多波長半導体レーザ素子
【課題】端面劣化の発生を抑制しつつ、波長変化に対する反射率の変動量を小さくし、それぞれの波長素子におけるモニター電流の温度変化を抑制することの可能な多波長半導体レーザ素子を提供する。
【解決手段】端面発光型の２波長半導体レーザ素子１の後端面に後端面膜４０が設けられている。後端面膜４０は、屈折率がｎ1の低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層がＮ組（Ｎ≧２）積層された層と、屈折率がｎ2（ｎ1＜ｎ2＜ｎ3）の中間屈折率層とを後端面側から順に含んでいる。低屈折率層、高屈折率層および中間屈折率層の光学膜厚は、後端面に下地層が設けられていない場合には、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている。
【解決手段】端面発光型の２波長半導体レーザ素子１の後端面に後端面膜４０が設けられている。後端面膜４０は、屈折率がｎ1の低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層がＮ組（Ｎ≧２）積層された層と、屈折率がｎ2（ｎ1＜ｎ2＜ｎ3）の中間屈折率層とを後端面側から順に含んでいる。低屈折率層、高屈折率層および中間屈折率層の光学膜厚は、後端面に下地層が設けられていない場合には、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、モノリシック構造の多波長半導体レーザ素子に係り、特に高反射率側の反射膜が改良された多波長半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザ素子（ＬＤ；laser diode）の分野では、同一基板上に、発光波長が異なる複数の発光部がモノリシックに形成された多波長レーザ素子の開発が活発に行われている。この多波長レーザ素子は、例えば光ディスク装置の光源として用いられる。
【０００３】
このような光ディスク装置では、７９０ｎｍ帯のレーザ光がＣＤ（Compact Disk）の再生に用いられると共に、ＣＤ−Ｒ（CD Recordable），ＣＤ−ＲＷ（CD Rewritable）あるいはＭＤ（Mini Disk）などの記録可能な光ディスクの記録・再生に用いられる。また、６５０ｎｍ帯のレーザ光がＤＶＤ（Digital Versatile Disk）の記録・再生に用いられている。多波長レーザ素子を光ディスク装置に搭載することにより、既存の複数種類の光ディスクのいずれに関しても、記録または再生が可能となる。このように多波長化することにより，より用途を拡げることが可能となる。
【０００４】
モノリシック構造の多波長レーザ素子では、一般に、単波長レーザ素子と同様、レーザ素子の前端面にそれぞれのレーザ光の波長に適合させた低反射膜が前端面全体に一括に形成され、レーザ素子の後端面にそれぞれのレーザ光の波長に適合させた高反射膜が後端面全体に一括に形成されている。このとき、高反射膜は、高反射率を得るために、一般に、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層させた多層構造を有しており、低屈折率層と高屈折率層との屈折率差が大きくなる材料の組み合わせにより構成されている（特許文献１、２参照）。
【０００５】
通常、光ディスクの再生に用いられる多波長レーザ素子では、前端面から出射される光出力を調整するため、後端面からの出射光をフォトダイオードによって電流に変換しモニターしている。このモニター電流は、後端面の反射率に大きく依存する。一方で、レーザ素子は温度変化に伴って、波長が変動するため、この後端面側の反射率の波長に対する変動量が大きければ大きいほど、素子の温度変化に対するモニター電流の変化が大きくなってしまう。
【０００６】
そこで、従来から、波長変化に対する高反射膜の反射率の変動量をできるだけ小さくするために、高反射膜の材料として、低屈折率層と高屈折率層との屈折率差が大きくなる材料が用いられてきた。例えば、低屈折率層の材料としてＡｌ2Ｏ3（屈折率１．６４）が用いられ、高屈折率層の材料としてＳｉ（屈折率３．３）が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１６７９９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７１１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、Ｓｉのような屈折率が３．０を超える材料では、発振波長６５０ｎｍにおける光吸収が大きく、膜損傷が発生する。そのため、ＣＯＤやＥＳＤなどの端面劣化が生じ易いという問題があった。そこで、Ｓｉの代わりに、光吸収の少ないＴａ2Ｏ5（屈折率２．１）を用いることが考えられる。しかし、そのようにした場合には、高屈折率層と低屈折率層との屈折率差が高屈折率層にＳｉを用いたときほど大きくならないので、高反射膜の反射率の波長変化に対する変動量が大きくなってしまう。その結果、レーザ素子の温度変化に伴うモニター電流の変動が大きくなるという問題があった。
【０００９】
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、端面劣化の発生を抑制しつつ、波長変化に対する反射率の変動量を小さくし、それぞれの波長素子におけるモニター電流の温度変化を抑制することの可能な多波長半導体レーザ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本技術による第１の多波長半導体レーザ素子は、基板上にモノリシックに形成された第１素子部および第２素子部と、第１素子部および第２素子部のそれぞれの後端面に一括形成された後端面膜とを備えたものである。第１素子部は、発振波長がλ1の発光素子部であり、第２素子部は、発振波長がλ2（λ1＜λ2）の発光素子部である。後端面膜は、屈折率がｎ1の低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層がＮ組（Ｎ≧２）積層された層と、屈折率がｎ2（ｎ1＜ｎ2＜ｎ3）の中間屈折率層とを後端面側から順に含んだものである。後端面膜は、Ｓｉ膜とは異なる膜で構成されている。低屈折率層、高屈折率層および中間屈折率層の光学膜厚は、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている。
【００１１】
本技術による第１の多波長半導体レーザ素子では、後端面に低屈折率層と高屈折率層が交互に積層された層の表面に、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率の間の屈折率を有する中間屈折率層が形成されている。さらに、これらの光学膜厚がλ3／４となっている。これにより、λ1およびλ2を含む波長帯での後端面膜の波長に対する反射率の関係をより平坦化することができる。
【００１２】
本技術による第１の多波長半導体レーザ素子において、屈折率ｎ1が、１．４以上１．５未満の値となっており、屈折率ｎ2が、１．５以上１．７以下の値となっており、かつ屈折率ｎ3が、２．０以上２．５以下の値となっていることが要求される。例えば、低屈折率層の材料としては、ＳｉＯ2等が挙げられる。高屈折率層の材料としては、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＨｆＯ2、ＣｅＯ2またはＮｂ2Ｏ等が挙げられる。中間屈折率層の材料としては、Ａｌ2Ｏ3またはＭｇＯ等が挙げられる。
【００１３】
本技術による第１の多波長半導体レーザ素子において、低屈折率層が、ＳｉＯ2層と、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層とが合算された層となっており、かつ合算された層の光学膜厚がλ3／４なっていてもよい。また、本技術の第１の多波長半導体レーザ素子において、低屈折率層が、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層と、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ層とが合算された層となっており、かつ合算された層の光学膜厚がλ3／４なっていてもよい。
【００１４】
本技術による第２の多波長半導体レーザ素子は、基板上にモノリシックに形成された第１素子部および第２素子部と、第１素子部および第２素子部のそれぞれの後端面に一括形成された後端面膜とを備えたものである。第１素子部は、発振波長がλ1の発光素子部であり、第２素子部は、発振波長がλ2（λ1＜λ2）の発光素子部である。後端面膜は、屈折率がｎ1の第１低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層がＮ組（Ｎ≧２）積層された層と、屈折率がｎ1の第２低屈折率層とを後端面側から順に含んだものである。後端面膜は、Ｓｉ膜とは異なる膜で構成されている。第１低屈折率層、高屈折率層および第２低屈折率層の光学膜厚は、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている。
【００１５】
本技術による第２多波長半導体レーザ素子では、後端面に第１低屈折率層と高屈折率層が交互に積層された層の表面に、第１低屈折率層の屈折率と同じ屈折率を有する第２低屈折率層が形成されている。さらに、これらの光学膜厚がλ3／４となっている。これにより、λ1およびλ2を含む波長帯での後端面膜の波長に対する反射率の関係をより平坦化することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本技術による第１および第２の多波長半導体レーザ素子によれば、λ1およびλ2を含む波長帯での後端面膜の反射率が波長に対しより平坦な特性となるようにしたので、波長変動に対する反射率変動を軽減でき、後端面からの出射光をモニターするモニター電流の温度変化を抑制することができる。さらに、本技術では、後端面膜はＳｉ膜を含んでいないので、Ｓｉ膜に起因する端面劣化は発生しない。以上のことから、本技術では、端面劣化の発生を抑制しつつ、素子の温度変化に伴うモニター電流変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本技術による一実施の形態に係る２波長半導体レーザ素子の構成の一例を表す上面図および断面図である。
【図２】図１の後端面膜の内部構成の一例を表す図である。
【図３】比較例に係る後端面膜を備えたレーザ素子の後端面側の反射率分布の一例を表す図である。
【図４】比較例に係る後端面膜を備えたレーザ素子の後端面側の反射率分布の他の例を表す図である。
【図５】比較例に係る後端面膜の構成の一例を表す図である。
【図６】図５の後端面膜を備えたレーザ素子の後端面側の反射率分布の一例を表す図である。
【図７】図２の後端面膜を備えたレーザ素子の後端面側の反射率分布の一例を表す図である。
【図８】図１の２波長半導体レーザ素子の構成の一変形例を表す上面図である。
【図９】図８の後端面膜の構成の一例を表す図である。
【図１０】図８の後端面膜の構成の他の例を表す図である。
【図１１】図１の２波長半導体レーザ素子の構成の他の変形例を表す上面図である。
【図１２】図１１の後端面膜の構成の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
中間屈折率層が後端面膜の最表面側に設けられている例
２．変形例
低屈折率層が複数層で構成されている例
中間屈折率層が後端面膜の後端面側にも設けられている例
【００１９】
＜１．実施の形態＞
図１（Ａ）は、本技術による一実施の形態に係る２波長半導体レーザ素子１の平面構成を表すものである。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の２波長半導体レーザ素子１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を表すものである。図１（Ａ），（Ｂ）は模式的に表したものであり、実際の寸法，形状とは異なっている。なお、２波長半導体レーザ素子１は、特許請求の範囲の「多波長半導体レーザ素子」の一具体例に相当する。
【００２０】
この２波長半導体レーザ素子１は、基板１０上にモノリシックに形成された第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂを備えている。
【００２１】
（第１素子部２０Ａ）
第１素子部２０Ａは、発振波長がλAの半導体レーザ素子である。λAは、具体的には、６５０ｎｍ帯の波長である。第１素子部２０Ａは、アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン（ＡｌＧａＩｎＰ）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成されている。ここでいうアルミニウム・ガリウム・インジウム・リン系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうちの少なくともアルミニウム（Ａｌ），ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうちの少なくともリン（Ｐ）とを含むものを指す。
【００２２】
この第１素子部２０Ａは、基板１０上に半導体層２１Ａを成長させたものである。この半導体層２１Ａ内には、ｎ型クラッド層、活性層２２Ａ、ｐ型クラッド層およびｐ側コンタクト層が含まれる。なお、活性層２２Ａ以外の層は特に図示していない。
【００２３】
具体的には、基板１０は、例えば、ｎ型ＧａＡｓにより構成されている。ｎ型クラッド層は、例えば、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰにより構成されている。活性層２２Ａは、例えば、井戸層とバリア層とを交互に積層してなる多重量子井戸構造を有する。井戸層およびバリア層は、それぞれ、例えば、組成比の互いに異なるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＰ（但し、ｘ≧０かつｙ≧０）により構成されている。ｐ型クラッド層は、例えば、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰにより構成されている。ｐ側コンタクト層は、例えば、ｐ型ＧａＡｓにより構成されている。ｐ型クラッド層の一部およびｐ側コンタクト層は、共振器方向に延在するストライプ状のリッジ部２３Ａとなっており、これにより電流狭窄がなされるようになっている。なお、活性層２２Ａのうちリッジ部２３Ａの直下に対応する領域が発光領域２４Ａとなっている。
【００２４】
リッジ部２３Ａの側面からｐ型クラッド層の表面までの連続した表面上には、絶縁層２５が設けられている。絶縁層２５は、例えば、ＳｉＯ2、ＺｒＯｘまたはＳｉＮなどの絶縁材料により構成され、第１素子部２０Ａの半導体層２１Ａと、第２素子部２０Ｂの半導体層２１Ｂ（後述）とを電気的に絶縁すると共に、リッジ部２３Ａおよびリッジ部２３Ｂ（後述）の上面からしか電流が活性層２２Ａへ流れ込めないようになっている。したがって、絶縁層２５は、素子分離機能と電流狭窄機能を有する。
【００２５】
リッジ部２３Ａの上面（ｐ側コンタクト層の表面）から絶縁層２５の表面までの連続した表面上には上部電極２６Ａが設けられており、ｐ側コンタクト層と電気的に接続されている。一方、基板１０の裏面には下部電極２７が設けられており、基板１０と電気的に接続されている。
【００２６】
上部電極２６Ａは、配線（図示せず）と電気的に接続されており、その配線を介して正側電源（図示せず）に接続されている。下部電極２７は、配線（図示せず）と電気的に接続されており、その配線を介して負側電源（図示せず）に接続されている。ここで、上部電極２６Ａおよび下部電極２７は、例えば、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）をこの順に積層してなる多層構造を有する。上部電極２６Ａおよび下部電極２７に接続された配線は、例えば、Ａｕにより構成されている。
【００２７】
（第２素子部２０Ｂ）
第２素子部２０Ｂは、発振波長がλB（λA＜λB）の半導体レーザ素子である。λBは、具体的には、７９０ｎｍ帯の波長である。第２素子部２０Ｂは、ガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成されている。ここでいうガリウム・ヒ素系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうちの少なくともガリウム（Ｇａ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうちの少なくともヒ素（Ａｓ）とを含むものを指す。
【００２８】
この第２素子部２０Ｂは、第１の発光素子２０Ａと同様、基板１０上に半導体層２１Ｂを成長させたものである。この半導体層２１Ｂは、ｎ型クラッド層，活性層２２Ｂ，ｐ型クラッド層およびｐ側コンタクト層を含んで構成されている。なお、活性層２２Ｂ以外の層は特に図示していない。
【００２９】
具体的には、ｎ型クラッド層は、例えば、ｎ型ＡｌＧａＡｓにより構成されている。活性層２２Ｂは、例えば、井戸層とバリア層とを交互に積層してなる多重量子井戸構造を有する。井戸層およびバリア層は、それぞれ、例えば、互いに組成の異なるＡｌｘ Ｇａ１−ｘ Ａｓ（但し、ｘ≧０）により構成されている。ｐ型クラッド層は、例えば、ｐ型ＡｌＧａＡｓにより構成されている。ｐ側コンタクト層は、例えば、ｐ型ＧａＡｓにより構成されている。ｐ型クラッド層の一部およびｐ側コンタクト層は、共振器方向に延在するストライプ状のリッジ部２３Ｂを有しており、これにより電流狭窄がなされるようになっている。なお、活性層２２Ｂのうちリッジ部２３Ｂに対応する領域が発光領域２４Ｂとなっている。
【００３０】
リッジ部２３Ｂの側面からｐ型クラッド層の表面までの連続した表面（以下、表面Ｂとする。）上には、上記した絶縁層２５が設けられている。
【００３１】
リッジ部２３Ｂの上面（ｐ側コンタクト層の表面）から絶縁層２５の表面までの連続した表面上には上部電極２６Ｂが設けられており、ｐ側コンタクト層と電気的に接続されている。一方、基板１０の裏面には上記した下部電極２７が設けられており、基板１０と電気的に接続されている。
【００３２】
上部電極２６Ｂは、配線（図示せず）を介して正側電源（図示せず）に接続されている。ここで、上部電極２６Ｂは、例えば、Ｔｉ、ＰｔおよびＡｕをこの順に積層して構成されている。配線層２８Ｂは、例えば、Ａｕにより構成されている。
【００３３】
（前端面膜、後端面膜）
２波長半導体レーザ素子１は、さらに、図１（Ａ）に示したように、第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂの延在方向（共振器方向）に対して垂直な面（前端面Ｓ１および後端面Ｓ２）に、一対の前端面膜３０および後端面膜４０を備える。
【００３４】
前端面膜３０は、前端面Ｓ１全体に一括形成されたものである。前端面膜３０は、２波長半導体レーザ素子１の前端面Ｓ１の反射率が第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂから発せられた光の波長帯において例えば３５％以下となるように構成されている。前端面膜３０は、例えば、前端面Ｓ１上に、低屈折率層および高屈折率層を交互に積層して構成されている。
【００３５】
一方、後端面膜４０は、後端面Ｓ２全体に一括形成されたものである。後端面膜４０は、２波長半導体レーザ素子１の後端面Ｓ２の反射率が第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂから発せられた光の波長帯において例えば５０％以上８５％以下となるように構成されている。
【００３６】
後端面膜４０は、後端面Ｓ２に接する下地層４１を有する。この後端面膜４０は、さらに、下地層４１上に、低屈折率層４２および高屈折率層４３を１組とする層を複数積層して構成された積層膜と、中間屈折率層４４とを後端面Ｓ２側から順に含んで構成されている。後端面膜４０は、シリコン（Ｓｉ）膜を含んでおらず、Ｓｉ膜とは異なる膜で構成されている。下地層４１は、必要に応じて省略することも可能である。なお、下地層４１が省略されている場合、後端面Ｓ２に最も近い低屈折率層４２が後端面Ｓ２に接している。なお、後端面膜４０は、中間屈折率層４４の上に、保護膜などの何らかの層を有していてもよい。
【００３７】
低屈折率層４２は、特許請求の範囲の「低屈折率層」の一具体例に相当する。高屈折率層４３は、特許請求の範囲の「高屈折率層」の一具体例に相当する。中間屈折率層４２は、特許請求の範囲の「中間屈折率層」の一具体例に相当する。
【００３８】
下地層４１は、後端面Ｓ２に対して悪影響を及ぼすことのない安定性の高い材料で構成されており、例えば、Ａｌ2Ｏ3で構成されている。下地層４１の屈折率は、例えば、低屈折率層４２の屈折率と高屈折率層４３の屈折率との間の値となっている。下地層４１の光学膜厚は、当該下地層４１および当該下地層４１に接する低屈折率層４２の合計の光学膜厚がλC／４となるように調整された厚さとなっている。ここで、λCは、λAよりも大きく、λBよりも小さい波長であり、例えば、（λA＋λB）／２である。
【００３９】
低屈折率層４２、高屈折率層４３および中間屈折率層４４の屈折率と光学膜厚は以下のようになっている。
（下地層４１が省略されている場合）
屈折率 光学膜厚
低屈折率層４２： ｎA λC／４
高屈折率層４３： ｎB λC／４
中間屈折率層４４： ｎC λC／４
λA＜λC＜λB
ｎA＜ｎC＜ｎB
（下地層４１が設けられている場合）
屈折率 光学膜厚
下地層４１に接する低屈折率層４２： ｎA （λC／４）−（下地層４１の光学膜厚）
下地層４１に接しない低屈折率層４２： ｎA λC／４
高屈折率層４３： ｎB λC／４
中間屈折率層４４： ｎC λC／４
【００４０】
ここで、屈折率ｎAは、１．４以上１．５未満の値である。屈折率ｎBは、２．０以上２．５以下の値である。屈折率ｎCは、１．５以上１．７以下の値である。低屈折率層４２は、ＳｉＯ2膜（屈折率１．４５）である。高屈折率層４３は、Ｔａ2Ｏ5膜（屈折率２．１）、ＴｉＯ2膜、ＺｎＯ膜、ＨｆＯ2膜、ＣｅＯ2膜またはＮｂ2Ｏ膜である。中間屈折率層４４は、Ａｌ2Ｏ3膜（屈折率１．６４）またはＭｇＯ膜である。
【００４１】
図２は、後端面膜４０の構成の一例を表したものである。図２には、２つの構成が例示されているが、いずれの例でも、低屈折率層４２および高屈折率層４３を１組とする層が３組、積層されている場合が例示されている。図２の上段の例では、下地層４１がＡｌ2Ｏ3で構成され、低屈折率層４２がＳｉＯ2膜で構成され、高屈折率層４３がＴａ2Ｏ5膜で構成され、中間屈折率層４４がＡｌ2Ｏ3膜で構成されている。一方、図２の下段の例は、図２の上段の例において下地層４１が省略されたものである。図２の下段の例では、低屈折率層４２が直接、後端面Ｓ２に接している。
【００４２】
［製造方法］
このような構成を有する２波長半導体レーザ素子１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００４３】
まず、第１素子部２０Ａのレーザ構造を製造する。そのためには、基板１０上の半導体層２１Ａを、例えば、ＭＯＣＶＤ法により形成する。この際、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ホスフィン (ＰＨ３) を用い、ドナー不純物の原料としては、例えばセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えばジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いる。
【００４４】
具体的には、まず、基板１０上に、ｎ側コンタクト層、ｎ型クラッド層、活性層２２Ａ、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層をこの順に積層して半導体層２１Ａを形成する。続いて、ｐ側コンタクト層およびｐ型クラッド層を例えばドライエッチング法により細い帯状の凸部となるようにパターンニングし、リッジ部２３Ａを形成する。
【００４５】
次に、第２素子部２０Ｂのレーザ構造を製造する。そのためには、基板１０上の半導体層２１Ｂを、例えば、ＭＯＣＶＤ法により形成する。この際、ＧａＡｓ系半導体の原料としては、例えば、ＴＭＡ、ＴＭＧ、ＴＭＩｎ、アルシン (ＡｓＨ３)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えばＨ２Ｓｅを用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えばＤＭＺｎを用いる。
【００４６】
具体的には、まず、基板１０上に、ｎ側コンタクト層、ｎ型クラッド層、活性層２２Ｂ、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層をこの順に積層して半導体層２１Ｂを形成する。続いて、ｐ側コンタクト層およびｐ型クラッド層を例えばドライエッチング法により細い帯状の凸部となるようにパターンニングし、リッジ部２３Ｂを形成する。これにより、図１（Ｂ）に示したように、基板１０上に、第１素子部２０Ａのレーザ構造と、第２素子部２０Ｂのレーザ構造とが配列される。
【００４７】
次に、リッジ部２３Ａ，２３Ｂの上面を含む表面上に絶縁材料、例えばＳｉＮを蒸着またはスパッタリングにより形成したのち、絶縁材料のうちリッジ部２３Ａ，２３Ｂの上面に対応する領域をエッチングにより除去する。これにより、絶縁層２５が形成される。
【００４８】
次に、図１（Ａ），（Ｂ）に示したように、リッジ部２３Ａのｐ側コンタクト層の表面から絶縁層２５の表面までの連続した表面上に上部電極２６Ａを形成する。さらに、リッジ部２３Ｂのｐ側コンタクト層の表面から絶縁層２５の表面までの連続した表面上に上部電極２６Ｂを形成する。また、基板１０の裏面に下部電極２７を形成する。
【００４９】
次に、リッジ部２３Ａ，２３Ｂの延在方向と垂直な面でへき開して前端面Ｓ１および後端面Ｓ２を形成したのち、前端面Ｓ１に前端面膜３０を一括形成するとともに後端面Ｓ２に後端面膜４０を一括形成する。このようにして、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子１が製造される。
【００５０】
［作用、効果］
次に、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子１の作用および効果について説明する。
【００５１】
本実施の形態の２波長半導体レーザ素子１では、上部電極２６Ａ，２６Ｂと下部電極２７との間に所定の電圧が印加されると、活性層２２Ａ，２２Ｂに電流が注入され、電子−正孔再結合によって発光が生じる。それぞれの活性層２２Ａ，２２Ｂで発光した光は、前端面膜３０および後端面膜４０によって反射されてレーザ発振し、前端面膜３０のうち第１素子部２０Ａ側から波長６５０ｎｍのレーザ光が、前端面膜３０のうち第２素子部２０Ｂ側から波長７９０ｎｍのレーザ光がそれぞれ外部に射出される。このように、第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂから、互いに異なる波長のレーザ光が出射される。
【００５２】
ところで、光ディスクの再生に用いられる多波長レーザ素子では、前端面から出射される光出力を調整するため、後端面からの出射光をフォトダイオードによって電流に変換しモニターしており、このモニター電流は、後端面の反射率に大きく依存する。一方で、レーザ素子は温度変化に伴って、波長が変動するため、この後端面側の反射率の波長に対する変動量が大きければ大きいほど、素子の温度変化に対するモニター電流の変化が大きくなってしまう。
【００５３】
そこで、従来から、波長変化に対する高反射膜の反射率の変動量をできるだけ小さくするために、高反射膜の材料として、低屈折率層と高屈折率層との屈折率差が大きくなる材料が用いられてきた。例えば、低屈折率層の材料としてＡｌ2Ｏ3（屈折率１．６４）が用いられ、高屈折率層の材料としてＳｉ（屈折率３．３）が用いられている。なお、このときの高反射膜の反射率は、例えば、図３に示したようなプロファイルとなっている。
【００５４】
しかし、Ｓｉのような屈折率が３．０を超える材料では、発振波長６５０ｎｍにおける光吸収が大きく、膜損傷が発生する。そのため、ＣＯＤやＥＳＤなどの端面劣化が生じ易い。そこで、Ｓｉの代わりに、光吸収の少ないＴａ2Ｏ5（屈折率２．１）を用い、屈折率差を大きくするためにＡｌ2Ｏ3の代わりに、ＳｉＯ2を用いることが考えられる。しかし、このようにした場合には、例えば、図４に示したように、高反射膜の反射率の波長変化に対する変動量が図３における変動量よりも大きくなってしまい、レーザ素子の温度変化に伴うモニター電流の変動が大きくなるという問題があった。
【００５５】
また、特許文献１，２では、図５に示したように、１層目にＡｌ2Ｏ3を、２層目にＴａ2Ｏ5を、３層目にＳｉＯ2を、４層目にＴａ2Ｏ5を、５層目にＳｉＯ2を、６層目にＴａ2Ｏ5を、７層目にＳｉＯ2を、８層目にＴａ2Ｏ5を用いることが提案されている。なお、図５の例では、１層目から７層目までの光学膜厚はλ／４となっており、８層目の光学膜厚だけがλ／２となっている。しかし、このようにした場合には、例えば、図６に示したように、高反射膜の反射率の波長変化に対する変動量が依然として大きく、レーザ素子の温度変化に伴うモニター電流の変動が大きくなるという問題があった。
【００５６】
一方、本実施の形態では、後端面Ｓ２に低屈折率層４２と高屈折率層４３が交互に積層された層の表面に、低屈折率層４２の屈折率ｎAと高屈折率層４３の屈折率ｎBの間の屈折率ｎCを有する中間屈折率層４４が形成されている。さらに、下地層４１が省略されている場合には、これらの光学膜厚がλC／４となっている。また、下地層４１が設けられている場合には、下地層４１に接しない低屈折率層４２と、高屈折率層４３と、中間屈折率層４４とにおいて、それぞれの光学膜厚がλC／４となっており、下地層４１に接する低屈折率層４２の光学膜厚が（λC／４）−（下地層４１の光学膜厚）となっている。これにより、例えば、図７に示したように、発振波長λA，λBを含む波長帯での後端面膜４０の反射率の波長変化を図４、図６の反射率の波長変化よりも平坦化することができる。その結果、レーザ素子の温度変化に伴うモニター電流の変動を低減することができる。さらに、本実施の形態では、後端面膜４０はＳｉ膜を含んでいないので、Ｓｉ膜の光吸収に起因する端面劣化は発生しない。以上のことから、本実施の形態では、端面劣化の発生を抑制しつつ、素子の温度変化に伴うモニター電流変化を抑制することができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、後端面膜４０は、上記したように後端面Ｓ２に一括形成された単一の構成を有するものであり、レーザ光が出射される部位に応じて材料や、膜厚、層構造などが調整された複数の構成を有するものではない。これにより、少ないプロセスステップで後端面膜４０を形成することができるので、２波長半導体レーザ素子１を安価に製造することができる。
【００５８】
＜２．変形例＞
（第１変形例）
上記実施の形態では、第１素子部２０Ａの発振波長λAが６５０ｎｍ帯となっており、第２素子部２０Ｂの発振波長λBが７９０ｎｍ帯となっていたが、第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂの発振波長λA，λBが上記とは異なる波長帯となっていてもよい。ただし、発振波長λA，λBは、後端面膜４０に含まれる各層の光学膜厚λC／４を調整することにより、発振波長λA，λBを含む波長帯での後端面膜４０の反射率を平坦化することができる範囲内となっていることが必要である。実際に、出願人は、発振波長λA，λBが３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下となっていれば、発振波長λA，λBを含む波長帯での後端面膜４０の反射率を均一にすることができることを確認している。
【００５９】
なお、原理的には、発振波長λA，λBを９００ｎｍよりも大きくした場合であっても、λAおよびλBを含む波長帯での後端面膜４０の反射率を平坦化することができる。また、後端面膜４０に含まれる各層の光学膜厚λC／４が厚くなるにつれて、後端面膜４０の反射率が平坦となる波長帯の幅が広くなる。従って、後端面膜４０に含まれる各層の光学膜厚λC／４を厚くなるにつれて、発振波長λA，λBの波長差を大きくすることが可能である。
【００６０】
（第２変形例）
上記実施の形態では、低屈折率層４２が単層で構成されていたが、複数の層で構成されていてもよい。例えば、図８に示したように、低屈折率層４２が、屈折率がｎAの第１屈折率層４２Ａと、屈折率がｎCの第２屈折率層４２Ｂとを後端面Ｓ２側から積層してなる積層体となっていてもよい。下地層４１が省略されている場合には、第１屈折率層４２Ａおよび第２屈折率層４２Ｂの合計の光学膜厚は、λC／４となっている。なお、下地層４１が省略されている場合、後端面Ｓ２に最も近い第１屈折率層４２Ａが後端面Ｓ２に接している。また、下地層４１が設けられている場合には、下地層４１に接しない低屈折率層４２において、第１屈折率層４２Ａおよび第２屈折率層４２Ｂの合計の光学膜厚は、λC／４となっており、下地層４１に接する低屈折率層４２においては、第１屈折率層４２Ａおよび第２屈折率層４２Ｂの合計の光学膜厚が（λC／４）−（下地層４１の光学膜厚）となっている。このとき、第１屈折率層４２ＡがＳｉＯ2膜で構成され、第２屈折率層４２ＢがＡｌ2Ｏ3膜またはＭｇＯ膜で構成されている。例えば、図９の上段および下段に例示したように、第１屈折率層４２ＡがＳｉＯ2膜で構成され、第２屈折率層４２ＢがＡｌ2Ｏ3膜で構成されていてもよい。また、例えば、図１０の上段および下段に例示したように、第１屈折率層４２ＡがＡｌ2Ｏ3膜で構成され、第２屈折率層４２ＢがＴａ2Ｏ5膜で構成されていてもよい。
【００６１】
後端面膜４０がこのような構成となっている場合であっても、上記実施の形態と同様、発振波長λA，λBを含む波長帯での後端面膜４０の反射率の波長変化を図４、図６の反射率の波長変化よりも平坦化することができる。その結果、レーザ素子の温度変化に伴うモニター電流の変動を低減することができる。さらに、本変形例でも、後端面膜４０はＳｉ膜を含んでいないので、Ｓｉ膜の光吸収に起因する端面劣化は発生しない。以上のことから、本変形例でも、端面劣化の発生を抑制しつつ、素子の温度変化に伴うモニター電流変化を抑制することができる。
【００６２】
（第３変形例）
上記実施の形態において、例えば、図１１に示したように、低屈折率層４２の代わりに、中間屈折率層４５が設けられていてもよい。この場合には、図１１に示したように、下地層４１を省略することが可能である。なお、以下の説明では、下地層４１が省略されており、後端面Ｓ２に最も近い中間屈折率層４５が後端面Ｓ２に接しているものとする。
【００６３】
なお、本変形例において、中間屈折率層４５は、特許請求の範囲の「第１低屈折率層」の一具体例に相当する。高屈折率層４３は、特許請求の範囲の「高屈折率層」の一具体例に相当する。中間屈折率層４２は、特許請求の範囲の「第２低屈折率層」の一具体例に相当する。
【００６４】
中間屈折率層４５、高屈折率層４３および中間屈折率層４４の屈折率と光学膜厚は以下のようになっている。
屈折率 光学膜厚
中間屈折率層４５： ｎD λC／４
高屈折率層４３： ｎB λC／４
中間屈折率層４４： ｎC λC／４
ｎD＝ｎC＜ｎB
【００６５】
ここで、屈折率ｎC，ｎDはともに、互いに同一となっており、かつ１．５以上１．７以下の値である。屈折率ｎBは、２．０以上２．５以下の値である。中間屈折率層４４，４５がともに、互いに同一の材料で構成されており、具体的には、Ａｌ2Ｏ3膜またはＭｇＯ膜である。高屈折率層４３は、Ｔａ2Ｏ5膜、ＴｉＯ2膜、ＺｎＯ膜、ＨｆＯ2膜、ＣｅＯ2膜またはＮｂ2Ｏ膜である。
【００６６】
図１２は、後端面膜４０の構成の一例を表したものである。図１１には、中間屈折率層４５および高屈折率層４３を１組とする層が３組、積層されている場合が例示されている。図１２の例では、中間屈折率層４４，４５がＳｉＯ2膜で構成され、高屈折率層４３がＴａ2Ｏ5膜で構成されている。
【００６７】
後端面膜４０がこのような構成となっている場合であっても、上記実施の形態と同様、発振波長λA，λBを含む波長帯での後端面膜４０の反射率の波長変化を図４、図６の反射率の波長変化よりも平坦化することができる。その結果、レーザ素子の温度変化に伴うモニター電流の変動を低減することができる。さらに、本変形例でも、後端面膜４０はＳｉ膜を含んでいないので、Ｓｉ膜の光吸収に起因する端面劣化は発生しない。以上のことから、本変形例でも、端面劣化の発生を抑制しつつ、素子の温度変化に伴うモニター電流変化を抑制することができる。
【００６８】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記の実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００６９】
例えば、上記実施の形態および変形例において、ｐ型、ｎ型の導電型が上記の記載とは反対になっていてもよい。また、上記実施の形態および変形例では、本技術を２波長半導体レーザ素子に適用した場合についての説明がなされていたが、３波長以上の半導体レーザ素子に適用することももちろん可能である。
【００７０】
また、例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
基板上にモノリシックに形成された第１素子部および第２素子部と、
前記第１素子部および前記第２素子部のそれぞれの後端面に一括形成された後端面膜と
を備え、
前記第１素子部は、発振波長がλ1の発光素子部であり、
前記第２素子部は、発振波長がλ2（λ1＜λ2）の発光素子部であり、
前記後端面膜は、屈折率がｎ1の低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層がＮ組（Ｎ≧２）積層された層と、屈折率がｎ2（ｎ1＜ｎ2＜ｎ3）の中間屈折率層とを後端面側から順に含んでおり、かつＳｉ膜とは異なる膜で構成され、
前記低屈折率層、前記高屈折率層および前記中間屈折率層の光学膜厚は、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている
多波長半導体レーザ素子。
（２）
屈折率ｎ1は、１．４以上１．５未満の値であり、
屈折率ｎ2は、１．５以上１．７以下の値であり、
屈折率ｎ3は、２．０以上２．５以下の値である
（１）に記載の多波長半導体レーザ素子。
（３）
前記低屈折率層は、ＳｉＯ2層であり、
前記高屈折率層は、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ膜であり、
前記中間屈折率層は、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層である
（２）に記載の多波長半導体レーザ素子。
（４）
前記低屈折率層は、ＳｉＯ2層と、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層とが積層されたものであり、
前記高屈折率層は、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ層であり、
前記中間屈折率層は、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層である
（２）に記載の多波長半導体レーザ素子。
（５）
前記後端面に最も近い前記低屈折率層は、前記後端面に接している
（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の多波長半導体レーザ素子。
（６）
前記後端面膜は、前記後端面と前記後端面に最も近い低屈折率層との間に、屈折率がｎ4（ｎ1＜ｎ4＜ｎ3）の下地層と、屈折率がｎ1の第２低屈折率層と、屈折率がｎ3の第２高屈折率層とを前記後端面側から順に含み、
前記第２高屈折率層の光学膜厚は、λ3／４となっており、
前記第２低屈折率層の光学膜厚は、（λ3／４）−（前記下地層の光学膜厚）となっており、
前記下地層の光学膜厚は、当該下地層および前記第２低屈折率層の合計の光学膜厚がλ3／４となるように調整された厚さとなっている
（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の多波長半導体レーザ素子。
（７）
基板上にモノリシックに形成された第１素子部および第２素子部と、
前記第１素子部および前記第２素子部のそれぞれの後端面に一括形成された後端面膜と
を備え、
前記第１素子部は、発振波長がλ1の発光素子部であり、
前記第２素子部は、発振波長がλ2（λ1＜λ2）の発光素子部であり、
前記後端面膜は、屈折率がｎ1の第１低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層をＮ組（Ｎ≧２）積層させたものと、屈折率がｎ1の第２低屈折率層とを後端面側から順に含んでおり、かつＳｉ膜とは異なる膜で構成され、
前記第１低屈折率層、前記高屈折率層および前記第２低屈折率層の光学膜厚は、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている
多波長半導体レーザ素子。
（８）
屈折率ｎ1は、１．５以上１．７以下の値であり、
屈折率ｎ3は、２．０以上２．５以下の値であり、
（７）に記載の多波長半導体レーザ素子。
（９）
前記第１低屈折率層および前記第２低屈折率層はともに、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層であり、
前記高屈折率層は、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ層である
（８）に記載の多波長半導体レーザ素子。
（１０）
前記後端面に最も近い第１低屈折率層は、前記後端面に接している
（７）に記載の多波長半導体レーザ素子。
【符号の説明】
【００７１】
１…２波長半導体レーザ素子、１０…基板、２０Ａ…第１素子部、２０Ｂ…第２素子部、２１Ａ，２１Ｂ…半導体層、２２Ａ，２２Ｂ……活性層、２３Ａ，２３Ｂ…リッジ部、２４Ａ，２４Ｂ…発光領域、２５…絶縁層、２６Ａ，２６Ｂ…上部電極、２７…下部電極、３０…前端面膜、４０…後端面膜、４１…下地層、４２…低屈折率層、４３…高屈折率層、４４，４５…中間屈折率層、Ｓ１…前端面、Ｓ２…後端面。
【技術分野】
【０００１】
本技術は、モノリシック構造の多波長半導体レーザ素子に係り、特に高反射率側の反射膜が改良された多波長半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザ素子（ＬＤ；laser diode）の分野では、同一基板上に、発光波長が異なる複数の発光部がモノリシックに形成された多波長レーザ素子の開発が活発に行われている。この多波長レーザ素子は、例えば光ディスク装置の光源として用いられる。
【０００３】
このような光ディスク装置では、７９０ｎｍ帯のレーザ光がＣＤ（Compact Disk）の再生に用いられると共に、ＣＤ−Ｒ（CD Recordable），ＣＤ−ＲＷ（CD Rewritable）あるいはＭＤ（Mini Disk）などの記録可能な光ディスクの記録・再生に用いられる。また、６５０ｎｍ帯のレーザ光がＤＶＤ（Digital Versatile Disk）の記録・再生に用いられている。多波長レーザ素子を光ディスク装置に搭載することにより、既存の複数種類の光ディスクのいずれに関しても、記録または再生が可能となる。このように多波長化することにより，より用途を拡げることが可能となる。
【０００４】
モノリシック構造の多波長レーザ素子では、一般に、単波長レーザ素子と同様、レーザ素子の前端面にそれぞれのレーザ光の波長に適合させた低反射膜が前端面全体に一括に形成され、レーザ素子の後端面にそれぞれのレーザ光の波長に適合させた高反射膜が後端面全体に一括に形成されている。このとき、高反射膜は、高反射率を得るために、一般に、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層させた多層構造を有しており、低屈折率層と高屈折率層との屈折率差が大きくなる材料の組み合わせにより構成されている（特許文献１、２参照）。
【０００５】
通常、光ディスクの再生に用いられる多波長レーザ素子では、前端面から出射される光出力を調整するため、後端面からの出射光をフォトダイオードによって電流に変換しモニターしている。このモニター電流は、後端面の反射率に大きく依存する。一方で、レーザ素子は温度変化に伴って、波長が変動するため、この後端面側の反射率の波長に対する変動量が大きければ大きいほど、素子の温度変化に対するモニター電流の変化が大きくなってしまう。
【０００６】
そこで、従来から、波長変化に対する高反射膜の反射率の変動量をできるだけ小さくするために、高反射膜の材料として、低屈折率層と高屈折率層との屈折率差が大きくなる材料が用いられてきた。例えば、低屈折率層の材料としてＡｌ2Ｏ3（屈折率１．６４）が用いられ、高屈折率層の材料としてＳｉ（屈折率３．３）が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１６７９９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７１１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、Ｓｉのような屈折率が３．０を超える材料では、発振波長６５０ｎｍにおける光吸収が大きく、膜損傷が発生する。そのため、ＣＯＤやＥＳＤなどの端面劣化が生じ易いという問題があった。そこで、Ｓｉの代わりに、光吸収の少ないＴａ2Ｏ5（屈折率２．１）を用いることが考えられる。しかし、そのようにした場合には、高屈折率層と低屈折率層との屈折率差が高屈折率層にＳｉを用いたときほど大きくならないので、高反射膜の反射率の波長変化に対する変動量が大きくなってしまう。その結果、レーザ素子の温度変化に伴うモニター電流の変動が大きくなるという問題があった。
【０００９】
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、端面劣化の発生を抑制しつつ、波長変化に対する反射率の変動量を小さくし、それぞれの波長素子におけるモニター電流の温度変化を抑制することの可能な多波長半導体レーザ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本技術による第１の多波長半導体レーザ素子は、基板上にモノリシックに形成された第１素子部および第２素子部と、第１素子部および第２素子部のそれぞれの後端面に一括形成された後端面膜とを備えたものである。第１素子部は、発振波長がλ1の発光素子部であり、第２素子部は、発振波長がλ2（λ1＜λ2）の発光素子部である。後端面膜は、屈折率がｎ1の低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層がＮ組（Ｎ≧２）積層された層と、屈折率がｎ2（ｎ1＜ｎ2＜ｎ3）の中間屈折率層とを後端面側から順に含んだものである。後端面膜は、Ｓｉ膜とは異なる膜で構成されている。低屈折率層、高屈折率層および中間屈折率層の光学膜厚は、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている。
【００１１】
本技術による第１の多波長半導体レーザ素子では、後端面に低屈折率層と高屈折率層が交互に積層された層の表面に、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率の間の屈折率を有する中間屈折率層が形成されている。さらに、これらの光学膜厚がλ3／４となっている。これにより、λ1およびλ2を含む波長帯での後端面膜の波長に対する反射率の関係をより平坦化することができる。
【００１２】
本技術による第１の多波長半導体レーザ素子において、屈折率ｎ1が、１．４以上１．５未満の値となっており、屈折率ｎ2が、１．５以上１．７以下の値となっており、かつ屈折率ｎ3が、２．０以上２．５以下の値となっていることが要求される。例えば、低屈折率層の材料としては、ＳｉＯ2等が挙げられる。高屈折率層の材料としては、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＨｆＯ2、ＣｅＯ2またはＮｂ2Ｏ等が挙げられる。中間屈折率層の材料としては、Ａｌ2Ｏ3またはＭｇＯ等が挙げられる。
【００１３】
本技術による第１の多波長半導体レーザ素子において、低屈折率層が、ＳｉＯ2層と、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層とが合算された層となっており、かつ合算された層の光学膜厚がλ3／４なっていてもよい。また、本技術の第１の多波長半導体レーザ素子において、低屈折率層が、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層と、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ層とが合算された層となっており、かつ合算された層の光学膜厚がλ3／４なっていてもよい。
【００１４】
本技術による第２の多波長半導体レーザ素子は、基板上にモノリシックに形成された第１素子部および第２素子部と、第１素子部および第２素子部のそれぞれの後端面に一括形成された後端面膜とを備えたものである。第１素子部は、発振波長がλ1の発光素子部であり、第２素子部は、発振波長がλ2（λ1＜λ2）の発光素子部である。後端面膜は、屈折率がｎ1の第１低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層がＮ組（Ｎ≧２）積層された層と、屈折率がｎ1の第２低屈折率層とを後端面側から順に含んだものである。後端面膜は、Ｓｉ膜とは異なる膜で構成されている。第１低屈折率層、高屈折率層および第２低屈折率層の光学膜厚は、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている。
【００１５】
本技術による第２多波長半導体レーザ素子では、後端面に第１低屈折率層と高屈折率層が交互に積層された層の表面に、第１低屈折率層の屈折率と同じ屈折率を有する第２低屈折率層が形成されている。さらに、これらの光学膜厚がλ3／４となっている。これにより、λ1およびλ2を含む波長帯での後端面膜の波長に対する反射率の関係をより平坦化することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本技術による第１および第２の多波長半導体レーザ素子によれば、λ1およびλ2を含む波長帯での後端面膜の反射率が波長に対しより平坦な特性となるようにしたので、波長変動に対する反射率変動を軽減でき、後端面からの出射光をモニターするモニター電流の温度変化を抑制することができる。さらに、本技術では、後端面膜はＳｉ膜を含んでいないので、Ｓｉ膜に起因する端面劣化は発生しない。以上のことから、本技術では、端面劣化の発生を抑制しつつ、素子の温度変化に伴うモニター電流変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本技術による一実施の形態に係る２波長半導体レーザ素子の構成の一例を表す上面図および断面図である。
【図２】図１の後端面膜の内部構成の一例を表す図である。
【図３】比較例に係る後端面膜を備えたレーザ素子の後端面側の反射率分布の一例を表す図である。
【図４】比較例に係る後端面膜を備えたレーザ素子の後端面側の反射率分布の他の例を表す図である。
【図５】比較例に係る後端面膜の構成の一例を表す図である。
【図６】図５の後端面膜を備えたレーザ素子の後端面側の反射率分布の一例を表す図である。
【図７】図２の後端面膜を備えたレーザ素子の後端面側の反射率分布の一例を表す図である。
【図８】図１の２波長半導体レーザ素子の構成の一変形例を表す上面図である。
【図９】図８の後端面膜の構成の一例を表す図である。
【図１０】図８の後端面膜の構成の他の例を表す図である。
【図１１】図１の２波長半導体レーザ素子の構成の他の変形例を表す上面図である。
【図１２】図１１の後端面膜の構成の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
中間屈折率層が後端面膜の最表面側に設けられている例
２．変形例
低屈折率層が複数層で構成されている例
中間屈折率層が後端面膜の後端面側にも設けられている例
【００１９】
＜１．実施の形態＞
図１（Ａ）は、本技術による一実施の形態に係る２波長半導体レーザ素子１の平面構成を表すものである。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の２波長半導体レーザ素子１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を表すものである。図１（Ａ），（Ｂ）は模式的に表したものであり、実際の寸法，形状とは異なっている。なお、２波長半導体レーザ素子１は、特許請求の範囲の「多波長半導体レーザ素子」の一具体例に相当する。
【００２０】
この２波長半導体レーザ素子１は、基板１０上にモノリシックに形成された第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂを備えている。
【００２１】
（第１素子部２０Ａ）
第１素子部２０Ａは、発振波長がλAの半導体レーザ素子である。λAは、具体的には、６５０ｎｍ帯の波長である。第１素子部２０Ａは、アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン（ＡｌＧａＩｎＰ）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成されている。ここでいうアルミニウム・ガリウム・インジウム・リン系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうちの少なくともアルミニウム（Ａｌ），ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうちの少なくともリン（Ｐ）とを含むものを指す。
【００２２】
この第１素子部２０Ａは、基板１０上に半導体層２１Ａを成長させたものである。この半導体層２１Ａ内には、ｎ型クラッド層、活性層２２Ａ、ｐ型クラッド層およびｐ側コンタクト層が含まれる。なお、活性層２２Ａ以外の層は特に図示していない。
【００２３】
具体的には、基板１０は、例えば、ｎ型ＧａＡｓにより構成されている。ｎ型クラッド層は、例えば、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰにより構成されている。活性層２２Ａは、例えば、井戸層とバリア層とを交互に積層してなる多重量子井戸構造を有する。井戸層およびバリア層は、それぞれ、例えば、組成比の互いに異なるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＰ（但し、ｘ≧０かつｙ≧０）により構成されている。ｐ型クラッド層は、例えば、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰにより構成されている。ｐ側コンタクト層は、例えば、ｐ型ＧａＡｓにより構成されている。ｐ型クラッド層の一部およびｐ側コンタクト層は、共振器方向に延在するストライプ状のリッジ部２３Ａとなっており、これにより電流狭窄がなされるようになっている。なお、活性層２２Ａのうちリッジ部２３Ａの直下に対応する領域が発光領域２４Ａとなっている。
【００２４】
リッジ部２３Ａの側面からｐ型クラッド層の表面までの連続した表面上には、絶縁層２５が設けられている。絶縁層２５は、例えば、ＳｉＯ2、ＺｒＯｘまたはＳｉＮなどの絶縁材料により構成され、第１素子部２０Ａの半導体層２１Ａと、第２素子部２０Ｂの半導体層２１Ｂ（後述）とを電気的に絶縁すると共に、リッジ部２３Ａおよびリッジ部２３Ｂ（後述）の上面からしか電流が活性層２２Ａへ流れ込めないようになっている。したがって、絶縁層２５は、素子分離機能と電流狭窄機能を有する。
【００２５】
リッジ部２３Ａの上面（ｐ側コンタクト層の表面）から絶縁層２５の表面までの連続した表面上には上部電極２６Ａが設けられており、ｐ側コンタクト層と電気的に接続されている。一方、基板１０の裏面には下部電極２７が設けられており、基板１０と電気的に接続されている。
【００２６】
上部電極２６Ａは、配線（図示せず）と電気的に接続されており、その配線を介して正側電源（図示せず）に接続されている。下部電極２７は、配線（図示せず）と電気的に接続されており、その配線を介して負側電源（図示せず）に接続されている。ここで、上部電極２６Ａおよび下部電極２７は、例えば、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）をこの順に積層してなる多層構造を有する。上部電極２６Ａおよび下部電極２７に接続された配線は、例えば、Ａｕにより構成されている。
【００２７】
（第２素子部２０Ｂ）
第２素子部２０Ｂは、発振波長がλB（λA＜λB）の半導体レーザ素子である。λBは、具体的には、７９０ｎｍ帯の波長である。第２素子部２０Ｂは、ガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成されている。ここでいうガリウム・ヒ素系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうちの少なくともガリウム（Ｇａ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうちの少なくともヒ素（Ａｓ）とを含むものを指す。
【００２８】
この第２素子部２０Ｂは、第１の発光素子２０Ａと同様、基板１０上に半導体層２１Ｂを成長させたものである。この半導体層２１Ｂは、ｎ型クラッド層，活性層２２Ｂ，ｐ型クラッド層およびｐ側コンタクト層を含んで構成されている。なお、活性層２２Ｂ以外の層は特に図示していない。
【００２９】
具体的には、ｎ型クラッド層は、例えば、ｎ型ＡｌＧａＡｓにより構成されている。活性層２２Ｂは、例えば、井戸層とバリア層とを交互に積層してなる多重量子井戸構造を有する。井戸層およびバリア層は、それぞれ、例えば、互いに組成の異なるＡｌｘ Ｇａ１−ｘ Ａｓ（但し、ｘ≧０）により構成されている。ｐ型クラッド層は、例えば、ｐ型ＡｌＧａＡｓにより構成されている。ｐ側コンタクト層は、例えば、ｐ型ＧａＡｓにより構成されている。ｐ型クラッド層の一部およびｐ側コンタクト層は、共振器方向に延在するストライプ状のリッジ部２３Ｂを有しており、これにより電流狭窄がなされるようになっている。なお、活性層２２Ｂのうちリッジ部２３Ｂに対応する領域が発光領域２４Ｂとなっている。
【００３０】
リッジ部２３Ｂの側面からｐ型クラッド層の表面までの連続した表面（以下、表面Ｂとする。）上には、上記した絶縁層２５が設けられている。
【００３１】
リッジ部２３Ｂの上面（ｐ側コンタクト層の表面）から絶縁層２５の表面までの連続した表面上には上部電極２６Ｂが設けられており、ｐ側コンタクト層と電気的に接続されている。一方、基板１０の裏面には上記した下部電極２７が設けられており、基板１０と電気的に接続されている。
【００３２】
上部電極２６Ｂは、配線（図示せず）を介して正側電源（図示せず）に接続されている。ここで、上部電極２６Ｂは、例えば、Ｔｉ、ＰｔおよびＡｕをこの順に積層して構成されている。配線層２８Ｂは、例えば、Ａｕにより構成されている。
【００３３】
（前端面膜、後端面膜）
２波長半導体レーザ素子１は、さらに、図１（Ａ）に示したように、第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂの延在方向（共振器方向）に対して垂直な面（前端面Ｓ１および後端面Ｓ２）に、一対の前端面膜３０および後端面膜４０を備える。
【００３４】
前端面膜３０は、前端面Ｓ１全体に一括形成されたものである。前端面膜３０は、２波長半導体レーザ素子１の前端面Ｓ１の反射率が第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂから発せられた光の波長帯において例えば３５％以下となるように構成されている。前端面膜３０は、例えば、前端面Ｓ１上に、低屈折率層および高屈折率層を交互に積層して構成されている。
【００３５】
一方、後端面膜４０は、後端面Ｓ２全体に一括形成されたものである。後端面膜４０は、２波長半導体レーザ素子１の後端面Ｓ２の反射率が第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂから発せられた光の波長帯において例えば５０％以上８５％以下となるように構成されている。
【００３６】
後端面膜４０は、後端面Ｓ２に接する下地層４１を有する。この後端面膜４０は、さらに、下地層４１上に、低屈折率層４２および高屈折率層４３を１組とする層を複数積層して構成された積層膜と、中間屈折率層４４とを後端面Ｓ２側から順に含んで構成されている。後端面膜４０は、シリコン（Ｓｉ）膜を含んでおらず、Ｓｉ膜とは異なる膜で構成されている。下地層４１は、必要に応じて省略することも可能である。なお、下地層４１が省略されている場合、後端面Ｓ２に最も近い低屈折率層４２が後端面Ｓ２に接している。なお、後端面膜４０は、中間屈折率層４４の上に、保護膜などの何らかの層を有していてもよい。
【００３７】
低屈折率層４２は、特許請求の範囲の「低屈折率層」の一具体例に相当する。高屈折率層４３は、特許請求の範囲の「高屈折率層」の一具体例に相当する。中間屈折率層４２は、特許請求の範囲の「中間屈折率層」の一具体例に相当する。
【００３８】
下地層４１は、後端面Ｓ２に対して悪影響を及ぼすことのない安定性の高い材料で構成されており、例えば、Ａｌ2Ｏ3で構成されている。下地層４１の屈折率は、例えば、低屈折率層４２の屈折率と高屈折率層４３の屈折率との間の値となっている。下地層４１の光学膜厚は、当該下地層４１および当該下地層４１に接する低屈折率層４２の合計の光学膜厚がλC／４となるように調整された厚さとなっている。ここで、λCは、λAよりも大きく、λBよりも小さい波長であり、例えば、（λA＋λB）／２である。
【００３９】
低屈折率層４２、高屈折率層４３および中間屈折率層４４の屈折率と光学膜厚は以下のようになっている。
（下地層４１が省略されている場合）
屈折率 光学膜厚
低屈折率層４２： ｎA λC／４
高屈折率層４３： ｎB λC／４
中間屈折率層４４： ｎC λC／４
λA＜λC＜λB
ｎA＜ｎC＜ｎB
（下地層４１が設けられている場合）
屈折率 光学膜厚
下地層４１に接する低屈折率層４２： ｎA （λC／４）−（下地層４１の光学膜厚）
下地層４１に接しない低屈折率層４２： ｎA λC／４
高屈折率層４３： ｎB λC／４
中間屈折率層４４： ｎC λC／４
【００４０】
ここで、屈折率ｎAは、１．４以上１．５未満の値である。屈折率ｎBは、２．０以上２．５以下の値である。屈折率ｎCは、１．５以上１．７以下の値である。低屈折率層４２は、ＳｉＯ2膜（屈折率１．４５）である。高屈折率層４３は、Ｔａ2Ｏ5膜（屈折率２．１）、ＴｉＯ2膜、ＺｎＯ膜、ＨｆＯ2膜、ＣｅＯ2膜またはＮｂ2Ｏ膜である。中間屈折率層４４は、Ａｌ2Ｏ3膜（屈折率１．６４）またはＭｇＯ膜である。
【００４１】
図２は、後端面膜４０の構成の一例を表したものである。図２には、２つの構成が例示されているが、いずれの例でも、低屈折率層４２および高屈折率層４３を１組とする層が３組、積層されている場合が例示されている。図２の上段の例では、下地層４１がＡｌ2Ｏ3で構成され、低屈折率層４２がＳｉＯ2膜で構成され、高屈折率層４３がＴａ2Ｏ5膜で構成され、中間屈折率層４４がＡｌ2Ｏ3膜で構成されている。一方、図２の下段の例は、図２の上段の例において下地層４１が省略されたものである。図２の下段の例では、低屈折率層４２が直接、後端面Ｓ２に接している。
【００４２】
［製造方法］
このような構成を有する２波長半導体レーザ素子１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００４３】
まず、第１素子部２０Ａのレーザ構造を製造する。そのためには、基板１０上の半導体層２１Ａを、例えば、ＭＯＣＶＤ法により形成する。この際、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ホスフィン (ＰＨ３) を用い、ドナー不純物の原料としては、例えばセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えばジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いる。
【００４４】
具体的には、まず、基板１０上に、ｎ側コンタクト層、ｎ型クラッド層、活性層２２Ａ、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層をこの順に積層して半導体層２１Ａを形成する。続いて、ｐ側コンタクト層およびｐ型クラッド層を例えばドライエッチング法により細い帯状の凸部となるようにパターンニングし、リッジ部２３Ａを形成する。
【００４５】
次に、第２素子部２０Ｂのレーザ構造を製造する。そのためには、基板１０上の半導体層２１Ｂを、例えば、ＭＯＣＶＤ法により形成する。この際、ＧａＡｓ系半導体の原料としては、例えば、ＴＭＡ、ＴＭＧ、ＴＭＩｎ、アルシン (ＡｓＨ３)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えばＨ２Ｓｅを用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えばＤＭＺｎを用いる。
【００４６】
具体的には、まず、基板１０上に、ｎ側コンタクト層、ｎ型クラッド層、活性層２２Ｂ、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層をこの順に積層して半導体層２１Ｂを形成する。続いて、ｐ側コンタクト層およびｐ型クラッド層を例えばドライエッチング法により細い帯状の凸部となるようにパターンニングし、リッジ部２３Ｂを形成する。これにより、図１（Ｂ）に示したように、基板１０上に、第１素子部２０Ａのレーザ構造と、第２素子部２０Ｂのレーザ構造とが配列される。
【００４７】
次に、リッジ部２３Ａ，２３Ｂの上面を含む表面上に絶縁材料、例えばＳｉＮを蒸着またはスパッタリングにより形成したのち、絶縁材料のうちリッジ部２３Ａ，２３Ｂの上面に対応する領域をエッチングにより除去する。これにより、絶縁層２５が形成される。
【００４８】
次に、図１（Ａ），（Ｂ）に示したように、リッジ部２３Ａのｐ側コンタクト層の表面から絶縁層２５の表面までの連続した表面上に上部電極２６Ａを形成する。さらに、リッジ部２３Ｂのｐ側コンタクト層の表面から絶縁層２５の表面までの連続した表面上に上部電極２６Ｂを形成する。また、基板１０の裏面に下部電極２７を形成する。
【００４９】
次に、リッジ部２３Ａ，２３Ｂの延在方向と垂直な面でへき開して前端面Ｓ１および後端面Ｓ２を形成したのち、前端面Ｓ１に前端面膜３０を一括形成するとともに後端面Ｓ２に後端面膜４０を一括形成する。このようにして、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子１が製造される。
【００５０】
［作用、効果］
次に、本実施の形態の２波長半導体レーザ素子１の作用および効果について説明する。
【００５１】
本実施の形態の２波長半導体レーザ素子１では、上部電極２６Ａ，２６Ｂと下部電極２７との間に所定の電圧が印加されると、活性層２２Ａ，２２Ｂに電流が注入され、電子−正孔再結合によって発光が生じる。それぞれの活性層２２Ａ，２２Ｂで発光した光は、前端面膜３０および後端面膜４０によって反射されてレーザ発振し、前端面膜３０のうち第１素子部２０Ａ側から波長６５０ｎｍのレーザ光が、前端面膜３０のうち第２素子部２０Ｂ側から波長７９０ｎｍのレーザ光がそれぞれ外部に射出される。このように、第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂから、互いに異なる波長のレーザ光が出射される。
【００５２】
ところで、光ディスクの再生に用いられる多波長レーザ素子では、前端面から出射される光出力を調整するため、後端面からの出射光をフォトダイオードによって電流に変換しモニターしており、このモニター電流は、後端面の反射率に大きく依存する。一方で、レーザ素子は温度変化に伴って、波長が変動するため、この後端面側の反射率の波長に対する変動量が大きければ大きいほど、素子の温度変化に対するモニター電流の変化が大きくなってしまう。
【００５３】
そこで、従来から、波長変化に対する高反射膜の反射率の変動量をできるだけ小さくするために、高反射膜の材料として、低屈折率層と高屈折率層との屈折率差が大きくなる材料が用いられてきた。例えば、低屈折率層の材料としてＡｌ2Ｏ3（屈折率１．６４）が用いられ、高屈折率層の材料としてＳｉ（屈折率３．３）が用いられている。なお、このときの高反射膜の反射率は、例えば、図３に示したようなプロファイルとなっている。
【００５４】
しかし、Ｓｉのような屈折率が３．０を超える材料では、発振波長６５０ｎｍにおける光吸収が大きく、膜損傷が発生する。そのため、ＣＯＤやＥＳＤなどの端面劣化が生じ易い。そこで、Ｓｉの代わりに、光吸収の少ないＴａ2Ｏ5（屈折率２．１）を用い、屈折率差を大きくするためにＡｌ2Ｏ3の代わりに、ＳｉＯ2を用いることが考えられる。しかし、このようにした場合には、例えば、図４に示したように、高反射膜の反射率の波長変化に対する変動量が図３における変動量よりも大きくなってしまい、レーザ素子の温度変化に伴うモニター電流の変動が大きくなるという問題があった。
【００５５】
また、特許文献１，２では、図５に示したように、１層目にＡｌ2Ｏ3を、２層目にＴａ2Ｏ5を、３層目にＳｉＯ2を、４層目にＴａ2Ｏ5を、５層目にＳｉＯ2を、６層目にＴａ2Ｏ5を、７層目にＳｉＯ2を、８層目にＴａ2Ｏ5を用いることが提案されている。なお、図５の例では、１層目から７層目までの光学膜厚はλ／４となっており、８層目の光学膜厚だけがλ／２となっている。しかし、このようにした場合には、例えば、図６に示したように、高反射膜の反射率の波長変化に対する変動量が依然として大きく、レーザ素子の温度変化に伴うモニター電流の変動が大きくなるという問題があった。
【００５６】
一方、本実施の形態では、後端面Ｓ２に低屈折率層４２と高屈折率層４３が交互に積層された層の表面に、低屈折率層４２の屈折率ｎAと高屈折率層４３の屈折率ｎBの間の屈折率ｎCを有する中間屈折率層４４が形成されている。さらに、下地層４１が省略されている場合には、これらの光学膜厚がλC／４となっている。また、下地層４１が設けられている場合には、下地層４１に接しない低屈折率層４２と、高屈折率層４３と、中間屈折率層４４とにおいて、それぞれの光学膜厚がλC／４となっており、下地層４１に接する低屈折率層４２の光学膜厚が（λC／４）−（下地層４１の光学膜厚）となっている。これにより、例えば、図７に示したように、発振波長λA，λBを含む波長帯での後端面膜４０の反射率の波長変化を図４、図６の反射率の波長変化よりも平坦化することができる。その結果、レーザ素子の温度変化に伴うモニター電流の変動を低減することができる。さらに、本実施の形態では、後端面膜４０はＳｉ膜を含んでいないので、Ｓｉ膜の光吸収に起因する端面劣化は発生しない。以上のことから、本実施の形態では、端面劣化の発生を抑制しつつ、素子の温度変化に伴うモニター電流変化を抑制することができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、後端面膜４０は、上記したように後端面Ｓ２に一括形成された単一の構成を有するものであり、レーザ光が出射される部位に応じて材料や、膜厚、層構造などが調整された複数の構成を有するものではない。これにより、少ないプロセスステップで後端面膜４０を形成することができるので、２波長半導体レーザ素子１を安価に製造することができる。
【００５８】
＜２．変形例＞
（第１変形例）
上記実施の形態では、第１素子部２０Ａの発振波長λAが６５０ｎｍ帯となっており、第２素子部２０Ｂの発振波長λBが７９０ｎｍ帯となっていたが、第１素子部２０Ａおよび第２素子部２０Ｂの発振波長λA，λBが上記とは異なる波長帯となっていてもよい。ただし、発振波長λA，λBは、後端面膜４０に含まれる各層の光学膜厚λC／４を調整することにより、発振波長λA，λBを含む波長帯での後端面膜４０の反射率を平坦化することができる範囲内となっていることが必要である。実際に、出願人は、発振波長λA，λBが３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下となっていれば、発振波長λA，λBを含む波長帯での後端面膜４０の反射率を均一にすることができることを確認している。
【００５９】
なお、原理的には、発振波長λA，λBを９００ｎｍよりも大きくした場合であっても、λAおよびλBを含む波長帯での後端面膜４０の反射率を平坦化することができる。また、後端面膜４０に含まれる各層の光学膜厚λC／４が厚くなるにつれて、後端面膜４０の反射率が平坦となる波長帯の幅が広くなる。従って、後端面膜４０に含まれる各層の光学膜厚λC／４を厚くなるにつれて、発振波長λA，λBの波長差を大きくすることが可能である。
【００６０】
（第２変形例）
上記実施の形態では、低屈折率層４２が単層で構成されていたが、複数の層で構成されていてもよい。例えば、図８に示したように、低屈折率層４２が、屈折率がｎAの第１屈折率層４２Ａと、屈折率がｎCの第２屈折率層４２Ｂとを後端面Ｓ２側から積層してなる積層体となっていてもよい。下地層４１が省略されている場合には、第１屈折率層４２Ａおよび第２屈折率層４２Ｂの合計の光学膜厚は、λC／４となっている。なお、下地層４１が省略されている場合、後端面Ｓ２に最も近い第１屈折率層４２Ａが後端面Ｓ２に接している。また、下地層４１が設けられている場合には、下地層４１に接しない低屈折率層４２において、第１屈折率層４２Ａおよび第２屈折率層４２Ｂの合計の光学膜厚は、λC／４となっており、下地層４１に接する低屈折率層４２においては、第１屈折率層４２Ａおよび第２屈折率層４２Ｂの合計の光学膜厚が（λC／４）−（下地層４１の光学膜厚）となっている。このとき、第１屈折率層４２ＡがＳｉＯ2膜で構成され、第２屈折率層４２ＢがＡｌ2Ｏ3膜またはＭｇＯ膜で構成されている。例えば、図９の上段および下段に例示したように、第１屈折率層４２ＡがＳｉＯ2膜で構成され、第２屈折率層４２ＢがＡｌ2Ｏ3膜で構成されていてもよい。また、例えば、図１０の上段および下段に例示したように、第１屈折率層４２ＡがＡｌ2Ｏ3膜で構成され、第２屈折率層４２ＢがＴａ2Ｏ5膜で構成されていてもよい。
【００６１】
後端面膜４０がこのような構成となっている場合であっても、上記実施の形態と同様、発振波長λA，λBを含む波長帯での後端面膜４０の反射率の波長変化を図４、図６の反射率の波長変化よりも平坦化することができる。その結果、レーザ素子の温度変化に伴うモニター電流の変動を低減することができる。さらに、本変形例でも、後端面膜４０はＳｉ膜を含んでいないので、Ｓｉ膜の光吸収に起因する端面劣化は発生しない。以上のことから、本変形例でも、端面劣化の発生を抑制しつつ、素子の温度変化に伴うモニター電流変化を抑制することができる。
【００６２】
（第３変形例）
上記実施の形態において、例えば、図１１に示したように、低屈折率層４２の代わりに、中間屈折率層４５が設けられていてもよい。この場合には、図１１に示したように、下地層４１を省略することが可能である。なお、以下の説明では、下地層４１が省略されており、後端面Ｓ２に最も近い中間屈折率層４５が後端面Ｓ２に接しているものとする。
【００６３】
なお、本変形例において、中間屈折率層４５は、特許請求の範囲の「第１低屈折率層」の一具体例に相当する。高屈折率層４３は、特許請求の範囲の「高屈折率層」の一具体例に相当する。中間屈折率層４２は、特許請求の範囲の「第２低屈折率層」の一具体例に相当する。
【００６４】
中間屈折率層４５、高屈折率層４３および中間屈折率層４４の屈折率と光学膜厚は以下のようになっている。
屈折率 光学膜厚
中間屈折率層４５： ｎD λC／４
高屈折率層４３： ｎB λC／４
中間屈折率層４４： ｎC λC／４
ｎD＝ｎC＜ｎB
【００６５】
ここで、屈折率ｎC，ｎDはともに、互いに同一となっており、かつ１．５以上１．７以下の値である。屈折率ｎBは、２．０以上２．５以下の値である。中間屈折率層４４，４５がともに、互いに同一の材料で構成されており、具体的には、Ａｌ2Ｏ3膜またはＭｇＯ膜である。高屈折率層４３は、Ｔａ2Ｏ5膜、ＴｉＯ2膜、ＺｎＯ膜、ＨｆＯ2膜、ＣｅＯ2膜またはＮｂ2Ｏ膜である。
【００６６】
図１２は、後端面膜４０の構成の一例を表したものである。図１１には、中間屈折率層４５および高屈折率層４３を１組とする層が３組、積層されている場合が例示されている。図１２の例では、中間屈折率層４４，４５がＳｉＯ2膜で構成され、高屈折率層４３がＴａ2Ｏ5膜で構成されている。
【００６７】
後端面膜４０がこのような構成となっている場合であっても、上記実施の形態と同様、発振波長λA，λBを含む波長帯での後端面膜４０の反射率の波長変化を図４、図６の反射率の波長変化よりも平坦化することができる。その結果、レーザ素子の温度変化に伴うモニター電流の変動を低減することができる。さらに、本変形例でも、後端面膜４０はＳｉ膜を含んでいないので、Ｓｉ膜の光吸収に起因する端面劣化は発生しない。以上のことから、本変形例でも、端面劣化の発生を抑制しつつ、素子の温度変化に伴うモニター電流変化を抑制することができる。
【００６８】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記の実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００６９】
例えば、上記実施の形態および変形例において、ｐ型、ｎ型の導電型が上記の記載とは反対になっていてもよい。また、上記実施の形態および変形例では、本技術を２波長半導体レーザ素子に適用した場合についての説明がなされていたが、３波長以上の半導体レーザ素子に適用することももちろん可能である。
【００７０】
また、例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
基板上にモノリシックに形成された第１素子部および第２素子部と、
前記第１素子部および前記第２素子部のそれぞれの後端面に一括形成された後端面膜と
を備え、
前記第１素子部は、発振波長がλ1の発光素子部であり、
前記第２素子部は、発振波長がλ2（λ1＜λ2）の発光素子部であり、
前記後端面膜は、屈折率がｎ1の低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層がＮ組（Ｎ≧２）積層された層と、屈折率がｎ2（ｎ1＜ｎ2＜ｎ3）の中間屈折率層とを後端面側から順に含んでおり、かつＳｉ膜とは異なる膜で構成され、
前記低屈折率層、前記高屈折率層および前記中間屈折率層の光学膜厚は、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている
多波長半導体レーザ素子。
（２）
屈折率ｎ1は、１．４以上１．５未満の値であり、
屈折率ｎ2は、１．５以上１．７以下の値であり、
屈折率ｎ3は、２．０以上２．５以下の値である
（１）に記載の多波長半導体レーザ素子。
（３）
前記低屈折率層は、ＳｉＯ2層であり、
前記高屈折率層は、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ膜であり、
前記中間屈折率層は、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層である
（２）に記載の多波長半導体レーザ素子。
（４）
前記低屈折率層は、ＳｉＯ2層と、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層とが積層されたものであり、
前記高屈折率層は、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ層であり、
前記中間屈折率層は、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層である
（２）に記載の多波長半導体レーザ素子。
（５）
前記後端面に最も近い前記低屈折率層は、前記後端面に接している
（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の多波長半導体レーザ素子。
（６）
前記後端面膜は、前記後端面と前記後端面に最も近い低屈折率層との間に、屈折率がｎ4（ｎ1＜ｎ4＜ｎ3）の下地層と、屈折率がｎ1の第２低屈折率層と、屈折率がｎ3の第２高屈折率層とを前記後端面側から順に含み、
前記第２高屈折率層の光学膜厚は、λ3／４となっており、
前記第２低屈折率層の光学膜厚は、（λ3／４）−（前記下地層の光学膜厚）となっており、
前記下地層の光学膜厚は、当該下地層および前記第２低屈折率層の合計の光学膜厚がλ3／４となるように調整された厚さとなっている
（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の多波長半導体レーザ素子。
（７）
基板上にモノリシックに形成された第１素子部および第２素子部と、
前記第１素子部および前記第２素子部のそれぞれの後端面に一括形成された後端面膜と
を備え、
前記第１素子部は、発振波長がλ1の発光素子部であり、
前記第２素子部は、発振波長がλ2（λ1＜λ2）の発光素子部であり、
前記後端面膜は、屈折率がｎ1の第１低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層をＮ組（Ｎ≧２）積層させたものと、屈折率がｎ1の第２低屈折率層とを後端面側から順に含んでおり、かつＳｉ膜とは異なる膜で構成され、
前記第１低屈折率層、前記高屈折率層および前記第２低屈折率層の光学膜厚は、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている
多波長半導体レーザ素子。
（８）
屈折率ｎ1は、１．５以上１．７以下の値であり、
屈折率ｎ3は、２．０以上２．５以下の値であり、
（７）に記載の多波長半導体レーザ素子。
（９）
前記第１低屈折率層および前記第２低屈折率層はともに、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層であり、
前記高屈折率層は、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ層である
（８）に記載の多波長半導体レーザ素子。
（１０）
前記後端面に最も近い第１低屈折率層は、前記後端面に接している
（７）に記載の多波長半導体レーザ素子。
【符号の説明】
【００７１】
１…２波長半導体レーザ素子、１０…基板、２０Ａ…第１素子部、２０Ｂ…第２素子部、２１Ａ，２１Ｂ…半導体層、２２Ａ，２２Ｂ……活性層、２３Ａ，２３Ｂ…リッジ部、２４Ａ，２４Ｂ…発光領域、２５…絶縁層、２６Ａ，２６Ｂ…上部電極、２７…下部電極、３０…前端面膜、４０…後端面膜、４１…下地層、４２…低屈折率層、４３…高屈折率層、４４，４５…中間屈折率層、Ｓ１…前端面、Ｓ２…後端面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にモノリシックに形成された第１素子部および第２素子部と、
前記第１素子部および前記第２素子部のそれぞれの後端面に一括形成された後端面膜と
を備え、
前記第１素子部は、発振波長がλ1の発光素子部であり、
前記第２素子部は、発振波長がλ2（λ1＜λ2）の発光素子部であり、
前記後端面膜は、屈折率がｎ1の低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層がＮ組（Ｎ≧２）積層された層と、屈折率がｎ2（ｎ1＜ｎ2＜ｎ3）の中間屈折率層とを後端面側から順に含んでおり、かつＳｉ膜とは異なる膜で構成され、
前記低屈折率層、前記高屈折率層および前記中間屈折率層の光学膜厚は、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている
多波長半導体レーザ素子。
【請求項２】
屈折率ｎ1は、１．４以上１．５未満の値であり、
屈折率ｎ2は、１．５以上１．７以下の値であり、
屈折率ｎ3は、２．０以上２．５以下の値である
請求項１に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記低屈折率層は、ＳｉＯ2層であり、
前記高屈折率層は、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ膜であり、
前記中間屈折率層は、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層である
請求項２に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記低屈折率層は、ＳｉＯ2層と、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層とが積層されたものであり、
前記高屈折率層は、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ層であり、
前記中間屈折率層は、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層である
請求項２に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記後端面に最も近い低屈折率層は、前記後端面に接している
請求項１に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記後端面膜は、前記後端面と前記後端面に最も近い低屈折率層との間に、屈折率がｎ4（ｎ1＜ｎ4＜ｎ3）の下地層と、屈折率がｎ1の第２低屈折率層と、屈折率がｎ3の第２高屈折率層とを前記後端面側から順に含み、
前記第２高屈折率層の光学膜厚は、λ3／４となっており、
前記第２低屈折率層の光学膜厚は、（λ3／４）−（前記下地層の光学膜厚）となっており、
前記下地層の光学膜厚は、当該下地層および前記第２低屈折率層の合計の光学膜厚がλ3／４となるように調整された厚さとなっている
請求項１に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項７】
基板上にモノリシックに形成された第１素子部および第２素子部と、
前記第１素子部および前記第２素子部のそれぞれの後端面に一括形成された後端面膜と
を備え、
前記第１素子部は、発振波長がλ1の発光素子部であり、
前記第２素子部は、発振波長がλ2（λ1＜λ2）の発光素子部であり、
前記後端面膜は、屈折率がｎ1の第１低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層をＮ組（Ｎ≧２）積層させたものと、屈折率がｎ1の第２低屈折率層とを後端面側から順に含んでおり、かつＳｉ膜とは異なる膜で構成され、
前記第１低屈折率層、前記高屈折率層および前記第２低屈折率層の光学膜厚は、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている
多波長半導体レーザ素子。
【請求項８】
屈折率ｎ1は、１．５以上１．７以下の値であり、
屈折率ｎ3は、２．０以上２．５以下の値であり、
請求項７に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記第１低屈折率層および前記第２低屈折率層はともに、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層であり、
前記高屈折率層は、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ層である
請求項８に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記後端面に最も近い第１低屈折率層は、前記後端面に接している
請求項７に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項１】
基板上にモノリシックに形成された第１素子部および第２素子部と、
前記第１素子部および前記第２素子部のそれぞれの後端面に一括形成された後端面膜と
を備え、
前記第１素子部は、発振波長がλ1の発光素子部であり、
前記第２素子部は、発振波長がλ2（λ1＜λ2）の発光素子部であり、
前記後端面膜は、屈折率がｎ1の低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層がＮ組（Ｎ≧２）積層された層と、屈折率がｎ2（ｎ1＜ｎ2＜ｎ3）の中間屈折率層とを後端面側から順に含んでおり、かつＳｉ膜とは異なる膜で構成され、
前記低屈折率層、前記高屈折率層および前記中間屈折率層の光学膜厚は、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている
多波長半導体レーザ素子。
【請求項２】
屈折率ｎ1は、１．４以上１．５未満の値であり、
屈折率ｎ2は、１．５以上１．７以下の値であり、
屈折率ｎ3は、２．０以上２．５以下の値である
請求項１に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記低屈折率層は、ＳｉＯ2層であり、
前記高屈折率層は、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ膜であり、
前記中間屈折率層は、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層である
請求項２に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記低屈折率層は、ＳｉＯ2層と、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層とが積層されたものであり、
前記高屈折率層は、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ層であり、
前記中間屈折率層は、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層である
請求項２に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記後端面に最も近い低屈折率層は、前記後端面に接している
請求項１に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記後端面膜は、前記後端面と前記後端面に最も近い低屈折率層との間に、屈折率がｎ4（ｎ1＜ｎ4＜ｎ3）の下地層と、屈折率がｎ1の第２低屈折率層と、屈折率がｎ3の第２高屈折率層とを前記後端面側から順に含み、
前記第２高屈折率層の光学膜厚は、λ3／４となっており、
前記第２低屈折率層の光学膜厚は、（λ3／４）−（前記下地層の光学膜厚）となっており、
前記下地層の光学膜厚は、当該下地層および前記第２低屈折率層の合計の光学膜厚がλ3／４となるように調整された厚さとなっている
請求項１に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項７】
基板上にモノリシックに形成された第１素子部および第２素子部と、
前記第１素子部および前記第２素子部のそれぞれの後端面に一括形成された後端面膜と
を備え、
前記第１素子部は、発振波長がλ1の発光素子部であり、
前記第２素子部は、発振波長がλ2（λ1＜λ2）の発光素子部であり、
前記後端面膜は、屈折率がｎ1の第１低屈折率層と屈折率がｎ3（ｎ1＜ｎ3）の高屈折率層の組み合わせを１組とする層をＮ組（Ｎ≧２）積層させたものと、屈折率がｎ1の第２低屈折率層とを後端面側から順に含んでおり、かつＳｉ膜とは異なる膜で構成され、
前記第１低屈折率層、前記高屈折率層および前記第２低屈折率層の光学膜厚は、λ1とλ2の間の波長をλ3としたときに、λ3／４となっている
多波長半導体レーザ素子。
【請求項８】
屈折率ｎ1は、１．５以上１．７以下の値であり、
屈折率ｎ3は、２．０以上２．５以下の値であり、
請求項７に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記第１低屈折率層および前記第２低屈折率層はともに、Ａｌ2Ｏ3層またはＭｇＯ層であり、
前記高屈折率層は、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＺｎＯ層、ＨｆＯ2層、ＣｅＯ2層またはＮｂ2Ｏ層である
請求項８に記載の多波長半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記後端面に最も近い第１低屈折率層は、前記後端面に接している
請求項７に記載の多波長半導体レーザ素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２１６７４２（Ｐ２０１２−２１６７４２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１６１０６（Ｐ２０１１−１１６１０６）
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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