JPH029468B2 - - Google Patents
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- JPH029468B2 JPH029468B2 JP59039144A JP3914484A JPH029468B2 JP H029468 B2 JPH029468 B2 JP H029468B2 JP 59039144 A JP59039144 A JP 59039144A JP 3914484 A JP3914484 A JP 3914484A JP H029468 B2 JPH029468 B2 JP H029468B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
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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
- H01S5/22—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 ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は半導体レーザの構造に関し、特に実数
部のみの作り付けの屈折差と電流狭窄構造を備え
た半導体レーザアレイ装置に関するものである。
部のみの作り付けの屈折差と電流狭窄構造を備え
た半導体レーザアレイ装置に関するものである。
＜従来技術＞
光デイスク情報処理装置やレーザプリンタ等の
情報処理光源として半導体レーザ装置は最も適し
た条件を備えており、実用化が促進されている。
また処理すべき情報の漸増に伴なつて処理速度の
迅速化が要求されるようになり、そのため半導体
レーザ素子は安定な動作特性を有する範囲内で極
力高出力化を達成し得るように技術開発が推し進
められている。しかしながら、現在のところ活性
領域が単体の半導体レーザ素子では、実用性を考
慮すると最大出力50mW程度の素子しか得られて
いないのが実状である。
情報処理光源として半導体レーザ装置は最も適し
た条件を備えており、実用化が促進されている。
また処理すべき情報の漸増に伴なつて処理速度の
迅速化が要求されるようになり、そのため半導体
レーザ素子は安定な動作特性を有する範囲内で極
力高出力化を達成し得るように技術開発が推し進
められている。しかしながら、現在のところ活性
領域が単体の半導体レーザ素子では、実用性を考
慮すると最大出力50mW程度の素子しか得られて
いないのが実状である。
一方、多数の半導体レーザ素子を平行に配設
し、各々を光学的に位相結合させて単一位相の大
出力レーザ装置を得ようとする試みがなされてい
る。これは位相同期レーザアレイと称されてい
る。しかしながら、従来、利得導波型レーザアレ
イでは個々のレーザ動作部間に位置する結合領域
での利得の減少による損失の増大のため、隣り合
つたレーザ動作部間で電界位相が180度の差を有
し、遠視野像が第１図に示す様に多くのピークを
もつこととなつて応用上不都合が生じる。これを
改善するためには屈折率導波型レーザアレイとす
ることが考えられる。
し、各々を光学的に位相結合させて単一位相の大
出力レーザ装置を得ようとする試みがなされてい
る。これは位相同期レーザアレイと称されてい
る。しかしながら、従来、利得導波型レーザアレ
イでは個々のレーザ動作部間に位置する結合領域
での利得の減少による損失の増大のため、隣り合
つたレーザ動作部間で電界位相が180度の差を有
し、遠視野像が第１図に示す様に多くのピークを
もつこととなつて応用上不都合が生じる。これを
改善するためには屈折率導波型レーザアレイとす
ることが考えられる。
ヒユーレツト・パツカード社のD.E.Ackley等
はリーキーモードの埋め込み型レーザ素子をアレ
イ化することを提晶している（Appl、Phys、
Letters、39(1)１、July1981P27）。しかしながら、
この構造のレーザアレイは各レーザ動作部間の結
合効率は高くなるが、本質的にリーキーモードで
あるため、遠視野像は２本のピークを有するもの
となる。
はリーキーモードの埋め込み型レーザ素子をアレ
イ化することを提晶している（Appl、Phys、
Letters、39(1)１、July1981P27）。しかしながら、
この構造のレーザアレイは各レーザ動作部間の結
合効率は高くなるが、本質的にリーキーモードで
あるため、遠視野像は２本のピークを有するもの
となる。
RCA研究所のＤ、Botez等は基板にチヤンネル
を形成したCSP−LOC（Channeled−Substrate
large−optical−cavity）レーザ素子を提唱して
いる（do cument of IOOC、1983.29B5−２）。
これはGaAs基板との結合により形成される等価
屈折率分布を利用するものであるため、各レーザ
動作部間の領域は吸収係数が大きくなり、これを
小さくすると屈折率差が付かないといつた矛盾し
た構造になつている。従つて各レーザ動作部間の
位相差を零度にすることは容易ではない。
を形成したCSP−LOC（Channeled−Substrate
large−optical−cavity）レーザ素子を提唱して
いる（do cument of IOOC、1983.29B5−２）。
これはGaAs基板との結合により形成される等価
屈折率分布を利用するものであるため、各レーザ
動作部間の領域は吸収係数が大きくなり、これを
小さくすると屈折率差が付かないといつた矛盾し
た構造になつている。従つて各レーザ動作部間の
位相差を零度にすることは容易ではない。
ヒユーレツト・パツカード社のＤ、Ｅ、
Ackley等は上記以外にリツジ型のレーザアレイ
を提唱している（Appl、Phys、Letters、42(2)、
15January 1983.P152）。しかしながら、この構
造では各レーザ動作部間の領域で電極による吸収
の増大により各レーザ動作部間の位相が180度ず
れた結合になる。
Ackley等は上記以外にリツジ型のレーザアレイ
を提唱している（Appl、Phys、Letters、42(2)、
15January 1983.P152）。しかしながら、この構
造では各レーザ動作部間の領域で電極による吸収
の増大により各レーザ動作部間の位相が180度ず
れた結合になる。
＜発明の目的＞
本発明は上述の問題点に鑑み、各レーザ動作部
を実数部のみから成る屈折率導波機構とし、各レ
ーザ動作部間の領域で光の損失を少なくすること
により各レーザ動作部間を零度の位相差で結合さ
せた新規有用な半導体レーザアレイを提供するこ
とを目的とする。
を実数部のみから成る屈折率導波機構とし、各レ
ーザ動作部間の領域で光の損失を少なくすること
により各レーザ動作部間を零度の位相差で結合さ
せた新規有用な半導体レーザアレイを提供するこ
とを目的とする。
＜実施例＞
第２図は本発明の１実施例を示す半導体レーザ
アレイの断面構成図である。
アレイの断面構成図である。
Ｐ型GaAs基板１上に周知の液相エピタキシヤ
ル成長法でＰ−Ga1−xAlxAsクラツド層２、
Ga1−yAlyAs活性層３、ｎ−Ga1−zAlzAs光ガ
イド層４、ｎ−Ga1−xAlxAsクラツド層５及び
ｎ−GaAsキヤツプ層６を順次成長させ、ダブル
ヘテロ接合構造のレーザ動作用多層結晶を構成す
る。次にホトリソグラフイー法により多層結晶を
エツチングし、幅4μｍでピツチ8μｍのストライ
プ部７をGaAs基板１上に並設する。エツチング
深さはキヤツプ層６から中間層４の内部に達する
程度とし、エツチング溝幅は4μｍとなる。次に
再度液相エピタキシヤル成長法でエツチング溝部
にGa1−bAlbAsの高抵抗相８を成長させエツチ
ング溝を充填する。尚、この際結晶成長温度サイ
クルを調整すれば高抵抗層８はストライプ部７上
に成長しないようにすることができる。
ル成長法でＰ−Ga1−xAlxAsクラツド層２、
Ga1−yAlyAs活性層３、ｎ−Ga1−zAlzAs光ガ
イド層４、ｎ−Ga1−xAlxAsクラツド層５及び
ｎ−GaAsキヤツプ層６を順次成長させ、ダブル
ヘテロ接合構造のレーザ動作用多層結晶を構成す
る。次にホトリソグラフイー法により多層結晶を
エツチングし、幅4μｍでピツチ8μｍのストライ
プ部７をGaAs基板１上に並設する。エツチング
深さはキヤツプ層６から中間層４の内部に達する
程度とし、エツチング溝幅は4μｍとなる。次に
再度液相エピタキシヤル成長法でエツチング溝部
にGa1−bAlbAsの高抵抗相８を成長させエツチ
ング溝を充填する。尚、この際結晶成長温度サイ
クルを調整すれば高抵抗層８はストライプ部７上
に成長しないようにすることができる。
ここで、各層の混晶比は次の条件を満足してい
ることが必要である。
ることが必要である。
ｙ＜ｚ＜ｘ …(1)
ｚ＜ｂ …(2)
次に成長層表面にｎ側電極、GaAs基板１裏面
にＰ側電極を形成し、ｎ側電極とキヤツプ層６間
でオーミツクコンタクトを得る。両電極を介して
直流電流を印加することにより、各ストライプ部
７を介して活性層３へキヤリアが注入され、レー
ザ発振動作が開始される。GaAs基板１上に形成
されたＰ−クラツド層２、活性層３及び光ガイド
層４は各ストライプ部７に対して共通の層であ
り、この上に積層されるｎ−クラツド層５及びキ
ヤツプ層６が高抵抗層８によつて複数のストライ
プ部７に分離され、それぞれに電流が分流され
る。
にＰ側電極を形成し、ｎ側電極とキヤツプ層６間
でオーミツクコンタクトを得る。両電極を介して
直流電流を印加することにより、各ストライプ部
７を介して活性層３へキヤリアが注入され、レー
ザ発振動作が開始される。GaAs基板１上に形成
されたＰ−クラツド層２、活性層３及び光ガイド
層４は各ストライプ部７に対して共通の層であ
り、この上に積層されるｎ−クラツド層５及びキ
ヤツプ層６が高抵抗層８によつて複数のストライ
プ部７に分離され、それぞれに電流が分流され
る。
上記構造に於いて、各ストライプ部７はそれぞ
れ電流狭窄機構となり、これに対応してレーザ動
作部９が並設されることとなる。またレーザ動作
部９の活性層３よりレーザ光が放射される。レー
ザ動作部９相互間の領域は光結合部１０となり、
レーザ光が光学的に位相結合される。レーザ動作
部９と光結合部１０間の屈折率差は実数部のみで
形成されることは明らかである。この屈折率差は
注入電流による屈折率の減少（〜1.3×10-3）以
上に設けておくことが必要である。
れ電流狭窄機構となり、これに対応してレーザ動
作部９が並設されることとなる。またレーザ動作
部９の活性層３よりレーザ光が放射される。レー
ザ動作部９相互間の領域は光結合部１０となり、
レーザ光が光学的に位相結合される。レーザ動作
部９と光結合部１０間の屈折率差は実数部のみで
形成されることは明らかである。この屈折率差は
注入電流による屈折率の減少（〜1.3×10-3）以
上に設けておくことが必要である。
尚、光ガイド層４はレーザ動作部９と光結合部
１０間の屈折率差の制御を良好にしかつレーザ動
作部９間の光の結合効率を改善するために介層し
たものであり、原理的にはなくてもよい。
１０間の屈折率差の制御を良好にしかつレーザ動
作部９間の光の結合効率を改善するために介層し
たものであり、原理的にはなくてもよい。
上記構造の半導体レーザアレイのストライプ部
７を５本に設定し、光出力−電流特性及び遠視野
像を求めると第３図Ａ，Ｂに示す如くとなつた。
この遠視野像より各レーザ動作部９は零度の位相
差で結合していることが認められる。
７を５本に設定し、光出力−電流特性及び遠視野
像を求めると第３図Ａ，Ｂに示す如くとなつた。
この遠視野像より各レーザ動作部９は零度の位相
差で結合していることが認められる。
＜発明の効果＞
以上詳説した如く本発明によればレーザ動作部
相互間で光の損失が減少し、各レーザ動作部間を
零度の位相差で結合できるため、高出力まで発振
モードの安定な半導体レーザアレイが得られる。
相互間で光の損失が減少し、各レーザ動作部間を
零度の位相差で結合できるため、高出力まで発振
モードの安定な半導体レーザアレイが得られる。
第１図は利得導波型レーザアレイの遠視野像を
示す説明図である。第２図は本発明の１実施例を
示す半導体レーザアレイの断面構成図である。第
３図Ａ，Ｂは第２図に示す半導体レーザアレイの
光出力−電流特性及び遠視野像を説明する説明図
である。 １…GaAs基板、２…Ｐ−クラツド層、３…活
性層、４…光ガイド層、５…ｎ−クラツド層、６
…キヤツプ層、７…ストライプ部、８…高抵抗
層、９…レーザ動作部、１０…光結合部。
示す説明図である。第２図は本発明の１実施例を
示す半導体レーザアレイの断面構成図である。第
３図Ａ，Ｂは第２図に示す半導体レーザアレイの
光出力−電流特性及び遠視野像を説明する説明図
である。 １…GaAs基板、２…Ｐ−クラツド層、３…活
性層、４…光ガイド層、５…ｎ−クラツド層、６
…キヤツプ層、７…ストライプ部、８…高抵抗
層、９…レーザ動作部、１０…光結合部。
Claims (1)
- １ より屈折率の低い層で分離並設された複数の
より屈折率の高いメサストライプを電流通路とし
て共通の活性層に各メサストライプより電流を注
入することにより、レーザ動作部が相互に位相結
合されたレーザアレイを構成したことを特徴とす
る半導体レーザアレイ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59039144A JPS60182181A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | 半導体レ−ザアレイ |
| US06/700,018 US4694461A (en) | 1984-02-28 | 1985-02-08 | Semiconductor laser array |
| EP85301371A EP0154517B1 (en) | 1984-02-28 | 1985-02-28 | Semiconductor laser array |
| DE8585301371T DE3584684D1 (de) | 1984-02-28 | 1985-02-28 | Halbleiterlaservielfachanordnung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59039144A JPS60182181A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | 半導体レ−ザアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60182181A JPS60182181A (ja) | 1985-09-17 |
| JPH029468B2 true JPH029468B2 (ja) | 1990-03-02 |
Family
ID=12544907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59039144A Granted JPS60182181A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | 半導体レ−ザアレイ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4694461A (ja) |
| EP (1) | EP0154517B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60182181A (ja) |
| DE (1) | DE3584684D1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61113293A (ja) * | 1984-11-07 | 1986-05-31 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| JPH0722214B2 (ja) * | 1985-07-18 | 1995-03-08 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
| JPS63124484A (ja) * | 1986-11-12 | 1988-05-27 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JP2768672B2 (ja) * | 1987-09-30 | 1998-06-25 | 株式会社日立製作所 | 面発光半導体レーザ |
| JP4911957B2 (ja) * | 2005-12-02 | 2012-04-04 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子および応用システム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4255717A (en) * | 1978-10-30 | 1981-03-10 | Xerox Corporation | Monolithic multi-emitting laser device |
| JPS5624399A (en) * | 1979-08-06 | 1981-03-07 | Reisu Ueringusu Furederitsuku | Electroacoustic converter |
-
1984
- 1984-02-28 JP JP59039144A patent/JPS60182181A/ja active Granted
-
1985
- 1985-02-08 US US06/700,018 patent/US4694461A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-02-28 DE DE8585301371T patent/DE3584684D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-02-28 EP EP85301371A patent/EP0154517B1/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0154517A2 (en) | 1985-09-11 |
| US4694461A (en) | 1987-09-15 |
| EP0154517A3 (en) | 1986-11-12 |
| DE3584684D1 (de) | 1992-01-02 |
| EP0154517B1 (en) | 1991-11-21 |
| JPS60182181A (ja) | 1985-09-17 |
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