[发明专利]半导体激光器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器及其制造方法，该半导体激光器适用于需要具有稳定的偏振方向的光输出的应用。

背景技术

半导体激光器的种类包括边发射半导体激光器、面发射半导体激光器等。面发射半导体激光器在与衬底正交的方向上发射光，且允许以二维阵列在单个衬底上设置大量器件。因此，面发射半导体激光器作为数字复印机或打印机的光源受到关注。

在面发射半导体激光器中，例如，成对的多层反射镜形成在半导体衬底上，包括光发射区域的有源层被包含在该成对的多层反射镜之间。电流窄化层设置在一个多层反射镜上以提高电流注入到有源层中的效率并降低阈值电流。在面发射半导体激光器中，电流通过电流窄化层被限制，然后电流被注入到有源层中，由此光从有源层发射；当光被成对的多层反射镜反复反射时，光作为激光从一个电极(p侧电极)的光发射开口被发射。

这样的面发射半导体激光器典型地具有这样的不均匀性，即偏振方向由于器件变化而变化，或具有这样的不稳定性，即偏振方向由于输出或环境温度而改变。因此，在面发射半导体激光器被应用到诸如镜或光束分离器的依赖偏振的光学器件的情况下出现了问题。例如，在面发射半导体激光器被用作数字复印机或打印机的光源情况下，偏振方向的变化引起成像位置或输出的差异，从而产生模糊或色彩不均匀。

因此，为解决此问题，已报道了一些技术，通过在面发射半导体激光器中设置偏振可控性功能，将偏振方向稳定在一个方向上。

例如，已知采用特殊倾斜衬底的技术，该衬底具有作为法线的(311)面并由砷化镓(GaAs)制成。在采用这种特殊的倾斜衬底形成面发射半导体激光器的情况下，增强了相对于[-233]方向的增益特性，且激光的偏振方向可控制到此方向。此外，激光的偏振比非常高，因此该技术可将面发射半导体激光器的偏振方向有效地稳定在一个方向上。

此外，在日本特许第2891133号公报中，公开了通过将柱结构的截面尺寸降低到小于光的振荡模尺寸来控制偏振的技术。

此外，在PCT国际申请的日本特表2001-525995号公报中，公开了一种技术：在金属接触层的部分中形成不连续部，该不连续部不影响从光发射开口发射的激光的特性，由此获得在平行于不连续部的边界的方向上的偏振。

此外，在日本特开2008-016824号公报中，公开了一种技术，设置彼此面对的成对的氧化区域，光发射区域在该成对的氧化区域之间，从而获得在与成对的氧化区域彼此面对的方向正交的方向上的偏振。

然而，上述倾斜衬底是具有(311)面作为法线的特殊衬底，所以该倾斜衬底比作为典型衬底的(001)面衬底贵很多。此外，在采用这种特殊衬底的情况下，诸如掺杂条件、气流速率等的外延生长条件与采用(001)面衬底的情况下的外延生长条件完全不同，所以难以容易地制造该倾斜衬底。

此外，在日本特许第2891133号公报中，柱结构的截面尺寸小于光的振荡模尺寸，所以光输出低至约1mW。因此，面发射半导体激光器不适合于诸如数字复印机或打印机的光源的需要高输出的应用。

此外，在PCT国际申请的日本特表2001-525995号公报中，作为实例，公开了一种面发射半导体激光器，其中，具有4.0至4.5μm深度的凹槽(不连续部)形成在离光发射开口的边缘7μm的位置处，从而获得在平行于凹槽的方向上的偏振。然而，除非共振区域的短侧的距离被减小到产生衍射损失效应的程度，否则偏振方向不会稳定在一个方向上。因此，认为不能通过在没有获得衍射损失效应的范围内(短侧的距离是7μm)形成的不连续体来稳定偏振方向。

此外，在特开2008-016824号公报中，激光的偏振方向以预定光输出稳定在一个方向上，但是难以获得充分的稳定性，且面发射半导体激光器之间容易发生偏振方向的稳定性的变化。

从而，在相关领域的技术中，难以以低成本容易地制造允许将激光的偏振方向稳定在一个方向上的高功率面发射半导体激光器。

发明内容

希望提供一种半导体激光器及其制造方法，该半导体激光器可以低成本被容易地制造，且允许将激光的偏振方向稳定在一个方向上，以及实现较高的输出。

根据本发明的实施例，提供了一种包括层叠结构的半导体激光器，该层叠结构包括从衬底侧依次设置的下多层反射镜、有源层和上多层反射镜。层叠结构包括柱形台面部，该柱形台面部包含下多层反射镜的上部、有源层和上多层反射镜。下多层反射镜包括多对低折射率层和高折射率层和多个氧化层，多个氧化层在除了一个或多个低折射率层的中心区域之外的区域中非均匀地分布在围绕台面部的中心轴旋转的方向上。