JPH02119196A - 出力が結合された表面出射型半導体レーザ装置 - Google Patents
出力が結合された表面出射型半導体レーザ装置Info
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- JPH02119196A JPH02119196A JP1204925A JP20492589A JPH02119196A JP H02119196 A JPH02119196 A JP H02119196A JP 1204925 A JP1204925 A JP 1204925A JP 20492589 A JP20492589 A JP 20492589A JP H02119196 A JPH02119196 A JP H02119196A
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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
- H01S5/10—Construction 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
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
- H01S5/187—Surface-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
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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】
本文中で説明する本発明は、ＮＡＳＡコントラクトＮＡ
Ｓ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（７２５ｔａｔ、４３５： ４２ Ｕ、Ｓ、Ｃ，２
４５７）を条件とする。
Ｓ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（７２５ｔａｔ、４３５： ４２ Ｕ、Ｓ、Ｃ，２
４５７）を条件とする。
本出願は、１９８８年８月９日申請の出願続き番号箱０
７１２３０．１０５号の部分的な続きである。
７１２３０．１０５号の部分的な続きである。
［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。
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。
［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０
ｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、 Ｖｏｌｕｍｅ１３゜Ｎ
ｏ、４． Ｐ３１２〜３１４のＮ、 Ｗ、カールソンソ
ノ他による論文ｒ Ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ５ｔａｂ
ｌｅ ＯｏＰｈａｓｅ ＭｏｄｅＯｐｅｒａｔｉｏｎ
ｏｆ Ａ Ｇｒａｔｉｎｇ−ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔ
ｔｉｎｇＤｉｏｄｅ−１ａｓｅｒ Ａｒｒａｙ Ｊの第
１図に示すような分布プラグ反射構造（ＤＢＲ）を使用
して、出力を結合させることができる。
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０
ｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、 Ｖｏｌｕｍｅ１３゜Ｎ
ｏ、４． Ｐ３１２〜３１４のＮ、 Ｗ、カールソンソ
ノ他による論文ｒ Ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ５ｔａｂ
ｌｅ ＯｏＰｈａｓｅ ＭｏｄｅＯｐｅｒａｔｉｏｎ
ｏｆ Ａ Ｇｒａｔｉｎｇ−ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔ
ｔｉｎｇＤｉｏｄｅ−１ａｓｅｒ Ａｒｒａｙ Ｊの第
１図に示すような分布プラグ反射構造（ＤＢＲ）を使用
して、出力を結合させることができる。
［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ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕ
ｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｖｏｌｕｍｅ ＱＥ−
１１、Ｎｏ、７． Ｐ４５１〜４５７ Ｐ、シリ−その
他によるｒ Ｇｒａｔｉｎｇ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｏｕ
ｂｌｅ−Ｈｅｔｅｒｏ−ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＡＩＧａＡ
ｓ Ｄｉｏｄｅ Ｌａ５ｅｒｓ Ｊからは、２つのレー
ザな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。
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ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕ
ｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｖｏｌｕｍｅ ＱＥ−
１１、Ｎｏ、７． Ｐ４５１〜４５７ Ｐ、シリ−その
他によるｒ Ｇｒａｔｉｎｇ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｏｕ
ｂｌｅ−Ｈｅｔｅｒｏ−ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＡＩＧａＡ
ｓ Ｄｉｏｄｅ Ｌａ５ｅｒｓ Ｊからは、２つのレー
ザな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。
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。
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。
［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ツチングし
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。
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ツチングし
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。
［実施例コ
第１図は、ドーピングレベルが約１０”ｃｍ−’、厚さ
約１１００ＡＬでＮ電導型の、例えばＧａＡｓの基板１
２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
・ブレーナ（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Ｎ１４の上には、約５００人から２０
００人、好適には約８００人の厚さの活性層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Ｏ≦Ｚ≦０．１３であるＡｌｚＧａ＋−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２００〜１０００人の厚
さをもち、意図的にはドープされていない。活性［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 ０ｐｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ）または光
学媒体の導波［２０はバリヤ層１８上に重ねて設けられ
、一般にはＡ１ｙＧａ＋−ＪＳを含んでいる。ここで、
Ｙは０．１５≦Ｙ≦０．４、厚さは約０．２５ｕｍから
１μｍ、Ｎ型ドーピング濃度は約５ Ｘ １０”ｃｍ−
３であるＡｌｙＧａ＋−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
人であり、波形の間隔はλ／ｎ、（λは発生した光の波
長、ｎ、は導波されたモードに対する実効屈折率）であ
る。
約１１００ＡＬでＮ電導型の、例えばＧａＡｓの基板１
２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
・ブレーナ（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Ｎ１４の上には、約５００人から２０
００人、好適には約８００人の厚さの活性層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Ｏ≦Ｚ≦０．１３であるＡｌｚＧａ＋−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２００〜１０００人の厚
さをもち、意図的にはドープされていない。活性［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 ０ｐｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ）または光
学媒体の導波［２０はバリヤ層１８上に重ねて設けられ
、一般にはＡ１ｙＧａ＋−ＪＳを含んでいる。ここで、
Ｙは０．１５≦Ｙ≦０．４、厚さは約０．２５ｕｍから
１μｍ、Ｎ型ドーピング濃度は約５ Ｘ １０”ｃｍ−
３であるＡｌｙＧａ＋−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
人であり、波形の間隔はλ／ｎ、（λは発生した光の波
長、ｎ、は導波されたモードに対する実効屈折率）であ
る。
波形のプロフィルは、λ／ｎ、の周期的構造が、例えば
グループの上部の幅がグループ間の間隔の約半分となる
ようなり字型グループを使用することによって、λ／ｎ
つな意味する構成要素（以下、λ／ｎｏ成分と記す）を
含むように選択される。
グループの上部の幅がグループ間の間隔の約半分となる
ようなり字型グループを使用することによって、λ／ｎ
つな意味する構成要素（以下、λ／ｎｏ成分と記す）を
含むように選択される。
Ｐ型クラッドＮ２４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２４ｂ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型りラ・ンド層２４は一般にＡｌｘＧ
ａ＋−ｘＡＳ （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
Ｘ １０”°ｃｍ−３のドーピングレベルを有する。
重ねて設けられたセグメント２４ａおよび２４ｂ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型りラ・ンド層２４は一般にＡｌｘＧ
ａ＋−ｘＡＳ （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
Ｘ １０”°ｃｍ−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型りラ・ンド層のセグメ
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１０１１０１８
ａから１０１９ｃｍ−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Ｎ２８はそれぞれキヤ・ンブ層セグメント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
隣接して顕次に積層されて成るｉＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを含
む。この構造の両側には、例えばＳｉＯ□およびＡｌ２
Ｏ３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。
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１０１１０１８
ａから１０１９ｃｍ−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Ｎ２８はそれぞれキヤ・ンブ層セグメント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
隣接して顕次に積層されて成るｉＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを含
む。この構造の両側には、例えばＳｉＯ□およびＡｌ２
Ｏ３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。
−船釣には約３対の！（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、長平
方向に配列されたＤ）Ｉ−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
２００ ＬＬｍの長さＬｌを有する。回折格子の長さＬ
２は好適には約３００μｍである。
、米国特許第４．０９２．６５９号に示すように、長平
方向に配列されたＤ）Ｉ−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
２００ ＬＬｍの長さＬｌを有する。回折格子の長さＬ
２は好適には約３００μｍ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３
４ａ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。
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３
４ａ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。
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。
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、力ロス溶液を２０℃で使用することに
より、基板１２を面１１１Ａに沿ってエツチングするこ
とによって形成される。この場合、力ロス溶液は体積比
で５：１：ｌの）１２ｓ０４／１１２０□／Ｈ２０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Ｎ２８の各セグメントは、レーザ３
２ａ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の中央部分をエツチングすることにより形成される
。ｌ：１：８の力ロス溶液のような異方性エッチャント
が使用される。
より、基板１２を面１１１Ａに沿ってエツチングするこ
とによって形成される。この場合、力ロス溶液は体積比
で５：１：ｌの）１２ｓ０４／１１２０□／Ｈ２０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Ｎ２８の各セグメントは、レーザ３
２ａ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の中央部分をエツチングすることにより形成される
。ｌ：１：８の力ロス溶液のような異方性エッチャント
が使用される。
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ｉｌｌ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、バリヤ暦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、回折格子の前記入／
ｎｏ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。
かつ負電圧がＮ型接触ｉｌｌ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、バリヤ暦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、回折格子の前記入／
ｎｏ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。
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／ｎｓ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。
格子表面２２のλ／ｎｓ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３２
ｂ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。
る光は波長ロックされる。レーザ領域３２ａおよび３２
ｂ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。
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の長平方向のモー
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。
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の長平方向のモー
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。
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３２ａ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０５μｍ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１０”ｃｍ
３から５ Ｘ １０１８ｃｍ−３のドーピングレベルに
ドープされた、ＡｌｘＧａ＋−ｘＡＳ （０，４≦Ｘ≦
１）を含んでいる。
よび３２ｂの第２の実施例を示す。第３図には、レーザ
領域３２ａ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０５μｍ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１０”ｃｍ
３から５ Ｘ １０１８ｃｍ−３のドーピングレベルに
ドープされた、ＡｌｘＧａ＋−ｘＡＳ （０，４≦Ｘ≦
１）を含んでいる。
クラッド層２４の中央部分は、分布プラグ反射構造（Ｄ
ＢＲ）２２を含み、ＤＢＲ２２の谷において約１０００
人の厚さである。トープされない閉じ込め層３６および
４０は、約５００人から４０００人の厚さの、ＡｌｘＧ
ａ＋−ｘＡｓ （０，１５≦Ｘ≦０．６０）を含み、グ
レーデッド形でもよいし、非グレーデッド形でもよい。
ＢＲ）２２を含み、ＤＢＲ２２の谷において約１０００
人の厚さである。トープされない閉じ込め層３６および
４０は、約５００人から４０００人の厚さの、ＡｌｘＧ
ａ＋−ｘＡｓ （０，１５≦Ｘ≦０．６０）を含み、グ
レーデッド形でもよいし、非グレーデッド形でもよい。
ドープされない量子井戸層３８は約１０人から４００人
の厚さの、ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓ （０≦Ｘ≦１）を含
む。
の厚さの、ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓ （０≦Ｘ≦１）を含
む。
ＦＩ２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。
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。
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、Ｃ５Ｐ−ＬＯ
Ｃ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１
０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１０ＬＬｍ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。Ｌｌ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Ｄｌｌ−１Ｏｃレーザの代わりに使用することがで
きる。
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、Ｃ５Ｐ−ＬＯ
Ｃ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１
０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１０ＬＬｍ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。Ｌｌ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Ｄｌｌ−１Ｏｃレーザの代わりに使用することがで
きる。
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Ｌ ＯＧ （ＤＩ（−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
接するレーザな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、２ｏ・・・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、２８ａ、 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。 レー す゛４９４笥Ｊ し−ｙ′今ν緩 Ｆｉｇ、 １ 特許出願人 ゼネラル エレクトリックコンパニー Ｒｇ、 ２
ブルヘテロ構造Ｌ ＯＧ （ＤＩ（−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
接するレーザな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、２ｏ・・・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、２８ａ、 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。 レー す゛４９４笥Ｊ し−ｙ′今ν緩 Ｆｉｇ、 １ 特許出願人 ゼネラル エレクトリックコンパニー Ｒｇ、 ２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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、出力が結合さ
れた表面出射型半導体レーザ装置。 ２、第１、第２のレーザ領域は、各々、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
、長手方向の第１、第２のレーザ領域の各々の、互いに
対応している、間隔を置いて配置されているレーザは長
手方向に配列されて成る複数の位相ロックレーザを含ん
でいる、請求項１に記載の装置。 ３、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２に記載の装置。 ４、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２に記載の装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US230,105 | 1988-08-09 | ||
| US07/230,105 US4894833A (en) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | Surface emitting lasers with combined output |
| US35405989A | 1989-05-19 | 1989-05-19 | |
| US354,059 | 1989-05-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02119196A true JPH02119196A (ja) | 1990-05-07 |
| JP2825540B2 JP2825540B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=26923926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1204925A Expired - Lifetime JP2825540B2 (ja) | 1988-08-09 | 1989-08-09 | 出力が結合された表面出射型半導体レーザ装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2825540B2 (ja) |
| CA (1) | CA1318722C (ja) |
| DE (1) | DE3926053C2 (ja) |
| FR (1) | FR2635418B1 (ja) |
| GB (1) | GB2221791B (ja) |
| IT (1) | IT1231098B (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011029667A (ja) * | 1996-03-22 | 2011-02-10 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | 発光素子 |
| JP2013021213A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ素子 |
| JP2015159172A (ja) * | 2014-02-24 | 2015-09-03 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2016119397A (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7419912B2 (en) | 2004-04-01 | 2008-09-02 | Cree, Inc. | Laser patterning of light emitting devices |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63114288A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-19 | Fujitsu Ltd | 半導体発光素子 |
Family Cites Families (3)
| 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 |
-
1989
- 1989-07-20 CA CA000606257A patent/CA1318722C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-08-03 FR FR8910470A patent/FR2635418B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1989-08-07 GB GB8918020A patent/GB2221791B/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-08-07 IT IT8921463A patent/IT1231098B/it active
- 1989-08-07 DE DE3926053A patent/DE3926053C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-08-09 JP JP1204925A patent/JP2825540B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63114288A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-19 | Fujitsu Ltd | 半導体発光素子 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011029667A (ja) * | 1996-03-22 | 2011-02-10 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | 発光素子 |
| JP2013021213A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ素子 |
| JP2015159172A (ja) * | 2014-02-24 | 2015-09-03 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2016119397A (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2221791B (en) | 1992-11-18 |
| DE3926053A1 (de) | 1990-03-22 |
| FR2635418B1 (fr) | 1994-12-02 |
| JP2825540B2 (ja) | 1998-11-18 |
| DE3926053C2 (de) | 2000-09-28 |
| IT8921463A0 (it) | 1989-08-07 |
| FR2635418A1 (fr) | 1990-02-16 |
| CA1318722C (en) | 1993-06-01 |
| GB2221791A (en) | 1990-02-14 |
| GB8918020D0 (en) | 1989-09-20 |
| IT1231098B (it) | 1991-11-18 |
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