JP2563482B2 - 半導体レーザアレイ装置 - Google Patents
半導体レーザアレイ装置Info
- Publication number
- JP2563482B2 JP2563482B2 JP63133331A JP13333188A JP2563482B2 JP 2563482 B2 JP2563482 B2 JP 2563482B2 JP 63133331 A JP63133331 A JP 63133331A JP 13333188 A JP13333188 A JP 13333188A JP 2563482 B2 JP2563482 B2 JP 2563482B2
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- Japan
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- layer
- gaas
- semiconductor laser
- conductivity type
- substrate
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、固体レーザ励起用の高出力半導体レーザア
レイ装置に関するものである。
レイ装置に関するものである。
従来の技術 現在、Nd:YAG,Nd:glassなどの固体レーザの励起用の
光源には、フラッシュランプなどが用いられているが、
そのエネルギー変換効率は非常に悪く１％にも満たな
い。そこで、この光源には、半導体レーザを用いて効率
を高めようという試みが近年、なされている。すなわ
ち、固体レーザの吸収スペクトルに合う波長で励起する
ことにより大幅に効率を高めようというものである。効
率を高めることにより、余分な熱の発生も押えられ、従
来、必要であった冷却水が不要となり小型にもつなが
る。
光源には、フラッシュランプなどが用いられているが、
そのエネルギー変換効率は非常に悪く１％にも満たな
い。そこで、この光源には、半導体レーザを用いて効率
を高めようという試みが近年、なされている。すなわ
ち、固体レーザの吸収スペクトルに合う波長で励起する
ことにより大幅に効率を高めようというものである。効
率を高めることにより、余分な熱の発生も押えられ、従
来、必要であった冷却水が不要となり小型にもつなが
る。
しかしながら、固体レーザを励起するほど大出力の半
導体レーザを得るのは容易ではなく、半導体レーザの高
出力化が要望されている。
導体レーザを得るのは容易ではなく、半導体レーザの高
出力化が要望されている。
発明が解決しようとする課題 固体レーザ励起用の光源を半導体レーザで得る場合、
通常、高出力の半導体レーザを数多く並べる、すなわち
アレイ化しようとする試みがなされる。この場合、個々
の半導体レーザの光出力が大きければ、アレイ化の個数
も少なく有利なことは言うまでもない。しかしながら、
高出力を得るのに最も有望な発光部面積の非常に大きい
ブロードエリア構造の半導体レーザでも実用的には１個
当り1W程度が限界となっている。その限界を決めている
のは、一般に共振器端面における光吸収による局所的発
熱であり、温度上昇により、結晶は溶融、レーザ光は急
速に劣化する。
通常、高出力の半導体レーザを数多く並べる、すなわち
アレイ化しようとする試みがなされる。この場合、個々
の半導体レーザの光出力が大きければ、アレイ化の個数
も少なく有利なことは言うまでもない。しかしながら、
高出力を得るのに最も有望な発光部面積の非常に大きい
ブロードエリア構造の半導体レーザでも実用的には１個
当り1W程度が限界となっている。その限界を決めている
のは、一般に共振器端面における光吸収による局所的発
熱であり、温度上昇により、結晶は溶融、レーザ光は急
速に劣化する。
本発明は、上記欠点に鑑み、ブロードエリア構造にお
いて端面部での光吸収を防ぐことにより、高出力を得る
半導体レーザ装置を得るものである。
いて端面部での光吸収を防ぐことにより、高出力を得る
半導体レーザ装置を得るものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明の半導体レーザア
レイ装置は、一導電型のGaAs基板上に、前記一導電型の
GaAs層、Ga1-aAlaAs層、Ga1-bAlbAs層が順次均一に形成
され、その上に共振器端面近傍を除いて、Ga1-cAlcAs
層、前記基板と導電型の異なるGa1-dAldAs層、Ga1-eAle
As層、が順次均一に形成され、共振器端面近傍のGa1-bA
lbAs層および前記Ga1-eAleAs層上にはGa1-fAlfAs層が形
成され、前記Ga1-fAlfAs層の上にはGaAsコンタクト層が
形成され、前記GaAsコンタクト層の上には共振器端面近
傍を除いて共振器端面と垂直方向に複数のストライプ状
の電極が並んで形成されており、かつ、前記ストライプ
状の電極の下で前記Ga1-fAlfAs層、前記GaAsコンタクト
層は前記基板と異なる導電型を有し、前記ストライプ状
の電極が存在しない部分で前記Ga1-fAlfAs層の上部およ
び前記GaAsコンタクト層の上部は高抵抗を有し、かつAl
As混晶比が０≦ｃ＜ｂ＜ａ＜１、０＜ｅ＜ｂ＜ｄ、ｂ＜
ｆの関係にあることを特徴とする構成を有している。
レイ装置は、一導電型のGaAs基板上に、前記一導電型の
GaAs層、Ga1-aAlaAs層、Ga1-bAlbAs層が順次均一に形成
され、その上に共振器端面近傍を除いて、Ga1-cAlcAs
層、前記基板と導電型の異なるGa1-dAldAs層、Ga1-eAle
As層、が順次均一に形成され、共振器端面近傍のGa1-bA
lbAs層および前記Ga1-eAleAs層上にはGa1-fAlfAs層が形
成され、前記Ga1-fAlfAs層の上にはGaAsコンタクト層が
形成され、前記GaAsコンタクト層の上には共振器端面近
傍を除いて共振器端面と垂直方向に複数のストライプ状
の電極が並んで形成されており、かつ、前記ストライプ
状の電極の下で前記Ga1-fAlfAs層、前記GaAsコンタクト
層は前記基板と異なる導電型を有し、前記ストライプ状
の電極が存在しない部分で前記Ga1-fAlfAs層の上部およ
び前記GaAsコンタクト層の上部は高抵抗を有し、かつAl
As混晶比が０≦ｃ＜ｂ＜ａ＜１、０＜ｅ＜ｂ＜ｄ、ｂ＜
ｆの関係にあることを特徴とする構成を有している。
作用 上記構造において生じた光は、活性層の波長に対して
透明な光ガイド層を通って端面から出射する。このため
端面部において光吸収は生じない。また、端面部は電流
の非注入領域になっているため、電流による発熱も存在
しない。こうして、光学損傷の問題を解決することがで
き、光出力は大幅に向上する。
透明な光ガイド層を通って端面から出射する。このため
端面部において光吸収は生じない。また、端面部は電流
の非注入領域になっているため、電流による発熱も存在
しない。こうして、光学損傷の問題を解決することがで
き、光出力は大幅に向上する。
実施例 第１図に、本発明の実施例における半導体レーザ装置
の構造図を示す。第１図ａはストライプ方向に沿って分
断した図、第１図ｂは全体の構造図、第１図ｃは内部を
ストライプ方向に垂直に分断した図である。ここで、Ti
/Mo/Au電極10の幅は50μｍと広くブロードエリア構造と
なっている。
の構造図を示す。第１図ａはストライプ方向に沿って分
断した図、第１図ｂは全体の構造図、第１図ｃは内部を
ストライプ方向に垂直に分断した図である。ここで、Ti
/Mo/Au電極10の幅は50μｍと広くブロードエリア構造と
なっている。
活性層５の直下に光ガイド層４を有するLOC構造にお
いて、端面近傍で活性層が埋め込まれており、レーザ光
は端面で吸収を受けることなく光ガイド層４から出射す
る。また、端面部を除いて形成されたストライプ状電極
の上からのプロトン注入により、電流は、ストライプ電
極下にのみ流れる構造となっているため、端面近傍での
電流による発熱もない。よって、通常のブロードエリア
構造のレーザに比べ、大幅に光出力は向上する。
いて、端面近傍で活性層が埋め込まれており、レーザ光
は端面で吸収を受けることなく光ガイド層４から出射す
る。また、端面部を除いて形成されたストライプ状電極
の上からのプロトン注入により、電流は、ストライプ電
極下にのみ流れる構造となっているため、端面近傍での
電流による発熱もない。よって、通常のブロードエリア
構造のレーザに比べ、大幅に光出力は向上する。
第２図に、本実施例の半導体レーザ装置の製造工程を
示す。ｎ−GaAs基板１上に、MOCVD法によりｎ−GaAsバ
ッファ層２、ｎ−Ga0.6Al0.4As層３、ｎ−Ga0.7Al0.3As
光ガイド層４、Ga0.92Al0.08As活性層５、ｐ−Ga0.5Al
0.5As層６、ｐ−Ga0.8Al0.2As層７を成長する（第２図
ａ）。ここで７は、端面部を除く内部の領域で後の埋め
込みを容易にするためにAlAs混晶比を下げた層である。
次に、端面部を光ガイド層４が露出するまでエッチング
し、（第２図ｂ）再びMOCVD法により、ｐ−Ga0.5Al0.5A
s層８、ｐ−GaAs層９を成長する（第２図ｃ）。
示す。ｎ−GaAs基板１上に、MOCVD法によりｎ−GaAsバ
ッファ層２、ｎ−Ga0.6Al0.4As層３、ｎ−Ga0.7Al0.3As
光ガイド層４、Ga0.92Al0.08As活性層５、ｐ−Ga0.5Al
0.5As層６、ｐ−Ga0.8Al0.2As層７を成長する（第２図
ａ）。ここで７は、端面部を除く内部の領域で後の埋め
込みを容易にするためにAlAs混晶比を下げた層である。
次に、端面部を光ガイド層４が露出するまでエッチング
し、（第２図ｂ）再びMOCVD法により、ｐ−Ga0.5Al0.5A
s層８、ｐ−GaAs層９を成長する（第２図ｃ）。
エピ側には、Ti/Mo/Auを蒸着し、エッチングにより第
２図ｄに示すように端面部を除いてストライプを形成す
る。裏面には、AuGeNi電極を蒸着し、アロイ後、プロト
ンをエピ側から注入する。ここで、注入の深さは、端面
近傍において、光ガイド層４の上方までとしている。
２図ｄに示すように端面部を除いてストライプを形成す
る。裏面には、AuGeNi電極を蒸着し、アロイ後、プロト
ンをエピ側から注入する。ここで、注入の深さは、端面
近傍において、光ガイド層４の上方までとしている。
なお、本実施例では、ｎ−GaAs基板を用いたが、ｐ−
GaAs基板を用いても構わない。その場合、各層の導電型
は記述とは反対になる。また、プロトンの代わりに、ボ
ロンを注入しても問題はない。
GaAs基板を用いても構わない。その場合、各層の導電型
は記述とは反対になる。また、プロトンの代わりに、ボ
ロンを注入しても問題はない。
第３図に、本実施例の半導体レーザ装置の電流−光出
力特性を示す。最大光出力はCODではなく、ジュール熱
によってのみ決まる。
力特性を示す。最大光出力はCODではなく、ジュール熱
によってのみ決まる。
第４図に、本実施例の半導体レーザをアレイ化した図
を示す。光出力は、アレイ化の個数とともに増加し、50
個程度のアレイ化で、100W程度の光出力が容易に得られ
る。
を示す。光出力は、アレイ化の個数とともに増加し、50
個程度のアレイ化で、100W程度の光出力が容易に得られ
る。
発明の効果 本発明により、固体レーザ励起用の光源を半導体レー
ザで、容易に得ることが可能となり、その効果は大とな
るものがある。
ザで、容易に得ることが可能となり、その効果は大とな
るものがある。
第１図は本発明の半導体レーザ装置の構造図、第２図は
作製プロセスを示す図、第３図は電流−光出力特性を示
す図、第４図はアレイ化した図である。 １……ｎ−GaAs基板、２……ｎ−GaAs層、３……ｎ−Ga
0.6Al0.4As層、４……ｎ−Ga0.7Al0.3As層、５……Ga
0.92Al0.08As層、６……ｐ−Ga0.5Al0.5As層、７……ｐ
−Ga0.8Al0.2As層、８……ｐ−Ga0.5Al0.5As層、９……
ｐ−GaAs層、10……Ti/Mo/Au電極、11……AuGeNi電極、
12……proton注入領域。
作製プロセスを示す図、第３図は電流−光出力特性を示
す図、第４図はアレイ化した図である。 １……ｎ−GaAs基板、２……ｎ−GaAs層、３……ｎ−Ga
0.6Al0.4As層、４……ｎ−Ga0.7Al0.3As層、５……Ga
0.92Al0.08As層、６……ｐ−Ga0.5Al0.5As層、７……ｐ
−Ga0.8Al0.2As層、８……ｐ−Ga0.5Al0.5As層、９……
ｐ−GaAs層、10……Ti/Mo/Au電極、11……AuGeNi電極、
12……proton注入領域。
Claims (1)
- 【請求項１】一導電型のGaAs基板上に、前記一導電型の
GaAs層、Ga1-aAlaAs層、Ga1-bAlbAs層が順次均一に形成
され、その上に共振器端面近傍を除いて、Ga1-cAlcAs
層、前記基板と導電型の異なるGa1-dAldAs層、Ga1-eAle
As層、が順次均一に形成され、共振器端面近傍のGa1-bA
lbAs層および前記Ga1-eAleAs層上にはGa1-fAlfAs層が形
成され、前記Ga1-fAlfAs層の上にはGaAsコンタクト層が
形成され、前記GaAsコンタクト層の上には共振器端面近
傍を除いて共振器端面と垂直方向に複数のストライプ状
の電極が並んで形成されており、かつ、前記ストライプ
状の電極の下で前記Ga1-fAlfAs層、前記GaAsコンタクト
層は前記基板と異なる導電型を有し、前記ストライプ状
の電極が存在しない部分で前記Ga1-fAlfAs層の上部およ
び前記GaAsコンタクト層の上部は高抵抗を有し、かつAl
As混晶比が０≦ｃ＜ｂ＜ａ＜１、０＜ｅ＜ｂ＜ｄ、ｂ＜
ｆの関係にあることを特徴とする半導体レーザアレイ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63133331A JP2563482B2 (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 半導体レーザアレイ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63133331A JP2563482B2 (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 半導体レーザアレイ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01302887A JPH01302887A (ja) | 1989-12-06 |
| JP2563482B2 true JP2563482B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=15102220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63133331A Expired - Lifetime JP2563482B2 (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 半導体レーザアレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563482B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2550717B2 (ja) * | 1989-08-23 | 1996-11-06 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60102787A (ja) * | 1983-11-09 | 1985-06-06 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS62155582A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-10 | Nec Corp | 埋め込み型半導体レ−ザ |
-
1988
- 1988-05-31 JP JP63133331A patent/JP2563482B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01302887A (ja) | 1989-12-06 |
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