JP2825540B2 - Surface-emitting type semiconductor laser device with combined outputs - Google Patents

Surface-emitting type semiconductor laser device with combined outputs

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JP2825540B2
JP2825540B2 JP1204925A JP20492589A JP2825540B2 JP 2825540 B2 JP2825540 B2 JP 2825540B2 JP 1204925 A JP1204925 A JP 1204925A JP 20492589 A JP20492589 A JP 20492589A JP 2825540 B2 JP2825540 B2 JP 2825540B2
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JENERARU EREKUTORITSUKU CO
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/185Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
    • H01S5/187Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection

Description

【発明の詳細な説明】 本文中で説明する本発明は、NASAコントラクトNAS第1
-17441号のもとでの研究を行う過程で行われ、1958年の
国家航空宇宙法のセクション305の規定(72 Stat.435;4
2 U.S.C.2457)を条件とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention described herein is based on the NASA contract NAS 1
During the course of conducting research under -17441, the provisions of Section 305 of the 1958 National Aerospace Act (72 Stat. 435; 4
2 USC2457).

本出願は、1988年8月9日申請の出願続き番号第0712
30,105号の部分的な続きである。
This application is a pending application no. 0712 filed on August 9, 1988;
This is a partial continuation of No. 30,105.

[産業上の利用分野] 本発明は、表面出射型レーザ、より詳細には、位相を
ロックし、かつ、一対の前記レーザの出力を結合するた
めの手段に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to surface emitting lasers, and more particularly to means for locking the phase and combining the outputs of a pair of said lasers.

[従来の技術] 表面出射型レーザは、光の出射表面(回折格子領域)
が大きいために出力密度が低く、したがって破損に導く
熱効果を生ずることなく、より多くの出力が発生すると
いう点において、端部出射型レーザよりも有利である。
さらに、表面出射型レーザの活性領域は、回折格子の使
用により、スプリアス周波数が発生することなしにより
多くの利得を得るために、ファブリ・ペロー型(FP)共
振器レーザの活性領域よりも長く作られることができ
る。より高い出力を得るために、表面出射型レーザは、
光導波路および回折格子、または1988年4月発行のOpti
cs Letters,Volume13,No.4,P312〜314のN.W.カールソン
その他による論文「Dynamically Stable 0° Phase Mod
e Operation of A Grating-surface-emitting Diode-la
ser Array」の第1図に示すような分布ブラグ反射構造
(DBR)を使用して、出力を結合させることができる。
[Prior Art] A surface emitting laser has a light emitting surface (diffraction grating region).
It is an advantage over edge-emitting lasers in that it has a lower power density due to its larger output, and thus more power is generated without the thermal effects leading to failure.
In addition, the active area of a surface-emitting laser is made longer than that of a Fabry-Perot (FP) cavity laser in order to obtain more gain without the use of a spurious frequency by using a diffraction grating. Can be done. In order to obtain higher output, surface emitting lasers
Optical waveguides and gratings, or Opti published April 1988
cs Letters, Volume 13, No. 4, P312-314, NW Carlson et al., `` Dynamically Stable 0 ° Phase Mod
e Operation of A Grating-surface-emitting Diode-la
The outputs can be combined using a distributed Bragg reflection structure (DBR) as shown in FIG.

[発明が解決しようとする課題] しかし、前記した装置においては、導波路中の損失に
より、多数のレーザの位相ロックは、広い主ビーム幅、
高い振幅、さらに、広いビーム幅のサイドローブ(副ロ
ーブ)をもつインコヒーレントな光ビームと、スプリア
ス周波数の発生とを防ぐのには十分でない。1975年7月
発行のIEEE Journal of Quantum Electronics,Volume Q
E-11,No.7,P451〜457 P.ゾリーその他による「Grating-
Coupled Double-Hetero-Structure AlGaAs Diode Laser
s」からは、2つのレーザを長手方向に配列することが
公知であるが、出力は唯一対の出力に限られている。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-described device, the phase lock of a large number of lasers is caused by a large main beam width,
It is not enough to prevent incoherent light beams with high amplitude and wide beam width side lobes (side lobes) and the generation of spurious frequencies. IEEE Journal of Quantum Electronics, Volume Q published in July 1975
E-11, No.7, P451 ~ 457 `` Grating-
Coupled Double-Hetero-Structure AlGaAs Diode Laser
From "s" it is known to arrange two lasers in the longitudinal direction, but the output is limited to only one pair.

従って、良い位相ロックおよびコヒーレントな出力光
ビームを有する表面出射型レーザから高い出力を得るこ
とが望まれる。
Accordingly, it is desirable to obtain high power from a surface emitting laser having good phase locked and coherent output light beams.

[課題を解決するための手段] 本発明の出力が結合された表面出射型半導体レーザ装
置は レーザ装置の主要表面に垂直な、出力光シグナルを出
射するための表面出射型半導体レーザ装置であって、 第1および第2の向かい合う主要な表面を有する基板
と、 前記基板の前記第1の主要な表面上の第1の接触手段
と、 相互に長手方向に間隔をおいて配置されていてその間
に中央領域を画定し、各々は前記基板の前記第2の主要
な表面上に位置していて側部方向に配列されている第1
および第2のレーザ領域と、 中央領域ならびに第1および第2のレーザ領域上に広
がり、第1および第2のレーザ領域により生成された光
が伝播する光学媒体と、 該光学媒体上に重なるキャップ層および第2の接触手
段と、 前記レーザ装置の前記主要表面の範囲を定めるため
に、第2の接触手段および前記光学媒体と光学的に導通
する前記中央領域上に延在するキャップ層中にエッチン
グして形成された単一の光学的な回折格子表面を含み、 第1および第2のレーザ領域は回折格子表面の長手方
向反対側に配置され、前記回折格子表面は、前記光学媒
体中に伝播し、かつ前記第1および第2のレーザ領域に
発生した光を位相ロックし、かつ結合し、また前記出力
光シグナルを前記レーザ装置の前記主要表面に垂直に出
射させるための、回折格子の周期を有する。
Means for Solving the Problems A surface-emitting type semiconductor laser device having an output coupled thereto according to the present invention is a surface-emitting type semiconductor laser device for emitting an output optical signal perpendicular to a main surface of the laser device. A substrate having first and second opposed major surfaces; first contact means on the first major surface of the substrate; longitudinally spaced apart from each other; A first region defining a central region, each of which is located on the second major surface of the substrate and is laterally arranged;
And a second laser region; an optical medium that spreads over the central region and the first and second laser regions and through which light generated by the first and second laser regions propagates; and a cap that overlies the optical medium. A layer and a second contact means, and a cap layer extending over the central region in optical communication with the second contact means and the optical medium to delimit the major surface of the laser device. A single optical diffraction grating surface formed by etching, wherein the first and second laser regions are disposed longitudinally opposite the diffraction grating surface, the diffraction grating surface being disposed in the optical medium; Diffraction for propagating and phase-locking and combining light generated in the first and second laser regions and for directing the output optical signal perpendicular to the major surface of the laser device. It has a grating period.

[実施例] 第1図は、ドーピングレベルが約1018cm-3、厚さ約10
0μmでN電導型の、例えばGaAsの基板12の下に形成さ
れた、焼結されたNi/Ge/AuのようなN型接触層(電極)
11を含む、全体として参照番号10で示された装置を示
す。基板12の中央上部には、(後述する)レーザがチャ
ンネルド・サブストレート・プレーナ(CSP)型となる
ように、(下記に詳細を説明する)深さ1μmのチャネ
ル13がある。基板12に重って、N電導型のN型クラッド
層14がある。N型クラッド層14はまた、ホールに対して
バリヤとして働く。N型クラッド層14の上には、約500
Åから2000Å、好適には約800Åの厚さの活性層16があ
る。活性層16は、意図的にドープされたものではなく、
一般に0≦z≦0.13であるAlZGa1-zAsを含む。バリヤ層
18は電子に対してバリヤとして働き、活性層16上に重な
っていて約200〜1000Åの厚さをもち、意図的にはドー
プされていない。活性層16およびバリヤ層18は、通常、
製造中、それぞれの隣接する層からいくらかドープされ
たものである。LOC(Large Optical Cavity)または光
学媒体の導波層20はバリヤ層18上に重ねて設けられ、一
般にはAlYGa1-YAsを含んでいる。ここで、Yは0.15≦Y
≦0.4、厚さは約0.25μmから1μm、N型ドーピング
濃度は約5×1017cm-3であるAlyGa1-yAsを含む。導波層
20の上部表面の中央には、回折格子表面22があって、該
格子表面の波形の、最高値から最低値までの振幅は1000
Åであり、波形の間隔はλ/ne(λは発生した光の波
長、neは導波されたモードに対する実効屈折率)であ
る。
FIG. 1 shows a doping level of about 10 18 cm −3 and a thickness of about 10
N-type contact layer (electrode) such as sintered Ni / Ge / Au formed under a substrate 12 of 0 μm and N-conducting, for example GaAs
1 shows a device generally indicated by reference numeral 10, including 11. At the top center of the substrate 12 is a 1 μm deep channel 13 (described in detail below) so that the laser (described below) is of the channeled substrate planar (CSP) type. Overlying the substrate 12 is an N-conducting N-type cladding layer 14. N-type cladding layer 14 also acts as a barrier to holes. On the N-type cladding layer 14, about 500
There is an active layer 16 that is between Å and 2000 Å, preferably about 800 厚 thick. The active layer 16 is not intentionally doped,
In general, Al Z Ga 1-z As where 0 ≦ z ≦ 0.13 is included. Barrier layer
Numeral 18 acts as a barrier to electrons, overlies active layer 16 and has a thickness of about 200-1000 ° and is intentionally undoped. The active layer 16 and the barrier layer 18 are usually
During manufacture, it is somewhat doped from each adjacent layer. A waveguide layer 20 of LOC (Large Optical Cavity) or optical medium is provided on the barrier layer 18 and generally includes Al Y Ga 1-Y As. Here, Y is 0.15 ≦ Y
≦ 0.4, including Al y Ga 1-y As with a thickness of about 0.25 μm to 1 μm and an N-type doping concentration of about 5 × 10 17 cm −3 . Waveguide layer
In the center of the upper surface of 20, there is a diffraction grating surface 22, the amplitude of which from the highest value to the lowest value of the grating surface waveform is 1000.
Å, and the waveform interval is λ / ne (λ is the wavelength of the generated light, ne is the effective refractive index for the guided mode).

波形のプロフィルは、λ/neの周期的構造が、例えば
グルーブの上部の幅がグルーブ間の間隔の約半分となる
ようなV字型グルーブを使用することによって、λ/ne
を意味する構成要素(以下、λ/ne成分と記す)を含む
ように選択される。P型クラッド層24は、それぞれ導波
層20の端部上に重ねて設けられたセグメント24aおよび2
4bで成り、P電導型にドープされている。N型クラッド
層14、バリヤ層18、P型クラッド層24は一般にAlXGa1-X
As(0.3≦x≦0.8)である。クラッド層14および24は一
般に約1μmの厚さおよび約5×1017cm-3のドーピング
レベルを有する。キャップ層26は、それぞれP型クラッ
ド層のセグメント24aおよび24b上に重ねて設けられたセ
グメント26aおよび26bを有し、一般に約1018cm-3から10
19cm-3のドーピングレベルで、P型にドープされ、厚さ
が約0.5μmのGaAsである。P型接触層28はそれぞれキ
ャップ層セグメント26aおよび26b上に重ねて設けられた
セグメント28aおよび28bで成り、一般に、Ti層がキャッ
プ層26に隣接して順次に積層されて成る層Ti/Pt/Auを含
む。この構造の両側には、例えばSiO2およびAl2O3が交
互に積層された誘電体スタックを備えた、適当にへき開
された端面の反射面層30aおよび30bがある。一般的には
約3対の層(6つの層)が使用され、各層は、米国特許
第4,092,659号に示すように、約1/4波長の厚さを有す
る。
Profile of the waveform, by periodic structure of the lambda / n e is, for example, the width of the top of the grooves using a V-shaped groove such that about half of the spacing between the grooves, lambda / n e
(Hereinafter referred to as λ / ne component). The P-type cladding layer 24 includes segments 24a and 24a provided on the ends of the waveguide layer 20, respectively.
4b, which is P-conducting-type doped. The N-type cladding layer 14, the barrier layer 18, and the P-type cladding layer 24 are generally made of Al x Ga 1-x
As (0.3 ≦ x ≦ 0.8). Cladding layers 14 and 24 generally have a thickness of about 1 μm and a doping level of about 5 × 10 17 cm −3 . Cap layer 26 has segments 26a and 26b overlaid on segments 24a and 24b, respectively, of the P-type cladding layer, and generally has a size of about 10 18 cm -3 to 10
GaAs with a doping level of 19 cm -3 and doped P-type with a thickness of about 0.5 μm. The P-type contact layer 28 is composed of segments 28a and 28b provided on the cap layer segments 26a and 26b, respectively. In general, a layer Ti / Pt / Including Au. On either side of this structure are appropriately cleaved end facet reflective surface layers 30a and 30b with a dielectric stack of, for example, alternating SiO 2 and Al 2 O 3 . Generally, about three pairs of layers (six layers) are used, each having a thickness of about one quarter wavelength, as shown in U.S. Pat. No. 4,092,659.

長手方向に配列されたDH-LOCレーザ32aおよび32bは前
記の構造により形成され、各々は好適には約200μmの
長さL1を有する。回折格子の長さL2は好適には約300μ
mである。従って、レーザまたはレーザ領域32a,32b
は、レーザ領域32aと32bとの間にある中央領域全体にわ
たってひろがっている回折格子22に対して回折格子表面
22の反対側に間隔を置いて配置されている。第2図に示
すように、装置11は約300μmの幅Wを有する。基板12
の上部にあるチャネル13の上部は、点線34aおよび34bに
より示され、好適には約4μmから8μmの幅である
が、点線36aおよび36bで示すチャネル13の底部はより狭
い。それらの間の側壁(参照番号38aおよび38b)は、基
板12の上部に関して約57°の角度を形成する。
The longitudinally arranged DH-LOC lasers 32a and 32b are formed by the structure described above, each preferably having a length L1 of about 200 μm. Diffraction grating length L2 is preferably about 300μ
m. Therefore, the laser or laser regions 32a, 32b
Is the diffraction grating surface relative to the diffraction grating 22 that extends over the central region between the laser regions 32a and 32b.
They are spaced apart on the opposite side of 22. As shown in FIG. 2, the device 11 has a width W of about 300 μm. Substrate 12
The top of the channel 13 at the top of is shown by dashed lines 34a and 34b, and is preferably about 4 μm to 8 μm wide, but the bottom of the channel 13 shown by dashed lines 36a and 36b is narrower. The sidewalls between them (reference numbers 38a and 38b) form an angle of about 57 ° with respect to the top of the substrate 12.

本実施例は、周知の適切な試薬およびドーパントを用
いた液相エピタキシャル法により実行することができ
る。チャネル13は、カロス溶液を20℃で使用することに
より、基板12を面111Aに沿ってエッチングすることによ
って形成される。この場合、カロス溶液は体積比で5:1:
1のH2SO4/H2O2/H2Oの混合物である。同様に、P型ク
ラッド層24、キャップ層26およびP型電極層28の各セグ
メントは、レーザ32aおよび32bの一部分である、層24、
26および28の端部をマスキングしながら、層24、26およ
び28の中央部分をエッチングすることにより形成され
る。1:1:8のカロス溶液のような異方性エッチヤントが
使用される。
This embodiment can be carried out by a liquid phase epitaxial method using well-known appropriate reagents and dopants. The channel 13 is formed by etching the substrate 12 along the surface 111A by using a Karos solution at 20 ° C. In this case, the Karos solution is 5: 1 by volume.
1 is a mixture of H 2 SO 4 / H 2 O 2 / H 2 O. Similarly, each segment of the P-type cladding layer 24, the cap layer 26 and the P-type electrode layer 28 comprises a layer 24, a portion of lasers 32a and 32b,
It is formed by etching the central portions of layers 24, 26 and 28 while masking the edges of 26 and 28. An anisotropic etchant such as a 1: 1: 8 Karos solution is used.

動作においては、正電圧がP型接触層28に印加され、
かつ負電圧がN型接触層11に印加される。P型接触層28
から活性層16中にはホールが注入され、クラッド層14は
ホールがさらに下方へ移動しないためのバリヤを与え
る。同様に、N型接触層11から活性層16中に電子が注入
され、バリヤ層18は、電子がさらに上方へ移動しないた
めのバリヤを与える。注入する電子がしきい電流値にな
ると、反転分布が生じ、それにより光子の誘導放出が起
る。レーザ領域32aおよび32bの両者により生じた光子は
導波路20中に存在し、回折格子表面に入射する光子の第
1の部分は、回折格子の前記λ/ne成分との相互作用に
より、矢印34の示すように導波路20に垂直に放出され
る。
In operation, a positive voltage is applied to the P-type contact layer 28,
In addition, a negative voltage is applied to the N-type contact layer 11. P-type contact layer 28
Holes are injected into the active layer 16 and the cladding layer 14 provides a barrier to prevent the holes from moving further downward. Similarly, electrons are injected from the N-type contact layer 11 into the active layer 16 and the barrier layer 18 provides a barrier for electrons from moving further upwards. When the injected electrons reach a threshold current value, a population inversion occurs, which causes stimulated emission of photons. The photons generated by both laser regions 32a and 32b are present in waveguide 20, and a first portion of the photons incident on the surface of the diffraction grating is coupled to the λ / ne component of the diffraction grating by an arrow. As shown at 34, the light is emitted perpendicular to the waveguide 20.

回折格子表面22に入射する光子の第2の部分は、回折
格子表面22のλ/ne成分の作用により、レーザ領域32a
および32b中に反転して戻り、それにより光学的な帰還
が増加し、レーザ作用が促進される。反射光の強さは各
レーザ装置により生ずる光の波長によるので、発振に必
要な帰還は、ある特定の周期にのみ存在する。したがっ
て、レーザ領域32aおよび32bにより生ずる光は波長ロッ
クされる。レーザ領域32aおよび32bの各々により生じた
回折格子表面22に入射する光子の残りの部分は、光学媒
体20によりそれぞれ他のレーザ領域32b、32aに送られ、
それにより2つのレーザ領域が共に位相ロックされる。
レーザ領域32aおよび32bの両者は同じ装置を共有するの
で、両レーザ領域により生じた光は、波長および位相の
両者においてロックされ、かつ、回折格子表面を通り回
折格子表面に垂直に放出される。
The second part of the photons incident on the diffraction grating surface 22 is caused by the action of the λ / ne component of the diffraction grating surface 22 so that the laser region 32a
And back during 32b, which increases optical feedback and enhances laser action. Since the intensity of the reflected light depends on the wavelength of the light generated by each laser device, the feedback required for oscillation exists only in a specific period. Therefore, the light generated by the laser regions 32a and 32b is wavelength locked. The remainder of the photons incident on the diffraction grating surface 22 caused by each of the laser regions 32a and 32b is sent by the optical medium 20 to the other laser regions 32b, 32a, respectively,
Thereby, the two laser regions are phase-locked together.
Since both laser regions 32a and 32b share the same device, the light generated by both laser regions is locked in both wavelength and phase and is emitted through the grating surface and perpendicular to the grating surface.

わずか2つのレーザ領域32aおよび32bしか使用されて
いないので、導波路20が比較的短く、そのため損失は少
なく、その結果として、2つのレーザ32aおよび32bの位
相ロックおよび波長ロックは、より多くの、前記したよ
うなレーザが使用される場合よりも大きくなる。また、
それにより、レーザ32の長手方向のモードが安定し、フ
ァブリ・ペロー型共振器レーザのモードが複数なのに比
較して、放出波長が単一になる。さらに、単一のレーザ
を使用する場合に比較して、より多くの光出力が可能に
なる。
Since only two laser regions 32a and 32b are used, the waveguide 20 is relatively short, and thus has low losses, so that the phase and wavelength locks of the two lasers 32a and 32b are more, It is larger than when a laser as described above is used. Also,
Thereby, the mode in the longitudinal direction of the laser 32 is stabilized, and the emission wavelength becomes single as compared with the case where the Fabry-Perot resonator laser has a plurality of modes. Furthermore, more light output is possible than when a single laser is used.

第3図は、量子井戸型(QW型)のレーザ領域32aおよ
び32bの第2の実施例を示す。第3図には、レーザ領域3
2aは、レーザ領域32bと同一であるので、1つだけ示し
ている。第1図の要素に相当する第3図の要素は、相当
する参照番号が与えられている。クラッド層14および24
は、約0.5μmから2.5μmの厚さであり、かつ、適切な
電導型のドーパントが約1017cm3から5×1018cm-3のド
ーピングレベルにドープされた、AlXGa1-XAs(0.4≦x
≦1)を含んでいる。クラッド層24の中央部分は、分布
ブラグ反射構造(DBR)22を含み、DBR22の谷において約
1000Åの厚さである。ドープされない閉じ込め層36およ
び40は、約500Åから4000Åの厚さの、AlXGa1-XAs(0.1
5≦x≦0.60)を含み、グレーデッド形でもよいし、非
グレーテッド形でもよい。
FIG. 3 shows a second embodiment of the quantum well type (QW type) laser regions 32a and 32b. FIG. 3 shows the laser region 3
2a is the same as the laser region 32b, so only one is shown. Elements in FIG. 3 that correspond to elements in FIG. 1 have been given corresponding reference numerals. Cladding layers 14 and 24
Is the thickness of 2.5μm from about 0.5 [mu] m, and an appropriate conductivity type dopant is doped to about 10 17 cm 3 to doping level of 5 × 10 18 cm -3, Al X Ga 1-X As (0.4 ≦ x
≤ 1). The central portion of the cladding layer 24 includes a distributed Bragg reflection structure (DBR) 22 at about a valley of the DBR 22.
It is 1000 mm thick. The undoped confinement layers 36 and 40 are approximately 500 to 4000 mm thick, Al X Ga 1 -X As (0.1
5 ≦ x ≦ 0.60), and may be a graded type or a non-graded type.

ドープされない量子井戸層38は約10Åから400Åの厚
さの、AlXGa1-XAs(0≦x≦1)を含む。
The undoped quantum well layer 38 comprises Al X Ga 1-X As (0 ≦ x ≦ 1) with a thickness of about 10 ° to 400 °.

一般に、第3図の量子井戸型の実施例のしきい電流は
低く、しきい電流の変化量は温度と共に減少し、微分量
子効率はDH-LOCレーザに比較して増加する。
In general, the threshold current of the quantum well type embodiment shown in FIG. 3 is low, the amount of change in the threshold current decreases with temperature, and the differential quantum efficiency increases as compared with the DH-LOC laser.

第4図は、位相コヒーレンシーおよび波長コヒーレン
シーを維持しつつ、ただ一対のレーザの使用に比較し
て、より多くの光出力を得るための、本発明の実施例に
よる装置を示す。本実施例において、基板12は、反射面
層30aおよび30bならびに回折格子表面22と同様に、第2
図に比較して側部方向に延在する。回折格子表面22は、
それにより、高いコヒーレンシーを達成するために全レ
ーザ出力を位相ロックし、かつ結合するための唯一の統
合的手段を含む。説明のために、CSP-LOCレーザ領域32a
および32bのチャネル13のみが示されている。5つのチ
ャネル13の各々は、第1図のように、一対の対応する長
手方向に配列されたレーザのみの下に延在する。従っ
て、第4図の装置には、合計10のレーザがある。また、
チャネル13a,13b,13c,13dおよび13eは、一般に中心から
中心までの間隔が約4μmから10μmで、相互に側部方
向に配列されている。従って、レーザの側部方向の光学
モード(接合面に平行に)接続され、その結果として、
列全体に関して位相および波長の結合ならびにコヒーレ
ンシーが生ずる。列全体は、それにより基板12に対して
垂直な回折格子表面22から単一の波長の光出力を与え
る。L1および回折格子表面22の効率により、光出力を単
一レーザの場合の10倍から50倍に増加させることが可能
である。第3図に示すQWレーザは、第4図でDH-LOCレー
ザの代わりに使用することができる。
FIG. 4 shows an apparatus according to an embodiment of the present invention for obtaining more light output compared to using only a pair of lasers, while maintaining phase and wavelength coherency. In this embodiment, the substrate 12 has a second surface, like the reflection surface layers 30a and 30b and the diffraction grating surface 22.
It extends in the lateral direction compared to the figure. Diffraction grating surface 22
Thereby, it includes only one integrated means to phase lock and combine the total laser power to achieve high coherency. For illustration, the CSP-LOC laser region 32a
And only channel 13 of 32b is shown. Each of the five channels 13 extends below only a pair of corresponding longitudinally arranged lasers, as in FIG. Thus, there are a total of ten lasers in the apparatus of FIG. Also,
The channels 13a, 13b, 13c, 13d and 13e are generally laterally arranged with respect to each other with a center-to-center spacing of about 4 to 10 μm. Thus, the optical mode in the lateral direction of the laser (parallel to the joint plane) is connected, and consequently
Phase and wavelength coupling and coherency occur for the entire row. The entire row thereby provides a single wavelength light output from the grating surface 22 perpendicular to the substrate 12. Depending on the efficiency of L1 and the grating surface 22, it is possible to increase the light output by a factor of 10 to 50 compared to a single laser. The QW laser shown in FIG. 3 can be used in place of the DH-LOC laser in FIG.

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

第1図は、本発明の第1の実施例において使用されるダ
ブルヘテロ構造LOC(DH-LOC)レーザの側部断面図、第
2図は、第1図の上面図、第3図は、本発明の第2の実
施例において使用される量子井戸(QW)レーザの側部断
面図、第4図は、複数の側部方向に隣接するレーザを示
す本発明の実施例の上面図である。 10……装置、11……N型接触層、12……基板、13……チ
ャネル、14……N型クラッド層、16……活性層、18……
バリヤ層、20……導波層、22……回折格子表面、24……
P型クラッド層、24a,24b……セグメント、26……キャ
ップ層、26a,26b……セグメント、28……P型接触層、2
8a,28b……セグメント、30a,30b……反射面層、32a,32b
……レーザ領域、34a,34b……チャネルの上部、36a,36b
……チャネルの底部、38a,38b……側壁。
FIG. 1 is a side sectional view of a double heterostructure LOC (DH-LOC) laser used in a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top view of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional side view of a quantum well (QW) laser used in a second embodiment of the present invention; FIG. 4 is a top view of the embodiment of the present invention showing a plurality of laterally adjacent lasers; . 10 device, 11 N-type contact layer, 12 substrate, 13 channel, 14 N-cladding layer, 16 active layer, 18
Barrier layer, 20 waveguide layer, 22 diffraction grating surface, 24
P-type cladding layer, 24a, 24b ... segment, 26 ... cap layer, 26a, 26b ... segment, 28 ... P-type contact layer, 2
8a, 28b: Segment, 30a, 30b: Reflective surface layer, 32a, 32b
…… Laser area, 34a, 34b …… Top of channel, 36a, 36b
…… the bottom of the channel, 38a, 38b …… the side wall.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/18──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザ装置の主要表面に垂直な出力光シグ
ナルを出射するための表面出射型半導体レーザ装置であ
って、 第1および第2の向かい合う主要な表面を有する基板
と、 前記基板の前記第1の主要な表面上の第1の接触手段
と、 相互に長手方向に間隔をおいて配置されていてその間に
中央領域を画定し、各々は前記基板の前記第2の主要な
表面上に位置していて側部は一列に配列されている第1
および第2のレーザ領域と、 中央領域ならびに第1および第2のレーザ領域上に広が
り、第1および第2のレーザ領域により生成された光が
伝播する光学媒体と、 該光学媒体上に重なるキャップ層および第2の接触手段
と、 前記レーザ装置の前記主要表面を形成するために、前記
光学媒体と光学的に導通する前記中央領域上に延在する
単一の光学的な回折格子表面を含み、 第1および第2のレーザ領域は回折格子表面の長手方向
反対側に配置され、前記回折格子表面は、前記光学媒体
に伝播する光と、前記第1および第2のレーザ領域に発
生した光を位相ロックし、かつ結合し、また前記出力光
シグナルを前記レーザ装置の前記主要表面に垂直に出射
させるための、回折格子の周期を有する、表面出射型半
導体レーザ装置において、 第1、第2のレーザ領域は、それぞれ、前記基板の第2
の主要な表面上に配置されていて側部方向に整列した位
相ロックされた複数のレーザを有し、該複数のレーザ
の、長手方向の第1、第2のレーザ領域の各々の、間隔
をおいて配置されている対応するレーザが長手方向に1
列に整列している、 ことを特徴とする出力が結合された表面出射型半導体レ
ーザ装置。
1. A surface-emitting type semiconductor laser device for emitting an output optical signal perpendicular to a main surface of a laser device, comprising: a substrate having first and second opposed main surfaces; First contact means on a first major surface, spaced longitudinally from each other to define a central area therebetween, each of which is disposed on the second major surface of the substrate; The first is located and the sides are arranged in a row
And a second laser region; an optical medium that spreads over the central region and the first and second laser regions and through which light generated by the first and second laser regions propagates; and a cap that overlies the optical medium. A layer and second contact means, and a single optical grating surface extending over the central region in optical communication with the optical medium to form the major surface of the laser device. The first and second laser regions are disposed on opposite sides of a diffraction grating surface in a longitudinal direction, and the diffraction grating surface includes light propagating to the optical medium and light generated in the first and second laser regions. A surface emitting semiconductor laser device having a period of a diffraction grating for phase-locking and combining and emitting the output optical signal perpendicular to the main surface of the laser device. Second laser regions, respectively, first the substrate 2
A plurality of laterally aligned phase-locked lasers disposed on a major surface of the laser, the plurality of lasers being spaced apart from each other in the longitudinal first and second laser regions. Corresponding lasers located in the longitudinal direction
A surface-emitting type semiconductor laser device having outputs coupled to each other in a row.
【請求項2】前記レーザの各々は、2重ヘテロ接合方式
のLOCレーザを含んでいる請求項1に記載の装置。
2. The apparatus of claim 1, wherein each of said lasers comprises a LOC laser of a double heterojunction type.
【請求項3】前記レーザの各々は、量子井戸レーザを含
んでいる、請求項1に記載の装置。
3. The apparatus of claim 1, wherein each of said lasers comprises a quantum well laser.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5779924A (en) * 1996-03-22 1998-07-14 Hewlett-Packard Company Ordered interface texturing for a light emitting device
US7419912B2 (en) 2004-04-01 2008-09-02 Cree, Inc. Laser patterning of light emitting devices
JP5799623B2 (en) * 2011-07-13 2015-10-28 三菱電機株式会社 Laser element
JP6282485B2 (en) * 2014-02-24 2018-02-21 スタンレー電気株式会社 Semiconductor light emitting device
JP6527695B2 (en) * 2014-12-22 2019-06-05 スタンレー電気株式会社 Semiconductor light emitting device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4006432A (en) * 1974-10-15 1977-02-01 Xerox Corporation Integrated grating output coupler in diode lasers
US3969686A (en) * 1975-03-26 1976-07-13 Xerox Corporation Beam collimation using multiple coupled elements
US4092659A (en) * 1977-04-28 1978-05-30 Rca Corporation Multi-layer reflector for electroluminescent device
JPS63114288A (en) * 1986-10-31 1988-05-19 Fujitsu Ltd Semiconductor light emitting element

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