JP4342495B2 - Semiconductor laser device - Google Patents
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Description
本発明は、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有する半導体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device having a plurality of semiconductor laser element portions.
従来、複数のレーザ光を、1チップからそれぞれ独立に取り出すことが可能なモノリシック型の半導体レーザ素子が知られている。また、このようなモノリシック型の半導体レーザ素子として、DVD(デジタルバーサタイルディスク)再生用の650nm帯の赤色レーザ光を発光する素子部と、CD(コンパクトディスク)再生用の780nm帯の赤外レーザ光を発光する素子部とが同一基板に集積された半導体レーザが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, monolithic semiconductor laser elements that can independently extract a plurality of laser beams from one chip are known. Further, as such a monolithic semiconductor laser element, an element portion emitting red laser light of 650 nm band for reproducing a DVD (digital versatile disk) and an infrared laser beam of 780 nm band for reproducing a CD (compact disk). There is known a semiconductor laser in which an element portion emitting light is integrated on the same substrate (for example, see Patent Document 1).
図17は、上記特許文献1に開示された従来の半導体レーザ装置を簡略化して示した断面図である。図17を参照して、従来の半導体レーザ素子の構造について説明する。
FIG. 17 is a simplified cross-sectional view of the conventional semiconductor laser device disclosed in
従来の半導体レーザ装置では、図17に示すように、AlGaInP系半導体層を有する第1半導体レーザ素子部150と、AlGaAs系半導体層を有する第2半導体レーザ素子部160とを含んでいる。第1半導体レーザ素子部150は、650nm帯の赤色レーザ光を発光する機能を有している。また、第2半導体レーザ素子部160は、780nm帯の赤外レーザ光を発光する機能を有している。そして、第1半導体レーザ素子部150および第2半導体レーザ素子部160は、同一のn型GaAs基板101に形成されている。
As shown in FIG. 17, the conventional semiconductor laser device includes a first semiconductor
また、第1半導体レーザ素子部150および第2半導体レーザ素子部160には、レーザ光を発光するための第1導波路102および第2導波路103が形成されている。また、第1半導体レーザ素子部150および第2半導体レーザ素子部160には、p側電極104および105が形成されている。
The first semiconductor
また、同一のn型GaAs基板101に形成された第1半導体レーザ素子部150および第2半導体レーザ素子部160は、第1導波路102および第2導波路103で発生した熱を放熱するために、AlNからなるヒートシンク106の上面上に第1導波路102および第2導波路103を下側に向けた状態でジャンクションダウン方式で取り付けられている。具体的には、第1半導体レーザ素子部150のp側電極104および第2半導体レーザ素子部160のp側電極105が、それぞれ、約3μmの厚みを有するAuSnからなる半田層107および108を介して、ヒートシンク106の上面上に形成された電極109および110に融着されている。
In addition, the first semiconductor
また、従来の半導体レーザ装置では、第1半導体レーザ素子部150の第1導波路102および第2半導体レーザ素子部160の第2導波路103で発生する熱をヒートシンク106側に放熱しやすくするために、半田層107および108が、それぞれ、p側電極104および105のほぼ全面に接するように融着して、ヒートシンク106の上面上に形成された電極109および110に固着されている。つまり、図17に示した従来の半導体レーザ装置では、第1半導体レーザ素子部150の第1導波路102の形成領域の下方および第2半導体レーザ素子部160の第2導波路103の形成領域の下方に、それぞれ、半田層107および108が配置された状態で融着が行われる。ここで、1つの基板上に異なる波長を出射する複数の半導体レーザ素子部が設けられた半導体レーザ素子を用いて共通の光学系にレーザ光を出射する場合、共通の光学系を異なる波長のレーザ光が通過するため、各波長のレーザ光の偏光特性(偏光比、偏光角)が重要となる。
しかしながら、図17に示した従来の半導体レーザ装置では、第1半導体レーザ素子部150の第1導波路102の形成領域の下方および第2半導体レーザ素子部160の第2導波路103の形成領域の下方に、それぞれ、半田層107および108が配置された状態で、その半田層107および108によって、p側電極104および105が、それぞれ、ヒートシンク106の上面上に形成された電極109および110に半田層107および108を介して固着されているので、第1半導体レーザ素子部150および第2半導体レーザ素子部160とヒートシンク106との熱膨張係数の差に起因して第1半導体レーザ素子部150の第1導波路102および第2半導体レーザ素子部160の第2導波路103に引張り応力が加わる。これにより、第1半導体レーザ素子部150の第1導波路102および第2半導体レーザ素子部160の第2導波路103に引張り歪が発生する。この点に関して、本願発明者が種々検討した結果、上記した第1半導体レーザ素子部150の第1導波路102および第2半導体レーザ素子部160の第2導波路103の引張り歪によって、650nm帯の赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部150の偏光特性が低下する一方、780nm帯の赤外レーザ光を発光する第2半導体レーザ素子部160の偏光特性は低下しないということを見出した。このため、本願発明者は、図17に示したような第1半導体レーザ素子部150の第1導波路102の形成領域の下方および第2半導体レーザ素子部160の第2導波路103の形成領域の下方に半田層107および108が配置された構造では、650nm帯の赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部150の偏光特性の低下を抑制するのが困難であるという問題点(課題)があるということを見出した。
However, in the conventional semiconductor laser device shown in FIG. 17, the region below the formation region 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1つの目的は、複数の異なる発振波長を出射することができるとともに、各々の半導体レーザ素子部の偏光特性の低下を抑制することが可能な半導体レーザ装置を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to emit a plurality of different oscillation wavelengths and to obtain polarization characteristics of each semiconductor laser element portion. It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device capable of suppressing a decrease in the above.
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装置は、第1基板上に形成され、第1導波路を含むとともに、少なくともGa、InおよびPを含有する発光層を含む第1半導体レーザ素子部と、第1基板上に形成され、第2導波路を含む第2半導体レーザ素子部と、第1導波路および第2導波路が下側に配置されるように、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が、それぞれ、第1融着層および第2融着層を用いて取り付けられる基台とを備え、第1半導体レーザ素子部は、平面的に見て、第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に第1融着層が存在しない状態で基台側に取り付けられている。 To achieve the above object, a semiconductor laser device according to a first aspect of the present invention includes a light emitting layer formed on a first substrate, including a first waveguide, and containing at least Ga, In, and P. The first semiconductor laser element portion, the second semiconductor laser element portion formed on the first substrate and including the second waveguide, and the first waveguide and the second waveguide are disposed on the lower side. The first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion each include a base attached using the first fusion layer and the second fusion layer, and the first semiconductor laser element portion is viewed in plan view. Thus, the first fusion layer is attached to the base side in at least a part of the region located below the formation region of the first waveguide.
この第1の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、第1導波路を含むとともに、少なくともGa、InおよびPを含有する発光層を含む第1半導体レーザ素子部と、第2導波路を含む第2半導体レーザ素子部とが第1基板上に形成されるとともに、第1導波路および第2導波路が下側に配置されるように基台に取り付けられる構造において、平面的に見て、少なくともGa、InおよびPを含有する発光層を含む第1半導体レーザ素子部の第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に融着層が存在しない状態で第1半導体レーザ素子部を基台側に取り付けることによって、第1導波路の形成領域の下方に位置する領域における第1半導体レーザ素子部と基台との接合面積を減少させることができるので、基台と第1半導体レーザ素子部との熱膨張係数の差に起因して生じる第1導波路近傍の引張り応力を小さくすることができる。これにより、第1半導体レーザ素子部の第1導波路近傍に過度な引張り歪が発生するのを抑制することができるので、偏光特性が低下するのを抑制することができる。すなわち、少なくともGa、InおよびPを含有する発光層を含む第1半導体レーザ素子部の量子井戸層には、通常、量子井戸層の成長時に圧縮歪が導入されており、その圧縮歪によって良好な偏光特性が保たれている。この場合に、第1半導体レーザ素子部と基台とが接合されると、第1半導体レーザ素子部と基台との熱膨張係数の差に起因して生じる引張り応力により、第1半導体レーザ素子部の第1導波路近傍に引張り歪が新たに発生するので、量子井戸層の圧縮歪が打ち消されて小さくなり、その結果、偏光特性が低下すると考えられる。本発明では、上記のように、第1導波路近傍に発生する引張り歪を低減させることができるので、第1半導体レーザ素子部の量子井戸層に導入された圧縮歪が打ち消されて小さくなるのを抑制することができ、その結果、第1半導体レーザ素子部の偏光特性の低下を抑制することができると考えられる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, as described above, the first semiconductor laser element portion including the first waveguide and the light emitting layer containing at least Ga, In and P, and the second waveguide are provided. The second semiconductor laser element portion including the first semiconductor substrate is formed on the first substrate, and the first and second waveguides are mounted on the base so that the first and second waveguides are disposed on the lower side. The first semiconductor in a state where there is no fusion layer in at least a part of the region located below the formation region of the first waveguide of the first semiconductor laser element portion including the light emitting layer containing at least Ga, In, and P By attaching the laser element part to the base side, the bonding area between the first semiconductor laser element part and the base in the region located below the formation region of the first waveguide can be reduced. Tensile stress of the first waveguide vicinity caused by the difference in thermal expansion coefficient between the first semiconductor laser element portion can be reduced. Thereby, since it can suppress that an excessive tensile distortion generate | occur | produces in the 1st waveguide vicinity of a 1st semiconductor laser element part, it can suppress that a polarization characteristic falls. That is, the quantum well layer of the first semiconductor laser element portion including the light emitting layer containing at least Ga, In, and P is usually introduced with compressive strain during the growth of the quantum well layer, and the compressive strain is favorable due to the compressive strain. Polarization characteristics are maintained. In this case, when the first semiconductor laser element portion and the base are joined, the first semiconductor laser element is caused by a tensile stress generated due to a difference in thermal expansion coefficient between the first semiconductor laser element portion and the base. Since a tensile strain is newly generated in the vicinity of the first waveguide of the portion, the compressive strain of the quantum well layer is canceled and reduced, and as a result, the polarization characteristics are considered to deteriorate. In the present invention, as described above, the tensile strain generated in the vicinity of the first waveguide can be reduced, so that the compressive strain introduced into the quantum well layer of the first semiconductor laser element portion is canceled and reduced. As a result, it is considered that the deterioration of the polarization characteristics of the first semiconductor laser element portion can be suppressed.
上記第1の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第1半導体レーザ素子部は、第1導波路の形成領域の下方に位置する領域に第1融着層が存在しない状態で基台側に取り付けられている。このように構成すれば、第1導波路の形成領域の下方に位置する領域における第1半導体レーザ素子部と基台との接合面積を0にすることができるので、基台と第1半導体レーザ素子部との熱膨張係数の差に起因して第1導波路近傍の引張り応力が生じるのをより抑制することができる。このため、第1半導体レーザ素子部の第1導波路近傍に過度な引張り歪が発生するのをより抑制することができるので、第1半導体レーザ素子部の偏光特性が低下するのをより有効に抑制することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect described above, preferably, the first semiconductor laser element portion is on the base side in a state where the first fusion layer is not present in a region located below the formation region of the first waveguide. It is attached. With this configuration, the junction area between the first semiconductor laser element portion and the base in the region located below the formation region of the first waveguide can be reduced to zero, so the base and the first semiconductor laser It is possible to further suppress the generation of tensile stress in the vicinity of the first waveguide due to the difference in thermal expansion coefficient with the element portion. For this reason, it is possible to further suppress the occurrence of excessive tensile strain in the vicinity of the first waveguide of the first semiconductor laser element portion, and thus it is more effective that the polarization characteristics of the first semiconductor laser element portion are deteriorated. Can be suppressed.
上記第1の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第1半導体レーザ素子部は、平面的に見て、第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の一部に、第1融着層が存在しない状態で基台側に取り付けられている。このように構成すれば、第1半導体レーザ素子部と融着層との接触面積が、第1導波路の形成領域の下方に位置する領域に融着層が存在しない状態で融着する場合に比べて増加するので、その分、第1半導体レーザ素子部の放熱性を向上させることができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect described above, preferably, the first semiconductor laser element portion is bonded to a part of a region located below the formation region of the first waveguide in a plan view. It is attached to the base side with no layer. According to this structure, when the contact area between the first semiconductor laser element portion and the fusion layer is fused in a state where the fusion layer does not exist in a region located below the formation region of the first waveguide. Since it increases in comparison, the heat dissipation of the first semiconductor laser element portion can be improved accordingly.
上記第1半導体レーザ素子部が、平面的に見て、第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の一部に、第1融着層が存在しない状態で基台側に取り付けられている半導体レーザ装置において、好ましくは、第1融着層は、平面的に見て、第1導波路の形成領域の下方に位置する領域のうちの第1導波路の延びる方向の中央部近傍に形成されている。このように構成すれば、第1半導体レーザ素子部と基台とを第1導波路の中央部近傍で第1融着層により接合することができるので、第1半導体レーザ素子部と基台とを第1導波路の延びる方向の端部の1カ所で第1融着層により接合する場合に比べて、第1半導体レーザ素子部と基台との接合強度を向上させることができる。 The first semiconductor laser element portion is attached to the base side in a state where the first fusion layer is not present in a part of the region located below the formation region of the first waveguide in plan view. Preferably, in the semiconductor laser device, the first fusion layer is, in a plan view, in the vicinity of the central portion in the extending direction of the first waveguide in the region located below the formation region of the first waveguide. Is formed. If comprised in this way, since a 1st semiconductor laser element part and a base can be joined by the 1st fusion layer in the central part vicinity of the 1st waveguide, the 1st semiconductor laser element part, a base, Can be improved in bonding strength between the first semiconductor laser element portion and the base as compared with the case where the first fusion layer is bonded at one end portion in the extending direction of the first waveguide.
上記第1半導体レーザ素子部が、平面的に見て、第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の一部に、第1融着層が存在しない状態で基台側に取り付けられている半導体レーザ装置において、好ましくは、第1融着層は、平面的に見て、第1導波路の形成領域の下方に位置する領域に、第1導波路の延びる方向に所定の間隔を隔てて複数形成されている。このように構成すれば、第1導波路の形成領域の下方に融着層が分散して配置されるので、第1半導体レーザ素子部と基台との接合に起因して第1導波路近傍に生じる応力の発生位置を分散させることができる。このため、第1半導体レーザ素子部の第1導波路の形成領域の下方の一部の領域に第1融着層が存在することによる放熱性の向上に加えて、第1半導体レーザ素子部の第1導波路近傍に導入される引張り歪を小さくすることができる。 The first semiconductor laser element portion is attached to the base side in a state where the first fusion layer is not present in a part of the region located below the formation region of the first waveguide in plan view. Preferably, in the semiconductor laser device, the first fusion layer is spaced apart from the first waveguide formation region by a predetermined distance in a direction in which the first waveguide extends in a plan view. Are formed. With this configuration, since the fusion layer is dispersedly disposed below the formation region of the first waveguide, the vicinity of the first waveguide is caused by the junction between the first semiconductor laser element portion and the base. It is possible to disperse the generation position of the stress generated in. For this reason, in addition to the improvement in heat dissipation due to the presence of the first fusion layer in a partial region below the formation region of the first waveguide of the first semiconductor laser element portion, the first semiconductor laser element portion The tensile strain introduced in the vicinity of the first waveguide can be reduced.
上記第1の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第2半導体レーザ素子部は、GaおよびAsを含有する発光層を含むとともに、平面的に見て、第2導波路の形成領域の下方に位置する領域に第2融着層が存在する状態で、基台側に取り付けられている。このように構成すれば、第2導波路の形成領域の下方に位置する第2融着層により、GaおよびAsを含有する発光層を含む第2半導体レーザ素子部の第2導波路近傍には、基台と第2半導体レーザ素子部との熱膨張係数の差に起因して引張り応力が加わるので、第2導波路近傍に適度な引張り歪を発生させることができる。これにより、第2半導体レーザ素子部の偏光特性を向上させることができる。この理由としては、GaおよびAsを含有する発光層を含む第2半導体レーザ素子部の量子井戸層には、通常、量子井戸層の成長時に圧縮歪が導入されておらず、第2半導体レーザ素子部と基台との接合によって第2半導体レーザ素子部の量子井戸層に適度な引張り歪を発生させることができると考えられる。その結果、第2半導体レーザ素子部の偏光特性を向上させることができると考えられる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, preferably, the second semiconductor laser element portion includes a light emitting layer containing Ga and As and is below the formation region of the second waveguide as viewed in a plan view. The second fusion layer is attached to the base side in a state where the second fusion layer exists in the located region. If comprised in this way, in the 2nd waveguide vicinity of the 2nd semiconductor laser element part containing the light emitting layer containing Ga and As by the 2nd fusion layer located under the formation field of the 2nd waveguide, Since tensile stress is applied due to the difference in thermal expansion coefficient between the base and the second semiconductor laser element portion, an appropriate tensile strain can be generated in the vicinity of the second waveguide. Thereby, the polarization characteristic of the second semiconductor laser element portion can be improved. This is because, in the quantum well layer of the second semiconductor laser element portion including the light-emitting layer containing Ga and As, normally, no compressive strain is introduced during the growth of the quantum well layer, and the second semiconductor laser element It is considered that an appropriate tensile strain can be generated in the quantum well layer of the second semiconductor laser element portion by joining the portion and the base. As a result, it is considered that the polarization characteristics of the second semiconductor laser element portion can be improved.
上記第1の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第1半導体レーザ素子部には、第1電極部が形成されるとともに、第2半導体レーザ素子部には、第2電極部が形成され、基台上には、第1電極部および第2電極部のそれぞれと対応するように第3電極部および第4電極部が形成され、第1電極部および第2電極部が、それぞれ、第1融着層および第2融着層を介して、第3電極部および第4電極部に融着されることによって、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が基台に固着されており、第1電極部と第3電極部とを融着する第1融着層は、平面的に見て、第1半導体レーザ素子部の第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に存在しないように配置されている。このように構成すれば、第1電極部と第3電極部とを第1融着層を介して接合することによって、第1半導体レーザ素子部を容易に、第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に第1融着層が存在しない状態で、基台に固着することができるとともに、第2電極部と第4電極部とを第2融着層を介して接合することによって、第2半導体レーザ素子部を容易に基台に固着することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, preferably, the first semiconductor laser element portion includes the first electrode portion, and the second semiconductor laser element portion includes the second electrode portion. A third electrode portion and a fourth electrode portion are formed on the base so as to correspond to the first electrode portion and the second electrode portion, respectively, and the first electrode portion and the second electrode portion are respectively the first electrode portion and the second electrode portion. The first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion are fixed to the base by being fused to the third electrode portion and the fourth electrode portion via the fusion layer and the second fusion layer. The first fusion layer for fusing the first electrode portion and the third electrode portion is a region located below the formation region of the first waveguide of the first semiconductor laser element portion in plan view. It is arranged so that it does not exist at least in part. If comprised in this way, the 1st electrode part and the 3rd electrode part are joined via the 1st fusion layer, and the 1st semiconductor laser element part can be easily below the formation area of the 1st waveguide. In the state where the first fusion layer does not exist in at least a part of the region located in the region, the second electrode portion and the fourth electrode portion can be bonded to each other through the second fusion layer. By doing so, the second semiconductor laser element portion can be easily fixed to the base.
上記電極部を備える半導体レーザ装置において、好ましくは、第3電極部は、基台上の第1導波路の形成領域の下方に位置する領域以外の領域に形成されている。このように構成すれば、第1半導体レーザ素子部の第1電極部と基台表面に形成した第3電極部とを融着層を介して接合した際に、融着層は、第3電極部の表面上にのみ形成されるので、第1導波路の形成領域の下方に位置する領域を融着層が存在しない状態に容易にすることができる。 In the semiconductor laser device including the electrode part, preferably, the third electrode part is formed in a region other than a region located below the formation region of the first waveguide on the base. According to this structure, when the first electrode portion of the first semiconductor laser element portion and the third electrode portion formed on the base surface are joined via the fusion layer, the fusion layer becomes the third electrode. Since it is formed only on the surface of the portion, it is possible to easily make the region located below the formation region of the first waveguide in a state in which no fusion layer exists.
上記第1の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第2基板上に形成され、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とは異なる発振波長のレーザ光を出射する第3半導体レーザ素子部をさらに備え、第3半導体レーザ素子部は、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と基台との間に配置されており、第1半導体レーザ素子部は、平面的に見て、第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に第1融着層が存在しない状態で、第3半導体レーザ素子部を介して、基台側に取り付けられている。このように構成すれば、第1半導体レーザ素子部の偏光特性の低下を抑制しながら、第1半導体レーザ素子部、第2半導体レーザ素子部および第3半導体レーザ素子部の相互間の発光点間距離を短くすることができるので、レンズなどの光学部材を有効に共有することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, preferably, the third semiconductor laser is formed on the second substrate and emits laser light having an oscillation wavelength different from that of the first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion. The device further includes an element portion, and the third semiconductor laser element portion is disposed between the first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion and the base, and the first semiconductor laser element portion is planarly arranged. As seen, the first fusion layer is not present in at least a part of the region located below the formation region of the first waveguide, and is attached to the base side via the third semiconductor laser element portion. . If comprised in this way, between the light emission points between the 1st semiconductor laser element part, the 2nd semiconductor laser element part, and the 3rd semiconductor laser element part, suppressing the fall of the polarization characteristic of the 1st semiconductor laser element part. Since the distance can be shortened, an optical member such as a lens can be effectively shared.
上記第1の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第1導波路および第2導波路は、それぞれ、基台側に突出した凸状のリッジ部を含む。このように凸状のリッジ部を有する構造では、第1導波路を構成する凸状のリッジ部に応力が加わりやすいので、本発明の第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に半田層が存在しない構成により、凸状のリッジ部に加わる引張り応力を低減するのがより効果的である。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, preferably, each of the first waveguide and the second waveguide includes a convex ridge portion protruding toward the base side. In such a structure having a convex ridge portion, stress is easily applied to the convex ridge portion constituting the first waveguide. Therefore, at least of the region located below the formation region of the first waveguide of the present invention It is more effective to reduce the tensile stress applied to the convex ridge portion by a configuration in which the solder layer does not exist in part.
上記第1の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第1基板は、所定のオフ角を有するオフ基板である。このように構成すれば、オフ基板の表面には、良質な結晶成長が行われるので、オフ基板の表面上に容易に特性の優れた第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形成することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, preferably, the first substrate is an off substrate having a predetermined off angle. With this configuration, good quality crystal growth is performed on the surface of the off substrate, so that the first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion having excellent characteristics can be easily formed on the surface of the off substrate. can do.
上記第1の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、融着層は、半田層である。このように構成すれば、電極部間を電気的に接続することができるとともに、容易に電極部を固着することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, the fusion layer is preferably a solder layer. If comprised in this way, while being able to connect between electrode parts electrically, an electrode part can be fixed easily.
上記第1の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、基台は、放熱基台である。このように構成すれば、半導体レーザ装置のレーザ光の発光により生じた熱を容易に放熱することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, the base is preferably a heat dissipation base. If comprised in this way, the heat | fever produced by light emission of the laser beam of a semiconductor laser apparatus can be thermally radiated easily.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による半導体レーザ素子をヒートシンクに融着した状態を示した断面図である。図2は、図1に示した第1実施形態による半導体レーザ素子を示した断面図である。図3は、図1に示した第1実施形態による半導体レーザ素子の第1半導体レーザ素子部の発光層の拡大断面図であり、図4は、図1に示した第1実施形態による半導体レーザ素子の第2半導体レーザ素子部の発光層の拡大断面図である。図5は、図1に示した第1実施形態による半導体レーザ素子をヒートシンクに融着した状態を示した平面図である。図1〜図5を参照して、第1実施形態による半導体レーザ素子の構造について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a sectional view showing a state in which the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention is fused to a heat sink. FIG. 2 is a sectional view showing the semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the light emitting layer of the first semiconductor laser element portion of the semiconductor laser element according to the first embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a semiconductor laser according to the first embodiment shown in FIG. It is an expanded sectional view of the light emitting layer of the 2nd semiconductor laser element part of an element. FIG. 5 is a plan view showing a state in which the semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG. 1 is fused to a heat sink. The structure of the semiconductor laser device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
第1実施形態による半導体レーザ装置では、図2に示すように、AlGaInP系半導体層を有する第1半導体レーザ素子部10と、AlGaAs系半導体層を有する第2半導体レーザ素子部20とを含んでいる。第1半導体レーザ素子部10は、650nm帯の赤色レーザ光を発光する機能を有するとともに、第2半導体レーザ素子部20は、780nm帯の赤外レーザ光を発光する機能を有する。そして、第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20は、同一のn型GaAs基板1の上面上に形成されている。なお、n型GaAs基板1は、本発明の「第1基板」の一例である。
As shown in FIG. 2, the semiconductor laser device according to the first embodiment includes a first semiconductor
また、第1半導体レーザ素子部10と第2半導体レーザ素子部20との間には、第1半導体レーザ素子部10と第2半導体レーザ素子部20とを電気的に分離するための分離溝4が設けられている。この分離溝4の幅W1は、約30μmになるように構成されている。また、第1半導体レーザ素子部10のリッジ部16の中央部と第2半導体レーザ素子部20のリッジ部26の中央部との距離W2は、約110μmになるように構成されている。
Further, a separation groove 4 for electrically separating the first semiconductor
650nm帯の赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部10の具体的な構造としては、(100)面から〔011〕方向に約9°のオフ角で傾斜したオフ基板であるn型GaAs基板1の上面上に、約1.5μmの厚みを有するn型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるn型クラッド層11が形成されている。n型クラッド層11上には、発光層12が形成されている。
As a specific structure of the first semiconductor
この発光層12は、図3に示すように、約8nmの厚みを有するIn0.57Ga0.43Pからなる3つの量子井戸層12aと、約6nmの厚みを有する(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pからなる2つの量子障壁層12bとが交互に積層された多重量子井戸構造を有する第1MQW活性層12eを含んでいる。この量子井戸層12aには、量子井戸層12aの結晶成長時に圧縮歪が導入されている。また、第1MQW活性層12eを挟むように、約50nmの厚みを有するアンドープ(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pからなるn側光ガイド層12cおよびp側光ガイド層12dが設けられている。そして、第1MQW活性層12e、n側光ガイド層12cおよびp側光ガイド層12dによって、発光層12が構成されている。
As shown in FIG. 3, the
発光層12上には、図2に示すように、約0.2μmの厚みを有するp型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるp型第1クラッド層13が形成されている。p型第1クラッド層13上には、約20nmの厚みを有するp型In0.5Ga0.5Pからなるエッチングストップ層13aが形成されている。エッチングストップ層13a上の所定領域には、約1μmの厚みを有するp型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるp型第2クラッド層14が形成されている。このp型第2クラッド層14は、メサ形状(台形形状)に形成されている。p型第2クラッド層14上には、約0.1μmの厚みを有するp型GaInPからなるp型コンタクト層15が形成されている。そして、p型第2クラッド層14とp型コンタクト層15とによって、リッジ部16が構成されている。このリッジ部16の根元部の幅は、約3μmである。また、発光層12の近傍のリッジ部16に対応する領域には、第1導波路16aが形成されている。
As shown in FIG. 2, a p-type first cladding layer made of p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P having a thickness of about 0.2 μm is formed on the
また、リッジ部16のp型コンタクト層15上以外の部分には、約1μmの厚みを有するn型AlInPからなるn型電流ブロック層17が形成されている。そして、n型電流ブロック層17およびリッジ部16のp型コンタクト層15の上面上には、下層から上層に向かって、約15nmの厚みを有するCr層と、約1μmの厚みを有するAu層とからなるp側電極18が形成されている。なお、p側電極18は、本発明の「第1電極部」の一例である。
Further, an n-type
また、780nm帯の赤外レーザ光を発光する第2半導体レーザ素子部20の具体的な構造としては、オフ基板であるn型GaAs基板1の上面上に、約1.5μmの厚みを有するn型Al0.45Ga0.55Asからなるn型クラッド層21が形成されている。n型クラッド層21上には、発光層22が形成されている。
In addition, as a specific structure of the second semiconductor
この発光層22は、図4に示すように、約6nmの厚みを有する(Al0.1Ga0.9)0.5Asからなる3つの量子井戸層22aと、約8nmの厚みを有する(Al0.35Ga0.65)0.5Asからなる2つの量子障壁層22bとが交互に積層された多重量子井戸構造を有する第2MQW活性層22eを含んでいる。この量子井戸層22aには、量子井戸層22aの結晶成長時に圧縮歪が導入されていない。また、第2MQW活性層22eを挟むように、約20nmの厚みを有するアンドープ(Al0.35Ga0.65)0.5Asからなるn側光ガイド層22cおよびp側光ガイド層22dが設けられている。そして、第2MQW活性層22e、n側光ガイド層22cおよびp側光ガイド層22dによって、発光層22が構成されている。
As shown in FIG. 4, the
発光層22上には、図2に示すように、約0.2μmの厚みを有するp型(Al0.45Ga0.55)0.5Asからなるp型第1クラッド層23が形成されている。p型第1クラッド層23上には、約20nmの厚みを有する(Al0.7Ga0.3)0.5Asからなるエッチングストップ層23aが形成されている。エッチングストップ層23a上の所定領域には、約1μmの厚みを有するp型(Al0.45Ga0.55)0.5Asからなるp型第2クラッド層24が形成されている。このp型第2クラッド層24は、メサ形状(台形形状)に形成されている。p型第2クラッド層24上には、約0.1μmの厚みを有するp型GaAsからなるp型コンタクト層25が形成されている。そして、p型第2クラッド層24とp型コンタクト層25とによって、リッジ部26が構成されている。また、リッジ部26は、約3μmの幅を有する。また、発光層22の近傍のリッジ部26に対応する領域には、第2導波路26aが形成されている。
As shown in FIG. 2, a p-type first clad
また、リッジ部26のp型コンタクト層25上以外の部分には、約1μmの厚みを有するn型(Al0.7Ga0.3)0.5Asからなるn型電流ブロック層27が形成されている。そして、n型電流ブロック層27およびp型コンタクト層25の上面上には、約1.5μmの厚みを有するp型GaAsからなるp型キャップ層28が形成されている。p型キャップ層28上には、下層から上層に向かって、約15nmの厚みを有するCr層と、約1μmの厚みを有するAu層とからなるp側電極29が形成されている。なお、p側電極29は、本発明の「第2電極部」の一例である。
In addition, an n-type
そして、n型GaAs基板1の裏面上には、n型GaAs基板1の裏面に近い方から順に、約0.1μmの厚みを有するAuGe層と、約30nmの厚みを有するNi層と、約0.5μmの厚みを有するAu層とからなるn側電極2が形成されている。
Then, on the back surface of the n-
そして、図1に示すように、同一のn型GaAs基板1の上面上に形成された第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20は、発光層12および22で発生した熱を放熱するために、AlNからなるヒートシンク30の上面に対して、発光層12および22を挟むpn接合(第1導波路16aおよび第2導波路26a)を下側に配置するジャンクションダウン方式で取り付けられている。ヒートシンク30の上面上の第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20のp側電極18および29に対応する領域には、下層から上層に向かって、約0.1μmの厚みを有するTi層と、約0.2μmの厚みを有するPt層と、約0.3μmの厚みを有するAu層とからなる電極30aおよび30bが所定の間隔を隔てて形成されている。なお、電極30aおよび30bは、それぞれ、本発明の「第3電極部」および「第4電極部」の一例である。そして、第1半導体レーザ素子部10のp側電極18および第2半導体レーザ素子部20のp側電極29が、約3μmの厚みを有するAuSn(Au:80wt%)からなる半田層31および32により、ヒートシンク30の上面上に融着されている。なお、ヒートシンク30は、本発明の「基台」および「放熱基台」の一例であり、半田層31は、本発明の「融着層」および「第1融着層」の一例であり、半田層32は、本発明の「融着層」および「第2融着層」の一例である。
As shown in FIG. 1, the first semiconductor
ここで、第1実施形態では、図1および図5に示すように、第1半導体レーザ素子部10のp側電極18は、平面的に見て、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域以外の領域で半田層31が融着することによって、ヒートシンク30の電極30aに固着されている。つまり、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域には、半田層31が設けられておらず空間が設けられている。また、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの中心部から半田層31までの距離W3は、約10μmである。リッジ部16の根元部の幅が約3μm(片側約1.5μm)であるので、リッジ部16の形成領域の端部から水平方向に約8.5μm(=約10μm−約1.5μm)だけ離れて半田層31が設けられている。また、ヒートシンク30の電極30aは、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域以外の領域に形成されている。
Here, in the first embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. 5, the p-
また、第1実施形態では、図1および図5に示すように、第2半導体レーザ素子部20は、p側電極29のほぼ全面が半田層32と接する状態で融着されて、ヒートシンク30の電極30bに固着されている。また、第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26aの中心部から半田層32の第2半導体レーザ素子部20側の端部までの距離W4は、約30μmである。
Further, in the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 5, the second semiconductor
図6および図7は、それぞれ、図1に示した第1実施形態の構造による赤色レーザ光の偏光角および偏光比の測定結果を示したグラフである。図8および図9は、比較例1による赤色レーザ光の偏光角および偏光比の測定結果を示したグラフである。具体的には、図6および図7には、それぞれ、赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在せず、かつ、赤外レーザ光を発光する第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26aの形成領域の下方に位置する領域に半田層32が存在する第1実施形態による第1半導体レーザ素子部10のAlGaInP系赤色レーザの偏光角および偏光比の測定結果が示されている。また、図8および図9には、それぞれ、赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在し、かつ、赤外レーザ光を発光する第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26aの形成領域の下方に位置する領域にも半田層32が存在する比較例1による第1半導体レーザ素子部10のAlGaInP系赤色レーザの偏光角および偏光比の測定結果が示されている。また、図6および図8のグラフの横軸は、偏光角(°)を示しており、グラフの縦軸は頻度(各々の偏光角が得られた回数)を示している。また、図7および図9のグラフの横軸は、偏光比を示しており、グラフの縦軸は頻度(各々の偏光比が得られた回数)を示している。
6 and 7 are graphs showing the measurement results of the polarization angle and polarization ratio of the red laser light according to the structure of the first embodiment shown in FIG. 1, respectively. 8 and 9 are graphs showing the measurement results of the polarization angle and the polarization ratio of the red laser light according to Comparative Example 1. FIG. Specifically, in FIGS. 6 and 7, the
ここで、偏光角および偏光比について説明する。偏光プリズムを回転させながらレーザ光を偏光プリズムに通過させると、偏光プリズムを通過したレーザ光は、偏光プリズムの回転角度によって光強度が変化する。その際、レーザ光の光強度が最大(max.)となる時の偏光プリズムの回転角が偏光角である。また、レーザ光の光強度が最大となる時の偏光プリズムの回転角からさらに偏光プリズムを回転させると、レーザ光の光強度が最小(min.)となる。このレーザ光の最大値と最小値との比(max./min.)が偏光比である。また、偏光特性は、偏光角と偏光比とから評価され、偏光角が小さい程、偏光特性は良好となり、偏光比が大きい程、偏光特性は良好となる。 Here, the polarization angle and the polarization ratio will be described. When laser light is passed through the polarizing prism while rotating the polarizing prism, the light intensity of the laser light that has passed through the polarizing prism changes depending on the rotation angle of the polarizing prism. At this time, the rotation angle of the polarizing prism when the light intensity of the laser beam reaches the maximum (max.) Is the polarization angle. Further, when the polarizing prism is further rotated from the rotation angle of the polarizing prism when the light intensity of the laser light becomes maximum, the light intensity of the laser light becomes minimum (min.). The ratio (max./min.) Between the maximum value and the minimum value of this laser beam is the polarization ratio. The polarization characteristic is evaluated from the polarization angle and the polarization ratio. The smaller the polarization angle, the better the polarization characteristic, and the larger the polarization ratio, the better the polarization characteristic.
測定結果としては、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在せず、かつ、第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26aの形成領域の下方に位置する領域に半田層32が存在する第1実施形態では、図6に示すように、偏光角が−5°の時の頻度が最も高くなっている。また、第1実施形態では、偏光角が−5°の頻度は、偏向角が0°および−10°の場合に比べて、2倍以上となっている。また、第1実施形態では、偏光角が−5°の頻度は、全体の大部分を占めている。一方、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方および第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26aの形成領域の下方に位置する領域に、それぞれ、半田層31および32が存在する比較例1では、図8に示すように、偏光角が−5°、−10°および−15°で頻度に大きな差はなく、これらの合計が、全体の大部分を占めている。これにより、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在しない場合には、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在する場合に比べて、赤色レーザ光の偏光角が小さくなり、バラツキが小さくなることがわかる。
As a measurement result, the
また、第1実施形態による赤色レーザ光の偏光比は、図7に示すように、偏光比が100、150、200および250の合計の頻度が全体の大部分を占めるのに対し、比較例1による赤色レーザ光の偏光比では、図9に示すように、偏光比が100の頻度が突出して高く、次いで偏光比50の頻度が高くなっている。また、比較例1では、偏光比が50と100との合計の頻度が、全体の頻度の大部分を占めている。このことより、第1実施形態による赤色レーザ光の偏光比は、比較例1による赤色レーザ光の偏光比に比べて、偏光比が大きくなる。
The polarization ratio of the red laser light according to the first embodiment is such that the total frequency of the polarization ratios of 100, 150, 200, and 250 occupies most of the whole as shown in FIG. As shown in FIG. 9, the frequency of the red laser beam according to (1) is such that the frequency of the polarization ratio is prominently 100, and then the frequency of the
図6〜図9に示したAlGaInP系赤色レーザの偏光特性の測定結果から、平面的に見て、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在しない場合には、赤色レーザ光である第1半導体レーザ素子部10のレーザ光の偏光特性が向上することが判明した。
From the measurement results of the polarization characteristics of the AlGaInP red laser shown in FIGS. 6 to 9, the solder is applied to a region located below the formation region of the
図10および図11は、比較例2による赤外レーザ光の偏光角および偏光比の測定結果を示したグラフである。図12および図13は、比較例3による赤外レーザ光の偏光角および偏光比の測定結果を示したグラフである。具体的には、図10および図11には、それぞれ、赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在し、かつ、赤外レーザ光を発光する第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26aの形成領域の下方に位置する領域にも半田層32が存在する比較例2による第2半導体レーザ素子部20の赤外レーザの偏光角および偏光比の測定結果が示されている。また、図12および図13には、それぞれ、赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在し、かつ、赤外レーザ光を発光する第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26aの形成領域の下方に位置する領域に半田層32が存在しない比較例3による第2半導体レーザ素子部20の赤外レーザの偏光角および偏光比の測定結果が示されている。また、図10および図12のグラフの横軸は、偏光角(°)を示しており、グラフの縦軸は頻度(各々の偏光角が得られた回数)を示している。また、図11および図13のグラフの横軸は、偏光比を示しており、グラフの縦軸は頻度(各々の偏光比が得られた回数)を示している。
10 and 11 are graphs showing the measurement results of the polarization angle and polarization ratio of infrared laser light according to Comparative Example 2. FIG. 12 and 13 are graphs showing the measurement results of the polarization angle and polarization ratio of infrared laser light according to Comparative Example 3. FIG. Specifically, in FIGS. 10 and 11, the
測定結果としては、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域および第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26aの形成領域の下方に位置する領域のいずれにも半田層31および32が存在する比較例2の場合では、図10に示すように、偏光角が−5°の時の頻度が最も高くなっている。また、比較例2では、偏光角が−5°の頻度は、偏向角が0°および−10°の場合に比べて、2倍以上となっている。また、比較例2では、偏光角が−5°の頻度は、全体の大部分を占めている。一方、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在し、かつ、第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26a下方に位置する領域に半田層32が存在しない比較例3の場合では、図12に示すように、偏光角が−5°、−10°および−15°で頻度に大きな差はなく、これらの合計が、全体の大部分を占めている。このため、第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26aの形成領域の下方に位置する領域に半田層32が存在する場合には、第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26aの形成領域の下方に位置する領域に半田層32が存在しない場合に比べて、赤外レーザ光の偏光角が小さくなり、バラツキが小さくなる。
As a measurement result, a region located below the formation region of the
また、比較例2による赤外レーザ光の偏光比では、図11に示すように、偏光比が200、250および300の偏光比の合計の頻度が全体の大部分を占めるのに対し、比較例3の赤外レーザ光の偏光比では、図13に示すように、偏光比が100の頻度が突出して高く、次いで偏光比50の頻度が高くなっている。また、偏光比が50、100および150の合計の頻度が、全体の頻度の大部分を占めている。このことより、比較例2による赤外レーザ光の偏光比は、比較例3における赤外レーザ光の偏光比に比べて、偏光比が大きくなる。
In addition, in the polarization ratio of the infrared laser light according to Comparative Example 2, the total frequency of the polarization ratios of 200, 250, and 300 occupies most of the whole as shown in FIG. In the polarization ratio of the infrared laser beam 3, as shown in FIG. 13, the frequency of the polarization ratio is prominently high at 100, and then the frequency of the
図10〜図13に示したAlGaAs系赤外レーザの偏光特性の測定結果から、第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26aの形成領域の下方に位置する領域に半田層32が存在するには、赤外レーザ光である第2半導体レーザ素子部20のレーザ光の偏光特性が向上する。なお、図10および図11では、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在する比較例2による測定結果を示した。この場合、赤外レーザ光の偏光特性は、赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在するか否かには影響しないと考えられる。したがって、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在しない第1実施形態の場合でも、比較例2と同様の結果が得られると考えられる。
From the measurement results of the polarization characteristics of the AlGaAs infrared laser shown in FIGS. 10 to 13, the
これらの測定結果が得られた理由としては、以下のように考えられる。すなわち、上記したように、赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部10の量子井戸層12aには、通常、量子井戸層12aの結晶成長時に圧縮歪が導入されており、その圧縮歪によって良好な偏光特性が保たれている。この場合に、第1半導体レーザ素子部10とヒートシンク30とが接合されると、第1半導体レーザ素子部10とヒートシンク30との熱膨張係数の差に起因して生じる引張り応力により、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16a近傍に引張り歪が新たに発生するので、量子井戸層12aの圧縮歪が打ち消されて小さくなり、その結果、偏光特性が低下すると考えられる。一方、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在しない場合には、第1半導体レーザ素子部10のp側電極18とヒートシンク30の上面上の電極30aとの接合面積が小さくなるので、第1半導体レーザ素子部10とヒートシンク30との熱膨張係数の差に起因して生じる引張り応力が減少する。このため、第1導波路16a近傍に新たに導入される引張り歪が低下するので、第1半導体レーザ素子部10の量子井戸層12aには適度な引張り歪が導入された状態となる。その結果、第1半導体レーザ素子部10の赤色レーザ光の偏光特性が向上すると考えられる。
The reason why these measurement results were obtained is considered as follows. That is, as described above, a compressive strain is usually introduced into the
一方、赤外レーザ光を発光する第2半導体レーザ素子部20の量子井戸層22aには、通常、量子井戸層22aの結晶成長時に圧縮歪が導入されておらず、第2半導体レーザ素子部20とヒートシンク30とが接合されると、第2半導体レーザ素子部20とヒートシンク30との熱膨張係数の差に起因して生じる引張り応力により、第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26a近傍に引張り歪が発生する。この引張り歪によって、第2半導体レーザ素子部20の量子井戸層22aに適度な引張り歪が発生し、第2半導体レーザ素子部20の赤外レーザ光の偏光特性が向上すると考えられる。
On the other hand, the
第1実施形態では、上記のように、赤色レーザ光を発光する第1導波路16aを含む第1半導体レーザ素子部10と、赤外レーザ光を発光する第2導波路26aを含む第2半導体レーザ素子部20とがGaAs基板1上に形成されるとともに、第1導波路16aおよび第2導波路26aが下側に配置されるようにヒートシンク30に取り付けられる構造において、平面的に見て、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在しない状態で第1半導体レーザ素子部10をヒートシンク30側に固着することによって、第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域における第1半導体レーザ素子部10とヒートシンク30との接合面積を0にすることができるので、ヒートシンク30と第1半導体レーザ素子部10との熱膨張係数の差に起因して生じる第1導波路16a近傍の引張り応力を小さくすることができる。これにより、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16a近傍に過度な引張り歪が発生するのを抑制することができるので、偏光特性が低下するのを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the first semiconductor
また、第1実施形態では、赤外レーザ光を発光する第2導波路26aを含む第2半導体レーザ素子部20を、平面的に見て、第2導波路26aの形成領域の下方に位置する領域に半田層32が存在する状態で、ヒートシンク30側に固着することによって、第2導波路26aの形成領域の下方に位置する半田層32により、第2半導体レーザ素子部20の第2導波路26a近傍に、ヒートシンク30と第2半導体レーザ素子部20との熱膨張係数の差に起因して生じる引張り応力が加わるので、第2導波路26a近傍に適度な引張り歪を発生させることができる。これにより、第2半導体レーザ素子部20の偏光特性を向上させることができる。
In the first embodiment, the second semiconductor
また、第1実施形態では、第1半導体レーザ素子部10に、p側電極18を形成するとともに、第2半導体レーザ素子部20に、p側電極29を形成し、ヒートシンク30上に、p側電極18および29のそれぞれと対応するように電極30aおよび30bを形成し、p側電極18および29を、それぞれ、半田層31および32を介して、電極30aおよび30bに融着することにより、第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20をヒートシンク30に固着し、かつ、p側電極18と電極30aとを融着する半田層31を、平面的に見て、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に存在しないように配置することによって、p側電極18と電極30aとを半田層31を介して接合することにより、第1半導体レーザ素子部10を容易に、第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層31が存在しない状態で、ヒートシンク30に固着することができるとともに、p側電極29と電極30bとを半田層32を介して接合することにより、第2半導体レーザ素子部20を容易にヒートシンク30に固着することができる。
In the first embodiment, the p-
また、第1実施形態では、電極30aを、ヒートシンク30上の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域以外の領域に形成することによって、第1半導体レーザ素子部10のp側電極18とヒートシンク30の表面に形成した電極30aとを半田層31を介して固着した際に、半田層31を、容易にp側電極18の表面上にのみ形成することができるので、第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域を半田層31が存在しない状態に容易にすることができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、n型GaAs基板1を、所定のオフ角を有するオフ基板とすることによって、オフ基板であるn型GaAs基板1上に良質な結晶成長を行うことができるので、n型GaAs基板1の表面上に容易に特性の優れた第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20を形成することができる。
In the first embodiment, since the n-
(第2実施形態)
図14は、本発明の第2実施形態による半導体レーザ装置を示した平面図である。この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、平面的に見て、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域の一部に半田層131が存在する場合の例について説明する。第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
FIG. 14 is a plan view showing a semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, unlike the first embodiment, the
すなわち、この第2実施形態では、上記第1実施形態における半導体レーザ素子と同一の半導体レーザ素子が、ヒートシンク30上に取り付けられている。具体的には、同一のn型GaAs基板1の上面上に形成された第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20は、発光層12および22で発生した熱を放熱するために、AlNからなるヒートシンク30の上面に対して、発光層12および22を挟むpn接合(第1導波路16aおよび第2導波路26a)を下側に配置するジャンクションダウン方式で取り付けられている。
That is, in the second embodiment, the same semiconductor laser element as that in the first embodiment is mounted on the
ここで、第2実施形態では、図14に示すように、平面的に見て、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域のうちの第1導波路16aの延びる方向の中央部近傍に半田層131が存在し、第1半導体レーザ素子部10がヒートシンク30上に固着されている。なお、半田層131は、本発明の「融着層」および「第1融着層」の一例である。
Here, in the second embodiment, as shown in FIG. 14, as viewed in a plan view, the first guide in the region located below the formation region of the
第2実施形態では、上記のように、第1半導体レーザ素子部10を、平面的に見て、第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に半田層131が存在しない状態で融着することによって、第1半導体レーザ素子部10と半田層131との接触面積が、平面的に見て、第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に半田層131が存在しない状態で融着する場合に比べて大きくなるので、その分、第1半導体レーザ素子部10の放熱性を向上させることができる。その結果、第1半導体レーザ素子部10の温度特性を向上させることができる。
In the second embodiment, as described above, the
また、第2実施形態では、半田層131を、平面的に見て、第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域のうちの第1導波路16aの延びる方向の中央部近傍に形成することによって、第1半導体レーザ素子部10とヒートシンク30とを第1導波路16aの中央部近傍で半田層131により接合することができるので、第1半導体レーザ素子部10とヒートシンク30とを第1導波路16aの延びる方向の端部の1カ所で半田層131により接合する場合に比べて、第1半導体レーザ素子部10とヒートシンク30との接合強度を向上させることができる。
In the second embodiment, the
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
(第3実施形態)
図15は、本発明の第3実施形態による半導体レーザ装置を示した平面図である。この第3実施形態では、上記第1および第2実施形態と異なり、平面的に見て、第1半導体レーザ素子部の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に所定の間隔を隔てて複数の半田層231が存在する場合の例について説明する。第3実施形態のその他の構成は、第1および第2実施形態と同様である。
(Third embodiment)
FIG. 15 is a plan view showing a semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, unlike the first and second embodiments, a predetermined interval is provided in an area located below the formation area of the
すなわち、この第3実施形態では、上記第1および第2実施形態における半導体レーザ素子と同一の半導体レーザ素子が、ヒートシンク30上に取り付けられている。具体的には、同一のn型GaAs基板1の上面上に形成された第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20は、発光層12および22で発生した熱を放熱するために、AlNからなるヒートシンク30の上面に対して、発光層12および22を挟むpn接合を下側に配置するジャンクションダウン方式で取り付けられている。
That is, in the third embodiment, the same semiconductor laser element as that in the first and second embodiments is mounted on the
ここで、第3実施形態では、図15に示すように、平面的に見て、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に、所定の間隔を隔てて複数の半田層231が存在し、第1半導体レーザ素子部10がヒートシンク30上に固着されている。なお、半田層231は、本発明の「融着層」および「第1融着層」の一例である。
Here, in the third embodiment, as shown in FIG. 15, a predetermined interval is provided in a region located below the formation region of the
第3実施形態では、上記のように、半田層231は、平面的に見て、第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域に、第1導波路16aの延びる方向に所定の間隔を隔てて複数形成することによって、第1導波路16aの形成領域の下方に半田層231が分散して配置されるので、第1半導体レーザ素子部10とヒートシンク30との接合に起因して第1導波路16a近傍に生じる応力の発生位置を分散させることができる。このため、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16aの形成領域の下方の一部の領域に半田層231が存在することによる放熱性の向上に加えて、第1半導体レーザ素子部10の第1導波路16a近傍に導入される引張り歪を小さくすることができる。
In the third embodiment, as described above, the
なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態および第2実施形態と同様である。 The remaining effects of the third embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment and second embodiment.
(第4実施形態)
図16は、本発明の第4実施形態による半導体レーザ素子をヒートシンクに融着した状態を示した断面図である。この第4実施形態では、上記第1〜第3実施形態と異なり、第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20を含む半導体レーザ素子とヒートシンクとの間に405nm帯の青紫色レーザ光を発光する第3半導体レーザ素子部40を含む半導体レーザ素子が形成されている例について説明する。第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20を含む半導体レーザ素子の構造は、第1〜第3実施形態と同様である。
(Fourth embodiment)
FIG. 16 is a sectional view showing a state in which the semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention is fused to a heat sink. In the fourth embodiment, unlike the first to third embodiments, a 405 nm band blue-violet laser is provided between the semiconductor laser element including the first semiconductor
まず、図16を参照して、405nm帯の青紫色レーザ光を発光する第3半導体レーザ素子部40を含む半導体レーザ素子の構造について説明する。約100μmの厚みを有するn型GaN基板41上に、約1.0μmの厚みを有するアンドープのAl0.01Ga0.99Nからなる低温バッファ層42が形成されている。なお、n型GaN基板41は、本発明の「第2基板」の一例である。低温バッファ層42上には、約2.0μmの厚みを有するGeがドープされたn型Al0.07Ga0.93Nからなるn型クラッド層43が形成されている。n型クラッド層43上には、多重量子井戸構造を有するMQW活性層44が形成されている。MQW活性層44は、約3.5nmの厚みを有するアンドープのIn0.15Ga0.85Nからなる3つの量子井戸層と、約20nmの厚みを有するアンドープのIn0.02Ga0.98Nからなる3つの量子障壁層とが交互に積層されて構成されている。
First, with reference to FIG. 16, the structure of the semiconductor laser element including the third semiconductor
また、MQW活性層44上には、約80nmの厚みを有するアンドープのIn0.01Ga0.99Nからなるp側光ガイド層45が形成されている。p側光ガイド層45上には、約20nmの厚みを有するアンドープのAl0.2Ga0.8Nからなるp側キャリアブロック層46が形成されている。また、p側キャリアブロック層46上には、図16に示すように、平坦部と凸部とを有するMgがドープされたAl0.07Ga0.93Nからなるp型クラッド層47が形成されている。このp型クラッド層47の凸部の膜厚は、約0.45μmであり、p型クラッド層47の凸部以外の平坦部の膜厚は、約0.05μmである。p型クラッド層47の凸部の上面上には、約2nmの厚みを有するアンドープのIn0.07Ga0.93Nからなるp側コンタクト層48が形成されている。p型クラッド層47の凸部と、p側コンタクト層48とによって、電流通路となるリッジ部49が構成されている。このリッジ部49は、平面的に見て、光の出射方向に延びるストライプ状(細長状)に形成されている。また、リッジ部49は、約1.5μmの幅を有している。
Further, on the MQW
また、リッジ部49の側面と、p型クラッド層47の平坦部の上面上とに、約0.2μmの厚みを有するSiO2膜からなる電流ブロック層50が形成されている。p側コンタクト層48の上面上には、下層から上層に向かって、約1nmの膜厚を有するSi層と、約20nmの膜厚を有するPd層と、約10nmの膜厚を有するAu層とからなるp側オーミック電極51が形成されている。
A
また、p側オーミック電極51の上面上と、電流ブロック層50の上面上とに、p側オーミック電極51の上面に接触するように、下層から上層に向かって、約30nmの膜厚を有するTi層と、約150nmの膜厚を有するPd層と、約3000nmの膜厚を有するAu層とからなるp側パッド電極52が形成されている。また、電流ブロック層50の上面上の第1半導体レーザ素子部10のp側電極18および第2半導体レーザ素子部20のp側電極29のそれぞれに対応する領域に、p側パッド電極52と同一組成のp側パッド電極52aおよび52bがそれぞれ形成されている。
Further, Ti having a film thickness of about 30 nm from the lower layer to the upper layer so as to be in contact with the upper surface of the p-
また、n型GaN基板41の裏面上には、図16に示すように、n型GaN基板41の裏面に近い方から順に、約1nmの膜厚を有するSi層と、約6nmの膜厚を有するAl層と、約30nmの膜厚を有するPd層と、約300nmの膜厚を有するAu層からなるn側電極53が形成されている。 Further, on the back surface of the n-type GaN substrate 41, as shown in FIG. 16, an Si layer having a film thickness of about 1 nm and a film thickness of about 6 nm are sequentially formed from the side closer to the back surface of the n-type GaN substrate 41. An n-side electrode 53 made of an Al layer, a Pd layer having a thickness of about 30 nm, and an Au layer having a thickness of about 300 nm is formed.
ここで、第4実施形態では、図16に示すように、第3半導体レーザ素子部40は、第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20とヒートシンク130との間に配置されている。具体的には、同一のn型GaAs基板1の上面上に形成された第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20は、第3半導体レーザ素子部40を含む半導体レーザ素子のp側パッド電極52aおよび52bの上面上にジャンクションダウン方式で取り付けられている。すなわち、第1半導体レーザ素子部10のp側電極18および第2半導体レーザ素子部20のp側電極29が、約3μmの厚みを有するAuSn(Au:80wt%)からなる半田層31および32により、第3半導体レーザ素子部40を含む半導体レーザ素子のp側パッド電極52aおよび52bの上面上にそれぞれ融着されている。なお、第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20を含む半導体レーザ素子と第3半導体レーザ素子部40を含む半導体レーザ素子との固着方法は、上記第1実施形態と同様である。また、AlNからなるヒートシンク130の上面上の全面には、下層から上層に向かって、約0.1μmの厚みを有するTi層と、約0.2μmの厚みを有するPt層と、約0.3μmの厚みを有するAu層とからなる電極130aが形成されているとともに、第3半導体レーザ素子部40を含む半導体レーザ素子が、半導体レーザ素子のn側電極53とヒートシンク130の電極130aとの間を約3μmの厚みを有するAuSn(Au:80wt%)からなる半田層232を融着することによって、ヒートシンク130上に固着されている。つまり、この第4実施形態では、第1半導体レーザ素子部10は、平面的に見て、第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に半田層31が存在しない状態で、第3半導体レーザ素子部40を介して、ヒートシンク130側に取り付けられている。
Here, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 16, the third semiconductor
第4実施形態では、上記のように、第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20とは異なる発振波長の青紫色レーザ光を出射する第3半導体レーザ素子部40を、第1半導体レーザ素子部10および第2半導体レーザ素子部20とヒートシンク130との間に配置し、かつ、第1半導体レーザ素子部10を、平面的に見て、第1導波路16aの形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に半田層31が存在しない状態で、第3半導体レーザ素子部40を介して、ヒートシンク130側に取り付けることによって、第1半導体レーザ素子部10の偏光特性の低下を抑制しながら、第1半導体レーザ素子部10、第2半導体レーザ素子部20および第3半導体レーザ素子部40の相互間の発光点間距離を短くすることができるので、レンズなどの光学部材を有効に共有することができる。
In the fourth embodiment, as described above, the third semiconductor
第4実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 Other effects of the fourth embodiment are the same as those of the first embodiment.
なお、今回開示された実施形態は、すべ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すべての変更が含まれる。 The embodiment 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 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.
たとえば、上記第1〜第4実施形態では、平面的に見て、650nm帯の赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部の第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に半田層が存在しない状態で第1半導体レーザ素子部が融着されるとともに、780nm帯の赤外レーザ光を発光する第2半導体レーザ素子部の第2導波路の形成領域の下方に位置する領域に半田層が存在する状態で第2半導体レーザ素子部が融着される例を示したが、本発明はこれに限らず、平面的に見て、650nm帯の赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部の第1導波路の形成領域の下方に位置する領域および780nm帯の赤外レーザ光を発光する第2半導体レーザ素子部の第2導波路の形成領域の下方に位置する領域のそれぞれの領域の少なくとも一部に半田層が存在しない状態で、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が融着されるようにしてもよい。 For example, in the first to fourth embodiments, at least one of the regions located below the formation region of the first waveguide of the first semiconductor laser element unit that emits red laser light in the 650 nm band in plan view. The first semiconductor laser element portion is fused with no solder layer in the portion, and the second semiconductor laser element portion that emits infrared laser light in the 780 nm band is positioned below the second waveguide formation region. Although the example in which the second semiconductor laser element portion is fused in the state where the solder layer is present in the region to be processed is shown, the present invention is not limited to this, and the red laser beam in the 650 nm band is emitted in a plan view. A region located below the formation region of the first waveguide of the first semiconductor laser element portion and a formation region of the second waveguide of the second semiconductor laser element portion that emits infrared laser light in the 780 nm band. Each region of the region At least a portion in a state in which the solder layer is not present, the first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion may be the fusion.
また、上記第1〜第4実施形態では、同一基板上に、650nm帯の赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部と、780nm帯の赤外レーザ光を発光する第2半導体レーザ素子部とを形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、同一基板上に、650nm帯の赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部と、780nm帯の赤外レーザ光以外の波長のレーザ光を発光する第2半導体レーザ素子部とを形成した構造にも適用可能である。 In the first to fourth embodiments, the first semiconductor laser element unit that emits 650 nm band red laser light and the second semiconductor laser element unit that emits 780 nm band infrared laser light on the same substrate. However, the present invention is not limited to this, and the first semiconductor laser element that emits red laser light of 650 nm band and wavelengths other than infrared laser light of 780 nm band on the same substrate. The present invention can also be applied to a structure in which a second semiconductor laser element section that emits the laser beam is formed.
また、上記第1〜第4実施形態では、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含む半導体レーザ素子の基板に(100)面から〔011〕方向に約9°のオフ角で傾斜したオフ基板であるn型GaAs基板を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、オフ基板以外の基板を用いるようにしてもよい。 In the first to fourth embodiments, the substrate of the semiconductor laser element including the first semiconductor laser element part and the second semiconductor laser element part has an off angle of about 9 ° in the [011] direction from the (100) plane. Although an example using an inclined n-type GaAs substrate has been shown, the present invention is not limited to this, and a substrate other than the off-substrate may be used.
また、上記第1〜第4実施形態では、本発明の基台として、絶縁性を有するとともに熱伝導性の良好なAlNからなるヒートシンクを用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、他の材料からなるヒートシンクを用いてもよい。たとえば、SiC、ダイヤモンドおよびSiなどからなるヒートシンクを用いてもよい。また、Cu、AlおよびCuWなどの導電性材料を用いて、その表面に絶縁膜を形成した後、電極をパターニングしたヒートシンクを基台として用いてもよい。 Moreover, in the said 1st-4th embodiment, although the example which used the heat sink which consists of AlN which has insulation and favorable thermal conductivity was shown as a base of this invention, this invention is not limited to this. A heat sink made of another material may be used. For example, a heat sink made of SiC, diamond, Si, or the like may be used. Alternatively, a heat sink in which electrodes are patterned after forming an insulating film on the surface thereof using a conductive material such as Cu, Al, and CuW may be used as a base.
また、上記第1〜第4実施形態では、AuSnからなる半田層を介して、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のp側電極をヒートシンクまたは第3半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子のp側パッド電極に融着するようにしたが、本発明はこれに限らず、半田以外の他の材料を融着層として用いるようにしてもよい。 In the first to fourth embodiments, the semiconductor including the heat sink or the third semiconductor laser element portion as the p-side electrode of the first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion through the solder layer made of AuSn. Although it was made to fuse to the p-side pad electrode of the laser element, the present invention is not limited to this, and a material other than solder may be used as the fusion layer.
また、上記第1実施形態では、ヒートシンク上の650nm帯の赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部のp側電極に対応する領域に電極部が形成されるとともに、平面的に見て、電極部を第1半導体レーザ素子部の第1導波路の形成領域の下方に位置する領域以外の領域に形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、平面的に見て、第1半導体レーザ素子部の第1導波路の形成領域の下方に位置する領域にも電極部を形成するようにしてもよい。この場合にも、半田層は、第1半導体レーザ素子部の第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に存在しない状態で配置する。 In the first embodiment, the electrode portion is formed in the region corresponding to the p-side electrode of the first semiconductor laser element portion that emits red laser light of 650 nm band on the heat sink, Although the example in which the electrode portion is formed in a region other than the region located below the formation region of the first waveguide of the first semiconductor laser element portion has been shown, the present invention is not limited to this, and the first The electrode portion may also be formed in a region located below the formation region of the first waveguide of the one semiconductor laser element portion. Also in this case, the solder layer is disposed in a state where it does not exist in at least a part of a region located below the formation region of the first waveguide of the first semiconductor laser element portion.
また、第4実施形態では、第3半導体レーザ素子部に405nm帯の青紫色レーザ光を発光する半導体レーザ素子を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、650nm帯の赤色レーザ光を発光する素子および780nm帯の赤外レーザ光を発光する素子以外の素子であれば、青紫色レーザ光以外のレーザ光を発光する半導体レーザ素子を用いてもよい。 In the fourth embodiment, an example in which a semiconductor laser element that emits 405 nm band blue-violet laser light is used for the third semiconductor laser element unit is shown. However, the present invention is not limited to this, and a 650 nm band red laser is used. As long as it is an element other than an element that emits light and an element that emits infrared laser light in the 780 nm band, a semiconductor laser element that emits laser light other than blue-violet laser light may be used.
また、上記第4実施形態では、第3半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子上の650nm帯の赤色レーザ光を発光する第1半導体レーザ素子部のp側電極に対応する領域にp側パッド電極が形成されるとともに、平面的に見て、p側パッド電極を第1半導体レーザ素子部の第1導波路の形成領域の下方に位置する領域以外の領域に形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、平面的に見て、第1半導体レーザ素子部の第1導波路の形成領域の下方に位置する領域にもp側パッド電極を形成するようにしてもよい。この場合にも、半田層は、第1半導体レーザ素子部の第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に存在しない状態で配置する。 In the fourth embodiment, the p-side pad electrode is formed in the region corresponding to the p-side electrode of the first semiconductor laser element portion that emits red laser light in the 650 nm band on the semiconductor laser element including the third semiconductor laser element portion. In the example shown, the p-side pad electrode is formed in a region other than the region located below the formation region of the first waveguide of the first semiconductor laser element portion. The invention is not limited to this, and the p-side pad electrode may also be formed in a region located below the formation region of the first waveguide of the first semiconductor laser element portion in plan view. Also in this case, the solder layer is disposed in a state where it does not exist in at least a part of a region located below the formation region of the first waveguide of the first semiconductor laser element portion.
1 n型GaAs基板(第1基板)
10 第1半導体レーザ素子部
12、22 発光層
18 p側電極(第1電極部)
20 第2半導体レーザ素子部
16、26、49 リッジ部
16a 第1導波路
26a 第2導波路
29 p側電極(第2電極部)
30、130 ヒートシンク(基台、放熱基台)
30a、30b 電極
31、131、231 半田層(第1融着層)
32 半田層(第2融着層)
232 半田層(融着層)
40 第3半導体レーザ素子部
41 n型GaN基板(第2基板)
1 n-type GaAs substrate (first substrate)
10 1st semiconductor
20 Second semiconductor
30, 130 Heat sink (base, heat dissipation base)
30a,
32 Solder layer (second fusion layer)
232 Solder layer (fusion layer)
40 Third semiconductor laser element portion 41 n-type GaN substrate (second substrate)
Claims (12)
前記第1基板上に形成され、第2導波路を含む第2半導体レーザ素子部と、
前記第1導波路および前記第2導波路が下側に配置されるように、前記第1半導体レーザ素子部および前記第2半導体レーザ素子部が、それぞれ、第1融着層および第2融着層を用いて取り付けられる基台とを備え、
前記第1半導体レーザ素子部は、平面的に見て、前記第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の一部に、前記第1融着層が存在しない状態で前記基台側に取り付けられており、
前記第1融着層は、平面的に見て、前記第1導波路の形成領域の下方に位置する領域のうちの前記第1導波路の延びる方向の中央部近傍に形成されている、半導体レーザ装置。 A first semiconductor laser element portion formed on a first substrate, including a first waveguide, and including a light emitting layer containing at least Ga, In, and P;
A second semiconductor laser element portion formed on the first substrate and including a second waveguide;
The first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion have a first fusion layer and a second fusion layer, respectively, so that the first waveguide and the second waveguide are disposed on the lower side. A base attached with a layer,
The first semiconductor laser element portion is on the base side in a state where the first fusion layer is not present in a part of a region located below the formation region of the first waveguide when seen in a plan view. Installed,
The first fusion layer is formed in the vicinity of a central portion in a direction in which the first waveguide extends in a region located below the formation region of the first waveguide as viewed in a plan view. Laser device.
前記第1基板上に形成され、第2導波路を含む第2半導体レーザ素子部と、
前記第1導波路および前記第2導波路が下側に配置されるように、前記第1半導体レーザ素子部および前記第2半導体レーザ素子部が、それぞれ、第1融着層および第2融着層を用いて取り付けられる基台とを備え、
前記第1半導体レーザ素子部は、平面的に見て、前記第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の一部に、前記第1融着層が存在しない状態で前記基台側に取り付けられており、
前記第1融着層は、平面的に見て、前記第1導波路の形成領域の下方に位置する領域に、前記第1導波路の延びる方向に所定の間隔を隔てて複数形成されている、半導体レーザ装置。 A first semiconductor laser element portion formed on a first substrate, including a first waveguide, and including a light emitting layer containing at least Ga, In, and P;
A second semiconductor laser element portion formed on the first substrate and including a second waveguide;
The first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion have a first fusion layer and a second fusion layer, respectively, so that the first waveguide and the second waveguide are disposed on the lower side. A base attached with a layer,
The first semiconductor laser element portion is on the base side in a state where the first fusion layer is not present in a part of a region located below the formation region of the first waveguide when seen in a plan view. Installed,
A plurality of the first fusion layers are formed at a predetermined interval in a direction in which the first waveguide extends in a region located below the formation region of the first waveguide in plan view. Semiconductor laser device.
前記第1基板上に形成され、第2導波路を含む第2半導体レーザ素子部と、
前記第1導波路および前記第2導波路が下側に配置されるように、前記第1半導体レーザ素子部および前記第2半導体レーザ素子部が、それぞれ、第1融着層および第2融着層を用いて取り付けられる基台とを備え、
前記第1半導体レーザ素子部は、平面的に見て、前記第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に前記第1融着層が存在しない状態で前記基台側に取り付けられおり、
前記第2半導体レーザ素子部は、GaおよびAsを含有する発光層を含むとともに、平面的に見て、前記第2導波路の形成領域の下方に位置する領域に前記第2融着層が存在する状態で、前記基台側に取り付けられている、半導体レーザ装置。 A first semiconductor laser element portion formed on a first substrate, including a first waveguide, and including a light emitting layer containing at least Ga, In, and P;
A second semiconductor laser element portion formed on the first substrate and including a second waveguide;
The first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion have a first fusion layer and a second fusion layer, respectively, so that the first waveguide and the second waveguide are disposed on the lower side. A base attached with a layer,
The first semiconductor laser element portion is on the base side in a state where the first fusion layer is not present in at least a part of a region located below the formation region of the first waveguide when seen in a plan view. Attached,
The second semiconductor laser element portion includes a light emitting layer containing Ga and As, and the second fusion layer is present in a region located below the formation region of the second waveguide when seen in a plan view. A semiconductor laser device attached to the base side in a state where
前記基台上には、前記第1電極部および前記第2電極部のそれぞれと対応するように第3電極部および第4電極部が形成され、 A third electrode portion and a fourth electrode portion are formed on the base so as to correspond to the first electrode portion and the second electrode portion,
前記第1電極部および前記第2電極部が、それぞれ、第1融着層および第2融着層を介して、前記第3電極部および前記第4電極部に融着されることによって、前記第1半導体レーザ素子部および前記第2半導体レーザ素子部が前記基台に固着されており、 The first electrode portion and the second electrode portion are fused to the third electrode portion and the fourth electrode portion via the first fusion layer and the second fusion layer, respectively. The first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion are fixed to the base;
前記第1電極部と前記第3電極部とを融着する前記第1融着層は、平面的に見て、前記第1半導体レーザ素子部の第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に存在しないように配置されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The first fusion layer for fusing the first electrode portion and the third electrode portion is located below the first waveguide formation region of the first semiconductor laser element portion in plan view. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is disposed so as not to exist in at least a part of the region.
前記第3半導体レーザ素子部は、前記第1半導体レーザ素子部および前記第2半導体レーザ素子部と前記基台との間に配置されており、 The third semiconductor laser element portion is disposed between the first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion and the base,
前記第1半導体レーザ素子部は、平面的に見て、前記第1導波路の形成領域の下方に位置する領域の少なくとも一部に前記第1融着層が存在しない状態で、前記第3半導体レーザ素子部を介して、前記基台側に取り付けられている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The first semiconductor laser element portion includes the third semiconductor in a state where the first fusion layer is not present in at least a part of a region located below the formation region of the first waveguide when seen in a plan view. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is attached to the base side via a laser element portion.
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