JPH0231484A - Phase-locked type semiconductor laser array and its manufacture - Google Patents
Phase-locked type semiconductor laser array and its manufactureInfo
- Publication number
- JPH0231484A JPH0231484A JP18213688A JP18213688A JPH0231484A JP H0231484 A JPH0231484 A JP H0231484A JP 18213688 A JP18213688 A JP 18213688A JP 18213688 A JP18213688 A JP 18213688A JP H0231484 A JPH0231484 A JP H0231484A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser array
- semiconductor laser
- phase
- optical waveguide
- section
- 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.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 132
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 118
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 18
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 18
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 101150110330 CRAT gene Proteins 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、複数の光導波路を有する位相同期型半導体
レーザアレイであって高出力まで0重位相モードで安定
に発振する位相同期型半導体レーザアレイと、その製造
方法とに関するものである。Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention relates to a phase-locked semiconductor laser array having a plurality of optical waveguides, which stably oscillates in zero phase mode up to high output. The present invention relates to arrays and methods of manufacturing the same.
(従来の技術)
複数の光導波路を有する位相同期型半導体レーザアレイ
(以下、レーザアレイと略称することもある。)は、単
一の光導波路を有した半導体レーザの最大光出力の上限
を越える大出力の半導体レーザを製作したいという要望
から考え出されたものである。この種のレーザアレイと
しては、例えば文献(電子通信学会研究会誌00E86
−64 pp、25〜30)(こ開示されでいるように
、利得ガイド型レーザアレイや、モート選択を行うよう
にしたもの等があった。しかし、この1重のレーザアレ
イは、えてして、180重位相モードの発振利得が高く
なり易くこのため通常は180重位相モードで発振して
しまう。従って、遠視野像は多峰性になり易く、半導体
レーザの多くの応用分野で要求される単峰性遠視野像を
得ることが、単一の光導波路を有する半導体レーザ1こ
比へ格段に難しい。(Prior Art) A phase-locked semiconductor laser array (hereinafter sometimes abbreviated as a laser array) having multiple optical waveguides exceeds the upper limit of the maximum optical output of a semiconductor laser having a single optical waveguide. It was devised from the desire to produce a high-output semiconductor laser. As this type of laser array, for example, the literature (Journal of the Institute of Electronics and Communication Engineers 00E86
-64 pp, 25-30) (As disclosed here, there have been gain-guided laser arrays and ones with mote selection.However, this single laser array has a 180 The oscillation gain of the multiple phase mode tends to be high, and therefore the oscillation is usually in the 180 multiple phase mode.Therefore, the far-field pattern tends to be multimodal, and the far-field pattern tends to be multimodal, which is not the case in many application fields of semiconductor lasers. It is much more difficult to obtain a far-field image than with a semiconductor laser having a single optical waveguide.
単峰性の遠視野像を得るため即ち位相同期型半導体レー
ザアレイを○°位相モードで安定に発振させるための従
来技術としでは、■・・・レーザアレイに備わる各光導
波路の幅を変えたり導波路間の間隔を異らせたつして非
対称ストライブ構造とし各導波路間に利得差をつける、
■・−・180重位相モードをカットオフする構造の光
導波路を形成する、■・・・レーザアレイの各光導波路
のうちの所定の光導波路の端面に絶縁膜から成る位相シ
フタ(位相調節器)を設ける等の方法がとられていた。In order to obtain a unimodal far-field image, that is, to stably oscillate a phase-locked semiconductor laser array in the ○° phase mode, conventional techniques include: ■... changing the width of each optical waveguide provided in the laser array. By varying the spacing between the waveguides, we create an asymmetric stripe structure and create a gain difference between each waveguide.
- Forming an optical waveguide with a structure that cuts off the 180-fold phase mode, ■... Phase shifter (phase adjuster) made of an insulating film on the end face of a predetermined optical waveguide among each optical waveguide of the laser array. ).
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、非対称ストライブ構造の光導波路を具え
るレーザアレイは高出力時においで0゜位相モードの発
揚が不安定になるという問題点があった。また、180
重位相モード(最高次モード)そカットオフする方法は
、がなりの高精度のバターニング(前述の文献によれば
O,Iumオーダーの微細加工)が必要になり問題が多
い。また、レーザアレイの端面の所定位置に絶縁膜から
成る位相シフタを設ける場合、端面に形成した絶縁膜に
対しフォトリンエツチングを行わなければならず非常に
難しい技術が要求されるという問題点があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, a laser array including an optical waveguide with an asymmetric stripe structure has a problem in that the launch of the 0° phase mode becomes unstable at high output. Also, 180
The method of cutting off the multiple phase mode (highest order mode) requires highly accurate patterning (according to the above-mentioned literature, microfabrication on the order of O, Ium), which is problematic. In addition, when a phase shifter made of an insulating film is provided at a predetermined position on the end face of a laser array, there is a problem in that the insulating film formed on the end face must be photoretched, which requires a very difficult technique. Ta.
この発明はこのような点に鑑みなされたものであり、従
ってこの発明の目的は、上述の問題点を解決し、高出力
まで安定した単峰性の遠視野像を得ることが出来る位相
同期型半導体レーザアレイの提供と、そのレーザアレイ
の製造方法とを提供することにある。This invention was made in view of these points, and therefore, the purpose of this invention is to provide a phase-locked type that can solve the above-mentioned problems and obtain a stable unimodal far-field image up to high output. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser array and a method for manufacturing the laser array.
(課題を解決するための手段)
この目的の達成を図るため、この出願の第一の発明の位
相同期型半導体レーザアレイは、複数の光導波路を有す
る180重位相モードで発振する半導体レーザアレイ部
と、
この半導体レーザアレイ部と同数の光導波路を有する位
相シフタ部であって各光導波路が半導体層で構成されか
つ各光導波路の屈折率が隣接光導波路のものとは異るも
のとされている位相シフタ部とを、
位相シフタ部の各光導波路の光軸と半導体レーザアレイ
部の各光導波路の光軸とが略同一線上になるように具え
て成ることを特徴とする。(Means for Solving the Problem) In order to achieve this object, a phase-locked semiconductor laser array according to the first invention of this application is provided with a semiconductor laser array section that oscillates in a 180 phase mode and has a plurality of optical waveguides. and a phase shifter section having the same number of optical waveguides as the semiconductor laser array section, each optical waveguide being composed of a semiconductor layer, and each optical waveguide having a refractive index different from that of an adjacent optical waveguide. A phase shifter section is provided such that the optical axis of each optical waveguide of the phase shifter section and the optical axis of each optical waveguide of the semiconductor laser array section are substantially on the same line.
またこの出願の第二の発明である、複数の光導波路を有
する180重位相モードで発振する半導体レーザアレイ
部と、この半導体レーザアレイ部と同数の光導波路を有
する位相シフタ部であって各光導波路が半導体層で構成
されかつ各光導波路の屈折率がlllll導光導波路の
とは異るものとされている位相シフタ部とを、位相シフ
タ部の各光導波路の光軸と半導体レーザアレイ部の各光
導波路の光軸とが略同一線上になるように具えて成る位
相同期型半導体レーザアレイを製造する方法は、前述の
半導体レーザアレイ部及び位相シフタ部に共通な半導体
層であって、活性層とクラッド層を介して接するか又は
直接檀する多重量子井戸構造の半導体層を形成する工程
と、
この半導体層の、前述の半導体レーザアレイ部及び前述
の位相シフタ部の各光導波路形成予定領域以外の領域に
不′M!物を導入しこの領域を無秩序化する工程と、
前述の半導体層の、前述の位相シフタ部の各光導波路の
形成予定領域に対応する領域のうちの一つおきの領域に
不純物を導入しこの領vtを無秩序化する工程と
を含むことを特徴とする。Further, the second invention of this application is a semiconductor laser array section that oscillates in a 180 multiphase mode having a plurality of optical waveguides, and a phase shifter section that has the same number of optical waveguides as the semiconductor laser array section, and each optical waveguide. The optical axis of each optical waveguide in the phase shifter part and the semiconductor laser array part A method for manufacturing a phase-locked semiconductor laser array comprising optical axes of each optical waveguide on substantially the same line includes a semiconductor layer common to the semiconductor laser array section and the phase shifter section, comprising: A step of forming a multi-quantum well structure semiconductor layer that is in contact with the active layer via a cladding layer or directly in contact with the active layer, and a plan for forming each optical waveguide in the semiconductor laser array section and the phase shifter section in this semiconductor layer. No 'M' in areas other than the area! A step of introducing an impurity into every other region of the semiconductor layer corresponding to the region where each optical waveguide is to be formed in the phase shifter section described above. The method is characterized in that it includes a step of disorganizing the territory.
(作用)
この発明の位相同期型半導体レーザアレイによれば、1
80°位相モードで安定に発振している半導体レーザア
レイ部からの光出力が、位相シフタ部において位相調整
され0°位相モードの光出力として放射されるようにな
る。(Function) According to the phase-locked semiconductor laser array of the present invention, 1
The optical output from the semiconductor laser array section, which is stably oscillating in the 80° phase mode, is phase-adjusted in the phase shifter section and is emitted as the optical output in the 0° phase mode.
またこの発明に係る位相シフタ部は、出射端面に設ける
構造でないからその製造も容易である。Furthermore, since the phase shifter section according to the present invention is not provided on the output end face, it is easy to manufacture.
さらに、この発明(こ係る位相シフタ部によれば、レー
ザアレイ部からの光の位相調整を光導波路の屈折率を調
整することにより行う。従って、この光導波路の屈折率
を、光導波路の単位長当たりの位相変化量が小さくなる
ように設定しておけば、襞間作業時の加工バラツキ等1
こよっで光導波路の寸法が所望の寸法から多少ズした場
合でも、位相のズレ量を小さく出来るから、所望の位相
シフタ部が得られ易い。Furthermore, according to the present invention (this phase shifter section), the phase of light from the laser array section is adjusted by adjusting the refractive index of the optical waveguide. If the phase change amount per length is set to be small, processing variations during work between folds etc. 1
Thus, even if the dimensions of the optical waveguide deviate from the desired dimensions, the amount of phase shift can be reduced, making it easier to obtain a desired phase shifter section.
またこの発明の位相同期型半導体レーザアレイの製造方
法によれば、多重量子井戸構造の半導体層の、半導体レ
ーザアレイ部及び前述の位相シフタ部の各光導波路形成
予定領域以外の領域に不純物を導入しこの領域を無秩序
化することで、各光導波路を分離する領域を容易に形成
出来る。Further, according to the method for manufacturing a phase-locked semiconductor laser array of the present invention, impurities are introduced into regions of the semiconductor layer having a multiple quantum well structure other than the regions where optical waveguides are to be formed in the semiconductor laser array section and the above-mentioned phase shifter section. By making this region disordered, regions for separating each optical waveguide can be easily formed.
さらに多重量子井戸構造の半導体層の、前述の位相シフ
タ部の各光導波路の形成予定領域に対応する領域のうち
の一つおきの領域に不純物を導入しこの領vtを無秩序
化することにより、位相シフタ部のllI接する光導波
路間の屈折率を容易に異らせることが可能になる。また
、この不純物の導入量に応じ屈折率を容易に制御出来る
。Further, by introducing impurities into every other region of the semiconductor layer of the multi-quantum well structure corresponding to the regions where each optical waveguide of the above-mentioned phase shifter section is to be formed, and disordering this region vt, It becomes possible to easily vary the refractive index between the optical waveguides in contact with each other in the phase shifter section. Furthermore, the refractive index can be easily controlled depending on the amount of this impurity introduced.
(実施例)
以下、図面を参照しがっAufEaAs/GaAs系の
位相同期型半導体レーザアレイ(以下、レーザアレイと
略称することもある)にこの発明を適用した例によりそ
の構造の実施例と、このレーザアレイの製造方法の実施
例と(ごつきそれぞれ説明する。なお、説明に用いる各
図はこの発明が理解出来る程度に概略的に示しであるに
すぎず、従って、各構成成分の寸法、形状等はこの図示
例のみに限定されるものではないことは理解されたい。(Example) Hereinafter, with reference to the drawings, an example of the structure of the AufEaAs/GaAs phase-locked semiconductor laser array (hereinafter also referred to as a laser array) in which the present invention is applied, and Examples of the manufacturing method of this laser array will be explained separately.The figures used in the explanation are only schematic illustrations to the extent that this invention can be understood, and therefore, the dimensions of each component, It should be understood that the shape etc. are not limited to only this illustrated example.
光軸とが略同一線上になるように具えている。第1図(
A)〜(C)は、このようなレーザアレイの実施例の説
明に供する図であり、第1図(A)はその平面図、第1
図CB)はこのレーザアレイに備わるレザーアレイ部を
示した図であり第1図(A)のn −II線に沿って切
って示した断面図、第1図(C)はこのレーザアレイに
備わる位相シフタ部を示した図であり第1図(A)のI
−I線に沿って切って示した断面図である。なお以下の
説明をn型GaAs基板を用いた例により行う。It is provided so that the optical axis is substantially on the same line. Figure 1 (
A) to (C) are diagrams for explaining embodiments of such a laser array, and FIG. 1(A) is a plan view thereof;
Figure CB) is a cross-sectional view taken along the line n-II of Figure 1(A), and Figure 1(C) is a cross-sectional view showing the laser array section included in this laser array. It is a diagram showing the phase shifter section provided, and is I
It is a sectional view cut along the -I line. Note that the following explanation will be given using an example using an n-type GaAs substrate.
レー レイの ゛2置8
この発明のレーザアレイは、複数の光導波路を有する1
80°位相モードで発振する半導体レーザアレイ部と、
この半導体レーザアレイ部と同数の光導波路を有する位
相シフタ部であって各光導波路が半導体層で構成されか
つ各光導波路の屈折率が隣接光導波路のものとは異るも
のとされている位相シフタ部とを、位相シフタ部の各光
導波路の光軸と前記半導体レーザアレイ部の各光導波路
の■・・・概略説明
第1図(A)においで、IOは実施例のレーザアレイを
示し、11は半導体レーザアレイ部を示し、21は位相
シフタ部を示し、15は端面反射膜を示す。半導体レー
ザアレイ部11及び位相シフタ部21の詳細な構造につ
いてはそれぞれ後述するが、その概略は以下に説明する
通りとしである。The laser array of the present invention has a plurality of optical waveguides.
a semiconductor laser array section that oscillates in an 80° phase mode;
A phase shifter section having the same number of optical waveguides as the semiconductor laser array section, in which each optical waveguide is composed of a semiconductor layer and the refractive index of each optical waveguide is different from that of an adjacent optical waveguide. The optical axis of each optical waveguide of the phase shifter section and each optical waveguide of the semiconductor laser array section...Schematic explanation In FIG. 1(A), IO indicates the laser array of the embodiment. , 11 indicates a semiconductor laser array section, 21 indicates a phase shifter section, and 15 indicates an end face reflection film. The detailed structures of the semiconductor laser array section 11 and the phase shifter section 21 will be described later, but their outline will be as explained below.
半導体レーザアレイ部11は、ストライブ(光導波路)
幅W、が2um、ストライブ間隔W2か4amという条
件の7本の光導波路13を有する位相同期型の構造とし
てあり、通常18o°位相モードで安定に動作するもの
としである。The semiconductor laser array section 11 is a stripe (optical waveguide)
It has a phase-locked structure having seven optical waveguides 13 with a width W of 2 um and a stripe interval W2 of 4 am, and is assumed to operate stably in a normal 18° phase mode.
位相シフタ部21は、半導体レーザアレイ部11と同数
この場合7本の光導波路23a、23b、23c、23
d。The phase shifter section 21 has the same number of optical waveguides 23a, 23b, 23c, 23 as the semiconductor laser array section 11, seven in this case.
d.
25a、25b及び25cであっで、各光導波路の光軸
が半導体レーザアレイ部11の対応する光導波路の光軸
と略同一線上になるような光導波路を具える構造としで
あるが、ただし25a、25b及び25cで示す3本の
光導波路は半導体レーザアレイ部の光導波路13の屈折
率と同じ屈折率をもち、23a、23b、23c及び2
3dで示す4本の光導波路は25a、25bまたは25
cで示す光導波路の屈折率とは異る屈折率をもつものと
している。25a, 25b, and 25c, each of which has a structure in which the optical axis of each optical waveguide is substantially on the same line as the optical axis of the corresponding optical waveguide of the semiconductor laser array section 11; however, 25a , 25b and 25c have the same refractive index as the optical waveguide 13 in the semiconductor laser array section, and 23a, 23b, 23c and 2
The four optical waveguides indicated by 3d are 25a, 25b or 25
It is assumed that the optical waveguide has a refractive index different from that of the optical waveguide indicated by c.
■半導体レーザアレイ部11の説明
文に半導体レーザアレイ部11の詳細な構造につき説明
する。(2) Explanation of Semiconductor Laser Array Section 11 describes the detailed structure of the semiconductor laser array section 11.
半導体レーザアレイ部11は、第】図(B)に示す如く
、n型GaAs基板31上に、n型A’no、 aGa
(、、sAsクラッド層33と、GaAs活性層35と
、p型A(J−o、3Gao、 7Asクラッド層37
と、p型のAQGaAs/ GaAs多重量子井戸構造
の半導体層39a及び多重量子井戸構造の半導体層を無
秩序化した部分39b(斜線部)から成る半導体層39
(詳細は後述する。)と、p型AQo、 4Gao、
eAsクラッド層41と、p十型GaAsコンタクト層
43とをこの順で具えている。そして、コンタクト層4
3の所定領域表面からクラッド層41に至る部分にH+
(プロトン)注入(こより形成された電流狭窄層45を
具えており、ざらに、n型GaAs基板31の下側には
n型電極47ヲ、p+型GaAsコンタクト層43上に
はn型電極49をそれぞれ具えている。この構造におい
ては、活性層35で生じた光はクラッド層37及び多重
量子井戸構造の半導体層39a1こじみ出してゆくので
、多重量子井戸構造の半導体層39aと、活性層35及
びクラット層37の、多重量子井戸構造の半導体層39
aに対応する部分とで光導波路が構成されることになる
。The semiconductor laser array section 11 includes n-type A'no, aGa
(,, sAs cladding layer 33, GaAs active layer 35, p-type A (J-o, 3Gao, 7As cladding layer 37
and a semiconductor layer 39 consisting of a p-type AQGaAs/GaAs multiple quantum well structure semiconductor layer 39a and a disordered portion 39b (hatched area) of the multiple quantum well structure semiconductor layer.
(Details will be described later.), p-type AQo, 4Gao,
It includes an eAs cladding layer 41 and a p-type GaAs contact layer 43 in this order. And contact layer 4
3 from the surface of the predetermined region to the cladding layer 41.
Roughly speaking, an n-type electrode 47 is provided under the n-type GaAs substrate 31, and an n-type electrode 49 is provided on the p+-type GaAs contact layer 43. In this structure, the light generated in the active layer 35 leaks out from the cladding layer 37 and the semiconductor layer 39a1 having the multiple quantum well structure, so that the light generated in the active layer 35 leaks out from the semiconductor layer 39a having the multiple quantum well structure and the active layer. 35 and a multi-quantum well structure semiconductor layer 39 of the crat layer 37
An optical waveguide is constituted by the portion corresponding to a.
ここで上述の半導体層39の構造につき詳細に説明する
。多重量子井戸構造の半導体層39aはこの場合、Ga
As/ ALGaAs= 60人/60λ程度の層構造
としてあり、また、無秩序化した部分39bはもともと
はGaAs /A1GaAs多重量子井戸構造の半導体
層であったものにn型不純物を導入しこの領域を無秩序
化することで得たものである。このような構成の半導体
レーザアレイ部11は、通常18o°位相モードで安定
に動作する。Here, the structure of the semiconductor layer 39 mentioned above will be explained in detail. In this case, the semiconductor layer 39a having a multiple quantum well structure is made of Ga.
It has a layer structure of As/ALGaAs=60 people/60λ, and the disordered portion 39b is originally a GaAs/A1GaAs multiple quantum well structure semiconductor layer, but this region is disordered by introducing n-type impurities into it. This was obtained by converting the The semiconductor laser array section 11 having such a configuration normally operates stably in the 18° phase mode.
■・・・位相シフタ部21の説明 次に位相シフタ部21の詳細な構造につき説明する。■...Description of phase shifter section 21 Next, the detailed structure of the phase shifter section 21 will be explained.
位相シフタ部21の半導体レーザアレイ部11との相違
点は、先ず、n型電極49、n型電極47及びH+油注
入よる電流狭窄層451Frいずれも有していないこと
である。従って位相シフタ部21の光導波路23a〜2
3dと、25a〜25cヒは単なる光の導波路としての
み働く、また別の相違点は、半導体層39の構造である
。即ち、半導体レーザアレイ部11の各光導波路13か
らの光出力に対し位相シフトを与えるため、半導体層3
9の各光導波路25a〜25c(こ対応する部分39a
は多重量子井戸構造の半導体層そのものから成り、他の
光導波路23a〜23dに対応する部分39cは多重量
子井戸構造の半導体層を所定の屈折率になるように無秩
序化したものから成る。そして、各光導波路間は、半導
体レーザアレイ部11と同様に、多1N子井戸構造の半
導体層を無秩序化した部分39bで埋められる構造とし
である。なお、39cで示す無秩序化部分の屈折率は、
39bで示す無秩序化部分の屈折率より小さくなるよう
にそれぞれの無秩序化を行い、所望の光閉じ込めが行な
えるようにしである。The difference between the phase shifter section 21 and the semiconductor laser array section 11 is that it does not have any of the n-type electrode 49, the n-type electrode 47, and the current confinement layer 451Fr formed by injecting H+ oil. Therefore, the optical waveguides 23a to 2 of the phase shifter section 21
3d and 25a to 25c serve only as optical waveguides. Another difference is the structure of the semiconductor layer 39. That is, in order to provide a phase shift to the optical output from each optical waveguide 13 of the semiconductor laser array section 11, the semiconductor layer 3
9 each of the optical waveguides 25a to 25c (the corresponding portion 39a
is made of a multi-quantum well structure semiconductor layer itself, and the portion 39c corresponding to the other optical waveguides 23a to 23d is made of a multi-quantum well structure semiconductor layer disordered to have a predetermined refractive index. Similarly to the semiconductor laser array section 11, the space between each optical waveguide is filled with a disordered portion 39b of a semiconductor layer having a multi-1N well structure. Note that the refractive index of the disordered portion indicated by 39c is
Each disorder is made so that the refractive index becomes smaller than that of the disordered portion shown by 39b, so that the desired optical confinement can be achieved.
上述のような構造の位相シフタ部21によれば、隣り同
志の光導波路間1こ約1%の屈折率差を生じさせること
が可能になる。ここで例えば、第1図(B)にPで示す
光導波路と、Qで示す光導波路との間に、レーザアレイ
の発揚波長が0.83amの場合で0.03a程度の屈
折率差を生じさせた場合を考えると、光導波路の長ざ約
70umにつきπだけ光導波路Pの光が光導波路Qの光
よりも位相が遅れることになる。従って、位相シ2り部
21の各光導波路の長さ!70um程度にしておけば1
8o°位相モードで半導体レーザアレイ部118出た光
は出射端面(位相シフタ部21の端面でもある)では同
位相になつ0°位相モードとなる。According to the phase shifter section 21 having the structure as described above, it is possible to generate a refractive index difference of about 1% between adjacent optical waveguides. For example, when the emission wavelength of the laser array is 0.83 am, a refractive index difference of about 0.03a occurs between the optical waveguide shown by P and the optical waveguide shown by Q in FIG. 1(B). In this case, the phase of the light in the optical waveguide P is delayed from the light in the optical waveguide Q by π for each length of the optical waveguide of approximately 70 um. Therefore, the length of each optical waveguide of the phase shifter 21! If you keep it around 70um, it will be 1
The light emitted from the semiconductor laser array unit 118 in the 8o phase mode becomes the 0° phase mode in which the light has the same phase at the output end face (which is also the end face of the phase shifter unit 21).
なお位相シフや部の構成については、これに備わる各光
導波路間の屈折率差が小さくその全長がある程度の長さ
を有し、位相をT[だ1す変化させることが出来る構成
であれば他の構造のものでも良い。Regarding the phase shift and the structure of the part, if the refractive index difference between each optical waveguide provided in this is small and the total length is a certain length, and the phase can be changed by T[1]. Other structures may also be used.
また、実施例のレーザアレイにおいては半導体層39L
GaAs基板31側からみで活性層35より上側に設け
であるが、原理的には活性層35とGaAs基板31と
の間であっても良いことは明らかである。また、実施例
では半導体層39と、活性層35との間にクラッド層3
7を設けた構造としでいるが、設計によってはこのクラ
ッド層37を省略することも出来る。Further, in the laser array of the embodiment, the semiconductor layer 39L
Although it is provided above the active layer 35 when viewed from the GaAs substrate 31 side, it is clear that it may be provided between the active layer 35 and the GaAs substrate 31 in principle. Further, in the embodiment, a cladding layer 3 is provided between the semiconductor layer 39 and the active layer 35.
However, depending on the design, this cladding layer 37 may be omitted.
裂1し1次℃lえ明
次に、第二発明である位相同期型半導体レーザアレイの
製造方法の実施例の説明を、第1図に示したレーザアレ
イを製造する例により行う。第2図(A)〜(C)は製
造工程中の主な工程におけるレーザアレイの様子を第1
図(B)の■−■線相当位百で切って示した断面図であ
り、第3図(A)及び(B)は製造工程中で用いるマス
クパターンの説明に供する図である。Next, an embodiment of the method for manufacturing a phase-locked semiconductor laser array according to the second invention will be explained using an example of manufacturing the laser array shown in FIG. Figures 2 (A) to (C) show the state of the laser array at the main steps in the manufacturing process.
3 is a cross-sectional view taken along the line 1--2 in FIG.
先ず、半導体レーザアレイ部及び位相シフタ部に共通な
半導体層であって、活性層とクラッド層を介して接する
か又は直接接する多重量子井戸構造の半導体層を形成す
る工程につき説明する。なあこの実施例では多重量子井
戸構造の半導体層がクラッド層を介し活性層と接する例
で然も多重量子井戸構造の半導体層が基板側から見て活
性層より上側にある例を示す。First, a process of forming a semiconductor layer having a multiple quantum well structure, which is common to the semiconductor laser array section and the phase shifter section and is in contact with the active layer via a cladding layer or directly in contact with the active layer, will be described. This embodiment shows an example in which a semiconductor layer having a multiple quantum well structure is in contact with an active layer through a cladding layer, and the semiconductor layer having a multiple quantum well structure is located above the active layer when viewed from the substrate side.
n型GaAs基板31上に、従来公知の好適な結晶成長
技術により、n型A’;L 6.5Gao、 、、As
クラッド層33と、活性層35と、p型Ato、 3G
ao、 ?ASクラッド層37と、p型のAllGaA
s/ GaAs多重量子井戸構造の半導体層39とをこ
の順に成長させる。On the n-type GaAs substrate 31, n-type A'; L 6.5 Gao, , As
Cladding layer 33, active layer 35, p-type Ato, 3G
ao, ? AS cladding layer 37 and p-type AllGaA
A semiconductor layer 39 having an s/GaAs multiple quantum well structure is grown in this order.
次に、この半導体層39の、前述した半導体レーザアレ
イ部11及び位相シフタ部21の各光導波路形成予定領
域以外の領域に不純物を導入し該領域を無秩序化する工
程につき説明する。Next, a process of introducing impurities into regions of this semiconductor layer 39 other than the regions where optical waveguides are to be formed in the semiconductor laser array section 11 and phase shifter section 21 described above to disorder the regions will be described.
この実施例では、多重量子井戸構造の半導体層39の、
無秩序化したくない領域即ち半導体レーザ部11及び位
相シフタ部21の光導波路の一部となる領域上に不純物
導入を阻止するマスクパターン例えば第3図(A)に示
すようなマスクパターン51を形成する0次いで多重量
子井戸構造のp型A(lGaAs/GaAs半導体層3
9に対しn型不純物をイオン注入する。これにより半導
体層39のマスクパターン51から露出している領域に
n型不純物が打込まれる0次いで、このウェハに対し所
定の条件の熱処理を行い不純物が導入された領域を無秩
序化し、よって、n型AuGaAsクラッド層39bを
形成する。In this embodiment, the semiconductor layer 39 having a multiple quantum well structure is
A mask pattern, for example, a mask pattern 51 as shown in FIG. 3(A), is formed to prevent introduction of impurities on regions where disorder is not desired, that is, regions that will become part of the optical waveguide of the semiconductor laser section 11 and the phase shifter section 21. 0, p-type A (lGaAs/GaAs semiconductor layer 3) with multi-quantum well structure
9, an n-type impurity is ion-implanted. As a result, the n-type impurity is implanted into the region exposed from the mask pattern 51 of the semiconductor layer 39.Next, this wafer is subjected to heat treatment under predetermined conditions to disorder the region into which the impurity has been introduced. A type AuGaAs cladding layer 39b is formed.
次に、多重量子井戸構造の半導体層39の、前述した位
相シフタ部21の各光導波路の形成予定領域に対応する
領域のうちの一つおきの領域即ち23a〜23dで示し
た光導波路に対応する領域に不純物を導入しこの領域を
無秩序化する工程につき説明する。Next, every other region of the multi-quantum well structured semiconductor layer 39 corresponding to the regions where each optical waveguide of the above-mentioned phase shifter section 21 is planned to be formed, that is, corresponds to the optical waveguides indicated by 23a to 23d. The process of introducing impurities into a region to disorder the region will be explained.
この実施例では、多重量子井戸構造の半導体層39の、
23a〜23dで示した光導波路に対応する領域以外の
領域上に不純物導入を阻止するマスクパターン例えば第
3図(B)に示すようなマスクパターン53を形成する
0次いで多電量子井戸構造のp型A込GaAs/GaA
s半導体層39に対しn型不純物をイオン注入する。こ
れにより半導体層39のマスクパターン53から露出し
ている領域にn型不純物が打込まれる0次いで、このウ
ェハに対し所定の条件の熱処理を行い不純物が導入され
た領域を無秩序化し、よって、25a〜25cで示す光
導波路とは屈折率が異る光導波路の一部39cを形成す
る。In this embodiment, the semiconductor layer 39 having a multiple quantum well structure is
A mask pattern 53 for preventing impurity introduction on regions other than the regions corresponding to the optical waveguides shown by 23a to 23d, for example, a mask pattern 53 as shown in FIG. Type A included GaAs/GaA
N-type impurity ions are implanted into the s-semiconductor layer 39. As a result, the n-type impurity is implanted into the region exposed from the mask pattern 53 of the semiconductor layer 39.Next, this wafer is subjected to heat treatment under predetermined conditions to disorder the region into which the impurity has been introduced. A part 39c of the optical waveguide having a different refractive index from the optical waveguide shown by 25c is formed.
その後、従来公知の結晶成長技術により、半導体層19
上にp型/II(1,Jao、6ASクラッド層41と
、p十型GaAsコンタクト層43とをこの順に成長さ
せる。次いで、従来公知のプロトン注入法により電流狭
窄層45を形成する。さらに、従来公知の成膜技術及び
)オドリソエツチング技術により、n型GaAs基板3
1の下側にn型電極47ヲ、p十型GaAsコンタクト
層43上にn型電極49ヲそれぞれ形成する。ざらに、
GaAs基板の所定位置で糖量を行い第1図(A)〜(
C)に示すレーザアレイを得る。Thereafter, a semiconductor layer 19 is formed using a conventionally known crystal growth technique.
A p-type/II (1, Jao, 6AS cladding layer 41) and a p-type GaAs contact layer 43 are grown in this order thereon. Next, a current confinement layer 45 is formed by a conventionally known proton injection method.Furthermore, An n-type GaAs substrate 3 is formed using a conventionally known film forming technique and)
An n-type electrode 47 and an n-type electrode 49 are formed on the lower side of the p-type GaAs contact layer 43 and the p-type GaAs contact layer 43, respectively. Roughly,
The amount of sugar was measured at a predetermined position on the GaAs substrate.
A laser array shown in C) is obtained.
なお、この出願に係る第−及び第二発明は上述の実施例
にのみ限定されるものではなく例えば以下に説明するよ
うな種々の変更を行うことが出来る。Note that the first and second inventions of this application are not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways, such as those described below.
上述の各実施例は基板をn型GaAs基板とした例で説
明を行っているが、この発明は基板をp型Ga^Sとし
各半導体層の導電型を実施例とは反対の導電型とした場
合にも実施例と同様な効果を得ることが出来る。Each of the above embodiments has been explained using an example in which the substrate is an n-type GaAs substrate, but in this invention, the substrate is a p-type Ga^S and the conductivity type of each semiconductor layer is the opposite conductivity type from that in the embodiment. Even in this case, the same effect as in the embodiment can be obtained.
また、もし多重量子井戸構造のp型、4uGaAs/G
aAs半導体層39を活性層35のGaAs基板31側
に設ける場合は、その工程順が実施例と異るものになる
。Also, if the multi-quantum well structure p-type, 4uGaAs/G
When the aAs semiconductor layer 39 is provided on the GaAs substrate 31 side of the active layer 35, the process order is different from that in the embodiment.
しかしその変更は容易であるからその説明は省略する。However, since the change is easy, the explanation thereof will be omitted.
また上述の各実施例は、この発明をAQGaAs/Ga
As系の半導体レーザに適用した例で説明している。し
かしこの発明は他の材料で構成される半導体レーザアレ
イにも適用出来ることは明らかである。Further, each of the above-mentioned embodiments describes the present invention as AQGaAs/GaAs.
An example of application to an As-based semiconductor laser is explained. However, it is clear that the present invention can also be applied to semiconductor laser arrays constructed of other materials.
また、各実施例は7本の光導波路を有するレーザアレイ
を例に挙げて説明しているが光導波路数はこの例に限ら
れるものではなく設計に応じて変更出来る。さらに、光
導波路の幅W、やwA接光導波路間隔W2は設計に応じ
変更されるものであることは明らかである。Furthermore, although each embodiment is described using a laser array having seven optical waveguides as an example, the number of optical waveguides is not limited to this example and can be changed according to the design. Furthermore, it is clear that the width W of the optical waveguide and the interval W2 between the wA optical waveguides may be changed depending on the design.
(発明の効果)
上述した説明からも明らかなように、この発明の位相同
期型半導体レーザアレイによれば、180°位相モード
で発振する半導体レーザアレイ部に、従来にない新規な
位相シフタを集積化することにより、半導体レーザアレ
イ部からの光出力を、O°位相モードの光出力として放
射することが出来る。そして、この位相シフタ部は、出
射端面に設ける構造でないからその製造も容易である。(Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, according to the phase-locked semiconductor laser array of the present invention, a novel phase shifter that has not been seen before is integrated in the semiconductor laser array section that oscillates in a 180° phase mode. By doing so, the optical output from the semiconductor laser array section can be emitted as optical output in the O° phase mode. Furthermore, since this phase shifter section is not provided on the output end face, it is easy to manufacture.
ざらに、この発明に係る位相シフタ部によれば、これに
備わる光導波路の屈折率を光導波路の単位長当たりの位
相変化量が小ざくなるように設定出来る。このため、凭
開などの加工時の加工精度バラツキによって光導波路の
寸法が所望の寸法から多少ズレでも位相のズレ量を小ざ
〈出来るから、所望の位相シフタ部が得られ易い。In general, according to the phase shifter unit according to the present invention, the refractive index of the optical waveguide provided therein can be set so that the amount of phase change per unit length of the optical waveguide is small. Therefore, even if the dimensions of the optical waveguide slightly deviate from the desired dimensions due to variations in processing accuracy during processing such as opening the opening, the amount of phase shift can be reduced, making it easier to obtain a desired phase shifter section.
またこの発明の半導体レーザアレイ部はそもそも180
°位相モードで安定に発振するものである必要があるか
ら、高次モードをカットオフする配慮は基本的に必要な
くなるという利点がある。ざらに一般には高出力まで1
80°位相モードで安定に発振する位相同期型半導体レ
ーザアレイの製作は容易であるから、180°モードで
発振する半導体レーザ部の形成も容易である。Furthermore, the semiconductor laser array section of this invention has a diameter of 180 mm.
Since it is necessary to stably oscillate in the ° phase mode, there is an advantage that there is basically no need to consider cutting off higher-order modes. In general, up to high output 1
Since it is easy to manufacture a phase-locked semiconductor laser array that stably oscillates in the 80° phase mode, it is also easy to form a semiconductor laser section that oscillates in the 180° mode.
また、この発明の位相同期型半導体レーザアレイの製造
方法によれば、多重量子井戸構造の半導体層の所定領域
を選択的に無秩序化することにより、半導体レーザアレ
イ部及び前述の位相シフタ部を容易に形成出来る。Further, according to the method for manufacturing a phase-locked semiconductor laser array of the present invention, by selectively disordering a predetermined region of a semiconductor layer having a multiple quantum well structure, the semiconductor laser array section and the above-mentioned phase shifter section can be easily fabricated. It can be formed into
第1図(ハ)は、この発明の位相同期型半導体レーザア
レイの実施例、の説明1こ供する平面図、第1図(8)
は、実施例の位相同期型半導体レーザアレイに備わる半
導体レーザアレイ部の説明に供する断面図、
第1図(C)は、実施例の位相同期型半導体レーザアレ
イに備わる位相シフタ部の説明に供する断面図、
第2図(A)〜(C)は、この発明の位相同期型半導体
レーザアレイの製造方法の実施例の説明に供する製造工
程図、
第3図(A)及び(B)は、実施例の製造方法にて使用
するマスクパターンの説明に供する図である。
10・・・位相同期型半導体レーザアレイ+ 1−・・
半導体レーザアレイ部
13・・・光導波路、 + 5−・端面反射膜2
1・・・位相シフタ部
23a〜23d・・・無秩序化領域を含む光導波路25
a〜25c・・・光導波路
31−n型GaAs基板
33−n型A(l 05Gao、 5ASクラット層3
5・・・活性層
37・p型A9o、 5Gaa、 7ASクラッド層3
9−・・半導体層
39a −多重量子井戸構造のp型A9GaAs/ G
aAs層(光導波路の一部)
39b、39c・・・多重量子井戸構造の半導体層の無
秩序化領域
41−p型A’no、 aGao、 eAsクラット層
43・・・p+型GaAsコンタクト層45・・・H+
注入による電流狭窄層
47・・・n型電極、 49・・・n型電極51
.53・・・マスクパターン。
特許出願人 沖電気工業株式会社
10:位相同期型半導体レーザアレイ
11:半導体レーザアレイ部
13:光導波路
15:端面反射膜
21:位相シフタ部
25a〜25c:光導波路
実施例ル−ザアレイの説明に供する図
9X1図(A)
31:n型GaAs基板
37:p型ALo、 5Gao、 7ASクラッド層3
9:半導体層
39a:多重量子井戸構造のp型A9GaAs/GaA
s層(光導波路の一部)
41:p型ALU、 4Gao、 sAsクラッド層4
3:p+型GaAsコンタクト層
45:H◆注入による電流狭窄層
47:n型電極
49:n型電極
実施例の半導体レーザアレイ部の説明に供する断面図(
C)
実施例の位相シフタ部の説明に供する図第1図
第2
図
第2
図
(C)FIG. 1(c) is a plan view providing an explanation of an embodiment of the phase-locked semiconductor laser array of the present invention; FIG.
1(C) is a cross-sectional view for explaining the semiconductor laser array section included in the phase-locked semiconductor laser array of the embodiment, and FIG. 2(A) to 2(C) are manufacturing process diagrams for explaining an embodiment of the method for manufacturing a phase-locked semiconductor laser array of the present invention, and FIGS. 3(A) and 3(B) are sectional views. It is a figure provided for explanation of the mask pattern used in the manufacturing method of an Example. 10... Phase-locked semiconductor laser array + 1-...
Semiconductor laser array section 13...optical waveguide, +5-/end face reflection film 2
1... Phase shifter sections 23a to 23d... Optical waveguide 25 including disordered regions
a to 25c... Optical waveguide 31 - n-type GaAs substrate 33 - n-type A (105Gao, 5AS crat layer 3
5...Active layer 37/p-type A9o, 5Gaa, 7AS cladding layer 3
9-... Semiconductor layer 39a - p-type A9GaAs/G with multiple quantum well structure
aAs layer (part of optical waveguide) 39b, 39c...Disordered region 41 of semiconductor layer with multiple quantum well structure -p type A'no, aGao, eAs crat layer 43...p+ type GaAs contact layer 45.・H+
Current confinement layer by injection 47...n-type electrode, 49...n-type electrode 51
.. 53...Mask pattern. Patent Applicant: Oki Electric Industry Co., Ltd. 10: Phase-locked semiconductor laser array 11: Semiconductor laser array section 13: Optical waveguide 15: End face reflection film 21: Phase shifter sections 25a to 25c: Optical waveguide embodiment - Description of laser array 9X1 (A) 31: n-type GaAs substrate 37: p-type ALo, 5Gao, 7AS cladding layer 3
9: Semiconductor layer 39a: p-type A9GaAs/GaA with multiple quantum well structure
s layer (part of optical waveguide) 41: p-type ALU, 4Gao, sAs cladding layer 4
3: p+ type GaAs contact layer 45: current confinement layer by H◆ injection 47: n type electrode 49: n type electrode Cross-sectional view for explaining the semiconductor laser array part of the embodiment (
C) Diagrams for explaining the phase shifter section of the embodiment (C)
Claims (2)
振する半導体レーザアレイ部と、 該半導体レーザアレイ部と同数の光導波路を有する位相
シフタ部であって各光導波路が半導体層で構成されかつ
各光導波路の屈折率が隣接光導波路のものとは異るもの
とされている位相シフタ部とを、 該位相シフタ部の各光導波路の光軸と前記半導体レーザ
アレイ部の各光導波路の光軸とが略同一線上になるよう
に具えて成ること を特徴とする位相同期型半導体レーザアレイ。(1) A semiconductor laser array section that oscillates in a 180° phase mode and has a plurality of optical waveguides, and a phase shifter section that has the same number of optical waveguides as the semiconductor laser array section, each optical waveguide being composed of a semiconductor layer; A phase shifter section in which the refractive index of each optical waveguide is different from that of an adjacent optical waveguide, and an optical axis of each optical waveguide of the phase shifter section and the optical axis of each optical waveguide of the semiconductor laser array section. What is claimed is: 1. A phase-locked semiconductor laser array, characterized in that it is arranged such that its axes are substantially on the same line.
振する半導体レーザアレイ部と、該半導体レーザアレイ
部と同数の光導波路を有する位相シフタ部であって各光
導波路が半導体層で構成されかつ各光導波路の屈折率が
隣接光導波路のものとは異るものとされている位相シフ
タ部とを、該位相シフタ部の各光導波路の光軸と前記半
導体レーザアレイ部の各光導波路の光軸とが略同一線上
になるように具えて成る位相同期型半導体レーザアレイ
を製造するに当たり、 前記半導体レーザアレイ部及び位相シフタ部に共通な半
導体層であって、活性層とクラッド層を介して接するか
又は直接接する多重量子井戸構造の半導体層を形成する
工程と、 該半導体層の、前記半導体レーザアレイ部及び前記位相
シフタ部の各光導波路形成予定領域以外の領域に不純物
を導入し該領域を無秩序化する工程と、 前記半導体層の、前記位相シフタ部の各光導波路の形成
予定領域に対応する領域のうちの一つおきの領域に不純
物を導入し該領域を無秩序化する工程と を含むことを特徴とする位相同期型半導体レーザアレイ
の製造方法。(2) A semiconductor laser array section having a plurality of optical waveguides and oscillating in a 180° phase mode, and a phase shifter section having the same number of optical waveguides as the semiconductor laser array section, each optical waveguide being composed of a semiconductor layer; A phase shifter section in which the refractive index of each optical waveguide is different from that of an adjacent optical waveguide is connected between the optical axis of each optical waveguide of the phase shifter section and the optical axis of each optical waveguide of the semiconductor laser array section. In manufacturing a phase-locked semiconductor laser array having axes substantially on the same line, a semiconductor layer that is common to the semiconductor laser array section and the phase shifter section, and that is formed through an active layer and a cladding layer. a step of forming a semiconductor layer having a multi-quantum well structure that is in contact with or in direct contact with the semiconductor layer; and a step of introducing impurities into every other region of the semiconductor layer corresponding to the regions where each optical waveguide of the phase shifter section is to be formed, thereby making the region disordered. A method of manufacturing a phase-locked semiconductor laser array, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18213688A JPH0231484A (en) | 1988-07-21 | 1988-07-21 | Phase-locked type semiconductor laser array and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18213688A JPH0231484A (en) | 1988-07-21 | 1988-07-21 | Phase-locked type semiconductor laser array and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0231484A true JPH0231484A (en) | 1990-02-01 |
Family
ID=16112970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18213688A Pending JPH0231484A (en) | 1988-07-21 | 1988-07-21 | Phase-locked type semiconductor laser array and its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0231484A (en) |
-
1988
- 1988-07-21 JP JP18213688A patent/JPH0231484A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3104789B2 (en) | Semiconductor optical device and method of manufacturing the same | |
US7242699B2 (en) | Wavelength tunable semiconductor laser apparatus | |
US4852113A (en) | Laser array with wide-waveguide coupling region | |
KR940011107B1 (en) | Semiconductor laser apparatus | |
JP2005039102A (en) | Surface emitting laser | |
US4796269A (en) | Two-dimensional phase-locked surface emitting semiconductor laser array | |
US4747109A (en) | Semiconductor laser array device | |
JPH0231484A (en) | Phase-locked type semiconductor laser array and its manufacture | |
US4791651A (en) | Semiconductor laser array device | |
Walpole et al. | Diode lasers with cylindrical mirror facets and reduced beam divergence | |
JPH0449274B2 (en) | ||
JP3817074B2 (en) | Manufacturing method of distributed feedback semiconductor laser | |
JPH0231485A (en) | Phase-locked type semiconductor laser array and its manufacture | |
JPH02305487A (en) | Semiconductor laser | |
JPH0745907A (en) | Distributed feedback type semiconductor laser | |
JPS63226986A (en) | Semiconductor laser | |
JPS5856992B2 (en) | semiconductor laser equipment | |
JPH01241191A (en) | Manufacture of integrated semiconductor laser | |
JPH0821749B2 (en) | Integrated semiconductor laser | |
JPS63262884A (en) | Semiconductor laser device | |
JPH0337876B2 (en) | ||
JPH04368902A (en) | Integrated type optical coupler | |
JPS6130090A (en) | Semiconductor laser | |
JPS61222188A (en) | Semiconductor laser array element | |
JPS61111593A (en) | Semiconductor laser element |