【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ素子に関し、更に詳細には、ＴＭモードの導波を抑制する構成を備え、偏光比の高い発振状態を実現する半導体レーザ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、記録装置、ディスプレイ装置、半導体励起固体レーザ装置等の分野では、装置の光源として用いられている半導体レーザ素子の高光出力化が要求されている。それに伴い、ストライプ幅が広い、例えばストライプ幅が５０μｍから５００μｍに及ぶブロードエリア型半導体レーザ素子、複数個のブロードエリア型エミッターを有するバーレーザ、或いはバーレーザを積層したスタックレーザ等が注目されている。
【０００３】
ここで、図７を参照し、従来のブロードエリア型半導体レーザ素子の構成を説明する。図７は従来のブロードエリア型半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
従来のブロードエリア型半導体レーザ素子１０は、図７に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１２上に、順次、成膜されたｎ−Ａｌ０．４７ＧａＡｓクラッド層１４、Ａｌ０．３０ＧａＡｓ障壁層１６、Ａｌ０．１２ＧａＡｓ井戸層１８、Ａｌ０．３０ＧａＡｓ障壁層２０、ｐ−Ａｌ０．４７ＧａＡｓクラッド層２２、及びｐ−ＧａＡｓキャップ層２４の積層構造を有する。
【０００４】
積層構造のうち、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２４及びｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の上部層は、ストライプ幅が５０μｍ以上のリッジ２６として形成されている。リッジ２６の両側はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層２８で埋め込まれている。
また、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２４上にはｐ側電極３０が、ｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面にはｎ側電極３２が、それぞれ、形成されている。
【０００５】
ところで、媒体中を進行する光の偏光状態は、一般的には、進行方向に垂直な面内で互いに直交する成分が合成されたものとして考えられている。そして、応用分野によっては、進行する光が、直線偏光で、直交する成分が少ない光源が必要である。
そのために、偏光分離素子等の光学素子を光軸上に配置し、直交成分を分離して、直線偏光成分のみを進行させることが行われているものの、原理的には、予め、半導体レーザ素子から出射される光の所望のモード光に対する偏光比を高めておくことが望ましい。例えば、ＭＯディスク等の記録再生装置の光源として用いられる半導体レーザ素子には、ＴＥ偏光のみが要求されているので、高い偏光比〔ＴＥモードの光強度／（ＴＥモードの光強度＋ＴＭモードの光強度〕が必要である。
【０００６】
そこで、例えば特開平１０−１７３２７９号公報は、偏光子を備え、出力制御を確実に行って高い偏光比を得るようにした半導体レーザ装置を提案していて、半導体レーザ素子の前方出射光の光出力を後方出射光の検出によって制御する半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子の前方出射光及び後方出射光に対して、それぞれ、同一モードのＴＥモード或いはＴＭモードの偏光子を配置した構成になっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１７３２７９号公報（図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のブロードエリア型半導体レーザ素子１０では、半導体レーザ素子１０を動作させたとき、レーザ出射光の偏光比が小さい、つまりＴＭモード光も同時に出射されるという問題があった。
また、前掲公報で提案されている半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子の前方出射光及び後方出射光に対して、それぞれ、同一モードのＴＥモード或いはＴＭモードの偏光子を必要としているので、装置の構成が複雑になる。
そこで、本発明の目的は、ＴＥモード光出射で偏光比の高い発振状態を動作する半導体レーザ素子を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ＴＭモード光は、発光領域の熱ストレスにより発生し易いことに注目した。
例えば、図７に示すストライプ幅の広い高出力のブロードエリア型半導体レーザ素子１０では、発振状態のとき、電極間に注入された電流により熱ストレスがストライプ内及びその周辺部に生じ、その結果、ＴＭモード光が発生する。
熱ストレスは、ストライプとストライプ外側との境界付近が最も大きくなり、またストライプ幅が広くなるほど大きくなる傾向がある。例えば、上半導体レーザ素子１０では、図７に示すように、井戸層１８のリッジ２６下の活性層領域１８ａ（発光領域）とその外側の領域１８ｂとの境界領域３４で、大きなストレスが発生する。その結果、ＴＭモード光がそこで発生する。
そのため、従来のブロードエリア型半導体レーザ素子１０では、レーザストライプ内部でＴＥモード直線偏光と、熱ストレスに起因する９０度偏波方向が異なるＴＭモードが発生する。この結果、半導体レーザ素子１０から出射される光の偏光比が悪化する。
【００１０】
そこで、本発明者は、熱ストレスによりＴＭモード光が発生し易い、発光領域と非発光領域との境界に沿って境界上に種々の構成のＴＭモード導波抑制領域を設けてＴＭモードを減衰させることを着想し、実験により本着想の有効性を確認して、本発明を発明するに到った。
【００１１】
上記目的を達成するために、上述の知見に基づいて、本発明に係る半導体レーザ素子は、ストライプ状の発光領域と、発光領域の外側に延在する非発光領域との境界に沿って境界上のレーザストライプ内に、ＴＥモード光に比べてＴＭモード光をより速やかに減衰させてＴＭモード光の導波を抑制するＴＭモード導波抑制領域を備えていることを特徴としている。
【００１２】
本発明では、ストライプ状の発光領域と発光領域の外側に延在する非発光領域との境界に沿って境界上のレーザストライプ内にＴＭモード導波抑制領域を設けることにより、発光領域と非発光領域との境界に沿って熱ストレスにより選択的に発生するＴＭモード光をＴＥモード光に比べて速やかに減衰させてＴＭモード光の導波を抑制し、偏光比の高いレーザ光を出射する半導体レーザ素子を実現している。
【００１３】
一般的に、光導波路を構成するクラッド層の外側に光吸収層が存在するとき、光吸収層による光吸収のために、導波損失が発生する。光導波路を導波するＴＥモード光とＴＭモード光の光吸収層による導波損失とを比較すると、ＴＭモード光の導波損失の方は大きい。また、クラッド層の厚みを減らしていくと、クラッド層を導波するＴＥモード光とＴＭモード光ともに導波損失が増えるが、ＴＭモード光の方が導波損失が大きくなる。
つまり、光導波路を構成するクラッド層の外側の光吸収層は、ＴＭモード導波抑制領域として機能するので、熱ストレス発生領域上に光吸収層からなるＴＭモード導波抑制領域を設けることにより、熱ストレス発生領域で発生したＴＭモード光の導波を抑制することができる。
【００１４】
そこで、本発明の好適な実施態様では、ＴＭモード導波抑制領域のクラッド層の膜厚が、ＴＭモード導波抑制領域で挟まれた非ＴＭモード導波抑制領域のクラッド層の膜厚に比べて薄く、クラッド層の減厚分に等しい膜厚の光吸収層がＴＭモード導波抑制領域のクラッド層上に設けてある。
【００１５】
本発明の別の好適な実施態様では、ＴＭモード導波抑制領域のクラッド層内に、光吸収層がストライプ状に延在する。
クラッド層内に延在する光吸収層は、発振波長に対する光吸収層を構成するものの、クラッド層を導波するＴＥモード光とＴＭモード光の光吸収層による導波損失とを比較すると、ＴＭモード光の導波損失の方は大きいので、ＴＭモード導波抑制領域として機能する。
【００１６】
本発明の更に別の好適な実施態様では、ＴＭモード導波抑制領域の導波光の近視野像が、ＴＭモード導波抑制領域で挟まれた非ＴＭモード導波抑制領域の導波光の近視野像に比べて大きくなるように、ＴＭモード導波抑制領域が構成されている。
例えば、クラッド層に光ガイド層を設けた領域と、クラッド層に光ガイド層を設けない領域とを形成することにより、光ガイド層を設けない領域の導波光の近視野像が光ガイド層を設けた領域の導波光の近視野像より大きくなる。換言すれば、光ガイド層を設けない領域の導波光の光損失が大きい。光損失はＴＭモード光がＴＥモード光に比べて大きいので、従って、光ガイド層を設けない領域はＴＭモード導波抑制領域として機能し、光ガイド層を設けた領域を非ＴＭモード導波抑制領域として機能する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、実施形態例を挙げ、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例１
本実施形態例は本発明に係る半導体レーザ素子の実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。図１に示す部位のうち、図７に示すものと同じものには同じ符号を付している。
本実施形態例の半導体レーザ素子４０は、発振波長７８０ｎｍのブロードエリア型半導体レーザ素子であって、図１に示すように、従来のブロードエリア型半導体レーザ素子１０と同様に、ｎ−ＧａＡｓ基板１２上に、順次、成膜されたｎ−Ａｌ０．４７ＧａＡｓクラッド層１４、Ａｌ０．３０ＧａＡｓ障壁層１６、Ａｌ０．１２ＧａＡｓ井戸層１８、Ａｌ０．３０ＧａＡｓ障壁層２０、ｐ−Ａｌ０．４７ＧａＡｓクラッド層２２、及びｐ−ＧａＡｓキャップ層２４の積層構造を有する。
【００１８】
積層構造のうち、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２４及びｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の上部層２２ａは、ストライプ幅Ｗ０ のストライプ状のリッジ２６として形成されている。リッジ２６の両側はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層２８で埋め込まれている。
【００１９】
本実施形態例では、更に、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の上部層２２ａの更に上部の最上層２２ｂが、リッジ２６のストライプ幅より狭いストライプ幅Ｗ１ のストライプ状小リッジ４２として形成され、小リッジ４２の外側はｐ−ＧａＡｓキャップ層２４の下部層２４ａで埋め込まれている。
ｐ−ＧａＡｓキャップ層２４上にはｐ側電極３０が、ｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面にはｎ側電極３２が、それぞれ、形成されている。
【００２０】
ＡｌＧａＡｓ障壁層２０からの、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の最上層２２ｂの上面までの厚さをＨ１ 、上部層２２ａまでの厚さをＨ２ 、リッジ２６脇のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の残り層２２ｃの厚さをＨ３ とすると、
Ｈ１ ＞Ｈ２ ＞Ｈ３
の関係にあって、Ｈ１ が１５００ｎｍ、Ｈ３ が１０００ｎｍのとき、小リッジ４２の高さ、ΔＨ＝Ｈ１ −Ｈ２ は５００ｎｍである。
【００２１】
リッジ２６のストライプ幅をＷ０ 、小リッジ４２のストライプ幅をＷ１ 、及びリッジ２６の外縁と小リッジ４２の外縁との距離をＷ２ とすると、
Ｗ０ ＝Ｗ１ ＋２・Ｗ２
の関係が成立し、Ｗ０ は１０μｍ以上１ｍｍ以下、Ｗ２ はＷ０ ／４０以上Ｗ０ ／３以下の範囲が望ましい。
【００２２】
光導波路を構成するクラッド層の外側に光吸収層が存在するとき、光吸収層による光吸収のために、光導波路を導波する光の導波損失が発生する。クラッド層を導波するＴＥモード光とＴＭモード光の導波損失とを比較すると、ＴＭモード光の導波損失の方は大きい。また、クラッド層の厚みを減らしていくと、クラッド層を導波するＴＥモード光とＴＭモード光ともに導波損失が増えるが、ＴＭモード光の方が導波損失が大きくなる。
つまり、光導波路を構成するクラッド層の外側の光吸収層は、ＴＭモード導波抑制領域として機能するので、発光領域と非発光領域との境界近傍の熱ストレス発生領域上に光吸収層からなるＴＭモード導波抑制領域を設けることにより、熱ストレス発生領域で発生したＴＭモード光の導波を抑制することができる。
【００２３】
上述のＴＭモード光の導波抑制原理に基づくと、本実施形態例では、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２４が発振波長に対して光吸収層として機能するので、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の最上層２２ｂの外側に存在する幅Ｗ２ のｐ−ＧａＡｓキャップ層２４の下部層２４ａが光吸収部を構成し、ＴＭモード導波抑制領域として機能する。
また、本実施形態例では、ストライプ幅Ｗ０ のリッジ２６の下方領域内で、幅Ｗ２ のＴＭモード導波抑制領域２４ａが、熱ストレス集中領域（発光領域１８ａと非発光領域１８ｂとの境界領域）上に重ねて配置されている。
そこで、本半導体レーザ素子４０を動作させたとき、熱ストレスにより熱ストレス集中領域で集中的に発生したＴＭモードは、ＴＭモード導波抑制領域２４ａでの選択的な吸収損失によって減衰するので、本半導体レーザ素子４０は、従来のブロードエリア型半導体レーザ素子１０に比べて、格段に高い偏光比を実現することができる。
【００２４】
次に、図２を参照して、本実施形態例の半導体レーザ素子４０の作製方法を説明する。図２（ａ）から（ｃ）は、半導体レーザ素子４０作製の主要工程での層構造を示す断面図である。
従来と同様に、図２（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１２上にＭＯＣＶＤ法等により、順次、ｎ−Ａｌ０．４７ＧａＡｓクラッド層１４、Ａｌ０．３０ＧａＡｓ障壁層１６、Ａｌ０．１２ＧａＡｓ井戸層１８、Ａｌ０．３０ＧａＡｓ障壁層２０、及び膜厚Ｈ１ のｐ−Ａｌ０．４７ＧａＡｓクラッド層２２をエピタキシャル成長させて、積層構造を形成する。
【００２５】
次いで、本実施形態例では、図２（ｂ）に示すように、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の膜厚がＨ２ になるまで、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２をエッチングして、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の最上層２２ｂからなるストライプ幅Ｗ１ の小リッジ４２を形成する。続いて、基板全面にｐ−ＧａＡｓキャップ層２４をエピタキシャル成長させて、小リッジ４２の両側をｐ−ＧａＡｓキャップ層２４ａで埋め込むと共に、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の最上層２２ｂ上にｐ−ＧａＡｓキャップ層２４を成膜する。
続いて、図２（ｃ）に示すように、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の残り層２２ｃの膜厚がＨ３ になるまで、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２４及びｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の上部層２２ａをエッチングして、ストライプ幅Ｗ０ のリッジ２６を形成する。
【００２６】
図示しないが、以下、従来と同様にして、リッジ２６をｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層２８で埋め込む。続いて、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２４上にｐ側電極３０を、ｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面にｎ側電極３２を形成する。
以上の工程を経て、半導体レーザ素子４０を作製することができる。
【００２７】
実施形態例２
本実施形態例は本発明に係る半導体レーザ素子の実施形態の別の例であって、図３は本実施形態例の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。図３に示す部位のうち、図７に示すものと同じものには同じ符号を付している。
本実施形態例の半導体レーザ素子５０は、発振波長７８０ｎｍのブロードエリア型半導体レーザ素子であって、図２に示すように、ＡｌＧａＡｓ障壁層２０から上方にＨ２ の位置のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２内に、帯幅がＷ２ で、膜厚が６５ｎｍの２本の帯状のｐ−ＧａＡｓ吸収層５２をＷ１ の間隔で設けていることを除いて、従来のブロードエリア型半導体レーザ素子１０と同じ構成を備えている。
【００２８】
リッジ２６のストライプ幅をＷ０ 、ｐ−ＧａＡｓ吸収層５２の間隔をＷ１ 、及び帯状のｐ−ＧａＡｓ吸収層５２の幅をＷ２ とすると、
Ｗ０ ＝Ｗ１ ＋２・Ｗ２
の関係が成立し、Ｗ０ は１０μｍ以上１ｍｍ以下、Ｗ２ はＷ０ ／４０以上Ｗ０ ／３以下の範囲が望ましい。
【００２９】
また、ＡｌＧａＡｓ障壁層２０の上面から、それぞれ、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２内のｐ−ＧａＡｓ吸収層５２の下面までの高さをＨ２ 、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の上面までの高さをＨ１ 、及びリッジ２６脇のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の残り層の上面までの高さＨ３ とすると、
Ｈ１ ＞Ｈ２ ＞Ｈ３
の関係にあって、Ｈ１ が１５００ｎｍ、Ｈ３ が３５０ｎｍのとき、Ｈ２ は１０００ｎｍである。
【００３０】
ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２内に延在するｐ−ＧａＡｓ吸収層５２は、発振波長に対して光吸収層を構成し、ＴＭモード導波抑制領域として機能する。
また、本実施形態例では、ストライプ幅Ｗ０ のリッジ２６の下方領域内で、幅Ｗ２ のＴＭモード導波抑制領域５２が、熱ストレス集中領域（発光領域１８ａと非発光領域１８ｂとの境界領域）上に重ねて配置されている。
これにより、本半導体レーザ素子５０を動作させたとき、熱ストレスにより熱ストレス集中領域で集中的に発生したＴＭモードは、ＴＭモード導波抑制領域５２での吸収損失によって減衰するので、半導体レーザ素子５０は、従来のブロードエリア型半導体レーザ素子１０に比べて、ＴＥモード光に対する格段に高い偏光比を実現することができる。
【００３１】
次に、図４を参照して、本実施形態例の半導体レーザ素子５０の作製方法を説明する。図４（ａ）から（ｃ）は、半導体レーザ素子４０作製の主要工程での層構造を示す断面図である。
先ず、図４（ａ）に示すように、従来と同様に、ｎ−ＧａＡｓ基板１２上にＭＯＣＶＤ法等により、順次、ｎ−Ａｌ０．４７ＧａＡｓクラッド層１４、Ａｌ０．３０ＧａＡｓ障壁層１６、Ａｌ０．１２ＧａＡｓ井戸層１８、及びＡｌ０．３０ＧａＡｓ障壁層２０をエピタキシャル成長させる。
次いで、本実施形態例では、膜厚Ｈ２ のｐ−Ａｌ０．４７ＧａＡｓクラッド層２２Ａ及び膜厚６５ｎｍのｐ−ＧａＡｓ吸収層５２をエピタキシャル成長させて、積層構造を形成する。
【００３２】
次いで、図４（ｂ）に示すように、ストライプ幅Ｗ１ の窓を有するエッチングマスク（図示せず）をｐ−ＧａＡｓ吸収層５２上に形成してｐ−ＧａＡｓ吸収層５２をエッチングし、幅Ｗ１ の開口部５３をｐ−ＧａＡｓ吸収層５２に形成し、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２Ａを露出させる。
次いで、露出したｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２Ａ上及びｐ−ＧａＡｓ吸収層５２上に再びｐ−ＡｌＧａＡｓ層をエピタキシャル成長させて、総膜厚Ｈ１ のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２を形成し、更にその上に、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２４をエピタキシャル成長させる。
次いで、図４（ｃ）に示すように、リッジ脇のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の残り層の膜厚がＨ３ になるまで、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２４、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２、ｐ−ＧａＡｓ吸収層５２、及びｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２をエッチングして、ストライプ幅Ｗ０ のリッジ２６を形成する。
【００３３】
以下、従来と同様にして、リッジ２６をｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層２８で埋め込む。続いて、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２４上にｐ側電極３０を、ｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面にｎ側電極３２を形成する。
以上の工程を経て、半導体レーザ素子５０を作製することができる。
【００３４】
実施形態例３
本実施形態例は本発明に係る半導体レーザ素子の実施形態の更に別の例であって、図５は本実施形態例の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。図５に示す部位のうち、図７に示すものと同じものには同じ符号を付している。
本実施形態例の半導体レーザ素子６０は、発振波長７８０ｎｍのブロードエリア型半導体レーザ素子であって、図５に示すように、ＡｌＧａＡｓ障壁層２０から上方にＨ２ の位置のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２内に、ストライプ幅がＷ１ で、膜厚が６５ｎｍの帯状のｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層６２を有することを除いて、従来のブロードエリア型半導体レーザ素子１０と同じ構成を備えている。
【００３５】
リッジ２６のストライプ幅をＷ０ 、ｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層６２のストライプ幅をＷ１ 、及びｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層６２の側縁からリッジ２６までの距離をＷ２ とすると、
Ｗ０ ＝Ｗ１ ＋２・Ｗ２
の関係が成立し、Ｗ０ は１０μｍ以上１ｍｍ以下、Ｗ２ はＷ０ ／４０以上Ｗ０ ／３以下の範囲が望ましい。
【００３６】
ＡｌＧａＡｓ障壁層２０の上面から、それぞれ、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２内のｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層６２の下面までの高さをＨ２ 、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の上面までの高さをＨ１ 、及びリッジ２６脇のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の残り層の上面までの高さＨ３ とすると、
Ｈ１ ＞Ｈ２ ＞Ｈ３
の関係が成立し、Ｈ１ が１５００ｎｍ、Ｈ３ が３５０ｎｍのとき、Ｈ２ は３６０ｎｍである。
【００３７】
本実施形態例では、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２４が発振波長に対して光吸収層である。また、ストライプＷ１ の領域、及びその外側の幅Ｗ２ の領域ともに、ＡｌＧａＡｓ活性層（ＳＱＷ，ＭＱＷ）１８からｐ−ＧａＡＳキャップ層２４まで同じＡｌＧａＡｓ層であるものの、ストライプ幅Ｗ１ の領域では、ｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層６２が存在するので、光のニアフィールド形状が幅Ｗ２ の領域と比較して小さくなる。
換言すれば、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２を導波する光のｐ−ＧａＡｓキャップ層２４による光損失は、Ｗ１ とＷ２ の領域を比べると、Ｗ２ の領域で大きくなる。光損失はＴＭモード光がＴＥモード光に比べて大きいので、従って、Ｗ２ の領域がＴＭモード吸収領域、つまりＴＭモード導波抑制領域として機能する。また、リッジ２６の下方領域で、幅Ｗ２ のＴＭモード導波抑制領域が、熱ストレス集中領域と重ねて配置されている。
【００３８】
これにより、本半導体レーザ素子６０を動作させたとき、熱ストレスにより熱ストレス集中領域で集中的に発生したＴＭモードは、ＴＭモード導波抑制領域での吸収損失によって減衰するので、半導体レーザ素子６０は、従来のブロードエリア型半導体レーザ素子１０に比べて、格段に高い偏光比を実現することができる。
【００３９】
次に、図６を参照して、本実施形態例の半導体レーザ素子６０の作製方法を説明する。図６（ａ）から（ｃ）は、半導体レーザ素子６０作製の主要工程での層構造を示す断面図である。
先ず、図６（ａ）に示すように、従来と同様に、ｎ−ＧａＡｓ基板１２上にＭＯＣＶＤ法等により、順次、ｎ−Ａｌ０．４７ＧａＡｓクラッド層１４、Ａｌ０．３０ＧａＡｓ障壁層１６、Ａｌ０．１２ＧａＡｓ井戸層１８、及びＡｌ０．３０ＧａＡｓ障壁層２０をエピタキシャル成長させる。
次いで、本実施形態例では、膜厚Ｈ２ のｐ−Ａｌ０．４７ＧａＡｓクラッド層２２Ａ及び膜厚６５ｎｍのｐ−Ａｌ０．３０Ｇａ０．７０Ａｓ光ガイド層６２をエピタキシャル成長させて、積層構造を形成する。
【００４０】
次いで、図６（ｂ）に示すように、ストライプ幅Ｗ１ のマスク（図示せず）をｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層６２に形成し、マスクから露出したｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層６２をエッチングして、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２を露出させる。
続いて、再び、基板全面にｐ−ＡｌＧａＡｓ層をエピタキシャル成長させて、膜厚Ｈ１ のｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２を形成し、更にその上にｐ−ＧａＡｓキャップ層２４をエピタキシャル成長させる。
次いで、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２の残り層の膜厚がＨ３ になるまで、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２４及びｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２をエッチングして、リッジ２６を形成する。
【００４１】
以下、従来と同様にして、リッジ２６をｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層２８で埋め込む。続いて、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２４上にｐ側電極３０を、ｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面にｎ側電極３２を形成する。
以上の工程を経て、半導体レーザ素子６０を作製することができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、ストライプ状の発光領域と、発光領域の外側に延在する非発光領域との境界に沿って境界上のレーザストライプ内にＴＭモード導波抑制領域を設けることにより、発光領域と非発光領域との境界に沿って熱ストレスにより選択的に発生するＴＭモード光をＴＥモード光に比べて速やかに減衰させてＴＭモード光の導波を抑制し、偏光比の高いレーザ光を出射する半導体レーザ素子を実現している。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１のブロードエリア型半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）から（ｃ）は、実施形態例１の半導体レーザ素子作製の主要工程での層構造を示す断面図である。
【図３】実施形態例２のブロードエリア型半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）から（ｃ）は、実施形態例２の半導体レーザ素子作製の主要工程での層構造を示す断面図である。
【図５】実施形態例３のブロードエリア型半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）から（ｃ）は、実施形態例２の半導体レーザ素子作製の主要工程での層構造を示す断面図である。
【図７】従来のブロードエリア型半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０……従来のブロードエリア型半導体レーザ素子、１２……ｎ−ＧａＡｓ基板、１４……ｎ−Ａｌ０．４７ＧａＡｓクラッド層、１６……Ａｌ０．３０ＧａＡｓ障壁層、１８……Ａｌ０．１２ＧａＡｓ井戸層、１８ａ……リッジ下の発光領域、１８ｂ……非発光領域、２０……Ａｌ０．３０ＧａＡｓ障壁層、２２……ｐ−Ａｌ０．４７ＧａＡｓクラッド層、２４……ｐ−ＧａＡｓキャップ層、２６……リッジ、２８……ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、３０……ｐ側電極、３２……ｎ側電極、３４……発光領域と非発光領域との境界領域（ストレス発生領域）、４０……実施形態例１のブロードエリア型半導体レーザ素子、４２……小リッジ、５０……実施形態例２のブロードエリア型半導体レーザ素子、５２……ｐ−ＧａＡｓ吸収層／ＴＭモード導波抑制領域、６０……実施形態例３のブロードエリア型半導体レーザ素子、６２……ｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly, to a semiconductor laser device having a configuration for suppressing TM mode waveguide and realizing an oscillation state with a high polarization ratio.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the fields of recording devices, display devices, semiconductor-excited solid-state laser devices, and the like, high light output of semiconductor laser elements used as light sources of the devices has been required. Accordingly, a broad area semiconductor laser device having a wide stripe width, for example, a stripe width ranging from 50 μm to 500 μm, a bar laser having a plurality of broad area emitters, a stack laser in which bar lasers are stacked, and the like are receiving attention.
[0003]
Here, a configuration of a conventional broad area semiconductor laser device will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a sectional view showing a configuration of a conventional broad area type semiconductor laser device.
As shown in FIG. 7, a conventional broad area type semiconductor laser device 10 is composed of an n-Al substrate sequentially formed on an n-GaAs substrate 12.0.47GaAs cladding layer 14, Al0.30GaAs barrier layer 16, Al0.12GaAs well layer 18, Al0.30GaAs barrier layer 20, p-Al0.47It has a stacked structure of a GaAs cladding layer 22 and a p-GaAs cap layer 24.
[0004]
In the stacked structure, the upper layers of the p-GaAs cap layer 24 and the p-AlGaAs cladding layer 22 are formed as ridges 26 having a stripe width of 50 μm or more. Both sides of the ridge 26 are embedded with an n-GaAs current blocking layer 28.
A p-side electrode 30 is formed on the p-GaAs cap layer 24, and an n-side electrode 32 is formed on the back surface of the n-GaAs substrate 12.
[0005]
By the way, the polarization state of light traveling in a medium is generally considered as a combination of components orthogonal to each other in a plane perpendicular to the traveling direction. Then, depending on the application field, a light source in which the traveling light is linearly polarized light and has few orthogonal components is required.
For this purpose, an optical element such as a polarization splitting element is arranged on the optical axis to separate the orthogonal component and advance only the linearly polarized light component. It is desirable to increase the polarization ratio of the light emitted from the device to the desired mode light. For example, since a semiconductor laser device used as a light source of a recording / reproducing apparatus such as an MO disk requires only TE polarized light, a high polarization ratio [TE mode light intensity / (TE mode light intensity + TM mode light intensity) Strength] is required.
[0006]
Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-173279 proposes a semiconductor laser device having a polarizer and reliably performing output control to obtain a high polarization ratio. In a semiconductor laser device whose output is controlled by detection of backward emission light, a configuration in which a TE mode or TM mode polarizer of the same mode is disposed for forward emission light and rear emission light of a semiconductor laser element, respectively. I have.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-10-173279 (FIG. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described broad area semiconductor laser device 10, when the semiconductor laser device 10 is operated, there is a problem that the polarization ratio of laser emission light is small, that is, TM mode light is emitted at the same time.
Further, the semiconductor laser device proposed in the above-mentioned publication requires a TE mode or TM mode polarizer of the same mode for forward emission light and rear emission light of the semiconductor laser element, respectively. The configuration becomes complicated.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that operates in an oscillation state having a high polarization ratio by emitting TE mode light.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has noted that TM mode light is easily generated due to thermal stress in the light emitting region.
For example, in the high-output broad-area semiconductor laser device 10 having a wide stripe width shown in FIG. 7, when in the oscillating state, a current injected between the electrodes causes thermal stress in the stripe and in the peripheral portion thereof. TM mode light is generated.
Thermal stress tends to be greatest near the boundary between the stripe and the outside of the stripe, and tends to increase as the stripe width increases. For example, in the upper semiconductor laser device 10, as shown in FIG. 7, a large stress occurs in the boundary region 34 between the active layer region 18a (light emitting region) below the ridge 26 of the well layer 18 and the region 18b outside the active layer region 18a. . As a result, TM mode light is generated there.
Therefore, in the conventional broad area type semiconductor laser device 10, a TM mode in which the TE mode linearly polarized light and a 90 ° polarization direction caused by thermal stress are different from each other occurs inside the laser stripe. As a result, the polarization ratio of light emitted from the semiconductor laser device 10 deteriorates.
[0010]
Therefore, the present inventor provided TM mode waveguide suppression regions of various configurations on the boundary between the light emitting region and the non-light emitting region along the boundary between the light emitting region and the non-light emitting region where TM mode light is likely to be generated due to thermal stress, and attenuated the TM mode. With this idea in mind, the effectiveness of this idea was confirmed through experiments, and the present invention was invented.
[0011]
In order to achieve the above object, based on the above findings, a semiconductor laser device according to the present invention is provided on a boundary along a boundary between a stripe-shaped light emitting region and a non-light emitting region extending outside the light emitting region. Is characterized by having a TM mode waveguide suppression region that attenuates TM mode light more quickly than TE mode light and suppresses the propagation of TM mode light.
[0012]
In the present invention, the TM mode waveguide suppression region is provided in the laser stripe on the boundary along the boundary between the stripe-shaped light-emitting region and the non-light-emitting region extending outside the light-emitting region. A semiconductor that emits laser light with a high polarization ratio by attenuating TM mode light that is selectively generated due to thermal stress along a boundary with a region more quickly than TE mode light, thereby suppressing the propagation of TM mode light. A laser element has been realized.
[0013]
Generally, when a light absorbing layer exists outside a cladding layer constituting an optical waveguide, waveguide loss occurs due to light absorption by the light absorbing layer. Comparing the waveguide loss caused by the light absorption layer of the TE mode light and the TM mode light guided in the optical waveguide, the waveguide loss of the TM mode light is larger. When the thickness of the cladding layer is reduced, the waveguide loss increases for both the TE mode light and the TM mode light guided through the cladding layer, but the TM mode light has a larger waveguide loss.
That is, since the light absorption layer outside the cladding layer constituting the optical waveguide functions as a TM mode waveguide suppression region, by providing the TM mode waveguide suppression region composed of the light absorption layer on the thermal stress generation region, The waveguide of the TM mode light generated in the heat stress generation region can be suppressed.
[0014]
Thus, in a preferred embodiment of the present invention, the thickness of the cladding layer in the TM mode waveguide suppression region is smaller than the thickness of the non-TM mode waveguide suppression region sandwiched between the TM mode waveguide suppression regions. A thin and light absorbing layer having a thickness equal to the thickness of the cladding layer is provided on the cladding layer in the TM mode waveguide suppression region.
[0015]
In another preferred embodiment of the present invention, the light absorption layer extends in a stripe shape in the cladding layer of the TM mode waveguide suppression region.
Although the light absorption layer extending in the cladding layer constitutes a light absorption layer for the oscillation wavelength, the comparison between the TE mode light guided through the cladding layer and the waveguide loss of the TM mode light caused by the light absorption layer indicates that TM Since the mode light has a larger waveguide loss, it functions as a TM mode waveguide suppression region.
[0016]
In yet another preferred embodiment of the present invention, the near-field image of the guided light in the TM mode waveguide suppression region is a near-field image of the non-TM mode waveguide suppression region sandwiched between the TM mode waveguide suppression regions. The TM mode waveguide suppression region is configured to be larger than the image.
For example, by forming a region where the light guide layer is provided in the clad layer and a region where the light guide layer is not provided in the clad layer, the near-field image of the guided light in the region where the light guide layer is not provided becomes the light guide layer. It becomes larger than the near-field image of the guided light in the provided area. In other words, the light loss of the guided light in the region where the light guide layer is not provided is large. Since the optical loss of the TM mode light is larger than that of the TE mode light, the region without the light guide layer functions as the TM mode waveguide suppression region, and the region with the light guide layer is the non-TM mode waveguide suppression. Functions as an area.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1
The present embodiment is an example of the embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention, and FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor laser device of the present embodiment. 1 that are the same as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.
The semiconductor laser device 40 according to the present embodiment is a broad area semiconductor laser device having an oscillation wavelength of 780 nm. As shown in FIG. On top, n-Al film formed sequentially0.47GaAs cladding layer 14, Al0.30GaAs barrier layer 16, Al0.12GaAs well layer 18, Al0.30GaAs barrier layer 20, p-Al0.47It has a stacked structure of a GaAs cladding layer 22 and a p-GaAs cap layer 24.
[0018]
In the stacked structure, the upper layer 22a of the p-GaAs cap layer 24 and the p-AlGaAs cladding layer 22 has a stripe width W0Is formed as a stripe-shaped ridge 26. Both sides of the ridge 26 are embedded with an n-GaAs current blocking layer 28.
[0019]
In the present embodiment, the uppermost layer 22b further above the upper layer 22a of the p-AlGaAs cladding layer 22 has a stripe width W smaller than the stripe width of the ridge 26.1And the outside of the small ridge 42 is buried with the lower layer 24 a of the p-GaAs cap layer 24.
A p-side electrode 30 is formed on the p-GaAs cap layer 24, and an n-side electrode 32 is formed on the back surface of the n-GaAs substrate 12.
[0020]
The thickness from the AlGaAs barrier layer 20 to the upper surface of the uppermost layer 22b of the p-AlGaAs cladding layer 22 is H1, The thickness up to the upper layer 22a is H2The thickness of the remaining layer 22c of the p-AlGaAs cladding layer 22 on the side of the ridge 26 is H3Then
H1> H2> H3
H1Is 1500 nm, H3Is 1000 nm, the height of the small ridge 42, ΔH = H1-H2Is 500 nm.
[0021]
The stripe width of the ridge 26 is W0And the stripe width of the small ridge 42 is W1, And the distance between the outer edge of the ridge 26 and the outer edge of the small ridge 42 is W2Then
W0= W1+2 ・ W2
Holds, and W0Is 10 μm or more and 1 mm or less, W2Is W0/ 40 or more W0/ 3 or less is desirable.
[0022]
When the light absorbing layer exists outside the cladding layer that constitutes the optical waveguide, light loss guided by the optical waveguide occurs due to light absorption by the light absorbing layer. Comparing the waveguide loss of the TE mode light and the waveguide loss of the TM mode light guided through the cladding layer, the waveguide loss of the TM mode light is larger. When the thickness of the cladding layer is reduced, the waveguide loss increases for both the TE mode light and the TM mode light guided through the cladding layer, but the TM mode light has a larger waveguide loss.
That is, since the light absorbing layer outside the cladding layer constituting the optical waveguide functions as a TM mode waveguide suppressing region, the light absorbing layer is formed on the thermal stress generating region near the boundary between the light emitting region and the non-light emitting region. By providing the TM mode waveguide suppression region, the waveguide of the TM mode light generated in the thermal stress generation region can be suppressed.
[0023]
According to the above-described principle of suppressing the waveguide of the TM mode light, in the present embodiment, since the p-GaAs cap layer 24 functions as a light absorption layer with respect to the oscillation wavelength, the uppermost layer 22b of the p-AlGaAs cladding layer 22 is formed. Width W outside of2The lower layer 24a of the p-GaAs cap layer 24 constitutes a light absorbing portion and functions as a TM mode waveguide suppression region.
In the present embodiment, the stripe width W0In the region below the ridge 26 of width W2The TM mode waveguide suppression region 24a is disposed so as to overlap the thermal stress concentration region (boundary region between the light emitting region 18a and the non-light emitting region 18b).
Therefore, when the present semiconductor laser device 40 is operated, the TM mode generated intensively in the thermal stress concentration region due to the thermal stress is attenuated by the selective absorption loss in the TM mode waveguide suppression region 24a. The semiconductor laser device 40 can realize a significantly higher polarization ratio than the conventional broad area semiconductor laser device 10.
[0024]
Next, a method for manufacturing the semiconductor laser device 40 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating a layer structure in a main process of manufacturing the semiconductor laser device 40.
As in the prior art, as shown in FIG. 2A, n-Al is sequentially formed on the n-GaAs substrate 12 by MOCVD or the like.0.47GaAs cladding layer 14, Al0.30GaAs barrier layer 16, Al0.12GaAs well layer 18, Al0.30GaAs barrier layer 20 and thickness H1P-Al0.47The GaAs cladding layer 22 is epitaxially grown to form a laminated structure.
[0025]
Next, in the present embodiment, as shown in FIG. 2B, the thickness of the p-AlGaAs cladding layer 22 is H2The p-AlGaAs cladding layer 22 is etched until the stripe width W of the uppermost layer 22b of the p-AlGaAs cladding layer 22 is reached.1Is formed. Subsequently, a p-GaAs cap layer 24 is epitaxially grown on the entire surface of the substrate, and both sides of the small ridge 42 are buried with the p-GaAs cap layer 24a. 24 is formed.
Subsequently, as shown in FIG. 2C, the remaining layer 22c of the p-AlGaAs cladding layer 22 has a thickness of H.3The upper layer 22a of the p-GaAs cap layer 24 and the p-AlGaAs cladding layer 22 is etched until the stripe width W0Is formed.
[0026]
Although not shown, the ridge 26 is buried in the n-GaAs current blocking layer 28 in the same manner as in the related art. Subsequently, a p-side electrode 30 is formed on the p-GaAs cap layer 24 and an n-side electrode 32 is formed on the back surface of the n-GaAs substrate 12.
Through the above steps, the semiconductor laser device 40 can be manufactured.
[0027]
Embodiment 2
This embodiment is another example of the embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention, and FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of the semiconductor laser device of this embodiment. 3, the same components as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.
The semiconductor laser device 50 of the present embodiment is a broad-area semiconductor laser device having an oscillation wavelength of 780 nm, and as shown in FIG.2In the p-AlGaAs cladding layer 22 at the position of2Then, the two band-shaped p-GaAs absorption layers 52 having a thickness of 65 nm1The configuration is the same as that of the conventional broad area type semiconductor laser device 10 except that it is provided at intervals of.
[0028]
The stripe width of the ridge 26 is W0, The distance between the p-GaAs absorption layers 52 is W1, And the width of the band-shaped p-GaAs absorption layer 52 is W2Then
W0= W1+2 ・ W2
Holds, and W0Is 10 μm or more and 1 mm or less, W2Is W0/ 40 or more W0/ 3 or less is desirable.
[0029]
The height from the upper surface of the AlGaAs barrier layer 20 to the lower surface of the p-GaAs absorption layer 52 in the p-AlGaAs cladding layer 22 is H.2, The height up to the upper surface of the p-AlGaAs cladding layer 22 is H1And the height H to the upper surface of the remaining layer of the p-AlGaAs cladding layer 22 beside the ridge 26.3Then
H1> H2> H3
H1Is 1500 nm, H3Is 350 nm, H2Is 1000 nm.
[0030]
The p-GaAs absorption layer 52 extending into the p-AlGaAs cladding layer 22 constitutes a light absorption layer for the oscillation wavelength, and functions as a TM mode waveguide suppression region.
In the present embodiment, the stripe width W0In the region below the ridge 26 of width W2The TM mode waveguide suppression region 52 is disposed so as to overlap the thermal stress concentration region (boundary region between the light emitting region 18a and the non-light emitting region 18b).
As a result, when the present semiconductor laser device 50 is operated, the TM mode intensively generated in the thermal stress concentration region due to thermal stress is attenuated by the absorption loss in the TM mode waveguide suppression region 52. 50 can realize a much higher polarization ratio with respect to TE mode light than the conventional broad area type semiconductor laser device 10.
[0031]
Next, a method for manufacturing the semiconductor laser device 50 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating a layer structure in a main process of manufacturing the semiconductor laser device 40.
First, as shown in FIG. 4A, n-Al is sequentially formed on an n-GaAs substrate 12 by MOCVD or the like, as in the prior art.0.47GaAs cladding layer 14, Al0.30GaAs barrier layer 16, Al0.12GaAs well layer 18 and Al0.30The GaAs barrier layer 20 is grown epitaxially.
Next, in the present embodiment, the film thickness H2P-Al0.47The GaAs cladding layer 22A and the p-GaAs absorption layer 52 having a thickness of 65 nm are epitaxially grown to form a laminated structure.
[0032]
Next, as shown in FIG.1An etching mask (not shown) having windows is formed on the p-GaAs absorption layer 52, and the p-GaAs absorption layer 52 is etched to have a width W.1Is formed in the p-GaAs absorption layer 52 to expose the p-AlGaAs cladding layer 22A.
Next, a p-AlGaAs layer is epitaxially grown again on the exposed p-AlGaAs cladding layer 22A and the p-GaAs absorption layer 52, so that the total film thickness H1Is formed, and a p-GaAs cap layer 24 is epitaxially grown thereon.
Next, as shown in FIG. 4C, the thickness of the remaining layer of the p-AlGaAs cladding layer 22 beside the ridge is H.3The p-GaAs cap layer 24, the p-AlGaAs cladding layer 22, the p-GaAs absorption layer 52, and the p-AlGaAs cladding layer 22 are etched until the stripe width W becomes0Is formed.
[0033]
Thereafter, the ridge 26 is buried in the n-GaAs current blocking layer 28 in the same manner as in the conventional case. Subsequently, a p-side electrode 30 is formed on the p-GaAs cap layer 24 and an n-side electrode 32 is formed on the back surface of the n-GaAs substrate 12.
Through the above steps, the semiconductor laser device 50 can be manufactured.
[0034]
Embodiment 3
This embodiment is another example of the embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor laser device of this embodiment. 5, the same components as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.
The semiconductor laser device 60 of the present embodiment is a broad-area semiconductor laser device having an oscillation wavelength of 780 nm, and as shown in FIG.2In the p-AlGaAs cladding layer 22 at the position1The semiconductor laser device has the same configuration as that of the conventional broad area semiconductor laser device 10 except that it has a p-AlGaAs optical guide layer 62 having a thickness of 65 nm.
[0035]
The stripe width of the ridge 26 is W0, The stripe width of the p-AlGaAs optical guide layer 62 is W1, And the distance from the side edge of the p-AlGaAs optical guide layer 62 to the ridge 26 is W2Then
W0= W1+2 ・ W2
Holds, and W0Is 10 μm or more and 1 mm or less, W2Is W0/ 40 or more W0/ 3 or less is desirable.
[0036]
The height from the upper surface of the AlGaAs barrier layer 20 to the lower surface of the p-AlGaAs light guide layer 62 in the p-AlGaAs cladding layer 22 is H.2, The height up to the upper surface of the p-AlGaAs cladding layer 22 is H1And the height H to the upper surface of the remaining layer of the p-AlGaAs cladding layer 22 beside the ridge 26.3Then
H1> H2> H3
Holds, and H1Is 1500 nm, H3Is 350 nm, H2Is 360 nm.
[0037]
In this embodiment, the p-GaAs cap layer 24 is a light absorption layer for the oscillation wavelength. Also, stripe W1Area and its outer width W2Are the same AlGaAs layer from the AlGaAs active layer (SQW, MQW) 18 to the p-GaAs cap layer 24, but the stripe width W1Since the p-AlGaAs light guide layer 62 is present in the region of FIG.2Area is smaller than that of the area.
In other words, the light loss due to the p-GaAs cap layer 24 of the light guided through the p-AlGaAs cladding layer 22 is W1And W2Comparing the areas of2In the region of. Since the optical loss is larger in the TM mode light than in the TE mode light,2Region functions as a TM mode absorption region, that is, a TM mode waveguide suppression region. Further, in the region below the ridge 26, the width W2Are arranged so as to overlap the thermal stress concentration region.
[0038]
As a result, when the present semiconductor laser device 60 is operated, the TM mode intensively generated in the thermal stress concentration region due to thermal stress is attenuated by the absorption loss in the TM mode waveguide suppression region. Can achieve a much higher polarization ratio than the conventional broad area semiconductor laser device 10.
[0039]
Next, a method for manufacturing the semiconductor laser device 60 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 6A to 6C are cross-sectional views showing a layer structure in a main process of manufacturing the semiconductor laser device 60.
First, as shown in FIG. 6A, n-Al is sequentially formed on the n-GaAs substrate 12 by MOCVD or the like, as in the prior art.0.47GaAs cladding layer 14, Al0.30GaAs barrier layer 16, Al0.12GaAs well layer 18 and Al0.30The GaAs barrier layer 20 is grown epitaxially.
Next, in the present embodiment, the film thickness H2P-Al0.47GaAs cladding layer 22A and 65 nm-thick p-Al0.30Ga0.70The As light guide layer 62 is epitaxially grown to form a laminated structure.
[0040]
Next, as shown in FIG.1Is formed on the p-AlGaAs light guide layer 62, and the p-AlGaAs light guide layer 62 exposed from the mask is etched to expose the p-AlGaAs cladding layer 22.
Subsequently, a p-AlGaAs layer is again epitaxially grown on the entire surface of the substrate to obtain a film thickness H.1Is formed, and a p-GaAs cap layer 24 is epitaxially grown thereon.
Next, the thickness of the remaining layer of the p-AlGaAs cladding layer 22 is H3The ridge 26 is formed by etching the p-GaAs cap layer 24 and the p-AlGaAs cladding layer 22 until.
[0041]
Thereafter, the ridge 26 is buried in the n-GaAs current blocking layer 28 in the same manner as in the conventional case. Subsequently, a p-side electrode 30 is formed on the p-GaAs cap layer 24 and an n-side electrode 32 is formed on the back surface of the n-GaAs substrate 12.
Through the above steps, the semiconductor laser device 60 can be manufactured.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, the TM mode waveguide suppression region is provided in the laser stripe on the boundary along the boundary between the stripe-shaped light-emitting region and the non-light-emitting region extending outside the light-emitting region. The TM mode light selectively generated due to thermal stress along the boundary between the laser and the non-light emitting region is attenuated more quickly than the TE mode light to suppress the propagation of the TM mode light, and the laser light having a high polarization ratio is emitted. A semiconductor laser device that emits light is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a broad area semiconductor laser device according to a first embodiment.
FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating a layer structure in a main process of fabricating the semiconductor laser device of the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a broad area semiconductor laser device according to a second embodiment.
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating a layer structure in a main process of manufacturing a semiconductor laser device according to a second embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a broad area semiconductor laser device according to a third embodiment.
FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views illustrating a layer structure in a main process of manufacturing a semiconductor laser device according to a second embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional broad area semiconductor laser device.
[Explanation of symbols]
10: Conventional broad area semiconductor laser device, 12: n-GaAs substrate, 14: n-Al0.47GaAs cladding layer, 16 Al0.30GaAs barrier layer, 18 ... Al0.12GaAs well layer, 18a: light-emitting region below ridge, 18b: non-light-emitting region, 20: Al0.30GaAs barrier layer, 22... P-Al0.47GaAs cladding layer, 24 p-GaAs cap layer, 26 ridge, 28 n-GaAs current blocking layer, 30 p-side electrode, 32 n-side electrode, 34 light-emitting region and non-light emitting Boundary region with region (stress generating region), 40 broad-area semiconductor laser device of first embodiment, 42 small ridge, 50 broad-area semiconductor laser device of second embodiment, 52 p-GaAs absorption layer / TM mode waveguide suppression region, 60... broad area type semiconductor laser device of Embodiment 3, 62... p-AlGaAs light guide layer.