[发明专利]半导体激光器装置、半导体激光器模块及焊接用激光器光源系统

说明书

本发明提供一种半导体激光器装置、半导体激光器模块及焊接用激光器光源系统。半导体激光器装置(100)具备第1导电侧的第1半导体层(13)、第1导电侧的第2半导体层(14)、活性层(15)、与第1导电侧不同的第2导电侧的第3半导体层(16)和第2导电侧的第4半导体层(17)，在将第2半导体层(14)以及第3半导体层(16)的带隙能量的最大值分别设为Eg2以及Eg3时，满足Eg2＜Eg3的关系式，第3半导体层(16)具有带隙能量朝向第4半导体层(17)单调减少的第1区域层，在将第2半导体层(14)的杂质浓度设为N2，将第3半导体层(16)的杂质浓度设为N3时，满足N2＞N3的关系式。

技术领域

本公开涉及半导体激光器装置，尤其涉及焊接用光源、运动传感器用光源、显示器用光源、或者、作为其他的电子装置或信息处理装置所需的光源使用的半导体激光器装置。

背景技术

近年来，在各种领域中要求半导体激光器装置的高输出化。以往，在这种半导体激光器装置中提出了如下结构，即，在活性层的两侧设置带隙能量大且厚度薄至不扰乱波导模式的程度的载流子阻挡层，在载流子阻挡层的外侧设置独立的波导机构。通过该结构来实现半导体激光器装置的高输出化。例如，在专利文献1公开的半导体激光器元件中，如图12A所示，在由n-GaAs构成的半导体基板40上，依次分别形成由n-Al_0.48Ga_0.52As构成的第2n型包覆层31、由n-Al_0.30Ga_0.70As构成的第1n型包覆层32、由n-Al_0.60Ga_0.40As构成的n型载流子阻挡层33、由GaAs/Al_0.30Ga_0.70As构成的具有二重量子阱构造(DQW)的活性层34、由p-Al_0.60Ga_0.40As构成且Al组分比为梯形型的p型载流子阻挡层35、由p-Al_0.30Ga_0.70As构成的第1p型包覆层36、由p-Al_0.48Ga_0.52As构成的第2p型包覆层37、以及由p-GaAs构成的p型接触层39。进而，在p型接触层39，埋入由n-GaAs构成的电流窄化层38以使得从两侧夹着中央的条状部。另外，在p型接触层39的上表面以及半导体基板40的下表面，分别形成有欧姆电极41以及42。在此，p型载流子阻挡层35的Al组分比相对于厚度方向的位置而具有如图12B所示那样的分布。

此外，在将圆周率设为π，将振荡波长设为λ，将波导层的最大折射率设为n1，将包覆层的折射率设为n2，将包覆层间的有效厚度设为d1，将标准化频率V定义为

V＝(π·d1/λ)·(n1²-n2²)^0.5

时，设为V＞π/3的结构。

通过设为这种结构，从而在半导体激光器元件的温度上升时，能够抑制量子阱层内的载流子因热激发而漏出至活性层34外。由此，由于能够实现激光振荡的温度的上限得到提高，因此能够使连续振荡状态下的热饱和输出上升。此外，通过抑制在载流子阻挡层和相邻的层的接合面处形成的尖峰状的位垒(ポテンシヤル障壁)的形成，从而能够抑制动作电压的上升。进而，能够使波导模式接近高斯型，能够减少在活性层区域内的波导模式的峰值强度。因此，能由于够降低在出射端面的光密度，因此能够抑制端面的光学损伤。

此外，专利文献2公开的半导体激光器元件具备：活性层，包括量子阱层、势垒层(バリア層)以及侧势垒层；和载流子阻挡层，设置在活性层的两侧。在专利文献2公开的半导体激光器元件中，将侧势垒层的能隙设为EG2，将载流子阻挡层的能隙设为EG3，将波导层的能隙设为EG1，满足EG3≥EG2＞EG1的关系式。由此，能够进一步降低波导模式的峰值强度，能够抑制端面的光学损伤，因此可获得高的可靠性。进而，由于无需增大包覆层以及波导层的能隙，因此可抑制半导体激光器元件的热电阻以及电阻的上升，从而可抑制元件内的发热量。因此，可获得高的发光效率且高输出的半导体激光器元件。