CN110402524A - 半导体激光装置、半导体激光模块以及焊接用激光源系统 - Google Patents

Abstract

半导体激光装置(1)在基板(101)的主面的上方，具备第1导电侧半导体层(100)、活性层(300)以及第2导电侧半导体层(200)被依次层叠的层叠构造体，以多模式进行激光振荡，第2导电侧半导体层(200)具有电流阻挡层(240)，所述电流阻挡层(240)具有用于对电流注入区域进行划定的开口部(241)，在层叠构造体中的从第1导电侧半导体层(100)的一部分到第2导电侧半导体层(200)的部分形成一对侧面(105)，活性层(300)具有比开口部(241)的第1宽度宽的第2宽度，第1导电侧半导体层(100)的至少一部分中的一对侧面(105)相对于基板(101)的主面倾斜，对于在层叠构造体中导波的光，基板(101)的主面的法线方向上的光分布的最大强度位置处于第1导电侧半导体层(100)内。

Description

半导体激光装置、半导体激光模块以及焊接用激光源系统

技术领域

本公开涉及半导体激光装置、半导体激光模块以及焊接用激光源系统，特别地，涉及焊接用光源、显示器用光源、传感检测用光源、或者照明用光源、被用作为其他电子装置、信息处理装置等的光源的半导体激光器等。

背景技术

到目前为止，半导体激光器作为通信用或者光拾取用等的光源而被广泛利用，但近年来，需要能够广泛活用为通信用或者光拾取用以外的光应用领域的光源。其中，迫切期望每1个发射极能够实现数十W的光输出的大输出的半导体激光器。

以往，作为这种半导体激光装置，已知专利文献1中公开的结构。以下，使用图30A以及图30B来对专利文献1中公开的现有的半导体激光装置进行说明。图30A是专利文献1中公开的现有的半导体激光装置10的剖视图，图30B是专利文献1中公开的现有的半导体激光装置10的各层的禁带宽度的分布图。

如图30A所示，半导体激光装置10具有：基板19、设置于基板19的上方的下部包覆层15、设置于下部包覆层15的上方的引导层14、设置于引导层14的上部的势垒层13(n型势垒层)、设置于势垒层13的上部的活性层11、设置于活性层11的上方的上部包覆层12、设置于上部包覆层12的上方的第1接触层17、具有条纹状的开口部并且设置于第1接触层17中的电流阻挡层(current block layer)16、设置于第1接触层17的上部的第2接触层18。

如图30B所示，使与活性层11相邻设置的势垒层13的禁带宽度大于活性层11、引导层14以及下部包覆层15的禁带宽度。此外，使下部包覆层15的折射率大于上部包覆层12的折射率。

通过设为这样的结构，伴随着基于高驱动电流注入的活性层11的温度上升的载流子溢出(Carrier overflow)所导致的电子通过势垒层13并被有效地注入到活性层11。此外，扩散到引导层14的光成为波导模式并且出射端面处的光强度减少，因此能够抑制COD(Catastrophic Optical Damage，光学灾变损伤)的产生。

此外，在专利文献2中，公开了脊型宽度(条纹宽度)较宽的增益导波型的半导体激光装置。图31是专利文献2中公开的现有的半导体激光装置20的剖视图。

如图31所示，现有的半导体激光装置20经由焊料材料29a而与散热片29b接合。此外，半导体激光装置20的表面被树脂28覆盖。

半导体激光装置20被构成为通过P侧电极21a、N-覆盖层22a以及P+-覆盖层22b进行电流限制。此外，量子阱层24b是隔着引导层24a以及引导层24c而被P-包覆层23和N-包覆层25夹着、并且被P-覆盖层22c和N-GaAs基板27(N-缓冲层26)夹着的构造。另外，在N-GaAs基板27的与N-缓冲层26侧相反的一侧的面形成N侧电极21b。

在这样构成的现有的半导体激光装置20中，通过将具有低反射特性的树脂28覆盖于电流条纹宽度的两侧或者单侧的侧面，从而即使在脊型宽度较宽的增益导波型的半导体激光装置中增加注入电流，也能够减少经由侧面的与谐振器长度方向垂直的方向的光的反馈并抑制受激发射，能够抑制谐振器长度方向的激光振荡的停止。

此外，增益导波型的另一半导体激光装置被公开于专利文献3。图32是专利文献3中公开的现有的半导体激光装置30的剖视图。

如图32所示，半导体激光装置30在形成有在谐振器长度方向延伸的2条槽31a的半导体基板31上，具备活性层34、设置于活性层34的上下两侧的一对光导波层33以及35、一对包覆层32以及36。在半导体激光装置30中，光导波层33以及35成为在与电流注入区域的谐振器长度方向正交的横向的两侧弯曲的构造。此外，电流注入区域被设置于被半导体基板31的2条槽31a夹着的位置，各槽31a的深度为将活性层34与光导波层33以及35的厚度分别相加的厚度以上。

通过设为这样的结构，能够使从光导波层33以及35向横向泄漏的光不传递到芯片分离侧面。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2010/050071号

专利文献2：JP特开2001-308445号公报

专利文献3：JP专利第5367263号公报

发明内容

-发明要解决的课题-

但是，在专利文献1中公开的半导体激光装置10中，由于没有作为增益导波型的特征的光在横向的约束构造，因此光容易从光波导在横向(与谐振器长度方向正交并且与活性层的界面平行的方向)泄漏。并且，在将电流注入设为高注入化的情况下，在谐振器长度方向作为驻波而存在的来自波导模式的光的泄漏光增大。

从光波导向横向泄漏的光经由半导体层的层叠构造体的一对侧面而反馈到活性层。该光的波导模式与本来希望振荡的在谐振器长度方向反馈的光不同。因此，这些光的波导模式冲突，谐振器长度方向的激光振荡可能停止。这方面，在专利文献1中，没有记载使谐振器长度方向的波导模式稳定化，在专利文献1中公开的半导体激光装置10中，大输出工作本身困难。这样，在横向不具有约束光的构造的增益导波型的半导体激光装置中，在横向的光的泄漏光的对策很重要。

此外，在专利文献2中公开的半导体激光装置20中，由于半导体层的层叠构造体的一对侧面被具有低反射特性的树脂46覆盖，因此能够抑制从光波导在横向泄漏的光经由一对侧面而反馈。由此，能够抑制从光波导在横向泄漏的光经由一对侧面而反馈的光、和本来想要振荡的在谐振器长度方向反馈的光冲突。

但是，在专利文献2中公开的半导体激光装置20中，由于覆盖一对侧面的树脂46为异质材料，因此不能消除折射率差，因此在随着电流注入量的增加所伴随的光波导内的光量增加，泄漏光增大的情况下，从光波导在横向泄漏的光几乎经由一对侧面而向活性层反馈，其结果，产生波导模式的冲突。因此，谐振器长度方向的激光振荡依然停止。因此，若未根本地控制以使得从光波导在横向泄漏的光不能经由一对侧面而反馈，则不能使本来想要振荡的谐振器长度方向的波导模式稳定化。

此外，在专利文献3中公开的半导体激光装置30中，预先将夹着形成光波导的位置并且在谐振器长度方向延伸的一对凹形状较深的槽形成在半导体基板上，在该半导体基板上形成半导体层。由此，从光波导在横向泄漏的光在半导体基板的一对槽的上方向在活性层、和形成为弯曲为夹着活性层的光引导层被折弯而衰减。因此，能够抑制向半导体层的层叠构造体的一对侧面反射而泄漏光向活性层反馈，能够实现稳定的横向模式的激光。

但是，在专利文献3中公开的半导体激光装置30中，需要用于在半导体基板形成槽的加工处理工序，因此可能由于加工处理而导致半导体基板的表面污染或者由于加工而导致产生伤痕，从而半导体基板产生缺陷。在该情况下，在该缺陷上使半导体层结晶生长，可能产生多个转移的诱发以及基于异常生长的再生长突起(结晶缺陷)。

为了实现每1个发射极几十W级的大输出的半导体激光装置，为了低损耗化而减少反射损耗，需要将谐振器长设为几mm至十mm左右并长谐振器化，并且为了抑制增益饱和而减少光出射端面的光密度，在以多横向模式进行工作中需要扩大电流注入宽度。因此，为了加长谐振器长并且以大面积进行电流注入，芯片大型化。针对大面积的电流注入区域，难以将芯片内所诱发的错位以及结晶缺陷的密度减少到基板等级，电流注入区域中包含转移以及结晶缺陷。因此，晶片内的均匀性降低导致成品率的降低。此外，即使所希望的初始特性能够实现，内在的转移以及结晶缺陷也由于注入电流而增殖，需要大电流的每1个发射极的10W级的半导体激光装置中不能得到长期可靠性。

进一步地，在多发射极构造的半导体激光装置中，成品率按照发射极数的量而以指数降低，因此在以长谐振器长而大面积地进行电流注入的大型的半导体激光装置中，半导体激光装置30的构造的成品率不太好而不适合。

此外，在半导体激光装置30中，除了形成每1个发射极的增益导波型的激光振荡所需要的区域，作为用于减少从光波导在横向泄漏的光的构造，需要凹区域，因此难以小型化，此外，每1个发射极的宽度的活性层的利用面积较小且非常没有效率。

本公开鉴于以上而作出，其目的在于，提供一种半导体激光装置等，能够抑制从光波导在横向泄漏的光向活性层反馈，即使增大电流注入量也能够以多横向模式稳定输出激光，在大输出下长期可靠性地优异。

-解决课题的手段-

为了实现上述目的，本公开所涉及的半导体激光装置的一方式是一种半导体激光装置，在基板的主面的上方，具备第1导电侧半导体层、活性层以及第2导电侧半导体层被依次层叠的层叠构造体，以多模式进行激光振荡，所述第2导电侧半导体层具有电流阻挡层，所述电流阻挡层具有用于对电流注入区域进行划定的开口部，在所述层叠构造体中的从所述第1导电侧半导体层的一部分到所述第2导电侧半导体层的部分形成一对侧面，所述活性层具有比所述开口部的第1宽度宽的第2宽度，所述第1导电侧半导体层的至少一部分中的所述一对侧面相对于所述基板的主面倾斜，针对在所述层叠构造体中导波的光，所述基板的主面的法线方向上的光分布的最大强度位置处于所述第1导电侧半导体层内。

-发明效果-

由于能够抑制从光波导在横向泄漏的光向活性层反馈，即使增大电流注入量也能够以多横向模式稳定输出激光，因此能够实现在大输出下长期可靠性优良的半导体激光装置。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的半导体激光装置的剖视图。

图2是被图1的虚线包围的区域II的放大图。

图3是表示实施方式1所涉及的半导体激光装置的详细的结构的剖视图。

图4是在电流阻挡层在水平方向切割实施方式1所涉及的半导体激光装置时的剖视图。

图5是示意性地表示实施方式1所涉及的半导体激光装置的活性层的周边构造的图。

图6A是从前端面(出射端面)侧观察包含实际制作实施方式1所涉及的半导体激光装置1时的层叠构造体的侧面的倾斜部的区域时的SEM照片。

图6B是通过与层叠界面所成的角来表示图6A中层叠构造体的侧面的倾斜部的各部的倾斜角度的图。

图7A是实施方式1所涉及的半导体激光装置的制造方法中，形成到电流阻挡层为止的层叠构造体的工序的剖视图。

图7B是实施方式1所涉及的半导体激光装置的制造方法中，对电流阻挡层进行加工的工序的剖视图。

图7C是实施方式1所涉及的半导体激光装置的制造方法中，形成第3半导体层的第2接触层的工序的剖视图。

图7D是实施方式1所涉及的半导体激光装置的制造方法中，在层叠构造体形成分离槽的工序的剖视图。

图7E是实施方式1所涉及的半导体激光装置的制造方法中，在分离槽的壁面形成介电膜的工序的剖视图。

图7F是实施方式1所涉及的半导体激光装置的制造方法中，形成第2电极以及第1电极的工序的剖视图。

图8A是表示比较例1的半导体激光装置的横向上的建立的折射率分布和光学增益的示意图。

图8B是表示沿着图8A的A-A’线的半导体激光装置的层叠方向上的建立的折射率分布、光分布、掺杂剂浓度分布的图表的示意图。

图9A是表示实施方式1所涉及的半导体激光装置的横向上的建立的折射率分布和光学增益的示意图。

图9B是表示沿着图9A的A-A’线的实施方式1所涉及的半导体激光装置的层叠方向上的建立的折射率分布、光分布、掺杂剂浓度分布的图表的示意图。

图10是在光输出10W时的半导体激光装置中，将建立的折射率差ΔN、电流阻挡层的开口部的开口宽度Ws、以及活性层的阱层的阱数作为参数，表示活性层的模式损耗以及工作电流值的计算结果的图。

图11是表示图10所示的活性层为SQW构造且光输出为10W的情况下的工作载流子分布、光分布(近场)以及模式增益损耗分布的计算结果的图。

图12是表示图10所示的活性层为DQW构造且光输出为10W的情况下的工作载流子分布、光分布(近场)以及模式增益损耗分布的计算结果的图。

图13是表示图13所示的活性层为TQW构造且光输出为10W的情况下的工作载流子分布、光分布(近场)以及模式增益损耗分布的计算结果的图。

图14是在光输出1W时的半导体激光装置中，将建立的折射率差ΔN、电流阻挡层的开口部的开口宽度Ws以及活性层的阱层的阱数作为参数，表示活性层的模式损耗以及工作电流值的计算结果的图。

图15是表示图14所示的活性层为SQW构造且光输出为1W的情况下的工作载流子分布、光分布(近场)以及模式增益损耗分布的计算结果的图。

图16是表示图14所示的活性层为DQW构造且光输出为1W的情况下的工作载流子分布、光分布(近场)以及模式增益损耗分布的计算结果的图。

图17是表示图14所示的活性层为TQW构造且光输出为1W的情况下的工作载流子分布、光分布(近场)以及模式增益损耗分布的计算结果的图。

图18是表示在图1所示的半导体激光装置和比较例2的半导体激光装置中，使一对侧面的高度变化时的激光振荡状态的图。

图19A是示意性地表示分离槽的深度较浅且侧面的高度较小的情况下，激光振荡动作取决于侧面的高度而停止的比较例2的半导体激光装置中的光分布状态的图。

图19B是示意性地表示分离槽的深度较深且侧面的高度较大的情况下，激光振荡动作取决于侧面的高度而停止的比较例2的半导体激光装置中的光分布状态的图。

图20是示意性地表示实施方式1所涉及的半导体激光装置的激光振荡动作状态下的光分布状态的图。

图21A是θ≤45°的情况下的实施方式1所涉及的半导体激光装置的主要部分放大图。

图21B是θ＞45°的情况小的实施方式1所涉及的半导体激光装置的主要部分放大图。

图22是表示通过距离d来估计使倾斜角θ变化时的内部反射距离的结果的图。

图23是表示针对与实施方式1所涉及的半导体激光装置相同的层叠构造体之中的电流阻挡层的开口部，使与基板的主面水平的方向并且与谐振器长度方向垂直的方向上的开口部的开口宽度Ws变化时的光分布宽度Nw的变化的图。

图24是示意性地表示热量在比实施方式1所涉及的半导体激光装置的层叠构造体中的活性层靠上部一侧扩散的样子的图。

图25A是表示多发射极构造的半导体激光装置的图。

图25B是图25A的B-B’线处的半导体激光装置的剖视图。

图26是实施方式1的变形例所涉及的半导体激光装置的剖视图。

图27是表示图26所示的半导体激光装置中的光波导内的层叠方向的折射率分布和光分布的图。

图28A是实施方式2所涉及的半导体激光模块的俯视图。

图28B是实施方式2所涉及的半导体激光模块的侧面图。

图29是表示实施方式3所涉及的焊接用激光源系统的结构的图。

图30A是专利文献1中公开的现有的半导体激光装置的剖视图。

图30B是专利文献1中公开的现有的半导体激光装置的各层的禁带宽度的分布图。

图31是专利文献2中公开的现有的半导体激光装置的剖视图。

图32是专利文献3中公开的现有的半导体激光装置的剖视图。

具体实施方式

(获得本公开的一方式的过程)

希望得到低电压驱动且高输出(大输出)的半导体激光装置，但在每1个发射极10W以上的高输出的半导体激光装置中，投入电流(注入电流)变得非常大。例如，在投入电流大到每1个发射极超10A的多发射极激光中，全部投入电流为10A×发射极数(N)，若N＝20则全部投入电流为200A。为了实现低电压驱动并且高输出的半导体激光装置，提高电力变换效率即可，但为了实现较高的电力变换效率，各个的电气特性以及光学特性的改善的积累很重要。

在实现高输出的半导体激光装置上，以下很重要。

(i)首先，需要抑制伴随着高输出化的端面损伤(COD)。在该情况下，例如，通过增大激光振荡状态的横向模式数从而减少光出射端面的光密度，能够抑制COD。进一步地，通过减少活性层占半导体层的层叠方向上的光分布的比例，能够进一步降低高输出时的光出射端面的光密度。

(ii)此外，希望高输出时的稳定的光特性(电流-光输出特性)。在该情况下，通过高效地将注入到活性层的电子以及空穴约束至活性层，能够减少阈值电流以及工作电流并且减少无功电流。由此，能够实现发热量减少并且保证线性直到高输出区域的电流-光输出特性。

(iii)此外，为了以每1个发射极几十W级进行高输出化，需要减少波导内的发热。为此，需要减少作为光波导内的光损耗之一的反射损耗，例如，使谐振器长从几mm增长到10mm左右来进行长谐振器化。此外，通过进行发射极内的横向模式数的多模式化，使每1个发射极的波导模式贡献的在横向的活性层的宽度利用面积最大限扩大来减少光密度，由此，能够减少增益饱和，并且以微分增益较高的工作点来驱动半导体激光装置，但每1个发射极的发射极宽度需要对从有助于激光振荡的活性层区域放射状地传播的发热确保散热性并且最小化，并且需要使每1个芯片的大小小型化来增加每1个晶片的芯片的获取数从而实现低成本化。

(iv)此外，在从晶片使半导体激光器小片化时，通过划线装置等而机械性地对晶片加入伤痕并通过劈开而单片化，在对晶片赋予伤痕时也产生缺陷，成为漏电电流的原因。为了抑制这样的漏电电流，提出将电流注入区域和芯片分离区域分别设置并形成伴随着单片化的分离槽。此外，在将半导体激光装置阵列化的情况下，需要抑制从相邻的发射极向相邻的芯片侧泄漏的光以及热的干扰。泄漏光与相邻的波导内的光相互作用并引起横向模式的不稳定性。关于热干扰，在芯片端部的发射极和芯片中央部的发射极中，从各芯片产生的热影响芯片整体，芯片中央部的发射极的温度上升，另一方面，芯片端部的温度变低，产生温度不均匀性，从各发射极出射的光的振荡波长的均匀性降低，因此需要在光学上并且在热学上将相邻的发射极间分离。

为了基于这样的观点而实现高输出的半导体激光装置，本发明人在具有横向的光的约束构造非常弱的电流阻挡构造的半导体激光装置中，着眼于从光波导泄漏的光之中在横向泄漏的光在层叠构造体的侧面被反射的光。具体而言，着眼于在横向泄漏的光、基于在光波导的横向形成的一对槽的形状和电流阻挡构造的电流限制宽度。

并且，本发明人得到使半导体层的层叠构造体的侧面倾斜并设为倾斜面的想法，进一步地，发现从光波导在横向泄漏的光在该侧面(倾斜面)反射并使其不回到光波导内的活性层。具体而言，本发明人详细研究了从光波导泄漏并在侧面反射的反射光返回到光波导内的活性层区域的路径，进行了相对于侧面的倾斜角的内部反射距离的估计。这样，能够发现通过准确地估计从泄漏光在倾斜面反射的反射点到返回到活性层区域的距离(内部反射距离)，从而将光波导内的活性层配置于内部反射距离以上的部分，能够根本地抑制从光波导在横向泄漏的光经由侧面而反馈到活性层。

本公开鉴于以上而作出，其目的在于，即使是横向的光的约束构造非常弱的增益导波型的半导体激光装置，也能够抑制从光波导泄漏的光之中在横向泄漏的光经由半导体层的层叠构造体的一对侧面而反馈到活性层，并且即使增加电流注入量也能够以谐振器长度方向的稳定的多横向模式进行工作，从而减小层叠构造体的一对侧面的距离，使发射极宽度最小化，从而高集成化。并且，其目的在于，提供一种在大输出下长期可靠性优良的半导体激光装置。

为了实现上述目的，本公开所涉及的半导体激光装置的一方式是一种半导体激光装置，在基板的主面的上方，具备第1导电侧半导体层、活性层以及第2导电侧半导体层被依次层叠的层叠构造体，以多模式进行激光振荡，所述第2导电侧半导体层具有电流阻挡层，所述电流阻挡层具有用于对电流注入区域进行划定的开口部，在从所述层叠构造体中的所述第1导电侧半导体层的一部分到所述第2导电侧半导体层的部分形成一对侧面，所述活性层具有比所述开口部的第1宽度宽的第2宽度，所述第1导电侧半导体层的至少一部分中的所述一对侧面相对于所述基板的主面倾斜，针对在所述层叠构造体中导波的光，所述基板的主面的法线方向上的光分布的最大强度位置处于所述第1导电侧半导体层内。

在本公开所涉及的半导体激光装置中，在每1个发射极光输出为10W级的高输出的半导体激光装置中，通过将横向模式以多模式进行激光振荡，从而能够进行以单模式激光下不可能实现的每1个发射极的光输出较高的高输出出射。此外，在第2导电侧半导体层之中通过设置电流阻挡层的开口部从而划定电流注入区域，能够在有助于振荡模式的活性层的面内区域以自由的形状向活性层注入载流子，并且在第2导电侧半导体层内埋入电流阻挡层，因此能够将第2导电侧半导体层的上部整体利用为接触电极，因此接触面积能够最大化，因此能够通过接触电阻的减少来降低驱动电压，通过散热路径扩大从而能够减少活性层的温度并提高热饱和特性。

进一步地，通过电流阻挡层的开口部的形状来使电流注入区域以多横向模式激光振荡并能够减少光出射端面处的光密度，能够抑制COD的产生。

进一步地，由于第1导电侧半导体层的至少一部分中的一对侧面相对于基板的主面倾斜，因此能够从在谐振器长度方向以多横向模式振荡的波导模式，使在与谐振器长度方向正交并且与基板的主面平行的方向即横向漏出的泄漏光在一对侧面反射并衰减。由此，可抑制本来不想要振荡的在与谐振器长度方向正交并且与基板的主面平行的方向传输的泄漏光经由一对侧面而向活性层产生反馈的波导模式，即使将电流设为高注入状态也能够使其以多横向模式稳定地工作。

进一步地，针对基板的主面的法线方向即层叠方向的光约束构造的光分布，一般在活性层具有光分布的最大强度的构造中，光导波损耗量为2～3cm^-1左右，但在每1个发射极几十W级的高输出的半导体激光装置中，工作电流非常大，光的导波损耗也较大。这方面，在本公开所涉及的半导体激光装置中，由于基板的主面的法线方向上的光分布的最大强度位置存在于第1导电侧半导体层内，因此能够减少光波导整体的损耗之中、导波损耗αi+自由载流子损耗α_free的损耗。由此，能够实现低损耗的光波导，因此能够减少阈值电流以及工作电流。

此外，在本公开所涉及的半导体激光装置的一方式中，可以所述一对侧面分别具有位于接近于所述基板的一侧的第1侧面和位于远离所述基板的一侧的第2侧面，所述第1侧面的法线方向与所述基板的主面的法线方向所成的角θ1小于90度，所述第2侧面的法线方向与所述基板的主面的法线方向所成的角θ2大于90度。

通过该结构，在第2导电侧的层叠构造体中，能够越远离基板越扩大宽度。由此，由于经由第2导电侧半导体层的上部来进行散热时接触面积增大，因此散热路径扩大，能够高效地进行高输出时的排热。进一步地，能够增大第2导电侧的层叠构造体的各层间的接触面积，因此在上部配置电极时能够减少接触电阻，能够减少工作电压。

此外，在本公开所涉及的半导体激光装置的一方式中，可以所述层叠构造体在从被所述一对侧面夹着的所述第1导电侧半导体层的一部分到所述第2导电侧半导体层之间具有最窄部，所述最窄部的宽度大于所述第1宽度。

通过该结构，相对于从电流阻挡层的开口部的宽度(第1宽度)向活性层侧电流注入时产生的热，电流流过的活性层区域的发热以及存在于该路径的层叠构造体的各层中的电阻成分所导致的发热被向第2导电侧半导体层的上方排热，通过第2导电侧半导体层的最窄部的宽度比第1宽度大，能够在不缩窄放射状地扩散的热的散热路径的情况下向第2导电侧半导体层的上方散热。由此，能够在不降低高电流注入时的热饱和等级的情况下以高输出来出射激光。

此外，在本公开所涉及的半导体激光装置的一方式中，所述最窄部可以形成于所述第2导电侧半导体层内。

通过该结构，相对于从电流阻挡层的开口部的开口宽度向活性层侧电流注入时产生的热，电流流过的活性层区域的发热以及存在于该路径的层叠构造体的各层中的电阻成分所导致的发热被向第2导电侧半导体层的上方排热，但通过最窄部处于第2导电侧半导体层内，从而发热到达最窄部之前，在层叠构造体的横向充分地放射状地进行热的扩散，因此热量向层叠构造体整体扩散。进一步地，由于宽度从第2导电侧半导体层的最窄部的上部扩大，各层的面积扩大，散热路径扩大，因此排热效率提高。由此，能够在不降低高电流注入时的热饱和等级的情况下进一步以高输出来出射激光。

此外，在本公开所涉及的半导体激光装置的一方式中，可以所述第2导电侧半导体层在所述基板上，依次具有第2导电侧的第1半导体层、第2导电侧的第2半导体层以及第2导电侧的接触层，所述电流阻挡层被设置于所述第2导电侧的接触层内，所述最窄部形成于所述第2导电侧的第2半导体层与所述第2导电侧的接触层的界面附近。

相对于在第2导电侧半导体层内的第2导电侧的第1半导体层稍微分布的光分布，通过将一对侧面设为倾斜面，能够抑制从第2导电侧的第1半导体层在横向漏出的泄漏光在一对侧面反射的一次反射光进行光分布地反馈。由此，能够抑制本来不想要振荡的泄漏光和经由第2导电侧的第1半导体层的一对侧面和光分布内的活性层区域的波导模式，因此能够实现多横向模式下稳定的激光振荡。

此外，在本公开所涉及的半导体激光装置的一方式中，所述第1导电侧半导体层在所述基板上，依次具有第1导电侧的第1半导体层以及第1导电侧的第2半导体层，若将所述一对侧面的一个与所述基板的主面所成的角度设为θ[°]，将从所述活性层到所述第1导电侧的第1半导体层与所述第1导电侧的第2半导体层的界面的膜厚设为d[μm]，将在所述层叠构造体中导波的光的光分布的宽度设为Nw[μm]，将所述第1宽度即开口宽度设为Ws，将从所述一对侧面的所述一个与所述活性层以及所述第1导电侧的第2半导体层的界面的交点到所述电流阻挡层的开口部侧面的距离设为X[μm]，则满足以下的关系式。

[数学式1]

从多横向模式振荡状态的波导模式在与谐振器长度方向正交并且与活性层的界面平行的方向漏出的泄漏光向一对侧面的方向传输，但在与基板的主面水平的方向和一对侧面所成的角θ为45°以下的情况下，从光波导在横向漏出的泄漏光在一对侧面(倾斜面)反射并向斜下方传输，因此明显地衰减，能够抑制该泄漏光在一对侧面反射并向活性层反馈。由此，即使将电流设为高注入状态，也能够以多横向模式稳定地进行工作。此外，在与基板的主面水平的方向和一对侧面所成的角θ大于45°的情况下，从光波导在横向漏出的泄漏光成为在第1导电侧的第2半导体层的侧面(倾斜面)反射的一次反射光并改变方向，进一步在第1导电侧的第1半导体层与第1导电侧的第2半导体层的界面反射并成为二次反射光，返回到作为光的泄漏源的光分布的方向，但通过将倾斜角θ设定为满足上述式，能够抑制从光分布漏出的泄漏光影响泄漏源的光分布，能够使半导体激光装置稳定地进行工作。

此外，在本公开所涉及的半导体激光装置的一方式中，若将所述第1导电侧半导体层中的第1导电侧的第1半导体层以及所述第1导电侧的第1半导体层之上的第1导电侧的第2半导体层、和所述第2导电侧半导体层中的第2导电侧的第1半导体层以及所述第2导电侧的第1半导体层之上的第2导电侧的第2半导体层的折射率分别设为n₁₁、n₁₂、n₂₁、n₂₂，则可以满足n₂₂＜n₁₁＜n₁₂并且n₁₂≥n₂₁的关系式。

层叠构造体的层叠方向的光约束构造中的光分布通过半导体材料的折射率差而被控制，向折射率分布的平均较高的一方分布。因此，通过第2导电侧的第2半导体层的折射率(n₂₂)最低，接下来使第1导电侧的第1半导体层的折射率(n₁₁)较低，从而光分布在被第1导电侧的第1半导体层和第2导电侧的第2半导体层夹着的第1导电侧的第2半导体层、活性层和第2导电侧的第1半导体层进行分布，靠近于第1导电侧的第2半导体层侧。此外，由于第1导电侧的第2半导体层的折射率(n₁₂)为第2导电侧的第1半导体层的折射率(n₂₁)以上，因此能够使层叠方向的光分布分布于第1导电侧的第2半导体层。由此，能够减少波导整体的损耗之中、导波损耗αi+自由载流子损耗α_free的损耗。由此，能够实现低损耗波导，能够减少阈值电流以及工作电流。

此外，在本公开所涉及的半导体激光装置的一方式中，所述一对侧面可以被介电膜覆盖。

通过该结构，在将第2导电侧半导体层的上部侧设为散热片侧，经由焊料来将半导体激光装置安装于散热片(子基板)时，能够防止进入到侧面(倾斜面)的侧方的焊料与第1导电侧半导体层的一部分相接从而流过漏电电流。此外，在形成第2电极时，通过两侧为倾斜面的一对侧面被介电膜覆盖，从而能够防止第2电极绕回并且漏电电流流过层叠构造体。进一步地，由于能够提高散热性，因此即使在侧面的侧方埋入散热性较高的Au、焊料材料等的单层以及多层膜的金属，但一对侧面也被介电膜覆盖，因此能够防止漏电电流流过。

此外，在本公开所涉及的半导体激光装置的一方式中，可以所述活性层具有包含单一或者多个量子阱层的量子阱构造，所述活性层中的所述量子阱层的合计膜厚为100埃以下。

通过该结构，由于活性层被薄膜化，因此有助于激光振荡的活性层的体积变小，以较少的电流注入量达到阈值增益并透明化。在电流阻挡层的开口部的正下以及开口部的周边的电流阻挡层下部的活性层区域，通过从电流注入时的开口部扩散的扩散电流而被电流注入，但由于活性层构造是薄膜的量子阱构造，因此能够通过微量电流来透明化。因此，由于活性层的模式损耗变得非常小，因此光分布难以被活性层吸收，在横向扩大。由此，光出射端面的光密度扩大，难以产生COD，此外，由于占用活性层的光的比例降低，因此难以产生增益饱和，能够通过较低的阈值电流来进行大输出化。

此外，在本公开所涉及的半导体激光装置的一方式中，可以具备多个所述开口部，多个所述开口部分别被从所述第1导电侧半导体层的一部分遍及所述第2导电侧半导体层而形成的分离槽分离。

通过该结构，在进行每个发射极的光轴的调整时能够以发光点位置相邻的发射极的发射极间距来精密地控制，此外，由于在相同的基板以相同的膜厚制作每个发射极的层叠构造体，因此容易将各发射极的发光点的高度设为相同的高度。进一步地，能够与发射极数相应地增大光输出，并且能够实现被小型集成化的大输出的半导体激光装置。

此外，在本公开所涉及的半导体激光装置的一方式中，可以所述电流阻挡层由第1导电性半导体构成。

能够通过使电流阻挡层由半导体材料构成来提高热传导率。由此，从第1电极以及第2电极注入的电子以及空穴在活性层再次耦合并发光，但此时产生的热量从电流注入区域放射状地传播到层叠构造体内。此时，第2导电侧半导体层内的电流阻挡层的热传导率变高，因此能够使从活性层传输的热量在电流阻挡层不产生热积聚而放射状地散热。特别地，在将第2导电侧半导体层侧安装于散热片(子基板)的P侧向下安装的情况下，能够确保经由电流阻挡层的区域的散热性，因此能够使作为发热部的活性层的位置相对接近于散热片侧。因此，由于散热特性提高，因此能够进一步提高高电流注入时的热饱和等级，以更高输出来出射激光。

进一步地，由于电流阻挡层的极性是第1导电型，因此反偏置特性优良。由此，夹着电流阻挡层的层叠构造区域从基板侧起，成为第1导电型-活性层-第2导电型-第1导电型(电流阻挡层)-第2导电型的层叠构造体，因此为晶闸管构造。因此，即使使电流阻挡层的厚度薄膜化，在正偏置施加时，电流阻挡层存在的层叠构造体的区域，也能够确保耗尽层宽度，能够充分保持电流阻挡功能。例如，即使将电流阻挡层的厚度从0.5μm薄膜化到0.1μm左右，也可实现良好的电流阻挡功能。此外，通过使电流阻挡层的厚度薄膜化，从而第2导电侧半导体层的厚度被薄膜化，因此进行低电阻化。

此外，在本公开所涉及的半导体激光装置的一方式中，可以在所述基板的主面的水平方向上的所述层叠构造体中导波的光分布的宽度比所述开口部的宽度大。

通过该结构，电流阻挡层的开口部的开口宽度充分扩大为能够以多横向模式进行激光振荡，电流向第1导电侧半导体层的下部方向放射状地扩散。此外，由于是在横向光约束构造较弱的增益导波型的激光构造，因此通过从电流阻挡层的开口部向基板放射状地扩大的扩散电流，达到阈值增益的活性层的横向的区域扩大，能够使多横向模式振荡的光分布的宽度比电流阻挡层的开口部的开口宽度宽。由此，能够减少光出射端面的光密度，提高COD等级，有助于激光振荡波导模式的活性层的面积扩大，从而发热区域扩大，发热密度减少，能够减少活性层的温度。另外，实际的尺寸是，电流阻挡层的开口部的开口宽度为从50μm到300μm非常宽，相对于此，从层叠方向的电流阻挡层到活性层的距离为0.5μm左右，即使加厚也为10μm以下，因此从电流阻挡层的开口部的边界在横向扩散的电流的扩散距离为10μm以下，相对于电流阻挡层的开口部的开口宽度的光分布宽度的扩大约为10μm左右。

此外，本公开所涉及的半导体激光模块的一方式具备上述的任意一个半导体激光装置。

由此，能够实现具备高输出并且可低电压驱动的半导体激光装置的半导体激光模块。

此外，本公开所涉及的焊接用激光源系统的一方式具备上述的任意一个半导体激光装置。

由此，能够进行具备高输出且可低电压驱动的半导体激光装置的焊接用激光源系统的构建。

以下，参照附图来对本公开的实施方式进行说明。另外，以下说明的实施方式均表示本公开的优选的一具体例。因此，以下的实施方式中所示的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置以及连接方式、还有步骤(工序)以及步骤的顺序等是一个例子，并不是限定本公开的主旨。因此，以下的实施方式中的结构要素之中，针对表示本公开的最上位概念的独立权利要求未记载的结构要素，被说明为任意的结构要素。

此外，各附图是示意图，不必严格图示。因此，各附图中比例尺等不必一致。各附图中，对实质同一结构赋予同一符号，省略或者简单化重复的说明。

(实施方式1)

[半导体激光装置的结构]

首先，使用图1、图2以及图3来对实施方式1所涉及的半导体激光装置1的结构。图1是表示实施方式1所涉及的半导体激光装置1的概略结构的剖视图。图2是被图1的虚线包围的区域II的放大图。图3是表示实施方式1所涉及的半导体激光装置1的详细结构的剖视图。另外，在图2中，省略介电膜106。

如图1以及图2所示，实施方式1中的半导体激光装置1具备在基板101的主面的上方依次层叠第1导电侧半导体层100、活性层300以及第2导电侧半导体层200的层叠构造体。半导体激光装置1还在第1导电侧半导体层100的下方具有第1电极103，在第2导电侧半导体层200的上方具有第2电极104。

具体而言，半导体激光装置1具备：基板101、形成在基板101上的缓冲层102、形成在缓冲层102上的第1导电侧半导体层100、形成在第1导电侧半导体层100上的活性层300、形成在活性层300上的第2导电侧半导体层200、形成在基板101的下表面的第1电极103、形成在第2导电侧半导体层200上的第2电极104。在本实施方式中，第1导电型是n型，第2导电型是与第1导电型不同的导电型，是p型。因此，第1电极103是n侧电极，第2电极104是p侧电极。通过第1电极103以及第2电极104来进行向层叠构造体的电流供给。

以下，参照图1以及图2，并且使用图3，来详细说明半导体激光装置1中的层叠构造体的各结构部件。

基板101是主面为均匀地平面的平面状的基板。在本实施方式中，基板101是n-GaAs基板。

缓冲层102例如是膜厚0.5μm的n-GaAs层，层叠于基板101。具体而言，缓冲层102形成于基板101的上表面。

第1导电侧半导体层100例如是n侧半导体层，由多个半导体层构成。具体而言，第1导电侧半导体层100从基板101侧起依次具有n侧的第1半导体层110(第1导电侧的第1半导体层)和n侧的第2半导体层120(第2导电侧的第2半导体层)。

n侧的第1半导体层110是形成在缓冲层102上的n侧包覆层。在本实施方式中，n侧的第1半导体层110是总膜厚3.395μm的n型包覆层(第1导电型包覆层)，其组成是Al_xGa_1-xAs(0＜x＜1)。

n侧的第1半导体层110包含Al组成不同的2层以上的层叠膜。具体而言，n侧的第1半导体层110是包含n-Al_0.15Ga_0.85As的n型的第1包覆层111(膜厚0.05μm，Si的掺杂剂浓度1×10¹⁸/cm³)、包含n-Al_0.335Ga_0.665As的n型的第2包覆层112(膜厚2.85μm，Si的掺杂剂浓度1×10¹⁸/cm³)、包含n-Al_0.335Ga_0.665As的n型的第3包覆层113(膜厚0.465μm，Si的掺杂剂浓度4×10¹⁶/cm³)被依次层叠的层叠膜。在n侧的第1半导体层110中的层叠膜，在远离活性层300的一侧配置Al浓度较低的组成的膜。

此外，n侧的第2半导体层120是形成在n侧的第1半导体层110上的n侧光引导层(第1光引导层)。n侧的第2半导体层120形成于n侧的第1半导体层110与活性层300之间。在本实施方式中，n侧的第2半导体层120是总膜厚0.605μm的n型光引导层(第1导电型光引导层)，其组成为Al_xGa_1-xAs(0＜x＜1)。

n侧的第2半导体层120(第1光引导层)包含A1组成不同的2层以上的层叠膜。具体而言，n侧的第2半导体层120是包含n-Al_0.27Ga_0.73As的n型的第1光波导层121(膜厚0.56μm，Si的掺杂剂浓度4×10¹⁶/cm³)、包含n-Al_0.27Ga_0.73As的n型的第2光波导层122(膜厚0.040μm，Si的掺杂剂浓度8×10¹⁶/cm³)、包含n-Al_0.25Ga_0.75As的n型的第3光波导层123(膜厚0.005μm，Si的掺杂剂浓度5×10¹⁷/cm³)被依次层叠的层叠膜。在n侧的第2半导体层120中的层叠膜，在接近活性层300的一侧配置Al浓度较低的组成的膜。

活性层300上的第2导电侧半导体层200例如是p侧半导体层，由多个半导体层构成。

具体而言，第2导电侧半导体层200从接近活性层300的一侧起依次具有p侧的第1半导体层210、p侧的第2半导体层220、p侧的第3半导体层230。进一步地，作为p侧的第4半导体层，具有电流阻挡层240。

p侧的第1半导体层210是形成在活性层300上的p侧光引导层(第2光引导层)。p侧的第1半导体层210(第2光引导层)形成于活性层300与p侧的第2半导体层220之间。在本实施方式中，p侧的第1半导体层210是p型光引导层(第2导电型光引导层)，其组成是Al_xGa_{1- x}As(0＜x＜1)。

p侧的第1半导体层210(第2光引导层)包含Al组成不同的2层以上的层叠膜。具体而言，p侧的第1半导体层210是包含un-Al_0.3Ga_0.7As的第1光波导层211(膜厚0.03μm)、包含p-Al_0.4Ga_0.6As的p型的第2光波导层212(膜厚0.131μm，C的掺杂剂浓度1.5×10¹⁷/cm³)被依次层叠的层叠膜。在p侧的第1半导体层210中的层叠膜，在接近活性层300的一侧配置Al浓度较低的组成的膜。

在p侧的第1半导体层210中，第1光波导层211是有意地未掺杂杂质的未掺杂光引导层。这样，p侧的第1半导体层210在活性层300侧具有未掺杂光引导层(第1光波导层211)。

p侧的第2半导体层220是形成在p侧的第1半导体层210上的p侧包覆层。p侧的第2半导体层220形成于p侧的第1半导体层210与p侧的第3半导体层230之间。在本实施方式中，p侧的第2半导体层220是总膜厚0.75μm的p型包覆层(第2导电型包覆层)，其组成是Al_xGa_{1- x}As(0＜x＜1)。

p侧的第2半导体层220包含Al组成不同的2层以上的层叠膜。具体而言，p侧的第2半导体层220是包含p-Al_0.65Ga_0.35As的p型的第1包覆层221(膜厚0.05μm，C的掺杂剂浓度3×10¹⁷/cm³)、包含p-Al_0.65Ga_0.35As的p型的第2包覆层222(膜厚0.65μm，C的掺杂剂浓度4×10¹⁸/cm³)、包含p-Al_0.15Ga_0.85As的p型的第3包覆层223(膜厚0.05μm，C的掺杂剂浓度4×10¹⁸/cm³)被依次层叠的层叠膜。在p侧的第2半导体层220中的层叠膜，在远离活性层300的一侧配置Al浓度较低的组成的膜。

p侧的第3半导体层230是形成在p侧的第2半导体层220上的p侧接触层(第2导电侧的接触层)。p侧的第3半导体层230形成于p侧的第2半导体层220与第2电极104之间。在本实施方式中，p侧的第3半导体层230是p型接触层(第2导电型接触层)，其组成是GaAs。

p侧的第3半导体层230具有第1接触层231和第2接触层232。第1接触层231包含膜厚为0.4μm且以掺杂剂浓度3×10¹⁷/cm³并且掺杂C的p-GaAs，形成在p侧的第2半导体层220上。第2接触层232包含膜厚为1.75μm的p-GaAs且使C的掺杂剂浓度阶段性地增加至1×10¹⁸～3×10¹⁹/cm³的浓度而制作。进一步地，形成在第1接触层231上以及电流阻挡层240上，以使得填埋电流阻挡层240的开口部241。

电流阻挡层240被设置于p侧的第3半导体层230(第2导电侧的接触层)内。电流阻挡层240形成在p侧的第3半导体层230中的第1接触层231上。

在本实施方式中，电流阻挡层240是包含第1导电性半导体的第1导电型的电流阻挡层。具体而言，电流阻挡层240是包含膜厚0.45μm并且以掺杂剂浓度2×10¹⁸/cm³掺杂有Si的n-GaAs的n型的电流阻挡层。电流阻挡层240具有用于划定电流注入区域的开口部241。电流阻挡层240的开口部241作为开口宽度(条纹宽度)，具有第1宽度，在半导体激光装置1的谐振器长度方向(谐振器的长度方向)直线状地延伸。

这样，在本实施方式中，关于电流阻挡层240的材料，使用n-GaAs。这是由于，作为在横向对半导体激光装置1的剖面赋予折射率分布的实际折射率型的课题之一，由于建立的折射率的影响，从光出射端面出射的激光的横向的扩散角的角度由于基于折射率差的衍射的影响而扩大且不能缩窄。

活性层300形成在第1导电侧半导体层100上。具体而言，活性层300形成于第1导电侧半导体层100与第2导电侧半导体层200之间。活性层300具有比电流阻挡层240的开口部241的宽度(第1宽度)宽的第2宽度。

在本实施方式中，活性层300是包含单一的量子阱层的单一量子阱构造。此外，活性层300的组成是In_xGa_1-xAs(0≤x≤1)。在该情况下，发光波长在0＜x＜1的情况下为830nm～1000nm，在x＝0(GaAs)的情况下为780nm～860nm。

具体而言，活性层300是包含un-Al_0.25Ga_0.75As的第1势垒层310(膜厚0.005μm)、包含un-In_0.17Ga_0.83As的阱层320(膜厚0.008μm)、包含un-Al_0.25Ga_0.75As的第2势垒层330(膜厚0.01μm)被依次层叠的层叠膜。第1势垒层310、阱层320以及第2势垒层330均为未有意地掺杂杂质的未掺杂层。

另外，活性层300并不局限于单一量子阱构造，也可以是包含多个量子阱层的多量子阱构造。即使活性层300是单一量子阱构造以及多量子阱构造的任意构造，活性层300中的量子阱层的合计膜厚为100埃以下即可。

这样构成的半导体激光装置1是端面出射型的半导体激光元件，若通过第1电极103以及第2电极104来注入电流，则以横向模式多模式(多横向模式)振荡，激光从光出射端面出射。

此外，半导体激光装置1在层叠构造体的侧面具有倾斜部。具体而言，如图1～图3所示，半导体激光装置1作为层叠构造体的侧面，具有从第2导电侧半导体层200到第1导电侧半导体层100处于比基板101的宽度更靠内侧的一对侧面105。一对侧面105在从第1导电侧半导体层100的一部分到第2导电侧半导体层200的部分形成为倾斜面。

在本实施方式中，一对侧面105(倾斜面)从第1导电侧半导体层100的n侧的第2半导体层120的一部分形成。具体而言，如图3所示，一对侧面105形成于从n侧的第2半导体层120的n型的第3光波导层123起上侧的部分，但并不局限于此。例如，一对侧面105也可以形成于从n型的第1光波导层121起上侧的部分。

一对侧面105是用于将形成于晶片上的多个半导体激光装置分别分割的分离槽所导致的侧面。因此，一对侧面105的高度相当于分离槽的深度，是从第2导电侧半导体层200的最表面到第1导电侧半导体层100中形成的分离槽的下端(底)的距离。分离槽的下端的位置在分离槽的底是与基板101的主面平行的面的情况下，是该面的位置(底面)，在分离槽为V槽的情况下是分离槽的顶点的位置。

半导体激光装置1的层叠构造体在从被一对侧面105夹着的第1导电侧半导体层100的一部分到第2导电侧半导体层200之间具有最窄部。最窄部是层叠构造体的宽度最小的部分。换句话说，一对侧面105的相互的间隔在最窄部为最小。

层叠构造体的最窄部形成于第2导电侧半导体层200内。在本实施方式中，最窄部形成于p侧的第2半导体层220与p侧的第3半导体层230的界面附近。具体而言，最窄部形成于p侧的第2半导体层220与第1接触层231的界面。在本实施方式中，最窄部的宽度比电流阻挡层240的开口部241的开口宽度(第1宽度)大。

在半导体激光装置1中，一对侧面105倾斜以使得在层叠构造体的最窄部缩颈。一对侧面105折弯为倾斜以使得相互的间隔在最窄部为最小。具体而言，从第1导电侧半导体层100通过活性层300直到最窄部，倾斜为正向台面形状，从最窄部到第2导电侧半导体层200的上表面倾斜为反向台面形状。

在本实施方式中，对基板101使用在[011]方向偏移0.2°的(100)面基板来制作层叠构造体。因此，层叠构造体为几乎左右对称的形状。因此，一对侧面105也为几乎左右对称的形状。

一对侧面105分别将最窄部作为边界，具有位于接近于基板101的一侧的第1侧面105a和位于远离基板101的一侧的第2侧面105b。

分别在一对侧面105，第1侧面105a由以下倾斜面构成：形成为第1导电侧半导体层100的侧面的至少一部分的第1倾斜面、形成为活性层300的侧面的第2倾斜面、形成为第2导电侧半导体层200的侧面的一部分的第3倾斜面。

第1侧面105a与基板101的主面的法线方向不是平行，而是相对于基板101的主面倾斜。在本实施方式中，一对侧面105的2个第1侧面105a倾斜为相互的间隔随着朝向基板101而逐渐变大。换句话说，被对置的2个第1侧面105a夹着的层叠构造体是朝向基板101而末端变粗的形状(正向台面形状)。

此外，分别在一对侧面105，第2侧面105b是形成为第2导电侧半导体层200的侧面的一部分的倾斜面。

第2侧面105b与基板101的主面的法线方向不是平行，而是相对于基板101的主面倾斜。在本实施方式中，一对侧面105的2个第2侧面105b倾斜为相互的间隔随着远离基板101而逐渐变大。换句话说，被对置的2个第2侧面105b夹着的层叠构造体是在远离基板101的方向而末端变粗的形状(反向台面形状)。

这样，第2导电侧半导体层200的对置的侧面分别将最窄部处于之间并由第1侧面105a的一部分和第2侧面105b构成。换句话说，第2导电侧半导体层200的侧面将最窄部设为边界，由比最窄部更靠下侧的正向台面形状的一对第1侧面105a和比最窄部更靠上侧的反向台面形状的一对第2侧面105b构成。

这里，如图2所示，分别在倾斜为正向台面形状的一对第1侧面105a，若将第1侧面105a的法线方向D1与基板101的主面的法线方向D0所成的角设为第1角θ1，则第1角θ1小于90度(θ1＜90°)。

此外，分别在倾斜为反向台面形状的一对第2侧面105b，若将第2侧面105b的法线方向D2与基板101的主面的法线方向D0所成的角设为第2角θ2，则第2角θ2大于90度(θ2＞90°)。

如图1以及图3所示，一对侧面105被介电膜106覆盖。在本实施方式中，介电膜106覆盖第1侧面105a以及第2侧面105b的整体。具体而言，介电膜106覆盖第1导电侧半导体层100的上部的倾斜面以及平坦面(分离槽的底面)、活性层300的侧面、第2导电侧半导体层200的侧面整体。介电膜106例如由SiN或者SiO₂等构成，作为电流阻挡膜而发挥功能。

接下来，使用图4来对半导体激光装置1的谐振器长度方向的构造以及电流阻挡层240的开口部241的形状进行说明。图4是在电流阻挡层240在水平方向将实施方式1所涉及的半导体激光装置1切割时的剖视图。

构成半导体激光装置1的层叠构造体如图4所示，具有作为激光的出射端面的前端面1a和作为与前端面1a相反的一侧的面的后端面1b。

此外，构成半导体激光装置1的层叠构造体具备将前端面1a和后端面1b作为谐振器反射镜的光波导。向光波导的电流注入区域的宽度被电流阻挡层240的开口部241划定。具体而言，电流注入区域的宽度通过电流阻挡层240的开口部241的开口宽度Ws(第1宽度)而被划定。

此外，电流阻挡层240的开口部241形成于比作为谐振器端面的前端面1a以及后端面1b更靠内侧。换句话说，电流注入区域的谐振器长度方向(光波导的长度方向)的端部位于比前端面1a以及后端面1b更靠内侧。

在本实施方式中，在从前端面1a向内侧缩进长度df的位置形成电流阻挡层240的开口部241的长度方向的一个端部。此外，在从后端面1b向内侧缩进长度dr的位置形成电流阻挡层240的开口部241的长度方向的另一个端部。作为一个例子，在半导体激光装置1的谐振器长L为L＝6mm的情况下，作为缩进量的长度df以及dr为50μm。另外，如后面所述，长度dr以及df对应于形成有端面窗构造的区域。

此外，如图4所示，在前端面1a，形成由电介质多层膜构成的第1反射膜410，在后端面1b，形成由电介质多层膜构成的第2反射膜420。第1反射膜410例如从结晶端面方向是Al₂O₃与Ta₂O₅的多层膜。此外，第2反射膜420例如从结晶端面方向是Al₂O₃、SiO₂与Ta₂O₅的多层膜。若将第1反射膜410的反射率设为R1，将第2反射膜420的反射率设为R2，则作为一个例子，R1＝2％，R2＝95％。

接下来，使用图5来对半导体激光装置1的活性层300的周边构造进行说明。图5是示意性地表示实施方式1所涉及的半导体激光装置1的活性层300的周边构造的图。另外，在图5中，省略了层叠构造体的倾斜构造(侧面105)、第1反射膜410以及第2反射膜420等的半导体激光装置1的一部分的结构。

在本实施方式中，半导体激光装置1的层叠构造体在谐振器长度方向的两端部具有端面窗构造。具体而言，如图5所示，在活性层300中的光波导的两端面附近的电流非注入区域，在距前端面1a为长度df的区域以及距后端面1b为长度dr的区域进行窗形成。

这里，若将未进行活性层300的窗形成的区域的光致发光的峰值能量设为Eg1，将进行了活性层300的窗形成的区域的光致发光的峰值能量设为Eg2，将Eg1与Eg2的差设为ΔEg，则例如进行窗形成以使得成为ΔEg＝Eg2-Eg1＝100meV的关系。换句话说，使前端面1a附近以及后端面1b附近的区域中的活性层300的带隙大于前端面1a附近以及后端面1b附近以外的区域中的活性层300的带隙。

此外，窗形成方法一般存在杂质扩散法和空位扩散(vacancy diffusion)法，但在本实施方式中，通过空位扩散法来进行窗形成。这是由于，在每1个发射极超过10W的超高输出的半导体激光装置中，基于低损耗化的光吸收量的减少很重要。换句话说，若通过杂质扩散法来进行窗形成，则由于杂质导致光吸收变大，难以减少光吸收损耗，但由于空位扩散法没有杂质，因此通过利用空位扩散法来进行窗形成，能够去除杂质导入所导致的光吸收损耗。通过利用空位扩散法来进行窗形成，如图5所示，作为端面窗构造，在前端面1a侧形成第1空位扩散区域510，在后端面1b侧形成第2空位扩散区域520。另外，在图5中，由虚线表示的区域表示第1空位扩散区域510以及第2空位扩散区域520。

另外，空位扩散法能够通过实施迅速高温处理来进行窗形成。例如，暴露于结晶生长温度附近的800℃～950℃的非常高温的热中来使Ga空位扩散，将活性层300混晶化，从而使活性层300的量子阱构造无秩序化，通过空位与III族元素的相互扩散能够进行窗化(透明化)。

这样，通过在半导体激光装置1的谐振器长度方向的两端部进行窗形成，能够将半导体激光装置1的谐振器端面透明化从而减少前端面1a附近的光吸收。由此，能够抑制在前端面1a产生COD。

图6A中表示从前端面1a(出射端面)侧观察包含实际制作该半导体激光装置1时的层叠构造体的侧面105的倾斜部的区域时的SEM照片。此外，图6B是通过与层叠界面所成的角来表示图6A中层叠构造体的侧面105的倾斜部的各部的倾斜角度的图。

在图6A中，在从前端面1a侧观察半导体激光装置1时，侧面105的倾斜部从第1导电侧半导体层100的n型包覆层中途到活性层300的上方的第2导电侧半导体层200的一部分设为台面形状(宽度向基板101侧扩大的形状)。在活性层300的上方、具体而言、在第2导电侧半导体层200比电流阻挡层240更靠近活性层300的一侧具有最窄部，然后，向层叠方向的第2电极104侧角度变大并成为反向台面形状(向层叠方向扩大的形状)。在层叠构造体的侧面105的倾斜部，作为与空气层的边界，从台面形状部遍及反向台面形状部而整面地形成SiN膜来作为介电膜106。

侧面105的倾斜部通过形成分离槽时的各向同性的湿式蚀刻而形成，但侧面105的倾斜部的各部的倾斜角度能够通过改变构成层叠构造体的各层的AlGaAs材料的Al组成的组成比来变化。具体而言，若提高AlGaAs材料的Al组成则能够加速蚀刻速度。半导体激光装置1在层叠构造体的活性层300上方的第2导电侧半导体层200包含Al组成较高的AlGaAs层，因此能够制作控制倾斜角以使得在第2导电侧半导体层200具有最窄部的倾斜部。此外，侧面105的倾斜部的深度能够根据蚀刻时间来调整，例如，能够在作为n侧的第2半导体层120的n型引导层的中途、n型引导层与作为n侧的第1半导体层110的n型包覆层的边界、n型包覆层的中途以及到基板101为止的深度自由地制作。图6A以及图6B的半导体激光装置1的SEM照片表示进行湿式蚀刻直到n型包覆层中途的深度来形成分离槽而制作的层叠构造体的侧面105的倾斜部的形状。

图6B表示在图6A中，层叠构造体的侧面105的倾斜部的各部的倾斜角度的实测值。首先，侧面105的倾斜部从n型包覆层中途到活性层上部设为台面形状(宽度向基板侧扩大的形状)，层叠界面与倾斜部所成的角a为33°。接下来，从活性层300上部到最窄部，倾斜角度进一步变大，与层叠界面所成的角b为72°。最窄部形成于第2导电侧半导体层200中包含的Al组成较高的p型包覆层。这是由于基于湿式蚀刻的相对于层叠方向而在横向的蚀刻速度提高，因此倾斜角度变大。进一步地，经由最窄部而将层叠方向朝向第2电极104的方向，使角度变大并成为扩大为反向台面形状(在层叠方向扩大的形状)的形状，与层叠界面所成的角c为135°。

台面形状(宽度向基板侧扩大的形状)的倾斜部的角a的优选的范围是在激光振荡时向侧面方向传播的泄漏光在倾斜部反射的一次光不会返回到泄漏源的角度为宜。具体而言，角a的上限值为45°，换句话说，a≤45°为宜。

此外，若考虑每一个晶片的半导体激光装置1的获取数降低，则角a的下限值为20°，换句话说，20°≤a特别为宜。

此外，从电接触面积的扩大和散热面积的扩大的观点出发，反向台面形状(在层叠方向扩大的形状)的倾斜部的角c最好确保第2电极104的充分的大小，因此较大的角度为宜，但在通过切割来制作谐振器端面时，在防止倾斜分离槽的侧面的反向台面形状的缺失的情况下，120°≤c≤150°

的范围特别为宜。

[半导体激光装置的制造方法]

接下来，使用图7A～图7F，对实施方式1所涉及的半导体激光装置1的制造方法进行说明。图7A～图7F是用于对实施方式1所涉及的半导体激光装置1的制造方法中的各工序进行说明的图。

首先，如图7A所示，在基板101上形成缓冲层102，在其上方形成第1导电侧半导体层100、活性层300以及第2导电侧半导体层200，从而形成由AlGaAs材料构成的层叠构造体。

具体而言，通过基于有机金属气相生长法(MOCVD；Metalorganic Chemical VaporDeposition)的结晶生长技术，在作为n型GaAs基板的晶片的基板101上，依次结晶生成n型GaAs缓冲层来作为缓冲层102，n型AlGaAs包覆层来作为n侧的第1半导体层110，n型AlGaAs引导层来作为n侧的第2半导体层120，包含InGaAs井层和AlGaAs阻挡层的量子阱活性层来作为活性层300，p型AlGaAs引导层来作为p侧的第1半导体层210，p型AlGaAs包覆层来作为p侧的第2半导体层220，p型GaAs接触层来作为p侧的第3半导体层230的第1接触层231，以及n型GaAs电流阻挡层来作为电流阻挡层240。

后面叙述n侧的第1半导体层110以及n侧的第2半导体层120各自的折射率的大小关系，但n侧的第1半导体层110以及n侧的第2半导体层120分别如图3所示，是由多个层构成的多层构造。对于多层构造的n侧的第1半导体层110以及n侧的第2半导体层120的平均折射率，成为n侧的第2半导体层120比n侧的第1半导体层110大的关系。

接下来，如图7B所示，为了形成电流注入区域，在第1接触层231上，通过光刻技术来对包含SiO₂等的掩模601进行图案形成，然后，通过湿式蚀刻技术来蚀刻电流阻挡层240，从而将电流阻挡层240图案化为规定形状。此时，进行蚀刻直到使第1接触层231露出。

这样，通过将电流阻挡层240图案化，能够在电流阻挡层240形成开口部241。另外，用于对电流阻挡层240进行蚀刻的蚀刻液时刻使用硫酸系的蚀刻液。例如，能够使用硫酸∶过氧化氢水∶水＝1∶1∶40的蚀刻液等。

接下来，如图7C所示，在通过氟酸系的蚀刻液来去除掩模601之后，通过基于MOCVD法的结晶生长技术，使p型GaAs接触层结晶生长来作为p侧的第3半导体层230的第2接触层232。具体而言，填埋电流阻挡层240的开口部241，使第2接触层232在电流阻挡层240以及第1接触层231上结晶生长。

接下来，如图7D所示，为了形成分离槽，在第2接触层232上，使用光刻技术来将包含SiO₂等的掩模602图案形成，然后，通过湿式蚀刻技术，从第2接触层232到n侧的第1半导体层110(n型AlGaAs包覆层)的中途进行蚀刻，从而形成具有倾斜的侧壁面的分离槽650。由此，作为分离槽650的侧壁面(倾斜面)，能够在层叠构造体形成侧面105。

形成分离槽650时的蚀刻液适合使用硫酸系的蚀刻液。例如，能够使用硫酸∶过氧化氢水∶水＝1∶1∶10的蚀刻液等。此外，蚀刻液并不局限于硫酸系的蚀刻液，也可以使用有机酸系的蚀刻液或者氨系的蚀刻液。

此外，分离槽650可通过各向同性的湿式蚀刻来形成。由此，能够在层叠构造体形成倾斜面(侧面105)，在层叠构造体形成缩颈构造。侧面105的倾斜角度根据构成层叠构造体的各层的AlGaAs材料的Al组成的组成比而变化。在该情况下，通过提高AlGaAs材料的Al组成，能够加速蚀刻速度。因此，为了将具有图1～图3所示的倾斜的侧面105形成于层叠构造体，通过使第2导电侧半导体层200内的p侧的第2半导体层220的Al组成的组成比为最高，从而在第2导电侧半导体层200中能够使横向(水平方向)的蚀刻速度为最快。由此，能够在p侧的第2半导体层220与p侧的第3半导体层230的界面附近形成层叠构造体的最窄部。

接下来，如图7E所示，在通过氟酸系的蚀刻液来去除掩模602之后，在作为晶片的基板101上的整面，堆积SiN膜来作为介电膜106，然后，使用光刻技术以及蚀刻技术，去除作为电流注入区域的部分的介电膜106。

作为介电膜106的蚀刻，能够对使用了氟酸系蚀刻液的湿式蚀刻或者基于反应性离子蚀刻(RIE)的干式蚀刻进行使用。此外，介电膜106设为SiN膜，但并不局限于此，也可以是SiO₂膜等。介电膜106可以由相对于电气导电性、绝缘特性优良的材料构成。

接下来，如图7F所示，使用光刻技术以及剥离技术，在第2接触层232的上表面形成第2电极104。例如，通过电子束蒸镀法来形成Ti/Pt/Au作为基底电极，然后，通过电镀法来形成Au镀覆电极，从而形成第2电极104。然后，在基板101的背面形成第1电极103。

然后，虽未图示，但通过使用了刀片的切割或者劈开等来分离为棒状，然后，进一步将分离槽作为切割部进行切割从而进行芯片分离。由此，能够制作单片状的半导体激光装置1。

[半导体激光装置的特性]

接下来，与比较例1的半导体激光装置1X进行比较来说明半导体激光装置1的光特性。图8A是表示比较例1的半导体激光装置1X的基板101的主面水平方向(横向)上的建立的折射率分布和光学增益的示意图。图8B是表示沿着图8A的A-A’线的比较例1的半导体激光装置1X的层叠方向(纵向)上的建立的折射率分布、光分布和掺杂剂浓度分布的图表的示意图。

如图8A所示，比较例1的半导体激光装置1X是在横向没有折射率分布差的增益导波型的半导体激光元件。在比较例1的半导体激光装置1X中，若从第2电极104(p侧电极)进行电流注入，则向第2电极104正下的活性层300注入电流，并且通过扩散电流，电流注入宽度在横向扩大。但是，到活性层300被透明化为止所需的电流值变大，此外，通过扩大到第2电极104正下以外的扩散电流，活性层300不被透明化，光学增益的损耗变得非常大。其结果，不能使光分布比第2电极104的宽度明显扩大，不能降低光出射端面的光密度。因此，光学损耗变大，通过发热量的增大，活性层300的温度上升，热饱和等级降低，阈值电流增加或者斜率效率降低，工作电流增加。

此外，如图8B所示，在比较例1的半导体激光装置1X中，若将n侧的第1半导体层110、n侧的第2半导体层120、p侧的第1半导体层210以及p侧的第2半导体层220的折射率分别设为n₁₁、n₁₂、n₂₁、n₂₂，则成为n₁₁＜n₁₂、n₂₂＜n₂₁、n₁₁＝n₂₂、n₁₂＝n₂₁。

在这样构成的比较例1的半导体激光装置1X中，在纵向的光分布中，在活性层300存在光分布(近场)的最大强度。因此，光分布也分布于n侧的第2半导体层120(n侧光引导层)和p侧的第1半导体层210(p侧光引导层)，经由用于具有n侧的第2半导体层120与p侧的第1半导体层210的电气导电性的杂质的自由载流子损耗α_free变大，整体的光损耗α变得非常大。

这样，在横向不具有建立的折射率差且没有横向的光约束构造的单纯的增益导波型的半导体激光装置1X中，横向和纵向的光的损耗都较大，因此难以在高效率且低电流驱动下实现每1个发射极几十W级的光输出。

与此相对地，本实施方式中的半导体激光装置1是在横向不具有建立的折射率差且没有横向的光约束构造的增益导波型的半导体激光元件，但能够以高效率并且低电流驱动实现每1个发射极几十W级的光输出。以下，对该点进行说明。

图9A是表示实施方式1所涉及的半导体激光装置1的基板101的主面水平方向(横向)上的建立的折射率分布和光学增益的示意图。图9B是表示沿着图9A的A-A’线的实施方式1所涉及的半导体激光装置1的层叠方向(纵向)上的建立的折射率分布、光分布和掺杂剂浓度分布的图表的示意图。

活性层300的阱层320(图3)非常薄的膜，因此可通过微量电流注入而透明化。如图9A所示，电流阻挡层240的开口部241(电流开口宽度)的正下的活性层300达到阈值增益，但在本实施方式中，p侧的第2半导体层220以及p侧的第1半导体层210为台面形状，因此通过开口部241而被注入的电流从开口部241向活性层300的方向扩散为末端变宽型，比开口部241的开口宽度更宽地扩大并注入到活性层300。

由此，活性层300中的透明的区域在横向扩大，成为比开口部241的开口宽度宽的宽度。因此，光分布比开口部241的宽度更大地在横向扩大。换句话说，增益较大且容易透明化，此外，光损耗较小。其结果，能够减少阈值电流并且能够减少光出射端面的光密度，难以产生增益饱和。因此，能够抑制高输出时的斜率效率的降低并且能够减少工作电流，进一步地，能够抑制光出射端面的COD，因此能够容易大输出化。

此外，如图9B所示，在本实施方式所涉及的半导体激光装置1中，若将n侧的第1半导体层110、n侧的第2半导体层120、p侧的第1半导体层210以及p侧的第2半导体层220的折射率分别设为n₁₁、n₁₂、n₂₁、n₂₂，则满足n₂₂＜n₁₁＜n₁₂并且n₁₂≥n₂₁的关系式。在本实施方式中，成为n₂₂＜n₂₁＜n₁₁＜n₁₂。

在这样构成的半导体激光装置1中，针对层叠构造体中导波的光，基板101的主面的法线方向(纵向)上的光分布的最大强度位置处于第1导电侧半导体层100内。具体而言，层叠构造体中导波的激光的纵向上的光分布的最大强度位置存在于n侧的第2半导体层120(n侧光引导层)。

进一步地，在本实施方式中，如图9B所示，使激光的最大强度位置位于n侧的第2半导体层120，并且使纵向的光分布的大部分的区域位于n侧的第2半导体层120。换句话说，本实施方式中的半导体激光装置1是使光在n侧半导体区域导波的n侧导波激光器。

这样，在本实施方式中的半导体激光装置1中，层叠构造体被构成为将纵向上的光分布的最大强度位于n侧的第2半导体层120，使光在n侧半导体区域导波。由此，能够使自由载流子损耗α_free最小化，能够使向活性层300的注入载流子的利用效率最大限地提高。其结果，能够以低电压驱动、低阈值电流以及高斜率效率进行工作，能够以高效率并且低电流驱动实现每1个发射极几十W级的光输出。

此外，从光学增益的观点出发，活性层300可以是量子阱构造，但其中，活性层300可以是单一量子阱构造(SQW)。使用图10～图17来对这方面进行说明。

图10是在高输出的光输出10W时的半导体激光装置1中，将建立的折射率差ΔN、电流阻挡层240的开口部241的开口宽度Ws、以及活性层300的阱层320的阱数(SQW、DQW、TQW)作为参数，活性层300的模式损耗以及10W工作电流值的计算结果的汇总数据。另外，SQW、DQW、TQW分别表示活性层300的阱层320的阱数是1个、2个、3个的情况。

图11表示图10所示的活性层300为SQW构造(单一量子阱构造)且光输出为10W的情况下的工作载流子分布、光分布(近场)以及模式增益损耗分布的计算结果。

图12表示图10所示的活性层300为DQW构造(双量子阱构造)且光输出为10W的情况下的工作载流子分布、光分布(近场)以及模式增益损耗分布的计算结果。

图13表示图10所示的活性层300为TQW构造(三量子阱构造)且光输出为10W的情况下的工作载流子分布、光分布(近场)以及模式增益损耗分布的计算结果。

光波导中的光损耗大类别地分为光波导中的自由载流子损耗α_free、反射损耗α_m和导波损耗αi。将这些损耗的合计称为全波导损耗。

在半导体激光装置1中，相对于通过电流注入而在活性层300产生的增益，乘上了向活性层300的光的约束系数的模式增益在与全波导损耗相协调的状态下产生激光振荡。此时，在电流阻挡层240的开口部241的外侧区域的活性层300，电流注入量变小，开口部241的外侧区域的活性层300针对激光振荡的光作为吸收体而发挥功能。因此，在开口部241的外侧区域的活性层300产生模式损耗。

在该情况下，通过增大向电流阻挡层240的开口部241的内侧区域的电流注入量，增大开口部241的内侧区域所对应的活性层300的模式增益，来补偿开口部241的外侧区域的模式损耗，产生激光振荡。

这样，在活性层300的模式损耗的积分值与波导损耗平衡的状态下产生激光振荡。因此，在模式损耗较大的构造中，导致激光振荡的阈值电流值的增大。

在图10～图13中，针对仅对活性层300中的模式损耗成分进行了积分的模式损耗，表示各种ΔN的构造中的开口部宽度依存性的计算结果。

如图10的(a)～(e)所示可知，增大ΔN对阱数较少的活性层300中的模式损耗的减少有效果。

此外，SQW构造相比于DQW构造以及TQW构造，活性层300中的工作中的模式损耗较小。特别地，本实施方式中的半导体激光装置1是在n侧半导体区域对光进行导波的构造(n侧导波激光构造)，但即使ΔN为1×10^-3以下，活性层300中的工作中的模式损耗也较小。

并且，SQW构造不仅工作电流值较小，而且工作电流值的开口宽度依存性也较小，对开口宽度Ws为50μm以上的宽条纹构造有利。特别地，如图10的(c)所示，开口宽度Ws为75μm以上，ΔN为1×10^-3以下，低工作电流变小。

此外，如图11所示，若ΔN较大，则载流子烧洞变大，漏电流可能增大。另一方面，若ΔN较小，则光分布向开口宽度的外部扩大，载流子烧洞被抑制。由此，能够减少漏电流。

此外，图14是在低输出的光输出1W时的半导体激光装置1中，与图10同样地，将建立的折射率差ΔN、电流阻挡层240的开口部241的开口宽度Ws、以及活性层300的阱层320的阱数(SQW、DQW、TQW)作为参数，活性层300的模式损耗以及10W工作电流值的计算结果的汇总。

图15表示图14所示的活性层300为SQW构造(单一量子阱构造)且光输出为1W的情况下的工作载流子分布、光分布(近场)以及模式增益损耗分布的计算结果。

图16表示图14所示的活性层300为DQW构造(双量子阱构造)且光输出为1W的情况下的工作载流子分布、光分布(近场)以及模式增益损耗分布的计算结果。

图17表示图14所示的活性层300为TQW构造(三量子阱构造)且光输出为1W的情况下的工作载流子分布、光分布(近场)以及模式增益损耗分布的计算结果。

在图14～图15中，针对仅对活性层300中的模式损耗成分进行积分的模式损耗，表示各种ΔN的构造中的开口部宽度依存性的计算结果。

如图14的(a)～(e)所示，在1W工作时，增大ΔN对阱数较少的活性层300中的模式损耗的减少有效果。此外，在1W工作时，SQW构造相比于DQW构造以及TQW构造，活性层300中的工作中的模式损耗较小，即使ΔN为1×10^-3以下，活性层300中的工作中的模式损耗也相对较小。

并且，在1W工作时，SQW构造不仅工作电流值较小，工作电流值的开口宽度依存性也较小，对开口宽度Ws为50μm以上的宽条纹构造有利。另外，在1W工作时，若ΔN为1×10^-4以上，则工作电流值几乎相同。

此外，如图15所示，在SQW构造且1W工作时的情况下，若ΔN较小，则活性层300中的模式损耗变大，但如图16以及图17所示，模式损耗的大小比DQW构造以及TQW构造小。

这样，如图10～图13以及图14～图15所示，确认了SQW构造相比于DQW构造以及TQW构造，(i)活性层300中的工作中的模式损耗较小，(ii)即使是n侧导波激光构造的特征中的1×10^-3以下的非常小的建立的折射率差ΔN，活性层300中的工作中的模式损耗也较小，(iii)不仅工作电流值较小，而且工作电流值的开口宽度依存性较小，对Ws为50μm以上的宽条纹构造有利，(iv)Ws为75μm以上，ΔN为1×10^-3以下，工作电流值较小(换句话说，光分布向开口部241的外部扩大，具有基于载流子烧洞抑制的漏电流的减少效果)。

因此，在本实施方式中的半导体激光装置1中，为了最大限地引出这样的效果，作为电流阻挡层240，使用n型的半导体材料，具体而言，使用n-GaAs。此外，基于以上的结果，电流阻挡层240的开口部241的开口宽度Ws决定为100μm并进行了半导体激光装置1的试制。

接下来，以下说明半导体激光装置1针对来自光波导的泄漏光的特性。

首先，在本实施方式中，所谓泄漏光，是指以多横向模式振荡并在谐振器长度方向导波的光的光分布中，在谐振器内传播时产生的散射光或者从活性层300漏出的自然释放光。这样的泄漏光在以每1个发射极10W级的光输出进行动作时，量增大，不能忽略。

进一步地，如半导体激光装置1那样，在使层叠构造体的层叠方向(纵向)上的光分布的最大强度位置位于n侧的第2半导体层120(n侧的光引导层)，n侧的第2半导体层120占用纵向的光分布的大部分的构造中，没有对与谐振器长度方向正交并且与基板101的主面水平方向平行(换句话说横向)地漏出的光进行吸收的区域，在横向漏出的泄漏光到达层叠构造体的侧面。因此，在进行以每1个发射极10W级的光输出进行稳定的激光振荡动作上，抑制泄漏光变得重要。

此时，在本实施方式中的半导体激光装置1中，由于用于对形成在品片上的多个半导体激光装置分别进行分割的分离槽所导致的侧面105为倾斜面，因此能够稳定地进行激光振荡动作。针对这方面，与比较例2的半导体激光装置进行比较来进行说明。比较例2的半导体激光装置在图1所示的半导体激光装置1中，具有一对侧面105与基板101的主面的法线方向平行的构造。换句话说，比较例2的半导体激光装置的分离槽的侧壁面为垂直面，成为垂直分离槽构造。

图18是表示在图1所示的半导体激光装置1(本实施方式)和比较例2的半导体激光装置(比较例2)中，使一对侧面105的高度变化时的激光振荡状态的图。在图18中，针对各高度，表示电流-光特性与电流-斜率特性，在本实施方式以及比较例2的任意一个中，都将半导体激光装置阵列化并以排列多个的多发射极构造(发射极数为20个发射极)进行评价。另外，作为评价电流值，使其增加到125A，对激光振荡动作的不同进行比较。

如图18所示，针对比较例2的半导体激光装置，到侧面105的高度为4μm，能够确认激光振荡动作，此外，作为激光特性的电流-光特性也是与本实施方式中的半导体激光装置1几乎同等的结果。

但是，比较例2的半导体激光装置若侧面105的高度超过4.8μm，则突然激光振荡动作停止。此外，从光出射端面漏出较弱的自然释放光，即使将电流注入量上升到125A，也不会进行激光振荡动作。

与此相对地，针对本实施方式中的半导体激光装置1，即使使侧面105的高度变化，稳定的激光振荡动作也持续。具体而言，即使在比较例2的半导体激光装置中产生激光振荡动作的停止的4.8μm中也稳定地持续激光振荡动作，进一步地，即使侧面105的高度为7.5μm也可确认稳定的激光振荡动作。该侧面105的高度为7.5μm，是指上述的图7D的分离槽650的深度达到n侧的第1半导体层110与缓冲层102的界面的长度。

这样，通过设为本实施方式中的半导体激光装置1的构造，即使是横向的光约束的非常弱(建立的折射率差ΔN非常小)的激光构造，也能够抑制在与谐振器长度方向正交并且与基板101的主面水平的方向(横向)上漏出的光影响通过本来想要振荡的谐振器长度方向的光形成的波导模式。

这里，使用图19A以及图19B来说明比较例2的半导体激光装置由于侧面105的高度而突然停止激光振荡动作的机制。图19A以及图19B是示意性地表示激光振荡动作取决于侧面105的高度而停止的比较例2的半导体激光装置1Y中的光分布状态的图。图19A表示分离槽的深度较浅且侧面105的高度较小的情况，图19B表示分离槽的深度较深且侧面105的高度较大的情况。

如图19A所示，在侧面105的高度较小且分离槽的下端形成于第1导电侧半导体层100的n侧的第2半导体层120的中途的情况下，从形成本来想要振荡的谐振器长度方向的光分布的波导模式1漏出的泄漏光之中，在与谐振器长度方向正交并且与基板101的主面平行的方向(横向)上泄漏的光(泄漏光)在一对侧面105的方向传播，但层叠方向的光分布的最大强度存在于n侧的第2半导体层120，因此是向活性层300的约束较弱的构造。因此，由于与基板101的法线方向平行地形成的一对侧面105之中、在n侧的第2半导体层120的侧面反射的泄漏光较少，因此不会形成图19B所示的、本来不想要振荡的泄漏光与经由一对侧面105和活性层300的波导模式2。因此，在本来想要振荡的谐振器长度方向形成的光分布即波导模式1为优势，成为在多横向模式下稳定的激光振荡动作。

但是，如图19B所示，若侧面105的高度较大，分离槽的下端达到第2半导体层120与第1半导体层110的边界，则即使比较例2的半导体激光装置1Y的层叠方向的光分布的最大强度位置位于n侧的第2半导体层120且是向活性层300的约束较弱的构造，在一对侧面105反射的反射光也变多，形成本来不想要振荡的泄漏光和经由一对侧面105与活性层300的波导模式2。由此，在本来想要振荡的谐振器长度方向形成的光分布即波导模式1和不想要振荡的波导模式2冲突，本来想要振荡的谐振器长度方向的波导模式1不稳定，不能形成稳定的振荡波导模式，不能进行激光振荡本身。

这样，在使光损耗之中的导波损耗αi低损耗化的层叠方向的光分布的最大强度位置存在于第2半导体层120的构造中，在泄漏光的衰减机构没有的时刻，不想要振荡的泄漏光和经由一对侧面105与活性层300的波导模式2变得容易振荡，因此泄漏光的衰减的机构极其重要。

接下来，使用图20来说明在使本实施方式中的半导体激光装置1的侧面105的高度变化时，即使在侧面105的高度较小的情况下，即使在侧面105的高度达到缓冲层102的较大的情况下，也以稳定的多横向模式进行振荡的机制。图20是示意性地表示实施方式1所涉及的半导体激光装置1的激光振荡动作状态中的光分布状态的图。

在图20中，(a)表示针对侧面105的高度较小、分离槽的下端形成于第1导电侧半导体层100的n侧的第2半导体层120的中途的情况的激光振荡动作状态，(b)表示针对侧面105的高度较大、侧面105的下端形成于n侧的第2半导体层120与n侧的第1半导体层110的边界的情况的激光振荡动作状态。

如图20的(a)所示，在一对侧面105的高度较小的情况下(换句话说，分离槽深度1较浅的情况下)，从形成本来想要振荡的谐振器长度方向的光分布152的波导模式漏出的光之中，在与谐振器长度方向正交并且与基板101的主面平行的方向上泄漏的泄漏光157在包含一对侧面105的层叠构造体的侧面方向传播。

此时，在本实施方式中的半导体激光装置1中，层叠方向的光分布的最大强度位置存在于n侧的第2半导体层120，因此成为向活性层300的约束较弱的构造，但在第1导电侧半导体层100的一部分即n侧的第2半导体层120的一部分，形成向活性层300侧的宽度变窄的方向倾斜的侧面105(以下，也记载为倾斜面)，因此泄漏光157成为在n侧的第2半导体层120的倾斜面反射的一次反射光158并改变方向，在与光的泄漏源即光分布152的方向相反的方向传播，因此一次反射光158本身衰减。因此，向光的泄漏源即光分布152内的活性层300区域反馈的成分降低。其结果，可抑制从光分布152在横向泄漏的泄漏光157向活性层300反馈，因此不形成本来不想要振荡的泄漏光和经由一对侧面105与活性层300的波导模式，在本来想要振荡的谐振器长度方向形成的光分布152中的波导模式成为优势，即使增大电流注入量也以多横向模式进行稳定工作。

此外，如图20的(b)所示，在一对侧面105的高度较大的情况下(换句话说分离槽深度2较深的情况下)，从形成本来想要振荡的谐振器长度方向的光分布152的波导模式漏出的光之中，在与谐振器长度方向正交并且与基板101的主面平行的方向泄漏的泄漏光157在一对侧面105的方向传播。

此时，在本实施方式中的半导体激光装置1中，层叠方向的光分布的最大强度位置存在于n侧的第2半导体层120，因此成为向活性层300的约束较弱的构造，但倾斜的侧面105形成得较高，以使得第1导电侧半导体层100的全部层的侧面倾斜，因此泄漏光157成为在n侧的第2半导体层120的倾斜面被反射的一次反射光158并改变方向，向光的泄漏源即光分布152的方向返回。此时，一次反射光158在第1半导体层110与第2半导体层120的界面，成为根据第1半导体层110与第2半导体层120的折射率差而反射的二次反射光159，可能向光的泄漏源即光分布152的方向返回。

这样，即使在一对侧面105的高度较大的情况下，一对侧面105也成为倾斜面，因此能够抑制从光分布152在横向泄漏的泄漏光157向活性层300反馈，但一部分的泄漏光157可能向光分布152反馈。

因此，针对侧面105的倾斜角θ(侧面105与基板101的主面所成的角度)，以下详细进行研究。使用图21A以及图21B来对这方面进行说明。图21A以及图21B是实施方式1所涉及的半导体激光装置1的主要部分放大图。另外，在图21A以及图21B中，省略介电膜106。

从本来想要振荡的谐振器长度方向的光分布152在横向漏出的泄漏光157在侧面105(倾斜面)反射并成为一次反射光158且向泄漏源的光分布152返回时的侧面105的倾斜角θ的边界角度如图21A以及图21B所示，倾斜角θ以45°为边界被分为两类。

图21A表示倾斜角θ为45°以下的情况(θ≤45°)。在该情况下，从光分布152在横向漏出的泄漏光157在第1导电侧半导体层100的一部分倾斜的侧面105(倾斜面)反射并成为一次反射光158并改变方向，但该一次反射光158向相对于作为泄漏光157的源头的光分布152远离的方向传播，并立刻衰减。

图21B表示倾斜角θ大于45°的情况(θ＞45°)。在该情况下，从光分布152在横向漏出的泄漏光157的一部分在第2半导体层120的侧面105(倾斜面)反射并成为一次反射光158并改变方向。并且，一次反射光158进一步在n侧的第1半导体层110与缓冲层102的界面，根据n侧的第1半导体层110与缓冲层102的折射率差而反射并成为二次反射光159，向光的泄漏源即光分布152的方向返回。

因此，使用图21B，将从泄漏光157在侧面105反射的点到二次反射光159向光分布152的活性层300返回的距离作为内部反射距离来进行估算。

若使用倾斜角θ(°)来表示内部反射距离，则内部反射距离为最大的距离是在处于第1导电侧半导体层100的最上部的n侧的第2半导体层120与活性层300的界面，侧面105的倾斜开始的情况。因此，将该倾斜开始的点设为倾斜开始点A，从倾斜开始点A在下方反射的一次反射光158作成在与基板101的主面平行的界面反射的二次反射光159，设为二次反射光159到达活性层300时的二次反射光159与活性层300的交点B(未图示)，则从倾斜开始点A到交点B的距离为内部反射距离。

这里，若将从活性层300到二次反射光159的开始点即界面的距离设为d，则内部反射距离被表示为以下的(式1)。

[数学式2]

图22中表示通过到界面的距离d来估计使倾斜角θ变化时的内部反射距离的结果。在图22中，表示倾斜角θ为45°以上时的内部反射距离的估算结果。此外，在图22中，表示在使从活性层300到产生二次反射光159的界面的膜厚变化时(换句话说，使距离d变化时)，将横轴设为倾斜角θ、将纵轴设为内部反射距离时的从活性层300到产生二次反射光159的界面的膜厚的依存性。

如图22所示，可知随着从活性层300到界面的膜厚变大，内部反射距离变长。

基于图22的结果进行了研究之后，考虑若在内部反射距离内不配置泄漏源的光分布152内的活性层300，则是否不能抑制从光分布152泄漏的泄漏光157和经由侧面105的倾斜面与光分布152的活性层300的本来不想要振荡的波导模式，进一步进行了二次反射光159的详细的研究。

在半导体激光装置1中，产生二次反射光159的界面是第1导电侧半导体层100内的n侧的第1半导体层110与n侧的第2半导体层120的界面。在该情况下，在本实施方式中，从活性层300到n侧的第2半导体层120与n侧的第1半导体层110的界面的膜厚为0.6μm。

在从活性层300到n侧的第2半导体层120与n侧的第1半导体层110的界面的膜厚为0.6μm的情况下，若符合图22的估算结果，则可知基于二次反射光159的内部反射距离扩大为若倾斜角θ为50°则成为1μm以下，若倾斜角θ为87°则成为11.4μm左右，若倾斜角θ为89°则成为约35μm左右。

接下来，光分布152是从光出射端面观察的近场的光强度分布，但在层叠构造体中导波的光中的光分布152的光分布宽度在将近场的光分布强度的最大强度设为1时，被定义为1/e²的强度的宽度。换句话说，1/e²强度的宽度占据光分布152的大部分。这里，将在基板101的主面的水平方向扩大的光分布152的1/e²强度的宽度(光分布宽度)设为Nw[μm]。

图23是表示与实施方式1所涉及的半导体激光装置1相同的层叠构造体之中、针对电流阻挡层240的开口部241，使与基板101的主面水平的方向并且与谐振器长度方向垂直的方向上的开口部241的开口宽度Ws(电流开口宽度)变化时的光分布宽度Nw的变化的图。另外，在图23中，将横轴设为开口宽度Ws，将纵轴设为从光分布宽度Nw减去开口宽度Ws的差分(＝Nw-Ws)。该差分表示光分布152比开口部241的开口宽度更向外扩大的区域。

如图23所示，可知若开口宽度Ws扩大为75μm以上，则比开口部241更向外扩大的光分布152的长度约为13μm，即使使开口宽度Ws变化也几乎恒定。认为这是由于，在开口宽度Ws充分大的情况下，建立的折射率分布较小，层叠方向的光分布的最大强度位置与光分布的大部分处于n侧的第2半导体层120内，活性层300由薄膜的量子阱构造形成，因此开口宽度Ws充分宽，在电流流到处于电流阻挡层240的下部的活性层300时，在与基板101的主面水平的方向并且与谐振器长度方向垂直的方向扩大的扩散电流的宽度左右相同，光分布宽度Nw-开口宽度Ws的差分为恒定的值。

根据图23所示的结果可知，开口宽度Ws、光分布宽度Nw和内部反射距离的关系是，作为半导体激光装置1以稳定的多横向模式激光振荡的条件，需要使光分布152进入比内部反射距离更靠内侧。

具体而言，由于半导体激光装置1中的n侧的第2半导体层120的膜厚为0.6μm，因此基于图22，作为极端的情况，光分布152处于比倾斜角θ为89°且内部反射距离为35μm时更靠内侧即可，二次反射光159最接近于光分布152侧的n侧的第2半导体层120的侧面105(倾斜面)的层叠方向的位置为活性层300与第2半导体层120的界面。

在图21B的θ＞45°的情况下，若将第1导电侧半导体层100的倾斜面和n侧的第2半导体层120以及活性层300的界面相交的点设为倾斜开始点A，若将从电流阻挡层240的开口部241的边界到倾斜开始点A的距离设为X，则距离X大于“(内部反射距离)+(光分布宽度Nw-开口宽度Ws)/2”即可。

根据以上，若包含表示内部反射距离的(式1)来一般化，则为了实现稳定的多横向模式，距离X需要满足以下的(式2)的关系。

[数学式3]

在(式2)中，Nw[μm]表示光分布152的宽度(光分布宽度)，Ws[μm]表示电流阻挡层240的开口部241的开口宽度。d[μm]表示从活性层300到作为二次反射光159的开始点的界面的距离。此外，在半导体激光装置1中，最多产生二次反射光159的界面是n侧的第1半导体层110与n侧的第2半导体层120的界面。

因此，距离X作为极端的情况，在倾斜角θ为89°时，根据(式2)，若X＞41.5μm，则能够在不受二次反射光159的影响的情况下，以多横向模式进行激光振荡。根据其结果，在本实施方式中的半导体激光装置1中，设为X＞41.5μm。

根据以上，如图18所示，本实施方式中的半导体激光装置1即使侧面105的高度为任意的大小，也能够以稳定的多横向模式进行激光振荡，在不受来自光分布152的泄漏光的影响的情况下稳定工作。

这里，通过倾斜角θ来将上述的(式2)变形为一般式。倾斜角θ是角度，因此若根据弧度表示通过角度表示来进行式变形，则导出下述式(3)。

[数学式4]

此外，倾斜角θ的可取的范围大于0°，因此倾斜角θ满足以下的(式4)的关系。

[数学式5]

其中，(式4)如以下的(式5)所示，取反三角函数的范围。

[数学式6]

这样，形成侧面105以使得针对X、d、Nw、Ws而成为满足(式4)以及(式5)的倾斜角θ，从而能够在不受从光分布152在横向行进的泄漏光157的影响的情况下稳定地进行工作。

接下来，再次使用图2来说明半导体激光装置1的层叠构造体的侧面105之中比活性层300更靠上部侧的第2侧面105b的形状。

如图2所示，若将第1侧面105a的法线方向D1与基板101的主面的法线方向D0所成的角设为第1角θ1，将第2侧面105b的法线方向D2与基板101的主面的法线方向D0所成的角设为第2角θ2，则可以θ2＞θ1并且满足θ2＞90°的关系。

通过满足这样的关系，能够扩大第2电极104的横向宽度，能够扩大第2电极104与p侧的第3半导体层230中的第2接触层232的接触面积。由此，能够针对基于半导体激光装置1的激光动作时产生的电流流过活性层300的区域以及各层时的电阻成分的发热，扩大散热路径。使用图24来对该方面进行说明。图24示意性地表示在比实施方式1所涉及的半导体激光装置1的层叠构造体中的活性层300更靠上部侧的位置热量扩散的样子。

如图24所示，通过设为θ2＞θ1并且θ2＞90°，能够将比层叠构造体中的p侧的第3半导体层230更靠上部的位置设为反向台面形状。

由此，能够使激光动作时产生的热量向斜外侧方向扩散，因此能够高效地对层叠构造体中产生的热量进行散热。进一步地，通过设为反向台面形状，能够扩大比p侧的第3半导体层230更靠上侧的层间的接触面积，因此也能够减少接触电阻。

另外，为了提高散热性，处于比p侧的第1半导体层210更靠上侧的层由热传导性优良的材料构成为宜，例如若为AlGaAs系材料，则Al组成极其低为宜。特别地，进一步优选不包含Al。此外，从电阻的观点出发，Al组成较低也能够低电阻化。在本实施方式中的半导体激光装置1中，鉴于以上情况，处于比p侧的第2半导体层220更靠上侧的层由不包含Al的GaAs材料构成。

[总结]

如以上说明那样，在本实施方式中的半导体激光装置1中，使层叠方向的光分布的最大强度位于第1导电侧半导体层100内(在本实施方式中n侧的第2半导体层120)，并且使光分布的大部分存在于第1导电侧半导体层100内(在本实施方式中n侧的第2半导体层120)，活性层300为量子阱构造并且表示基于SQW构造的优势，详细研究了相对于半导体激光装置1中形成的电流阻挡层240的开口部241的开口宽度的光分布(近场)的大小、和相对于从光分布在与谐振器长度方向正交并且与基板101的主面水平的方向(横向)漏出的泄漏光，层叠构造体的一对侧面105的倾斜角，为了对本来不想要振荡的泄漏光和经由层叠构造体的一对侧面105和光分布内的活性层300的波导模式进行抑制，以本来想要振荡的谐振器长度方向的稳定的多横向模式使其工作，详细研究了倾斜的一对侧面105的倾斜角、和从一对侧面105到光分布的距离等。这样的研究包含文献在内在过去没有例子，这次首次关注该方面而进行详细研究，构筑了本公开的技术。

此外，为了实现每1个发射极10W级的光输出，需要同时提高散热性，但与这次研究同时地，新发现扩大热扩散路径的构造，首次构建并实现了兼备泄漏光的抑制和较高的散热性的技术。

具体而言，在本实施方式中的半导体激光装置1中，在从层叠构造体中的第1电侧半导体层100的一部分到第2导电侧半导体层200的部分形成一对侧面105，活性层300具有比电流阻挡层240的开口部241的第1宽度宽的第2宽度，第1导电侧半导体层100的至少一部分中的一对侧面105相对于基板101的主面倾斜，针对层叠构造体中导波的光，基板101的主面的法线方向上的光分布的最大强度位置处于第1导电侧半导体层100内。

由此，能够抑制从光波导路(光分布)在横向泄漏的光向活性层300反馈，即使增大电流注入量也能够以多横向模式稳定地输出激光。因此，能够实现大输出且长期可靠性优良的半导体激光装置1。

另外，在本实施方式中的半导体激光装置1中，若第1反射膜410能够使前端面1a的反射率R1降低，第2反射膜420能够使后端面1b的反射率R2增加，则作为第1反射膜410以及第2反射膜420的材料，并不局限于Al₂O₃、SiO₂以及Ta₂O₅组合，也可以将ZrO₂、TiO₂、SiN、BN、AlN以及Al_xO_yN(x＞y)任意地组合。

此外，在本实施方式中的半导体激光装置1中，n侧的第1半导体层110设为包含n-Al_0.15Ga_0.85As的n型的第1包覆层111、包含n-Al_0.335Ga_0.665As的n型的第2包覆层112、包含n-Al_0.335Ga_0.665As的n型的第3包覆层113的三层构造，为了进行光约束构造和自由载流子吸收的减少，使Al组成和杂质掺杂剂浓度匹配于层叠方向的光分布来增减，但n侧的第1半导体层110可以是多层构造也可以是单层构造。即使n侧的第1半导体层110是单层构造，也能够起到相同的效果。

此外，在本实施方式中的半导体激光装置1中，n侧的第2半导体层120设为包含n-Al_0.27Ga_0.73As的n型的第1光波导路层121、包含n-Al_0.27Ga_0.73As的n型的第2光波导路层122、包含n-Al_0.25Ga_0.75As的n型的第3光波导路层123的三层构造，为了设为层叠方向上的光分布中心存在的引导层构造并且以高精度控制光分布并进行自由载流子吸收的减少，使Al组成与杂质掺杂剂浓度匹配于层叠方向的光分布而增减，但n侧的第2半导体层120可以是多层构造也可以是单层构造。即使n侧的第2半导体层120是单层构造，也能够起到相同的效果。

此外，在本实施方式中的半导体激光装置1中，活性层300设为将包含un-Al_0.25Ga_0.75As的第1势垒层310、包含un-In_0.17Ga_0.83As的阱层320、包含un-Al_0.25Ga_0.75As的第2势垒层330层叠的单一量子阱构造，形成为使得效果最大，但活性层300即使是包含2个以上的量子阱层的多量子阱构造也能够起到相同的效果。

此外，本实施方式中的半导体激光装置1对基板101使用在[011]方向偏离0.2°的(100)面基板，如图1所示，制作为一对侧面105(倾斜面)是几乎对称形状，但也能够对基板101的主面(100)使用在[011]偏离方向偏离0.2°～10°的(100)面的基板。在该情况下，一对侧面105(倾斜面)为左右非对称的形状，在该情况下，若将偏离角度设为则一对侧面105a的(倾斜面)形状是，[011]方向侧的侧面105a的倾斜面为陡斜面(相对于0.2°偏离基板，偏离角度为正的倾斜：的倾斜角)，另一个侧面105a的(倾斜面)形状为缓斜面形状(相对于0.2°偏离基板偏离角度为负的倾斜：的倾斜角)，若是满足(式4)以及(式5)的关系的范围则能够起到相同的效果。此外，在该情况下，一对侧面105b的(倾斜面)形状是，[011]方向侧的侧面105b的倾斜面为的倾斜角，另一个侧面105b的(倾斜面)形状为的倾斜角。

此外，在本实施方式中的半导体激光装置1中，p侧的第2半导体层220设为包含p-Al_0.65Ga_0.35As的p型的第1包覆层221、包含p-Al_0.65Ga_0.35As的p型的第2包覆层222、包含p-Al_0.15Ga_0.85As的p型的第3包覆层223的三层构造，通过折射率的高精度控制，使层叠方向的光最大强度和光分布的大部分存在于n侧的第2半导体层120(n侧光引导层)从而实现被超低损耗化(光导波损耗αi＝0.5cm^-1)的光波导路，但p侧的第2半导体层220可以是多层构造也可以是单层构造。即使p侧的第2半导体层220是单层构造，也能够起到相同的效果。

此外，本实施方式中的半导体激光装置1即使设为具有多个发射极的多发射极构造的半导体激光装置也能够起到相同的效果。例如，如图25A以及图25B所示，通过将半导体激光装置1排列多个，能够设为具有多个发射极的多发射极构造的半导体激光装置。在该情况下，多发射极构造的半导体激光装置具有多个电流阻挡层240的开口部241，多个开口部241分别被从第1导电侧半导体层100的一部分遍及第2导电侧半导体层200而形成的分离槽分离。另外，图25B是图25A的B-B’线处的剖视图。

此外，在本实施方式中的半导体激光装置1中，使用GaAs基板来作为基板101，在GaAs基板上，通过GaAs、AlGaAs以及InGaAs的GaAs系半导体材料来形成层叠构造体的各层，但构成半导体激光装置1的层叠构造体的材料并不限定于此。

例如，也可以使用GaN基板来作为基板101，在GaN基板上，通过GaN、AlGaN、InGaN或者AlGaInN等的氮化物系半导体材料来形成层叠构造体的各层。作为一个例子，使用图26以及图27来对使用了Al_xGa_1-x-yIn_yN(0≤x≤1，0≤y≤1)系的材料的半导体激光装置1A进行说明。图26是实施方式1的变形例所涉及的半导体激光装置1A的剖视图。图27是表示图26所示的半导体激光装置1A中的光波导路内的层叠方向的折射率分布与光分布的图。

如图26所示，半导体激光装置1A是具备第1导电侧半导体层100A、活性层300A、第2导电侧半导体层200A被依次层叠的层叠构造体的端面出射型的激光元件，以横向模式多模式振荡并出射激光。

具体而言，半导体激光装置1A具备：基板101A、形成于基板101A的上表面的缓冲层102A、形成于缓冲层102A上的第1导电侧半导体层100A、形成于第1导电侧半导体层100A上的活性层300A、形成于活性层300A上的第2导电侧半导体层200A、形成于基板101A的下表面的第1电极103A、形成于第2导电侧半导体层200A上的第2电极104A。

在本变形例中，基板101A是n-GaN基板。缓冲层102A例如是膜厚1μm的n-GaN层。

第1导电侧半导体层100A(n侧半导体层)具有：形成于缓冲层102A上的n侧的第1半导体层110A、形成于n侧的第1半导体层110A上的n侧的第2半导体层120A。

n侧的第1半导体层110A是包含膜厚3.7μm的n-Al_0.026Ga_0.974N的n型的包覆层。

n侧的第2半导体层120A是n侧光引导层即第1光引导层(总膜厚1.04μm)，是包含un-In_0.02Ga_0.98N的未掺杂的第1光波导路层121A(膜厚0.5μm)、包含n-Al_0.026Ga_0.974N的n型的第2光波导路层122A(膜厚0.03μm)、包含n-GaN的n型的第3光波导路层123A(膜厚0.22μm)、包含un-In_0.008Ga_0.992N的未掺杂的第4光波导路层124A(膜厚0.02μm)被依次层叠的层叠膜。

活性层300A上的第2导电侧半导体层200A(p侧半导体层)具有：p侧的第1半导体层210A、p侧的第2半导体层220A、p侧的第3半导体层230A、电流阻挡层240A。

p侧的第1半导体层210A是p侧光引导层即第2光引导层，形成于活性层300A上。p侧的第1半导体层210A具有未掺杂光引导层211A(膜厚0.0354μm)、载流子溢出抑制层212A(膜厚0.0539μm)。未掺杂光引导层211A是包含un-In_0.008Ga_0.992N的第1光波导路层211Aa(膜厚0.017μm)、包含un-In_0.003Ga_0.997N的p型的第2光波导路层211Ab(膜厚0.0135μm)、包含un-GaN的p型的第3光波导路层211Ac(膜厚0.0049μm)被依次层叠的层叠膜。载流子溢出抑制层212A是包含p-GaN的第1载流子溢出抑制层212Aa(膜厚0.0049μm)、包含p-Al_0.36Ga_0.64N的第2载流子溢出抑制层212Ab(膜厚0.005μm)、包含p-Al_0.026Ga_0.974N的第3载流子溢出抑制层212Ac(膜厚0.044μm)被依次层叠的层叠膜。

p侧的第2半导体层220A是p型的包覆层，形成于p侧的第1半导体层210A上。p侧的第2半导体层220A(总膜厚0.595μm)是包含p-Al_0.026Ga_0.974N的p型的第1包覆层221A(膜厚0.505μm)、包含被高浓度掺杂的p-Al_0.026Ga_0.974N的p型的第2包覆层222A(膜厚0.09μm)被依次层叠的层叠膜。

p侧的第3半导体层230A形成于电流阻挡层240A上以及p侧的第2半导体层220A上，以使得填埋电流阻挡层240A的开口部241A。p侧的第3半导体层230A是包含p-GaN的p型的接触层(膜厚0.05μm)。

电流阻挡层240A是膜厚0.15μm的包含n-Al_0.15Ga_0.85N的p侧的半导体层，形成于p侧的第2半导体层220A上。在本变形例中，电流阻挡层240A是n型的电流阻挡层。电流阻挡层240A具有与电流注入区域对应的开口部241A。电流阻挡层240A的开口部241A例如是与图2所示的电流阻挡层240的开口部241相同的形状。

活性层300A是包含un-In_0.008Ga_0.992N的第1势垒层310A(膜厚0.019μm)、包含un-In_0.066Ga_0.934N的阱层320A(膜厚0.0075μm)、包含un-In_0.008Ga_0.992N的第1势垒层310A(膜厚0.019μm)、包含un-In_0.066Ga_0.934N的阱层320A(膜厚0.0075μm)、包含n-In_0.008Ga_0.992N的第2势垒层330A(膜厚0.019μm)被依次层叠的双量子阱构造的层叠膜。另外，活性层300A的组成是In_xGa_1-xN(0≤x≤1)即可。在该情况下，发光波长是400nm～550nm。

此外，第1电极103A(n侧电极)以及第2电极104A(p侧电极)与图1所示的半导体激光装置1的第1电极103以及第2电极104相同，通过第1电极103A以及第2电极104A来进行电流供给。

此外，在本变形例中，也在半导体激光装置1A的层叠构造体形成一对侧面105。一对侧面105与上述实施方式1中的半导体激光装置1同样地，在从第1导电侧半导体层100A的一部分到第2导电侧半导体层200A的部分形成为倾斜面。

另外，虽未图示，但构成半导体激光装置1A的层叠构造体与图2所示的半导体激光装置1同样地，具备激光的出射端面即前端面1a、与前端面1a相反的一侧的面即后端面1b、将前端面1a和后端面1b设为谐振器反射镜的光波导路。

此外，在本变形例中的半导体激光装置1A中，也与图2所示的半导体激光装置1同样地，向光波导路的电流注入区域的宽度被电流阻挡层240A划定。具体而言，电流注入区域对应于电流阻挡层240A的开口部241A。换句话说，在本变形例中，电流注入区域的宽度也被电流阻挡层240A的开口部241A的开口宽度划定。

如图27所示，在本变形例中的半导体激光装置1A中，与上述实施方式1中的半导体激光装置1同样地，在从层叠构造体中的第1电侧半导体层100A的一部分到第2导电侧半导体层200A的部分形成一对侧面105，光分布的最大强度位置以及光分布的大部分存在于n侧的第2半导体层120A(n侧光引导层)。

通过设为这样的构造，在本变形例中的半导体激光装置1A中，也能够通过与半导体激光装置1相同的机制来抑制泄漏光等的影响。由此，能够以低损耗并且稳定的多横向模式进行工作。

以上，通过本变形例所涉及的半导体激光装置1A，能够起到与上述实施方式1所涉及的半导体激光装置1相同的效果。

另外，在半导体激光装置1、1A中，使用GaAs基板或者GaN基板来作为基板101，但并不局限于此。例如，通过使用InP基板来作为基板101，在InP基板上，任意选择GaAs、AlGaAs、AlGaAsP、InAlGaAsP、InP、GaInP、GaP、AlGaP以及InGaAsP等的半导体材料来形成层叠构造体的各层，从而构成半导体激光装置也能够起到相同的效果。

此外，作为本变形例之一，也可以将半导体激光装置1设为经由隧道结而在层叠方向层叠多个的层叠型激光构造。通过使位于层叠的下部或者上部的各个半导体激光装置1中的第1导电侧半导体层100的一部分倾斜，也能够起到与上述实施方式1所涉及的半导体激光装置1相同的效果。

(实施方式2)

接下来，使用图28A以及图28B来对实施方式2所涉及的半导体激光模块进行说明。图28A是实施方式2所涉及的半导体激光模块4的俯视图，图28B是该半导体激光模块4的侧面图。

本实施方式中的半导体激光模块4具备上述实施方式1中的半导体激光装置1。具体而言，如图28A以及图28B所示，半导体激光模块4具备：金属基台41、被配置于金属基台41上的基台42、被配置于基台42上的半导体激光装置1、被配置于从半导体激光装置1出射的激光1L的光路上的第1光学元件43以及第2光学元件44。

一般地，半导体激光装置通过发热而产生来自活性层的载流子泄漏，热饱和等级降低。此外，半导体激光装置1容易受到外部应力的影响，若从外部受到过度的应力，则半导体材料的结晶性劣化，长期可靠性降低。此外，半导体激光装置的安装中通常使用金锡焊料，因此半导体激光装置在金锡焊料熔融的程度的高温状态下被安装。因此，若将半导体激光装置安装于热膨胀系数与半导体激光装置较大不同的材料，则由于加热-冷却工程而在半导体激光装置产生基于热膨胀系数差的安装应力。

在本实施方式中，考虑这些，在具有较高的散热性的金属基台41上，配置了热传导率较高并且接近于半导体激光装置1中使用的半导体材料的晶格常数的基台42，并且在该基台42上安装半导体激光装置1。

金属基台41例如可以由铜构成。此外，基台42可以由接近于半导体激光装置1的晶格常数的材料、例如、包含铜以及钨的材料、包含铜、钨以及金刚石的材料、或者包含氮化铝的材料构成。此外，可以在金属基台41的内部形成液体循环的沟道。由此，通过使冷却水在沟道内循环从而能够进一步提高散热性，因此能够以高输出来使半导体激光装置1工作，并且减少向半导体激光装置1的安装应力，确保长期可靠性。

第1光学元件43在从半导体激光装置1出射的激光L1之中，仅将纵向的光成形为平行光。第2光学元件44针对通过第1光学元件43而纵向的光成形为平行光的激光L1，将横向的光成形为平行光。通过该结构，激光L1的形状不再取决于距半导体激光装置1的距离。由此，能够实现能够高效地利用从半导体激光装置1出射的激光L1的半导体激光模块4。

以上，本实施方式中的半导体激光模块4具备实施方式1中的半导体激光装置1，因此能够低电力工作并且能够实现高输出的半导体激光模块。

另外，在本实施方式中，使用了实施方式1中的半导体激光装置1，但并不局限于此。例如，也可以使用图26所示的半导体激光装置1A，也可以使用图25A以及图25B所示的多发射极构造的半导体激光装置。通过使用多发射极构造的半导体激光装置，能够进一步提高半导体激光模块的光输出。

(实施方式3)

接下来，使用图29来对实施方式3所涉及的焊接用激光源系统5进行说明。图29是表示实施方式3所涉及的焊接用激光源系统5的结构的图。

如图29所示，焊接用激光源系统5具备：振荡器51、头部52、设置于振荡器51与头部52之间的光路53、用于对振荡器51进行驱动的驱动电源装置54、用于冷却振荡器51的冷却装置55。

振荡器51具备：第1半导体激光模块56a、第2半导体激光模块56b、第3半导体激光模块56c、光合波器57、以及设置于第1～第3半导体激光模块56a～56c与光合波器57之间的第1～第3光路58a～58c。第1～第3半导体激光模块56a～56c例如是实施方式2中的半导体激光模块4。因此，焊接用激光源系统5作为光源，具备出射激光的半导体激光装置1。

头部52具备光学元件59。光学元件59例如是具有聚光作用的凸透镜等。

振荡器51的第1～第3半导体激光模块56a～56c通过驱动电源装置54而被供给电力，输出成形为平行光的激光。

从第1～第3半导体激光模块56a～56c输出的3条激光分别通过第1光路58a、第2光路58b以及第3光路58c，被导向光合波器57。第1～第3光路58a～58c例如能够由光纤、反射镜等的光学元件构成。

光合波器57具有对光进行合并以使得由第1～第3光路58a～58c引导的3条激光成为单一的光路的功能。光合波器57例如能够由合波棱镜、衍射光栅等构成。通过该光合波器57，在具备多个半导体激光模块的情况下也能够将向头部52的光路53简单化。

光路53与第1～第3光路58a～58c同样地，能够由光纤、反射镜等的光学元件构成。在固定头部52来构成焊接用激光源系统5的情况下，可以通过反射镜等的光学元件来构成光路53。另一方面，在使头部52可动来构成焊接用激光源系统5的情况下，可以由光纤等构成光路53。

头部52的光学元件59使经由光路53而从振荡器51引导的激光聚光于一点。由此，能够以较高的光密度直接向焊接对象物照射来自被搭载于第1～第3半导体激光模块56a～56c的半导体激光装置的激光。进一步地，能够直接利用半导体激光装置的激光，因此通过变更半导体激光装置，能够容易地变更所利用的激光的波长。因此，能够选择与焊接对象物的光的吸收率一致的波长，能够提高焊接加工的效率。

以上，通过本实施方式中的焊接用激光源系统5，具备搭载有实施方式1中的半导体激光装置1的半导体激光模块，因此能够实现可低电力工作并且高输出的焊接用激光源系统。

另外，在本实施方式中使用的第1～第3半导体激光模块56a～56c中，搭载了实施方式1中的半导体激光装置1，但并不局限于此。例如，第1～第3半导体激光模块56a～56c也可以搭载图26所示的半导体激光装置1A，也可以搭载图25A以及图25B所示的多发射极构造的半导体激光装置。

此外，在本实施方式中的焊接用激光源系统中，搭载了3个半导体激光模块，但并不局限于此。在该情况下，通过增加半导体激光模块的搭载数，能够得到更高的光输出。

此外，本实施方式中的焊接用激光源系统5也能够实现为激光焊接设备等的激光焊接装置。

此外，在本实施方式中，将光路53设为向光纤的芯体添加了稀土类的放大用光纤，在放大用光纤的两端，设置具有用于在放大用光纤中约束光的功能的FBG(Fiber BraggGrating：光线布拉格光栅)，从而能够实现将通过放大用光纤来放大的光设为焊接用光源的光纤激光焊接装置。

(其他变形例)

以上，基于实施方式来对本公开所涉及的半导体激光装置等进行了说明，但本公开并不限定于上述的实施方式。

例如，在上述实施方式中，半导体激光装置设为通过使层叠方向的光分布中的激光的最大强度位置位于第1导电侧半导体层100内(具体而言n侧的第2半导体层120)从而使光在n侧半导体区域导波的n侧导波激光器，但并不局限于此。换句话说，层叠方向的光分布中的激光的最大强度位置也可以存在于活性层300内或者第2导电侧半导体层200内。

但是，在该情况下，可以将层叠构造体的侧面105由第1侧面105a和第2侧面105b构成，并且θ1＜90°且θ2＞90°，以使得从形成本来想要振荡的谐振器长度方向的光分布的导波模式漏出的光之中的横向的泄漏光在侧面105反射并不反馈到光分布。

此外，上述实施方式中的半导体激光装置能够用于半导体激光模块以及焊接用激光源系统。

在该情况下，半导体激光模块例如能够由金属基台、配置于金属基台上的基台、配置于基台上的半导体激光装置、配置于从半导体激光装置出射的激光的光路上的光学元件构成。这样，通过使用上述实施方式中的半导体激光装置，能够实现可低电力工作且高输出的半导体激光模块。

此外，作为焊接用激光源系统，例如，能够由具有上述半导体激光模块的振荡器、使从振荡器引导的激光聚光于一点的头部、用于冷却振荡器的冷却装置构成。这样，通过使用具有上述实施方式中的半导体激光装置的半导体激光模块，能够实现可低电力工作且高输出的焊接用激光源系统。

此外，对各实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的方式、在不脱离本公开的主旨的范围内将各实施方式中的结构要素以及功能任意地组合从而实现的方式也被包含于本公开。

产业上的可利用性

本公开所涉及的半导体激光装置能够以低电力工作并且高输出使激光出射，因此例如作为焊接用光源、投影仪光源、显示器用光源、照明用光源或者其他的电子装置、信息处理装置等中使用的光源等有用。

-符号说明-

1、1A、1X、1Y 半导体激光装置

1a 前端面

1b 后端面

4 半导体激光模块

5 焊接用激光源系统

41 金属基台

42 基台

43 第1光学元件

44 第2光学元件

46 树脂

51 振荡器

52 头部

53 光路

54 驱动电源装置

55 冷却装置

56a 第1半导体激光模块

56b 第2半导体激光模块

56c 第3半导体激光模块

57 光合波器

58a 第1光路

58b 第2光路

58c 第3光路

59 光学元件

100、100A 第1导电侧半导体层

101、101A 基板

102、102A 缓冲层

103、103A 第1电极

104、104A 第2电极

105 侧面

105a 第1侧面

105b 第2侧面

106 介电膜

110、110A n侧的第1半导体层

111 第1包覆层

112 第2包覆层

113 第3包覆层

120、120A n侧的第2半导体层

121、121A 第1光波导路层

122、122A 第2光波导路层

123、123A 第3光波导路层

124A 第4光波导路层

152 光分布

157 泄漏光

158 一次反射光

159 二次反射光

200、200A 第2导电侧半导体层

210、210A 第1半导体层

211 p侧的第1光波导路层

211A 未掺杂光引导层

211Aa 第1光波导路层

211Ab 第2光波导路层

211Ac 第3光波导路层

212 第2光波导路层

212A 载流子溢出抑制层

212Aa 第1载流子溢出抑制层

212Ab 第2载流子溢出抑制层

212Ac 第3载流子溢出抑制层

220、220A p侧的第2半导体层

221、221A 第1包覆层

222、222A 第2包覆层

223 第3包覆层

230、230A p侧的第3半导体层

231 第1接触层

232 第2接触层

240、240A 电流阻挡层

241、241A 开口部

300、300A 活性层

310、310A 第1势垒层

320、320A 阱层

330、330A 第2势垒层

410 第1反射膜

420 第2反射膜

510 第1空位扩散区域

520 第2空位扩散区域

601 掩模

602 掩模

650 分离槽。

Claims (14)

1.一种半导体激光装置，在基板的主面的上方，具备第1导电侧半导体层、活性层以及第2导电侧半导体层被依次层叠的层叠构造体，以多模式进行激光振荡，

所述第2导电侧半导体层具有电流阻挡层，所述电流阻挡层具有用于划定电流注入区域的开口部，

在所述层叠构造体中的从所述第1导电侧半导体层的一部分到所述第2导电侧半导体层的部分形成一对侧面，

所述活性层具有比所述开口部的第1宽度宽的第2宽度，

所述第1导电侧半导体层的至少一部分中的所述一对侧面相对于所述基板的主面倾斜，

对于在所述层叠构造体中导波的光，所述基板的主面的法线方向上的光分布的最大强度位置处于所述第1导电侧半导体层内。

2.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其中，

所述一对侧面分别具有位于接近于所述基板的一侧的第1侧面、位于远离所述基板的一侧的第2侧面，

所述第1侧面的法线方向与所述基板的主面的法线方向所成的角θ1小于90度，

所述第2侧面的法线方向与所述基板的主面的法线方向所成的角θ2大于90度。

3.根据权利要求2所述的半导体激光装置，其中，

所述层叠构造体在从被所述一对侧面夹着的所述第1导电侧半导体层的一部分到所述第2导电侧半导体层之间具有最窄部，

所述最窄部的宽度大于所述第1宽度。

4.根据权利要求3所述的半导体激光装置，其中，

所述最窄部被形成于所述第2导电侧半导体层内。

5.根据权利要求3或者4所述的半导体激光装置，其中，

所述第2导电侧半导体层在所述基板之上，依次具有第2导电侧的第1半导体层、第2导电侧的第2半导体层以及第2导电侧的接触层，

所述电流阻挡层被设置于所述第2导电侧的接触层内，

所述最窄部被形成于所述第2导电侧的第2半导体层与所述第2导电侧的接触层的界面附近。

6.根据权利要求1～5的任意一项所述的半导体激光装置，其中，

所述第1导电侧半导体层在所述基板之上，依次具有第1导电侧的第1半导体层以及第1导电侧的第2半导体层，

若将所述一对侧面的一个与所述基板的主面所成的角度设为θ[°]，

将从所述活性层到所述第1导电侧的第1半导体层与所述第1导电侧的第2半导体层的界面的膜厚设为d[μm]，

将在所述层叠构造体中导波的光的光分布的宽度设为Nw[μm]，

将所述第1宽度即开口宽度设为Ws，

将从所述一对侧面的所述一个侧面与所述活性层以及所述第1导电侧的第2半导体层的界面的交点到所述电流阻挡层的开口部侧面的距离设为X[μm]，则满足以下的关系式，

[数学式1]

7.根据权利要求1～6的任意一项所述的半导体激光装置，其中，

若将所述第1导电侧半导体层中的第1导电侧的第1半导体层以及所述第1导电侧的第1半导体层之上的第1导电侧的第2半导体层、和所述第2导电侧半导体层中的第2导电侧的第1半导体层以及所述第2导电侧的第1半导体层之上的第2导电侧的第2半导体层的折射率分别设为n₁₁、n₁₂、n₂₁、n₂₂，则满足如下关系式：

n₂₂＜n₁₁＜n₁₂，

n₁₂≥n₂₁。

8.根据权利要求1～7的任意一项所述的半导体激光装置，其中，

所述一对侧面被介电膜覆盖。

9.根据权利要求1～8的任意一项所述的半导体激光装置，其中，

所述活性层具有包含单一或者多个量子阱层的量子阱构造，

所述活性层中的所述量子阱层的合计膜厚为100埃以下。

10.根据权利要求1～9的任意一项所述的半导体激光装置，其中，

所述半导体激光装置具备多个所述开口部，

多个所述开口部分别被从所述第1导电侧半导体层的一部分遍及所述第2导电侧半导体层而形成的分离槽分离。

11.根据权利要求1～10的任意一项所述的半导体激光装置，其中，

所述电流阻挡层包含第1导电性半导体。

12.根据权利要求1～11的任意一项所述的半导体激光装置，其中，

在所述基板的主面的水平方向上的所述层叠构造体中导波的光分布的宽度大于所述开口部的宽度。

13.一种半导体激光模块，具备权利要求1～12的任意一项所述的半导体激光装置。

14.一种焊接用激光源系统，具备权利要求1～12的任意一项所述的半导体激光装置。