WO1997041625A1

WO1997041625A1 - Semiconductor laser and method for manufacturing the same

Info

Publication number: WO1997041625A1
Application number: PCT/JP1997/001426
Authority: WO
Inventors: Isao Kidoguchi; Hideto Adachi; Yasuhito Kumabuchi; Masahiro Kitoh; Masahiro Kume
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 1998-10-26

Description

明細書半導体レーザ及びその製造方法

技術分野

本発明は、光ディスク等の光情報処理装置に用いられる半導体レーザに関し、特に、 C O Dレベルが高く、高い光出力を有する半導体レーザに関する。背景技術

従来の半導体レーザの構成の一例は、例えば、特開昭 6 2 - 7 3 6 8 7号公報に開示されている。この半導体レーザ 9 0 0の構成を、図 9に模式的に示す。図 9に示す従来の半導体レーザ 9 0 0において、 n型 G a A s基板 9 0 1の上に、 n型 A I G a A sクラッド層 9 0 2、 G a A s或いは A 1 G a A sからなる活性層 9 0 3、及び p型 A〗 G a A sクラッド層 9 0 4カ^ 順に積層されている。 p型クラッド層 9 0 4の上には、 p型クラッド層 9 0 4よりも大きい禁制帯幅を有する n型 A 1 G a A s電流ブロック層 9 0 5が形成されている。この電流プロック層 9 0 5には、ストライプ状の溝（「ス卜ライプ構造」とも称する） 9 0 5 aが設けられている。さらに、ストライプ状の溝 9 0 5 aを含めて電流ブロック層 9 0 5を覆うように、 p型 A 1 G a A s埋め込み層 9 0 6及び p型 G a A sコンタク卜層 9 0 7が結晶成長されている。 p型コンタクト層 9 0 7の上には p側電極 9 0 9が設けられ、 n側 G a A s基板 9 0 1の裏面には、 n側電極 9 0 8力設けられている。

この半導体レーザ 9 0 0では、活性層 9 0 3の表面に平行な方向に実効屈折率の差が設けられていて、導波領域の屈折率がその外側の屈折率よりも高い、屈折率導波型ストライプレーザを構成している。そのために、導波領域の内部への光の閉じ込めが強くなり、微分量子効率が高く、単一横モ一ドで発振する。一般に、可視光領域、特に約 630 nm〜約 700 nmの波長帯の赤色領域の光を発する半導体レーザには、 A】 Ga I n P系の材料が用いられている。このような可視光領域に発振波長を有する A】 Ga I _np系半導体レーザは、光ディスク等の装置に対する光源としての用途があり、最近、その重要性を增している。ところで、半導体レーザを光ディスクなどの装置に対する光源として用いる場合には、一般に高い光出力が要求される。例えば、半導体レーザを書き込み型光ディスクに対する光源として用いる場合には、一般に約 3 OmW以上の光出力が必要となる。

し力、し、 A 1 Ga I _np系半導体レーザは、その構成材料の性質に起因して、の光山力が C OD (Catastrophic Optical Daiiiagじ：瞬 0夺光学損傷）によって制限される。 CODによって発生される光出力のレベルを「CODレベル」という力、'、上記の A 1 G a I n P系材料の CODレベルは、約 1 MW cm²〜約 2 MW/ c m ²という比較的小さし、値である。

—般に、 CODは、半導体レーザの共振ミラ一近傍における発熱により引き起こされる。従来技術の半導体レーザの構成では、安定して高い出力を得ようとすると、 CODが発生し易くなる。 CODが発生すると、半導体レーザの共振器端面が破壊されて、半導体レーザの所望の動作が実現されなくなる。このように、従来技術の半導体レーザでは、 CODの発生のために、高出力化の達成が困難である。発明の開示

本発明のある局面による半導体レーザは、 A 1 Ga I nP系材料で構成されている活性層と、該活性層を挟み込むように設けられている 1対のクラッド層と、を備え、該活性層に対するキヤリア注入領域を共振器方向に対してス卜ライプ状にするためのストライプ構造がさらに設けられていて、該ストライプ構造の幅は、共振器の出射側端面における値 W1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W2とが Wlく W2なる関係を満たし、且つ該共振器方向に対して該値 W2から該値 W1へと減少するように設定されており、該値 W 2が約 2 μιη以上である。ある実施形態では、前記活性層が A 1 G a A s系材料で構成されている。

好ましくは、前記値 W 2が約 2 jum〜約 5 の範囲にある。

ある実施形態では、ストライプ状の溝が形成されている電流ブロック層をさらに備えていて、該溝が前記ス卜ライプ状構造として機能する。

好ましくは、前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. ◦ 03〜約0. 02の範囲にある。

好ましくは、前記値 W1が約 2 m或いはそれ以下である。

本発明の他の局面による半導体レーザは、活性層と、該活性層を挟み込むように設けられている 1対のクラッド層と、該活性層にストライプ状にキヤリアを注入するためのストライプ構造を有する電流ブロック層と、を備えていて、該電流ブロック層は誘電体から構成されていて、該ストライプ構造の幅は、共振器の出射側端面における値 W1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W2とが W 1く W2なる関係を満たし、且つ該共振器方向に対して該値 W 2から該値 W1へと減少するように設定されており、該値 W 2が約 2 m以上である。

前記誘電体は、 A〗 NO或いは S i ONであり得る。

好ましくは、前記値 W 2が約 2 ^m〜約 5 の範囲にある。

ある実施形態では、前記電流ブロック層にはストライプ状の溝が形成されていて、該溝が前記ストライプ状構造として機能する。

好ましくは、前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. 0 03〜約0. 02の範囲にある。

好ましくは、前記値 W 1が約 2 m或、はそれ以下である。

本発明のさらの他の局面による半導体レーザは、基板と、該基板の上に形成された、 I n_a G a】 — _aN ( 0 < a < 1 ) を含む活性層と、該活性層の上下に形成された上部及び下部 A 1 _bG aい _bNクラッド層（0 < b < 1 ) と、該上部クラッド層の上に形成された、開口部を有する電流ブロック層と、該開口部を埋めるように形成された第 3のクラッド層と、を備えていて、該電流ブロック層の屈折率は、該上部クラッド層の屈折率より小さく、且つ該第 3のクラッド層の屈折率よりも小さく、該開口部の幅は、共振器の出射側端面における値 W 1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2とが W 1く W 2なる関係を満たし、且つ該共振器方向に対して該値 W 2から該値 W 1へと減少するように設定されており、該値 W 2が約 2 以上である。

好ましくは、前記値 W 2が約 2 m〜約 5 の範囲にある。

好ましくは、前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0 . 0 0 3〜約0 . 0 2の範囲にある。

好ましくは、前記値 W 1力く約 2 m或、はそれ以下である。

前記基板は、 S i C基板或いはサファイア基板であり得る。

さらに、本発明によれば、光源と、該光源から放射されたレーザ光を記録媒体に集光する集光光学系と、該記録媒体によつて反射されたレーザ光を検出する光検出器と、を備え、該光源が、上記で説明したような構成を有する半導体レーザであるような光ディスク装置が、提供される。

上記の光ディスク装置のある実施形態では、前記半導体レーザは、情報を^記記録媒体に記録するときには単一モードで発振し、該記錄媒体に記録されている情報を冉生するときには自励発振モードで動作する。

前記光検出器がは、記半導体レーザの近傍に配置され得る。

本発明の半導体レーザの製造方法は、基板上に、第 1のクラッド層、活性層、第 2のクラッド層、及び所定の半導体層を少なくとも含む積層構造を形成するェ程と、該第 2のクラッド層と該所定の半導体層とをストライプ形状に加工するェ程と、ストライプ形状に加工された該第 2のクラッド層及び該所定の半導体層の上に、絶緣膜を形成する工程と、該所定の半導体層とその上の該絶縁膜とを除去する工程と、を包含する。前記ス卜ライプ形状への加工工程は、該ス卜ライプ形状の幅が、共振器の出射側端面における値 W 1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2とが W 1 < W 2なる関係を満たし、且つ該共振器方向に対して該ストライプ形状の該幅が該値 W 2から該値 W 1へと減少するように設定され、さらに該値 W 2が約 2 μ τη 以上であるように、前記第 2のクラッド層及び前記所定の半導体層を加工するェ程を含み得る。

好ましくは、前記値 W 2が約 2 m ~約 5 mの範囲にある。

好ましくは、前記値 W 1が約 2 或いはそれ以下である。

好ましくは、前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0 . 0 0 3 ~約0 . 0 2の範囲にある。

本発明の他の局面による半導体レーザの製造方法は、基板上に、第 1のクラッド層、活性層、第 2のクラッド層、及び第 1の絶縁膜を少なくとも含む積層構造を形成する工程と、該第 2のクラッド層と該第 1の絶縁膜とをストライプ形状に加工する工程と、ストライプ形状に加工された該第 2のクラッド層及び該第 1の絶縁膜の上に、第 2の絶縁膜を形成する工程と、該第 1の絶縁膜とその上の該第 2の絶縁膜とを除去する工程と、を包含する。

前記ストライプ形状への加工工程は、該ストライプ形状の幅が、共振器の出射側端面における値 W 1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2とが W 1 < W 2なる関係を満たし、且つ該共振器方向に対して該ストライプ形状の該幅が該値 W 2から該値 W 1へと減少するように設定され、さらに該値 W 2が約 2 m 以上であるように、前記第 2のクラッド層及び前記第 1の絶縁膜を加工する工程を含み得る。

好ましくは、前記値 W 2が約 2 m〜約 5 mの範囲にある。

好ましくは、前記値 W 1が約 2 μ m或レ、はそれ以下である。

好ましくは、前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0 . 0

0 3〜約 0 . 0 2の範囲にある。本発明のさらに他の局面による半導体レーザの製造方法は、第 1のクラッド層、活性層、及び第 2のクラッド層を少なくとも含む積層構造を基板上に形成するェ程と、該第 2のクラッド層の上に、誘電体からなる電流ブロック層を形成するェ程と、該電流ブロック層に、該活性層にストライプ状にキャリアを注入するためのストライプ構造を形成する工程と、を包含しており、該ストライプ構造の形成工程は、該ストライプ構造の幅が、共振器の出射側端面における値 W1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2とが W1く W2なる関係を満たし、且つ該共振器方向に対して該ストライプ構造の該幅が該値 W 2から該値 W 1へと減少するように設定され、さらに該値 W 2が約 2 m以上であるように、該電流ブロック層を加工する工程を含む。

好ましくは、前記値 W 2が約 2 m〜約 5 mの範囲にある。

好ましくは、前記値 W1が約 2 μιη或いはそれ以下である。

好ましくは、前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. 0 03〜約 0. 02の範囲にある。

前記誘電体は、 A 1 NO或いは S i ONであり得る。

ある実施形態では、前記ストライプ構造の形成工程は、前記電流プロック層にストライプ状の開口部を設ける工程を含み、該開口部が該ストライプ構造として機能する。

これより、本発明は、（ 1 ) CODレベルが高く、高出力である半導体レーザを提供すること、及び（2) そのような半導体レーザの製造方法を提供すること、を目的とする。図面の簡単な説明

図 1は、本発明のある実施形態の半導体レーザにおける、共振器の出射側端面の構成を模式的に示す断面図である。

図 2A、図 2B、図 2 C、及び図 2Dは、本発明の半導体レーザにおけるストライプ構造の幅の様々な変化の様子を、模式的に示す上面透視図である。

図 3は、本発明の半導体レーザにおける、ストライプ構造の幅の変化による導波モードの変化を模式的に示す図である。

図 4は、ス卜ライプ構造の幅としきい値電流密度との関係を示す図である。図 5は、本発明の他の実施形態の半導体レーザにおける、共振器の出射側端面の構成を模式的に示す断面図である。

図 6 A〜図 6 Cは、図 5の半導体レーザの製造方法の各工程を模式的に示す、出射側端面の断面図である。

図 7は、本発明のさらに他の実施形態の半導体レーザにおける、共振器の出射側端面の構成を模式的に示す断面図である。

図 8 A〜図 8 Eは、本発明のさらに他の実施形態における半導体レーザの製造方法の各工程を模式的に示す、出射側端面の断面図である。

図 9は、従来技術による半導体レーザにおける共振器の出射側端面の構成を模式的に示す断面図である。

図 1 0 A及び図 1 0 Bは、従来技術における半導体レーザにおけるストライプ構造の幅の様々な変化の様子を、模式的に示す斜視透視図である。

図 1 1は、本発明による光ディスク装置の構成を模式的に示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の様々な実施形態を、添付の図面を参照しながら説明する。

(第 1の実施形態）

図 1は、本発明の第 1の実施形態における、横モード制御型の半導体レーザ 1 0 0の構造を模式的に示す断面図である。

半導体レーザ 1 0 0では、図 1に示すように、 n — G a A s基板 1 0 1の上に, n— G a A sバッファ層 1 0 2を介して、 A 1 G a I n Pからなる η型クラッド層 103、 G a I n Pからなる井戸層を含む多重量子井戸活性層 1 04、 A 1 G a I nPからなる p型第 1クラッド層 105、 p型 Ga 1 nPからなるエツチング停止層 1 06カ\ 順次形成されている。さらにその上には、 n型 A】 G a I n Pからなる電流ブロック層 107が形成されていて、当該電流ブロック層 1 0 Ί には、ストライプ状の開口部 1 07 a (以下では、「ストライプ構造 107 a」とも称する）が設けられている。電流ブロック層 107、及び電流ブロック層 1 07のストライプ状の開口部 1 07 aを通して露出しているエッチング停止層 1 06の上には、 A 1 G a I n Pからなる p型第 2クラッド層 108、さらに p型 G a A sキャップ層 1 09力、'、形成されている。キヤップ層 109の上には C r /P t ZAuからなる p側電極 1 1 1が設けられ、基板 1 01の裏面には、 Au /G e/N iからなる n側電極 1 10が設けられている。

上記の各層の組成及び厚さは、以下の表 1に示す通りである。なお、活性層 1 04は、 3層の G a I n P井戸層と 4層の A 1 G a I n P障壁層とからなる多重量子井戸構造を有している。

表 1 名称組成厚さキヤップ層 109 G a A s 約 3 m p型第 2クラッド層 108 (A 1₀. ₆G a₀. _d) ₀. ₅ I n₀. ₅P 約 0.9 m 電流ブロック層 1 07 (A 1_{0 7}Ga_{0 3}) _{0 s} I n_{0 5}P 約 0.

エッチング停止層 1 06 G a 0 ₅ I n_{0 5} P 約 50人

P型第 1クラッド層 105 (A 10 ₆G a 0. ₄ ) 0 ₅ I η₀. , P 約 0, 15 //m 多重量子井戸活性層 104

井戸層 Ga_{0 5} I n。. ₅P 約 50A 障壁層（A 1 o. ₅G a₀. s) 。 _s I n。. ₅P 約 50A n型クラッド層 103 (A】 ₀. ₇G a₀. ₃) o. ₅ I n_{0 S}P 約 l.O m

図 2 A ~ 2 Dに、半導体レーザ 1 00の様々な構成の上面透視図を示す。具体的には、図 2 A〜 2 Dのそれぞれでは、半導体レーザ 100を p側電極 1 1 1の側から見た場合における電流プロック層 107のス卜ライプ構造 107 aの形状を、点線で示している。

図 2 Aからわかるように、半導体レーザ 1 00の個々のチップは、典型的には、共振器長が約 700 であり、共振器長に垂直な方向の幅が約 300 である。なお、この約 700 mx約 300 という全体サイズは、図 2 B〜 2 Cに示される構成でも同じである。

図 2 Aの構成では、ストライプ構造 1 07 aの幅は、出射側端面 10 ϋ aでは \¥1 ==約1. である力く、反対側端面 100 bに向かって連続的に広がっており、反対側端面 100 bにおけるス卜ライプ構造 107 aの幅 W 2は約 3. 0 mである。このように、ストライプ構造 1 0 7 aの出射側端面 1 0 0 aでの幅 W 1を狭くすると、導波路の内部を伝搬するレーザ光の幅を、ストライプ構造 1 0 7 aの幅（W 1 ) よりも広げることができる。この結果、半導体レーザ 1 0 0 の出射側端面 1 0 0 aの近傍でレーザ光が集中せず、 C O Dレベルを高くすることができる。

さらに、図 3を参照して、上記のようなストライプ構造 1 0 7 aの幅の設定によってレーザ光を広げることができる様子を説明する。

図 3は、半導体レーザ 1 0 0において、ス卜ライプ構造 1 0 7 aの幅の変化によって導波モードが変化する様子を、模式的に示している。具体的には、図 3の ( I ) は、半導体レーザ 1 0 0の端面 1 0 0 bに近く、ストライプ構造;！ 0 7 a の幅が広い領域】における導波モードであり、図 3の（Π ) は、半導体レーザ 1 0 0の出射側端面 1 0 0 aに近く、ストライプ構造 1 0 7 aの幅が狭い領域 Πにおける導波モードである。

図 3より、（ I ) では、活性層の厚さ方向に導波モードが密に詰まった状態であるが、（Π ) では、そのような導波モードが密に詰まった状態ではなく、各導波モードはほぼ円形の形状を有している。これより、共振器の出射側端面 1 0 0 aに近付いてス卜ライプ構造 1 0 7 aの幅が狭くなるにしたがって、半導体レーザ 1 0 0のレーザ光のスポッ卜サイズが、図 3における（ I ) から（Π ) のように広がっていることがわかる。このように、ストライプ構造 1 0 7 aの幅が狭くなるに従ってレーザ光のスポットサイズが広がることにより、高出力レベルに至るまで、半導体レーザ 1 0 0の出射側端面 1 0 0 aが破壊されなくなる。

—般に、半導体レーザの活性層への注入電流量を大きくすると、それにともなつて光出力が大きくなる。図 1に示す構成を有する本実施形態の半導体レーザ 1 0 0では、活性層 1 0 4の表面に平行な方向に実効屈折率差 Δ n -約 0 . 0 0 5 が設けられている。このため、活性層 1 0 4のうち、電流ブロック層 1 0 7に設けられたス卜ライプ構造（開口部） 1 0 7 aの下に相当する領域に、光が閉じ込められる。さらに、半導体レーザ 1 0 0から発せられる光は、バンドギャップの差に起因して、電流ブロック層 1 0 7で吸収され難い波長を有する。従って、半導体レーザ 1 0 0では、微分量子効率が大きくなり、高出力化が実現される。半導体レーザ 1 0 0において、出射側端面 1 0 0 aとは反対側の端面 1 0 0 b の近傍におけるストライプ構造 1 0 7 aの幅 W 2は、好ましくは、約 2 〜約 5 の範囲に設定される。この理由を、図 4を参照して説明する。図 4は、半導体レーザ 1 0 0におけるス卜ライプ構造 1 0 1 aの幅（すなわち、「ストライプ幅」）としきい値電流密度との関係を示すグラフである。

ストライプ構造 1 0 7 aの幅 W 2を小さくして W 2が約 2 μ m以下になると、レーザ光が、活性層 1 0 4のうちでストライプ構造 1 0 7 aの直下の領域の内部に閉じ込められなくなる。この結果、レーザ発振の効率が低下して、しきい値電流密度が大きくなる。図 4に示すように、このしきい値電流密度の増加は、ストライプ幅が約 1 . 5 m以下になると、特に顕著に発生する。一方、ストライプ幅が約 5 以上になると、 1次モードに加えて高次モードが存在しやすくなつて、キンクが発生しやすくなり、高出力化に適さなくなる。これより、半導体レ一ザ 1 0 0における出射側端面 1 0 0 aとは反対側の端面 1 0 0 bにおけるス卜ライプ構造 1 0 7 aの幅 W 2は、約 2 m〜約 5 mの範囲に設定されることが好ましい。

さらに、活性層 1 0 4の表面に平行な方向における実効屈折率差△ _nは、約 0 . 0 0 3〜約 0 . 0 2の範囲にあることが望ましい。ここでの実効屈折率差 Δ nとは、活性層 1 0 4のうちで、電流が注入される領域（具体的には、電流ブロック層 1 0 7のストライプ構造（開口部） 1 0 7 aの直下の領域）での実効屈折率と、電流ブロック層 1 0 7によって覆われていて電流が注入されない領域での実効屈折率と、の間の差であって、水平方向（すなわち、積層されている各層の表面に平行な方向）における実効屈折率の差を言う。このような実効屈折率差 Δ nが約 0 . 0 0 3以下であると、活性層 1 0 4のうちでストライプ構造 1 0 1 aの直下の領域の内部に光が十分に閉じ込められなくなって、レーザ発振効率が低下し、しきい値電流密度が増加する。一方、実効屈折率差 Δ ηが約 0 . 0 2以上であると、上記領域における光の閉じ込めが大きくなりすぎて（すなわち、光が過剰に閉じ込められて）、本来の目的である C O Dレベルの上昇が困難となる。

以上に説明したような構成を有する半導体レーザ 1 0 0の側電極1 1 1及び

I 側電極 1 1 0の間に電圧を印加すると、発振波長約 6 5 0 n mにて単一横モードで発振する。このときの電流—電圧特性を測定すると、室温で、約 1 0 O mW の出力が得られる。また、半導体レーザ 1 0 0の周囲温度を室温から約 8 0 °Cにしても、出力約 6 O mWに至るまで C O Dレベルに達せず、安定した出力が得られる。

以上に説明した図 2 Aの構成では、ストライプ構造 1 0 7 aの幅は、半導体レ —ザ 1 0 0の両端面 1 0 0 a及び 1 0 0 bの間で連銃的に変化している。或いは、半導体レーザ 1 0 0は、図 2 B〜図 2 Dに示すような構成を有していてもよい。図 2 Bの構成では、半導体レーザ 1 0 0の両端面 1 0 0 a及び 1 0 0 bから長さ約 2 0 mの領域で、ストライプ構造 1 0 7 aの幅が一定になっている。このように、出射側端面 1 0 0 a及び反対側端面 1 0 0 bの近傍の所定の領域でス卜ライプ構造 1 0 7 aの幅を一定とすることで、共振器形成の際に加工精度の許容範囲が上がるという効果が得られる。

図 2 Cの構成では、出射側端面 1 0 0 aの側における長さ約 1 0 0 の領域で、ストライプ構造 1 0 7 aをテーパ状にして、その幅を連続的に変化させている。一方、そのテーパ状領域以外（反対側端面 1 0 0 bにより近い領域）では、ストライプ構造 1 0 7 aの幅を、約 3 μ πιで一定としている。このような図 2 C に示す構成では、ストライプ構造 1 0 7 aの幅の変化に伴う導波光の散乱損失を低減できるという効果が得られる。

さらに、図 2 Dの構成では、図 2 Cと同様に、出射側端面 1 0 0 aの側における長さ約 1 0 0 mの領域で、ス卜ライプ構造 1 0 7 aをテ一パ状にして、その幅を連続的に変化させている。但し、図 2 Cの構成とは異なって、テ一パ形状を曲線状にしている。一方、そのテ一パ状領域以外（反対側端面 1 0 0 bにより近い領域）では、ストライプ構造 1 0 7 aの幅を、約 3 mで一定としている。このような図 2 Dに示す構成では、ス卜ライプ構造 1 0 7 aのテ一パ形状を曲線状とすることで、レーザ光の導波損失の少ない、より高出力の半導体レーザを得ることが可能になる。

共振器内部での導波構造を形成する目的で機能するス卜ラィプ構造にっ、て、その一部領域の幅を水平方向にテーパ状にしている半導体レーザの構成としては、これまでに、図 1 O A或いは図 1 0 Bに示すようなものが提案されている。

図 1 O Aは、 Appl. Phys. Lett.、 vol . 64、 pp. 539 -541 ( 1994 ) に開示された半導体レーザ 1 0 1 0の構成を、模式的に示す斜視図である。具体的には、半導体レーザ 1 0 1 0は、 n型基板 1 0 1 1の上部に p型ド一プ層 1 0 1 2で埋められたス卜ライプ構造 1 0 1 3が設けられた、波長約 1 . 5 5 mで発振する I n G a A s P系半導体レーザであり、一つのレーザ共振器の内部のス卜ライプ構造 1 0 1 3は、均一な幅を有する領域 1 0 1 3 bと、幅が変化している領域 1 0 1 3 aと、を有している。領域 1 0 1 3 bにおけるストライプ構造 1 0 1 3の均一な幅は、約 2 . 0 mである。一方、領域 1 0 1 3 aにおいては、ストライプ構造 1 0 1 3の幅が、約 2 . 0 ;/ mから約 0 . 7 mへと徐々に狭くなつている。 —方、図 1 0 Bは、 Electron Lett.、 vol. 31、 No. 17、 pp. 1439 · 1440 ( 1995 ) に開示された半導体レーザ 1 0 2 0の構成を、模式的に示す斜視図である。具体的には、半導体レーザ 1 0 2 0は、波長約 1 . μ mで発振する I n G a A s P 系レーザであり、そのス卜ライプ構造（歪多重量子井戸活性層） 1 0 2 1の一部の領域 1 0 2 2 、テーパ形状を有するように形成されている。テ一パ状の領域 1 0 2 2以外の箇所ではス卜ライプ構造 1 0 2 1の幅は一定であるが、テ一パ状の領域 1 0 2 2においては、ストライプ構适 1 ϋ 2 1の幅が、約 1 . ◦ " mから約 0 . 6 μ πιに徐々に狭くなつている。このように、従来の半導体レーザ 1 0 1 0及び 1 0 2 0においても、ストライプ構造がテーパ状の形状を有する領域を含んでいる構成が、設けられている。しかし、これらの従来の半導体レーザ 1 0 1 0及び 1 0 2 0は、いずれもその発振波長が約 1 m以上のレーザである。このような長波長帯の半導体レーザでは、その構成材料の性質から、積層されている各層の表面に平行な方向（水平方向）における実効屈折率差は約 0 . 1程度にすぎない。このため、半導体レーザ 1 0 1 0及び 1 0 2 0において、本発明のように、ストライプ構造の出射側端面とは反対側端面における幅 W 2が約 2 / m以上であるような構成を形成すると、基本横モードでのレーザ発振が困難となる。

さらに、これらの半導体レーザ 1 0 1 0及び 1 0 2 0でストライプ構造にテ一パ状領域を設ける目的は、レーザ光のスポットサイズを広げて、半導体レーザ] 0 1 0及び 1 0 2 0の出射光をレンズを用いずに光ファイバに結合させることである。いずれの場合も、本発明のような C O Dレベルの増大を目的としているものではない。

以上に述べたように、本発明によれば、共振器の出射側端面におけるストライプ構造の幅を約 2 m以下と抉くして、共振器内を導波する光がストライプ構造よりも横方向へ広がるような構成を得ている。これによつて、出射側端面での光集中がなく、 C O Dレベルが高くなつて、高信頼性であって且つ高出力な半導体レーザを得ることができる。

また、共振器の出射側端面とは反対側の端面におけるストライプ構造の幅を約

2 m以上とすることによって、導波損失の上昇やしきい値電流密度の上昇を招くことなく、基本横モードでの発振を可能としている。

(第 2の実施形態）

第 1の実施形態における半導体レーザ 1 0 0は A 1 G a I n P系レーザである、この実施形態における半導体レーザ 2 0 0は、 A 1 _X G a _y I n卜 _{x y} N (0 x≤ l且つ 0≤y≤ l ) 系レーザである。半導体レーザ 200においても、半導体レーザ 100と同様に、ストライプ構造は、図 2 A~図 2Dを参照して説明したような、出射側端面で狭く且つ反対側側端面で広くなっている形状を有している。

図 5は、半導体レーザ 200の出射側端面における構成を模式的に示す断面図である。

半導体レーザ 200では、（0001 ) 方向から [ 1 1—20] 方向に約 3. 5度傾斜した π型 S i C基板 202の上に、 n型 A】 Nバッファ層 203 (厚さ約 1 00 nm) 、 n型 A】 _XG aい _XNクラッド層 204 (厚さ約 1 m〉、及び I n _ZG a _ZN活性層 205 (厚さ約 50 n m) が形成されている。

n型クラッド層 204を構成する A 1 _XG a卜 _XNでは、 A 1 Nの組成比 xが大きくなるほど、 A I G a Nのエネルギーギャップが大きくなり、一方、屈折率は小さくなる。組成比 X及び zの決定にあたっては、まず所望の発振波長が決まると、それに応じて活性層 205の I n Nの組成比 zが決まり、それに対して、 n型クラッド層 204の A 1 Nの組成比 xの値を決定する。例えば、発振波長を約 410 nm (紫色）にすると、 z =約 0. 1 5となり、 xは約 0. 1〜約 0. 2の範囲の値を用いる。

活性層 205は、単一の層によって構成されている代わりに、多重量子井戸構造を有していてもよい。その場合には、例えば、 5層の I n。. 。_sG a。. ₉₅N井戸層と 6層の I n₀. ₂G a₀. ₈N障壁層を用いる。この場合には、障壁層と井戸層との間で I nの組成を変化させるだけで多重量子井戸構造を成長させることができて、成長温度を変化させる必要はない。従って、多重量子井戸構造の成長が簡単にできて、しかも、 I n組成の制御を厳密に行うことができる。

活性層 205の上には、 p型 A 1 _yG a卜 _yN第 1クラッド層 206 (厚さ約 0. 2 m) 、 n型 G a Nエッチング停止層 212、及び n型 A 1 _u G a卜 _UN 電流ブロック層（抉窄層） 207が形成されている。電流ブロック層 207には、約 1 111〜約1 0 mの幅で G a Nエッチング停止層 2 1 2に達するス卜ライプ状の開口部（ストライプ構造） 2 0 7 aが形成されている。 n型電流ブロック層 2 0 7の厚さは、例えば約 0 . 7 mである。電流は、この n型電流ブロック層 2 0 7に阻まれて開口部 2 0 7 aのみを流れ、活性層 2 0 5のうちで開口部 2 0 7 aの直下の領域のみに注入される。

開口部 2 0 7 aの内部及び n型鼋流ブ口ック層 2 0 7の上には、 p型 A 1 _v G a い _V N第 2クラッド層 2 0 8が形成されている。 p型第 2クラッド層 2 0 8は、電流ブロック層 2 0 7の上における厚さ力 ^ 約 0 . 5 mである。ここで、 u 〉 y且つ u > vになるように関連する各層の組成比を設定することにより、電流ブロック層 2 0 7の屈折率が、 p型第 1クラッド層 2 0 6及び p型第 2クラッド層 2 0 8の屈折率より小さくなる。この結果、活性層 2 0 5の表面に平行な方向に光が閉じ込められて、活性層 2 0 5の実効屈折率差による光導波が実現され、収差のないレーザ光が得られる。

活性層 2 0 5の実効屈折率差は、活性層 2 0 5のうちで開口部 2 0 7 aの直下の領域と電流ブロック層 2 0 7で笾われている領域との間における、屈折率差をさす。設定すべき実効屈折率差は、開口部 2 0 7 aの幅も考慮して決定する。例えば、本実施形態の半導体レーザ 2 0 0のように開口部 2 0 7 aの幅が約 1 m 〜約 8 mである場合には、活性層 2 0 5の実効屈折率差は、約 0 . 0 0 3〜約 0 . 0 2の範囲にあることが好ましい。それは、活性層 2 0 5の実効屈折率差が大きすぎると高次のモードが立つようになり、一方、実効屈折率差が小さすぎると伝搬する光が広がるからである。

P型第 2クラッド層 2 0 8の上には、 p型 G a Nキャップ層 2 0 9 (厚さ約 0 . 5 m ) 、及び約 1 X 1 0 ^{1 8}ノ c m ³以上の不純物濃度を有する _p型 G a Nコンタクト層 2 1 0 (厚さ約 0 . 5 ^ τη ) が形成され、さらに、 ρ型コンタクト層 2 1 0の上面及び基板 2 0 2の裏面には、それぞれ ρ側電極 2 1 1及び η側電極 2 0 1が形成されている。 η側電極 2 0 1の電極材料は、典型的には T i及び A u であり、 p側電極 21 1の電極材料は、典型的には N i及び Anである。

n型導電型を有する各層にドープされている不純物は、典型的には S iであり、 P型導電型を有する各層にドープされている不純物は、典型的には Mgである。開口部 207 aの幅、ならびに p型クラッド層 206及び 208と電流ブロック層 207との間の屈折率差が、活性層 205に閉じ込められる光の強度分布を決定する。従って、これらのパラメータは、それぞれ適当な値に設定する必要がある。本実施形態の半導体レーザ 200では、開口部 207 aの幅は、典型的には約 2 mである。また、 p型クラッド層 206及び 208と電流プロック層 2 07との間の屈折率差を決定する各層の組成比に関しては、電流プロック層 20 7の A 1 N組成比 uは、典型的には u = 0. 25であり、 p型クラッド層 206 及び 208の A〗 N組成比 y及び Vは、典型的には、 n型クラッド層 204の A I N組成比 Xと同じく 0. 1 5である。

以上により、 p型第 1及び第 2クラッド層 206及び 208 (どちらも A 1₀ ₁₅G a 0. _8SN層）と電流ブロック層 207 (A 1₀. ₂₅G a₀. _7SN層）との間の屈折率差により、活性層 205の表面に平行な方向のレーザ光が活性層 205 の内部に閉じ込められ、シングルモードで発振するようになる。この結果、しき t、値電流密度が低く且つ収差のないレーザ光を提供する G a N系半導体レーザが、実現される。

以上に説明した本実施形態の半導体レーザ 200では、基板 202として、 (0001) 方向から [1 1一 20] 方向に約 3. 5度傾いている S i C傾斜基板を用いている。これは、 S i C基板の上に半導体堆積層を形成する場合（特に A 1 G a N混晶層を堆積する場合）に、堆積層の表面の良好な平坦性を確保するためである (0001 ) ジャスト基板を用いる場合に比べて傾斜基板を用いる方が、堆積層の結晶表面の平坦性が良くなる。特に、傾斜角度が約 3度〜約 1 2 度までの範囲に設定されているときに、格段に良い堆積層の結晶表面の平坦性が得られる。し力、し、本発明の適用は傾斜基板を使用している半導体レーザに限られるわけではなく、（0 0 0 1 ) ジャスト基板などのジャスト基板を用いる構成に対しても、適用可能である。

図 6 Λ〜図 6 Cは、以上に説明した本実施形態の半導体レーザ 2 0 0の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。なお、図 6 A〜図 6じで、図 5に示したものと同じ構成要素には同じ参照番号を付しており、その詳細な説明を、ここでは省略することがある。

具体的には、図 6 Aに示すように、 n型 S i C基板 2 0 2の上に、 n型 A 1 N パ'ッファ層 2 0 3から n型電流ブロック層 2 0 7までの各層を、 M O V P E法を用いて結晶成長させる。その後に、 n型電流ブロック層 2 0 7の上に、フォトマスク（不図示）を形成する。フォ卜マスクは、形成されるべき半導体レーザの出射側端面に相当する箇所の幅がその反対側端面に相当する箇所の幅よりも狭くなつている、ストライプ状開口部を有している。そして、そのフォ卜マスクを使用して、電流ブロック層 2 0 7を、図 6 Bに示すようにエッチング停止層 2 1 2が露出するまでエッチングで除去して、電流ブロック層 2 0 7にストライプ状の開口部（ストライプ構造） 2 0 7 aを形成する。

次に、再び M O V P E法により、図 6 Cに示すように、 p型第 2クラッド層 2 0 8から p型コンタクト層 2 1 0までの各層を順に成長する。

最後に、 ρ型コンタクト層 2 1 0の上に p側電極 2 1 1を形成し、一方、 n型 S ί C基板 2 0 2の裏面に η側電極 2 0 1を形成して、半導体レーザ 2 0 0が完成する。

(第 3の実施形態）

次に、本発明の第 3の実施形態における半導体レーザ 3 0 0を、図 7を参照して説明する。

半導体レーザ 3 0 0では、基板 3 0 2として A 1 ₂ 0 ₃ (サファイア）基板を用いて、基板 3 0 2の上に形成されるバッファ層 3 0 3としては、 G a N層（厚さ約 1 0 0 n m ) を用いている。バッファ層 3 0 3の上には、第 2の実施形態における半導体レーザ 2 0 0と同様の積層構造、すなわち、 n型クラッド層 3 0 4、活性層 3 0 5、 p型第 1クラッド層 3 0 6、ストライプ状開口部 (ストライプ構造） 3 0 7 aを有する電流ブロック層 3 0 7、 p型第 2クラッド層 3 0 8、 p型キャップ層 3 0 9、及び p型コンタクト層 3 1 0カ^ 順に形成されている。これらの積層構造においては、先に説明した半導体レーザ 2 0 0に含まれる各層に対応する層には類似した参照番号を付しており、その詳細な説明はここでは省略する。

半導体レーザ 3 0 0が半導体レーザ 2 0 0から異なっている点は、その n側電極 3 0 1の形成箇所である。具体的には、半導体レーザ 3 0 0では、 n型クラッド層 3 0 4の厚さを約 2 mと厚くした上で、電流プロック層 3 0 7に開口部 (ストライプ構造） 3 0 7 aが存在していない領域に相当する半導体積層構造を、 n型クラッド層 3 0 4の厚さが約 1 // mになるまでエッチングして除去する。このエッチングによって露出された n型クラッド層 3 0 4の表面に、 n側電極 3 0 1を形成する。なお、 P側電極 3 1 1は、半導体レーザ 2 0 0と同様に p型コンタクト層 3 1 0の上面に形成する。

半導体レーザ 3 0 0においても、活性層 3 0 5の表面に平行な方向の実効屈折率差は、これまでの実施形態においてと同様の理由により、約 0 . 0 0 3〜約0 . 0 2の範囲に設定することが好ましい。また、電流ブロック層 3 0 7のストライプ状開口部（ストライプ構造） 3 0 7 aは、図 2 A〜図 2 Dを参照して先に説明したように、出射側端面における幅が狭く、反対側端面における幅が広い形状になっている。'

以上の様な構成を有する半導体レーザ 3 0 0は、低しきい電流密度を有するとともに、約 2 O mW以上のレベルに至る広い光出力範囲で、駆動電流に対して直線性の良い光出力特性が得られる。以上に説明した第 1〜第 3の実施形態の半導体レーザ 1 0 0〜3 0 0において、活性層は、上記で説明した構造の代わりに他の構造を有していてもよい。例えば、量子井戸構造を有する活性層ではなく、厚さ約 5 0 n mの単一の I n G a N層からなる活性層を設けることもできる。或いは、厚さ約 1 0 n mの I n G a N層を厚さ約 5 0 n mの一対の A 1 G a N層で挟んだ単一量子井戸構造の活性層を用いれば、しきし、値電流密度をさらに下げることができる。

また、活性層が多重量子井戸構造を有する場合に、 2層以上の I n G a N層のそれぞれの間に厚さ約 1 0 n mの A I G a N層を設けた多重量子井戸構造としても良い。

さらに、 p側電極と接する p型 G a Nコンタクト餍は、低抵抗のォ一ミックコンタク卜を形成するために、その p型不純物濃度を典型的には 1 X 1 0 ^{1 8} c m ³以上としている。或いは、 G a Nよりもエネルギーギヤップの小さい I _n G a Nをコンタクト層の構成材料として使用すれば、コンタク卜抵抗をさらに低減することができる。但し、この場合にも、低いコンタクト抵抗を実現するためには、 p型不純物濃度を約 1 X 1 0 ^{1 8} Z _C m ³以上とすることが好ましい。

さらに、 p側電極それ自身も、コンタクト抵抗を小さくするためには、仕事関数の大きな材料で構成されることが好ましい。具体的には、 P tを用いて p側電極を形成しても良い。

以上のように、本発明の半導体レーザでは、ストライプ状開口部（ストライプ構造）を有する電流ブロック層の使用によって、注入された電流をストライプ状に狭窄して活性層に供給する。これによつて、レーザ発振の効率が向上して、低しきい値電流が得られる。また、同時に、活性層の表面に平行な方向の実効屈折率分布を利用して、レーザ光を上記の方向に閉じ込めることによって、収差のないレーザ光が得られる。この結果、以上に説明した本発明の半導体レーザは、高密度光ディスク用の光源として使用され得る。 (第 4の実施形態）

これまでに説明した第 1〜第 3の実施形態は、電流ブロック層にス卜ライプ状の開 Π部（すなわち、溝状のストライプ構造）が形成されている、いわゆる「内部ストライプ型」の構造を有している。それに対して、以下に説明する本実施形態の半導体レーザ 400は、リッジ状のストライプ構造（単に「リッジ」とも称する）を有するいわゆる「リッジストライプ型」の半導体レーザである。このようなリッジストライプ型構造において、リッジは、先に図 2 A〜図 2Dを参照して説明したように、出射側端面で幅が狭く且つ反対側端面で幅が広い形伏を有している。

本実施形態の半導体レーザ 400の製造方法を、図 8 A〜図 8 Eを参照して以下に説明する。図 8 A〜図 8 Eは、本実施形態の半導体レーザ 400の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。

まず、図 8 Aに示すように、 n型 G a A s基板 401の上に、 MOVP E法により、 n型 G a A sノくッファ層 402、 n型（A l _{0 7} G a ₀. ₃) ₀. ₅ I n _{0 5} Pクラッド層 403、活性層 404、 p型（A 1₀. ₇G a ₀. ₃) ₀. ₅ I n₀. ₅ P クラッド層 405、 p型 G a₀. ₅ I n_{0 5}P層 406、 p型 Ga A sコンタクト層 407、及び A】 A s層 408を、順に積層する。

活性層 404は、例えば多重量子井戸構造を有する。この場合には、具体的には、厚さ約 50 Aの G a₀. s I n₀. ₅P井戸層と厚さ約 50人の（A 1₀. ₅G a ₀ ₅ ) 0. ₅ I π₀. ₅Ρ障壁層とを組み合わせて多重量子井戸構造を形成し、また、 η型クラッド層 403及び ρ型クラッド層 405はともに、先に述べたように (A 1_{0 7}G a 0 ₃ ) 0. ₅ I n_{0 5} P層とする。

次に、テパ状の S i 0₂マスク層 409を、 A l A s層 408の上に形成する。この S i 0₂マスク層 409は、形成される半導体レーザの出射側端面に相当する箇所における幅が約 2 であり、反対側端面に相当する箇所における幅が約 4 μπιである。そして、このマスク層 409を利用してドライエッチング処理を行って、マスク層 4 0 9でカバ一されていない領域における A 1 A s層 4 0 8、 p型 G a A sコンタクト層 4 0 7、及び p型 G a _{0 ε} I n _{0 S} P層 4 0 6、さらには P型 A 1 G a I n Pクラッド層 4 0 5の一部を除去して、図 8 Bに示すようにリッジ 4 0 7 aを形成する。

次に、図 8 Cに示すように、 E C Rスパッタ法により、 p型 A】 G a I n Pクラッド層 4 0 5及び S i〇₂マスク層 4 0 9の上に、 A 1 N層 4 1 0を堆積する。続いて、図 8 Dに示すように、リフトオフ法により、リッジ 4 0 7 aに含まれている A 1 N層 4 1 0、 S i 〇₂マスク層 4 0 9、及び A 1 A s層 4 0 8を除去して、リッジ 4 0 7 aの最上面に p型コンタクト層 4 0 7を露出させる。

その後に、リッジ 4 0 7 aに含まれる p型 G a A sコンタク卜層4 0 7、及びリッジ 4 0 7 aの両側に位置する A 1 N層 4 1 0の上に、 p側電極 4 1 2を形成する。また、 n型 G a Λ s基板 4 0 1の裏面には、 n側電極 4 1 1を形成する。これによつて、図 8 Eに示すように、半導体レーザ 4 0 0が完成する。

以上の構成を有する半導体レーザ 4 0 0において、 A 1 N層 4 1 0は絶縁層であるので、電流ブロック層として機能する。さらに、 A 1 N層 4 1 0は、 n型クラッド層 4 0 3及び p型クラッド層 4 0 5よりも低い屈折率を有しているので、活性層 4 0 4の表面に平行な方向に、実効屈折率差をもたらしている。さらに、 A 1 N層 4 1 0はバンドギヤップが大きく、活性層 4 0 4で発光するレーザ光をほとんど吸収しない。従って、微分量了-効率を大きくできて、高レベルの光出力を実現できる。加えて、 A 1 Nは放熱性に優れる材料であるので、高温でのレーザ発振を可能とする。

以上に説明した半導体レーザ 4 0 0でも、リッジ 4 0 7 aを、出射側端面での幅が狭い形状にしているので、図 3を参照して先に説明したように、発振するレ —ザ光のスポッ卜サイズが出射側端面で広がって、 C O Dレベルの增加を達成することができる。 (第 5の実施形態）

次に、本発明の第 5の実施形態として、本発明に従って形成される半導体レーザを使用して構成される光ディスク装置 5 0 0を、図 1 1を参照して説明する。具体的には、本実施形態の光ディスク装笸 5 0 0では、これまでの各実施形態で説明した半導体レーザを光源 5 0 1として使用する。光源 5 0 1からは、波長約 6 5 0 n mのレーザ光 5 0 2が出射される。このレーザ光 5 0 2は、コリメ一タレンズ 5 0 3で平行光にされた後に、回折格子 5 0 4で 3ビームに分割される (但し、図 1 1では、簡略化のために単一のビームとして示している）。その後に、光ビームは、レーザ光のうちの特定成分のみを選択的に透過或いは反射するハーフプリズム 5 0 5を通り、集光レンズ 5 0 6で集光されて、光ディスク（記録媒体） 5 0 7の上に直径約 1 mのスポッ卜を結ぶ。この光ディスク 5 0 7としては、読み出し専用タイプのディスクの他に、書き換え可能なタイプのデイスクも使用可能である。

光ディスク 5 0 7からの反射光は、再び集光レンズ 5 0 6を通り、ハーフプリズム 5 0 5で反射されて、受光レンズ 5 0 8に向かう。そして、受光レンズ 5 0 8、さらにシリンドリ力ノレレンズ 5 0 9を通過して、受光素子 5 1 0に入射される。この受光素子 5 1 0は、複数に分割されたフ才トダイォ一ドを有しており、検知した光信号を電気信号に変換して、情報再生信号、トラッキング信号、及びフォーカスエラー信号を生成する。

トラッキング信号及びフォーカスエラ一信号の生成に関してさらに述べると、受光素子（フォ卜ダイォード） 5 1 0における光検知の際に、分割された 3ビームを用いて、光ディスク 5 0 7の上の光ビームスポッ卜のディスク半径方向のずれ（トラッキングエラ一）を検出する。また、シリンドリカルレンズ 5 0 9により、光ビームスポッ卜の焦点の光ディスク 5 0 7の表面に垂直な方向における位置ずれ（フォーカシングエラー）を検出する。検出されたこれらのずれ（トラッキングエラー及びフォーカシングエラ一）に基づいて、トラッキング信号及びフオーカスエラ一信号が生成される。そして、光ディスク 5 0 7の上における光ビ一ムスポッ卜の位置が、生成されたトラッキング信号及びフォーカスエラー信号に基づいて駆動系 5 1 1 によって微動調整され、ずれが修正される。具体的には、例えば駆動系 5 1 1で集光レンズ 5 0 6の位置を微調整することによって、上記の位置の修正が行われる。

このように、図 1 1の光ディスク装置 5 0 0は、光源として機能する半導体レ —ザ 5 0 1と、半導体レーザ 5 0 1からのレーザ光 5 0 2を光ディスク 5 0 7に導く集光光学系と、光ディスク 5 0 7から反射した光を検出する光検出器 5 1 0 を備えていて、光ディスク 5 0 7に記録されている情報信号の読み出し（再生）を行う。また、半導体レーザ 5 0 1からの光出力を大きくすることで、光デイスク 5 0 7への書き込み（記録）も行うことができる。すなわち、 1台の半導体レ一ザ 5 0 1を光源として使用しながら読み出し及び書き込みの両機能を実施できる、簡単な構成で優れた特性を有する光ディスク装置 5 0 0を実現することがでさる。

特に、光源である半導体レーザ 5 0 1として、これまでの各実施形態で説明した本発明の半導体レーザを使用すれば、発振波長が約 6 5 0 n mであって且つ約 5 O mWという高出力のレーザ光を利用できる。従って、光ディスク 5 0 7に対して、安定して情報を書き込むことができる。

一方、光ディスク 5 0 7に記録されている情報の再生にあたっては、半導体レ一ザ 5 0 1を高出力で動作させる必要がない。具体的には、半導体レーザ 5 0 1 を、約 5 mW程度の低出力で動作するように調整する。さらに、半導体レーザ 5 0 1を、例えば高周波重畳法を利用して、自励発振モ一ドで駆動することによつて、光ディスク 5 0 7からの戻り光が存在する状態でも、雑音が小さく且つ低い歪みの再生処理が実現できる。

以上のように、本発明の半導体レーザを光ディスク装置の光源として使用することによって、 1台の半導体レーザ（光源） 5 0 1を用いて、波長約 6 5 0 n m で高密度な情報の記録及び再生が実現される。これによつて、簡単な構成で高性能な光ディスク装置 5 0 0が実現される。

また、半導体レーザ（光源） 5 0 1 と受光素子 5 1 0とがお互いに近くに配置されている構成においては、半導体レーザ（光源） 5 0 1 と受光素子 5 1 0とを —体化することが可能になり、光ディスク装置 5 0 0のさらなる小型化が可能となる。産業上の利用の可能性

以上に説明したように、本発明の半導体レーザによれば、共振器の出射側端面におけるス卜ライプ構造の幅を約 2 以下と狭くしているので、共振器を導波する光がストライプ構造から横方向へ広がる。これによつて、出射側端面での光集中がなくなって C O Dレベルが高くなり、高い出力を得ることが可能になる。また、出射側端面とは反対側の共振器端面において、ストライプ構造の幅を約 2 πι以上、好ましくは約 2 πι〜約 5 mの範囲に設定することによって、導波損失の上昇及びしきい値電流密度の上昇が抑制され、且つ基本横モードでの発振が可能となる。これによつて、信頼性の高い半導体レーザを得ることができる。また、ス卜ライプ構造の内部の領域における屈折率がストライプ構造の外部の領域における屈折率よりも高くなるように、活性層の表面に平行な方向に実効屈折率差を設けるとともに、導波光の電流プロック層による吸収がほとんどないように、関連する各層の構成材料の組成比を適切に設定している。この結果、微分量子効率が高く、且つ単一横モードでも発振が可能になる。

ここで、単一横モードを規定するのは、共振器の出射側端面とは反対側の端面におけるストライプ構造の幅（広い方の幅） W 2の値である。具体的には、幅 W 2を約 2 〜約 5 mにすることで、動作時にキンクの生じない半導体レーザを得ることができる。

以上のように、本発明の半導体レーザでは、 C O Dの発生が抑制されて、高い光出力を得ることができる。

さらに、本発明の光ディスク装置では、光源である半導体レーザとして本発明の半導体レーザを使用することによって、波長約 6 5 0 ri mであって且つ約 5 0 mWという高出力のレ一ザ光を利用できる。従って、光ディスクに対して、安定して情報を書き込むことができる。一方、光ディスクに記録されている情報の再生にあたっては、半導体レーザを高出力で動作させる必要がない。具体的には、半導体レーザを、約 5 mW程度の低出力で動作するように調整する。さらに、半導体レーザを、例えば高周波重畳法を利用して、自励発振モードで駆動することによって、光ディスクからの戻り光が存在する状態でも、雑音が小さく且つ低い歪みの再生処理が実現できる。

また、本発明の半導体レーザを光ディスク装 Sの光源として使用することによつて、 1台の半導体レーザ（光源）を用いて、波長約 6 5 0 n mで高密度な情報の記録及び再生が実現される。これによつて、簡単な構成で高性能な光ディスク装置が実現される。

Claims

請求の範囲

1. A 1 G a I n P系材料で構成されている活性層と、

該活性層を挟み込むように設けられている 1対のクラッド層と、

を備えていて、

該活性層に対するキヤリア注入領域を共振器方向に対してストライプ状にするためのストライプ構造がさらに設けられていて、

該ストライプ構造の幅は、共振器の出射側端面における値 W1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2とが W1く W2なる関係を満たし、且つ該共振器方向に対して該値 W 2から該値 W1へと減少するように設定されており、該値 W 2が約 2 / m以上である、半導体レーザ。

2. 前記活性層が A 1 G a A s系材料で構成されている、請求項]に記載の半導体レーザ。

3. 前記値 W 2が約 2 〜約 5 mの範囲にある、請求項 1に記載の半導体レーザ。

4. ス卜ライプ状の溝が形成されている電流プロック層をさらに備えていて、該溝が前記ストライプ状構造として機能する、請求項 1に記載の半導体レーザ。

5. 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. 003〜約 0. 02の範囲にある、請求項 1に記載の半導体レーザ。

6. 前記値 W1が約 2 或いはそれ以下である、請求項 1に記載の半導体レ一ザ。

7. 活性層と、

該活性層にス卜ライプ状にキヤリァを注入するためのストライプ構造を有する電流プロック層と、

を備えていて、

該電流プロック層は誘電体から構成されていて、

該ストライプ構造の幅は、共振器の出射側端面における値 W1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2とが W1く W2なる関係を満たし、且つ該共振器方向に対して該値 W 2から該値 W1へと減少するように設定されており、該値 W 2が約 2 m以上である、半導体レーザ。

8. 前記誘電体が A 1 NO或いは S i ONである、請求項 7に記載の半導体レ —ザ。

9. 前記値 W2が約 2 m〜約 5 mの範囲にある、請求項 7に記載の半導体レーザ。

10. 前記電流ブロック層にはストライプ状の溝が形成されていて、該溝が前記ストライプ状構造として機能する、請求項 7に記載の半導体レーザ。

1 1. 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. 003〜約 0. 02の範囲にある、諝求項 7に記載の半導体レーザ。

12. 前記値 W1が約 2 m或いはそれ以下である、請求項 7に記載の半導体レーザ。

13. 基板と、

該基板の上に形成された、 I n_aG_{a i a}N (0 < a < 1 ) を含む活性層と、該活性層の上下に形成された上部及び下部 A 1 _b G a L bNクラッド層（0 < b < 1 ) と、

該上部クラッド層の上に形成された、開口部を有する電流ブロック層と、該開口部を埋めるように形成された第 3のクラッド層と、

を備えていて、

該電流ブロック層の屈折率は、該上部クラッド層の屈折率より小さく、且つ該第 3のクラッド層の屈折率よりも小さく、

該開口部の幅は、共振器の出射側端面における値 W1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2とが Wl <W2なる関係を満たし、且つ該共振器方向に対して該値 W 2から該値 W 1へと減少するように設定されており、該値 W 2が約 2 m以上である、半導体レーザ。

14. 前記値 W2が約 2 m〜約 5 inの範囲にある、請求項 13に記載の半導体レーザ。

15. 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. 003~ 約 0. 02の範囲にある、請求項 13に記載の半導体レーザ。

16. 前記値 W 1が約 2 μ m或し、はそれ以下である、請求項 13に記載の半導体レーザ。

1 7. 前記基板が S i C基板或いはサファイア基板である、請求項 1 3に記載の半導体レーザ。

1 8 . 光源と、

該光源から放射されたレーザ光を記録媒体に集光する集光光学系と、該記錄媒体によって反射されたレーザ光を検出する光検出器と、

を備え、

該光源が、請求項 1に記載された半導体レーザである、光ディスク装 -。

1 9 . 前記半導体レーザは、情報を前記記録媒体に記録するときには単一モードで発振し、該記録媒体に記録されている情報を再生するときには自励発振モ一ドで動作する、請求項 1 8に記載の光ディスク装置。

2 0 . 前記半導体レーザの近傍に前記光検出器が配置されている、請求項 1 8 に記載の光ディスク装置。

2 1 . 光源と、

該光源から放射されたレーザ光を記録媒体に集光する集光光学系と、該記録媒体によって反射されたレーザ光を検出する光検出器と、

を備え、

該光源が、請求項 7に記載された半導体レーザである、光ディスク装置。

2 2 . 前記半導体レーザは、情報を前記記録媒体に記録するときには単一モードで発振し、該記録媒体に記録されている情報を再生するときには自励発振モードで動作する、請求項 2 1に記載の光ディスク装置。

2 3 . 前記半導体レーザの近傍に前記光検出器が配置されている、請求項 2 1 に記載の光ディスク装置。

2 4 . 光源と、

該光源から放射されたレーザ光を記録媒体に集光する集光光学系と、

該記録媒体によって反射されたレーザ光を検出する光検出器と、

を備え、

該光源が、請求項 1 3に記載された半導体レーザである、光ディスク装置。

2 5 . 前記半導体レーザは、情報を前記記録媒体に記録するときには単一モードで発振し、該記録媒体に記録されている情報を再生するときには S励発振モ一ドで動作する、請求項 2 4に記載の光ディスク装置。

2 6 . 前記半導体レーザの近傍に前記光検出器が配置されている、請求項 2 4 に記載の光ディスク装置。

2 7 . 基板上に、第 1のクラッド層、活性層、第 2のクラッド層、及び所定の半導体層を少なくとも含む積層構造を形成する工程と、

該第 2のクラッド層と該所定の半導体層とをストライプ形状に加工する工程と、ス卜ライプ形状に加工された該第 2のクラッド層及び該所定の半導体層の上に、絶縁膜を形成する工程と、

該所定の半導体層とその上の該絶縁膜とを除去する工程と、

を包含する、半導体レーザの製造方法。

2 8 . 前記ストライプ形状への加工工程は、該ス卜ライプ形状の幅が、共振器の出射側端面における値 W 1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2とが W 1く W 2なる関係を満たし、且つ該共振器方向に対して該ストライプ形状の該幅が該値 W 2から該値 W 1へと減少するように設定され、さらに該値 W 2が約 2 m以上であるように、前記第 2のクラッド層及び前記所定の半導体層を加工する工程を含む、請求項 2 7に記載の半導体レーザの製造方法。

2 9 . 前記値 W 2が約 2 μ π〜約 5 mの範囲にある、請求項 2 8に記載の半導体レーザの製造方法。

3 0 . 前記値 W 1が約 2 /^ m或いはそれ以下である、請求 ¾ 2 8に記載の半導体レーザの製造方法。

3 1 . 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0 . 0 0 3〜約 0 . 0 2の範囲にある、請求項 2 7に記載の半導体レーザの製造方法。

3 2 . 基板上に、第 1のクラッド層、活性層、第 2のクラッド層、及び第 1の絶縁膜を少なくとも含む積層構造を形成する工程と、

該第 2のクラッド層と該第 1の絶縁膜とをストライプ形状に加工する工程と、ストライプ形状に加工された該第 2のクラッド層及び該第 1の絶縁膜の上に、第 2の絶縁膜を形成する工程と、

該第 1の絶緣膜とその上の該第 2の絶縁膜とを除去する工程と、

を包含する、半導体レーザの製造方法。

3 3 . 前記ストライプ形状への加工工程は、該ス卜ライプ形状の幅が、共振器の出射側端面における値 W 1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2とが W 1く W 2なる関係を満たし、且つ該共振器方向に対して該ストライプ形状の該幅が該値 W 2から該値 W 1へと減少するように設定され、さらに該値 W 2が約 2 μ m以上であるように、 ^記第 2のクラッド層及び前記第 1の絶縁膜を加工する工程を含む、請求項 3 2に記載の半導体レーザの製造方法。

3 4 . 前記値 W 2が約 2 m〜約 5 の範囲にある、請求項 3 3に記載の半導体レーザの製造方法。

3 5 . 前記値 W 1が約 2 m或いはそれ以下である、請求項 3 3に記載の半導体レーザの製造方法。

3 6 . 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0 . 0 0 3〜約 0 . 0 2の範囲にある、請求項 3 2に記載の半導体レーザの製造方法。

3 7 . 第 1のクラッド層、活性層、及び第 2のクラッド層を少なくとも含む積層構造を基板上に形成する工程と、

該第 2のクラッド層の上に、誘電体からなる電流プロック層を形成する工程と、該電流プロック層に、該活性層にストライプ状にキヤリァを注入するためのストライプ構造を形成する工程と、

を包含しており、

該ストライプ構造の形成工程は、該ストライプ構造の幅が、共振器の出射側端面における値 W 1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2とが W l < W 2なる関係を満たし、且つ該共振器方向に対して該ス卜ライプ構造の該幅が該値 W 2から該値 W】へと減少するように設定され、さらに該値 W 2が約 2 m以上であるように、該電流ブロック層を加工する工程を含む、半導体レーザの製造方法。

3 8 . 前記値 W 2が約 2 〜約 5 の範囲にある、請求項 3 7に記載の半導体レーザの製造方法。

39. 前記値 Wlが約 2 或いはそれ以下である、請求項 37に記載の半導体レーザの製造方法。

40. 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. 003〜約 0. 02の範囲にある、請求項 37に記載の半導体レーザの製造方法。

4 1. 前記誘電体が A 1 NO或いは S i ONである、請求項 37に記載の半導体レーザの製造方法。

42. 前記ストライプ構造の形成工程は、前記電流ブロック層にストライプ状の開口部を設ける工程を含み、該開口部が該ストライプ構造として機能する、請求項 37に記載の半導体レーザの製造方法。