FR2582154A1 - Dispositif d'emission de faisceaux multiples comportant des elements semiconducteurs en particulier des diodes lasers - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF D'EMISSION DE FAISCEAUX MULTIPLES. CE DISPOSITIF COMPREND PLUSIEURS ELEMENTS SEMICONDUCTEURS EMETTANT DE LA LUMIERE, FORMES DE FACON MONOLITHIQUE SUR UN SUBSTRAT SEMICONDUCTEUR 11, LES ELEMENTS EMETTEURS DE LUMIERE ETANT REALISES DE FACON QUE LES DIRECTIONS D'EMISSION DE LUMIERE 12A-12E DE CES ELEMENTS DIFFERENT LES UNES DES AUTRES ET CONVERGENT EN UN POINT PO PREDETERMINE. DOMAINE D'APPLICATION : ENREGISTREMENT D'INFORMATIONS ETC., SUR DES SUPPORTS BALAYES PAR FAISCEAUX MULTIPLES.
Description
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L'invention concerne un dispositif d'émission de faisceaux multiples comportant plusieurs éléments semiconducteurs d'émission de lumière formés de façon monolithique sur un substrat semiconducteur. Le dispositif selon l'invention peut être avantageusement utilisé comme
source de lumière dans un appareil de balayage à plu-
sieurs faisceaux pour faire exécuter un mouvement de
balayage à un faisceau multiple sur un support d'enregis-
trement et réaliser l'enregistrement ou analogue d'une
information.
Comme décrit, par exemple, dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N 504 420, déposée le 15 janvier 1983, lors de la conception d'un appareil
à balayage lumineux utilisant plusieurs dispositifs d'é-
mission de faisceaux tels que des diodes laser (DL) ou des diodes électroluminescentes (DEL), on connaît déjà un procédé qui consiste à disposer les dispositifs
d'émission de faisceaux de façon que les directions d'é-
mission des lumières partant de ces dispositifs s'inter-
sectent mutuellement en un point Po comme montré sur la figure 7 des dessins annexés, et à faire exécuter un mouvement de balayage à plusieurs points de balayage par rapport à une surface à balayer tout en maintenant
un bon état d'image.
La figure 1 des dessins annexés représente un exemple typique de l'art antérieur et notamment le système optique disposé entre une source de lumière et
un déflecteur, tel que vu à partir d'une direction perpen-
diculaire à un plan de déflexion -balayage. Sur la figure 1, les références numériques 71a et 71b désignent des dispositifs d'émission de faisceaux comprenant chacun
une diode laser. Les dispositifs 71a et 71b sont dispo-
sés sur une monture 72 comme si les rayons centraux ha et hb des lumières émises par les dispositifs 71a et 71b passaient par le même point Po. En d'autres termes,
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si des perpendiculaires sont tirées aux surfaces d'émis-
sion de faisceaux des dispositifs respectifs, elles ont des directions telles qu'elle s'intersectent mutuellement au point Po. En outre, en considérant le système à partir d'une direction parallèle au plan de déflexion-balayage, la position dans laquelle les rayons centraux ha et hb passent par le point Po est établie de façon à s'écarter légèrement dans une direction orthogonale au plan de défl!xion -balayage. De plus, ledit point Po et un point P proches de la surface 73 de déflexion- réflexion du déflecteur sont maintenus dans une relation de conjugaison
optique par une lentille 74 de formation d'image.
Par ailleurs, pour obtenir une effet similaire à celui montré sur la figure 1 o un réseau de diodes laser formé de façon monolithique, ou analogue, est utilisé comme source de lumière, il est nécessaire de prévoir un certain système optique entre la source de lumière et le déflecteur. Dans l'exemple décrit dans la demande de brevet des E.U.A. N 500 072, déposée le 1er juin 1983, un prisme est disposé en avant d'un réseau de diodes laser. Ceci est montré sur la figure 2 des
dessins annexés.
La figure 2 montre en coupe le prisme dans
le cas o le réseau de diodes à laser comporte cinq élé-
ments d'émission de lumière. Sur la figure 2, la référence numérique 81 désigne le réseau de diodes laser qui
comporte cinq éléments 81a, 81b, 81c, 81d et 81e d'émis-
sion de lumière, et la référence numérique 82 désigne
le prisme. Le rayon central ha du faisceau lumineux prove-
nant de l'élément 81a est réfracté par une surface incli-
née 82a et dévié comme s'il passait par le point Po.
Le rayon central hb provenant de l'élément 81b d'émission de lumière, le rayon central hd provenant de l'élément 81d d'émission de lumière et le rayon central he provenant de l'élément 81e d'émission de lumière sont déviés par
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des surfaces inclinées 82b, 82d et 82e, respectivement, comme s'il passait par le point Po. Le rayon central hc provenant de l'élément 81c d'émission de lumière passe perpendiculairement à travers une surface plate 82c et le point Po est situé sur le prolongement de ce rayon central hc. De cette manière, on dispose de surfaces
planes inclinées dont les angles d'inclinaison sont déter-
minés afin de correspondre aux éléments d'émission de lumière respectifs, et les rayons centraux des faisceaux lumineux, après leur émergence du prisme 82, suivent des directions déterminées comme s'ils étaient émis à partir du point Po. Comme indiqué précédemment, ce point Po est maintenu en conjugaison avec un point souhaité P (non représenté) proche de la surface de déflexion
réflexion, au moyen d'un système optique.
Par ailleurs, la figure 3 des dessins annexes montre un agencement destiné à produire un effet similaire à l'aide d'un système optique 93 de relais. Sur la figure
3, le système 93 de relais est interposé entre une lentil-
le collimatrice 92 destinée à collimater et former des images de rayon lumineux émis par les éléments 91a et 91b d'émission de lumière d'un réseau de diodes laser, et une lentille cylindrique 95 destinée à former une image des faisceaux lumineux sur la surface réfléchissante
94 d'un miroir polygonal rotatif, et les faisceaux lumi-
neux forment une image sur une surface à balayer (non
représentée) dans un bon état d'image formée.
Le problème dans ce cas est posé par la lon-
gueur du trajet ou chemin optique, c'est-à-dire que la longueur du chemin optique du système de relais proprement
dit est plus grande d'environ 20 cm.
Un objet de la présente invention est d'offrir un dispositif d'émission de faisceaux multiples qui, sans faire appel à un système optique supplémentaire quelconque, peut constituer un appareil de balayage de
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faisceau dans lequel la longueur dudit trajet ou chemin optique est courte et qui est de bonne qualité en ce qui concerne l'état de formation d'image du point de balayage. Un autre objet de la présente invention est d'offrir un dispositif d'émission de faisceaux multiples aisé à fabriquer et pouvant être réglé de façon simple lorsqu'il est incorporé dans un appareil à balayage de
faisceaux ou analogues.
Les objets de la présente invention tels qu'in-
diqués ci-dessus sont réalisés par un dispositif d'émis-
sion de faisceaux multiples qui comporte plusieurs éléments semiconducteurs d'émission de lumière formés de façon monolithique sur un substrat semiconducteur et dans lequel les éléments sont formés de façon que les directions d'émission des lumières qu'ils émettent
diffèrent les unes des autres.
L'expression, apparaissant dans la description
qui suit, "les directions d'émission des faisceaux lumineux émis
par les éléments diffèrent les unes des autres", ne signi-
fie pas qu'il n'existe pas de jeux ou de groupes de fais-
ceaux lumineux émis dans la même direction, mais elle signifie d'une façon générale qu'un ou plusieurs jeux
ou groupes de faisceaux lumineux ont des directions d'é-
mission différentes.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - les figures 1 à 3 sont des vues schématique montrant la conception de dispositifs d'émission des faisceaux multiples de l'art antérieur;
- la figure 4 est une vue en plan d'une pre-
mière forme de réalisation de l'invention;
- la figure 5 est une vue en plan d'une deuxiè-
me forme de réalisation de l'invention;
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- la figure 6 est une coupe suivant la ligne A-A' de la figure 5; - les figures 7A à 9 sont des vues schématiques montrant des troisième, quatrième et cinquième formes de réalisation de l'invention;
- les figures 10A et 11 sont des vues schémati-
ques montrant des modifications apportées à la cinquième forme de réalisation; - les figures 12A à 14 illustrent le procédé de fabrication de la cinquième forme de réalisation; - les figures 15 à 19 illustrent d'autres
modifications apportées à la cinquième forme de réalisa-
tion; - la figure 20 est une vue en perspective d'une sixième forme de réalisation de l'invention;
- les figures 21 à 23 sont des vues schémati-
ques montrant des modifications apportée à la sixième forme de réalisation;
- les figures 24 et 25 sont des vues schémati-
ques d'une septième forme de réalisation de l'invention;
- les figures 26 et 27 sont des vues schémati-
ques montrant une modification apportées à la septième forme de réalisation;
- les figures 28 et 29 sont des vues schémati-
ques d'une huitième forme de réalisation de l'invention et
- les figures 30 à 33 sont des vues schémati-
ques d'une neuvième forme de réalisation de l'invention.
La figure 4 représente une première forme de réalisation de l'invention. Des semiconducteurs sont disposés en couches sur un substrat 11 de GaAs afin de constituer, par exemple, une structure hétérogène double après quoi plusieurs éléments semiconducteurs d'émission de lumière sont formés suivant une disposition en secteurs
comme représenté, à l'aide d'un masque photographique.
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Les surfaces extrêmes d'émission de lumière des éléments respectifs sont réalisées de façon à former un angle
fini 01 ou Q2 (019 Q2r O) entre elles. Des surfaces oppo-
sées, qui forment des surfaces de résonance de Fabripellow avec les surfaces extrêmes d'émission de lumière, sont réalisées de la même manière afin de former un angle 1 ou Q2 et, par conséquent, la direction de résonance diffère entre les éléments et les directions d'émission
de lumière 12a-12e ont un angle Q1 ou 2, respectivement.
Dans ce cas, les directions d'émission de lumière étant formées comme si les faisceaux lumineux étaient émis à partir d'un point Po opposé à la face d'émergence, les éléments supplémentaires tels que le prisme précité 82 (figure 2) et le système optique de relais précité 93 (figure 3) deviennent inutiles. On peut donc réaliser une source de lumière à partir de laquelle on peut obtenir un bon état de formation d'image à l'aide d'un dispositif utilisant un système optique de balayage simple. Sur la figure 4, les références numériques 13a-13e désignent
des zones dans lesquelles un courant est introduit.
Il est généralement commode, dans la conception du dispositif, d'utiliser une valeur prédéterminée (à savoir 01 = 92) pour les intervalles I entre lesdits
éléments et pour l'angle Q (91, Q2) formé par les direc-
tions d'émission, mais ceci n'est pas toujours nécessaire.
La relation entre Z et 0 dépend de la distance focale du système optique, en particulier de la lentille collimatrice du dispositif dans lequel elle est incorporée. Autrement dit, si la distance entre la lentille collimatrice et
le point Po est L(Po), la relation L(Po) x O = J est éta-
blie lorsque la distance entre la lentille collimatrice
et l'élément est faible par rapport à L(Po). O est expri-
mé en radian. Par exemple, 0 est d'environ 1 degré lorsque
L(Po) est de 13 mm et j = 100 gm.
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La figure 5 représente une deuxième forme de réalisation de l'invention et la figure 6 est une coupe suivant la ligne A-A' de la figure 5. La forme de réalisation de la figure 4 comporte une structure, en coupe transversale, sensiblement similaire à celle de la figure 6. Le procédé de fabrication sera décrit
ci-après en référence à ces figures.
En premier lieu, on fait croître sur une tran-
che qui est un substrat 31 de GaAs de type N, une couche 32 de GaAs de type N, une couche 33 d'AtGaAS de type N, ou couche 34 de GaAs non dopé, une couche 35 d'AeGaAs de type P et une couche 36 de GaAs de type P. par le procédé d'épitaxie linéaire moléculaire, après quoi un masque en secteur comme montré sur la figure 4 ou 5 est formé et est traité verticalement dans une atmosphère gazeuse constituée d'un mélange d'Ar et de CI2, par le procédé d'attaque ionique réactive, afin qu'il soit enfoui jusqu'à la partie intermédiaire de la couche 33 d'AeGaAs de type N. La configuration du masque photographique est formée d'une répétition verticale et horizontale du secteur
comme montré sur la figure 4 ou sur la figure 5.
Ensuite, la totalité de la surface est revêtue par pulvérisation d'un film de SiO2, des parties 13a-13e ou des parties 23a-23c sont retirées par attaque chimique et la surface est revêtue d'une électrode 37 formée d'une couche de Cr et d'Au. L'électrode 37 est divisée par le procédé de photolithographie afin que les parties 13a-13e ou les parties 23a-23c puissent être commandées indépendamment. Une électrode 38 d'alliage d'Au et de Ge est déposée pour évaporation sur la surface arrière
avec laquelle elle est mise en liaison ohmique par diffu-
sion thermique, après quoi elle est séparée de chaque
dispositif par clivage ou coupe comme montré sur la fi-
gure 4 ou 5. Les électrodes individuelles sont extraites
par liaison par fil.
Le cas de la figure 5 est un exemple dans lequel l'enfouissement par attaque à sec est réalisé de tous côtés et une électrode ohmique est formée sur la partie centrale. Dans ce cas, on obtient un bon état d'image formée pour L(Po) = 10 mm,ú = 50 Vm et Q = 0,5 .
Les figures 7A et 7B représentent une troi-
sième forme de réalisation de l'invention, respectivement en coupe transversale et en plan, dans le cas o l'on
utilise un laser RBD (à réflexion de Bragg distribuée).
Lorsqu'un laser RBD est utilisé, on obtient plusieurs faisceaux laser émis dans des directions différentes
en formant radialement des grilles de diffraction.
Le procédé de réalisation d'un tel laser RBD est similaire au procédé de réalisation d'un laser RBD ordinaire, c'est-à-dire qu'une couche 42 de revêtement, une couche active 43 et une couche 44 de revêtement sont
formées successivement sur un substrat 41.
Ensuite, la couche 44 de revêtement formant la partie à réflexion de Bragg (RBD) est éliminée sur une épaisseur de plusieurs centaines de nanomètres par attaque chimique, et des grilles 45 de diffraction d'une période de plusieurs centaines de nanomètres (voir figure
7B) y sont formées radialement par exposition d'interfé-
rences. Enfin, des électrodes 46 d'arrivée de courant sont formées sur la surface supérieure de la couche 44 de revêtement, correspondant à la partie active PA, dans
les directions dans lesquelles les grilles 45 de diffrac-
tion sont formées. En ce qui concerne les longueurs des diverses parties, la longueur de la partie RBD est de plusieurs centaines de micromètres à plusieurs micromètres,
la longueur de la partie active est de plusieurs centai-
nes de micromètres et la longueur de la partie RBD et guide d'onde (partie RBD-GO) est de plusieurs centaines
de micromètres.
82154
De même, dans le cas o l'on utilise un laser à réaction distribuée (DFB), le but visé peut être atteint par la formation radiale de grilles de diffraction d'une
manière sensiblement similaire.
La description précédente a été donnée dans
le cas o les éléments d'émission de lumière sont agencés dans une dimension de façon à passer par un point Po mais, également dans le cas o les éléments d'émisssion de lumière sont agencés dans deux dimensions, le but prévu peut être atteint de la même manière par agencement des directions d'émission de lumière afin qu'elles passent par un point Po. Un exemple d'une telle réalisation est
montré sur les figures 8A et 8B.
La figure 8A est une vue en perspective d'une
quatrième forme de réalisation de l'invention qui consti-
tue un réseau de diodes laser bidimensionnel, et la figure
8B est une coupe transversale des parties laser indivi-
duelles, c'est-à-dire des parties d'émission de lumière
montrées sur la figure 8A.
Un procédé de fabrication d'une telle forme de réalisation sera décrit ciaprès. Tout d'abord, un film à réflexion multicouche (couches d'AúGaAs de type N et de GaAs de type N) 62 est formé sur un substrat 61 en GaAs de type N, et d'autres couches d'A2GaAs et de GaAs de type N sont formées sur le film 62, après quoi une partie projetée 63 est formée par attaque à sec. Ensuite, des zones 64 de type P sont réalisées par
diffusion de Zn et une jonction PN est formée. Une élec-
trode 65 d'arrivée de courant est formée, après quoi elle est amincie à environ 70 Vm par rodage. La référence
numérique 66 désigne les surfaces extrêmes d'émission.
Ensuite, une électrode ohmique 67 de type N est formée
sur la surface arrière et l'ensemble du cristal est incur-
vé comme montré sur la figure 8A. En conséquence, on obtient un dispositif d'émission de faisceaux multiples
82154
analogue à un réseau bidimensionnel, présentant des direc-
tions d'émission différentes.
La figure 9 montre schématiquement une cinquiè-
me forme de réalisation du dispositif d'émission de fais-
ceaux multiples selon l'invention. Sur la figure 9, les
références numériques 111, 112 et 113 désignent des élé-
ments d'émission de lumière émettant un faisceau laser.
Ces éléments constituent ensemble un réseau laser 114.
La référence numérique 115 désigne un revêtement (appelé ci-après couche de réflexion du film multicouche) destiné à accroître le facteur de réflexion et à protéger une surface extrême 116 du réseau laser 114. Dans cette forme de réalisation, du a-Si (silicium amorphe) et du SiO2 sont
utilisés pour la couche 115 de réflexion du film multicou-
ches afin que le facteur de réflexion de ce dernier soit
de 80%.
La référence numérique 117 désigne un film d'indice de réfraction n (appelé ci-après la couche de réfraction). La couehe 117 de réfraction est usinée de façon à avoir un angle 0 d'inclinaison sur chacun de
ses côtés opposés. Sur la figure 9, l'angle est repré-
senté de façon exagérée. Cette couche 117 de réfraction
est une partie qui constitue la base de la présente inven-
tion pour protéger l'autre surface extrême 118 du faisceau laser 114 et en maîtriser le facteur de réflexion tout en établissant un angle souhaité 0 entre les directions d'émission de lumière 111a, 112a et 113a. Les directions d'émission de lumière 111a et 113a à partir des éléments 111 et 113 d'émission de lumière, respectivement, sont
déviées vers l'extérieur de l'angle 0 par rapport à la di-
rection d'émission de lumière 112a provenant de l'élément 112, comme représenté. 0 est donné par la relation (0 + 0) = n.sin Q d'après la loi de Snell. En conséquence, si
l'on souhaite établir l'angle 0, on peut déterminer l'an-
le 0 d'après l'équation ci-dessus et l'usinage peut être
82154
réalisé. Lorsque 0 et O sont tous les deux très petits, l'équation cidessus devient approximativement (O + 0) = ne et, par conséquent, O peut être déterminé d'après 9 = f/(n-1). Dans la présente forme de réalisation, 0 = 5 , n = 1,5 et O = 10'. La substance utilisée pour la couche 117 de réfraction peut être toute substance pouvant être
bien jointe au réseau laser 114 et ayant une grande résis-
tance électrique. L'indice de réfraction n est choisi de manière que la couche de réfraction possède un facteur de réflexion souhaité de la lumière pour le semiconducteur
utilisé pour la couche active. En général, si n est d'en-
viron 1, il est plus commode que la réflexion avec la
surface de l'air soit faible et que le facteur de ré-
flexion de la couche active ne devienne pas trop bas.
Ainsi, dans cette forme de réalisation, on choisit du SiO2. L'indice de réfraction n du SiO2 est n - 1,5, et, par conséquent, le facteur de réflexion avec l'air est
de l'ordre de plusieurs pourcents.
Dans la présente forme de réalisation, l'inter-
valle entre les éléments d'émission de lumière 111-113, à savoir l'intervalle ú du réseau, est de 20 pm mais, en variante, il peut être de 50 pm ou de 100 im. Dans ce dernier cas, pour maintenir O à une valeur de l'ordre de 10', seuls plusieurs micromètres des éléments 111
et 113, d'émission de lumière, proches de leurs extrémi-
tés avant, peuvent être inclinés et les parties restantes peuvent être réalisées de façon à être parallèles à la
surface extrême 118.
La présente forme de réalisation sera mainte-
nant décrite plus en détail en référence aux figures
1OA et 10B. Ces figures 1OA et 10B représentent un exem-
ple dans lequel la couche de réfraction est usinée à deux angles d'inclinaison différents 01 et 2' mais le principe est tout à fait le même que celui illustré sur
la figure 9. Le procédé de fabrication sera décrit ci-
82154
après. Tout d'abord, on fait croître successivement sur un substrat 121 de GaAs de type N, par le procédé d'épitaxie linéaire moléculaire, une couche 122 de GaAs de type N d'une épaisseur de 1 pm, une couche 123 d'AúGaAs de type N d'une épaisseur de 2 pim, une couche
124 de GaAs non dopé d'une épaisseur de 0,1 pm, une cou-
che 125 d'At GaAs de type P d'une épaisseur de 1 Um et
une couche 126 de GaAs de type N d'une épaisseur de 0,15gm.
Ensuite, on traite verticalement une surface
de résonance R à l'aide d'un faisceau ionique et on l'en-
fouit jusqu'à la partie intermédiaire de la couche 122 de GaAs de type N. Puis on forme du SiO2 à une épaisseur de 4 pm par pulvérisation à haute fréquence, après quoi ce SiO2 est attaqué à sec jusqu'à la couche 126 de GaAs de type N+ pour former une partie 120 d'arrivée de courant. En outre, dans une zone limitée par C1 et C2, le film de SiO2
est traité verticalement par le procédé à faisceau ioni-
que en utilisant un masque de Cr, et il est enfoui jus-
qu'à la couche 122 de GaAs de type N. Puis on dépose par évaporation du Cr-Au en tant qu'électrode ohmique 128, tandis que la surface extreme est protégée par une
réserve photographique (du type AZ-1350J) et, comme mon-
tré sur la figure 10A, l'attaque pour la séparation est effectuée pour ne laisser que la partie de SiO2 qui est proche de la partie 120 d'arrivée ou d'introduction de courant. Enfin, une électrode ohmique 129 de type N
est formée sur la surface arrière et soumise à un traite-
ment thermique, après quoi elle est tracée en des posi-
tions indiquées en B sur la figure lOB. Les deux positions
B de la figure 10B montrent les mêmes points de répéti-
tion, et le dessin réel est répété à cette période.
82154
En ce qui concerne les dimensions des diverses parties, la longueur Lc de la cavité est de 300 gm, le pas Q est de 50 gm, les angles d'inclinaison 91 et 2 sont
d'environ -7 à environ 15 , respectivement, et la lon-
gueur W est d'environ 20 im. Les directions respectives
d'émission de lumière sont déviées comme si elles par-
taient toutes d'un point Po.
La figure 11 montre une modification apportée à la forme de réalisation décrite précédemment, et elle correspond à la figure 10A. Une caractéristique de cette modification est que la forme de la surface de la couche de réfraction est modifiée afin que la distance entre la surface de résonance et la surface de réfraction soit
la même pour chaque lumière émise.
Un exemple du procédé de fabrication d'un dispositif semiconducteur ayant une telle structure (en particulier le dispositif montré sur la figure 9) sera à présent décrit en référence aux figures 12A, 13 et 14. Tout d'abord, sur la figure 12A, une partie
144 de réseau laser comprenant plusieurs groupes d'élé-
ments d'émission de lumière 141a, 142a, 143a; 141b, 142b, 143b; ... est réalisée par le procédé décrit, par exemple, dans Takeshi Ikeda: OPTRONICS 9 (1984) 64. Ensuite, la partie du réseau laser est revêtue d'une
couche 145 de réflexion à film multicouche formée de a-
Si et SiO2, puis elle est revêtue d'une couche 147 de réfraction d'une épaisseur de plusieurs pm, formée de SiO2. Les références numériques 146 et 148 désignent les surfaces extrêmes opposées de la partie 144 du réseau laser. Ensuite, comme montré sur la figure 13, des surfaces inclinées ayant chacune un angle O sont usinées sur la surface de la couche 147 de réfraction. Cette opération peut être effectuée par le procédé d'attaque à sec (usinage par faisceau ionique) à l'aide d'un masque présentant, en section, une forme de surface souhaitée comme montré sur la figure 14, la marque étant appliquée sur la surface de la couche 147 de réfraction. Sur la figure 14, la référence numérique 161 désigne l'ensemble du dispositif représenté sur les figures 12A et 12B,
la référence numérique 162 désigne un masque pour fais-
ceaux ioniques et la référence numérique 163 désigne
la direction d'incidence des ions.
Enfin, le dispositif est coupé suivant des lignes pointillées indiquées sur la figure 14, ce qui l'achève.
D'autres modifications de la forme de réalisa-
tion précédente seront à présent décrites.
(I) Dans la forme de réalisation décrite précé-
demment, on a illustré un dispositif duquel de la lumière
est émise dans trois directions, mais le nombre de direc-
tions d'émission de lumière peut être établi de façon arbitraire et, par exemple, si l'on adopte la conception telle qu'illustrée sur la figure 15, de la lumière peut être émise dans cinq directions. Dans cet exemple, une couche 178 de réfraction est usinée de façon à avoir une forme concave. Les références numériques 171 - 175 désignent des éléments d'émission de lumière, la référence numérique 176 désigne une partie de réseau laser, la référence numérique 177 désigne une couche de réflexion
multicouche et les références numériques 171a-175a dési-
gnent les directions d'émission de lumière à partir des
éléments 171-175 d'émission de lumière.
(II) Dans la forme de réalisation décrite précédemment, la couche de réfraction est usinée de façon à avoir une forme concave, mais un effet similaire peut être obtenu même si la couche de réfraction est usinée à une forme convexe ou à toute autre forme comme montré
sur la figure 16A ou 16B. Les références numériques 181-
82154
183 désignent des éléments d'émission de lumière, la référence numérique 184 désigne une partie de réseau laser, la référence numérique 185 désigne une couche de réflexion multicouche, les références numériques 186a et 186b désignent des couches de réfraction et les réfé- rences numériques 181a-183a et 181b-183b désignent les
directions d'émission de lumière.
(III) Dans la forme de réalisation décrite précédemment, des faisceaux sont émis dans différentes directions, mais un seul faisceau est émis dans chacune des directions. Cependant, un laser duquel plusieurs
faisceaux sont émis dans chaque direction peut être réali-
sé de la manière suivante. Ainsi, la puissance du faisceau
émis dans chaque direction est augmentée. i) Sur la figure 13, on ne procède pas à la coupe du dispositif suivant
les lignes pointillées. ii) La couche de réfraction est usinée comme
montré sur la figure 12B.
* (IV) Les éléments d'émission de lumière peuvent être, par exemple, des diodes électroluminescentes plutôt
que des diodes laser.
(V) Il n'estpasnécessaire que la forme de la couche de réfraction présente une différence de niveau, mais un effet similaire peut être obtenu même si la forme de la couche de réfraction est modifiée progressivement et en continu, par exemple comme montré sur la figure
17. Les références numériques 191-193 désignent des élé-
ments d'émission de lumière, la référence numérique 194
désigne une partie de réseau laser, la référence numéri-
que 195 désigne une couche de réflexion multicouche,
la référence numérique 196 désigne une couche de réfrac-
tion, et les références numériques- 191a-193a désignent
les directions d'émission de la lumière.
82154
(VI) Il n'est pas toujours nécessaire que
la surface de la couche de réfraction présente un change-
ment de forme, mais un effet similaire peut être obtenu
même si la forme de la couche 187 de réfraction est apla-
tie, comme montré sur la figure 18, par exemple, et l'in- dice de réfraction n de la couche de réfraction 187 est modifié de façon spatiale comme montré sur la figure
19. Les références numériques 188-190 désignent des élé-
ments d'émission de lumière, la référence numérique 197
désigne une partie de réseau laser, la référence numé-
rique 198 désigne une couche de réflexion multicouche et les références numériques 188a-190a désignent les
directions d'émission de la lumière.
(VII) Un effet similaire peut être obtenu même si à la fois la forme et l'indice de réfraction
de la couche de réfraction sont modifiés dans l'espace.
La figure 20 montre une sixième forme de réali-
sation de la présente invention qui utilise un guide
d'onde à film mince, et plus particulièrement une struc-
ture planaire. Le procédé de fabrication de cette forme
de réalisation sera à présent décrit.
Tout d'abord, une structure hétérogène double ordinaire, c'est-à-dire une couche 212 de revêtement, une couche active 213 et une couche 214 de revêtement,
est obtenue par croissance sur un substrat 211.
Ensuite, dans la partie guide d'onde PGO, des guides d'ondes 218a, 218b et 218c sont formés de façon à être dotés d'une différence d'indice de réfraction par rapport à la partie autre que les guides d'ondes,
par le procédé de photolithographie ordinaire et diffu-
sion d'impuretés, et de façon à former en ligne droite, en
outre, un certain angle 0. Dans ce cas, l'indice de ré-
fraction doit être établi de façon à présenter une varia-
tion dans la surface parallèle à la couche active 213.
Ensuite, des électrodes 216a, 216b et 216c sont formées
82154
sur la couche 214 de revêtement de la partie PL corres-
pondant aux guides d'ondes 218a, 218b et 218c, respective-
ment. La relation de temps entre la formation de ces électrodes - et la formation de la partie guide d'onde doit être modifiée en conformité avec les températures
de traitement thermique des étapes respectives.
Puis une gorge 217 destinée à séparer la par-
tie guide d'onde PGO de la partie PL est formée à proximi-
té de la limite entre le substrat 211 et la couche de revêtement 212, par attaque chimique. L'un des miroirs
résonateurs de la partie laser est constitué par la sur-
face de la paroi de cette gorge 217 qui est adjacente à la partie laser, et l'autre des miroirs résonateurs peut être constitué par l'utilisation de la surface clivée d!un semiconducteur ordinaire (dans le cas de la figure , la zone de la surface extrême opposée à la gorge
217 est adjacente à la partie 215 du réseau laser).
Les références numériques 219a, 219b et 219c désignent les directions d'émission de la lumière. En ce qui concerne les dimensions des composants montrés sur la figure 20, les épaisseurs des couches de revêtement 212 et 214 sont d'environ 2 Bm, l'épaisseur de la couche active 213 est d'environ 0,1 lm, la largeur de bande de la partie 215 de réseau laser est de plusieurs gm, son pas est d'environ 100 im, la longueur de la cavité (la longueur de la partie laser) est d'environ 300 jim, la largeur de la gorge 217 est de 1-2 um, sa profondeur est de 3-5 pm, la longueur de la partie guide d'onde est de plusieurs centaines de lm, la largeur du guide
d'onde 218a-218c est de plusieurs gm, et l'angle de diver-
gence g des directions d'émission de lumière 219a-219c
est de plusieurs degrés.
Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 20, chacun des guides d'ondes 218a-218c est formé
en ligne droite à un certain angle 0, bien que la forma-
82154
tion de ces guides d'ondes ne soit pas limitée à des lignes droites. Autrement dit, les guides d'ondes peuvent être formés de manière que la lumière diverge radialement
à l'instant o,finalement, la lumière est émise des gui-
des d'ondes et, par exemple, des guides d'ondes courbés
comme montré sur la figure 21 sont également possibles.
La figure 21 montre une modification de la forme de réalisation décrite précédemment. Les guides d'ondes 228a-228c représentés en traits pointillés sont
rectilignes à proximité de la gorge 217, mais ils s'incur-
vent progressivement et radialement vers la surface extrê-
me de laquelle la lumière est émise.
Dans ces dispositifs, trois faisceaux laser parallèles sont obtenus lorsque la partie 215 de réseau laser est mise en oscillation par l'introduction d'un courant dans cette partie. Ces faisceaux laser traversent la gorge 217 dans les guides d'ondes radiaux 218a-218c ou 228a228c et ils sortent sous la forme de faisceaux laser radiaux.
Dans la description précédente, pour former
la partie guide d'onde, on a prévu une différence d'indice
de réfraction entre les guides d'ondes et la partie res-
tante, par diffusion d'impuretés mais, à part ce procédé, on peut aussi faire varier l'indice de réfraction en introduisant des ions ou en désordonnant la structure
en super-grille.
De plus, la figure 20 montre la structure planaire mais, lorsqu'un laser à structure hétérogène enfoui (BH) est utilisé comme partie laser, le confinement de la lumière dans la partie guide d'onde peut être obtenu de façon plus efficace. Ainsi, si dans le procédé de fabrication d'une diode laser, on effectue une attaque chimique
en laissant la zone active de la partie laser et en lais-
sant en même temps les parties à utiliser comme guides d'ondes et en achevant par croissance en enfouissement la partie
82154
de confinement de la lumière de chaque élément d'émission de lumière et la portion de confinement de lumière de la partie guide d'onde, le confinement de la lumière
dans la partie guide d'onde devient très efficace.
Lorsque l'on utilise le laser à résonateur Fabripellow tel que montré sur les figures 20 et 21, la lumière laser passe à travers l'air (correspondant à la gorge 217) pour former un résonateur, après quoi elle est introduite dans les guides d'ondes. Par conséquent, l'élargissement de la lumière laser ou la réflexion de la lumière sur la surface extrême des guides d'ondes qui est adjacente à la gorge 217 peut se produire et faire diminuer la quantité de lumière entrant dans les
guides d'ondes, ou bien peut être à l'origine d'une inter-
férence ou diaphonie.
Pour s'opposer à ceci, on peut remplir la gorges 217 d'une substance ayant un indice de réfraction élevé. Dans ce cas, l'amplitude de l'indice de réfraction
est choisie à une valeur inférieure à l'amplitude de l'in-
dice de réfraction de la partie autre que le guide d'onde 218a-218c ou 228a-228c dans la partie du guide d'onde
décrite précédemment.
Les figures 22A et 22B sont respectivement
une coupe transversale et une vue en plan d'une modifica-
tion apportée à la sixième forme de réalisation utilisant
un laser RBD (à réflexion de Bragg distribuée).
Tout d'abord, une couche 232 de revêtement, une couche active 233 et une couche 234 de revêtement
sont formées successivement sur un substrat 231.
Ensuite, la couche 234 de revêtement corres-
pondant à la partie à réflexion de Bragg (RBD) et à la partie RBD et guide d'onde (RBD-GO), est retirée par attaque chimique sur une épaisseur de plusieurs centaines de nanomètres, et des grilles de diffraction 235 d'une
période de plusieurs centaines de nanomètres y sont for-
82154
mées par exposition d'interférences. En outre, des électro-
des 236a, 236b et 236c sont formées sur la surface supé-
rieure de la couche de revêtement 234 correspondant à
la partie active.
Enfin, dans la partie guide d'onde, des guides d'ondes 237a, 237b et 237c sont formés dans une surface parallèle à la couche active 233. Dans ce cas, la forme des guides d'ondes peut être droite ou radiale mais, dans tous les cas, les guides d'ondes doivent être formés de manière que la lumière soit émise sous un certain
angle 0 à l'instant d'émission de la lumière.
Lorsqu'un tel laser RBD est utilisé, le milieu dans lequel la lumière laser est transmise ne change pas dans la partie laser ni dans la partie guide d'onde, et ceci a pour avantage de rendre pratiquement impossible l'élargissement de la lumière laser ou de la réflexion
de la lumière sur la surface extrême des guides d'ondes.
Un effet similaire peut être prévu lorsque
l'on utilise un laser DFB (à réaction distribuée).
Les figures 23A et 23B montrent une modifica-
tion de la sixième forme de réalisation. Cettemodification est d'une conception presque similaire à celle de la modification de la figure 20 ou 21 et il est donc inutile de la décrire. Une caractéristique de cette modification est que, comme montré sur la figure 23B, des gorges 240 de forme en V sont ménagées dans la partie laser d'un substrat 241 correspondant aux positions des réseaux laser 245. Dans le processus consistant à faire croître une couche 242 de revêtement, une couche active 243 et une couche 244 de revêtement sur le substrat 241, ces gorges 240 peuvent contribuer à améliorer l'indice de réfraction au voisinage de cette zone, améliorant les
caractéristiques d'émission de lumière du laser.
La figure 24 représente une septième forme
de réalisation de l'invention et elle montre plus particu-
82154
lièrement un réseau monolithique de trois éléments d'émis-
sion de lumière laser 311, 312 et 313. Des paires d'électrodes 311a et 311b, 312a et 312b et 313a et 313b
sont disposées sur les côtés opposés des éléments respec-
tifs 311, 312 et 313. La référence numérique 314 désigne des zones limites dans lesquelles l'isolation entre les électrodes des différents éléments (par exemple entre
les électrodes 311b et 312a ou 312b et 313a) est maintenue.
De plus, ú désigne l'intervalle du réseau, et les référen-
ces numériques 311c, 312c et 313c désignent les directions
d'émission de lumière des lasers 311, 312 et 313, respec-
tivement. En faisant différer les uns des autres les courants introduits dans les électrodes respectives de chaque paire d'électrodes 311a et 311b, 312a et 312b, 313a et 313b, on peut dévier d'un angle 0 comme montré sur la figure 24, les directions d'émission de lumière des lasers 311, 312 et 313. Par exemple, en introduisant
dans l'électrode 311a un courant supérieur à celui intro-
duit dans l'électrode 311b, on incline la direction d'é-
mission lumineuse 311c par rapport à la direction 312c perpendiculaire à la surface extrême des éléments, comme
montré sur la figure 24.
La figure 25 est une coupe transversale des lasers individuels 311, 312 et 313 de la figure 24, suivant la ligne A-A' de la figure 24. Le procédé de fabrication sera à présent décrit en référence à cette figure. Tout d'abord, une couche 322 de GaAs de type N, constituant une couche tampon, et une couche 323
d'AúxGal-xAs de type N constituant une couche de revête-
ment, sont formées sur un substrat 321 de GaAs de type N. Lorsque l'on utilise le procédé d'épitaxie linéaire moléculaire, du Si est utilisé comme dopant de type N.
82154
Ensuite, une couche 324 de GaAs non dopé, constituant une couche active, une couche 325 d'AexGal-xAs de type P (dopée au Be) et une couche 326 de GaAs de type P sont obtenues par croissance, après quoi la couche 326 est éliminée par décapage jusqu'à proximité de la couche 324 de GaAs non dopé. La référence numérique 327 désigne un film isolant constitué d'un film de SiO2 ou analogue, et la zone dans laquelle un courant est introduit est
limitée aux parties 328a et 328b par ce film isolant.
En général, l'intervalle entre les parties 328a et 328b
est de plusieurs gm. Sur la figure 25, la référence numé-
rique 329 désigne une électrode.
Un intervalle 2 de réseau (voir figure 24) des lasers à semiconducteurs de la présente invention est de 100 gm, et on peut faire varier les directions
d'émission entre les réseaux, chacune de O = 2 , en éta-
blissant une différence entre les courants introduits
dans la paire d'électrodes 311a et 311b.
Il est difficile, sur la figure 24, de dévier en continu l'angle O de déviation de la lumière sur une
large plage de + 10 , par exemple, et il est donc préféra-
ble d'utiliser un tel angle O en combinaison avec la conception de la cinquième forme de réalisation, par
exemple.
La figure 26 en montre un exemple, c'est-
à-dire une modification apportée à la septième forme de réalisation. Tout d'abord, les surfaces de résonance des éléments 331, 332 et 333 d'émission de lumière sont usinées à l'avance afin d'avoir un angle prédéterminé 0 et on ajuste un petit angle i en faisant différer les uns des autres les courants introduits dans les paires
d'électrodes 331a et 331b, 332a et 332b, 333a et 333b.
Dans ce cas, les sections des lasers indivi-
duels 331, 332 et 333 ont la structure montrée sur la figure 25, comme dans la forme de réalisation représentée
82154
23-
sur la figure 24.
La réalisation de la fiugre 26 est très avanta-
geuse pour modifier et établir les directions d'émission à partir de trois éléments d'émission de lumière ou plus, car (I) l'angle O est déterminé par le procédé utilisant le photomasque et faisant appel au processus de photolithographie ou analogue et, par conséquent, comme montré sur la figure 24, il n'existe aucune limite
(limites supérieure et inférieure) de la valeur de l'an-
gle de déviation, et
(II) un réglage fin de l'angle > peut être ef-
fectué alors que le système optique de balayage est en
état de formation d'image.
La figure 27 est une coupe transversale mon-
trant un exemple dans lequel les éléments d'émission de lumière de la septième forme de réalisation sont formés suivant un type appelé type bipolaire hétérogène. Le
procédé de fabrication sera à présent décrit.
Tout d'abord, une couche 342 d'InGaAsP de type P, une couche 343 d'InP de type N et une couche 344 d'InGaAsP de type N sont formées successivement sur un substrat 341 d'InP de type N, par le procédé d'épitaxie en phase liquide, et une structure métha est formée par attaque chimique, après quoi elle est enfouie dans une couche 345 d'InP de type P+, également par le procédé d'épitaxie en phase liquide. En outre, un film isolant
346 de SiO2 est formé, après quoi des électrodes Au-
Sn 348 et 349 et des électrodes Au-Zn 347a et 347b sont
formées.
En réglant indépendamment le courant introduit dans les électrodes 347a et 347b, on peut dévier d'un
angle, les directions d'émission de lumière laser.
Il n'est pas nécessaire que tous les lasers individuels constituant le réseau comprennent des moyens
82154
permettant de dévier l'angle A. De plus, l'angle O de différence entre les directions pré-établies d'émission
de lumière varie habituellement d'une valeur prédéter-
minée, mais peut prendre différentes valeurs telles que 01, 02' 0 39..., comme demandé. La figure 28 représente une huitième forme de réalisation de l'invention. Sur la figure 28, les références numériques 411-415 désignent des éléments laser à semiconducteurs individuels, et les références numériques 411a-415a correspondent aux zones des éléments laser à semiconducteurs 411-415 dans lesquelles un courant
est introduit, c'est-à-dire des zones d'émission de lumiè-
re. Les angles formés par les prolongements (appelés ci-après les directions de résonance) 411b-415b et les zones 411a-415a avec les normales 418 aux surfaces de résonance 416 et 417 sont respectivement Oa, Ob, Oc, Od
et Oe.
Les surfaces de résonance 416 et 417 sont parallèles entre elles car les surfaces de clivage du cristal (par exemple GaAs) habituellement utilisé comme substrat sont utilisées en tant que telles surfaces de résonance, mais lorsque le degré de parallélisme peut quelque peu différer comme dans le cas d'un décapage ou d'une attaque à sec, la surface de résonance 416 du côté avant d'émission des lasers est considérée comme
référence.
La lumière renvoyée par les surfaces de réso-
nance 416 et 417 est déviée sensiblement en fonction de la loi de Snell lorsqu'elle est émise à partir de
la surface de résonance 416. Sur la figure 28, les réfé-
rences numériques 411c-415c désignent les directions
d'émission de lumière.
Dans ce cas, si l'angle formé par toute direc-
tion d'émission de lumière avec la normale 418, c'est-
à-dire l'angle d'émergence, est O, il est établi la rela-
tion: n/q = sinO/sino. En supposant, par exemple, un cas dans lequel de la lumière est émise par un cristal
de GaAs, la lumière laser émerge à environ 3,5 par rap-
port à la normale 418 si on choisit 0 égal à 1 , car n (l'indice- de réfraction du cristal) est d'environ 3,5 et nO (l'indice de réfraction de l'air) est d'environ 1. Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 28, il est possible de produire un dispositif d'émission de faisceaux multiples dans lequel les angles d'émergence Sa, Ob, Oc, Gd et Ge sont respectivement de +3,5 , +1,750, 0,00 , -1,75 et -3,5', en donnant à 0a, 0b, Oc, 0d et 0e les valeurs respectives de +1,00, +0,5 ,
0,00, -0,5 et -1,0 .
La figure 29 est une coupe transversale sur la ligne A-A' de la figure 28. Le procédé de fabrication sera à présent décrit en détail en référence à cette figure. Tout d'abord, on forme successivement sur
un substrat 421 de GaAs de type N, par le procédé d'épi-
taxie linéaire moléculaire, une couche 422 de GaAs de type N d'une épaisseur de 1 pm, constituant une couche tampon, une couche 423 d'AúGaAs de type N d'une épaisseur de 2 gm, constituant une couche de revêtement, une couche
424 de GaAs non dopé d'une épaisseur de 0,08 Vm consti-
tuant une couche active, une couche 425 d'AtGaAs de type P d'une épaisseur de 1,5 im constituant une couche de
revêtement, et une couche 426 de GaAs de type P+ d'une é-
paisseur de 0,1 im constituant une couche de recouvrement.
Ensuite, un film 427 de nitrure de silicium d'une épaisseur de 0,2 pm est formé par le procédé de
dépôt chimique en phase vapeur sous plasma afin de limi-
ter la zone dans laquelle un courant est introduit, après quoi une partie du film de nitrure de silicium (les zones 411a-415a de la figure 28) est éliminée par le procédé de photolithographie. La largeur de bande (largeur W de la zone dans laquelle un courant est introduit) est de 5 pm. De plus, cinq bandes sont formées à un angle
de 0,5 .
Ensuite, on forme, comme électrode supérieure, une électrode ohmique de Cr-Au qui est divisée en cinq
électrodes indépendantes 411d-415d.
De plus, le substrat 421 de GaAs est raboté à une épaisseur de 100 im par rodage, après quoi une électrode d'Au-Ge est déposée par évaporation afin de former une électrode ohmique 429 de type N. Puis on procède à un traitement thermique de diffusion, après quoi les surfaces de résonance 416
et 417 sont formées par clivage comme montré sur la figu-
re 28. La surface 429 est divisée par rainurage. Le pas de chaque laser est de 100 im sur la surface de résonance 416. Par ailleurs les électrodes respectives 411d-415d sont connectées indépendamment les unes des autres à
l'extérieur par des liaisons par fil (non représentées).
La longueur de la cavité (intervalle entre les surfaces
de résonance 416 et 417) est de 300 im.
Ainsi, on peut former de façon monolithique cinq éléments laser dont les directions d'émission de lumière diffèrent les unes des autres de 1,75 , dans le même plan. En ce qui concerne l'angle 0, s'il doit être choisi à une valeur trop grande, l'angle d'incidence sur les surfaces de résonance devient important et le facteur de réflexion diminue. Par conséquent, l'angle
0 peut être avantageusement compris entre +15 et -15 .
En particulier, jusqu'à un angle 0 d'environ +3 , l'ac-
croissement du courant de seuil d'oscillation est de l'ordre de 10 - 20% et ceci est aisé à commander. De
plus, l'angle d'émergence 0 de la lumière peut être modi-
fié jusqu'à une valeur de l'ordre de +10 .
La présente forme de réalisation a été décrite en regard à un laser de type à électrodes en bandes (une
82154
forme de laser de type à guide d'onde de gain) utilisant un système GaAs, mais la présente invention peut également être appliquée à d'autres lasers de type à guide d'onde
de gain, tels qu'un laser du type à bombardement de pro-
tons, et elle est également efficace avec un laser de type à guide d'onde à indice de réfraction de structure
BH, de structure à arêtes d'ondulations ou analogues.
Dans les formes de réalisation décrites ci-
dessus, on a représenté un dispositif d'émission de fais-
ceaux multiples formé de façon que les lumières provenant
de plusieurs éléments semiconducteurs d'émission de lumiè-
re émergent dans des directions différentes comme si elles provenaient d'un point Po, mais en plaçant, en outre, à proximité du point Po, un photodétecteur destiné à détecter la lumière émergeant de la surface extrême opposée à la surface extrême d'émission de lumière des
éléments d'émission de lumière, on peut effectuer effica-
cement, par une réalisation simple, la commande de sortie
du dispositif d'émission de faisceaux multiples. Un exem-
ple d'une telle réalisation sera à présent décrit.
Les figures 30 à 33 représentent une neuvième forme de réalisation du dispositif d'émission de faisceaux
multiples selon l'invention.
Sur la figure 30, des éléments laser 431, 432, 433 et un photodétecteur 434 sont formés de façon monolithique sur un substrat 435. Les surfaces extrêmes 431a, 432a et 433a (ou 431b, 432b et 433b) d'émission
de lumière des éléments laser 431, 432 et 433, respective-
ment, sont situées sur la même circonférence, et la surfa-
ce de réception de lumière du photodétecteur 434 est située au point d'intersection P entre les directions d'émission de lumière 431c, 432c et 433c des éléments laser 431, 432 et 433. En outre, les films entrant dans la constitution des éléments laser 431, 432 et 433 et du photodétecteur 434 sont totalement identiques les
2154-
uns aux autres et leurs couplages électriques sont formés de façon inverse, et ces éléments et le photodétecteur se comportent comme des éléments d'émission de lumière
et comme un élément de détection, respectivement.
Les surfaces extrêmes 431a, 432a et 433a d'é- mission de lumière des éléments laser 431, 432 et 433 ainsi formés et la surface de réception de lumière du photodétecteur 434 sont soumises au décapage par faisceau ionique réactif et sont finalement soumises à un décapage
chimique. Dans la présente forme de réalisation, on utili-
se un système acide sulfurique-eau oxygénée comme liquide
de décapage chimique.
Le procédé de fabrication sera à présent décrit.
En référence à la figure 31, on forme successi-
vement sur un substrat 435 de GaAs de type N, une couche tampon 441 de GaAs de type N d'une épaisseur de 1,5 pim, une couche 442 de revêtement de GaAIAs de type N d'une épaisseur de 1 Vm, une couche active 443 de GaAs non
dopé d'une épaisseur de 0,5 pm, une couche 444 de revête-
ment de GaAeAs de type P d'une épaisseur de 1 pm et une
couche 445 de recouvrement de GaAs de type P d'une épais-
seur de 0,5 gm.
Ensuite, sur le cristal à structure hétérogène double ainsi formé, on procède à la formation d'un masque à l'aide du procédé de photolithographie afin d'obtenir
la forme souhaitée.
* La configuration du masque ainsi obtenue est é-
tablie de façon que les directions d'émission de lumière 431c, 432c et 433c des éléments laser soient décalées chacune de 1,3' et que le photodétecteur 434 puisse être réalisé au point d'intersection P entre les directions
d'émission de lumière.
Le cristal ainsi formé est éliminé jusqu'à
la surface du substrat 435 par attaque au faisceau ioni-
que réactif afin que l'on obtienne la forme telle que
82154
montrée sur les figures 30 et 32.
La figure 33 est une vue en plan correspondant à la figure 30 et montrant les relations de position
entre les trois éléments laser 431-433 et le photodétec-
teur 434. Ce dernier est réalisé au point d'intersection P des directions d'émission de lumière 431c, 432c et 433c des éléments laser 431, 432 et 433, comme décrit précédemment, et, par conséquent, il est donc devenu
possible au photodétecteur ionique 434 de recevoir effica-
cement les lumières provenant des éléments laser 431, 432 et 433. Il est donc devenu possible de régler les quantités de lumière des éléments laser individuels 431,
432 et 433, avec une plus grande précision.
Le procédé de commande des éléments laser
sera à présent décrit en référence à la figure 33.
Tout d'abord, les électrodes 431d, 432d et 433d des éléments laser 431, 432 et 433, respectivement, sont commandées indépendamment. Les lumières ne peuvent être contrôlées toutes ensemble et, par conséquent, les éléments laser sont commandés en série dans le temps et les quantités de lumière des éléments laser 431, 432 et 433 sont stabilisées en étant comparées à la valeur de référence. Cette opération de stabilisation est effectuée, par exemple, pendant un intervalle blanc
par rapport à l'enregistrement d'image.
De plus, dans le cas d'une réalisation dans laquelle les axes optiques pour lesquels les intensités des faisceaux de rayonnement des éléments laser deviennent maximales, reviennent aux surfaces extrêmes 431a, 432a et 433a d'émission de lumière dans les relations de posi-
tion entre les éléments laser 431, 432 et 433 et le photodétecteur 434, un autocouplage des éléments laser 431, 432 et 433 apparaît et il en résulte une instabilité de leurs caractéristiques. Par conséquent, une réalisation 215 dans laquelle les faisceaux lumineux ne reviennent pas aux surfaces extrêmes d'émission de lumière 431a, 432a
et 433a des éléments laser 431, 432 et 433 devient néces-
saire. Autrement dit, si la surface de réception de lumiè-
re du photodétecteur 434, c'est-à-dire la surface réflé- chissante pour le faisceau incident, est inclinée de tout angle convenable, les quantités de lumière revenant aux surfaces extrêmes d'émission de lumière deviennent très petites et l'instabilité des caractéristiques des
éléments laser peut être supprimée.
En ce qui concerne la direction de la surface de réception de lumière du photodétecteur 434, elle peut
correspondre à l'une quelconque des réalisations suivan-
tes:
(1) une réalisation dans laquelle ladite direc-
tion est tournée de façon arbitraire dans la direction d'une surface parallèle à la surface du substrat 435;
(2) une réalisation dans laquelle ladite direc-
tion est inclinée d'un angle quelconque dans une direc-
tion perpendiculaire à la surface du substrat 435; et
(3) une réalisation dans laquelle sont combi-
nées les réalisations (1) et (2) ci-dessus.
De plus, il est très avantageux, du point
de vue de l'efficacité de la réception de la lumière, d'ins-
taller le photodétecteur 434 au point d'intersection P des directions d'émission de lumière 431c, 432c et 433c des éléments laser 431, 432 et 433, bien qu'il ne soit pas toujours nécessaire d'installer le photodétecteur
au point d'intersection P. mais, même si le photodétec-
teur est installé dans une position plus ou moins écartée du point d'intersection P. ceci n'affecte pas l'efficacité
de la réception de la lumière.
En outre, le photodétecteur peut être installé sur le substrat des éléments laser ou sur la monture des éléments laser à l'aide d'un système hybride mais
82154
s'il est formé de façon monolithique avec les éléments
laser, ceci conduit à l'obtention d'un dispositif compo-
site dont la fabrication demande moins d'opérations et
dont la fiabilité est plus grande.
Dans les formes de réalisation décrites ci-
dessus, les valeurs de l'angle 9 formé entre les direc-
tions d'émission de lumière des éléments émetteurs de lumière dépend de l'intervalle de réseau (9 en mm) et de la distance focale du système optique utilisé mais, dans le cas d'un système optique habituellement utilisé, ayant une distance focale de l'ordre de 20 mm, la relation 1 40Q/Q 6 50 convient. Par exemple, dans les formes de réalisation décrites précédemment, on obtient un bon
résultat pourl= 100 gm, Po = 13 mm et 0 = 1,2 .
Le dispositif d'émission de faisceaux multiples selon l'invention est utile non seulement pour le système optique de déviation utilisant un balayage mécanique, comme décrit à titre d'exemple de l'art antérieur, mais pour un système utilisant l'effet de diffraction produit par l'ondulation tensio-active (SAW) utilisée comme
moyen de déviation de la lumière.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté
sans sortir du cadre de l'invention.
82154
Claims (15)
1. Dispositif d'émission de faisceaux multiples comportant plusieurs éléments semiconducteurs émettant
de la lumière, formés de façon monolithique sur un subs-
trat semiconducteur (11), caractérisé en ce que les élé- ments semiconducteurs émettant de la lumière sont formés de façon que les directions d'émission (12a-12e) des
lumières qu'ils émettent diffèrent les unes des autres.
2. Dispositif selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que les surfaces extrêmes d'émission de
lumière des éléments semiconducteurs émettant de la lumiè-
re sont réalisées de façon à former entre elles un angle fini.
3. Dispositif selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que les éléments semiconducteurs émettant de la lumière comprennent chacun une partie active à laser et une partie (45) formant grille de diffraction, et en ce que les directions d'agencement des grilles de diffraction des éléments sont formées radialement
autour d'un point prédéterminé (Po).
4. Dispositif selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que les éléments semiconducteurs (111, 112, 113) émettant de la lumière sont revêtus chacun, sur leur surface extrême (118) émettant de la lumière, d'une couche (117) de réfraction présentant plusieurs surfaces
de réfraction formant entre elles un angle fini qui cor-
respond à plusieurs faisceaux lumineux émis.
5. Dispositif selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que les éléments semiconducteurs émettant de la lumières comprennent des parties (PL) d'émission de lumière formées de façon monolithique et des guides d'ondes lumineuses (218a, 218b, 218c) destinés à guider les lumières émises par les parties d'émission de lumière, les guides d'ondes lumineuses étant formés de façon que les directions de guidage diffèrent les unes des autres.
6. Dispositif selon la revendication 5, carac-
térisé en ce que les parties d'émission de lumière sont
des diodeslaser.
7. Dispositif selon la revendication 6, carac- térisé en ce que les diodes laser comprennent chacune une partie laser active et une partie formant grille
de diffraction.
8. Dispositif selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que chacun des éléments semiconducteurs émettant de la lumière (311, 312, 313), comporte une paire d'électrodes (311a, 311b; 312a, 312b; 313a, 313b)
dans laquelle différentes quantités de courant sont intro-
duites, et la différence des quantités de courant intro-
duites entre les électrodes des paires diffère d'un
élément à l'autre.
9. Dispositif selon la revendication 8, carac-
térisé en ce que les surfaces extrêmes émettant de la
lumière des éléments semiconducteurs émettant de la lumiè-
re sont réalisées de façon à former entre elles un angle fini.
10. Dispositif selon la revendication 1, carac-
téris.é en ce que chacun des éléments semiconducteurs émettant de la lumière comporte une électrode en forme de bande réalisée de façon que sa direction longitudinale
forme un angle fini avec celle d'un autre élément.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'angle formé par la direction longitudinale de l'électrode analogue à une bande avec la surface extrême d'émission de lumière de chacun desdits
éléments diffère d'un élément à l'autre.
12. Dispositif selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que les éléments semiconducteurs émettant
de la lumière sont des diodes laser.
13. Dispositif selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que les directions d'émission des lumières émises par les éléments sont radiales par rapport à un
point prédéterminé (Po).
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte, à proximité dudit point prédéterminé, un photodétecteur (434) destiné à détecter la lumière émise depuis le côté opposé au côté d'émission
de lumière des éléments (431, 432, 433).
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le photodétecteur est réalisé de façon monolithique sur le substrat (435) sur lequel sont
formés les éléments semiconducteurs émettant de la lumiè-
re.
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