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公開番号2025126273
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-28
出願番号2025106271,2022011983
出願日2025-06-24,2022-01-28
発明の名称量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置
出願人浜松ホトニクス株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01S 5/028 20060101AFI20250821BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】溶融した接合部材が反射防止膜の本体部に向かって這い上がるのを抑制することができる量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置を提供する。
【解決手段】量子カスケードレーザ素子1は、半導体基板2と、活性層31を含み、光導波方向Aにおいて対向する第1端面3a及び第2端面3bを有する半導体積層体3と、第1電極5と、第2電極6と、第1端面3aに形成された反射防止膜7と、を備える。反射防止膜7は、第1端面3aに形成された本体部70と、第1電極5における半導体積層体3とは反対側の表面5aに形成された第1付加部71と、を含む。第1付加部71は、光導波方向Aにおいて第1端面3aから離れるほど小さくなる厚さを有する第1端部を含む。第1端部は、第1電極5の表面5aと交差する第1側面を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板と、
量子カスケード構造を有する活性層を含み、光導波方向において対向する第１端面及び第２端面を有し、前記半導体基板上に形成された半導体積層体と、
前記半導体積層体における前記半導体基板とは反対側の表面に形成された第１電極と、
前記半導体基板における前記半導体積層体とは反対側の表面に形成された第２電極と、
前記第１端面に形成された反射防止膜と、を備え、
前記反射防止膜は、
前記第１端面に形成された本体部と、
前記第１電極における前記半導体積層体とは反対側の表面に形成された第１付加部と、を含み、
前記第１付加部は、前記光導波方向において前記第１端面から離れるほど小さくなる厚さを有する第１端部を含み、
前記第１端部は、前記第１電極の前記表面と交差する第１側面を有する、量子カスケードレーザ素子。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
半導体基板と、
量子カスケード構造を有する活性層を含み、光導波方向において対向する第１端面及び第２端面を有し、前記半導体基板上に形成された半導体積層体と、
前記半導体積層体における前記半導体基板とは反対側の表面に形成された第１電極と、
前記半導体基板における前記半導体積層体とは反対側の表面に形成された第２電極と、
前記第１端面に形成された反射防止膜と、を備え、
前記反射防止膜は、
前記第１端面に形成された本体部と、
前記第２電極における前記半導体基板とは反対側の表面に形成された第２付加部と、を含み、
前記第２付加部は、前記光導波方向において前記第１端面から離れるほど小さくなる厚さを有する第２端部を含み、
前記第２端部は、前記第２電極の前記表面と交差する第２側面を有する、量子カスケードレーザ素子。
【請求項３】
請求項１に記載の量子カスケードレーザ素子と、
前記量子カスケードレーザ素子を支持する支持部と、
前記半導体積層体が前記半導体基板に対して前記支持部側に位置した状態で、前記支持部の電極パッドと前記第１電極とを接合する接合部材と、を備え、
前記電極パッドと前記第１電極との間において、前記接合部材の厚さの最大値は、前記第１付加部の厚さの最大値よりも小さい、量子カスケードレーザ装置。
【請求項４】
前記量子カスケードレーザ素子は、前記光導波方向において前記第１付加部から離れるほど前記電極パッドと前記第１電極との間の距離が小さくなるように、前記支持部によって支持されている、請求項３に記載の量子カスケードレーザ装置。
【請求項５】
請求項２に記載の量子カスケードレーザ素子と、
前記量子カスケードレーザ素子を支持する支持部と、
前記半導体基板が前記半導体積層体に対して前記支持部側に位置した状態で、前記支持部の電極パッドと前記第２電極とを接合する接合部材と、を備え、
前記電極パッドと前記第２電極との間において、前記接合部材の厚さの最大値は、前記第２付加部の厚さの最大値よりも小さい、量子カスケードレーザ装置。
【請求項６】
前記量子カスケードレーザ素子は、前記光導波方向において前記第２付加部から離れるほど前記電極パッドと前記第２電極との間の距離が小さくなるように、前記支持部によって支持されている、請求項５に記載の量子カスケードレーザ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の量子カスケードレーザ素子として、半導体基板と、半導体基板上に形成された半導体積層体と、半導体積層体における半導体基板とは反対側の表面に形成された第１電極と、半導体基板における半導体積層体とは反対側の表面に形成された第２電極と、を備える量子カスケードレーザ素子であって、活性層を含む半導体積層体が有する一対の端面のうちの一方の端面に、反射防止膜が形成されたものが知られている。
【０００３】
近年、７．５μｍ以上の中心波長を有するレーザ光を発振し得る量子カスケードレーザ素子の需要が増えている。そのため、上述したような量子カスケードレーザ素子では、７．５μｍ以上の中心波長を有するレーザ光の反射率を確実に低減することができ、且つ十分な耐久性を確保することができる反射防止膜の実現が望まれる。そのような反射防止膜として、特許文献１には、ＣｅＯ
２
膜である絶縁膜と、ＹＦ
３
膜又はＣｅＦ
３
膜である第１屈折率膜と、１．８よりも大きい屈折率を有する第２屈折率膜と、を含む反射防止膜が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１６３９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の反射防止膜は、７．５μｍ以上の中心波長を有するレーザ光に対して有効に機能する反射防止膜ではあるが、ＣｅＯ
２
膜以外の膜の耐熱性について改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、７．５μｍ以上の中心波長を有するレーザ光に対して有効に機能し且つ高い耐熱性を有する反射防止膜を備える量子カスケードレーザ素子、量子カスケードレーザ装置及び量子カスケードレーザ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の量子カスケードレーザ素子は、半導体基板と、量子カスケード構造を有する活性層を含み、光導波方向において対向する第１端面及び第２端面を有し、半導体基板上に形成された半導体積層体と、半導体積層体における半導体基板とは反対側の表面に形成された第１電極と、半導体基板における半導体積層体とは反対側の表面に形成された第２電極と、第１端面に形成された反射防止膜と、を備え、半導体積層体は、７．５μｍ以上の中心波長を有するレーザ光を発振するように構成されており、反射防止膜は、連続的なスパッタリング及び真空蒸着によって形成された少なくとも一層のＣｅＯ
２
膜、並びに、離散的なスパッタリング及び真空蒸着によって形成された複数層のＣｅＯ
２
膜の少なくとも一方を含む。
【０００８】
この量子カスケードレーザ素子では、反射防止膜が、連続的なスパッタリング及び真空蒸着によって形成された少なくとも一層のＣｅＯ
２
膜、並びに、離散的なスパッタリング及び真空蒸着によって形成された複数層のＣｅＯ
２
膜の少なくとも一方を含んでいる。連続的なスパッタリング及び真空蒸着によって形成された少なくとも一層のＣｅＯ
２
膜の屈折率は、スパッタリングのみによって形成されたＣｅＯ
２
膜の屈折率と比べても、また、真空蒸着のみによって形成されたＣｅＯ
２
膜の屈折率と比べても、「半導体積層体が構成する光導波路構造の実効屈折率の平方根」に近い値に制御可能である。また、離散的なスパッタリング及び真空蒸着によって形成された複数層のＣｅＯ
２
膜では、「半導体積層体が構成する光導波路構造の実効屈折率の平方根」よりも大きい屈折率を有するＣｅＯ
２
膜と「半導体積層体が構成する光導波路構造の実効屈折率の平方根」よりも小さい屈折率を有するＣｅＯ
２
膜とが隣接することになる。これらのことから、この反射防止膜によれば、７．５μｍ以上の中心波長を有するレーザ光の反射率を確実に低減することができる。更に、ＣｅＯ
２
膜によれば、７．５μｍ以上の中心波長を有するレーザ光に対する透過性の確保、第１端面での短絡の防止、及び第１端面に対する密着性の向上を実現することができる。しかも、ＣｅＯ
２
膜は、高い耐熱性を有している。以上により、この量子カスケードレーザ素子によれば、７．５μｍ以上の中心波長を有するレーザ光に対して有効に機能し且つ高い耐熱性を有する反射防止膜を実現することができる。
【０００９】
本発明の量子カスケードレーザ素子では、反射防止膜は、連続的なスパッタリング及び真空蒸着によって形成された少なくとも一層のＣｅＯ
２
膜である一層のＣｅＯ
２
膜を含んでもよい。これによれば、反射防止膜の構成を単純化することができる。
【００１０】
本発明の量子カスケードレーザ素子では、反射防止膜は、連続的なスパッタリング及び真空蒸着によって形成された少なくとも一層のＣｅＯ
２
膜であり且つ互いに異なる屈折率を有する複数層のＣｅＯ
２
膜を含んでもよい。これによれば、所望の波長範囲においてレーザ光の反射率を確実に低減することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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