JPH0198287A - 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
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- 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
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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、半導体レーザアレイ装置の構造の改良に関
するものである。
するものである。
［従来の技術］
近年、光デイスク装置の高速化や光通信システムの大容
量化を図るために、光源として高出力半導体レーザが必
要とされている。このため、複数の半導体レーザを同一
の基板上に配置し、光学的に結合して高出力化する半導
体レーザアレイ装置の研究が進められている。
量化を図るために、光源として高出力半導体レーザが必
要とされている。このため、複数の半導体レーザを同一
の基板上に配置し、光学的に結合して高出力化する半導
体レーザアレイ装置の研究が進められている。
このような半導体レーザアレイ装置として、複数本の半
導体レーザを光学的に結合しやすくするために共振器内
部に回折格子を作り、個々の半導体レーザの発振波長を
同一にした分布帰還型レーザ構造が、たとえば特開昭６
１−１１３２９３号公報に開示されている。
導体レーザを光学的に結合しやすくするために共振器内
部に回折格子を作り、個々の半導体レーザの発振波長を
同一にした分布帰還型レーザ構造が、たとえば特開昭６
１−１１３２９３号公報に開示されている。
第５図は、従来の分布帰還型半導体し、−ザアレイ装置
の構造を示す斜視図である。Ｐ＋型−ＧａＡｓ基板１上
にＮ型−ＧａＡｓ電流閉込め層２を、成長させ、次にこ
の基板１上にフォトリソグラフィ技術とエツチングを用
いて、Ｖ型の溝２０を平行に複数本形成する。その後、
Ｐ型−ＡｆＬｘＧａｌ−ＸＡＳクラッド層３、Ｐ型−Ａ
ｆＬｘＧａｌ−ｙＡＳ光ガイド層４、Ｎ型またはＰ型−
Ａ痣ｚＧａ、−２Ａｓ活性層５、Ｎ型−ＡｆＬｘＧａｌ
−ｙＡｓ光ガイド層６を第２回目の成長として、連続的
に成長させる。但し、ｘ＞ｙ＞ｚ≧０の関係を満足する
ようにする。なお、第１回目および第２回目の成長方法
としては、液相エピタキシャル成長法、気相エピタキシ
ャル成長法、有機金属熱分解法、分子線エピタキシャル
成長法などを利用することができる。
の構造を示す斜視図である。Ｐ＋型−ＧａＡｓ基板１上
にＮ型−ＧａＡｓ電流閉込め層２を、成長させ、次にこ
の基板１上にフォトリソグラフィ技術とエツチングを用
いて、Ｖ型の溝２０を平行に複数本形成する。その後、
Ｐ型−ＡｆＬｘＧａｌ−ＸＡＳクラッド層３、Ｐ型−Ａ
ｆＬｘＧａｌ−ｙＡＳ光ガイド層４、Ｎ型またはＰ型−
Ａ痣ｚＧａ、−２Ａｓ活性層５、Ｎ型−ＡｆＬｘＧａｌ
−ｙＡｓ光ガイド層６を第２回目の成長として、連続的
に成長させる。但し、ｘ＞ｙ＞ｚ≧０の関係を満足する
ようにする。なお、第１回目および第２回目の成長方法
としては、液相エピタキシャル成長法、気相エピタキシ
ャル成長法、有機金属熱分解法、分子線エピタキシャル
成長法などを利用することができる。
Ｎ型−光ガイド層６の表面にＶ形溝２ｏの方向と直角方
向に、所定の周期および深さで回折格子３０を全面的に
形成する。この回折格子３ｏの形成には、Ｈｅ−Ｃｄレ
ーザを光源とした干渉光学系を用いたホログラフィック
露光フォトリソグラフィ技術とエツチングを用いる。
向に、所定の周期および深さで回折格子３０を全面的に
形成する。この回折格子３ｏの形成には、Ｈｅ−Ｃｄレ
ーザを光源とした干渉光学系を用いたホログラフィック
露光フォトリソグラフィ技術とエツチングを用いる。
次に、回折格子の形成された基板上に、第３回目の成長
で、Ｎ型−Ａ Ｑ、 Ｘ Ｇ ａ Ｉ −Ｘ Ａ ｓク
ラッド層７、Ｎ＋型−ＧａＡｓキャップ層８を形成する
。
で、Ｎ型−Ａ Ｑ、 Ｘ Ｇ ａ Ｉ −Ｘ Ａ ｓク
ラッド層７、Ｎ＋型−ＧａＡｓキャップ層８を形成する
。
この場合の結晶成長法としては、有機金属熱分解法や分
子線エピタキシャル成長法が望ましい。
子線エピタキシャル成長法が望ましい。
このようにして得られたウェハの基板側および成長層側
に電極９．１０を形成した後、片面はエツチングにより
垂直でない荒れた面４０１他而は垂直な男開面４１を出
したものを素子とする。但し、男開面４１はＶ形溝２０
の方向と垂直な面とする。分布帰還型モードにファブリ
・ベロー共振器モードが影響を与えないように、片面４
０を襞開面とせず、また臂開面４１に高周波スパッタリ
ングなどにより誘電体膜を形成し端面反射率を小さくし
ている。
に電極９．１０を形成した後、片面はエツチングにより
垂直でない荒れた面４０１他而は垂直な男開面４１を出
したものを素子とする。但し、男開面４１はＶ形溝２０
の方向と垂直な面とする。分布帰還型モードにファブリ
・ベロー共振器モードが影響を与えないように、片面４
０を襞開面とせず、また臂開面４１に高周波スパッタリ
ングなどにより誘電体膜を形成し端面反射率を小さくし
ている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、このようにして作製された分布帰還型半
導体レーザアレイ装置を高出力動作させると、分布帰還
型構造をとっているにもががゎらず、アレイの中央部と
周辺部とで発振波長が異なる。このため、アレイ発光領
域の全域において位相同期状態で発振しなくなり、中央
部の数本のみが結合する結果となる。これは、以下の理
由に基づくものと思われる。
導体レーザアレイ装置を高出力動作させると、分布帰還
型構造をとっているにもががゎらず、アレイの中央部と
周辺部とで発振波長が異なる。このため、アレイ発光領
域の全域において位相同期状態で発振しなくなり、中央
部の数本のみが結合する結果となる。これは、以下の理
由に基づくものと思われる。
すなわち、一般に半導体レーザアレイ装置の発光領域の
幅は数μｍから数１００μｍであるため、中央部に位置
する発光領域の温度が、周辺部に位置する発光領域の温
度に比べ数度高くなる。ＧａＡｌｊＡｓ系の分布帰還型
レーザでは、温度が１℃変化すると発振波長が０，６〜
ｏ、ｓＸ程度長くなることが知られている。このため、
中央部のアレイ発光領域と周辺部の発光領域との発振波
長が異なり、光学的な結合が困難となるのである。
幅は数μｍから数１００μｍであるため、中央部に位置
する発光領域の温度が、周辺部に位置する発光領域の温
度に比べ数度高くなる。ＧａＡｌｊＡｓ系の分布帰還型
レーザでは、温度が１℃変化すると発振波長が０，６〜
ｏ、ｓＸ程度長くなることが知られている。このため、
中央部のアレイ発光領域と周辺部の発光領域との発振波
長が異なり、光学的な結合が困難となるのである。
この点についてさらに説明するため、第４Ａ図〜第４Ｃ
図を示す。第４Ａ図は、従来の分布帰還型半導体レーザ
アレイ装置の回折格子３０の配列ピッチを模式的に示す
図である。第４Ｂ図は、アレイ装置に生じる温度分布を
模式的に示す図である。第４Ｃ図は、アレイ装置の各発
光領域における発振波長を模式的に示す図である。
図を示す。第４Ａ図は、従来の分布帰還型半導体レーザ
アレイ装置の回折格子３０の配列ピッチを模式的に示す
図である。第４Ｂ図は、アレイ装置に生じる温度分布を
模式的に示す図である。第４Ｃ図は、アレイ装置の各発
光領域における発振波長を模式的に示す図である。
第４Ａ図に示されるように、アレイ装置の回折格子の配
列ピッチは全域にわたって同じピッチで形成されている
が、第４Ｂ図に示すように、アレイ装置の各発光領域の
温度分布は、中央部が周辺部に比べ高い温度を示してい
る。このため、各発光領域おける屈折率が異なり、第４
Ｃ図で示すように、中央部の発光領域の発振波長が周辺
部の発光領域の発振波長よりも長波長となる。このため
、各発光領域において位相同期状態での発振が困難とな
る。
列ピッチは全域にわたって同じピッチで形成されている
が、第４Ｂ図に示すように、アレイ装置の各発光領域の
温度分布は、中央部が周辺部に比べ高い温度を示してい
る。このため、各発光領域おける屈折率が異なり、第４
Ｃ図で示すように、中央部の発光領域の発振波長が周辺
部の発光領域の発振波長よりも長波長となる。このため
、各発光領域において位相同期状態での発振が困難とな
る。
この発明の目的は、かかる従来のアレイ素子の問題点を
解消し、各発光領域の発振波長のずれを補正し、位相同
期状態での発振を可能にする半導体レーザアレイ装置を
提供することにある。
解消し、各発光領域の発振波長のずれを補正し、位相同
期状態での発振を可能にする半導体レーザアレイ装置を
提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
この発明の半導体レーザアレイ装置では、各発光領域の
発振時の温度の違いにより生じる各発光領域の発振波長
のずれを補正するように、各発光領域の回折格子の配列
ピッチが異なって形成されている。
発振時の温度の違いにより生じる各発光領域の発振波長
のずれを補正するように、各発光領域の回折格子の配列
ピッチが異なって形成されている。
［作用］
この発明の半導体レーザアレイ装置では、各発光領域の
発振時の温度の違いにより、各発光領域の屈折率が変化
しても、それに応じて同一波長のレーザ光を発振するよ
うに、各発光領域の回折格子の配列ピッチが形成される
。よって、各発光領域にて発振されるレーザ光は同一波
長となり、位相同期状態で発振することが可能となる。
発振時の温度の違いにより、各発光領域の屈折率が変化
しても、それに応じて同一波長のレーザ光を発振するよ
うに、各発光領域の回折格子の配列ピッチが形成される
。よって、各発光領域にて発振されるレーザ光は同一波
長となり、位相同期状態で発振することが可能となる。
［実施例］
第１Ａ図は、この発明の一実施例である半導体レーザア
レイ素装置の回折格子の配列を模式的に示す図である。
レイ素装置の回折格子の配列を模式的に示す図である。
この実施例の半導体レーザアレイ装置は、回折格子の配
列ピッチのみを従来の半導体レーザアレイ装置と異なら
しめるものであり、基本的な構造は、第５図に示す半導
体レーザアレイ装置と同一である。
列ピッチのみを従来の半導体レーザアレイ装置と異なら
しめるものであり、基本的な構造は、第５図に示す半導
体レーザアレイ装置と同一である。
第１Ａ図に示されるように、この実施例の回折格子３０
の配列ピッチは、中央部の発光領域が最も短く、周辺部
に向かうにつれ徐々に長いピッチを有している。このよ
うな回折格子配列ピッチは、従来の回折格子と同様に、
Ｈｅ−Ｃｄレーザを光源とした干渉光学系を用いたホロ
グラフィック露光のフォトリソグラフィ技術とエツチン
グにより作製することができる。干渉法は、Ｈｅ−Ｃｄ
レーザを２光束に分けて、基板上に２光束の干渉縞を形
成するいわゆる２光束干渉法により、２光束の傾きを調
整することで容易に干渉縞のピッチを変えることができ
る。
の配列ピッチは、中央部の発光領域が最も短く、周辺部
に向かうにつれ徐々に長いピッチを有している。このよ
うな回折格子配列ピッチは、従来の回折格子と同様に、
Ｈｅ−Ｃｄレーザを光源とした干渉光学系を用いたホロ
グラフィック露光のフォトリソグラフィ技術とエツチン
グにより作製することができる。干渉法は、Ｈｅ−Ｃｄ
レーザを２光束に分けて、基板上に２光束の干渉縞を形
成するいわゆる２光束干渉法により、２光束の傾きを調
整することで容易に干渉縞のピッチを変えることができ
る。
まず、レジストを塗布した基板上の中央部の半導体レー
ザ以外の部分を遮光し、中央部のみを露光する。次に、
同様にして干渉縞のピッチを変えながら、順次周辺部の
露光を繰返し、現像およびエツチングを行なって回折格
子を形成する。その後、第３回目の成長を行ない、従来
と同様の工程で、半導体アレイ装置を作製する。
ザ以外の部分を遮光し、中央部のみを露光する。次に、
同様にして干渉縞のピッチを変えながら、順次周辺部の
露光を繰返し、現像およびエツチングを行なって回折格
子を形成する。その後、第３回目の成長を行ない、従来
と同様の工程で、半導体アレイ装置を作製する。
第１Ｂ図は、このようにして得られた半導体アレイ装置
の各発光領域における発振波長を示す図である。第１Ｂ
図に示されるように、各発光領域の発振波長は同一とな
り、位相同期状態での発振を得ることが可能となる。
の各発光領域における発振波長を示す図である。第１Ｂ
図に示されるように、各発光領域の発振波長は同一とな
り、位相同期状態での発振を得ることが可能となる。
第２Ａ図は、この発明の他の実施例である半導体レーザ
アレイ装置の回折格子の配列を模式的に示す図である。
アレイ装置の回折格子の配列を模式的に示す図である。
第２Ａ図で示されるように、回折格子３０のパターンは
、連続的に変化する曲線状のものであってもよい。第２
Ｂ図は、このような“回折格子パターンを有する実施例
における各発光領域の発振波長を示す図であり、第１Ａ
図の実施例と同様に同一波長が得られる。
、連続的に変化する曲線状のものであってもよい。第２
Ｂ図は、このような“回折格子パターンを有する実施例
における各発光領域の発振波長を示す図であり、第１Ａ
図の実施例と同様に同一波長が得られる。
第３Ａ図は、この発明のさらに他の実施例である半導体
レーザアレイ装置の回折格子の配列を模式的に示す図で
ある。第３Ａ図のような回折格子３０の配列パターンで
あっても、第３Ｂ図に示すように、各発光領域では同一
波長のものが得られ、位相同期状態での発振を得ること
ができる。
レーザアレイ装置の回折格子の配列を模式的に示す図で
ある。第３Ａ図のような回折格子３０の配列パターンで
あっても、第３Ｂ図に示すように、各発光領域では同一
波長のものが得られ、位相同期状態での発振を得ること
ができる。
以上の実施例は、中央部の発光領域が周辺部の発光領域
よりも温度が高くなる半導体レーザアレイ装置について
のものであり、回折格子の配列ピッチは、周辺部に向か
うにつれて徐々に長くなっている。しかしながら、この
発明はこのように中央部が周辺部に比べ高くなる半導体
レーザアレイ装置に限定して適用されるものではなく、
たとえば中央部の温度が周辺部よりも低くなるような半
導体レーザアレイ装置にも適用され得る。このような場
合、回折格子の配列ピッチは、中央部から周辺部に向か
うにつれて短くなる。さらに、この発明では、中央部と
周辺部という区分にとられれることなく、発振時におけ
る各発光領域の温度が同一でない場合に広く適用され得
るものである。
よりも温度が高くなる半導体レーザアレイ装置について
のものであり、回折格子の配列ピッチは、周辺部に向か
うにつれて徐々に長くなっている。しかしながら、この
発明はこのように中央部が周辺部に比べ高くなる半導体
レーザアレイ装置に限定して適用されるものではなく、
たとえば中央部の温度が周辺部よりも低くなるような半
導体レーザアレイ装置にも適用され得る。このような場
合、回折格子の配列ピッチは、中央部から周辺部に向か
うにつれて短くなる。さらに、この発明では、中央部と
周辺部という区分にとられれることなく、発振時におけ
る各発光領域の温度が同一でない場合に広く適用され得
るものである。
すなわち、相対的に温度が高くなる発光領域では回折格
子の配列ピッチを短くし、相対的に温度が低くなる発光
領域では回折格子の配列ピッチを長くすることによって
、各発光領域の発振波長のずれを補正する。
子の配列ピッチを短くし、相対的に温度が低くなる発光
領域では回折格子の配列ピッチを長くすることによって
、各発光領域の発振波長のずれを補正する。
また、実施例では、ＧａＡｌＡｓ−ＧａＡｓ系の半導体
レーザアレイ装置を例示して説明したが、この発明は、
たとえばＩ ｎＧａＡｓ Ｐ−１ｎＰ系等の半導体レー
ザアレイ装置についても適用され得るものである。さら
に、第５図に示すよるな導波路構造以外の導波路構造、
たとえば、各半導体レーザの一部が互いに内部で連結し
ているレーザアレイ素子や、いわゆるリッジ構造によっ
て各半導体レーザを形成しているレーザアレイ素子等に
も適用され得るものである。また、回折格子の周期をル
振器方向に一部変化させるような回折格子、たとえばπ
シフト回折格子等を用いることも可能である。
レーザアレイ装置を例示して説明したが、この発明は、
たとえばＩ ｎＧａＡｓ Ｐ−１ｎＰ系等の半導体レー
ザアレイ装置についても適用され得るものである。さら
に、第５図に示すよるな導波路構造以外の導波路構造、
たとえば、各半導体レーザの一部が互いに内部で連結し
ているレーザアレイ素子や、いわゆるリッジ構造によっ
て各半導体レーザを形成しているレーザアレイ素子等に
も適用され得るものである。また、回折格子の周期をル
振器方向に一部変化させるような回折格子、たとえばπ
シフト回折格子等を用いることも可能である。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明の半導体レーザアレイ装
置では、各発光領域の発振時の温度の違いにより生じる
各発光領域の発振波長のずれを補正するように、各発光
領域の回折格子の配列ピッチが異なって形成されて−い
る。したがって、この発明によれば、各発光領域におけ
る発振波長が同一となり、安定した位相同期状態での発
振をすることができる。
置では、各発光領域の発振時の温度の違いにより生じる
各発光領域の発振波長のずれを補正するように、各発光
領域の回折格子の配列ピッチが異なって形成されて−い
る。したがって、この発明によれば、各発光領域におけ
る発振波長が同一となり、安定した位相同期状態での発
振をすることができる。
第１Ａ図は、この発明の一実施例である半導体レーザア
レイ装置の回折格子の配列を模式的に示す図である。第
１Ｂ図は、第１Ａ図の実施例における各発光領域の発振
波長を示す図である。第２Ａ図は、この発明の他の実施
例である半導体レーザアレイ装置の回折格子の配列を模
式的に示す図である。第２Ｂ図は、第２Ａ図の実施例に
おける各発光領域の発振波長を示す図である。第３Ａ図
は、この発明のさらに他の実施例である半導体レーザア
レイ装置の回折格子の配列を模式的に示す図である。第
３Ｂ図は、第３Ａ図の実施例における各発光領域の発振
波長を示す図である。第４Ａ図は１．従来の半導体レー
ザアレイ装置の回折格子の配列を模式的に示す図である
。第４Ｂ図は、従来の半導体レーザアレイ装置の各発光
領域の温度分布を示す図である。第４Ｃ図は、従来の半
導体レーザアレイ装置の各発光領域における発振波長を
示す図である。第５図は、従来の半導体レーザアレイ装
置を示す斜視図である。 図において、１はＰ＋型−基板、２はＮ型−電゛流閉込
め層、３はＰ型−クラッド層、４はＰ型−光ガイド層、
５は活性層、６はＮ型−光ガイド層、７はＮ型−クラッ
ド層、８はＮ＋型−キャップ層、９．１０は電極、２０
はＶ形溝、３ｏは回折格子、４０はエツチングによる垂
直でない面、４１は臂開面を示す。
レイ装置の回折格子の配列を模式的に示す図である。第
１Ｂ図は、第１Ａ図の実施例における各発光領域の発振
波長を示す図である。第２Ａ図は、この発明の他の実施
例である半導体レーザアレイ装置の回折格子の配列を模
式的に示す図である。第２Ｂ図は、第２Ａ図の実施例に
おける各発光領域の発振波長を示す図である。第３Ａ図
は、この発明のさらに他の実施例である半導体レーザア
レイ装置の回折格子の配列を模式的に示す図である。第
３Ｂ図は、第３Ａ図の実施例における各発光領域の発振
波長を示す図である。第４Ａ図は１．従来の半導体レー
ザアレイ装置の回折格子の配列を模式的に示す図である
。第４Ｂ図は、従来の半導体レーザアレイ装置の各発光
領域の温度分布を示す図である。第４Ｃ図は、従来の半
導体レーザアレイ装置の各発光領域における発振波長を
示す図である。第５図は、従来の半導体レーザアレイ装
置を示す斜視図である。 図において、１はＰ＋型−基板、２はＮ型−電゛流閉込
め層、３はＰ型−クラッド層、４はＰ型−光ガイド層、
５は活性層、６はＮ型−光ガイド層、７はＮ型−クラッ
ド層、８はＮ＋型−キャップ層、９．１０は電極、２０
はＶ形溝、３ｏは回折格子、４０はエツチングによる垂
直でない面、４１は臂開面を示す。
Claims (1)
- （１）複数個の発光領域を光学的に結合して発振する半
導体レーザアレイ装置において、前記各発光領域の発振
時の温度の違いにより生じる各発光領域の発振波長のず
れを補正するように、各発光領域の回折格子の配列ピッ
チが異なって形成されてい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 |
|---|---|---|---|
| JP25674187A JP2552504B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 半導体レーザアレイ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25674187A JP2552504B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 半導体レーザアレイ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0198287A true JPH0198287A (ja) | 1989-04-17 |
| JP2552504B2 JP2552504B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=17296797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25674187A Expired - Fee Related JP2552504B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 半導体レーザアレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2552504B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2758914A1 (fr) * | 1997-01-27 | 1998-07-31 | Fujitsu Ltd | Dispositif a semiconducteur optique comportant un reseau de diffraction et son procede de fabrication |
| JP2015535143A (ja) * | 2012-11-01 | 2015-12-07 | オクラロ テクノロジー リミテッド | 半導体ｄｂｒレーザ |
-
1987
- 1987-10-12 JP JP25674187A patent/JP2552504B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2758914A1 (fr) * | 1997-01-27 | 1998-07-31 | Fujitsu Ltd | Dispositif a semiconducteur optique comportant un reseau de diffraction et son procede de fabrication |
| JP2015535143A (ja) * | 2012-11-01 | 2015-12-07 | オクラロ テクノロジー リミテッド | 半導体ｄｂｒレーザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2552504B2 (ja) | 1996-11-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |