JP2684930B2 - Phase-lock laser array and manufacturing method thereof - Google Patents

Phase-lock laser array and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JP2684930B2
JP2684930B2 JP19444892A JP19444892A JP2684930B2 JP 2684930 B2 JP2684930 B2 JP 2684930B2 JP 19444892 A JP19444892 A JP 19444892A JP 19444892 A JP19444892 A JP 19444892A JP 2684930 B2 JP2684930 B2 JP 2684930B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
layer
laser array
element region
refractive index
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP19444892A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0645685A (en
Inventor
智 上山
清司 大仲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP19444892A priority Critical patent/JP2684930B2/en
Publication of JPH0645685A publication Critical patent/JPH0645685A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2684930B2 publication Critical patent/JP2684930B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光計測、光情報処理分
野などに用いられる可視光フェーズロックレーザアレイ
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a visible light phase-locked laser array used in the fields of optical measurement and optical information processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、多くの分野で半導体レーザの需要
が高まり、GaAs系、およびInP系を中心として活発に製
品化が進められてきた。なかでも高出力化の要望は強
く、GaAs系では光出力50wを超えるものまで製品化され
ている。 しかし、半導体レーザの材料には光の出射面
での光密度に許容できる限度があり、その光密度を超え
るとレーザが破壊されてしまうため、出射面での光ビー
ムの断面積が素子の最大光出力を決定している。したが
って、安定な基本横モード型レーザは、小さな断面積の
光導波路に光を閉じこめることで横モードを安定させて
いるので高出力化には不利な構造であり、100mW程度が
限度となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, demand for semiconductor lasers has increased in many fields, and GaAs-based and InP-based semiconductors have been actively commercialized. Above all, there is a strong demand for higher output, and GaAs-based products with optical output exceeding 50w have been commercialized. However, there is a limit to the light density at the light emitting surface of the material of the semiconductor laser, and if the light density is exceeded, the laser will be destroyed. It determines the light output. Therefore, a stable fundamental transverse mode laser stabilizes the transverse mode by confining light in an optical waveguide with a small cross-sectional area, which is a disadvantageous structure for high output power, and is limited to about 100 mW. .

【0003】そこで、安定な横モードと高出力とを両立
させるためにフェーズロックアレイと呼ばれる構造が採
られている。これは、近接した複数の導波路によって、
各々の導波路内の光の位相を結合させて安定な横モード
を実現している。しかも、光出力は、各々の導波路から
出射される出力の和となるので、導波路の数を多くすれ
ばそれに伴って光出力を引き上げることができる。
Therefore, a structure called a phase lock array is adopted in order to achieve both a stable transverse mode and a high output. This is due to the multiple waveguides in close proximity
A stable transverse mode is realized by combining the phases of light in each waveguide. Moreover, since the optical output is the sum of the outputs emitted from the respective waveguides, it is possible to increase the optical output accordingly by increasing the number of the waveguides.

【0004】図5にフェーズロックアレイの主な導波機
構別の分類を示す。通常の半導体レーザに用いられる単
一導波路と同様に(a)利得導波型、(b)損失導波型、(c)
屈折率導波型が多く用いられている。これらのほかに、
反屈折率導波型がある。反屈折率導波路型というのは、
図6(d)に示すように利得をもつ領域の屈折率が、利得
のない領域に比べて低くなっているというところが、上
記損失導波型(b)、屈折率導波型(c)の屈折率分布とは異
なる。
FIG. 5 shows the classification of the phase-locked array according to the main waveguiding mechanism. (A) Gain-guided type, (b) Loss-guided type, (c)
The index guided type is often used. Besides these,
There is an anti-refractive index waveguide type. The anti-refractive index waveguide type is
As shown in FIG. 6 (d), the refractive index of the region having the gain is lower than that of the region having no gain. Different from the refractive index distribution.

【0005】GaAs系の半導体レーザでは利得導波型(a)
と損失導波型(b)を使ったものが多い。フェーズロック
アレイでも同様の作製プロセスが利用できるので、これ
らが特に多く用いられる。また、屈折率導波型(c)も単
純なリッジストライプ構造で実現できるので、比較的多
く用いられている。
In the GaAs semiconductor laser, the gain waveguide type (a)
And the loss waveguide type (b) is often used. These are particularly popular because similar fabrication processes are available for phase-locked arrays. Further, the refractive index guided type (c) can also be realized by a simple ridge stripe structure, and is therefore used relatively often.

【0006】ところで、フェーズロックアレイにおけ
る、導波路間の結合には隣の導波路と位相が一致してい
る0゜位相結合と、180゜位相が異なっている180゜位相
結合とがある。図7(a)に示すように、0゜位相結合で
は単峰性の遠視野像が得られ、平行ビーム化したり、集
光したりすることが容易である。一方、180゜位相結合
では図7(b)に示すように、双峰性の遠視野像とな
り、利用しにくくなる。
By the way, in the phase-locked array, the coupling between the waveguides includes 0 ° phase coupling in which the phase is the same as the adjacent waveguide and 180 ° phase coupling in which the 180 ° phase is different. As shown in FIG. 7 (a), a 0-degree phase coupling produces a single-peaked far-field image, and it is easy to form a parallel beam or focus the beam. On the other hand, 180 ° phase coupling results in a bimodal far-field image as shown in FIG. 7B, which makes it difficult to use.

【0007】図6に示すように損失導波型(b)や屈折率
導波型(c)の構造では、エレメント領域の屈折率n1がエ
レメント間領域の屈折率n0より高い。よって損失導波
型(b)や屈折率導波型(c)の構造を用いた場合、基本的に
エレメント領域内に光を閉じこめる作用が強くなり、図
8(A-2)に示すような基本モードの180゜位相結合となり
やすい。180゜位相結合となりやすい理由は、エレメン
ト間領域での光強度が弱いために、図8(A-2)に示すよ
うにエレメント間領域中央で光強度がゼロとなるため、
180゜位相結合のほうが、導波損失が小さく、安定とな
るからである。
As shown in FIG. 6, in the loss guiding type (b) or refractive index guiding type (c) structure, the refractive index n1 of the element region is higher than the refractive index n0 of the inter-element region. Therefore, when the structure of the loss guiding type (b) or the refractive index guiding type (c) is used, the effect of basically confining the light in the element region becomes strong, and as shown in FIG. 8 (A-2). The 180 ° phase coupling of the basic mode tends to occur. The reason why 180 ° phase coupling is likely to occur is that the light intensity in the inter-element region is weak and the light intensity becomes zero in the center of the inter-element region as shown in FIG. 8 (A-2).
This is because the 180 ° phase coupling has smaller waveguide loss and is more stable.

【0008】利得導波型(a)の場合は、図6に示すよう
に屈折率分布はエレメント領域の方がやや低い。よって
エレメント領域では光の閉じこめが弱いので、0゜位相
結合となりやすい。しかし、利得のみで光を閉じ込める
構造なので温度や光出力に対して不安定である。
In the case of the gain waveguide type (a), the refractive index distribution in the element region is slightly lower as shown in FIG. Therefore, light confinement is weak in the element region, and 0 ° phase coupling is likely to occur. However, it is unstable with respect to temperature and light output because it has a structure that confine light only by gain.

【0009】また、反屈折率導波型は、図6に示すよう
に利得導波型と同じでエレメント領域より、エレメント
間領域の方が屈折率が高い。さらに利得導波型(c)に比
べて良い点は、エレメント領域と、エレメント間領域と
の屈折率差が大きいために、互いに隣接するエレメント
間で強い光の結合が起こり、図8(B-2)に示すように0゜
位相結合が得られやすい。さらに詳しく説明すると、エ
レメント領域は利得があるから光が閉じ込もっており、
またエレメント間領域はエレメント領域より屈折率が高
いから光が閉じ込もる。その結果、エレメント領域とエ
レメント間領域で光の結合が起こり、0゜位相結合が得
られる。
As shown in FIG. 6, the anti-refractive index waveguide type is the same as the gain waveguide type and has a higher refractive index in the inter-element region than in the element region. Furthermore, a good point compared to the gain waveguide type (c) is that due to the large difference in the refractive index between the element region and the inter-element region, strong light coupling occurs between the elements adjacent to each other. As shown in 2), 0 ° phase coupling is easily obtained. More specifically, since the element area has a gain, light is confined,
Further, since the inter-element region has a higher refractive index than the element region, light is confined. As a result, light coupling occurs in the element region and the inter-element region, and 0 ° phase coupling is obtained.

【0010】そこで反屈折率導波型について考察する。
従来の反屈折率導波型フェーズロックレーザアレイの素
子構造を示す概略斜視図を図9に、またその要部を拡大
した断面図を図10に示す(アフ゜ライト゛・フシックス・レタース゛55(1)
巻1989年:Appl.Phys.Lett.55(1),3 July 1989 参
照。)。
Therefore, the anti-refractive index waveguide type will be considered.
FIG. 9 is a schematic perspective view showing an element structure of a conventional anti-refractive index wave-guiding type phase-locked laser array, and FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of an essential part thereof (amplified fuzzy letters 55 (1)).
Volume 1989: Appl. Phys. Lett. 55 (1), 3 July 1989. ).

【0011】GaAs基板10上に、第1クラッド層1
1としてn-Al0.4Ga0.6Asを、さらに活性層12としてGa
As/AlGaAs多重量子井戸層を、さらに第2クラッド層1
3としてp-Al0.4Ga0.6Asを形成している。第2クラッド
層はメサ形状にエッチングされ電流が活性層に注入され
るエレメント領域と、電流が活性層に注入されないエレ
メント巻領域とがある。ここで、エレメント間領域の屈
折率n1はエレメント領域の屈折率n0よりも高くなって
いる。
The first cladding layer 1 is formed on the GaAs substrate 10.
N-Al0.4Ga0.6As as 1 and Ga as the active layer 12.
As / AlGaAs multiple quantum well layer and second clad layer 1
3 is formed of p-Al0.4Ga0.6As. The second clad layer has an element region in which a current is injected into the active layer by etching into a mesa shape and an element winding region in which a current is not injected into the active layer. Here, the refractive index n1 of the inter-element region is higher than the refractive index n0 of the element region.

【0012】この素子ではAlGaAs16層がエレメント領域
と、エレメント間領域上に形成されているが、特に、エ
レメント間領域では、光導波層としてAlGaAs16が活性層
12に近接している(エレメント領域ではAlGaAs16層は活
性層と離れている。)ので図10に示すようにエレメン
ト間領域の方がエレメント領域より屈折率が高い。しか
もエレメント領域とエレメント間領域との屈折率差が大
きいので、モード結合の安定性にもすぐれている。
In this element, the AlGaAs16 layer is formed on the element region and the inter-element region. Especially, in the inter-element region, the AlGaAs16 layer is used as the optical waveguide layer.
Since it is close to 12 (the AlGaAs 16 layer is separated from the active layer in the element region), the inter-element region has a higher refractive index than the element region as shown in FIG. Moreover, since the difference in the refractive index between the element region and the inter-element region is large, the stability of mode coupling is excellent.

【0013】電流はエレメント領域のみに選択的に注入
される。エレメント間領域では光モードの放射損失が大
きいために発振せず、エレメント領域のみで発振が起こ
る。このような構成において近接したエレメント間での
結合を最も大きくするためには、エレメント間領域の幅
sは次式に示す光の横波の共振波長の2分の1に近くな
るように設定されている(IEEE J.Quantum Electron 2
6.482,1990参照。)。
The current is selectively injected only into the element region. Since the radiation loss of the optical mode is large in the inter-element region, oscillation does not occur, and oscillation occurs only in the element region. In order to maximize the coupling between adjacent elements in such a configuration, the width s of the inter-element region is set to be close to one half of the resonance wavelength of the transverse wave of light shown in the following equation. (IEEE J. Quantum Electron 2
See 6.482, 1990. ).

【0014】 s=λ1/2 λ1=λ/(n12-n02+(λ/2d)2)1/2 s:ガイド領域幅、d:ストライプ幅 λ:波長、 λ1:横波の波長 n0:エレメント領域の有効屈折率 n1:エレメント間領域の有効屈折率 このように設定するとアレイモードの共振状態となり、
すべてのエレメントが互いに0゜位相結合し最もアレイ
モード利得の高い状態(0゜位相結合が最も発振しやす
い状態。)となる。
S = λ1 / 2 λ1 = λ / (n12-n02 + (λ / 2d) 2) 1/2 s: Guide region width, d: Stripe width λ: Wavelength, λ1: Transverse wave wavelength n0: Element region Effective refractive index n1: Effective refractive index in the inter-element region If set in this way, the array mode will be in a resonance state,
All the elements are phase-coupled with each other by 0 ° and the array mode gain is the highest (0 ° phase-coupling is the state where oscillation is most likely).

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上に
述べた、従来の反屈折率導波型フェーズロックレーザア
レイにおいても、安定した0゜位相結合を得ることは難
しい。その理由を説明する。図11にエレメント数10の
ときのエレメント間領域の幅sに対する各モードの利得
を示す。
However, it is difficult to obtain stable 0 ° phase coupling even in the conventional anti-refractive index guided phase-locked laser array described above. The reason will be described. FIG. 11 shows the gain of each mode with respect to the width s of the inter-element region when the number of elements is 10.

【0016】この図から確かにs=λ1/2としたときに
は、実線で示す0°位相結合のモード利得は大きくなっ
ていることがわかる。しかし、0°位相結合のモードの
他に、波線で示す180°位相結合モードや近接モードが
あり、それらとの利得差Δgpが大きくとれないので、0
°位相結合モードから180°位相結合モードや近接モー
ドにうつってしまうこともある。つまり、フェーズロッ
クレーザアレイの個々のレーザが、いろんなモードで発
振したり、あるいは図12に示すように光出力によって
選択されるモード(0次モ−ド、1次モード)が変化し
たりして非常に不安定なものとなる。
From this figure, it is clear that when s = λ1 / 2, the mode gain of 0 ° phase coupling shown by the solid line is large. However, in addition to the 0 ° phase-coupling mode, there are 180 ° phase-coupling mode and proximity mode shown by the wavy line, and the gain difference Δgp with them cannot be large.
There is also a case where the phase-coupling mode is transferred to the 180-degree phase-coupling mode or the proximity mode. That is, the individual lasers of the phase-locked laser array oscillate in various modes, or the mode (0th mode, 1st mode) selected by the optical output changes as shown in FIG. It will be very unstable.

【0017】したがって0゜位相結合のみを得るには文
献(Appl.Phys.Lett.55(1),3 July 1989)に記載された
ように、フェーズロックレーザアレイとは別個にタルボ
ットフィルターなどを付加するような工夫を施す必要が
あった。
Therefore, to obtain only 0 ° phase coupling, a Talbot filter or the like is added separately from the phase-locked laser array as described in the literature (Appl.Phys.Lett.55 (1), 3 July 1989). It was necessary to devise something to do.

【0018】本発明の第1の目的は、180°位相結合モ
ードや近接モードの放射損失を増大させて、安定な0°
位相結合モードが得られるフェーズロックレーザアレイ
を提供することである。
The first object of the present invention is to increase the radiation loss of the 180 ° phase-coupled mode and the proximity mode to obtain a stable 0 °.
An object of the present invention is to provide a phase-locked laser array capable of obtaining a phase-coupled mode.

【0019】本発明の第2の目的は、安定な0°位相結
合モードのために有効な手段である、エレメント間領域
での屈折率分布をつける方法を提供することである。
A second object of the present invention is to provide a method for providing a refractive index profile in the inter-element region, which is an effective means for a stable 0 ° phase coupling mode.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】請求項(1)記載のフェー
ズロックレーザアレイはエレメント間領域において、そ
の屈折率が中央部で大きく、両端部で小さくなる構造と
した。
The phase-locked laser array according to claim (1) has a structure in which, in the inter-element region, the refractive index is large in the central portion and small in both end portions.

【0021】請求項(2)記載のフェーズロックレーザア
レイの製造方法は高ドーピングされた第2クラッド層に
形成した(111)A面を側面とするリッジストライプ上に超
格子光導波層を高温で成長する方法とした。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a phase-locked laser array, wherein a superlattice optical waveguide layer is formed at a high temperature on a ridge stripe having a (111) A plane as a side surface formed in a highly doped second cladding layer. I decided to grow.

【0022】[0022]

【作用】請求項(1)記載のフェーズロックレーザアレイ
はエレメント間領域において、屈折率がその中央部で高
く、周辺部で低くなるように形成して180°位相結合モ
ードや隣接モードの放射損失を大きくすることができ
る。したがって、安定な0°位相結合モードを得ること
が可能となった。
The phase-locked laser array according to claim (1) is formed such that in the inter-element region, the refractive index is high in the central part and low in the peripheral part, and the radiation loss of 180 ° phase-coupled mode and adjacent mode is reduced. Can be increased. Therefore, it became possible to obtain a stable 0 ° phase coupling mode.

【0023】請求項(2)記載のフェーズロックレーザア
レイの製造方法は超格子光導波層および第3クラッド層
の成長中に(111)A面からの選択的な自己拡散により、超
格子を無秩序化することができる。したがって屈折率が
中央部で大きく両端部で小さいエレメント間領域を作製
することが可能となった。
In the method of manufacturing a phase-locked laser array according to claim (2), the superlattice is disordered by selective self-diffusion from the (111) A plane during growth of the superlattice optical waveguide layer and the third cladding layer. Can be converted. Therefore, it became possible to fabricate an inter-element region in which the refractive index was large in the central portion and small in both end portions.

【0024】[0024]

【実施例】(実施例)図1に請求項(1)および(2)記載の
実施例を示す。
EXAMPLES (Examples) FIG. 1 shows the examples described in claims (1) and (2).

【0025】図1は本発明のフェーズロックレーザアレ
イの概略を示す構成斜視図であり、図2はその要部を拡
大した断面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the outline of a phase-locked laser array according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of the main part thereof.

【0026】その構成を説明する。n-GaAs基板0の
上にn-AlGaInP第1クラッド層1、活性層2、p-AlGaInP
第2クラッド層3が形成されている。第2クラッド層3
はエッチングによりメサ形状のリッジストライプ20と
したエレメント領域と、第2クラッド層3をエッチング
除去して、超格子光導波路層5およびn-AlGaInP第3ク
ラッド層6を埋め込んだエレメント間領域とで形成され
ている。さらに第2クラッド層3と第3クラッド層6の
上はp−GaAsキャップ層7でおおわれており、その
うえにはアノード電極21が形成されている。またn−
GaAs基板0にはカソード電極が形成されている。
The configuration will be described. On the n-GaAs substrate 0, n-AlGaInP first cladding layer 1, active layer 2, p-AlGaInP
The second cladding layer 3 is formed. Second cladding layer 3
Is formed of an element region which is a mesa-shaped ridge stripe 20 by etching, and an inter-element region in which the second cladding layer 3 is removed by etching and the superlattice optical waveguide layer 5 and the n-AlGaInP third cladding layer 6 are embedded. Has been done. Further, the second clad layer 3 and the third clad layer 6 are covered with a p-GaAs cap layer 7, and an anode electrode 21 is formed thereon. N-
A cathode electrode is formed on the GaAs substrate 0.

【0027】本発明のフェーズロックレーザアレイの構
成のポイントとなる点は、エレメント領域のリッジスト
ライプ20の側面と、エレメント間領域の表面に超格子
光導波層5が形成されている点である。リッジ20の側
面に形成された光導波路層5は、活性層からだんだん遠
くなっているので、光導波層5の有効屈折率は、エレメ
ント間領域の拡散領域の屈折率より低い。
The point of the construction of the phase-locked laser array of the present invention is that the superlattice optical waveguide layer 5 is formed on the side surface of the ridge stripe 20 in the element region and on the surface of the inter-element region. Since the optical waveguide layer 5 formed on the side surface of the ridge 20 is further away from the active layer, the effective refractive index of the optical waveguide layer 5 is lower than the refractive index of the diffusion region in the inter-element region.

【0028】さらにエレメント間領域の光導波層5の両
端は不純物が拡散した拡散領域と、不純物が拡散してい
ない非拡散領域とに分けられる。この拡散領域は不純物
の拡散により、超格子が無秩序化しており、この部分の
屈折率は、不純物が拡散していない非拡散領域より屈折
率は低くなっている。したがって、図2に示すように、
エレメント領域と、拡散領域と、非拡散領域とではそれ
ぞれ屈折率が異なっている。とくにエレメント間領域で
は屈折率が非拡散領域で高くなっているため、この部分
に光は閉じ込もりやすい。この現象を利用することによ
り、図8(B-2)のような0゜位相結合を得ることがで
きる。
Further, both ends of the optical waveguide layer 5 in the inter-element region are divided into a diffusion region in which impurities are diffused and a non-diffusion region in which impurities are not diffused. In this diffusion region, the superlattice is disordered due to the diffusion of impurities, and the refractive index of this portion is lower than that of the non-diffusion region in which the impurities are not diffused. Therefore, as shown in FIG.
The element region, the diffusion region, and the non-diffusion region have different refractive indexes. Especially in the inter-element region, the refractive index is high in the non-diffusion region, so that light is easily trapped in this portion. By utilizing this phenomenon, 0 ° phase coupling as shown in FIG. 8B-2 can be obtained.

【0029】次に、図1および図2に示す、フェーズロ
ックレーザアレイの作製方法を図3を参照しつつ示す。
Next, a method for manufacturing the phase-locked laser array shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIG.

【0030】図3(a)に示すように、n-GaAs基板0上
に、1回目の減圧の有機金属気相成長法によりn-(Al0.7
Ga0.3)InP第1クラッド層1を1μm、GaInP活性層2を0.
06μm、p-(Al0.7Ga0.3)InP第2クラッド層3を1μm、p-
GaInP酸化防止層4を0.1μm連続的に成長する。
As shown in FIG. 3A, n- (Al0.7) was formed on the n-GaAs substrate 0 by the first pressure-reduced metal-organic chemical vapor deposition method.
Ga0.3) InP first cladding layer 1 is 1 μm, GaInP active layer 2 is 0.
06μm, p- (Al0.7Ga0.3) InP second clad layer 3 1μm, p-
The GaInP antioxidant layer 4 is continuously grown to 0.1 μm.

【0031】次に(b)に示すように、結晶表面にSiO2か
ら成るストライプ状のエッチングマスクを形成し、硫酸
系のエッチャントによりエッチングを行う。エッチング
は活性層2の上約0.2μmにところで停止する。以上まで
で、ストライプ幅3μm、間隔5μmのリッジストライプ2
0が形成されている。
Next, as shown in (b), a stripe-shaped etching mask made of SiO 2 is formed on the crystal surface, and etching is performed with a sulfuric acid-based etchant. The etching stops at about 0.2 μm above the active layer 2. Up to the above, ridge stripe 2 with a stripe width of 3 μm and spacing of 5 μm
0 is formed.

【0032】さらに、(c)に示すようにストライプマス
クを残したまま、膜厚60ÅのGaInP井戸層を膜厚100Åの
(Al0.5Ga0.5)InPバリア層で区切った、超格子光導波層
5およびn-AlGaInP第3クラッド層6を成長する。超格
子光導波層5の井戸層の層の数は10である。
Further, as shown in (c), a GaInP well layer with a film thickness of 60 Å is formed with a film thickness of 100 Å while leaving the stripe mask.
A superlattice optical waveguide layer 5 and an n-AlGaInP third cladding layer 6 separated by an (Al0.5Ga0.5) InP barrier layer are grown. The number of well layers of the superlattice optical waveguide layer 5 is 10.

【0033】p-(Al0.7Ga0.3)InP第2クラッド層3に
は、あらかじめZnを1X1018cm-3のキャリア濃度となるよ
うにドーピングしておくので、2回目の減圧有機金属気
相成長法により超格子導波層5およびn-(Al0.7Ga0.3)In
P第3クラッド層6を温度750℃で成長した時には、リッ
ジストライプ20の側面である(111)A面からのみ、第2
クラッド層3のドーパントであるZnが、超格子導波層5
へ激しく拡散する。そして超格子導波層5のリッジスト
ライプ20付近のみが無秩序化して、ほぼ(Al0.2Ga0.8)
InPの組成の混晶化領域30ができる。しかし、残りの
平坦部は超格子導波層5は原型のままを保つ。
Since the p- (Al0.7Ga0.3) InP second cladding layer 3 is previously doped with Zn so as to have a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3, the second low pressure metal organic vapor phase epitaxy method is performed. To superlattice waveguiding layer 5 and n- (Al0.7Ga0.3) In
When the P third cladding layer 6 was grown at a temperature of 750 ° C., the second side was formed only from the (111) A plane which was the side surface of the ridge stripe 20.
Zn, which is a dopant of the clad layer 3, is used as the superlattice waveguide layer 5
Spread violently. Then, only the ridge stripe 20 near the superlattice waveguiding layer 5 is disordered and almost (Al0.2Ga0.8)
A mixed crystallized region 30 having an InP composition is formed. However, the remaining flat portion keeps the superlattice waveguiding layer 5 in the original form.

【0034】次に(d)に示すようにストライプマスクを
除去した後、3回目の成長でp-GaAsキャップ層7を成長
する。
Next, as shown in (d), after removing the stripe mask, the p-GaAs cap layer 7 is grown in the third growth.

【0035】最後に(e)に示すようにアノード電極2
1、カソード電極22を形成して素子は完成する。
Finally, as shown in (e), the anode electrode 2
1. The cathode electrode 22 is formed to complete the device.

【0036】本フェーズロックレーザアレイにおいて、
エレメント間領域の非拡散領域の幅s1と拡散領域の幅s2
は次の関係を満たしている。
In this phase-locked laser array,
Non-diffusion area width s1 and diffusion area width s2 in the inter-element area
Satisfies the following relationship.

【0037】 s1+2s2=λ1/2 λ1=λ/(n12-n02+(λ/2d)2)1/2 s1:非拡散領域幅、 s2:拡散領域幅、d:エレメント
間領域幅 λ:波長、 λ1:横波の波長 n0:エレメント領域の有効屈折率 n1:エレメント間領域の有効屈折率 ここでは屈折率n1,n0は各々3.4396, 3.4292、波長680n
m、エレメント領域幅3μm、非拡散領域幅s1と拡散領域
幅2s2の合計を1.2μmとした。ここでλ1/2は約1.2μmと
なり、s1+2s2とほぼ一致している。ここで拡散領域幅s2
は0.2μm程度あるが非拡散領域幅s1と比べて十分小さい
のでλ1は拡散領域がない場合と同じとしている。
S1 + 2 s2 = λ1 / 2 λ1 = λ / (n12-n02 + (λ / 2d) 2) 1/2 s1: non-diffusion region width, s2: diffusion region width, d: inter-element region width λ: wavelength , Λ1: Transverse wave wavelength n0: Effective refractive index of element region n1: Effective refractive index of inter-element region Here, refractive indices n1 and n0 are 3.4396, 3.4292 and wavelength 680n, respectively.
m, element region width 3 μm, total of non-diffusion region width s1 and diffusion region width 2 s2 was 1.2 μm. Here, λ1 / 2 is about 1.2 μm, which is almost the same as s1 + 2s2. Where diffusion area width s2
Is about 0.2 μm, but is sufficiently smaller than the non-diffusion region width s1, so λ1 is the same as when there is no diffusion region.

【0038】このようにして作製したフェーズロックレ
ーザアレイの横方向の有効屈折率は図4にしめすよう
に、エレメント間領域の中央の非拡散領域で高く、両端
部の拡散領域で低い分布となる。
The effective refractive index in the lateral direction of the phase-locked laser array thus manufactured is high in the non-diffusion region at the center of the inter-element region and low in the diffusion regions at both ends, as shown in FIG. .

【0039】エレメント間領域にひとつの光強度ピーク
を持つ0°位相結合では、拡散領域がない場合とほぼ同
じようにエレメント領域相互に強い結合が生じ高い利得
が得られる。
In the 0 ° phase coupling having one light intensity peak in the inter-element region, strong coupling occurs between the element regions and high gain can be obtained almost in the same manner as when there is no diffusion region.

【0040】一方、180°位相結合モードや近接モード
では光強度分布がエレメント間領域に近い部分に存在す
るので、拡散領域の影響を強く受けて放射損失が大きく
なる。したがって、常にエレメント間領域の中央にモー
ドのピークがある、0°位相結合モードのみが選択さ
れ、発振が起こる。しかも従来例で述べたように、ここ
でもs(=s1+2s2)=λ1/2の関係と満たしているので、発振
モードの利得を犠牲にすることなく、安定な0゜位相結
合モードが実現できる。
On the other hand, in the 180 ° phase coupling mode and the proximity mode, the light intensity distribution exists in the portion close to the inter-element region, so that it is strongly influenced by the diffusion region and radiation loss increases. Therefore, only the 0 ° phase-coupling mode, which always has a mode peak in the center of the inter-element region, is selected and oscillation occurs. Moreover, as described in the conventional example, the relationship of s (= s1 + 2s2) = λ1 / 2 is also satisfied here, so a stable 0 ° phase coupling mode is realized without sacrificing the gain of the oscillation mode. it can.

【0041】なお、本実施例ではフェーズロックレーザ
アレイの活性層の材料としてAlGAInPを用いたが、半導
体レーザに用いられるあらゆる材料においても有効であ
ることは言うまでもない。
Although AlGAInP is used as the material of the active layer of the phase-locked laser array in this embodiment, it goes without saying that it is also effective for all materials used for semiconductor lasers.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によるフェーズロックレーザアレ
イにおいてしきい値電流の8倍の電流注入レベルまで安
定した0°位相結合モードが実現できる。
In the phase-locked laser array according to the present invention, a stable 0 ° phase coupling mode can be realized up to a current injection level of 8 times the threshold current.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるフェーズロックレーザアレイの素
子構造斜視図
FIG. 1 is a perspective view of a device structure of a phase-locked laser array according to the present invention.

【図2】本発明によるフェーズロックレーザアレイの素
子構造拡大断面図
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a device structure of a phase-locked laser array according to the present invention.

【図3】本発明によるフェーズロックレーザアレイの製
造工程断面図
FIG. 3 is a sectional view of a manufacturing process of a phase-locked laser array according to the present invention.

【図4】本発明によるフェーズロックレーザアレイの横
方向の実効屈折率分布を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a lateral effective refractive index profile of a phase-locked laser array according to the present invention.

【図5】各種導波機構のフェーズロックレーザアレイの
素子構造断面図
FIG. 5 is a sectional view of a device structure of a phase-locked laser array having various waveguiding mechanisms.

【図6】各種導波機構のフェーズロックレーザアレイの
屈折率分布を示す図
FIG. 6 is a diagram showing a refractive index distribution of a phase-locked laser array having various waveguide mechanisms.

【図7】単峰性と双峰性を示す図FIG. 7 is a diagram showing monomodality and bimodality.

【図8】0°および180°位相結合モードの屈折率分布と
それに対応する電界分布を示す図
FIG. 8 is a diagram showing refractive index distributions of 0 ° and 180 ° phase coupling modes and electric field distributions corresponding thereto.

【図9】従来の反屈折率導波型フェーズロックレーザア
レイの素子構造斜視図
FIG. 9 is a perspective view of an element structure of a conventional anti-refractive index guided phase-locked laser array.

【図10】従来の反屈折率導波型フェーズロックレーザ
アレイの素子構造断面拡大図
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a device structure of a conventional anti-refractive index waveguide type phase-locked laser array.

【図11】反屈折率導波型フェーズロックレーザアレイ
のエレメント間領域幅sに対するモード利得を示す図
FIG. 11 is a diagram showing the mode gain with respect to the inter-element region width s of the anti-refractive index guided phase-locked laser array.

【図12】屈折率分布に対する0゜位相結合の0次モー
ドおよび1次モード,180゜位相結合の1次モードの
電界強度を示す図
FIG. 12 is a diagram showing electric field intensities of the 0th-order mode and the 1st-order mode of the 0 ° phase coupling and the 1st-order mode of the 180 ° phase coupling with respect to the refractive index distribution.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

0 n-GaAs基板 1 n-(Al0.7Ga0.3)InP第1クラッド層 2 GaInP活性層 3 p-(Al0.7Ga0.3)InP第2クラッド層 4 p-GaInP酸化防止層 5 n-(Al0.5Ga0.5)InP/GaInP超格子光導波層 6 n-(Al0.7Ga0.3)InP第3クラッド層 7 p-GaAsキャップ層 10 GaAs基板 10a n-GaAsバッファ層 11 第1クラッド層 12 活性層 13 第2クラッド層 14 p-GaAs 15 p-Al0.18Ga0.82As層 16 p-Al0.4Ga0.6As層 17 キャップ層 18 電流ブロック層 20 リッジストライプ 21 アノード電極 22 カソード電極 30 混晶化領域 0 n-GaAs substrate 1 n- (Al0.7Ga0.3) InP first clad layer 2 GaInP active layer 3 p- (Al0.7Ga0.3) InP second clad layer 4 p-GaInP antioxidant layer 5 n- ( Al0.5Ga0.5) InP / GaInP superlattice optical waveguide layer 6 n- (Al0.7Ga0.3) InP third cladding layer 7 p-GaAs cap layer 10 GaAs substrate 10a n-GaAs buffer layer 11 first cladding layer 12 Active layer 13 Second clad layer 14 p-GaAs 15 p-Al0.18Ga0.82As layer 16 p-Al0.4Ga0.6As layer 17 Cap layer 18 Current blocking layer 20 Ridge stripe 21 Anode electrode 22 Cathode electrode 30 Mixed crystal region

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】化合物半導体基板と、前記化合物半導体基
板上に形成された第1クラッド層、活性層と、第2クラ
ッド層と、前記活性層に電流を注入する複数のエレメン
ト領域と、前記複数のエレメント領域間に形成され、前
記活性層に電流を注入しないエレメント間領域とを備
え、前記エレメント間領域は、その中央部に非拡散領域
と、その両端部に拡散領域とが形成されており、前記非
拡散領域の屈折率が拡散領域の屈折率より大きいことを
特徴とするフェーズロックレーザアレイ。
1. A compound semiconductor substrate, a first clad layer, an active layer, a second clad layer formed on the compound semiconductor substrate, a plurality of element regions for injecting current into the active layer, and a plurality of the element regions. And an inter-element region that does not inject current into the active layer, the inter-element region having a non-diffusion region at the center and diffusion regions at both ends thereof. A phase-locked laser array, wherein the refractive index of the non-diffusion region is larger than that of the diffusion region.
【請求項2】化合物半導体基板上に第1クラッド層、活
性層、および所定のキャリア濃度を有する第2クラッド
層を形成する工程と、前記第2クラッド層をエッチング
して、その側面が(111)A面となるリッジストライプを形
成する工程と、前記リッジストライプ間に超格子から成
る光導波層を成長しつつ、前記リッジストライプ側面の
第2クラッド層にドーピングされた不純物を、前記光導
波層に拡散させる工程とを備えることを特徴とするフェ
ーズロックレーザアレイの製造方法。
2. A step of forming a first clad layer, an active layer, and a second clad layer having a predetermined carrier concentration on a compound semiconductor substrate, and etching the second clad layer so that its side surface is (111). ) A step of forming a ridge stripe to be the A-face, and growing an optical waveguide layer composed of a superlattice between the ridge stripes, while adding impurities doped in the second cladding layer on the side surface of the ridge stripe to the optical waveguide layer. A method of manufacturing a phase-locked laser array, comprising:
【請求項3】第2クラッド層のキャリア濃度が1X1018cm
-3以上であることを特徴とする請求項2記載のフェーズ
ロックレーザアレイの製造方法。
3. The carrier concentration of the second cladding layer is 1 × 1018 cm.
-3 or more, The manufacturing method of the phase lock laser array of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
【請求項4】光導波層を成長温度700℃以上で減圧有機
金属気相成長法によって成長することを特徴とする請求
項2記載のフェーズロックレーザアレイの製造方法。
4. The method for manufacturing a phase-locked laser array according to claim 2, wherein the optical waveguide layer is grown at a growth temperature of 700 ° C. or higher by a low pressure metal organic vapor phase epitaxy method.
JP19444892A 1992-07-22 1992-07-22 Phase-lock laser array and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP2684930B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19444892A JP2684930B2 (en) 1992-07-22 1992-07-22 Phase-lock laser array and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19444892A JP2684930B2 (en) 1992-07-22 1992-07-22 Phase-lock laser array and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0645685A JPH0645685A (en) 1994-02-18
JP2684930B2 true JP2684930B2 (en) 1997-12-03

Family

ID=16324744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19444892A Expired - Fee Related JP2684930B2 (en) 1992-07-22 1992-07-22 Phase-lock laser array and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2684930B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0645685A (en) 1994-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0115390A2 (en) Semiconductor lasers
US7602828B2 (en) Semiconductor laser diode with narrow lateral beam divergence
JPH05275798A (en) Laser diode
JPH05243669A (en) Semiconductor laser element
JPH0656906B2 (en) Semiconductor laser device
US5323405A (en) Anti-guided phase-locked array and manufacturing method therefor
JPH0775267B2 (en) Semiconductor device and manufacturing process thereof
US7957446B2 (en) Semiconductor laser and method of making semiconductor laser
US20060187987A1 (en) Semiconductor laser diode
Kish et al. Coupled‐stripe in‐phase operation of planar native‐oxide index‐guided Al y Ga1− y As‐GaAs‐In x Ga1− x As quantum‐well heterostructure laser arrays
JP2684930B2 (en) Phase-lock laser array and manufacturing method thereof
EP0284684B1 (en) Inverted channel substrate planar semiconductor laser
JPS59145590A (en) Semiconductor laser device
JP3472739B2 (en) Manufacturing method of semiconductor laser
JPH06188513A (en) Semiconductor laser and fabrication thereof
JPH11233874A (en) Semiconductor laser device and manufacture thereof
JP2502835B2 (en) Semiconductor laser and manufacturing method thereof
JPH0278290A (en) Semiconductor laser device
JP2000058969A (en) Semiconductor laser device
JP2712970B2 (en) Semiconductor laser and manufacturing method thereof
JP2743540B2 (en) Semiconductor laser and method of manufacturing the same
JPH0766491A (en) Semiconductor laser and its manufacture
JPH03185889A (en) Semiconductor laser element and manufacture thereof
JP2006059870A (en) Semiconductor laser element and semiconductor laser array using the same, and method for manufacturing the same
JPH10163561A (en) Semiconductor laser element

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees