所述多個半導(dǎo)體激光元件在沿著所述光出射面及光反射面的方向上并列配置，并被形成為一體。
全文摘要
半導(dǎo)體激光元件(3)具有n型包層(13)、活性層(15)及p型包層(17)。p型包層(17)具有在活性層(15)中形成波導(dǎo)管(4)的脊形部(9)。波導(dǎo)管(4)沿著以大致一定的曲率(曲率半徑R)彎曲的中心軸線(B)延伸。在這樣的波導(dǎo)管(4)中，在波導(dǎo)管(4)內(nèi)共振的光中的空間橫向模式的次數(shù)越高的光損失就越大。因此，可以維持橫向低次模式的激光振蕩而抑制橫向高次模式的激光振蕩。由此實現(xiàn)了可以使較大強度的激光出射而抑制橫向高次模式的半導(dǎo)體激光元件及半導(dǎo)體激光元件陣列。
文檔編號H01S5/22GK101019284SQ20058003093
公開日2007年8月15日 申請日期2005年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月14日
發(fā)明者王浟, 宮島博文, 渡邊明佳, 菅博文 申請人:浜松光子學(xué)株式會社