JPH01196188A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH01196188A JPH01196188A JP63021622A JP2162288A JPH01196188A JP H01196188 A JPH01196188 A JP H01196188A JP 63021622 A JP63021622 A JP 63021622A JP 2162288 A JP2162288 A JP 2162288A JP H01196188 A JPH01196188 A JP H01196188A
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- Japan
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- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/24—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4081—Near-or far field control
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野〕
この発明は、アレイ形半導体レーザに関し、特にそのス
ーパーモード制御に関するものである。
ーパーモード制御に関するものである。
第２図は例えばジャパニーズ アプライド フィジクス
６１巻１）号、 １９８７年、４４０頁（Ｊ、Ａｐｐ
ｌ、Ｐｔ＋ｙｓ、６１． （１） 、 １９８７． ｐ
、４４０）に示された従来のアレイ形半導体レーザを示
す断面図であり、図において、１はｐ型ＧａＡｓからな
る半導体基板、２はこの半導体基板１上に形成されたｎ
型ＧａＡｓからなる半導体層、３はこの半導体層２を間
隔ｄを２μｍでストライプ状にエツチングして形成され
た幅Ｗが３μｍの導波路となるストライプ溝で、このス
トライプ溝３の等偏屈折率とストライプ溝間の等偏屈折
率の差が０．００３４のものである。４は上記半導体層
２上及びストライプ溝３部に形成されたｐ型Ａ １ｏ−
ａ Ｇ ａ ｏ、ｂ Ａ ｓからなる厚さが約０．４μ
ｍの下クラッド層、５は下クラッド層４上に形成された
ｐ型Ａ１゜、、Ｇａｏ、、Ａｓ層からなる活性層、６は
上記ストライプ溝３上の活性層５に形成される活性領域
、７は上記活性層５上に形成されたｎ型Ａ ｌ。、４
Ｇａｏ、６Ａ ｓからなる上クラッド層である。
６１巻１）号、 １９８７年、４４０頁（Ｊ、Ａｐｐ
ｌ、Ｐｔ＋ｙｓ、６１． （１） 、 １９８７． ｐ
、４４０）に示された従来のアレイ形半導体レーザを示
す断面図であり、図において、１はｐ型ＧａＡｓからな
る半導体基板、２はこの半導体基板１上に形成されたｎ
型ＧａＡｓからなる半導体層、３はこの半導体層２を間
隔ｄを２μｍでストライプ状にエツチングして形成され
た幅Ｗが３μｍの導波路となるストライプ溝で、このス
トライプ溝３の等偏屈折率とストライプ溝間の等偏屈折
率の差が０．００３４のものである。４は上記半導体層
２上及びストライプ溝３部に形成されたｐ型Ａ １ｏ−
ａ Ｇ ａ ｏ、ｂ Ａ ｓからなる厚さが約０．４μ
ｍの下クラッド層、５は下クラッド層４上に形成された
ｐ型Ａ１゜、、Ｇａｏ、、Ａｓ層からなる活性層、６は
上記ストライプ溝３上の活性層５に形成される活性領域
、７は上記活性層５上に形成されたｎ型Ａ ｌ。、４
Ｇａｏ、６Ａ ｓからなる上クラッド層である。
次に動作について説明する。
レーザチップに電圧を印加すると、電流は半導体層２で
阻止され、ストライプ溝３だけに集中して流れる。その
ため、この部分の活性層５だけが活性領域６となる。活
性領域６で生じた光は、下クラッド層４と上クラッド層
７により上下方向に閉じ込められる。また下クラッド層
４にしみ出した光は、半導体層２に吸収されることによ
りストライプ溝３の外側では等価的な屈折率が小さく成
る。この時に生じたストライプａ３とその外側との等価
屈折率差により光は水平方向にも閉じ込め □られ、レ
ーザ発振が生ずる。
阻止され、ストライプ溝３だけに集中して流れる。その
ため、この部分の活性層５だけが活性領域６となる。活
性領域６で生じた光は、下クラッド層４と上クラッド層
７により上下方向に閉じ込められる。また下クラッド層
４にしみ出した光は、半導体層２に吸収されることによ
りストライプ溝３の外側では等価的な屈折率が小さく成
る。この時に生じたストライプａ３とその外側との等価
屈折率差により光は水平方向にも閉じ込め □られ、レ
ーザ発振が生ずる。
個々のストライプ溝で発振したレーザ光は互いに光結合
を起こし、全体で固有のモード、すなわちスーパーモー
ドを形成する。この時のスーパーモードは、一般に、シ
ー１の基本スーパーモードからシー２．３．４．５の高
次のものとストライプの数だけのモードが立つ。アプラ
イド フィジクス レターズ ４５巻、 １９８４年、
２００頁（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ。
を起こし、全体で固有のモード、すなわちスーパーモー
ドを形成する。この時のスーパーモードは、一般に、シ
ー１の基本スーパーモードからシー２．３．４．５の高
次のものとストライプの数だけのモードが立つ。アプラ
イド フィジクス レターズ ４５巻、 １９８４年、
２００頁（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ。
Ｌｅｔｔ、４５．１９８４． ｐ、２００）に示されて
いるように、利得分布がν＝１の電界強度Ｅ１′と同じ
分布をしていると仮定して計算した相対的なモード利得
は第３図（ａｌに示すようにシー５の最高次のスーパー
モードのものが一番大きく、実験的にも最高次のスーパ
ーモードで発振していることが知られている。
いるように、利得分布がν＝１の電界強度Ｅ１′と同じ
分布をしていると仮定して計算した相対的なモード利得
は第３図（ａｌに示すようにシー５の最高次のスーパー
モードのものが一番大きく、実験的にも最高次のスーパ
ーモードで発振していることが知られている。
従来のアレイ形の半導体レーザは以上のように構成され
ているので、最高次のスーパーモードで発振しやすく、
そのビームは双峰形のパターンを示し、ビームを絞るた
めの光学系が複雑になるなどの問題があった。
ているので、最高次のスーパーモードで発振しやすく、
そのビームは双峰形のパターンを示し、ビームを絞るた
めの光学系が複雑になるなどの問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、遠視野像が単峰形となる質の良い出射ビーム
が得られる、ν＝１の基本スーパーモードで発振するア
レイ形の半導体レーザを得ることを目的とする。
たもので、遠視野像が単峰形となる質の良い出射ビーム
が得られる、ν＝１の基本スーパーモードで発振するア
レイ形の半導体レーザを得ることを目的とする。
この発明に係る半導体レーザはアレイ形のレーザにおい
て、複数個の導波路を大きな幅の導波路と小さな幅の導
波路を交互に設けて構成しかつ、各導波路の等偏屈折率
とこの導波路に隣接した各導波路間領域における等偏屈
折率との差の値および発振波長に対応して、各導波路間
の光結合によって生ずる固有のモードであるスーパーモ
ードのうち基本スーパーモードのモード利得が他の高次
モードのモード利得より大きくなるよう上記大きな幅の
導波路と小さな幅の導波路の各々の幅の値を設定したも
のである。
て、複数個の導波路を大きな幅の導波路と小さな幅の導
波路を交互に設けて構成しかつ、各導波路の等偏屈折率
とこの導波路に隣接した各導波路間領域における等偏屈
折率との差の値および発振波長に対応して、各導波路間
の光結合によって生ずる固有のモードであるスーパーモ
ードのうち基本スーパーモードのモード利得が他の高次
モードのモード利得より大きくなるよう上記大きな幅の
導波路と小さな幅の導波路の各々の幅の値を設定したも
のである。
この発明においては、大きな幅の導波路と、小さな幅の
導波路を交互に設けた構成とし、光結合によって生ずる
固有のモード、すなわちスーパーモードのうち基本のも
の（シー１）のモード利得を他の高次の利得よりも大き
くしたから、基本のスーパーモードで発振する。
導波路を交互に設けた構成とし、光結合によって生ずる
固有のモード、すなわちスーパーモードのうち基本のも
の（シー１）のモード利得を他の高次の利得よりも大き
くしたから、基本のスーパーモードで発振する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例によるアレイ形半導体レーザ
の構造を示す断面図であり、図において、第２図と同一
符号は同一または相当部分であり、８は半導体層２をエ
ツチングして形成された５連のストライプ溝よりなる５
連の導波路のうち大きな幅の導波路と交互に設けた小さ
な幅の導波路である。この幅ｗ２は、大きなストライプ
溝の幅Ｗ。
の構造を示す断面図であり、図において、第２図と同一
符号は同一または相当部分であり、８は半導体層２をエ
ツチングして形成された５連のストライプ溝よりなる５
連の導波路のうち大きな幅の導波路と交互に設けた小さ
な幅の導波路である。この幅ｗ２は、大きなストライプ
溝の幅Ｗ。
が３μｍ、ストライプ溝領域の等偏屈折率とストライプ
溝とストライプ溝との間の領域の等偏屈折率との差Δｎ
が０．００３４． ストライプ溝とストライプ溝の間隔
ｄが２μｍ２発振波長が０．８１μｍに応じて２μｍと
している。これによって、このアレイ形半導体レーザの
相対的なモード利得は、第３図（ｂｌに示すように基本
スーパーモードのものが一番大きくなる。
溝とストライプ溝との間の領域の等偏屈折率との差Δｎ
が０．００３４． ストライプ溝とストライプ溝の間隔
ｄが２μｍ２発振波長が０．８１μｍに応じて２μｍと
している。これによって、このアレイ形半導体レーザの
相対的なモード利得は、第３図（ｂｌに示すように基本
スーパーモードのものが一番大きくなる。
以上のように構成された本実施例のアレイ形半導体レー
ザは、基本のスーパーモードのモード利得が他の高次の
モードよりも大きいため、基本スーパーモートで発振す
る。
ザは、基本のスーパーモードのモード利得が他の高次の
モードよりも大きいため、基本スーパーモートで発振す
る。
なお、上記実施例においては、等価屈折率差（Δｎ）を
０．００３４．発振波長を０．８１μｍ、大きな幅の導
波路３の幅を３μｍ１小さな幅の導波路の幅を２μｍ、
導波路間の間隔を２μｍとしたものを示したが、これは
これらの値に限られるものではなく、導波路の幅、屈折
率９発振波長よりマンクスウェルの方程式により導出さ
れる電界強度分布εν２（ｙ）と利得の分布ｇ （ｙ）
の関係より求められる相対的なモード利得 が、高次のものよりも基本のスーパーモードの方が大き
ければよい。例えば小さな幅の導波路の幅は１．５μｍ
でも２．５ μｍでもよい。
０．００３４．発振波長を０．８１μｍ、大きな幅の導
波路３の幅を３μｍ１小さな幅の導波路の幅を２μｍ、
導波路間の間隔を２μｍとしたものを示したが、これは
これらの値に限られるものではなく、導波路の幅、屈折
率９発振波長よりマンクスウェルの方程式により導出さ
れる電界強度分布εν２（ｙ）と利得の分布ｇ （ｙ）
の関係より求められる相対的なモード利得 が、高次のものよりも基本のスーパーモードの方が大き
ければよい。例えば小さな幅の導波路の幅は１．５μｍ
でも２．５ μｍでもよい。
また、上記実施例においては、５連のアレイレーザにつ
いて説明したが、ストライプ数に制限されることはない
。
いて説明したが、ストライプ数に制限されることはない
。
さらに、上記実施例においては、導波路３．８をストラ
イプ状の溝にて形成した内部ストライプ型の場合につい
て説明したが、この構造もこれに限るものではない。
イプ状の溝にて形成した内部ストライプ型の場合につい
て説明したが、この構造もこれに限るものではない。
第４図は本発明の他の実施例による半導体レーザを示す
図であり、図において、９はｎ型ＡｌＧａＡｓからなる
下クラッド層、１０はｐ型ＡｌＧａＡｓからなる上クラ
ッド層、１）は半導体２をエツチングして形成したスト
ライプ溝に埋め込むｐ型のＡｌＧａＡｓ層、１２はｐ型
ＧａＡｓからなるコンタクト層である。
図であり、図において、９はｎ型ＡｌＧａＡｓからなる
下クラッド層、１０はｐ型ＡｌＧａＡｓからなる上クラ
ッド層、１）は半導体２をエツチングして形成したスト
ライプ溝に埋め込むｐ型のＡｌＧａＡｓ層、１２はｐ型
ＧａＡｓからなるコンタクト層である。
このように第４図に示すようなＳＡＳ型であってもよく
、第１図の実施例と同様の効果を示すものである。
、第１図の実施例と同様の効果を示すものである。
第５図は本発明のさらに他の実施例による半導体レーザ
を示す図であり、図において、第４図と同一符号は同一
または相当部分であり、１３はｐ型ＧａＡｓ層である。
を示す図であり、図において、第４図と同一符号は同一
または相当部分であり、１３はｐ型ＧａＡｓ層である。
本発明はこのような第５図に示すようなりッジと呼ばれ
る突出体によって導波路を形成したものに適用してもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏するものである。
る突出体によって導波路を形成したものに適用してもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏するものである。
また、第６図は本発明の７レイ形半導体レーザを励起光
源に使用した固体レーザを示す図であり、図において、
２０は本発明に係るアレイ形半導体レーザ、１４はコリ
メートレンズ、１５は焦点レンズ、１６ばＮｄ：ＹＡＧ
結晶、１７は鏡である。
源に使用した固体レーザを示す図であり、図において、
２０は本発明に係るアレイ形半導体レーザ、１４はコリ
メートレンズ、１５は焦点レンズ、１６ばＮｄ：ＹＡＧ
結晶、１７は鏡である。
このように本発明によるアレイ形レーザを用いて構成し
た固体レーザでは、出射ビームが高密度で絞れるため変
換効率の高い固体レーザが得られる効果がある。
た固体レーザでは、出射ビームが高密度で絞れるため変
換効率の高い固体レーザが得られる効果がある。
以上のように、この発明によれば、アレイ形のレーザに
おいて、複数個の導波路を大きな幅の導波路と小さな幅
の導波路を交互に設けて構成しかつ、各導波路の等側屈
折率とこの導波路に隣接した各導波路間領域における等
側屈折率との差の値および発振波長に対応して、各導波
路間の光結合によって生ずる固有のモードであるスーパ
ーモードのうち基本のスーパーモードの利得が他の高次
のスーパーモードの利得よりも大きくなるように構成し
たので、遠視野像が単峰形となる質の良い出射ビームが
得られる基本のスーパーモードで発振するレーザが得ら
れる効果がある。
おいて、複数個の導波路を大きな幅の導波路と小さな幅
の導波路を交互に設けて構成しかつ、各導波路の等側屈
折率とこの導波路に隣接した各導波路間領域における等
側屈折率との差の値および発振波長に対応して、各導波
路間の光結合によって生ずる固有のモードであるスーパ
ーモードのうち基本のスーパーモードの利得が他の高次
のスーパーモードの利得よりも大きくなるように構成し
たので、遠視野像が単峰形となる質の良い出射ビームが
得られる基本のスーパーモードで発振するレーザが得ら
れる効果がある。
第１図（ａ）はこの発明の一実施例によるアレイ形半導
体レーザを示す断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の
レーザにおける等価屈折率分布を示す図、第２図（ａ）
は従来のアレイ形半導体レーザを示す断面図、第２図（
ｂ）は第２図（ａ）のレーザにおける等価屈折率分布を
示す図、第３図（ａ＋は第２図（ａ＋のレーザにおいて
許容される各スーパーモードの相対的な利得を示す図、
第３図（ｂ）は第１図（ａ）のレーザにおいて許容され
る各スーパーモードの相対的な利得を示す図、第４図、
第５図は本発明の他の実施例を示す図、第６図は本発明
の一実施例によるアレイ形半導体レーザを励起光源とし
て用いた固体レーザの構成を示す図である。 １はｐ型ＧａＡｓ半導体基板、２はｎ型ＧａＡＳ半導体
層、３はストライプ溝、４はｐ型Ａｌ。、４Ｇ８０．６
ＡＳ下クラッド層、５はｐ型ＡＩＯ，、Ｇａｏ、、Ａｓ
活性層、６は活性領域、７はｎ型Ａ１ｏ、４Ｇａｏ、６
Ａｓ上クラツド層、８は小さな幅の導波路。 尚図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図 第３図 ノー／／’−ｔ−〆り、ダＶ 第４図 第５図 ／−〃−乙−ス′り、うぞ′４ダ
体レーザを示す断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の
レーザにおける等価屈折率分布を示す図、第２図（ａ）
は従来のアレイ形半導体レーザを示す断面図、第２図（
ｂ）は第２図（ａ）のレーザにおける等価屈折率分布を
示す図、第３図（ａ＋は第２図（ａ＋のレーザにおいて
許容される各スーパーモードの相対的な利得を示す図、
第３図（ｂ）は第１図（ａ）のレーザにおいて許容され
る各スーパーモードの相対的な利得を示す図、第４図、
第５図は本発明の他の実施例を示す図、第６図は本発明
の一実施例によるアレイ形半導体レーザを励起光源とし
て用いた固体レーザの構成を示す図である。 １はｐ型ＧａＡｓ半導体基板、２はｎ型ＧａＡＳ半導体
層、３はストライプ溝、４はｐ型Ａｌ。、４Ｇ８０．６
ＡＳ下クラッド層、５はｐ型ＡＩＯ，、Ｇａｏ、、Ａｓ
活性層、６は活性領域、７はｎ型Ａ１ｏ、４Ｇａｏ、６
Ａｓ上クラツド層、８は小さな幅の導波路。 尚図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図 第３図 ノー／／’−ｔ−〆り、ダＶ 第４図 第５図 ／−〃−乙−ス′り、うぞ′４ダ
Claims (1)
- （１）活性層で生じたレーザ光が、複数のストライプに
より形成された複数個の導波路を伝播するアレイ形の半
導体レーザにおいて、 上記複数個の導波路は大きな幅の導波路と小さな幅の導
波路が交互に設けられてなり、 上記大きな幅の導波路と小さな幅の導波路の各々の幅は
各導波路の等価屈折率とこの導波路に隣接した各導波路
間領域における等価屈折率との差の値および発振波長に
対応して、各導波路間の光結合によって生ずる固有のモ
ードであるスーパーモードのうち基本スーパーモードの
モード利得が他の高次モードのモード利得より大きくな
るようにその値が設定されていることを特徴とする半導
体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63021622A JPH084187B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 半導体レーザ |
| US07/304,170 US4947401A (en) | 1988-02-01 | 1989-01-31 | Semiconductor laser array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63021622A JPH084187B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01196188A true JPH01196188A (ja) | 1989-08-07 |
| JPH084187B2 JPH084187B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=12060160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63021622A Expired - Fee Related JPH084187B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 半導体レーザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4947401A (ja) |
| JP (1) | JPH084187B2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0770757B2 (ja) * | 1989-10-17 | 1995-07-31 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子 |
| US5071786A (en) * | 1990-03-08 | 1991-12-10 | Xerox Corporation | Method of making multiple wavelength p-n junction semiconductor laser with separated waveguides |
| US5228050A (en) * | 1992-02-03 | 1993-07-13 | Gte Laboratories Incorporated | Integrated multiple-wavelength laser array |
| US6295307B1 (en) | 1997-10-14 | 2001-09-25 | Decade Products, Inc. | Laser diode assembly |
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| US4947401A (en) | 1990-08-07 |
| JPH084187B2 (ja) | 1996-01-17 |
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