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公開番号2025141464
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024041407
出願日2024-03-15
発明の名称半導体レーザ素子および発光装置
出願人ウシオ電機株式会社,国立大学法人大阪大学
代理人個人,個人
主分類H01S 5/12 20210101AFI20250919BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】素子ごとの特性ばらつきを低減した半導体レーザ素子を提供する。
【解決手段】分布帰還型の半導体レーザ素子100は、電流狭窄構造および回折格子150を含む。回折格子150は、複数の溝152と、複数の溝152に挟まれる複数の凸構造170を備える。凸構造170の頂部172の幅をd_TOP、回折格子の凸構造170の底部174の幅をd_BOTTOMとするときd_TOP<d_BOTTOMの関係を満たしている。凸構造170は、その頂部172から隣接する溝152に連なる傾斜面176を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
分布帰還型の半導体レーザ素子であって、
基板、第１導電型半導体層、活性層、第２導電型半導体層を含む積層構造を備え、
前記積層構造には、
積層方向に対して直交する第１方向に延びる電流狭窄構造と、
前記電流狭窄構造に対して、前記第１方向と垂直な第２方向に隣接する回折格子と、
が設けられており、
前記回折格子の凸構造の頂部の幅をｄ
ＴＯＰ
、前記凸構造の底部の幅をｄ
ＢＯＴＴＯＭ
とするとき、
ｄ
ＴＯＰ
＜ｄ
ＢＯＴＴＯＭ
の関係を満たし、かつ、前記凸構造はその頂部から隣接する溝に連なる傾斜面を有することを特徴とする半導体レーザ素子。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
前記溝の底面の幅は１０ｎｍより大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記傾斜面と前記溝の底面のなす角度は、８８°以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記溝の深さは、４０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記傾斜面は曲面を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記傾斜面は平面を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記傾斜面は傾斜角が異なる複数の平面を含むことを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記回折格子のピッチをΛとするとき、
（ｄ
ＴＯＰ
＋ｄ
ＢＯＴＴＯＭ
）／２＞０．５×Λ
の関係を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項９】
請求項１または２に記載の分布帰還型の半導体レーザ素子と、
前記分布帰還型の半導体レーザ素子の出射光の第二高調波を発生する非線形光学素子と、
前記出射光をカットするフィルタと、
を備えることを特徴とする発光装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体レーザ素子に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料から成る半導体レーザが広く活用されている。また、窒化物系半導体レーザの発振モードを制御する等の目的でメサ構造（リッジ部ともいう）の脇に回折格子を形成した分布帰還型半導体レーザダイオード（ＤＦＢ－ＬＤ）が知られている（特許文献１、特許文献２等）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
特開２０２３－０３９５１９号公報
特開２０１８－０３７４９５号公報
特開平１１－４０８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＤＦＢ－ＬＤには様々な形態が提案されており、その中に横結合ＤＦＢ－ＬＤがある。その横結合ＤＦＢ－ＬＤの１つの形態は、Ｎ型クラッド層、活性層、Ｐ型クラッド層の積層構造をもち、Ｐ型クラッド層には、電流狭窄構造としてリッジ部（メサ構造）が形成される。そして、Ｐ型クラッド層には、リッジ部と隣接して回折格子が形成される。さらにリーク電流の抑制等を目的として、同表面にＳｉＯ
２
等からなる絶縁層が形成される。
【０００５】
本発明者らは、上記構造を有する横結合ＤＦＢ－ＬＤについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。上記構造の横結合ＤＦＢ－ＬＤは、回折格子の溝を埋めるようにして、絶縁層が形成される。回折格子の溝の中に絶縁材料を埋め込む際に、メサ部の近傍には、絶縁材料が入り込みにくいため、ボイドが生じやすい。回折格子の溝内のボイドは、屈折率分布の再現性を低下させ、素子ごとの特性ばらつきの原因となっていた。
【０００６】
本開示はかかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、素子ごとの特性ばらつきを低減した半導体レーザ素子の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のある態様は、分布帰還型の半導体レーザ素子に関する。半導体レーザ素子は、基板、第１導電型半導体層、活性層、第２導電型半導体層を含む積層構造を備える。積層構造には、積層方向に対して直交する第１方向に延びる電流狭窄構造と、電流狭窄構造に対して、第１方向と垂直な第２方向に隣接する回折格子と、が設けられている。回折格子の凸構造の頂部の幅をｄ
ＴＯＰ
、凸構造の底部の幅をｄ
ＢＯＴＴＯＭ
とするとき、ｄ
ＴＯＰ
＜ｄ
ＢＯＴＴＯＭ
の関係を満たし、かつ、凸構造はその頂部から隣接する溝に連なる傾斜面を有する。
【０００８】
なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明あるいは本開示の態様として有効である。さらに、この項目（課題を解決するための手段）の記載は、本発明の欠くべからざるすべての特徴を説明するものではなく、したがって、記載されるこれらの特徴のサブコンビネーションも、本発明たり得る。
【発明の効果】
【０００９】
本開示のある態様に係る半導体レーザ素子によれば、素子ごとの特性ばらつきを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態１に係る分布帰還型の半導体レーザ素子の斜視図である。
図１の半導体レーザ素子の回折格子のＢ－Ｂ’線断面図である。
回折格子の作製方法を説明する図である。
比較技術に係る半導体レーザ素子の回折格子の断面図である。
変形例１に係る半導体レーザ素子の回折格子の断面図である。
変形例２に係る半導体レーザ素子の回折格子の断面図である。
変形例３に係る半導体レーザ素子の斜視図である。
実施形態に係る発光装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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