DE3348097C2

DE3348097C2 -

Info

Publication number: DE3348097C2
Application number: DE19833348097
Authority: DE
Inventors: Akira Hirakata Osaka Jp Fujimoto
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1982-08-16
Filing date: 1983-08-16
Publication date: 1989-03-30
Also published as: GB2127218B; DE3348097A1; GB2127218A; GB8321788D0; DE3329467A1; DE3329467C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterlaserarray gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a semiconductor laser array according to Preamble of claim 1.

Ein Halbleiterlaserarray dieser Art ist aus US 42 80 108 bekannt. Bei diesem bekannten Halbleiterlaserarray mit ungestuftem Schichtaufbau liegen PN-Übergänge in durch passive Halbleiterschichten getrennten aktiven Halbleiter schichten senkrecht zur Substratgrundfläche übereinander.A semiconductor laser array of this type is from US 42 80 108 known. In this known semiconductor laser array with unstaged layer structure, PN transitions are in through passive semiconductor layers separate active semiconductors layers on top of each other perpendicular to the substrate base.

Ein ähnlicher Aufbau ist aus US 43 18 059 bekannt.A similar structure is known from US 43 18 059.

Aufgabe der Erfindung ist es, mehrere TS-(Terraced Substrate-)Halbleiterlaser auf einfache Weise zu einer Einheit zusammenzufassen.The object of the invention is several TS (Terraced Substrate-) semiconductor laser in a simple way to a Summarize unity.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Halbleiter laserarray gelöst, wie es im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist.According to the invention, this object is achieved by a semiconductor Laser array solved, as characterized in claim 1 is.

Ein TS-(Terraced Substrate-)Halbleiterlaser mit einem einzigen streifenförmigen Strahlungsbereich ist aus GB 20 80 014 A bekannt. Allerdings sind bei diesem bekannten TS-Halbleiterlaser die beiden Schichten, zwischen denen die aktive Schicht liegt, von entgegengesetztem Leitungstyp, so daß sich das erfindungsgemäße Halbleiterlaserarray auf der Grundlage eines solchen Schichtaufbaus nicht verwirklichen läßt.A TS (Terraced Substrate) semiconductor laser with one single strip-shaped radiation area is off GB 20 80 014 A known. However, this is known TS semiconductor laser the two layers between which the active layer lies, of opposite conduction type, so that the semiconductor laser array according to the invention on the Do not realize the basis of such a layer structure leaves.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of subclaims.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt In the following, exemplary embodiments of the invention are described with reference to the Figures described. It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Halb leiterlasers, der die Basis für den Aufbau des Halbleiterlaserarrays darstellt, Fig. 1 is a schematic representation of the structure of a semiconductor laser, which forms the basis for the construction of the semiconductor laser array,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des grundlegenden Aufbaus des Halbleiterlaserarrays, Fig. 2 is a schematic representation of the basic structure of the semiconductor laser array,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Aufbaus des Halb leiterlaserarrays mit geteilten Ladungsträgerinjektionselektroden zur Anwendung als Ablenkelement, Fig. 3 is a schematic representation of the structure of the semiconductor laser array with shared charge carrier injecting electrodes for use as a deflecting element,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Halbleiterlaserarrays, welches hinsichtlich der Brechungsindexbeziehung und der Einstellung der Vorspannung gegen über dem Halbleiterlaserarray der Fig. 2 zum Betrieb als optisches Verzweigungselement modifiziert ist, und FIG. 4 shows a schematic representation of the structure of a semiconductor laser array which has been modified for operation as an optical branching element with regard to the refractive index relationship and the setting of the bias voltage with respect to the semiconductor laser array of FIG. 2, and

Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht eines An wendungsbeispiels des in Fig. 4 gezeigten optisch verzweigenden Halbleiterlaserarrays. Fig. 5 is a schematic perspective view of an application example to that shown in Fig. 4 optical branching semiconductor laser arrays.

Fig. 1 zeigt den Grundaufbau des Halbleiterlasers, aus dem das gegenständliche Halbleiterlaserarray aufgebaut ist. Bei diesem Halbleiterlaser sind eine Löcherinjektionselektrode 26 und eine Elektroneninjektions elektrode 27 auf der einen bzw. der anderen Seite eines Halb leiterkristalls vorgesehen, der aus den folgenden Halbleiter schichten aufgebaut ist: Fig. 1 shows the basic structure of the semiconductor laser from which the objective semiconductor laser array is constructed. In this semiconductor laser, a hole injection electrode 26 and an electron injection electrode 27 are provided on one or the other side of a semiconductor crystal which is composed of the following semiconductor layers:

Der genannte Halbleiterkristall setzt sich zusammen aus einer n-GaAs-Schicht (Substrat) 21, einer GaAlAs-Schicht 22, einer n-GaAlAs-Schicht 23, einer n-GaAs-Schicht (aktive Schicht) 24 und einer n-GaAlAs-Schicht 25. In einem Injektionsabschnitt (dabei handelt es sich um einen Doppelheteroübergangsabschnitt) zwischen der aktiven Schicht 24 und den zu beiden Seiten der selben vorhandenen Halbleiterschichten 23, 25 ist ein Ver setzungsabschnitt 28 vorgesehen. Eine p-Diffusionsschicht 29 ist auf der Seite der Löcherinjektionselektrode 26 vorgesehen.The named semiconductor crystal is composed of an n-GaAs layer (substrate) 21 , a GaAlAs layer 22 , an n-GaAlAs layer 23 , an n-GaAs layer (active layer) 24 and an n-GaAlAs layer 25th In an injection section (this is a double heterojunction section) between the active layer 24 and the semiconductor layers 23, 25 present on both sides of the same, a displacement section 28 is provided. A p-type diffusion layer 29 is provided on the hole injection electrode 26 side.

Der erwähnte Versetzungsabschnitt 28 wird auf folgende Weise ausgebildet: Die GaAlAs-Schicht 22 wird in einer bestimmten Dicke auf dem Substrat 21 aufgeschichtet. Danach wird die GaAlAs-Schicht 22 teilweise durch Ätzen entfernt, so daß insoweit die Oberfläche des Substrats 21 freigelegt wird. Das heißt, der Versetzungsabschnitt 28 wird durch einen über die Dicke der GaAlAs-Schicht 22 gehenden gestuften Abschnitt aus gebildet. Die GaAlAs-Schicht 22 wird durch Dotieren mit einem n-leitenden Element gewonnen, oder sie wird auch nicht einer Dotierung unterworfen.The above-mentioned dislocation section 28 is formed in the following manner: The GaAlAs layer 22 is layered on the substrate 21 in a specific thickness. Thereafter, the GaAlAs layer 22 is partially removed by etching, so that the surface of the substrate 21 is exposed. That is, the offset portion 28 is formed by a stepped portion across the thickness of the GaAlAs layer 22 . The GaAlAs layer 22 is obtained by doping with an n-type element, or it is not subjected to doping either.

Nach Ausbildung des Versetzungsabschnitts 28 in der oben beschriebenen Weise werden die n-GaAlAs-Schicht 23, die aktive Schicht 24 und die n-GaAlAs-Schicht 25 nacheinander aufge schichtet. Der Injektionsabschnitt wird also durch den Ver setzungsabschnitt 28 stufenweise ausgebildet. Die Oberfläche der n-GaAlAs-Schicht 25 wird infolge des Abhängens der Kristall wachstumsgeschwindigkeit von der Oberflächenrichtung im we sentlichen eben und horizontal gemacht.After formation of the dislocation section 28 in the manner described above, the n-GaAlAs layer 23 , the active layer 24 and the n-GaAlAs layer 25 are layered one after the other. The injection section is thus gradually formed by the displacement section 28 . The surface of the n-GaAlAs layer 25 is made substantially flat and horizontal due to the dependence of the crystal growth rate on the surface direction.

Die vorgenannte p-Diffusionsschicht 29 wird so aufgebaut, daß Zink in einem Bereich von der gesamten Oberfläche des GaAlAs- Schicht 25 bis zur aktiven Schicht 24 im Versetzungs abschnitt 28 diffundiert wird. Die Grenzfläche zwischen dem p-Inversionsbereich und dem n-Bereich verläuft parallel zur Oberfläche der n-GaAlAs-Schicht 25. Auf diese Weise wird ein PN-Übergangsabschnitt 30 einer bestimmten Breite in seitlicher Richtung in der aktiven Schicht 24 im Versetzungsabschnitt 28 ausgebildet.The aforementioned p-type diffusion layer 29 is constructed in such a way that zinc is diffused in an area from the entire surface of the GaAlAs layer 25 to the active layer 24 in the dislocation section 28 . The interface between the p-inversion region and the n-region runs parallel to the surface of the n-GaAlAs layer 25 . In this way, a PN junction section 30 of a certain width in the lateral direction is formed in the active layer 24 in the displacement section 28 .

Bei dem in der oben beschriebenen Weise aufgebauten Halb leiterlaser werden, wenn eine Vorwärtsspannung an die beiden Elektroden 26, 27 angelegt wird, Ladungsträger hoher Dichte in den PN-Übergangsabschnitt 30 injiziert. Da beide seitlichen Ränder des PN-Übergangsabschnitts 30 zwischen hohe Potential barrieren der n-GaAlAs-Schichten 23, 25 gesetzt sind, werden die injizierten Ladungsträger auf den PN-Übergangsabschnitt 30 eingegrenzt, ohne daß sie in seitlicher Richtung herausdiffun dieren, so daß sie mit hohem Wirkungsgrad rekombinieren und stimulierte Lichtemission erzeugen. Damit wird ein Strahlungs bereich 31 in der aktiven Schicht 24 in der Umgebung des PN-Übergangsabschnitts 30 ausgebildet. Das im Strahlungs bereich 31 erzeugte Licht wird einer Resonanzverstärkung unter worfen, wobei die Kristallendflächen Fabry- Perot-Resonatoroberflächen sind. Dabei wird das erzeugte Licht durch die n-GaAlAs-Schichten 23, 25 mit kleinem Brechungsin dex abgehalten, so daß es sich nicht seitlich ausbreitet. Das heißt, der laterale Mode kann zum Einzelmode gemacht werden.In the semiconductor laser constructed as described above, when a forward voltage is applied to the two electrodes 26, 27 , high density carriers are injected into the PN junction section 30 . Since both lateral edges of the PN junction section 30 are placed between high potential barriers of the n-GaAlAs layers 23, 25 , the injected charge carriers are confined to the PN junction section 30 without them diffusing out in the lateral direction, so that they coincide with Recombine high efficiency and generate stimulated light emission. A radiation region 31 is thus formed in the active layer 24 in the vicinity of the PN junction section 30 . The light generated in the radiation region 31 is subjected to resonance amplification, the crystal end surfaces being Fabry-Perot resonator surfaces. The generated light is prevented by the n-GaAlAs layers 23, 25 with a small refractive index so that it does not spread laterally. That is, the lateral mode can be made single mode.

Bei der Herstellung des Halbleiterlasers wird einfach Zink von der gesamten Oberfläche der n-GaAlAs-Schicht 25 her eindiffundiert, weshalb bei der Ausbildung der p-Diffusions schicht 29 und der Löcherinjektionselektrode 26 Maskierungs schritte nicht erforderlich sind.In the manufacture of the semiconductor laser, zinc is simply diffused in from the entire surface of the n-GaAlAs layer 25 , which is why masking steps are not required in the formation of the p-diffusion layer 29 and the hole injection electrode 26 .

Fig. 2 zeigt ein Halbleiterlaserarray. Hierbei sind Teile, die denjenigen der Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen wie dort be zeichnet, und ihre Beschreibung ist hier weggelassen (Glei ches gilt auch für weitere Darstellungen). Fig. 2 shows a semiconductor laser array. Here, parts which correspond to those of FIG. 1, with the same reference numerals as there, and their description is omitted here (the same applies to other representations).

Das Halbleiterlaserarray weist mehrere Doppelheteroübergangsaufbauten auf, was eine hohe Ausgangsleistung ermöglicht. Das heißt, n-GaAlAs-Schichten 4 und aktive Schichten (n-GaAs) 5 (jeweils mit den Zusatzbuchstaben a, b, c, d und e in Fig. 2 versehen), die miteinander einen Heteroübergang bilden, werden abwech selnd aufgeschichtet, wobei mehrere (im dargestellten Beispiel vier) Heteroübergangsaufbauten durch die einzelnen Schichten sätze (4 a, 5 a, 4 b), (4 b, 5 b, 4 c), (4c, 5 c, 4 d) und (4 d, 5 d, 4 e) ausgebildet werden. Der Bereich dieser Übergänge wird als Versetzungsabschnitt 28 ausgebildet. Zink wird in einen Bereich von der gesamten Oberfläche der obersten Schicht (n-GaAlAs-Schicht 4 e) des Halbleiterkristalls bis zu den einzelnen aktiven Schichten 5 a, 5 b, 5 c, 5 d im Versetzungsabschnitt 28 diffundiert, um eine in vertierte p-Schicht 29 auszubilden. Damit werden die ein zelnen Schichten des Versetzungsabschnitts 28 mit PN-Übergangsab schnitten ausgebildet, die in einer Reihe in seitlicher Rich tung liegen.The semiconductor laser array has several double heterojunction structures, which enables a high output power. That is, n-GaAlAs layers 4 and active layers (n-GaAs) 5 (each provided with the additional letters a, b, c, d and e in FIG. 2), which form a heterojunction with one another, are alternately layered, where several (in the example shown four) heterojunction structures through the individual layers sets ( 4 a , 5 a , 4 b) , ( 4 b , 5 b , 4 c), ( 4 c , 5 c , 4 d) and ( 4 d , 5 d , 4 e) are formed. The area of these transitions is formed as a displacement section 28 . Zinc is diffused into an area from the entire surface of the uppermost layer (n-GaAlAs layer 4 e) of the semiconductor crystal to the individual active layers 5 a , 5 b , 5 c , 5 d in the dislocation section 28 in order to diffuse a p -Structure layer 29 . So that the individual layers of the displacement section 28 are formed with PN junction sections, which are in a row in the lateral direction Rich.

Bei dem in der oben beschriebenen Weise ausgebildeten Halb leiterlaserarray werden Ladungsträger hauptsächlich in die in den aktiven Schichten 5 a, 5 b, 5 c und 5 d ausgebildeten PN-Übergangs abschnitte 10 a, 10 b, 10 c und 10 d der im Versetzungsabschnitt 28 ausgebildeten PN-Übergangsabschnitte injiziert. Dies ist ei ne Folge der Tatsache, daß die Energielücke der GaAlAs-Schichten 4 a, 4 b, 4 c, 4 d und 4 e größer als diejenige der aktiven Schichten 5 a, 5 b, 5 c und 5 d ist. Da jeder der PN-Übergangsabschnitte 10 a, 10 b, 10 c und 10 d an beiden seitlichen Rändern zwischen Hetero barrieren der GaAlAs-Schichten 4 a, 4 b, 4 c, 4 d und 4 e gesetzt ist, werden die injizierten Ladungsträger darin eingegrenzt, ohne daß sie in seitlicher Richtung herausdiffundieren, so daß sie mit hohem Wirkungsgrad rekombinieren und auf stimulierte Emission zurückgehendes Licht erzeugen und Strahlungs bereiche 11 a, 11 b, 11 c und 11 d bilden. Der Abstand zwischen den Strahlungsbereichen 11 a, 11 b, 11 c und 11 d wird durch die Dicke der GaAlAs-Schichten 4 b, 4 c und 4 d be stimmt. Es ist bekannt, daß die Dicke von Halbleiterschichten des beschriebenen Typs in einem Bereich von einigen Mikrometern bis zu sehr vielen Mikrometern, abhängig von Wachs tumsgeschwindigkeit und -zeit der Kristalle, geeignet eingestellt wer den kann.In the semiconductor laser array constructed in the manner described above, charge carriers are mainly in the PN layers 10 a , 10 b , 10 c and 10 d formed in the active layers 5 a , 5 b , 5 c and 5 d in the displacement section 28 trained PN transition sections injected. This is due to the fact that the energy gap of the GaAlAs layers 4 a , 4 b , 4 c , 4 d and 4 e is larger than that of the active layers 5 a , 5 b , 5 c and 5 d . Since each of the PN transition sections 10 a , 10 b , 10 c and 10 d is placed on both lateral edges between hetero barriers of the GaAlAs layers 4 a , 4 b , 4 c , 4 d and 4 e , the injected charge carriers are therein limited without diffusing out in the lateral direction, so that they recombine with high efficiency and generate light due to stimulated emission and radiation areas 11 a , 11 b , 11 c and 11 d form. The distance between the radiation regions 11 a , 11 b , 11 c and 11 d is determined by the thickness of the GaAlAs layers 4 b , 4 c and 4 d . It is known that the thickness of semiconductor layers of the type described can be suitably adjusted in a range from a few micrometers to a very large number of micrometers, depending on the growth speed and time of the crystals.

Fig. 3 zeigt ein Halbleiterlaserarray, bei dem der Aufbau der Ladungsträger injektionselektroden abgewandelt ist. Fig. 3 shows a semiconductor laser array in which the structure of the charge carrier injecting electrodes is modified.

Es sind Löcherinjektionselektroden 31 a, 31 b und Elektronen injektionselektroden 32 a, 32 b als parallele Streifen an den bei den lateralen Seiten der Kristalloberflächen ausgebildet, wo bei sie den Versetzungsabschnitt 28 nicht überlappen.Hole injection electrodes 31 a , 31 b and electron injection electrodes 32 a , 32 b are formed as parallel strips on the lateral sides of the crystal surfaces, where they do not overlap the dislocation section 28 .

Bei dem so aufgebauten Halbleiterlaserarray wird beispielsweise, wenn eine Vorwärtsvorspannung zwischen den Elektroden 31 a und 32 a zur Erzeugung eines Treiberstroms angelegt wird, der größte Anteil an Ladungsträgern in den PN-Übergangsabschnitt 10 a injiziert, für den der Stromweg am kürzesten und mit dem niedrigsten elekrischen Widerstand behaftet ist. Der Strom weg verlängert sich in der Reihenfolge der PN-Übergänge 10 b, 10 c und 10 d und ebenso nimmt der elektrische Widerstand des Stromwegs zu, womit die zu injizierenden Ladungsträger ent sprechend abnehmen. Die Laseroszillation wird also zuerst im PN-Übergangsabschnitt 10 a bewirkt und mit zunehmendem Treiber strom auch der Reihe nach in den PN-Übergangsabschnitten 10 b, 10 c und 10 d. Wenn umgekehrt eine Vorwärtsvorspannung zwischen den Elektroden 31 b und 32 b zur Erzeugung eines Treiberstroms angelegt wird, läßt sich die Laseroszillation der Reihe nach in den PN-Übergangsabschnitten 10 d, 10 c, 10 b und 10 a, also in umgekehrter Reihenfolge wie oben, bewirken. Wenn eine Vorwärtsvorspannung zwischen den Elektroden 31 a und 32 b oder zwischen den Elektro den 31 b und 32 a zur Erzeugung eines Treiberstroms angelegt wird, werden aus den gleichen Gründen wie oben viele La dungsträger in die PN-Übergangsabschnitte 10 b und 10 c in jiziert, für die der Stromweg kurz ist, so daß in diesen Übergängen die Laseroszillation zuerst stattfindet. Wenn der Treiberstrom weiter gesteigert wird, findet eine Laseroszil lation auch in den PN-Übergangsabschnitten 10 a und 10 d statt.In the semiconductor laser array constructed in this way, for example, when a forward bias is applied between the electrodes 31 a and 32 a to generate a driver current, the largest proportion of charge carriers is injected into the PN junction section 10 a , for which the current path is the shortest and the lowest electrical resistance. The current path extends in the order of PN junctions 10 b , 10 c and 10 d and also the electrical resistance of the current path increases, so that the charge carriers to be injected decrease accordingly. The laser oscillation is thus first effected in the PN transition section 10 a and, with increasing driver current, also in turn in the PN transition sections 10 b , 10 c and 10 d . Conversely, when a forward bias between the electrodes 31 b and 32 b to generate a driving current is applied, the laser oscillation of the row can according to the PN junction portions 10 d, c 10, 10 b and 10 a, that is, in the reverse order as above, cause. When a forward bias between the electrodes 31 a and 32 b or between the electric Figures 31 b and 32 a is applied for generating a driving current to be the same reasons as above, many La makers in the PN junction portions 10 b and 10 c in jiziert , for which the current path is short, so that laser oscillation takes place first in these transitions. If the driver current is further increased, laser oscillation also takes place in the PN transition sections 10 a and 10 d .

Unter Ausnutzung des obigen Prinzips wird ein Treiber strom zunächst zwischen den Elektroden 31 a und 32 a fließen gelassen, um eine Laseroszillation im PN-Übergangsabschnitt 10 a zu bewirken. Dann wird der Treiberstrom zwischen den Elektroden 31 a und 32 a unterbrochen und ein Treiberstrom zwi schen den Elektroden 31 a und 32 b oder 31 b und 32 a fließen ge lassen, um eine Laseroszillation in den PN-Übergangsabschnitten 10 b und 10 c zu bewirken. Schließlich wird der Treiberstrom zwischen den Elektroden 31 a und 32 b bzw. 31 b und 32 a unter brochen und ein Treiberstrom zwischen den Elektroden 31 b und 32 b fließen gelassen, um eine Laseroszillation im PN-Über gangsabschnitt 10 d zu bewirken. Auf diese Weise lassen sich die Ausgangslichtbündel in seitlicher Richtung zwischen den PN-Übergangsabschnitten 10 a . . . 10 d bewegen. Im vorliegenden Fall wird das Ausgangslichtbündel diskontinuierlich in seitli cher Richtung bewegt, das Ausgangslichtbündel läßt sich aber auch kontinuierlich bewegen, indem man den Stromwert zwischen den Elektroden geeignet steuert.Utilizing the above principle, a driver current is first allowed to flow between the electrodes 31 a and 32 a in order to cause laser oscillation in the PN transition section 10 a . Then the drive current between the electrodes 31 a and 32 a is interrupted and a drive current between the electrodes 31 a and 32 b or 31 b and 32 a flow ge to cause laser oscillation in the PN transition sections 10 b and 10 c . Finally, the drive current between the electrodes 31 a and 32 b or 31 b and 32 a is interrupted and a drive current is allowed to flow between the electrodes 31 b and 32 b in order to cause laser oscillation in the PN transition section 10 d . In this way, the output light beams in the lateral direction between the PN transition sections 10 a . . . Move 10 d . In the present case, the output light beam is moved discontinuously in the lateral direction, but the output light beam can also be moved continuously by suitably controlling the current value between the electrodes.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Ladungsträgerinjektionselektroden seitlich an den Kristalloberflächen ohne Überlapp mit dem Ver setzungsabschnitt vorgesehen, es kann anderereits aber auch wenigstens eine Ladungs trägerinjektionselektrode in Form mehrerer paralleler in bestimmten seitlichen Abständen liegender Streifen ausgebildet sein. In the described embodiment the charge carrier injection electrodes on the side the crystal surfaces without overlap with the ver settlement section provided, on the other hand, it can also have at least one charge carrier injection electrode in the form of several more parallel in certain lateral distances Strips be formed.

Fig. 4 zeigt ein als optisches Verzwei gungselement wirkendes Halbleiterlaserarray. Dieses Halb leiterlaserarray arbeitet als optisches Verzweigungselement durch Abwandlung der Funktion einer Eingrenzung des Lichts in der aktiven Schicht und des Verfahrens, nach dem im Aufbau des in Fig. 2 gezeigten Halbleiterlaserarrays eine Vorspannung ein gestellt wird. Beim Halbleiterlaserarray nach Fig. 4 sind die gleichen Bezugszeichen verwendet wie bei dem in Fig. 2 ge zeigten Halbleiterlaserarray. Fig. 4 shows a semiconductor laser array acting as an optical branching element. This semiconductor laser array works as an optical branching element by modifying the function of confining the light in the active layer and the method according to which a bias is set in the structure of the semiconductor laser array shown in FIG. 2. In the semiconductor laser array of FIG. 4, the same reference numerals are used as in the semiconductor laser array shown in FIG. 2.

Der Halbleiterlaser ist hier also so ausgelegt, daß sich eine optische Welle von einem zu den benachbarten PN- Übergangsabschnitten (10 a, 10 b), (10 b, 10 c) und (10 c, 10 d) verzweigt. Im einzelnen läßt sich dies erreichen, indem man eine kleine Brechungsindexdifferenz zwischen den aktiven Schichten 5 a, 5 b, 5 c und 5 d und den dazwischenliegenden Halb leiterschichten 4 b, 4 c und 4 d erzeugt oder indem man diese Schichten dünner macht. Eine größere Wirkung ergibt sich, wenn man beide Maßnahmen gleichzeitig vorsieht.The semiconductor laser is here designed so that an optical wave branches from one to the adjacent PN junction sections ( 10 a , 10 b) , ( 10 b , 10 c) and ( 10 c , 10 d) . In particular, this can be achieved by producing a small refractive index difference between the active layers 5 a , 5 b , 5 c and 5 d and the intermediate semiconductor layers 4 b , 4 c and 4 d or by making these layers thinner. There is a greater impact if both measures are taken at the same time.

Das Verfahren, nach dem eine Vorspannung eingestellt wird, wird in der folgenden Erläuterung der Betriebsweise beschrie ben.The procedure by which a preload is set is described in the following explanation of the mode of operation ben.

Bei dem in der oben beschriebenen Weise aufgebauten Halb leiterlaserarray wird vorab eine geeignete Vorwärtsvorspannung an gelegt, um die einzelnen PN-Übergangsab schnitte 10 a, 10 b, 10 c und 10 d auf einen Wert zu legen, der etwas unter dem Schwellwert für Laseroszillation liegt. Es fällt nun ein Laserstrahl auf einen der PN-Übergangsabschnitte 10 a, 10 b, 10 c und 10 d, beispielsweise auf den PN-Übergangsab schnitt 10 b, von dem einen Kristallende her ein. Dann breitet sich ein Teil des auf den PN-Übergangsabschnitt 10 b einfallen den Laserstrahls auch zu den anderen PN-Übergangsabschnitten 10 a, 10 c und 10 d aus. Dabei wird die Energie des einfallenden Laserlichts gleich der Energie gemacht, die ein jeder der PN- Übergangsabschnitte 10 a, 10 b, 10 c und 10 d für die Laseroszilla tion benötigt, weshalb die PN-Übergangsabschnitte 10 a, 10 b, 10 c und 10 d eine Laseroszillation durch optische Anregung liefern, so daß ein Laserstrahl an den Kristallenden 11 a, 11 b, 11 c und 11 d abgegeben wird.In the semiconductor laser array constructed in the manner described above, a suitable forward bias is applied in advance in order to place the individual PN transition sections 10 a , 10 b , 10 c and 10 d at a value which is somewhat below the threshold value for laser oscillation . A laser beam now falls on one of the PN junction sections 10 a , 10 b , 10 c and 10 d , for example on the PN junction section 10 b , from one end of the crystal. Then a part of the laser beam incident on the PN transition section 10 b also spreads to the other PN transition sections 10 a , 10 c and 10 d . The energy of the incident laser light is made equal to the energy required by each of the PN transition sections 10 a , 10 b , 10 c and 10 d for the laser oscillation, which is why the PN transition sections 10 a , 10 b , 10 c and 10 d deliver a laser oscillation by optical excitation, so that a laser beam is emitted at the crystal ends 11 a , 11 b , 11 c and 11 d .

Das Halbleiterlaserarray dieser Ausführungsform kann also als optisches Verzweigungselement verwendet werden, wobei ein Bei spiel in Fig. 5 gezeigt ist. In dieser Figur verzweigt ein das Halbleiterlaserarray dieser Ausführungsform enthaltendes optisches Verzweigungselement 81 durch einen optischen Wellenleiter 82 geführtes eingegebenes Licht eines Halbleiterlasers (Licht quelle) 83, wobei das verzweigte Bündel durch Wellenleiter a, b, c und d geführt wird. Beispielsweise wird ein Verzweigungs bündel in eine optische Faser 85 eingeleitet, die am seitlichen Ende eines optischen IC-Substrats 84 angeschlossen ist, während an dere Verzweigungsbündel in verschiedene (nicht gezeigte) Schal tungen, etwa optische Arbeitsschaltungen 86, 87, eingeleitet wer den.The semiconductor laser array of this embodiment can thus be used as an optical branching element, an example being shown in FIG. 5. In this figure, an optical branching element 81 containing the semiconductor laser array of this embodiment branches input light of a semiconductor laser (light source) 83 guided by an optical waveguide 82 , the branched bundle being guided by waveguides a, b, c and d . For example, a branch bundle is introduced into an optical fiber 85 which is connected to the side end of an optical IC substrate 84 , while at the other branch bundle into various (not shown) circuits, such as optical working circuits 86, 87 , who initiated the.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen bestanden die Halbleiterlaserarrays aus Halbleiterverbindungen des GaAs-Systems, andere Halbleiterverbindungen sind natürlich aber auch möglich.In the above-described embodiments, the Semiconductor laser arrays made of semiconductor compounds of the GaAs system, others Semiconductor connections are of course also possible.

Claims

1. Semiconductor laser array with

a) a semiconductor substrate ( 21 ) of the first conductivity type,
b) a sequence of semiconductor layers ( 22, 4 a , 5 a , 4 b , 5 b , ... ) of the first conductivity type arranged on the semiconductor substrate, two passive semiconductor layers ( 4 a , 4 b , ... ) adjoin an active semiconductor layer ( 5 a , 5 b ,...) and the active semiconductor layers form heterojunctions with the adjacent semiconductor layers,
c) charge carrier injection electrodes ( 26, 27; 31 a , 31 b , 32 a , 32 b) on the surfaces of the semiconductor laser array,
d) a diffusion region ( 29 ) of the second conductivity type, which extends from the surface of the semiconductor laser array facing away from the substrate ( 21 ) in the direction of the substrate ( 21 ), so that in the active layers ( 5 a , 5 b , ... ) strip-shaped PN junctions ( 10 a , 10 b , ... ) are generated at the interface to the diffusion region of the second conductivity type,

characterized in that

e) the laser oscillation is produced in strips ( 11 a , 11 b , 11 c , 11 d) lying next to one another parallel to the substrate base area and
f) each active layer ( 5 a , 5 b ,...) has the step which is characteristic of a TS (ter raced substrates) semiconductor laser, the diffusion region ( 29 ) being arranged above the steps.

2. Semiconductor laser array according to claim 1, characterized in that at least one of the charge carrier gerinjektionselektroden from several sub-electrodes ( 31 a , 31 b ; 32 a , 32 b) is constructed in the same direction as the strip-shaped PN junctions ( 10 a , 10 b ,...) Lie side by side.

3. A semiconductor laser array according to claim 2, characterized in that between the partial electrodes ( 31 a , 32 b ; 32 a , 32 b) two charge carrier injection electrodes in different partial electrode combinations can be applied.