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JP7617541B2 - Manufacturing method for laser diode bars - Google Patents
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Description

本発明は、レーザーダイオードバーの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing laser diode bars.

近年、銅、金、樹脂など種々の材料において、レーザー加工への期待が高まっている。例えば、自動車産業では、電動化、小型化、高剛性化、デザイン自由度向上、及び生産性向上などが求められ、レーザー加工への期待は非常に高い。特に、電気自動車用のモーターやバッテリーの、銅加工においては、光吸収効率の高い青紫~青色(波長350~450nm)のレーザー光源が求められており、生産性の高い加工を実現するには、高出力で集光性の高いビーム品質を備えたレーザー光源が必要となる。 In recent years, expectations for laser processing have been rising for various materials such as copper, gold, and resin. For example, in the automotive industry, there is demand for electrification, miniaturization, high rigidity, greater freedom in design, and improved productivity, and expectations for laser processing are very high. In particular, copper processing for motors and batteries for electric vehicles requires a blue-violet to blue (wavelength 350 to 450 nm) laser light source with high light absorption efficiency, and to achieve highly productive processing, a laser light source with high output and highly focused beam quality is necessary.

複数のレーザー光を集光し、高出力、高いビーム品質のレーザー光が得られるシステムとして、波長ビーム結合(WBC(Wavelength Beam Combining))システムが知られている。波長ビーム結合システムは例えば、特許文献1に記載されている。 A wavelength beam combining (WBC) system is known as a system that can focus multiple laser beams to obtain high-output, high-beam quality laser beams. A wavelength beam combining system is described, for example, in Patent Document 1.

波長ビーム結合システムは、レーザーダイオードバー、ビームツイスターユニット、透過型又は反射型の回折格子及び外部共振ミラーを有している。レーザーダイオードバーには、光を出射するエミッターが配置されており、エミッターの一方の端面から複数のビーム光が出射される。ビームツイスターユニットは、レーザーダイオードバーから出射された複数のビーム光をそれぞれ90°回転させ、近い波長を有した個々のビーム光が相互に干渉することを防ぐ。回折格子が透過型の場合、回折格子は、入射したビーム光を、その波長で決定される回折角で回折し、出射する。回折格子から出射されたビーム光は、外部共振ミラーに入射され、部分透過型ミラーである外部共振ミラーによってビーム光の一部が回折格子の方向に垂直反射される。これにより、レーザーダイオードバーが有する個々のエミッターと、回折格子と、外部共振ミラーとの位置関係で一意に決定される波長(ロック波長と呼ぶことがある)のレーザー光が、レーザーダイオードバーのレーザー光が出射する側と反対側に設けられた反射膜と、外部共振ミラーとの間で、光の外部共振を起こし、レーザー光が出力される。 The wavelength beam combining system has a laser diode bar, a beam twister unit, a transmissive or reflective diffraction grating, and an external resonator mirror. An emitter that emits light is arranged in the laser diode bar, and multiple beams of light are emitted from one end face of the emitter. The beam twister unit rotates each of the multiple beams of light emitted from the laser diode bar by 90 degrees to prevent individual beams of light having close wavelengths from interfering with each other. When the diffraction grating is a transmissive type, the diffraction grating diffracts the incident beam of light at a diffraction angle determined by its wavelength and emits it. The beam of light emitted from the diffraction grating is incident on the external resonator mirror, and part of the beam of light is reflected perpendicularly in the direction of the diffraction grating by the external resonator mirror, which is a partially transmissive mirror. As a result, laser light of a wavelength (sometimes called the locking wavelength) that is uniquely determined by the relative positions of the individual emitters, diffraction grating, and external resonator mirror in the laser diode bar causes external resonance of light between the reflective film on the side of the laser diode bar opposite the side from which the laser light is emitted and the external resonator mirror, and the laser light is output.

レーザーダイオードバーの個々のエミッターは、それぞれ回折格子からの相対位置が異なっているため、異なる波長で外部共振を起こし、レーザー光が発振することになるが、外部共振ミラーにて一点に結合される。したがって、波長ビーム結合システムでは、個々のエミッター数の出力を足し合わせた、高出力、高品質のレーザー光を得ることができる。 Since each emitter in the laser diode bar is positioned differently relative to the diffraction grating, they will externally resonate at different wavelengths and emit laser light, but these are combined at a single point by an external resonator mirror. Therefore, in a wavelength beam combining system, it is possible to obtain high-output, high-quality laser light by adding up the output of the individual emitters.

特開2015-106707号公報JP 2015-106707 A

しかしながら、波長ビーム結合システムでは、レーザーダイオードバーの構造に起因して、レーザーダイオードバーが最も強く発振することのできる波長の値(ゲインピーク波長と呼ぶことがある)と、波長ビーム結合システムの構成によって一意に決定されるロック波長に差が生じる場合がある。この差が大きくなると、レーザー発振ができなくなるおそれがあり、発振性能が低下するという課題がある。 However, in wavelength beam combining systems, due to the structure of the laser diode bar, a difference may occur between the wavelength value at which the laser diode bar can oscillate most strongly (sometimes called the gain peak wavelength) and the lock wavelength that is uniquely determined by the configuration of the wavelength beam combining system. If this difference becomes large, there is a risk that laser oscillation will not be possible, resulting in a problem of reduced oscillation performance.

本開示の目的は、発振性能の向上した波長ビーム結合システム、並びに波長ビーム結合システムの発振性能を向上させることができるレーザーダイオードバーの製造方法及びレーザーダイオードバーを提供することである。 The object of the present disclosure is to provide a wavelength beam combining system with improved oscillation performance, as well as a manufacturing method for a laser diode bar and a laser diode bar that can improve the oscillation performance of a wavelength beam combining system.

前述した課題を解決する主たる本開示は、
波長ビーム結合システムに用いられるレーザーダイオードバーの製造方法であって、
(0001)面を面方位とし、且つ、(0001)面からm軸又はa軸の少なくとも一方の軸に0°より大きいオフ角を付与された基板面を有する窒化物半導体基板を準備する工程と、
前記波長ビーム結合システムに必要なサイズの前記レーザーダイオードバーを決定するとともに、前記窒化物半導体基板内に、前記オフ角の主軸方向と導波路方向とが一致するように前記レーザーダイオードバーの形成予定位置に係るレイアウトを設定する工程と、
前記窒化物半導体基板上に、第1導電型クラッド層、活性層及び第2導電型クラッド層からなる積層構造体を形成する工程と、
前記窒化物半導体基板面内に形成する予定の前記レーザーダイオードバーのゲインピーク波長の分布を推定する工程と、
前記オフ角の主軸方向と、前記導波路方向とが一致するように、前記積層構造体に、ストライプ状に配列された複数のエミッターを形成する工程と、
前記窒化物半導体基板から、前記複数のエミッターを有する前記レーザーダイオードバーを切り出す工程と、
前記レーザーダイオードバーのゲインピーク波長の分布と、前記波長ビーム結合システムの構成で決定されるロック波長とに基づいて、前記波長ビーム結合システム中における前記レーザーダイオードバーの配設位置を決定する工程と、
を含むレーザーダイオードバーの製造方法である。
The present disclosure, which solves the above-mentioned problems, is
1. A method for manufacturing a laser diode bar for use in a wavelength beam combining system, comprising:
preparing a nitride semiconductor substrate having a substrate surface oriented in the (0001) plane and having an off-angle of greater than 0° from the (0001) plane toward at least one of the m-axis and the a-axis;
determining the size of the laser diode bar required for the wavelength beam combining system, and setting a layout related to the planned formation position of the laser diode bar in the nitride semiconductor substrate so that the principal axis direction of the off-angle coincides with the waveguide direction;
forming a laminated structure including a first conductive type cladding layer, an active layer, and a second conductive type cladding layer on the nitride semiconductor substrate;
estimating a distribution of gain peak wavelengths of the laser diode bars to be formed in the nitride semiconductor substrate;
forming a plurality of emitters arranged in a stripe pattern in the laminated structure such that a principal axis direction of the off-angle coincides with a waveguide direction;
cutting the laser diode bar having the plurality of emitters from the nitride semiconductor substrate;
determining a position of the laser diode bar in the wavelength beam combining system based on a distribution of gain peak wavelengths of the laser diode bar and a lock wavelength determined by a configuration of the wavelength beam combining system;
The method for producing a laser diode bar includes the steps of:

本開示に係るレーザーダイオードバーの製造方法によれば、波長ビーム結合システムの発振性能を向上させることができる。 The manufacturing method of the laser diode bar disclosed herein can improve the oscillation performance of the wavelength beam combining system.

レーザーダイオードバーの製造方法を示す図Illustrates the manufacturing method of laser diode bars. レーザーダイオードバーの斜視図Perspective view of a laser diode bar 透過型回折格子を用いた波長ビーム結合システムの概略図Schematic of a wavelength beam combining system using transmission gratings 反射型回折格子を用いた波長ビーム結合システムの概略図Schematic of a wavelength beam combining system using a reflective grating レーザーダイオードバーと回折格子との関係を示す図Diagram showing the relationship between the laser diode bar and the diffraction grating 表2の各エミッターのロック波長と、エミッター位置との関係を示した図A diagram showing the relationship between the lock wavelength of each emitter in Table 2 and the emitter position. レーザーダイオードバーのエミッターの波長範囲を示す図Diagram showing the wavelength range of the emitters of laser diode bars レーザーダイオードバーのエミッター内においてレーザー発振可能な範囲を示す図A diagram showing the range in which laser oscillation is possible within the emitter of a laser diode bar. レーザーダイオードバーのエミッター内においてレーザー発振可能な範囲を示す図A diagram showing the range in which laser oscillation is possible within the emitter of a laser diode bar. レーザーダイオードバーのエミッター内においてレーザー発振可能な範囲を示す図A diagram showing the range in which laser oscillation is possible within the emitter of a laser diode bar. オフ角の主軸が+m軸方向である窒化ガリウム基板及び、+a軸方向である窒化ガリウム基板内のオフ角分布を示す図FIG. 1 shows the distribution of off-angles in a gallium nitride substrate whose main axis of off-angle is in the +m-axis direction and in a gallium nitride substrate whose main axis of off-angle is in the +a-axis direction. 実施例及び比較例の窒化ガリウム基板のオフ角分布を示す図FIG. 1 shows the off-angle distribution of gallium nitride substrates according to an embodiment and a comparative example. 窒化ガリウム基板にレーザーダイオードバーをレイアウトした配置図Layout diagram of laser diode bars on a gallium nitride substrate 図12の窒化ガリウム基板内のゲイン波長の分布を示す図FIG. 13 is a diagram showing the distribution of gain wavelengths in the gallium nitride substrate of FIG. 12. 実施例のレーザーダイオードバーのλg_CENTERを示す図FIG. 2 shows λ g_CENTER of the laser diode bar of the embodiment. 実施例のレーザーダイオードバーの、左側のλgから右側のλgの差分を示す図FIG. 1 shows the difference between λ g on the left side and λ g on the right side for a laser diode bar according to an embodiment. 実施例のレーザーダイオードバーにおいて、透過膜と反射膜とを入れ替えた場合のΔλg_BARを示す図FIG. 13 is a graph showing Δλ g_BAR when the transmissive film and the reflective film are interchanged in the laser diode bar of the embodiment. 実施例のレーザーダイオードバーの位置と数量を示す図FIG. 1 shows the position and number of laser diode bars in an embodiment. 比較例のレーザーダイオードバーの位置と数量を示す図FIG. 1 shows the position and number of laser diode bars in a comparative example. 実施例及び比較例における、レーザーダイオードバーの数量とλg_CENTERの値とを比較した図FIG. 1 is a diagram comparing the number of laser diode bars and the value of λ g_CENTER in the examples and comparative examples. レーザーダイオードバーの長手方向の長さとΔλg_BARとの関係を示すグラフA graph showing the relationship between the longitudinal length of a laser diode bar and Δλ g_BAR.

まず、波長ビーム結合システムの構成と、レーザーダイオードバーの構成と、レーザーダイオードバーのロック波長と、レーザーダイオードバーが発振できる波長の範囲と、を具体的な例に基づいて説明する。 First, we will explain the configuration of the wavelength beam combining system, the configuration of the laser diode bar, the locking wavelength of the laser diode bar, and the range of wavelengths that the laser diode bar can oscillate using specific examples.

<波長ビーム結合システム>
図3に、透過型の波長ビーム結合システム30を示す。実際の波長ビーム結合システムは図3に示した要素以外にも、光学部品等の要素を有する場合がある、それらは省略されている。
Wavelength Beam Combining System
3 shows a transmissive wavelength beam combining system 30. An actual wavelength beam combining system may have elements such as optical components in addition to the elements shown in FIG. 3, but these elements are omitted.

波長ビーム結合システム30は、複数のレーザーダイオードバー20a~20eを含むレーザーダイオードバーアレイ20Tと、透過型の回折格子37と、外部共振ミラー38と、を有する。なお、実際には、レーザーダイオードバー20a~20eと、回折格子37との間には、図示しないビームツイスターユニット等の光学部品が設けられている場合がある。 The wavelength beam combining system 30 has a laser diode bar array 20T including a plurality of laser diode bars 20a-20e, a transmission type diffraction grating 37, and an external resonator mirror 38. Note that in practice, optical components such as a beam twister unit (not shown) may be provided between the laser diode bars 20a-20e and the diffraction grating 37.

図4に反射型の波長ビーム結合システム40を示す。波長ビーム結合システム40は、反射型の回折格子39を用いる以外は、透過型の波長ビーム結合システム30と同様の構成を有する。 Figure 4 shows a reflective wavelength beam combining system 40. The wavelength beam combining system 40 has a similar configuration to the transmissive wavelength beam combining system 30, except that a reflective diffraction grating 39 is used.

波長ビーム結合システム30では、レーザーダイオードバー20a~20eから出射された光が、回折格子37,39によって回折された後、外部共振ミラー38によって一部が回折格子の方向に垂直反射される。これにより、レーザーダイオードバー20a~20eの反射膜17と、外部共振ミラーとの間で光の外部共振が生じ、レーザー光が出力される。なお、複数のレーザーダイオードバー20a~20eは、短波長のレーザーダイオードバー20aから長波長のレーザーダイオードバー20eが順に配置されていてよい。 In the wavelength beam combining system 30, the light emitted from the laser diode bars 20a-20e is diffracted by the diffraction gratings 37, 39, and then a portion of the light is reflected vertically in the direction of the diffraction grating by the external resonator mirror 38. This causes external resonance of light between the reflective film 17 of the laser diode bars 20a-20e and the external resonator mirror, and laser light is output. The multiple laser diode bars 20a-20e may be arranged in order from the short-wavelength laser diode bar 20a to the long-wavelength laser diode bar 20e.

<レーザーダイオードバー>
図2に、レーザーダイオードバー20を示す。レーザーダイオードバー20は、互いに間隔をおいて形成された複数のエミッター13を有する。複数のエミッター13は、ストライプ状に、レーザーダイオードバー20の長手方向に沿って一列に配列されている。
<Laser diode bar>
2 shows a laser diode bar 20. The laser diode bar 20 has a plurality of emitters 13 formed at intervals from one another. The plurality of emitters 13 are arranged in a line along the longitudinal direction of the laser diode bar 20 in a stripe shape.

具体的には、レーザーダイオードバー20のエミッター13は、窒化物半導体基板10上に第1導電型クラッド層21、活性層22、及び、第2導電型クラッド層23の積層構造体12に形成されている。また、レーザーダイオードバー20は、その上面にP側電極15を有し、その下面にN側電極24を有している。また、レーザーダイオードバー20の光が出射される側の端面全体に透過膜16が設けられ、透過膜16と対向する光が出射されない側の端面全体に反射膜17が設けられている。図2に示すレーザーダイオードバー20は、図3~5に示すような波長ビーム結合システム30において、レーザーダイオードバー20a~20eとして用いることができる。 Specifically, the emitter 13 of the laser diode bar 20 is formed in a laminated structure 12 of a first conductive cladding layer 21, an active layer 22, and a second conductive cladding layer 23 on a nitride semiconductor substrate 10. The laser diode bar 20 has a P-side electrode 15 on its upper surface and an N-side electrode 24 on its lower surface. A transparent film 16 is provided on the entire end face of the laser diode bar 20 on the side from which light is emitted, and a reflective film 17 is provided on the entire end face of the laser diode bar 20 on the side from which light is not emitted, facing the transparent film 16. The laser diode bar 20 shown in FIG. 2 can be used as the laser diode bars 20a to 20e in a wavelength beam combining system 30 as shown in FIGS. 3 to 5.

なお、レーザーダイオードバー20の長手方向をWとし、導波路方向をDとする。図2に示す白抜き矢印は、レーザーダイオードバー20の母材である窒化物半導体基板10のオフ角の主軸方向を示す。 The longitudinal direction of the laser diode bar 20 is W, and the waveguide direction is D. The white arrow in FIG. 2 indicates the main axis direction of the off-angle of the nitride semiconductor substrate 10, which is the base material of the laser diode bar 20.

P側電極15は、レーザーダイオードバー20の端面において互いに間隔をおいて形成された複数のエミッター13に電流を注入する電流注入領域である。P側電極15は、レーザーダイオードバー20の長手方向に亘ってストライプ状に配列されている。電源供給部(図示せず)からレーザーダイオードバー20のP側電極15に、並列に電流が注入されることで、各P側電極15に対応した複数のエミッター13から、導波路方向(即ち、外部共振方向)に同時にレーザー光25が出射される。 The P-side electrode 15 is a current injection region that injects current into multiple emitters 13 formed at intervals on the end face of the laser diode bar 20. The P-side electrodes 15 are arranged in a stripe pattern along the longitudinal direction of the laser diode bar 20. When current is injected in parallel from a power supply unit (not shown) into the P-side electrodes 15 of the laser diode bar 20, laser light 25 is simultaneously emitted in the waveguide direction (i.e., the external resonance direction) from the multiple emitters 13 corresponding to each P-side electrode 15.

図2に示すレーザーダイオードバー20は、リッジストライプと呼ばれる凸部がストライプ状に形成された電流注入領域を持つ構造を有しているが、レーザーダイオードバー20は、埋め込み構造を有していてもよく、その場合には、選択的に電流注入領域を形成すればよい。 The laser diode bar 20 shown in FIG. 2 has a structure with a current injection region in which protrusions called ridge stripes are formed in a stripe shape, but the laser diode bar 20 may have an embedded structure, in which case the current injection region can be selectively formed.

<ロック波長>
図2、図3及び図5を参照して、波長ビーム結合システム30に必要とされるレーザーダイオードバー20のロック波長の算出方法について説明する。
<Lock wavelength>
2, 3 and 5, a method for calculating the locking wavelength of the laser diode bars 20 required for the wavelength beam combining system 30 will be described.

図5は、レーザーダイオードバー20a~20eの各エミッターとロック波長の算出方法について、説明する図である。図6は、レーザーダイオードバー20a~20eの各エミッター13とロック波長との関係を示す図である。 Figure 5 is a diagram explaining the method for calculating the lock wavelength and each emitter of the laser diode bars 20a to 20e. Figure 6 is a diagram showing the relationship between each emitter 13 of the laser diode bars 20a to 20e and the lock wavelength.

レーザーダイオードバー20の各エミッター13から出射されるレーザー光25のうち、回折格子37の回折条件を満たし、かつ、外部共振ミラー38により垂直反射されるロック波長のみが、元のエミッター13に帰還することで、レーザーダイオードバー20の光が出射されない端面(反射膜17)と、外部共振ミラー38との間で、外部共振が発生し、レーザー発振ができる。 Of the laser light 25 emitted from each emitter 13 of the laser diode bar 20, only the lock wavelength that satisfies the diffraction conditions of the diffraction grating 37 and is vertically reflected by the external resonator mirror 38 returns to the original emitter 13, causing external resonance between the end face (reflective film 17) of the laser diode bar 20 from which light is not emitted and the external resonator mirror 38, resulting in laser oscillation.

図3に示すレーザーダイオードバー20、及び注入領域に対応する各エミッター13のロック波長をλ、回折格子37の周期をd、入射角をα、出射角をβ、次数をmとすると、ロック波長λは、下記式(1)で計算できる。
d(sinα+sinβ)=mλ・・・・・・(1)
Assuming that the locking wavelength of the laser diode bar 20 shown in FIG. 3 and each emitter 13 corresponding to the injection region is λ L , the period of the diffraction grating 37 is d, the incident angle is α, the exit angle is β, and the order is m, the locking wavelength λ L can be calculated by the following formula (1).
d(sinα+sinβ)=mλ L ...(1)

なお、ここで次数は、m=1の回折格子配置を選択するのが一般的である。 Note that it is common to select a diffraction grating arrangement with order m=1.

例えば、図3のように5個のレーザーダイオードバー20a~20eを、入射角αを21.6degから、0.8degずつ大きくなるよう配置して、レーザー波長ビーム結合システム30を構成した場合、各レーザーダイオードバー20a~20eの中心に位置するエミッター13のロック波長λL_CENTER(以下、「レーザーダイオードバー20の長手方向中心位置のロック波長λL_CENTER」と称する)はレーザーダイオードバー20a及び20bが、435.9nm、440.3nm、レーザーダイオードバー20eが453.0nmと、表1に示すように約4.3nmずつ長い波長となる。 For example, when a laser wavelength beam combining system 30 is configured by arranging five laser diode bars 20a to 20e as shown in FIG. 3 so that the incident angle α increases by 0.8 deg from 21.6 deg, the locking wavelength λ L_CENTER of the emitter 13 located at the center of each of the laser diode bars 20a to 20e (hereinafter referred to as the "locking wavelength λ L_CENTER at the longitudinal center position of the laser diode bar 20") is 435.9 nm and 440.3 nm for the laser diode bars 20a and 20b, and 453.0 nm for the laser diode bar 20e, which is longer by approximately 4.3 nm each, as shown in Table 1.

Figure 0007617541000001
Figure 0007617541000001

次に、レーザーダイオードバー20a~20e内のλについて、レーザーダイオードバー20を例に用いて説明する。 Next, λ L in the laser diode bars 20a to 20e will be described using the laser diode bar 20 as an example.

図5に示す例では、レーザーダイオードバー20には25個のエミッター13が形成されている。また、レーザーダイオードバー20の長手方向の長さWを10mmとなっている。 In the example shown in FIG. 5, 25 emitters 13 are formed on the laser diode bar 20. The longitudinal length W of the laser diode bar 20 is 10 mm.

ここで、3,000本/mmの溝周期の回折格子(d=0.333μm)37を用いて、400~500nm程度の波長の光を入射角αが21.6°、レーザーダイオードバー20の長さWが10mm、レーザーダイオードバー20から回折格子37までの距離Lが2.6mとなるように配置する。 Here, a diffraction grating (d = 0.333 μm) 37 with a groove period of 3,000 lines/mm is used, and light with a wavelength of about 400 to 500 nm is arranged so that the angle of incidence α is 21.6°, the length W of the laser diode bar 20 is 10 mm, and the distance L from the laser diode bar 20 to the diffraction grating 37 is 2.6 m.

このとき、表2に示すように、レーザーダイオードバー20の右側から1番目のエミッターのロック波長λが435.37nmとなり、レーザーダイオードバー20の各エミッターのロック波長λは、1エミッターごとに約0.05nmずつ長波となる。したがって、25番目のエミッターのロック波長λが、420T.51nmとなり、レーザーダイオードバー20の両端のエミッターのロック波長λの差ΔλL_BAR(以下、「レーザーダイオードバー20の両端位置のロック波長差ΔλL_BAR」と称する)は約1.1nmとなる(図6を参照)。 In this case, as shown in Table 2, the locking wavelength λL of the first emitter from the right side of the laser diode bar 20 is 435.37 nm, and the locking wavelength λL of each emitter of the laser diode bar 20 is longer by about 0.05 nm for each emitter. Therefore, the locking wavelength λL of the 25th emitter is 420T.51 nm, and the difference ΔλL_BAR between the locking wavelengths λL of the emitters at both ends of the laser diode bar 20 (hereinafter referred to as the "locking wavelength difference ΔλL_BAR between the two ends of the laser diode bar 20") is about 1.1 nm (see FIG. 6).

Figure 0007617541000002
Figure 0007617541000002

同様に、レーザーダイオードバー20から回折格子37までの距離Lが1.3mの場合には、表3に示すように、レーザーダイオードバー20の両端位置のロック波長差ΔλL_BARは2.3nmである。 Similarly, when the distance L from the laser diode bar 20 to the diffraction grating 37 is 1.3 m, as shown in Table 3, the lock wavelength difference Δλ L_BAR between both ends of the laser diode bar 20 is 2.3 nm.

Figure 0007617541000003
Figure 0007617541000003

上述のように、波長ビーム結合システム30の配置や部品の設計によって、レーザーダイオードバー20の長手方向中心位置のロック波長λL_CENTER、及び、レーザーダイオードバー20の両端位置のロック波長差ΔλL_BARの変化量に差はあるが、Wが10mmの場合、レーザーダイオードバー20の両端位置のロック波長差ΔλL_BARは、1.0~2.5nmが必要となる。なお、上記では透過型の波長ビーム結合システム30に基づいて説明をしたが、反射型の波長ビーム結合システム40においても同様にレーザーダイオードバー20の長手方向中心位置のロック波長λL_CENTER、及び、レーザーダイオードバー20の両端位置のロック波長差ΔλL_BARの変化量を算出することができる。 As described above, the change amount of the lock wavelength λ L_CENTER at the center position in the longitudinal direction of the laser diode bar 20 and the lock wavelength difference Δλ L_BAR at both end positions of the laser diode bar 20 differs depending on the arrangement of the wavelength beam combining system 30 and the design of the components, but when W is 10 mm, the lock wavelength difference Δλ L_BAR at both end positions of the laser diode bar 20 needs to be 1.0 to 2.5 nm. Note that, although the above description has been given based on the transmissive wavelength beam combining system 30, the change amount of the lock wavelength λ L_CENTER at the center position in the longitudinal direction of the laser diode bar 20 and the lock wavelength difference Δλ L_BAR at both end positions of the laser diode bar 20 can also be calculated in the reflective wavelength beam combining system 40 in a similar manner.

<レーザーダイオードバーが発振できる波長の範囲>
図7を参照して、レーザーダイオードバー20が発振できる波長の範囲を説明する。図7中の曲線は、レーザーダイオードバー20のゲイン波長スペクトルの一例を示す。レーザーダイオードバー20がレーザー発振できるのは、ゲイン波長強度が所定値以上の波長に限られる。換言すれば、レーザーダイオードバー20のゲインピーク波長λから所定範囲内のロック波長は発振し、所定範囲外のロック波長は発振しない。図7の例では、波長ビーム結合システム30の構成からロック波長が波長1であった場合、発振できる波長の範囲内なので、レーザー発振するが、ロック波長が波長2であった場合、レーザー発振できる波長の範囲外なので、発振しない。
<Wavelength range that laser diode bars can oscillate in>
The range of wavelengths at which the laser diode bar 20 can oscillate will be described with reference to FIG. 7. The curve in FIG. 7 shows an example of the gain wavelength spectrum of the laser diode bar 20. The laser diode bar 20 can oscillate only at wavelengths at which the gain wavelength intensity is equal to or greater than a predetermined value. In other words, the laser diode bar 20 oscillates at a lock wavelength within a predetermined range from the gain peak wavelength λg of the laser diode bar 20, and does not oscillate at a lock wavelength outside the predetermined range. In the example of FIG. 7, when the lock wavelength is wavelength 1 due to the configuration of the wavelength beam combining system 30, the laser oscillates because it is within the range of wavelengths that can be oscillated, but when the lock wavelength is wavelength 2, the laser oscillates because it is outside the range of wavelengths that can be oscillated.

図8~図10は、ひとつのレーザーダイオードバー20に配置される各エミッター13のゲインピーク波長λと、波長ビーム結合システム30の構成で決定されるロック波長λとの関係を示したものである。ロック波長λは、回折格子37への入射角の変化に対応する一意の値と、傾きを持っている。ゲインピーク波長λは、図7で示したように、レーザー発振できる一定の範囲を有している。 8 to 10 show the relationship between the gain peak wavelength λ g of each emitter 13 arranged in one laser diode bar 20 and the locking wavelength λ L determined by the configuration of the wavelength beam combining system 30. The locking wavelength λ L has a unique value and slope corresponding to the change in the angle of incidence to the diffraction grating 37. As shown in FIG. 7, the gain peak wavelength λ g has a certain range in which laser oscillation can occur.

ロック波長λとゲインピーク波長λとの関係が、図8に示す例のようであれば、全てのエミッター13において、ゲインピーク波長λの上下限の範囲のいずれかの値が、レーザーダイオードバー20の両端位置のロック波長差ΔλL_BARの範囲に収まっているので、レーザーダイオードバー20の全てのエミッター13を発振させることができる。 If the relationship between the lock wavelength λ L and the gain peak wavelength λ g is as shown in the example of FIG. 8 , then in all of the emitters 13, either the upper or lower limit of the gain peak wavelength λ g falls within the range of the lock wavelength difference Δλ L_BAR between both ends of the laser diode bar 20, and therefore all of the emitters 13 in the laser diode bar 20 can oscillate.

図9のような場合も、全てのエミッター13を発振させることができる。レーザーダイオードバー20のエミッターのゲインピーク波長λgの向きが、ロック波長λの傾きと異なる向きの場合、ゲインピーク波長λの上下限のいずれも、レーザーダイオードバー20の両端位置のロック波長差ΔλL_BARの範囲内に収まらない。このままだと、全てのエミッター13でレーザー発振させることができないが、図3のレーザーダイオードバー20の出射面と非出射面とを入れ替えて、反射膜17と透過膜16とを成膜すれば、ゲインピーク波長λの分布は反転し、傾きを反転することができる。したがって、図8と同じ構成となり、ゲインピーク波長λの上下限の範囲のいずれかは、レーザーダイオードバー20の両端位置のロック波長差ΔλL_BARの範囲に収まっているので、レーザーダイオードバー20の全てのエミッターを発振させることができる。 Even in the case of FIG. 9, all the emitters 13 can oscillate. When the direction of the gain peak wavelength λ g of the emitters of the laser diode bar 20 is different from the slope of the lock wavelength λ L , neither the upper nor lower limit of the gain peak wavelength λ g falls within the range of the lock wavelength difference Δλ L_BAR at both ends of the laser diode bar 20. If this is the case, laser oscillation cannot be achieved in all the emitters 13. However, if the emission surface and the non-emission surface of the laser diode bar 20 in FIG. 3 are interchanged and the reflective film 17 and the transmissive film 16 are formed, the distribution of the gain peak wavelength λ g is inverted and the slope can be inverted. Therefore, the configuration is the same as that of FIG. 8, and either the upper or lower limit range of the gain peak wavelength λ g falls within the range of the lock wavelength difference Δλ L_BAR at both ends of the laser diode bar 20, so that all the emitters of the laser diode bar 20 can oscillate.

これに対して、図10のように、レーザーダイオードバー20の長手方向に沿った各位置におけるゲインピーク波長λの傾きの大きさ(すなわちレーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BAR)が、レーザーダイオードバー20の長手方向に沿った各位置におけるロック波長λの傾きの大きさ(すなわちレーザーダイオードバー20の両端位置のロック波長差ΔλL_BAR)より大きい場合、レーザーダイオードバー20の両端部において、ゲインピーク波長λの発振できる上下限のいずれもが、レーザーダイオードバー20の両端位置のロック波長差ΔλL_BARの範囲に収まらないため、外部共振によるレーザー発振が得られないことになる。 In contrast, as shown in FIG. 10 , when the magnitude of the slope of the gain peak wavelength λg at each position along the longitudinal direction of the laser diode bar 20 (i.e., the gain peak wavelength difference Δλg_BAR at both ends of the laser diode bar 20) is greater than the magnitude of the slope of the lock wavelength λL at each position along the longitudinal direction of the laser diode bar 20 (i.e., the lock wavelength difference ΔλL_BAR at both ends of the laser diode bar 20), neither the upper nor lower limit of oscillation of the gain peak wavelength λg at both ends of the laser diode bar 20 falls within the range of the lock wavelength difference ΔλL_BAR at both ends of the laser diode bar 20, and therefore laser oscillation by external resonance cannot be obtained.

本開示のレーザーダイオードバー20は、当該レーザーダイオードバー20の製造時の工夫により、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARを小さくし、レーザーダイオードバー20に形成される複数のエミッター13のうち、発振できないエミッター13を低減する。 The laser diode bar 20 of the present disclosure has a small gain peak wavelength difference Δλ g_BAR between both ends of the laser diode bar 20 due to ingenuity used during manufacturing of the laser diode bar 20, thereby reducing the number of emitters 13 that cannot oscillate among the multiple emitters 13 formed in the laser diode bar 20.

次にレーザーダイオードバー20の製造方法と、レーザーダイオードバー20のゲインピーク波長の算出方法および分布形状の特徴と、について述べる。 Next, we will describe the manufacturing method of the laser diode bar 20, the calculation method of the gain peak wavelength of the laser diode bar 20, and the characteristics of the distribution shape.

<レーザーダイオードバーの製造方法>
図1は、レーザーダイオードバー20の製造方法を示す図である。
<Method of manufacturing laser diode bars>
FIG. 1 is a diagram showing a method for manufacturing a laser diode bar 20. As shown in FIG.

レーザーダイオードバー20の製造方法は、窒化物半導体基板10上に第1導電型クラッド層21と、活性層22と、第2導電型クラッド層23と、形成する工程と、エミッター13を形成する工程と、P側電極及びN側電極を形成する工程と、を有する。第1導電型クラッド層21、活性層22、及び第2導電型クラッド層23は、エピタキシャル成長により形成することができる。また、エミッター13は、リッジストライプ構造として形成されてよい。 The method for manufacturing the laser diode bar 20 includes the steps of forming a first conductivity type cladding layer 21, an active layer 22, and a second conductivity type cladding layer 23 on a nitride semiconductor substrate 10, forming an emitter 13, and forming a P-side electrode and an N-side electrode. The first conductivity type cladding layer 21, the active layer 22, and the second conductivity type cladding layer 23 can be formed by epitaxial growth. The emitter 13 may be formed as a ridge stripe structure.

レーザーダイオードバー20の製造方法は、さらに、複数のエミッター13を有するレーザーダイオードバー20を複数切り出す工程と、レーザーダイオードバー20の光出射側の端面に、透過膜16を形成し、透過膜16が形成された面と対向する端面に反射膜17を形成する工程と、を有する。さらに、切り出した複数のレーザーダイオードバー20を複数組み合わせることで、波長ビーム結合システム30で用いられるレーザーダイオードバーアレイ20Tが製造される。 The manufacturing method of the laser diode bar 20 further includes a step of cutting out a plurality of laser diode bars 20 each having a plurality of emitters 13, and a step of forming a transparent film 16 on the light-emitting end face of the laser diode bar 20 and forming a reflective film 17 on the end face opposite the face on which the transparent film 16 is formed. Furthermore, a laser diode bar array 20T for use in the wavelength beam combining system 30 is manufactured by combining a plurality of the cut out laser diode bars 20.

<ゲインピーク波長の算出方法及び分布形状の特徴>
ゲインピーク波長λは、窒化物半導体基板10上に第1導電型クラッド層21と、活性層22と、第2導電型クラッド層23を積層する工程(以下、エピタキシャル成長と呼ぶ)後に、公知のPhoto Luminescence Spectroscopy測定(以下、PL測定と呼ぶ)を行うことによって、エピタキシャル成長後に、一定の精度で算出することができる。
<Calculation method of gain peak wavelength and characteristics of distribution shape>
The gain peak wavelength λg can be calculated with a certain degree of accuracy after epitaxial growth by performing a known Photo Luminescence Spectroscopy measurement (hereinafter referred to as PL measurement) after a step of stacking the first conductivity type cladding layer 21, the active layer 22, and the second conductivity type cladding layer 23 on the nitride semiconductor substrate 10 (hereinafter referred to as epitaxial growth).

窒化物半導体基板10内のゲインピーク波長λの分布は、エピタキシャル成長のガス流量や、設備条件、基板の出来栄えにより、様々な特徴をもった分布となる。例えばエピタキシャル成長において、基板面内の温度分布が同心円状であった際には、その面内分布は同心円状になる。また、基板10の結晶面(0001)の法線(結晶軸)から基板表面の法線のずれ量(本発明では、オフ角と呼ぶ)が、窒化物半導体基板10の上下方向で異なっていた場合は、オフ角の分布にともない、ゲインピーク波長λは窒化物半導体基板10の上下方向に分布する。 The distribution of the gain peak wavelength λg in the nitride semiconductor substrate 10 has various characteristics depending on the gas flow rate of the epitaxial growth, the equipment conditions, and the quality of the substrate. For example, when the temperature distribution in the substrate surface during epitaxial growth is concentric, the in-plane distribution is also concentric. In addition, when the deviation amount (called the off-angle in the present invention) of the normal line of the substrate surface from the normal line (crystal axis) of the crystal plane (0001) of the substrate 10 differs in the vertical direction of the nitride semiconductor substrate 10, the gain peak wavelength λg is distributed in the vertical direction of the nitride semiconductor substrate 10 according to the distribution of the off-angle.

特に、窒化物半導体の活性層に層全体の組成から、インジウム(In)が3%以上、より詳細には7%以上が含まれている場合は、窒化物半導体基板10のオフ角分布によるゲインピーク波長λの基板内の分布が顕著に表れる。 In particular, when the nitride semiconductor active layer contains 3% or more, more specifically 7% or more, of indium (In) in the composition of the entire layer, the distribution of the gain peak wavelength λg in the substrate due to the off-angle distribution of the nitride semiconductor substrate 10 becomes noticeable.

発振波長が350nm~450nm程度の青紫~青色の半導体レーザーを製造する場合、バンドギャップから計算される波長が、発振波長に近い窒化ガリウム基板(以降、GaN基板と呼ぶ)が母材として好ましく用いられる。 When manufacturing a blue-violet to blue semiconductor laser with an oscillation wavelength of about 350 nm to 450 nm, a gallium nitride substrate (hereafter referred to as a GaN substrate) whose wavelength calculated from the band gap is close to the oscillation wavelength is preferably used as the base material.

通常、GaN基板は、活性層の結晶出来栄えの向上を目的として、ある軸に対して、一定のオフ角(0°より大きく、0.3°~0.7°程度)を傾けている。基板面内のオフ方向の主軸は一意に定まっており、オフ角の主軸方向(オフ角が0°の結晶面に対するスライス面の傾き方向を表す。以下同じ)は、±m軸方向もしくは、±a軸方向の一軸方向であることが一般的である。 Normally, GaN substrates are tilted at a certain off-angle (greater than 0°, about 0.3° to 0.7°) with respect to a certain axis in order to improve the crystal quality of the active layer. The main axis of the off-direction within the substrate plane is uniquely determined, and the main axis direction of the off-angle (representing the inclination direction of the sliced surface with respect to the crystal plane with an off-angle of 0°; the same applies below) is generally uniaxial along the ±m-axis or ±a-axis directions.

また、GaN基板は、熱膨張係数が異なる異種基板を使った結晶成長により形成されるため、一般に、SiやGaAsに比べると、GaN基板内に結晶反りが生じやすい。そのため、本願の発明者らの知見によると、GaN基板の(0001)面にオフ角を設けてインゴットからGaN基板を切り出すと、GaN基板の基板面内においては、図11に示すように、オフ角の主軸方向の一方側から他方側に向かって、オフ角が次第に大きくなる。 In addition, since GaN substrates are formed by crystal growth using heterogeneous substrates with different thermal expansion coefficients, crystal warping is generally more likely to occur in GaN substrates than in Si or GaAs. Therefore, according to the findings of the inventors of the present application, when a GaN substrate is cut from an ingot with an off-angle provided on the (0001) plane of the GaN substrate, the off-angle gradually increases from one side of the main axis direction of the off-angle to the other side within the substrate plane of the GaN substrate, as shown in FIG. 11.

本願の発明者らの知見によると、例えば、活性層にInGaN層を用いる場合、InGaN層のIn組成はGaN基板面内に存在するオフ角分布に影響を受け、オフ角が大きい領域ではIn組成が小さくなりやすく、発振波長が短波となりやすい(図14を参照)。具体的には、GaN基板上に、InGaN層をエピタキシャル成長させて形成された半導体レーザーにおいては、当該半導体レーザーの発光波長は、GaN基板のオフ角の変化に応じて30nm/°の割合で変化する。 According to the findings of the inventors of the present application, for example, when an InGaN layer is used for the active layer, the In composition of the InGaN layer is affected by the off-angle distribution present in the GaN substrate surface, and in areas where the off-angle is large, the In composition tends to be small, and the oscillation wavelength tends to be short (see FIG. 14). Specifically, in a semiconductor laser formed by epitaxially growing an InGaN layer on a GaN substrate, the emission wavelength of the semiconductor laser changes at a rate of 30 nm/° in response to changes in the off-angle of the GaN substrate.

これは、レーザーダイオードバー20をGaN基板上に形成する際、レーザーダイオードバー20(エミッター13)の導波路方向がGaN基板のオフ角の主軸方向と一致している場合、当該レーザーダイオードバー20の長手方向の両端位置でのGaN基板のオフ角の差が小さくなることを意味する。つまり、レーザーダイオードバー20(エミッター13)の導波路方向が、GaN基板のオフ角の主軸方向と一致するように、レーザーダイオードバー20を形成することによって、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARを小さくすることが可能である。本願の発明者らは、かかる知見に基づいて、レーザーダイオードバー20の製造方法を考案した。 This means that when the laser diode bar 20 is formed on the GaN substrate, if the waveguide direction of the laser diode bar 20 (emitter 13) coincides with the main axis direction of the off-angle of the GaN substrate, the difference in the off-angle of the GaN substrate at both ends in the longitudinal direction of the laser diode bar 20 becomes small. In other words, by forming the laser diode bar 20 so that the waveguide direction of the laser diode bar 20 (emitter 13) coincides with the main axis direction of the off-angle of the GaN substrate, it is possible to reduce the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR at both ends of the laser diode bar 20. Based on this knowledge, the inventors of the present application have devised a method for manufacturing the laser diode bar 20.

以下、本発明の実施の形態におけるレーザーダイオードバー20の製造方法を具体的に説明する。 The manufacturing method for the laser diode bar 20 according to the embodiment of the present invention will be specifically described below.

<基板の準備>
本開示のレーザーダイオードバー20の製造方法では、窒化物半導体基板10は主面(0001)を有し、m軸又はa軸の少なくとも一方の軸に0°より大きいオフ角を有する。本実施形態では、窒化物半導体基板10としてGaN基板を用いている。GaN基板10は、+m軸方向をオフ角の主軸方向にとり、GaN基板10の中心に0.5°のオフ角を付与し、GaN基板10内のオフ角の分布は+m軸方向に+0.3~+0.7°、+a軸方向のオフ角の分布は、―0.1°~0.1°である。
<Preparation of the substrate>
In the manufacturing method of the laser diode bar 20 of the present disclosure, the nitride semiconductor substrate 10 has a main surface (0001) and has an off-angle larger than 0° in at least one of the m-axis and the a-axis. In this embodiment, a GaN substrate is used as the nitride semiconductor substrate 10. The GaN substrate 10 has a main off-axis direction in the +m-axis direction, and an off-angle of 0.5° is imparted to the center of the GaN substrate 10. The distribution of the off-angle in the GaN substrate 10 is +0.3 to +0.7° in the +m-axis direction, and the distribution of the off-angle in the +a-axis direction is -0.1° to 0.1°.

<レーザーダイオードバーのレイアウト>
波長ビーム結合システム30に必要なレーザーダイオードバー20の大きさを確定させ、GaN基板10内に、レーザーダイオードバー20を配置する位置と数量を決定する。
<Laser diode bar layout>
The size of the laser diode bars 20 required for the wavelength beam combining system 30 is determined, and the positions and number of the laser diode bars 20 to be disposed within the GaN substrate 10 are determined.

<エピタキシャル成長>
GaN基板10に、第1導電型クラッド層21と、活性層全体の組成に対してInを7%含んだ活性層22と、第2導電型クラッド層23をエピタキシャル成長により形成する。成長温度起因によるゲインピーク波長λの分布がつかないことを目的として、エピタキシャル成長時の基板の温度は、第1導電型クラッド層21及び第2クラッド層23は、900~1,150℃で、活性層22は、800~850℃で、行われることが好ましい。より好ましくは、GaN基板10の面内の温度分布は、±2℃に収まるように、GaN基板10を加熱する部材の形状加工で、温度制御を行っておく。
<Epitaxial growth>
A first conductivity type cladding layer 21, an active layer 22 containing 7% In with respect to the composition of the entire active layer, and a second conductivity type cladding layer 23 are formed by epitaxial growth on a GaN substrate 10. In order to prevent a distribution of the gain peak wavelength λg caused by the growth temperature, the substrate temperatures during epitaxial growth are preferably 900 to 1,150° C. for the first conductivity type cladding layer 21 and second cladding layer 23, and 800 to 850° C. for the active layer 22. More preferably, temperature control is performed by shaping a member for heating the GaN substrate 10 so that the temperature distribution within the plane of the GaN substrate 10 falls within ±2° C.

<ゲインピーク波長の算出>
エピタキシャル成長を実施したGaN基板10の面内について、励起波長325nmのHe-Cdレーザーを励起光とするPL測定を室温で行う。このことで、活性層22から、光が励起され、GaN基板10内にレイアウトするレーザーダイオードバー20のゲインピーク波長λの値を、一定の精度で知ることができる。
<Calculation of gain peak wavelength>
A PL measurement is performed at room temperature on the surface of the GaN substrate 10 on which epitaxial growth has been performed, using a He-Cd laser with an excitation wavelength of 325 nm as excitation light. This allows light to be excited from the active layer 22, and the value of the gain peak wavelength λg of the laser diode bar 20 laid out in the GaN substrate 10 can be known with a certain degree of accuracy.

GaN基板10内のPL測定の結果を取得し、ゲインピーク波長λのGaN基板10内の分布を描く。PL測定のピークトップ波長とゲインピーク波長λとは、活性層22の構造、例えば活性層22内の井戸層の数量によって、同値とは限らず、数nm程度、オフセットすることが考えられるので、事前にゲインピーク波長λとPLピーク波長とのオフセット値を把握しておくことが望ましい。 The results of the PL measurement in the GaN substrate 10 are obtained, and the distribution of the gain peak wavelength λg in the GaN substrate 10 is plotted. The peak top wavelength of the PL measurement and the gain peak wavelength λg are not necessarily the same value depending on the structure of the active layer 22, for example, the number of well layers in the active layer 22, and may be offset by about several nm. Therefore, it is desirable to know in advance the offset value between the gain peak wavelength λg and the PL peak wavelength.

PL測定とオフセット値とを参考にして、GaN基板10内にレーザーダイオードバー20を配置した際の、各レーザーダイオードバー20のゲインピーク波長の基準値λg_CENTER(レーザーダイオードバー20が有する長手方向に並ぶ複数のエミッター13のうちの中間位置に存在するエミッター13のゲインピーク波長を意味する。以下同じ)を割り出す。 Using the PL measurement and the offset value as reference, a reference value λ g_CENTER (meaning the gain peak wavelength of the emitter 13 located at the middle position among the multiple emitters 13 arranged in the longitudinal direction of the laser diode bar 20; the same applies below) of the gain peak wavelength of each laser diode bar 20 when the laser diode bar 20 is arranged in the GaN substrate 10 is calculated.

あわせて、GaN基板10の+m軸方向を上にした際の、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARを算出する。 Additionally, the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR between both ends of the laser diode bar 20 when the +m-axis direction of the GaN substrate 10 is facing upward is calculated.

<レーザーダイオードバーのエミッター形成、切り出し、光出射面の選択、及び膜形成>
エピタキシャル成長を実施したGaN基板10のオフ角の主軸方向11、すなわちm軸方向と、レーザーダイオードバー20の導波路方向Dとを一致させて、エミッター13を形成する。ついで、P側電極15及びN側電極24を形成し、エミッター13を形成したGaN基板10から、レーザーダイオードバー20を切り出し、レーザーダイオードバー20の左端エミッター13のゲインピーク波長λから右端のエミッター13のゲインピーク波長λを引いた値がプラスのレーザーダイオードバー20には、-m軸方向に透過膜16を、+m軸方向に反射膜17を形成し、左端エミッター13のゲインピーク波長λから右端のエミッター13のゲインピーク波長λを引いた値がマイナス値のレーザーダイオードバー20には、-m軸方向に反射膜17を、+m軸方向に透過膜16を形成する。
<Laser diode bar emitter formation, cutting, light emission surface selection, and film formation>
The emitters 13 are formed by aligning the main axis direction 11 of the off-angle of the GaN substrate 10 on which epitaxial growth has been performed, i.e., the m-axis direction, with the waveguide direction D of the laser diode bar 20. Next, the P-side electrode 15 and the N-side electrode 24 are formed, and the laser diode bars 20 are cut out from the GaN substrate 10 on which the emitters 13 have been formed. A transmission film 16 is formed in the −m-axis direction and a reflection film 17 is formed in the +m-axis direction for the laser diode bars 20 in which the value obtained by subtracting the gain peak wavelength λ g of the right-end emitter 13 from the gain peak wavelength λ g of the left-end emitter 13 of the laser diode bar 20 is positive, and a reflection film 17 is formed in the −m-axis direction and a transmission film 16 is formed in the +m-axis direction for the laser diode bars 20 in which the value obtained by subtracting the gain peak wavelength λ g of the right-end emitter 13 from the gain peak wavelength λ g of the left-end emitter 13 is negative.

レーザーダイオードバー20の出射面から見た、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARを算出する。上述の通り、左端エミッター13のλから右端のエミッター13のゲインピーク波長λを引いた値がマイナスの場合、値はプラスに変換される。 Calculate the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR between both end positions of the laser diode bar 20 as viewed from the emission surface of the laser diode bar 20. As described above, if the value obtained by subtracting the gain peak wavelength λ g of the rightmost emitter 13 from the λ g of the leftmost emitter 13 is negative, the value is converted to positive.

<レーザーダイオードバーの選別>
まず、GaN基板10内に形成した複数のレーザーダイオードバー20それぞれについて、全エミッター13を発振可能とするためのレーザーダイオードバー20のゲインピーク波長λの範囲(即ち、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BAR)を算出しておく。
<Selection of laser diode bars>
First, for each of the multiple laser diode bars 20 formed in the GaN substrate 10, the range of the gain peak wavelength λg of the laser diode bar 20 (i.e., the gain peak wavelength difference Δλg_BAR between both ends of the laser diode bar 20) that enables all the emitters 13 to oscillate is calculated.

次に、波長ビーム結合システム30の構成から(図6に示したレーザーダイオードバー20の長手方向に沿う各位置におけるロック波長等)、レーザーダイオードバー20の配設位置に応じた、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARを算出する。 Next, from the configuration of the wavelength beam combining system 30 (such as the lock wavelength at each position along the longitudinal direction of the laser diode bar 20 shown in FIG. 6 ), the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR between both ends of the laser diode bar 20 is calculated according to the arrangement position of the laser diode bar 20.

このようにして、波長ビーム結合システム30に適用できるレーザーダイオードバー20の位置が割りだせるため、選別を行うことが可能となる。そして、選別したレーザーダイオードバー20を、実際の波長ビーム結合システム30に搭載し、全エミッター13が発振しているか否かの確認を行う。そして、搭載された各レーザーダイオードバー20の全エミッター13が発振している場合、波長ビーム結合システム30は、完成品として扱われることになる。 In this way, the position of the laser diode bars 20 that can be applied to the wavelength beam combining system 30 can be determined, making it possible to select them. The selected laser diode bars 20 are then mounted on the actual wavelength beam combining system 30, and confirmation is made as to whether or not all of the emitters 13 are oscillating. If all of the emitters 13 of each mounted laser diode bar 20 are oscillating, the wavelength beam combining system 30 is treated as a completed product.

以下、本開示の一実施例に係るレーザーダイオードバー20の製造方法、及び比較例レーザーダイオードバーの製造方法について説明する。 Below, we will explain a method for manufacturing a laser diode bar 20 according to one embodiment of the present disclosure, and a method for manufacturing a comparative example laser diode bar.

[実施例]
<基板の準備>
図12に示すように、主面(0001)からなり、+m軸方向をオフ角の主軸方向とし、基板中心にm軸方向は+0.55°のオフ角を、基板内のオフ角分布は基板中心から20mmの距離で、+0.28~+0.68°、+a軸方向のオフ角の中心は0.02°、基板中心から20mmの距離の分布は、―0.08°~+0.14°の2インチサイズのGaN基板10を準備した。
[Example]
<Preparation of the substrate>
As shown in Figure 12, a 2-inch GaN substrate 10 was prepared, which had a main surface (0001), with the +m-axis direction as the main axis of the off-angle, an off-angle of +0.55° in the m-axis direction from the substrate center, an off-angle distribution within the substrate of +0.28 to +0.68° at a distance of 20 mm from the substrate center, an off-angle centered in the +a-axis direction of 0.02°, and a distribution of -0.08° to +0.14° at a distance of 20 mm from the substrate center.

<レーザーダイオードバーのレイアウト>
レーザーダイオードバー20の導波路方向の長さを2.0mm、長手方向の長さを10.0mmとし、GaN基板10のオフ角の主軸方向とレーザーダイオードバー20の導波路方向を一致させ、GaN基板10内にレーザーダイオードバー20を、図13に示すように60個配置した。
<Laser diode bar layout>
The length of the laser diode bar 20 in the waveguide direction was 2.0 mm, and the length in the longitudinal direction was 10.0 mm. The principal axis direction of the off-angle of the GaN substrate 10 was aligned with the waveguide direction of the laser diode bar 20, and 60 laser diode bars 20 were arranged within the GaN substrate 10, as shown in FIG. 13.

<エピタキシャル成長>
GaN基板10に、第1導電型クラッド層21と、活性層全体の組成に対して7.0%のInを含んだ窒化物半導体の活性層22と、第2導電型クラッド層23と、をエピタキシャル成長により形成した。またエピタキシャル成長時のGaN基板10の温度は、第1導電型クラッド層21および、第2クラッド層23は、980℃で、活性層22は、820℃で実施し、GaN基板10を加熱するカーボン製の均熱板を30μmの差分をもつように湾曲に形状させることで、エピタキシャル成長中のGaN基板10の表面温度は、第1導電型クラッド層21および、第2クラッド層23の成長時は、978~982℃、活性層22の成長時は、818~822℃に収まるように、温度制御を行って、エピタキシャル成長を実施した。
<Epitaxial growth>
A first conductive type cladding layer 21, an active layer 22 of a nitride semiconductor containing 7.0% In with respect to the composition of the entire active layer, and a second conductive type cladding layer 23 were formed by epitaxial growth on a GaN substrate 10. The temperatures of the GaN substrate 10 during epitaxial growth were 980° C. for the first conductive type cladding layer 21 and the second cladding layer 23, and 820° C. for the active layer 22. The carbon heat equalizer plate for heating the GaN substrate 10 was curved to have a difference of 30 μm, so that the surface temperature of the GaN substrate 10 during epitaxial growth was controlled to be 978 to 982° C. during growth of the first conductive type cladding layer 21 and the second cladding layer 23, and 818 to 822° C. during growth of the active layer 22.

<各レーザーダイオードバーのλg_CENTER、Δλg_BARの算出>
エピタキシャル成長を実施したGaN基板10を、励起波長325nmのHe-Cdレーザーを励起光とする室温のPL測定で、GaN基板10面内を測定した。
<Calculation of λ g_CENTER and Δλ g_BAR for each laser diode bar>
The GaN substrate 10 on which the epitaxial growth had been performed was subjected to PL measurement at room temperature using a He--Cd laser with an excitation wavelength of 325 nm as excitation light.

図14はPL測定から計算したゲインピーク波長λの結果を示す。図14に示すように、ゲインピーク波長λの分布は、GaN基板10内のオフ角の分布に依存していることがわかる。なお、PL測定のピークトップ波長から4.0nm加えた値がゲインピーク波長λであることを事前に確認した。 Fig. 14 shows the results of the gain peak wavelength λg calculated from the PL measurement. As shown in Fig. 14, it is understood that the distribution of the gain peak wavelength λg depends on the distribution of the off-angle in the GaN substrate 10. Note that it was confirmed in advance that the gain peak wavelength λg was the value obtained by adding 4.0 nm to the peak top wavelength of the PL measurement.

ゲインピーク波長λの位置と、図13に示すレイアウトとを重ね合わせ、60個の各レーザーダイオードバー20のゲインピーク波長の基準値λg_CENTERを算出した。図15に、GaN基板10内の各レーザーダイオードバー20のゲインピーク波長の基準値λg_CENTERの値を示す。 The position of the gain peak wavelength λ g was superimposed on the layout shown in Fig. 13 to calculate the reference value λ g_CENTER of the gain peak wavelength of each of the 60 laser diode bars 20. Fig. 15 shows the value of the reference value λ g_CENTER of the gain peak wavelength of each laser diode bar 20 in the GaN substrate 10.

ついで、GaN基板10の+m軸方向を上にした際の、60個の各レーザーダイオードバーのレーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARを、図16のように算出した。 Next, the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR between both ends of each of the 60 laser diode bars 20 when the +m-axis direction of the GaN substrate 10 is facing upward was calculated as shown in FIG.

<レーザーダイオードバーのエミッター形成、切り出し、光出射面の選択及び膜形成>
エピタキシャル成長を実施したGaN基板10のオフ角の主軸方向、すなわちm軸方向と、レーザーダイオードバー20の導波路方向を一致させて、エミッター13を形成した。結晶方位は、GaN基板10に付与されているオリフラ18を基準とした。ついで、P側電極15及びN側電極24を形成し、エミッター13を形成したGaN基板10から、レーザーダイオードバー20を切り出し、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARがプラスのレーザーダイオードバー20には、-m軸方向に透過膜を、+m軸方向に反射膜を形成した。一方、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARがマイナス値のレーザーダイオードバー20には、-m軸方向に反射膜17を、+m軸方向に透過膜16を形成した。
<Laser diode bar emitter formation, cutting, light emission surface selection, and film formation>
The emitter 13 was formed by aligning the main axis direction of the off-angle of the GaN substrate 10 on which epitaxial growth was performed, i.e., the m-axis direction, with the waveguide direction of the laser diode bar 20. The crystal orientation was based on the orientation flat 18 provided on the GaN substrate 10. Next, the P-side electrode 15 and the N-side electrode 24 were formed, and the laser diode bar 20 was cut out from the GaN substrate 10 on which the emitter 13 was formed. For the laser diode bar 20 in which the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR between both ends of the laser diode bar 20 was positive, a transmission film was formed in the −m-axis direction, and a reflection film was formed in the +m-axis direction. On the other hand, for the laser diode bar 20 in which the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR between both ends of the laser diode bar 20 was negative, a reflection film 17 was formed in the −m-axis direction, and a transmission film 16 was formed in the +m-axis direction.

図17に、レーザーダイオードバー20の出射面から見た、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARを示す。図17内のレーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARがマイナスの値、すなわち、図17の色付けしているレーザーダイオードバー20は、出射面が逆になり、マイナス値のレーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARは、反転されて、プラスの値となる。これにより、透過膜と反射膜とが反対のレーザーダイオードバー20を得ることができた。 Fig. 17 shows the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR between both ends of the laser diode bar 20 as viewed from the emission surface of the laser diode bar 20. In Fig. 17, the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR between both ends of the laser diode bar 20 has a negative value, i.e., the laser diode bar 20 colored in Fig. 17 has an inverted emission surface, and the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR between both ends of the laser diode bar 20 having a negative value is inverted and becomes a positive value. This makes it possible to obtain a laser diode bar 20 with an inverted transmission film and reflection film.

<レーザーダイオードバーの選別>
波長ビーム結合システム30を、回折格子周期d=0.33μm、L=2.6m、で構成した。この波長ビーム結合システム30において、レーザーダイオードバー20に必要なレーザーダイオードバー20の両端位置のロック波長差ΔλL_BARは、1.1nmであった。また、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARが異なる複数のレーザーダイオードバー20を波長結合システム30へ搭載し、全エミッターが発振できるレーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARは、1.1±1.0nmであることを確認した。
<Selection of laser diode bars>
The wavelength beam combining system 30 was configured with a diffraction grating period d=0.33 μm and L=2.6 m. In this wavelength beam combining system 30, the lock wavelength difference Δλ L_BAR required for the laser diode bar 20 at both ends of the laser diode bar 20 was 1.1 nm. In addition, a plurality of laser diode bars 20 having different gain peak wavelength differences Δλ g_BAR at both ends of the laser diode bar 20 were mounted on the wavelength combining system 30, and it was confirmed that the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR at both ends of the laser diode bar 20 at which all emitters could oscillate was 1.1±1.0 nm.

GaN基板10内の60個のレーザーダイオードバー20で、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARが1.1±1.0nmを満たすレーザーダイオードバー20は、図18に示す色が塗られてない位置のレーザーダイオードバー20であり、60個中53個存在していた。それらの53個のレーザーダイオードバー20を、レーザーダイオードバー20のゲインピーク波長の基準値λg_CENTERが異なる場合、配置位置を変えて、波長ビーム結合システム30に搭載したところ、全てのレーザーダイオードバー20において、全エミッター13が発振することを確認した。 Of the 60 laser diode bars 20 in the GaN substrate 10, the laser diode bars 20 in which the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR between both ends of the laser diode bar 20 satisfies 1.1±1.0 nm are the laser diode bars 20 in the positions not colored in Fig. 18, and there were 53 of the 60. When the 53 laser diode bars 20 were mounted in the wavelength beam combining system 30 with different positions for the reference value λ g_CENTER of the gain peak wavelength of the laser diode bar 20, it was confirmed that all the emitters 13 oscillated in all the laser diode bars 20.

[比較例]
比較例では、オフ角の主軸方向ではない結晶軸、すなわちa軸方向と、レーザーダイオードバー20の導波路方向を一致させて、エミッター13を形成した以外は、実施例とほぼ同値のGaN基板10を用いた。また、その他の条件は、実施例と同じで、レーザーダイオードバー20を作成した。比較例では、図19に示すように、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARが1.1±1.0nmを満たすレーザーダイオードバーは、GaN基板10にレイアウトしたレーザーダイオードバー20の60個中、22個存在していた。
[Comparative Example]
In the comparative example, a GaN substrate 10 having almost the same values as in the example was used, except that the emitter 13 was formed by aligning the crystal axis other than the main axis direction of the off angle, i.e., the a-axis direction, with the waveguide direction of the laser diode bar 20. The laser diode bar 20 was produced under the same other conditions as in the example. In the comparative example, as shown in Fig. 19, 22 out of 60 laser diode bars 20 laid out on the GaN substrate 10 had a gain peak wavelength difference Δλ g_BAR of 1.1±1.0 nm between both ends of the laser diode bar 20.

22個のレーザーダイオードバー20を、波長ビーム結合システム30に搭載したところ、2個のレーザーダイオードバー20は、全エミッター13での発振が確認できなかった。 When 22 laser diode bars 20 were mounted on the wavelength beam combining system 30, oscillation was not confirmed in all emitters 13 for two of the laser diode bars 20.

本来であれば、22個のレーザーダイオードバー20の全エミッター13が発振するはずだが、PL測定のピーク波長からゲイン波長を計算するときの、一定の換算ばらつきがあり、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARが大きかった可能性がある。または、実施例において、レーザーダイオードバー20を切り出す際の長手方向は、GaN結晶10が有する劈開面と一致しているため、原子レベルで整った出射面をしているが、比較例では一致していないため、出射面が整わず、レーザー発振が阻害された可能性がある。前述の可能性のいずれか又は両方の複合的な要因で、比較例には、全エミッター13が発振しなかったレーザーダイオードバー20が存在したと考えられる。 Normally, all the emitters 13 of the 22 laser diode bars 20 should oscillate, but there is a certain conversion variation when calculating the gain wavelength from the peak wavelength of the PL measurement, and it is possible that the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR between both ends of the laser diode bar 20 was large. Alternatively, in the working example, the longitudinal direction when the laser diode bar 20 was cut out coincides with the cleavage plane of the GaN crystal 10, so that the emission surface is uniform at the atomic level, but in the comparative example, it does not coincide, so that the emission surface is not uniform, and laser oscillation may be inhibited. It is considered that the comparative example included laser diode bars 20 in which all the emitters 13 did not oscillate due to a combination of either or both of the above possibilities.

以上のように、本開示のレーザーダイオードバー20の製造方法によれば、窒化物半導体基板(好ましくはGaN基板10)のオフ角の主軸方向(好ましい主軸はm軸)と、レーザーダイオードバー20の導波路方向とが一致するように、エミッター13を構成する。これによって、窒化物半導体基板10のオフ角に起因するゲインピーク波長の分布が存在していても、窒化物半導体基板10内に構成する複数のレーザーダイオードバー20のうちのより多くのレーザーダイオードバー20において、レーザーダイオードバー20の両端位置のゲインピーク波長差Δλg_BARを小さくし、図8のように、波長ビーム結合システム30のロック波長の範囲に収めることができることが可能となる。これにより、波長ビーム結合システム30の発振出力の性能を向上させることが可能である。 As described above, according to the manufacturing method of the laser diode bar 20 of the present disclosure, the emitter 13 is configured so that the main axis direction (preferably the m-axis) of the off-angle of the nitride semiconductor substrate (preferably the GaN substrate 10) coincides with the waveguide direction of the laser diode bar 20. As a result, even if there is a distribution of gain peak wavelengths caused by the off-angle of the nitride semiconductor substrate 10, it is possible to reduce the gain peak wavelength difference Δλ g_BAR between both ends of the laser diode bar 20 in more laser diode bars 20 out of the multiple laser diode bars 20 configured in the nitride semiconductor substrate 10, and to keep it within the range of the lock wavelength of the wavelength beam combining system 30 as shown in FIG. 8. This makes it possible to improve the performance of the oscillation output of the wavelength beam combining system 30.

また、図20に示すように、比較例に比べて、実施例では、1枚のGaN基板10で、波長ビーム結合システム30に配置するゲインピーク波長の基準値λg_CENTERの異なる複数のレーザーダイオードバー20を多く獲得できる。これによって、レーザーダイオードバー20の生産効率を向上することができる。 20, in the embodiment, a large number of laser diode bars 20 having different reference values λ g_CENTER of the gain peak wavelengths to be arranged in the wavelength beam combining system 30 can be obtained from one GaN substrate 10, as compared with the comparative example. This makes it possible to improve the production efficiency of the laser diode bars 20.

なお、波長ビーム結合システム30の光学系の部品点数削減や、安定性向上の観点から、また、光学系の調整の工数削減等の観点から、レーザーダイオードバー20の長手方向の長さは、長いほうが好ましい。 In addition, from the standpoint of reducing the number of components in the optical system of the wavelength beam combining system 30, improving stability, and reducing the labor required to adjust the optical system, it is preferable that the longitudinal length of the laser diode bar 20 is long.

図21は、実施例と比較例において、レーザーダイオードバー20の長さを変化させたときに、Δλg_BARが、その長さで構成させる波長ビーム結合システム30の実現に必要な範囲を満たす割合を算出したグラフである。レーザーダイオードバー20の長さが長くなればなるほど、実施例と比較例との適合率の違いは大きくなる。レーザーダイオードバー20の長さが6.0mm以上においては、比較例に比べて、実施例のほうが40%以上、高い適合率を得られることがわかった。 21 is a graph showing the ratio of Δλ g_BAR satisfying the range required for realizing the wavelength beam combining system 30 configured with the length of the laser diode bar 20 in the example and the comparative example when the length is changed. The longer the length of the laser diode bar 20, the greater the difference in the compatibility rate between the example and the comparative example. It was found that when the length of the laser diode bar 20 is 6.0 mm or more, the example can obtain a compatibility rate that is 40% or higher higher than that of the comparative example.

上述の実施形態及び実施例は、本開示の実施形態の一例を示したものに過ぎず、本開示の技術的範囲は上述の実施形態及び実施例には限定されない。すなわち、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々の形で実施することができる。 The above-described embodiment and examples are merely examples of embodiments of the present disclosure, and the technical scope of the present disclosure is not limited to the above-described embodiment and examples. In other words, the present disclosure can be implemented in various forms without departing from the gist of the present disclosure.

本開示は、波長ビーム結合システムに用いられるレーザーダイオードバーの製造方法として好適である。 The present disclosure is suitable as a method for manufacturing laser diode bars for use in wavelength beam combining systems.

10 窒化物半導体基板
11 オフ角の主軸方向
12 積層構造体
13 エミッター
15 P側電極
16 透過膜
17 反射膜
18 オリフラ
20 レーザーダイオードバー
21 第1導電型クラッド層
22 活性層
23 第2導電型クラッド層
24 N側電極
25 レーザー光
30 透過型の波長ビーム結合システム
31~35 レーザーダイオードバー
20T レーザーダイオードバーアレイ
37 透過型の回折格子
38 外部共振ミラー
39 反射型の回折格子
40 反射型の波長ビーム結合システム
REFERENCE SIGNS LIST 10 nitride semiconductor substrate 11 principal axis direction of off angle 12 laminated structure 13 emitter 15 P-side electrode 16 transmitting film 17 reflective film 18 orientation flat 20 laser diode bar 21 first conductive type cladding layer 22 active layer 23 second conductive type cladding layer 24 N-side electrode
25 Laser light
30 Transmissive wavelength beam combining system 31 to 35 Laser diode bar 20T Laser diode bar array 37 Transmissive diffraction grating 38 External cavity mirror 39 Reflective diffraction grating 40 Reflective wavelength beam combining system

Claims (1)

波長ビーム結合システムに用いられるレーザーダイオードバーの製造方法であって、
(0001)面を面方位とし、且つ、(0001)面からm軸又はa軸の少なくとも一方の軸に0°より大きいオフ角を付与された基板面を有する窒化物半導体基板を準備する工程と、
前記波長ビーム結合システムに必要なサイズの前記レーザーダイオードバーを決定するとともに、前記窒化物半導体基板内に、前記オフ角の主軸方向と導波路方向とが一致するように前記レーザーダイオードバーの形成予定位置に係るレイアウトを設定する工程と、
前記窒化物半導体基板上に、第1導電型クラッド層、活性層及び第2導電型クラッド層からなる積層構造体を形成する工程と、
前記窒化物半導体基板面内に形成する予定の前記レーザーダイオードバーのゲインピーク波長の分布を推定する工程と、
前記オフ角の主軸方向と、前記導波路方向とが一致するように、前記積層構造体に、ストライプ状に配列された複数のエミッターを形成する工程と、
前記窒化物半導体基板から、前記複数のエミッターを有する前記レーザーダイオードバーを切り出す工程と、
前記レーザーダイオードバーのゲインピーク波長の分布と、前記波長ビーム結合システムの構成で決定されるロック波長とに基づいて、前記波長ビーム結合システム中における前記レーザーダイオードバーの配設位置を決定する工程と、
を含み、
前記窒化物半導体基板は単結晶の窒化ガリウム基板であり、
前記オフ角の主軸方向は、前記窒化ガリウム基板のm軸方向であり、
前記基板面の中心位置の前記オフ角は、0°より大きく、
前記基板内のオフ角は、m軸方向に+0.3~+0.7°の範囲で、前記基板内のm軸方向の一方側から他方側に向かって次第に大きくなり、
前記活性層はInを含む、
レーザーダイオードバーの製造方法。
1. A method for manufacturing a laser diode bar for use in a wavelength beam combining system, comprising:
preparing a nitride semiconductor substrate having a substrate surface oriented in the (0001) plane and having an off-angle of greater than 0° from the (0001) plane toward at least one of the m-axis and the a-axis;
determining the size of the laser diode bar required for the wavelength beam combining system, and setting a layout related to the planned formation position of the laser diode bar in the nitride semiconductor substrate so that the principal axis direction of the off-angle coincides with the waveguide direction;
forming a laminated structure including a first conductive type cladding layer, an active layer, and a second conductive type cladding layer on the nitride semiconductor substrate;
estimating a distribution of gain peak wavelengths of the laser diode bars to be formed in the nitride semiconductor substrate;
forming a plurality of emitters arranged in a stripe pattern in the laminated structure such that a principal axis direction of the off-angle coincides with a waveguide direction;
cutting the laser diode bar having the plurality of emitters from the nitride semiconductor substrate;
determining a position of the laser diode bar in the wavelength beam combining system based on a distribution of gain peak wavelengths of the laser diode bar and a lock wavelength determined by a configuration of the wavelength beam combining system;
Including,
the nitride semiconductor substrate is a single crystal gallium nitride substrate;
a principal axis direction of the off-angle is an m-axis direction of the gallium nitride substrate,
the off-angle at the center position of the substrate surface is greater than 0°,
an off angle in the substrate is in a range of +0.3 to +0.7° in the m-axis direction and gradually increases from one side to the other side in the m-axis direction in the substrate;
The active layer contains In.
A method for manufacturing laser diode bars.
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