JP2010177528A - Semiconductor laser element, and semiconductor laser device with the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体レーザ素子およびそれを備えた半導体レーザ装置に関し、特に、複数の半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子およびそれを備えた半導体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser element and a semiconductor laser device including the same, and more particularly to a semiconductor laser element including a plurality of semiconductor laser element units and a semiconductor laser device including the semiconductor laser element.
従来、複数の半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置が知られている。図8は、従来の一例による半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置の構造を概略的に示した断面図である。図9は、図8に示した従来の一例による半導体レーザ素子の構造を示した平面図である。 Conventionally, a semiconductor laser device including a semiconductor laser element including a plurality of semiconductor laser element portions is known. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a semiconductor laser device including a conventional semiconductor laser element. FIG. 9 is a plan view showing the structure of the conventional semiconductor laser device shown in FIG.
図8に示すように、従来の一例による半導体レーザ素子310を備えた半導体レーザ装置301は、半導体レーザ素子310と、半導体レーザ素子310が取り付けられたサブマウント302とを備えている。
As shown in FIG. 8, a
半導体レーザ素子310は、図8および図9に示すように、GaAsなどからなる半導体基板311と、半導体基板311の主面311a上に配置された赤色半導体レーザ素子部320および赤外半導体レーザ素子部330とを含んでいる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
半導体基板311の主面311aは、[011]方向(図9参照)に沿った方向にオフ角度を有する(100)面である。また、半導体基板311の主面311aは、[011]方向に向かって(100)面から[−100]方向側に傾斜している。
The
赤色半導体レーザ素子部320および赤外半導体レーザ素子部330は、[011]方向に沿った方向に互いに所定の間隔を隔てて配置されている。
The red semiconductor
また、赤色半導体レーザ素子部320は、図8に示すように、半導体層321と、半導体層321上に形成された電極層322とを含んでいる。
The red semiconductor
半導体層321は、半導体基板311の主面311aと平行に延びる活性層321aを含んでいる。また、半導体層321には、図8および図9に示すように、[01−1]方向に沿った方向に延びるリッジ部321bと、リッジ部321bの[011]方向側に配置された外側支持部321cと、リッジ部321bの[0−1−1]方向側に配置された内側支持部321dとが形成されている。この外側支持部321cおよび内側支持部321dは、互いに約10μmの間隔を隔てて配置されているとともに、リッジ部321bよりも大きい高さ(厚み)を有する。また、図8に示すように、リッジ部321bの半導体基板311側の部分には、[01−1]方向に沿った方向に延びる光導波路321eが形成されている。電極層322は、半田層303を介してサブマウント302に取り付けられている。
The
また、赤外半導体レーザ素子部330は、半導体層331と、半導体層331上に形成された電極層332とを含んでいる。
Further, the infrared semiconductor
半導体層331は、半導体基板311の主面311aと平行に延びる活性層331aを含んでいる。また、半導体層331には、図8および図9に示すように、[01−1]方向(図9参照)に沿った方向に延びるリッジ部331bと、リッジ部331bの[011]方向側に配置された内側支持部331cと、リッジ部331bの[0−1−1]方向側に配置された外側支持部331dとが形成されている。この内側支持部331cおよび外側支持部331dは、互いに約10μmの間隔を隔てて配置されているとともに、リッジ部331bよりも大きい高さ(厚み)を有する。また、図8に示すように、リッジ部331bの半導体基板311側の部分には、[01−1]方向に沿った方向に延びる光導波路331eが形成されている。電極層332は、半田層303を介してサブマウント302に取り付けられている。
The
また、図9に示すように、[011]方向に沿った方向の半導体基板311の主面311aの長さ(W301)は、約250μmであるとともに、リッジ部321bとリッジ部331bとの間隔(W302)は、約110μmに設定されている。また、[011]方向に沿った方向において、リッジ部321bとリッジ部331bとの中心線L32は、半導体基板311の主面311aの中心線L31上に位置している。
As shown in FIG. 9, the length (W301) of the
また、電極層322の外側支持部321c上に配置される部分322aの長さ(W321)は、例えば32μmであるとともに、電極層322の内側支持部321d上に配置される部分322bの長さ(W322)は、例えば22μmである。また、電極層332の内側支持部331c上に配置される部分332aの長さ(W331)は、例えば22μmであるとともに、電極層332の外側支持部331d上に配置される部分332bの長さ(W332)は、例えば32μmである。
In addition, the length (W321) of the
なお、上記のように、複数の半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子は、例えば、特許文献1に開示されている。 As described above, a semiconductor laser element including a plurality of semiconductor laser element units is disclosed in, for example, Patent Document 1.
ところで、半導体基板の主面がオフ角度を有しない場合、通常、半導体レーザ素子から出射するレーザ光の偏光方向は、活性層と略平行になる。すなわち、活性層に垂直な方向を0°とすると、レーザ光の偏光角は、約90°になる。 By the way, when the main surface of the semiconductor substrate does not have an off angle, the polarization direction of the laser light emitted from the semiconductor laser element is generally substantially parallel to the active layer. That is, when the direction perpendicular to the active layer is 0 °, the polarization angle of the laser light is about 90 °.
しかしながら、図8および図9に示した従来の一例による半導体レーザ素子310では、半導体基板311の主面311aがオフ角度を有しているので、半導体基板311の主面311a上に形成された赤色半導体レーザ素子部320の活性層321aおよびリッジ部321b周辺や、赤外半導体レーザ素子部330の活性層331aおよびリッジ部331b周辺に歪が生じる。このため、赤色半導体レーザ素子部320および赤外半導体レーザ素子部330から出射するレーザ光の偏光角は、90°からずれた値になる。これにより、半導体レーザ素子310の偏光特性が低下する。
However, in the
また、半導体レーザ素子310を小型化するために、半導体基板311の主面311aの[011]方向に沿った方向の長さ(W301)を、例えば約200μmにした場合、リッジ部321bとリッジ部331bとの間隔(W302)は約110μmに設定する必要があるので、電極層322の部分322aの長さ(W321)は、例えば12μmになるとともに、部分322bの長さ(W322)は、例えば22μmになる。また、電極層332の部分332aの長さ(W331)は、例えば22μmになるとともに、部分332bの長さ(W332)は、例えば12μmになる。
Further, in order to reduce the size of the
このように、半導体基板311の主面311aの[011]方向に沿った方向の長さ(W301)を例えば約200μmにした構造では、赤色半導体レーザ素子部320および赤外半導体レーザ素子部330から出射するレーザ光の偏光角は、90°からさらにずれた値になる。
Thus, in the structure in which the length (W301) in the direction along the [011] direction of the
この点に関して、本願発明者が鋭意検討した結果、以下のことを見出した。具体的には、赤色半導体レーザ素子部320から出射するレーザ光の偏光角は、赤外半導体レーザ素子部330から出射するレーザ光の偏光角に比べて、90°からのずれ量が大きくなることを見出した。
With respect to this point, as a result of intensive studies by the present inventor, the following has been found. Specifically, the amount of deviation from 90 ° of the polarization angle of the laser beam emitted from the red semiconductor
また、電極層322のリッジ部321bに対する[011]方向側および[0−1−1]方向側の長さは、赤色半導体レーザ素子部320から出射するレーザ光の偏光角に影響するとともに、電極層332のリッジ部331bに対する[011]方向側および[0−1−1]方向側の長さは、赤外半導体レーザ素子部330から出射するレーザ光の偏光角に影響するということを見出した。そして、これらの影響により、レーザ光の偏光角の90°からのずれ量が大きくなるということを見出した。
Further, the lengths of the [011] direction side and the [0-1-1] direction side of the
すなわち、本願発明者は、半導体基板311の主面311aの[011]方向に沿った方向の長さ(W301)を例えば約200μmにした場合、赤色半導体レーザ素子部320および赤外半導体レーザ素子部330(特に、赤色半導体レーザ素子部320)から出射するレーザ光の偏光特性が低下するのを抑制するのが困難であるという問題点があることを見出した。
That is, when the length (W301) in the direction along the [011] direction of the
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、偏光特性が低下するのを抑制することが可能な半導体レーザ素子およびそれを備えた半導体レーザ装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device capable of suppressing a decrease in polarization characteristics and a semiconductor laser device including the same. Is to provide.
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による半導体レーザ素子は、半導体基板と、半導体基板の主面上に配置され、第1リッジ部を有する第1半導体レーザ素子部と、半導体基板の主面上に配置され、第2リッジ部を有する第2半導体レーザ素子部とを備え、半導体基板の主面は、[011]方向に沿った方向にオフ角度を有する(100)面であり、第1リッジ部および第2リッジ部は、[01−1]方向に沿った方向に延びるように形成され、半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[−100]方向側に傾斜している場合、[011]方向に沿った方向において、第1リッジ部と第2リッジ部との中心位置は、半導体基板の主面の中心位置よりも[0−1−1]方向側に位置し、半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[100]方向側に傾斜している場合、[011]方向に沿った方向において、第1リッジ部と第2リッジ部との中心位置は、半導体基板の主面の中心位置よりも[011]方向側に位置する。 To achieve the above object, a semiconductor laser device according to a first aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a first semiconductor laser device portion disposed on a main surface of the semiconductor substrate and having a first ridge portion, and a semiconductor. A second semiconductor laser element portion having a second ridge portion, the main surface of the semiconductor substrate being a (100) plane having an off angle in a direction along the [011] direction. The first ridge portion and the second ridge portion are formed so as to extend in the direction along the [01-1] direction, and the main surface of the semiconductor substrate faces the [011] direction from the (100) plane to the [− In the direction along the [011] direction, the center position of the first ridge part and the second ridge part is [0-1] more than the center position of the main surface of the semiconductor substrate. -1] located on the direction side, the main surface of the semiconductor substrate When tilted from the (100) plane toward the [100] direction toward the [011] direction, the center position of the first ridge portion and the second ridge portion in the direction along the [011] direction is the semiconductor. It is located on the [011] direction side of the center position of the main surface of the substrate.
この第1の局面による半導体レーザ素子では、上記のように、半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[−100]方向側に傾斜している場合、第1リッジ部と第2リッジ部との中心位置は、半導体基板の中心位置よりも[0−1−1]方向側に位置し、半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[100]方向側に傾斜している場合、第1リッジ部と第2リッジ部との中心位置は、半導体基板の中心位置よりも[011]方向側に位置する。これにより、半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[−100]方向側に傾斜している場合に、第1リッジ部上に形成される電極層の第1リッジ部よりも[011]方向側の部分の幅(長さ)が[0−1−1]方向側の部分の幅(長さ)に比べて小さくなるのを抑制することができる。同様に、第2リッジ部上に形成される電極層の第2リッジ部よりも[011]方向側の部分の幅(長さ)が[0−1−1]方向側の部分の幅(長さ)に比べて小さくなるのを抑制することができる。また、半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[100]方向側に傾斜している場合に、第1リッジ部上に形成される電極層の第1リッジ部よりも[011]方向側の部分の幅(長さ)が[0−1−1]方向側の部分の幅(長さ)に比べて大きくなるのを抑制することができる。同様に、第2リッジ部上に形成される電極層の第2リッジ部よりも[011]方向側の部分の幅(長さ)が[0−1−1]方向側の部分の幅(長さ)に比べて大きくなるのを抑制することができる。このため、半導体レーザ素子(第1半導体レーザ素子部および第2半導体レーザ素子部)の電極層を例えば半田層を用いてサブマウントに取り付ける際に、第1半導体レーザ素子部の第1リッジ部および活性層周辺や、第2半導体レーザ素子部の第2リッジ部および活性層周辺に生じる歪が大きくなるのを抑制することができる。これにより、半導体基板の主面に垂直な方向を0°とした場合に、第1半導体レーザ素子部および第2半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角が、90°からずれるのを抑制することができる。その結果、半導体レーザ素子の偏光特性が低下するのを抑制することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, as described above, when the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [−100] direction toward the [011] direction, the first ridge is formed. The center position of the first and second ridges is located on the [0-1-1] direction side of the center position of the semiconductor substrate, and the main surface of the semiconductor substrate faces the [011] direction from the (100) plane. When tilted toward the [100] direction, the center position of the first ridge portion and the second ridge portion is located on the [011] direction side of the center position of the semiconductor substrate. Accordingly, when the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [−100] direction toward the [011] direction, the first ridge of the electrode layer formed on the first ridge portion. It can be suppressed that the width (length) of the portion on the [011] direction side of the portion is smaller than the width (length) of the portion on the [0-1-1] direction side. Similarly, the width (length) of the portion on the [011] direction side of the second ridge portion of the electrode layer formed on the second ridge portion is the width (length) of the portion on the [0-1-1] direction side. It is possible to suppress a decrease in size compared to (a). Further, when the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [100] direction toward the [011] direction, the first ridge portion of the electrode layer formed on the first ridge portion. Also, it is possible to suppress the width (length) of the portion on the [011] direction side from becoming larger than the width (length) of the portion on the [0-1-1] direction side. Similarly, the width (length) of the portion on the [011] direction side of the second ridge portion of the electrode layer formed on the second ridge portion is the width (length) of the portion on the [0-1-1] direction side. It is possible to suppress an increase in comparison with (a). For this reason, when the electrode layers of the semiconductor laser elements (the first semiconductor laser element part and the second semiconductor laser element part) are attached to the submount using, for example, a solder layer, the first ridge part of the first semiconductor laser element part and It is possible to suppress an increase in strain generated around the active layer and around the second ridge portion and the active layer of the second semiconductor laser element portion. As a result, the polarization angle of the laser light emitted from the first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion is prevented from deviating from 90 ° when the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate is 0 °. can do. As a result, it is possible to suppress a decrease in the polarization characteristics of the semiconductor laser element.
なお、本明細書中において、レーザ光の偏光角は、半導体基板の主面に垂直な方向(活性層に垂直な方向)を0°とし、半導体基板の主面と平行な方向(活性層と平行な方向)を90°としている。 Note that in this specification, the polarization angle of the laser light is 0 ° in the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate (direction perpendicular to the active layer) and parallel to the main surface of the semiconductor substrate (with the active layer). The parallel direction is 90 °.
上記第1の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第1半導体レーザ素子部は、第1リッジ部上に配置される第1電極層を含み、第2半導体レーザ素子部は、第2リッジ部上に配置される第2電極層を含み、半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[−100]方向側に傾斜している場合、第1電極層の第1リッジ部よりも[011]方向側の部分の幅は、第1電極層の第1リッジ部よりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて大きく、かつ、第2電極層の第2リッジ部よりも[011]方向側の部分の幅は、第2電極層の第2リッジ部よりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて大きく、半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[100]方向側に傾斜している場合、第1電極層の第1リッジ部よりも[011]方向側の部分の幅は、第1電極層の第1リッジ部よりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて小さく、かつ、第2電極層の第2リッジ部よりも[011]方向側の部分の幅は、第2電極層の第2リッジ部よりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて小さい。このように構成すれば、半導体レーザ素子(第1半導体レーザ素子部および第2半導体レーザ素子部)の電極層(第1電極層および第2電極層)を例えば半田層を用いてサブマウントに取り付ける際に、第1半導体レーザ素子部の第1リッジ部および活性層周辺や、第2半導体レーザ素子部の第2リッジ部および活性層周辺に生じる歪が大きくなるのを、容易に抑制することができる。これにより、第1半導体レーザ素子部および第2半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角が、90°からずれるのを容易に抑制することができる。その結果、半導体レーザ素子の偏光特性が低下するのを容易に抑制することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, preferably, the first semiconductor laser element portion includes a first electrode layer disposed on the first ridge portion, and the second semiconductor laser element portion is a second ridge portion. When the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [−100] direction toward the [011] direction including the second electrode layer disposed on the first electrode layer, the first surface of the first electrode layer The width of the portion on the [011] direction side of the ridge portion is larger than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the first ridge portion of the first electrode layer, and the second electrode layer. The width of the portion on the [011] direction side of the second ridge portion is larger than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the second electrode layer than the second ridge portion. When the main surface is inclined from the (100) plane toward the [100] direction toward the [011] direction, The width of the portion on the [011] direction side of the first ridge portion of one electrode layer is smaller than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the first ridge portion of the first electrode layer, In addition, the width of the portion on the [011] direction side of the second electrode layer from the second ridge portion is larger than the width of the portion of the second electrode layer on the [0-1-1] direction side of the second ridge portion. Small. If comprised in this way, the electrode layer (1st electrode layer and 2nd electrode layer) of a semiconductor laser element (a 1st semiconductor laser element part and a 2nd semiconductor laser element part) will be attached to a submount using a solder layer, for example At this time, it is possible to easily suppress an increase in distortion generated around the first ridge portion and the active layer of the first semiconductor laser element portion and around the second ridge portion and the active layer of the second semiconductor laser element portion. it can. Thereby, it is possible to easily suppress the polarization angle of the laser light emitted from the first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion from deviating from 90 °. As a result, it is possible to easily suppress the deterioration of the polarization characteristics of the semiconductor laser element.
上記第1の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、[011]方向に沿った方向において、第1リッジ部と第2リッジ部との中心位置は、半導体基板の主面の中心位置から10μm以上離れた位置に位置している。このように構成すれば、半導体レーザ素子(第1半導体レーザ素子部および第2半導体レーザ素子部)の電極層(第1電極層および第2電極層)を例えば半田層を用いてサブマウントに取り付ける際に、第1半導体レーザ素子部の第1リッジ部および活性層周辺や、第2半導体レーザ素子部の第2リッジ部および活性層周辺に生じる歪が大きくなるのを、より抑制することができる。これにより、第1半導体レーザ素子部および第2半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角が、90°からずれるのをより抑制することができる。その結果、半導体レーザ素子の偏光特性が低下するのをより抑制することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, preferably, in the direction along the [011] direction, the center position of the first ridge portion and the second ridge portion is 10 μm or more from the center position of the main surface of the semiconductor substrate. Located at a distance. If comprised in this way, the electrode layer (1st electrode layer and 2nd electrode layer) of a semiconductor laser element (a 1st semiconductor laser element part and a 2nd semiconductor laser element part) will be attached to a submount using a solder layer, for example In this case, it is possible to further suppress an increase in distortion generated around the first ridge portion and the active layer of the first semiconductor laser element portion and around the second ridge portion and the active layer of the second semiconductor laser element portion. . Thereby, it can suppress more that the polarization angle of the laser beam radiate | emitted from a 1st semiconductor laser element part and a 2nd semiconductor laser element part shifts from 90 degrees. As a result, it is possible to further suppress the deterioration of the polarization characteristics of the semiconductor laser element.
この場合、好ましくは、[011]方向に沿った方向において、第1リッジ部と第2リッジ部との中心位置は、半導体基板の主面の中心位置から20μm以下離れた位置に位置している。このように構成すれば、第1リッジ部が第1半導体レーザ素子部の端部近傍に配置されるのを抑制することができるとともに、第2リッジ部が第2半導体レーザ素子部の端部近傍に配置されるのを抑制することができる。これにより、第1半導体レーザ素子部の第1リッジ部および活性層周辺や、第2半導体レーザ素子部の第2リッジ部および活性層周辺の結晶性が低下するのを抑制することができるので、半導体レーザ素子の特性が低下するのを抑制することができる。
In this case, preferably, in the direction along the [011] direction, the center position of the first ridge portion and the second ridge portion is located at a
上記第1の局面による半導体レーザ素子において、第1半導体レーザ素子部は、赤色半導体レーザ素子部を含み、赤色半導体レーザ素子部の第1リッジ部は、第2半導体レーザ素子部の第2リッジ部に比べて、半導体基板の主面の中心位置に近い位置に配置されていてもよい。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, the first semiconductor laser element portion includes a red semiconductor laser element portion, and the first ridge portion of the red semiconductor laser element portion is the second ridge portion of the second semiconductor laser element portion. Compared to the above, it may be arranged at a position closer to the center position of the main surface of the semiconductor substrate.
上記第1の局面による半導体レーザ素子において、第1半導体レーザ素子部が赤色半導体レーザ素子部を含み、第2半導体レーザ素子部が赤外半導体レーザ素子部を含むように構成してもよい。 In the semiconductor laser element according to the first aspect, the first semiconductor laser element part may include a red semiconductor laser element part, and the second semiconductor laser element part may include an infrared semiconductor laser element part.
この場合、好ましくは、赤色半導体レーザ素子部は、半導体基板の主面上の[011]方向側の部分に配置され、赤外半導体レーザ素子部は、半導体基板の主面上の[0−1−1]方向側の部分に配置されている。このように構成すれば、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角が90°からずれるのを容易に抑制することができるので、半導体レーザ素子の偏光特性が低下するのを容易に抑制することができる。 In this case, preferably, the red semiconductor laser element portion is arranged in a portion on the [011] direction side on the main surface of the semiconductor substrate, and the infrared semiconductor laser element portion is [0-1] on the main surface of the semiconductor substrate. -1] It is arranged in the direction side part. With this configuration, the polarization angle of the laser light emitted from the red semiconductor laser element portion and the infrared semiconductor laser element portion can be easily suppressed from deviating from 90 °. It can suppress easily that it falls.
上記第1の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、半導体基板の主面の[011]方向に沿った方向の幅は、略200μm以下である。このように半導体基板の幅が小さい半導体レーザ素子では、半導体レーザ素子から出射するレーザ光の偏光角は90°からずれやすいので、半導体基板の幅が小さい半導体レーザ素子を上記のように構成することは、特に有効である。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, preferably, the width of the main surface of the semiconductor substrate in the direction along the [011] direction is approximately 200 μm or less. In such a semiconductor laser element having a small width of the semiconductor substrate, the polarization angle of the laser light emitted from the semiconductor laser element is easily shifted from 90 °. Therefore, the semiconductor laser element having a small width of the semiconductor substrate is configured as described above. Is particularly effective.
上記第1の局面による半導体レーザ素子において、第1半導体レーザ素子部および第2半導体レーザ素子部を、[01−1]方向に向かってレーザ光を出射するように構成してもよい。 In the semiconductor laser element according to the first aspect, the first semiconductor laser element part and the second semiconductor laser element part may be configured to emit laser light in the [01-1] direction.
この発明の第2の局面による半導体レーザ装置は、請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子が取り付けられるサブマウントとを備える。このように構成すれば、偏光特性が低下するのを抑制することが可能な半導体レーザ装置を得ることができる。 A semiconductor laser device according to a second aspect of the present invention includes the semiconductor laser element according to any one of claims 1 to 9 and a submount to which the semiconductor laser element is attached. If comprised in this way, the semiconductor laser apparatus which can suppress that a polarization characteristic falls will be obtained.
以上のように、本発明によれば、偏光特性が低下するのを抑制することが可能な半導体レーザ素子および半導体レーザ装置を容易に得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily obtain a semiconductor laser element and a semiconductor laser device that can suppress a decrease in polarization characteristics.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図3を参照して、本発明の一実施形態による半導体レーザ素子10を備えた2波長半導体レーザ装置1の構造について説明する。なお、2波長半導体レーザ装置1は、本発明の「半導体レーザ装置」の一例である。
A structure of a two-wavelength semiconductor laser device 1 including a
本発明の一実施形態による2波長半導体レーザ装置1は、図1に示すように、半導体レーザ素子10と、半導体レーザ素子10が取り付けられたサブマウント2とを備えている。
As shown in FIG. 1, a two-wavelength semiconductor laser device 1 according to an embodiment of the present invention includes a
半導体レーザ素子10は、図2に示すように、GaAsなどからなる半導体基板11と、半導体基板11の主面11a上の所定領域に配置された赤色半導体レーザ素子部20および赤外半導体レーザ素子部30とを含んでいる。なお、赤色半導体レーザ素子部20は、本発明の「第1半導体レーザ素子部」の一例であり、赤外半導体レーザ素子部30は、本発明の「第2半導体レーザ素子部」の一例である。
As shown in FIG. 2, the
ここで、本実施形態では、半導体基板11の主面11aは、[011]方向(図3参照)に沿った方向に約13°のオフ角度を有する(100)面である。また、半導体基板11の主面11aは、[011]方向に向かって(100)面から[−100]方向側に傾斜している。
Here, in this embodiment, the
また、半導体基板11の主面11aは、図3に示すように、[011]方向に沿った方向に、約200μmの幅(W1)を有するように形成されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
赤色半導体レーザ素子部20は、約660nm帯の波長のレーザ光を発振するとともに、赤外半導体レーザ素子部30は、約785nm帯の波長のレーザ光を発振する。
The red semiconductor
また、赤色半導体レーザ素子部20は、半導体基板11の主面11a上の[011]方向側の部分に形成されており、赤外半導体レーザ素子部30は、半導体基板11の主面11a上の[0−1−1]方向側の部分に形成されている。また、赤色半導体レーザ素子部20および赤外半導体レーザ素子部30は、[011]方向に沿った方向に互いに約20μmの間隔(W11)を隔てて配置されている。
The red semiconductor
また、赤色半導体レーザ素子部20は、約80μmの幅(W12)を有するとともに、半導体基板11の[011]方向側の端面から約10μmの間隔(W13)を隔てて配置されている。また、赤外半導体レーザ素子部30は、約80μmの幅(W14)を有するとともに、半導体基板11の[0−1−1]方向側の端面から約10μmの間隔(W15)を隔てて配置されている。
The red semiconductor
また、赤色半導体レーザ素子部20は、図2に示すように、AlGaInP系の半導体層21と、半導体層21上に形成された約4μmの厚みを有する電極層22とを含んでいる。なお、電極層22は、本発明の「第1電極層」の一例である。
As shown in FIG. 2, the red semiconductor
半導体層21は、半導体基板11の主面11aと平行に延びる活性層21aを含んでいる。また、半導体層21には、図2および図3に示すように、[01−1]方向(図3参照)に沿った方向に延びるリッジ部21bと、リッジ部21bの[011]方向側に配置された外側支持部21cと、リッジ部21bの[0−1−1]方向側に配置された内側支持部21dとが形成されている。この外側支持部21cおよび内側支持部21dは、互いに約10μmの間隔を隔てて配置されているとともに、リッジ部21bよりも大きい高さ(厚み)を有する。また、外側支持部21cは、約40μm以上の幅を有し、内側支持部21dは、約30μm以下の幅を有する。なお、リッジ部21bは、本発明の「第1リッジ部」の一例である。
The
また、図2に示すように、リッジ部21bの半導体基板11側の部分には、[01−1]方向に沿った方向に延びる光導波路21eが形成されている。そして、赤色半導体レーザ素子部20は、[01−1]方向に向かってレーザ光を出射するように形成されている。
As shown in FIG. 2, an
電極層22は、図1に示すように、約3μmの厚みを有する半田層3を介してサブマウント2に取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the
また、赤外半導体レーザ素子部30は、図2に示すように、AlGaAs系の半導体層31と、半導体層31上に形成された約4μmの厚みを有する電極層32とを含んでいる。なお、電極層32は、本発明の「第2電極層」の一例である。
In addition, as shown in FIG. 2, the infrared semiconductor
半導体層31は、半導体基板11の主面11aと平行に延びる活性層31aを含んでいる。また、半導体層31には、図2および図3に示すように、[01−1]方向(図3参照)に沿った方向に延びるリッジ部31bと、リッジ部31bの[011]方向側に配置された内側支持部31cと、リッジ部31bの[0−1−1]方向側に配置された外側支持部31dとが形成されている。このリッジ部31bと赤色半導体レーザ素子部20のリッジ部21bとの間隔(W2)(図3参照)は、約110μmに設定されている。なお、リッジ部31bは、本発明の「第2リッジ部」の一例である。
The
また、内側支持部31cおよび外側支持部31dは、互いに約10μmの間隔を隔てて配置されているとともに、リッジ部31bよりも大きい高さ(厚み)を有する。また、内側支持部31cは、約50μm以上の幅を有し、外側支持部31dは、約20μm以下の幅を有する。
In addition, the
すなわち、本実施形態では、図3に示すように、[011]方向に沿った方向において、リッジ部21bとリッジ部31bとの中心線(中心位置)L2は、半導体基板11の主面11aの中心線(中心位置)L1に対して、約10μm以上約20μm以下だけ[0−1−1]方向側に配置されている。すなわち、リッジ部21bは、リッジ部31bに比べて、半導体基板11の中心線(中心位置)L1に近い位置に配置されている。
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, in the direction along the [011] direction, the center line (center position) L2 between the
また、[011]方向に沿った方向において、電極層22と電極層32との中心線(中心位置)L3は、半導体基板11の主面11aの中心線(中心位置)L1上に配置されている。
In the direction along the [011] direction, the center line (center position) L3 between the
そして、本実施形態では、電極層22の外側支持部21c上に配置される部分22aの長さ(W21)は、約22μm以上であり、電極層22の内側支持部21d上に配置される部分22bの長さ(W22)に比べて大きい。すなわち、電極層22のリッジ部21bよりも[011]方向側の部分の幅は、電極層22のリッジ部21bよりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて大きい。
And in this embodiment, the length (W21) of the
また、電極層32の内側支持部31c上に配置される部分32aの長さ(W31)は、約32μm以上であり、電極層32の外側支持部31d上に配置される部分32bの長さ(W32)に比べて大きい。すなわち、電極層32のリッジ部31bよりも[011]方向側の部分の幅は、電極層32のリッジ部31bよりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて大きい。
In addition, the length (W31) of the
また、図2に示すように、リッジ部31bの半導体基板11側の部分には、[01−1]方向に沿った方向に延びる光導波路31eが形成されている。そして、赤外半導体レーザ素子部30は、[01−1]方向に向かってレーザ光を出射するように形成されている。
As shown in FIG. 2, an
電極層32は、図1に示すように、約3μmの厚みを有する半田層3を介してサブマウント2に取り付けられている。このサブマウント2には、凹部2aが形成されている。これにより、隣接する半田層3同士が電気的に接続されるのを抑制することが可能である。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、上記のように、半導体基板11の主面11aは、[011]方向に向かって(100)面から[−100]方向側に傾斜しており、リッジ部21bとリッジ部31bとの中心線L2は、半導体基板11の主面11aの中心線L1よりも[0−1−1]方向側に配置されている。これにより、電極層22のリッジ部21bよりも[011]方向側の部分の幅が、電極層22のリッジ部21bよりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて小さくなるのを抑制することができる。同様に、電極層32のリッジ部31bよりも[011]方向側の部分の幅が、電極層32のリッジ部31bよりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて小さくなるのを抑制することができる。このため、赤色半導体レーザ素子部20の活性層21aおよびリッジ部21b周辺や、赤外半導体レーザ素子部30の活性層31aおよびリッジ部31b周辺に生じる歪が大きくなるのを抑制することができる。これにより、赤色半導体レーザ素子部20および赤外半導体レーザ素子部30から出射するレーザ光の偏光角が、90°からずれるのを抑制することができる。その結果、半導体レーザ素子10(2波長半導体レーザ装置1)の偏光特性が低下するのを抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、電極層22の外側支持部21c上に配置される部分22aの長さ(W21)を、電極層22の内側支持部21d上に配置される部分22bの長さ(W22)に比べて大きくし、かつ、電極層32の内側支持部31c上に配置される部分32aの長さ(W31)を、電極層32の外側支持部31d上に配置される部分32bの長さ(W32)に比べて大きくしている。これにより、電極層22のリッジ部21bよりも[011]方向側の部分の幅が、電極層22のリッジ部21bよりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて小さくなるのを、容易に抑制することができる。また、電極層32のリッジ部31bよりも[011]方向側の部分の幅が、電極層32のリッジ部31bよりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて小さくなるのを、容易に抑制することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the length (W21) of the
また、本実施形態では、上記のように、リッジ部21bとリッジ部31bとの中心線L2を、半導体基板11の中心線L1から10μm以上離れた位置に配置することによって、赤色半導体レーザ素子部20の活性層21aおよびリッジ部21b周辺や、赤外半導体レーザ素子部30の活性層31aおよびリッジ部31b周辺に生じる歪が大きくなるのを、より抑制することができる。これにより、赤色半導体レーザ素子部20および赤外半導体レーザ素子部30から出射するレーザ光の偏光角が、90°からずれるのをより抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, the center line L2 between the
また、本実施形態では、上記のように、リッジ部21bとリッジ部31bとの中心線L2を、半導体基板11の中心線L1から20μm以下離れた位置に配置することによって、リッジ部21bが赤色半導体レーザ素子部20(半導体層21)の端部近傍に配置されるのを抑制することができるとともに、リッジ部31bが赤外半導体レーザ素子部30(半導体層31)の端部近傍に配置されるのを抑制することができる。これにより、赤色半導体レーザ素子部20の活性層21aおよびリッジ部21b周辺や、赤外半導体レーザ素子部30の活性層31aおよびリッジ部31b周辺の結晶性が低下するのを抑制することができるので、半導体レーザ素子10(2波長半導体レーザ装置1)の特性が低下するのを抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, the center line L2 between the
また、本実施形態では、上記のように、半導体基板11の主面11aの幅(W1)を、約200μmにしている。このように半導体基板11の幅が小さい半導体レーザ素子10では、半導体レーザ素子10から出射するレーザ光の偏光角は90°からずれやすいので、半導体基板11の幅が小さい半導体レーザ素子10を上記のように構成することは、特に有効である。
In the present embodiment, as described above, the width (W1) of the
次に、図1、図3〜図7を参照して、上記した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子10(2波長半導体レーザ装置1)の効果を確認するために行った比較実験について説明する。この比較実験では、上記した本実施形態に対応した実施例による2波長半導体レーザ装置1と、比較例1による2波長半導体レーザ装置101と、比較例2による2波長半導体レーザ装置201とについて、レーザ光の偏光角を測定した。以下、詳細に説明する。
Next, with reference to FIGS. 1 and 3 to 7, a comparative experiment conducted to confirm the effect of the semiconductor laser device 10 (two-wavelength semiconductor laser device 1) according to the embodiment of the present invention described above will be described. To do. In this comparative experiment, the two-wavelength semiconductor laser device 1 according to the example corresponding to the above-described embodiment, the two-wavelength
実施例による2波長半導体レーザ装置1では、図1および図3に示すように、[011]方向に沿った方向において、リッジ部21bとリッジ部31bとの中心線L2が、半導体基板11の主面11aの中心線L1に対して約10μmだけ[0−1−1]方向側にずれた位置に配置されるように、リッジ部21bおよび31bを形成した。また、上記実施形態と同様、電極層22と電極層32との中心線L3が、半導体基板11の主面11aの中心線L1上に配置されるように、電極層22および32を形成した。
In the two-wavelength semiconductor laser device 1 according to the embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the center line L2 between the
すなわち、電極層22の外側支持部21c上に配置される部分22aの長さ(W21)を、約22μmに形成するとともに、電極層22の内側支持部21d上に配置される部分22bの長さ(W22)を、約12μmに形成した。また、電極層32の内側支持部31c上に配置される部分32aの長さ(W31)を、約32μmに形成するとともに、電極層32の外側支持部31d上に配置される部分32bの長さ(W32)を、約2μmに形成した。実施例による2波長半導体レーザ装置1のその他の構造は、上記第1実施形態と同様にした。なお、実施例による2波長半導体レーザ装置1は、10個作製した。
That is, the length (W21) of the
比較例1による2波長半導体レーザ装置101では、図4および図5に示すように、[011]方向に沿った方向において、赤色半導体レーザ素子部120の半導体層121のリッジ部121bと赤外半導体レーザ素子部130の半導体層131のリッジ部131bとの中心線L12が、半導体基板11の主面11aの中心線L1上に配置されるように、リッジ部121bおよび131bを形成した。また、上記実施例と同様、電極層122と電極層132との中心線L13が、半導体基板11の主面11aの中心線L1上に配置されるように、電極層122および132を形成した。
In the two-wavelength
すなわち、電極層122の外側支持部121c上に配置される部分122aの長さ(W121)を、約12μmに形成するとともに、電極層122の内側支持部121d上に配置される部分122bの長さ(W122)を、約22μmに形成した。また、電極層132の内側支持部131c上に配置される部分132aの長さ(W131)を、約22μmに形成するとともに、電極層132の外側支持部131d上に配置される部分132bの長さ(W132)を、約12μmに形成した。比較例1による2波長半導体レーザ装置101のその他の構造は、上記実施例による2波長半導体レーザ装置1と同様にした。なお、比較例1による2波長半導体レーザ装置101は、15個作製した。
That is, the length (W121) of the
比較例2による2波長半導体レーザ装置201では、図6および図7に示すように、比較例1と同様、[011]方向に沿った方向において、赤色半導体レーザ素子部220の半導体層221のリッジ部221bと赤外半導体レーザ素子部230の半導体層231のリッジ部231bとの中心線L22が、半導体基板11の主面11aの中心線L1上に配置されるように、リッジ部221bおよび231bを形成した。そして、電極層222と電極層232との中心線L23が、半導体基板11の主面11aの中心線L1に対して約5μmだけ[011]方向側に配置されるように、電極層222および232を形成した。
In the two-wavelength
すなわち、電極層222の外側支持部221c上に配置される部分222aの長さ(W221)を、約17μmに形成するとともに、電極層222の内側支持部221d上に配置される部分222bの長さ(W222)を、約17μmに形成した。また、電極層232の内側支持部231c上に配置される部分232aの長さ(W231)を、約27μmに形成するとともに、電極層232の外側支持部231d上に配置される部分232bの長さ(W232)を、約7μmに形成した。比較例2による2波長半導体レーザ装置201のその他の構造は、上記実施例による2波長半導体レーザ装置1と同様にした。なお、比較例2による2波長半導体レーザ装置201は、5個作製した。
That is, the length (W221) of the
そして、実施例、比較例1および比較例2について、レーザ光の偏光角を測定するとともに、実施例、比較例1および比較例2毎に、レーザ光の偏光角の平均値を算出した。その結果を以下の表1に示す。 And about the Example, the comparative example 1, and the comparative example 2, while measuring the polarization angle of the laser beam, the average value of the polarization angle of the laser beam was computed for every example, the comparative example 1, and the comparative example 2. The results are shown in Table 1 below.
表1を参照して、赤色半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角は、赤外半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角に比べて、90°からのずれ量が大きくなることが判明した。 Referring to Table 1, the deviation angle of the laser beam emitted from the red semiconductor laser element portion is larger from 90 ° than the polarization angle of the laser beam emitted from the infrared semiconductor laser element portion. There was found.
具体的には、実施例では、赤色半導体レーザ素子部20から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約79.9°であり、赤外半導体レーザ素子部30から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約85.0°であった。また、比較例1では、赤色半導体レーザ素子部120から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約69.9°であり、赤外半導体レーザ素子部130から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約78.4°であった。また、比較例2では、赤色半導体レーザ素子部220から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約77.5°であり、赤外半導体レーザ素子部230から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約85.5°であった。
Specifically, in the embodiment, the average value of the polarization angle of the laser light emitted from the red semiconductor
これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、赤色半導体レーザ素子部はAlGaInP系の半導体層を含んでおり、赤外半導体レーザ素子部はAlGaAs系の半導体層を含んでいる。AlGaInP系の半導体層は、P(リン)を含み、かつ、4元混晶であるので、P(リン)を含まず、かつ、3元混晶であるAlGaAs系の半導体層に比べて、半導体層(活性層およびリッジ部周辺など)が歪にくい。このため、赤色半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角は、赤外半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角に比べて、90°からのずれ量が大きくなったと考えられる。 This is considered to be due to the following reasons. In other words, the red semiconductor laser element portion includes an AlGaInP semiconductor layer, and the infrared semiconductor laser element portion includes an AlGaAs semiconductor layer. The AlGaInP-based semiconductor layer contains P (phosphorus) and is a quaternary mixed crystal. Therefore, the AlGaInP-based semiconductor layer does not contain P (phosphorus) and is a semiconductor compared to an AlGaAs-based semiconductor layer that is a ternary mixed crystal. Layers (such as the active layer and the ridge area) are not easily distorted. For this reason, it is considered that the amount of deviation from 90 ° of the polarization angle of the laser light emitted from the red semiconductor laser element portion is larger than the polarization angle of the laser light emitted from the infrared semiconductor laser element portion.
また、赤色半導体レーザ素子部の電極層のリッジ部に対する[011]方向および[0−1−1]方向の長さが、赤色半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角に影響することが判明した。 In addition, the lengths of the [011] direction and the [0-1-1] direction with respect to the ridge portion of the electrode layer of the red semiconductor laser element portion may affect the polarization angle of the laser light emitted from the red semiconductor laser element portion. found.
具体的には、電極層22の部分22aの長さ(W21)が電極層22の部分22bの長さ(W22)よりも約10μm大きい実施例では、赤色半導体レーザ素子部20から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約79.9°であった。また、電極層122の部分122aの長さ(W121)が電極層122の部分122bの長さ(W122)よりも約10μm小さい比較例1では、赤色半導体レーザ素子部120から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約69.9°であった。また、電極層222の部分222aの長さ(W221)が電極層222の部分222bの長さ(W222)と同じ比較例2では、赤色半導体レーザ素子部220から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約77.5°であった。
Specifically, in the embodiment in which the length (W21) of the
このように、赤色半導体レーザ素子部の電極層の外側支持部上に配置される部分の長さが、電極層の内側支持部上に配置される部分の長さに対して大きくなるにしたがって、赤色半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角は、90°からのずれ量が小さくなることが判明した。 Thus, as the length of the portion disposed on the outer support portion of the electrode layer of the red semiconductor laser element portion becomes larger than the length of the portion disposed on the inner support portion of the electrode layer, It has been found that the amount of deviation of the polarization angle of the laser light emitted from the red semiconductor laser element portion from 90 ° is small.
これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、半導体基板11の主面11aが[011]方向に向かって(100)面から[−100]方向側に傾斜している場合、活性層およびリッジ部周辺に歪が生じる。そして、半導体レーザ素子を半田層を用いてサブマウントに固定する際に、赤色半導体レーザ素子部の電極層の外側支持部上に配置される部分の長さを、電極層の内側支持部上に配置される部分の長さに対して大きくすることによって、活性層およびリッジ部周辺に生じる歪が大きくなるのを抑制することができるので、レーザ光の偏光角が90°からずれるのを抑制することができたためであると考えられる。
This is considered to be due to the following reasons. That is, when the
なお、赤外半導体レーザ素子部については、実施例の偏光角の平均値と比較例2の偏光角の平均値とは同程度の値になったが、赤色半導体レーザ素子部と同様の傾向が見られた。 In addition, about the infrared semiconductor laser element part, although the average value of the polarization angle of an Example and the average value of the polarization angle of the comparative example 2 became a value comparable, the same tendency as a red semiconductor laser element part is shown. It was seen.
なお、今回開示された実施形態および実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。 The embodiments and examples disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments and examples but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
例えば、上記実施形態では、2つの半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子(半導体レーザ装置)に本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、3つ以上の半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子(半導体レーザ装置)にも適用可能である。 For example, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a semiconductor laser element (semiconductor laser device) including two semiconductor laser element units has been described. However, the present invention is not limited thereto, and three or more semiconductor laser elements are used. The present invention can also be applied to a semiconductor laser element (semiconductor laser device) including a portion.
また、上記実施形態では、半導体レーザ素子(半導体レーザ装置)を、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部を含むように構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子(半導体レーザ装置)を、赤色半導体レーザ素子部と、赤外半導体レーザ素子部以外の半導体レーザ素子部とを含むように構成してもよい。また、半導体レーザ素子(半導体レーザ装置)を、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部以外の半導体レーザ素子部を含むように構成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the semiconductor laser element (semiconductor laser apparatus) was shown about the example comprised so that the red semiconductor laser element part and the infrared semiconductor laser element part might be included, this invention is not limited to this, Semiconductor The laser element (semiconductor laser device) may be configured to include a red semiconductor laser element part and a semiconductor laser element part other than the infrared semiconductor laser element part. Further, the semiconductor laser element (semiconductor laser device) may be configured to include a semiconductor laser element part other than the red semiconductor laser element part and the infrared semiconductor laser element part.
また、上記実施形態では、GaAsからなる半導体基板を用いた場合について示したが、本発明はこれに限らず、GaAs以外からなる半導体基板を用いてもよい。 Moreover, although the case where the semiconductor substrate which consists of GaAs was used was shown in the said embodiment, this invention is not limited to this, You may use the semiconductor substrate which consists of other than GaAs.
また、上記実施形態では、半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[−100]方向側に傾斜している場合について示したが、本発明はこれに限らず、半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[100]方向側に傾斜している場合にも適用可能である。この場合、2つのリッジ部の中心線(中心位置)が、半導体基板の主面の中心線(中心位置)に対して、[011]方向側に位置するように、2つのリッジ部を配置すればよい。 In the above embodiment, the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [-100] direction toward the [011] direction. However, the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable when the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [100] direction toward the [011] direction. In this case, the two ridge portions are arranged so that the center line (center position) of the two ridge portions is located on the [011] direction side with respect to the center line (center position) of the main surface of the semiconductor substrate. That's fine.
また、上記実施形態では、半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[−100]方向側に傾斜している場合に、電極層のリッジ部よりも[011]方向側の部分の幅を、電極層のリッジ部よりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて大きくした例について示したが、本発明はこれに限らず、2つのリッジ部の中心線(中心位置)が、半導体基板の主面の中心線(中心位置)に対して、[0−1−1]方向側に位置していれば、電極層のリッジ部よりも[011]方向側の部分の幅を、電極層のリッジ部よりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて大きくしなくてもよい。 In the above embodiment, when the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [−100] direction toward the [011] direction, the [011] direction is more than the ridge portion of the electrode layer. Although the example in which the width of the portion on the side is made larger than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the ridge portion of the electrode layer has been shown, the present invention is not limited to this and the two ridge portions If the center line (center position) is located on the [0-1-1] direction side with respect to the center line (center position) of the main surface of the semiconductor substrate, [011] The width of the portion on the direction side may not be larger than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the ridge portion of the electrode layer.
また、上記実施形態では、2つのリッジ部の中心線(中心位置)を、半導体基板の主面の中心線(中心位置)から約10μm以上離れた位置に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、2つのリッジ部の中心線(中心位置)を、半導体基板の主面の中心線(中心位置)から約10μmよりも小さい距離だけ離れた位置に配置してもよい。 In the above embodiment, an example in which the center line (center position) of the two ridge portions is arranged at a position separated by about 10 μm or more from the center line (center position) of the main surface of the semiconductor substrate has been described. However, the center line (center position) of the two ridge portions may be arranged at a position separated from the center line (center position) of the main surface of the semiconductor substrate by a distance smaller than about 10 μm.
また、上記実施形態では、半導体基板の主面の[011]方向に沿った方向の幅を、約200μmにした例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体基板の主面の[011]方向に沿った方向の幅を、約200μm以外の大きさにしてもよい。 In the above embodiment, the example in which the width in the direction along the [011] direction of the main surface of the semiconductor substrate is set to about 200 μm has been described. However, the present invention is not limited to this, and [[ [011] The width in the direction along the direction may be a size other than about 200 μm.
また、上記実施形態では、2つのリッジ部の中心線(中心位置)を、半導体基板の主面の中心線(中心位置)から約20μm以下だけ離れた位置に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体層や半導体基板の幅が上記実施形態よりも大きい場合には、2つのリッジ部の中心線(中心位置)を、半導体基板の主面の中心線(中心位置)から約20μmよりも大きい距離だけ離れた位置に配置することも可能である。 In the above-described embodiment, the center line (center position) of the two ridge portions is shown as being disposed at a position separated by about 20 μm or less from the center line (center position) of the main surface of the semiconductor substrate. The invention is not limited to this, and when the width of the semiconductor layer or the semiconductor substrate is larger than that of the above embodiment, the center line (center position) of the two ridges is replaced by the center line (center position) of the main surface of the semiconductor substrate. It is also possible to dispose them at a position separated by a distance greater than about 20 μm.
また、上記実施形態では、赤色半導体レーザ素子部を半導体基板の主面上の[011]方向側の部分に配置し、赤外半導体レーザ素子部を半導体基板の主面上の[0−1−1]方向側の部分に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、赤色半導体レーザ素子部を半導体基板の主面上の[0−1−1]方向側の部分に配置し、赤外半導体レーザ素子部を半導体基板の主面上の[011]方向側の部分に配置してもよい。 Moreover, in the said embodiment, a red semiconductor laser element part is arrange | positioned in the part of the [011] direction side on the main surface of a semiconductor substrate, and an infrared semiconductor laser element part is [0-1-- on the main surface of a semiconductor substrate. 1] Although an example of arrangement in the direction side portion has been shown, the present invention is not limited to this, and the red semiconductor laser element portion is arranged in the [0-1-1] direction side portion on the main surface of the semiconductor substrate. The infrared semiconductor laser element portion may be disposed on the [011] direction side portion on the main surface of the semiconductor substrate.
また、上記実施形態では、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部を、[01−1]方向に向かってレーザ光を出射するように形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部を、[0−11]方向に向かってレーザ光を出射するように形成してもよい。 In the above embodiment, an example in which the red semiconductor laser element portion and the infrared semiconductor laser element portion are formed so as to emit laser light in the [01-1] direction has been described. Not limited to this, the red semiconductor laser element portion and the infrared semiconductor laser element portion may be formed so as to emit laser light in the [0-11] direction.
また、上記実施形態では、半導体基板の主面を、[011]方向に沿った方向に約13°のオフ角度を有するように形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体基板の主面を、[011]方向に沿った方向に約13°以外のオフ角度を有するように形成してもよい。 In the above embodiment, an example in which the main surface of the semiconductor substrate is formed to have an off-angle of about 13 ° in the direction along the [011] direction has been described. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor The main surface of the substrate may be formed to have an off angle other than about 13 ° in a direction along the [011] direction.
また、上記実施形態では、電極層を約4μmの厚みに形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、電極層を約4μm以外の厚みに形成してもよい。 In the above embodiment, an example in which the electrode layer is formed to a thickness of about 4 μm has been described. However, the present invention is not limited to this, and the electrode layer may be formed to a thickness other than about 4 μm.
また、上記実施形態では、半田層を約3μmの厚みに形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半田層を約3μm以外の厚みに形成してもよい。 In the above embodiment, the example in which the solder layer is formed with a thickness of about 3 μm has been described. However, the present invention is not limited to this, and the solder layer may be formed with a thickness other than about 3 μm.
また、上記実施形態では、半導体レーザ素子を、半田層を用いてサブマウントに取り付けた例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子を、半田層以外の接着層を用いてサブマウントに取り付けてもよい。 In the above embodiment, an example in which the semiconductor laser element is attached to the submount using a solder layer has been described. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor laser element is used using an adhesive layer other than the solder layer. You may attach to a submount.
1 2波長半導体レーザ装置(半導体レーザ装置)
2 サブマウント
10 半導体レーザ素子
11 半導体基板
11a 主面
20 赤色半導体レーザ素子部(第1半導体レーザ素子部)
21b リッジ部(第1リッジ部)
22 電極層(第1電極層)
30 赤外半導体レーザ素子部(第2半導体レーザ素子部)
31b リッジ部(第2リッジ部)
32 電極層(第2電極層)
L1 中心線(中心位置)
L2 中心線(中心位置)
1 Two-wavelength semiconductor laser device (semiconductor laser device)
2
21b Ridge part (first ridge part)
22 Electrode layer (first electrode layer)
30 Infrared semiconductor laser element part (second semiconductor laser element part)
31b Ridge part (second ridge part)
32 Electrode layer (second electrode layer)
L1 center line (center position)
L2 center line (center position)
Claims (10)
前記半導体基板の主面上に配置され、第1リッジ部を有する第1半導体レーザ素子部と、
前記半導体基板の主面上に配置され、第2リッジ部を有する第2半導体レーザ素子部とを備え、
前記半導体基板の主面は、[011]方向に沿った方向にオフ角度を有する(100)面であり、
前記第1リッジ部および前記第2リッジ部は、[01−1]方向に沿った方向に延びるように形成され、
前記半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[−100]方向側に傾斜している場合、[011]方向に沿った方向において、前記第1リッジ部と前記第2リッジ部との中心位置は、前記半導体基板の主面の中心位置よりも[0−1−1]方向側に位置し、
前記半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[100]方向側に傾斜している場合、[011]方向に沿った方向において、前記第1リッジ部と前記第2リッジ部との中心位置は、前記半導体基板の主面の中心位置よりも[011]方向側に位置することを特徴とする半導体レーザ素子。 A semiconductor substrate;
A first semiconductor laser element portion disposed on a main surface of the semiconductor substrate and having a first ridge portion;
A second semiconductor laser element portion disposed on the main surface of the semiconductor substrate and having a second ridge portion;
The main surface of the semiconductor substrate is a (100) surface having an off angle in a direction along the [011] direction,
The first ridge portion and the second ridge portion are formed to extend in a direction along the [01-1] direction,
When the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [−100] direction toward the [011] direction, the first ridge portion and the first ridge are formed in the direction along the [011] direction. The center position with the 2 ridge portion is located on the [0-1-1] direction side of the center position of the main surface of the semiconductor substrate,
When the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [100] direction toward the [011] direction, the first ridge portion and the second ridge portion in the direction along the [011] direction. The semiconductor laser device, wherein the center position with the ridge portion is located on the [011] direction side of the center position of the main surface of the semiconductor substrate.
前記第2半導体レーザ素子部は、前記第2リッジ部上に配置される第2電極層を含み、
前記半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[−100]方向側に傾斜している場合、前記第1電極層の前記第1リッジ部よりも[011]方向側の部分の幅は、前記第1電極層の前記第1リッジ部よりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて大きく、かつ、前記第2電極層の前記第2リッジ部よりも[011]方向側の部分の幅は、前記第2電極層の前記第2リッジ部よりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて大きく、
前記半導体基板の主面が[011]方向に向かって(100)面から[100]方向側に傾斜している場合、前記第1電極層の前記第1リッジ部よりも[011]方向側の部分の幅は、前記第1電極層の前記第1リッジ部よりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて小さく、かつ、前記第2電極層の前記第2リッジ部よりも[011]方向側の部分の幅は、前記第2電極層の前記第2リッジ部よりも[0−1−1]方向側の部分の幅に比べて小さいことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子。 The first semiconductor laser element portion includes a first electrode layer disposed on the first ridge portion,
The second semiconductor laser element portion includes a second electrode layer disposed on the second ridge portion,
When the main surface of the semiconductor substrate is inclined toward the [−100] direction side from the (100) plane toward the [011] direction, the [011] direction side of the first ridge portion of the first electrode layer. Is larger than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the first ridge portion of the first electrode layer, and the second ridge portion of the second electrode layer. The width of the portion on the [011] direction side is larger than the width of the portion on the [0-1-1] direction side than the second ridge portion of the second electrode layer,
When the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [100] direction toward the [011] direction, it is closer to the [011] direction than the first ridge portion of the first electrode layer. The width of the portion is smaller than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the first ridge portion of the first electrode layer and is smaller than the second ridge portion of the second electrode layer. The width of the portion on the [011] direction side is smaller than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the second ridge portion of the second electrode layer. The semiconductor laser device described in 1.
前記赤色半導体レーザ素子部の前記第1リッジ部は、前記第2半導体レーザ素子部の第2リッジ部に比べて、前記半導体基板の主面の中心位置に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子。 The first semiconductor laser element portion includes a red semiconductor laser element portion,
The first ridge portion of the red semiconductor laser element portion is disposed closer to the center position of the main surface of the semiconductor substrate than the second ridge portion of the second semiconductor laser element portion. The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 4.
前記第2半導体レーザ素子部は、赤外半導体レーザ素子部を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子。 The first semiconductor laser element portion includes a red semiconductor laser element portion,
The semiconductor laser element according to claim 1, wherein the second semiconductor laser element part includes an infrared semiconductor laser element part.
前記赤外半導体レーザ素子部は、前記半導体基板の主面上の[0−1−1]方向側の部分に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の半導体レーザ素子。 The red semiconductor laser element portion is disposed in a portion on the [011] direction side on the main surface of the semiconductor substrate,
The semiconductor laser device according to claim 6, wherein the infrared semiconductor laser device portion is disposed in a portion on the [0-1-1] direction side on the main surface of the semiconductor substrate.
前記半導体レーザ素子が取り付けられるサブマウントとを備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 9,
A semiconductor laser device comprising: a submount to which the semiconductor laser element is attached.
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