JPH0254980A - 集積型半導体レーザ - Google Patents

集積型半導体レーザ

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JPH0254980A
JPH0254980A JP20654888A JP20654888A JPH0254980A JP H0254980 A JPH0254980 A JP H0254980A JP 20654888 A JP20654888 A JP 20654888A JP 20654888 A JP20654888 A JP 20654888A JP H0254980 A JPH0254980 A JP H0254980A
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JP
Japan
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semiconductor laser
type
layer
shape
laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP20654888A
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English (en)
Inventor
Hideyuki Nonaka
野中 英幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPH0254980A publication Critical patent/JPH0254980A/ja
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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
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は位相同期集積型半導体レーザに関し、特に集積
型半導体レーザの横モード制御に関するものである。
〔従来の技術〕
第7図は従来の集積型半導体レーザの断面図であり、図
中21はn型GaAs基板を示す。該n型GaAs基板
21上には、n型AIX ca、−xA3 (x =0
.45)クラッド層22.アンドープA1. Ga+−
x A5 (x #0.06)活性層23.p型へlx
 Ga+−x As (x #0.45)クラッド層2
4がこの順に積層形成されており、該p型AlGaAs
クラッドN24はその3個所においてリッジ状のりフジ
型導波部28となっている。3個所のリッジ型導波部2
8の上面にはp型GaAsキャンプ層25が形成されて
おり、p型AlGaAsクラッド層24.p型GaAs
キャップ層25の表面には、p型GaAsキャンプ層2
5の上面の一部を除いてSi0g膜からなる絶縁膜30
が形成されている。また、該絶縁膜30の表面には、p
型GaAsキャップ層25の上面の一部を含んでp側電
穫27が被着され、n型GaAs基板21の下面にはn
側電極26が被着されている。また、図中29は各リッ
ジ型導波部28の直下部に形成される導波領域である。
次に動作について説明する。
p側電極27が正、n側電極26が負になるように電圧
を印加すると、活性層23にはp型りラフト層24から
正孔が、n型クラッド層22から電子が注入される。こ
れらの正孔及び電子は、ダブルへテロ構造のバリアによ
って活性層23内に閉じ込められて放射再結合する。そ
して発生した光はpn接合に垂直及び水平方向に形成さ
れた屈折率分布によって導波領域29の近傍に閉じ込め
られる。
このような集積型半導体レーザにおいて3個のストライ
プが約10μm以内に近接している場合には、3個のレ
ーザは独立ではなくて光学的に結合し、その結果一定の
周期差を保ちながらの同波長でのレーザ発振、つまり位
相同期発振を行うことになる。このようにして複数個の
導波路が結合している場合には、夫々の単一の導波路と
しては基本モードのみを伝播するような条件であっても
、複合導波路の固有モード(アレイモード)は結合した
導波路の数だけ存在する。
第9図は3個の導波路が結合した構成をなす半導体レー
ザにおける3連導波路の電界分布(第9図(a))と光
強度分布(第9図(b))とを示したものであり、同図
においてシー1が基本アレイモードである。集積型半導
体レーザにあっては、各モードに対する利得が等しい場
合、これらの3個のうちの何れのモードでも発振するこ
とができる。
第8図は上述した従来の集積型半導体レーザにおける等
価回路を示している。半導体レーザに流れる電流■は下
記(1)式に示す如く求められる。
1= (V−Vm )/R−・・・(1)但し、 R1:半導体レーザの直列抵抗 V:印加される電圧 ■、:ダイオードの接合部にかかる電圧従来の集積型半
導体レーザにおいて、各半導体レーザにおける上記V、
の値は同一であるので、流れる電流の大きさは各半導体
レーザの直列抵抗R1の値に依存する。ところで従来の
集積型半導体レーザでは、R□” Rm!= Rs3で
あるので、各半導体レーザに流れる電流は同じ値となる
(I+=Iz”l5)− 以上のように3個の導波領域29に注入される電流の大
きさは等しくなるので、各アレイモードに対するモード
利得は等しくなって、3種のアレイモードにて発振する
ことになる。高次のアレイモードにて発振する場合、遠
視野像が双峰性となって出射ビームの角度が広くなり、
アレイ化した方向(pn接合に平行な方向)の出射角を
極めて狭くできるという位相同期集積型半導体レーザの
本来の特徴がなくなるという問題点があった。
そこでこのような問題点を解決すべく、集積型半導体レ
ーザの提案が特開昭62−30391号公報になされて
いる。この集積型半導体レーザは電流狭窄層を有し、各
半導体レーザの電流分布を制御して基本アレイモードを
実現することを特徴としている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが上述の集積型半導体レーザでは、電流狭窄層の
ストライプの幅によって電流分布を制御することとして
いるので、細かな電流分布の制御を行い難いという難点
がある。この結果、ストライプの本数が4本以上である
ような多数連の場合には、基本アレイモードを実現でき
ないという問題点がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、電流
分布を、基本アレイモードと同型の形状、または中央の
導波上が最大である山型の形状とすることにより、スト
ライプの本数に影響されることなく、基本アレイモード
にて発振することができる集積型半導体レーザを提供す
ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る集積型半導体レーザは、複数個の導波領域
をストライプ状に並べて形成した複合導波領域を有する
集積型半導体レーザにおいて、前記複合導波領域全体内
にて、ストライプに垂直な面内での利得の分布は、基本
アレイモードの光強度分布と略同型の形状、または山型
の形状をなすことを特徴とする。
〔作用〕
本発明の集積型半導体レーザにあっては、電流分布(利
得分布)が、基本アレイモードの光強度分布に同型、ま
たは中央の導波路上が大きい山型をなす。従って各アレ
イモードが有する光強度分布の中では基本アレイモード
の光強度分布との重なりが最大となり、この結果基本ア
レイモードにて発振する。
〔実施例〕
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的
に説明する。
第1図は本発明の集積型半導体レーザの一実施例の断面
図であり、図中1はn型GaAs基板を示す。
該n型GaAs基板l上には、n型A1. Ga+−x
 As (x−0,45)クラフト層2.アンドープA
lxGap−、As(x#0.06)活性層3.  p
型AIX Ga+−x As (x #0.45)クラ
フト層4がこの順に積層形成されており、該p型AlG
aAsクラフトN4はその3個所においてリッジ状とな
っている。p型AlGaAsクラッド層4の3個所のり
フジ状部分の上面にはp型GaAsキャップ層5が形成
されており、p型AlGaAsクラッド114.  p
型GaAsキャップ層5の表面には、p型GaAsキャ
ップ層5の上面の一部を除いてSiO□膜からなる絶縁
膜10が形成されている。
また、3個所のりフジ状部分のうちの中央のりフジ状部
分では、p型GaAsキャップ層5の上面の一部を含ん
で絶縁膜10の表面にp側電極7bが被着されており、
更にこのp側電極7bの上面を含んで絶縁膜10の表面
にはp側電極7aが被着されている。
p側電極7a、 7bは何れも、下層から順にSn膜、
 Zn膜、 Au膜をこの順に積層した3層構造をなし
ているが、両p側電極7a+ 7bではZn膜の膜厚が
異なっており(p側電極7a : 1630人、p側電
極7b : 1850人)、中央部の1個の半導体レー
ザと周縁部の2個の半導体レーザとにおいてp型GaA
sキャップ層5との接触抵抗を異ならせている。なお、
p側電極7a、 7b間は金属間の接触であるので、そ
の両者間の接触抵抗は無視できる。更にn型GaAs基
板1の下面にはn側電極6が被着されている。
ここで半導体レーザにおけるp側電極のZn膜の膜厚と
流れる電流の大きさとの関係について説明する。第4図
は1ストライプの半導体レーザにおけるp側電極のZn
膜の膜厚と■(半導体レーザに印加される電圧)−I(
半導体レーザに流れる電流)特性との関係を示すグラフ
であり、図中(a)。
(b)、 (C)のグラフは夫々Zn膜の膜厚を185
0人、 1700人、 1550人とした場合を示す、
なお、Au膜、 Sn膜の膜厚は何れの場合も、夫々2
500人、150人とする。
Zn膜の膜厚を変化させることによって、p型GaAs
キャップ層と電極との接触抵抗が変化し、第4図に示す
ようにV−I特性のカーブの傾きが変化する。
第5図はZn膜の膜厚と半導体レーザの直列抵抗R1と
の関係を示すグラフであり、直列抵抗は前記接触抵抗を
含むので、Zn膜の膜厚を変化させることによって直列
抵抗は変化する。そして直列抵抗を最小にするためには
Zn膜の膜厚を1850人にすればよいことが理解され
る。第6図は、半導体レーザに印加される電圧を一定と
した場合の前記(1)式に基づく直列抵抗R3と電流比
I/r。との関係を示すグラフである。但し10は、Z
n膜の膜厚を最適値(1850人)とした場合に半導体
レーザに流れる電流値である。第5,6図から理解され
る如く、半導体レーザに印加される電圧を一定にした場
合、その半導体レーザに流れる電流の大きさはp側電極
におけるZn膜の膜厚に依存する。
従って、第1図に示す本発明例では3本のストライプの
うちの中央のストライプの半導体レーザにおけるp側電
極のZn膜の膜厚を最適値にすることにより、その直列
抵抗を他の2本のストライプの半導体レーザに比して小
さくしている。第2図は第1図に示した集積型半導体レ
ーザの等価回路を示したものであり、中央の半導体レー
ザは両端の2個の半導体レーザに比してp型GaAsキ
ャップ層との接触抵抗が小さいので、それらの直列抵抗
の関係は下記(2)に示す如くなる。
R*+ = Rt、> Rsz    ・・・(2)従
って各半導体レーザに印加される電圧が同じである場合
、各半導体レーザに流れる電流の大きさの関係は下記(
3)に示す如くなる。
r、=r、<r、    ・・・(3)なお、本実施例
ではI+ ” l5−0.66Izとなるように各半導
体レーザにおけるp側電極のZn膜の膜厚を設定した。
第3図は本実施例における電流分布を示したものである
。なお利得分布と電流分布とは同型であるので、第3図
に示す分布図を本実施例における利得分布として捉えて
もよい。第3図の利得分布は前述の第9図山)に示した
基本アレイモードの光強度分布と同型であるので、本発
明の集積型半導体レーザではアレイモードとして基本ア
レイモードが選択される。
従って本発明では、横モードを基本モードに制御でき、
狭い出射ビームを有する高出力な半導体レーザを提供で
きる。
両端の半導体レーザでは直列抵抗が増加するので多量の
発熱が懸念されるが、直列抵抗が増加すると電・流値は
下がるので消費される電力(R,・I2)は直列抵抗が
小さい中央の半導体レーザに比して小さい。また直列抵
抗の増加はp型GaAsキャンプ層との接触抵抗の増加
に起因するので、junction−downの状態に
て半導体レーザを組み立てることとすれば、熱の影響は
小さくなる。
なお各半導体レーザに流れる電流の大きさを変えること
によって、第3図に示すような利得分布の形状を山型に
することも可能であり、このような場合の集積型半導体
レーザにあっても基本アレイモードが選択されることは
勿論である。
また本実施例では3連の集積型半導体レーザについて説
明したが、これに限らす4連以上の集積型半導体レーザ
であっても、各ストライプの半導体レーザでの電極の接
触抵抗を変化させて流れる電流を制御する場合には、全
く同様に行なえることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明の集積型半導体レーザでは、基
本アレイモードに対するモード利得が最大となる形状に
利得分布を構成したので、横モードを基本モードに制御
でき、狭い出射ビームを有する高出力な半導体レーザと
することができる。
またストライプの本数に影響されることなく、容易に基
本アレイモードにて発振できる等、本発明は優れた効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の集積型半導体レーザの構造を示す断面
図、第2図は第1図に示す集積型半導体レーザの等価回
路図、第3図は第1図に示す集積型半導体レーザの電流
(利得)分布図、第4図はn側電極のZn1lA厚と半
導体レーザの電圧−電流特性との関係を朱すグラフ、第
5図はn側電極のZn膜厚と半導体レーザの直列抵抗と
の関係を示すグラフ、第6図は半導体レーザの直列抵抗
と電流との関係を示すグラフ、第7図は従来の集積型半
導体レーザの構造を示す断面図、第8図は従来の集積型
半導体レーザの等価回路図、第9図は集積型半導体レー
ザの電界分布図及び光強度分布図である。 1・・・n型GaAs基板 2・・・n型AlGaAs
クラフト層3・・・活性層 4・・・p型AtGaAs
クラフトN 5・・・p型GaAsキャップ層 6・・
・n側電極 7a、 7b・・・n側電極 10・・・
絶縁膜 (a) (b) ■

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、複数個の導波領域をストライプ状に並べて形成した
    複合導波領域を有する集積型半導体レーザにおいて、 前記複合導波領域全体内にて、ストライプに垂直な面内
    での利得の分布は、基本アレイモードの光強度分布と略
    同型の形状、または山型の形状をなすことを特徴とする
    集積型半導体レーザ。
JP20654888A 1988-08-19 1988-08-19 集積型半導体レーザ Pending JPH0254980A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002185082A (ja) * 2000-12-15 2002-06-28 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体レーザアレイ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002185082A (ja) * 2000-12-15 2002-06-28 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体レーザアレイ

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