[发明专利]光半导体元件和激光装置组件

说明书

技术领域

本发明涉及光半导体元件和激光装置组件。

背景技术

与超短脉冲激光器相关的技术自1960年下半叶开始得到发展，且近些年的研究十分活跃，进展快速。然而，其光源主要使用以钛-蓝宝石激光器为代表的昂贵、大型、高精度的固体激光装置，这是阻碍该技术普及的因素之一。如果可以用半导体激光元件来实现超短脉冲激光器，则可以显著减小体积、降低价格、和实现高稳定性，这对于在该领域普及前沿科学技术而言是一种突破，受到期待。例如，如果仅用半导体激光元件就能实现波长范围为405nm频带的超短脉冲激光器，则不仅能够用作下一代蓝光(注册商标)的大容量光盘光源，而且还可以实现覆盖可见光范围内的全波长带的易于实现的超短脉冲光源。这就可以提供广泛领域内所需的光源，包括医学领域、生物成像领域和光学成型领域等，这对于科学技术的发展而言可以说贡献巨大。

此外，增加输出功率是激光光源的另一课题。因此，作为增加半导体激光元件的输出功率以及放大激光光源的输出光的手段，已经开始研究半导体光学放大器(Semiconductor Optical Amplifier，SOA)。传统上，光学放大器主要开发用于光通信，因此几乎见不到半导体光学放大器在405nm频带中的实用化先例。举例来说，日本专利文献JP H5-067845A中公开了使用GaInAsP系化合物半导体、且具有锥形脊状条纹结构的1.5μm波带的半导体光学放大器。JP H5-067845A中公开的技术是通过在半导体光学放大器中，从满足单模条件的狭窄输入侧光波导到输出侧光波导以锥形形状逐渐增大光波导宽度，根据光波导宽度来扩展模场(mode field)，从而增大半导体光学放大器的最高输出。

此外，日本专利文献JP2012-151210中公开了由第一化合物半导体层、第三化合物半导体层和第二化合物半导体层的层叠结构体形成的、具有脊状条纹结构的半导体激光元件(具体而言，锁模半导体激光元件(mode-locked semiconductor laser element))。在该半导体激光元件中，层叠结构体形成三个区域(第一发光区域，可饱和吸收区域和第二发光区域)，且位于光射出端面侧的第二发光区域具有朝着光射出端面的方向逐渐变宽的锥形形状。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:JP H5-067845A

专利文献2:JP 2012-151210

发明内容

发明要解决的问题

正如JP H5-067845A中所公开的那样，通过朝着光射出端面侧以锥形形状增大光波导宽度，可以增大半导体光学放大器的最高输出，但是，从半导体光学放大器发射的激光的波束质量不高。此外，JP2012-151210中公开的技术的目的是为了防止可饱和吸收区域等中出现损坏，而不是为了增加输出功率以及提高激光的波束质量。

因此，本发明的一个目的是提供一种具有能提高输出光的波束质量、同时还增加输出功率的构成和结构的光半导体元件，以及具有上述光半导体元件的激光装置组件。

解决问题的方案

根据本发明，为了实现上述目的，提供一种光半导体元件，包括：由第一化合物半导体层、第三化合物半导体层(有源层(活性层))和第二化合物半导体层构成的层叠结构体。依次布置波导宽度为W₁的基模波导区域、宽度大于W₁的自由传播区域、以及光射出区域，所述光射出区域具有朝着光射出端面的方向而宽度增大的锥形(喇叭形)形状。

根据本发明，为了实现上述目的，提供一种激光装置组件，包括：激光光源；以及由根据本发明的上述光半导体元件构成的、构造为对从所述激光光源射出的激光进行放大的半导体光学放大器(SOA)。构成所述半导体光学放大器的光半导体元件中的光射出区域的轴线和光射出端面以锐角相交。

发明效果

在本发明的光半导体元件、或者构成本发明的激光装置组件中的半导体光学放大器的光半导体元件(下文中，这些光半导体元件统称为“本发明的光半导体元件等”)中，光射出区域具有朝着光射出端面的方向而宽度增大的锥形形状。因此，可以扩展光射出区域中的模场，并增大光半导体元件的光输出。而且，在由光半导体元件构成半导体光学放大器的情况中，还能够在保持单一横模的情况下对光进行放大。此外，由于自由传播区域的波导宽度大于基模波导区域的波导宽度W₁，因此，可以改善射出光的波束质量。要注意的是，本说明书中所描述的效果仅仅是举例而非限制性的，还可以有其他效果。

附图说明