JPH041516B2 - - Google Patents
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- JPH041516B2 JPH041516B2 JP57232701A JP23270182A JPH041516B2 JP H041516 B2 JPH041516 B2 JP H041516B2 JP 57232701 A JP57232701 A JP 57232701A JP 23270182 A JP23270182 A JP 23270182A JP H041516 B2 JPH041516 B2 JP H041516B2
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- ridges
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 10
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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
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体レーザアレイ装置に関するもの
である。
である。
従来例の構成とその問題点
近年、光デイスクを用いた文書フイルや画像フ
アイルは高速で大容量のメモリ装置として注目さ
れており、高感度の光デイスク用記録材料の開発
に伴つて、半導体レーザの実装を目指したシステ
ムの開発が進められている。この光デイスクの書
き込みおよび消去には20mW以上の光出力が必要
となる。本発明者らは、このような高出力の半導
体レーザの実現を目的として、すでに第１図に示
すようなTRS（Twin Ridge Substrate）構造の
半導体レーザを特願昭54−32802号において提案
した。このレーザは平行な２つのリツジ（うね）
をもつ基板１上に活性層３を含むダブルヘテロ
（DH）構造を形成したものである。リツジ間の
溝の上部９がレーザ発振部である。
アイルは高速で大容量のメモリ装置として注目さ
れており、高感度の光デイスク用記録材料の開発
に伴つて、半導体レーザの実装を目指したシステ
ムの開発が進められている。この光デイスクの書
き込みおよび消去には20mW以上の光出力が必要
となる。本発明者らは、このような高出力の半導
体レーザの実現を目的として、すでに第１図に示
すようなTRS（Twin Ridge Substrate）構造の
半導体レーザを特願昭54−32802号において提案
した。このレーザは平行な２つのリツジ（うね）
をもつ基板１上に活性層３を含むダブルヘテロ
（DH）構造を形成したものである。リツジ間の
溝の上部９がレーザ発振部である。
第１図において、１はnGaAs基板、２はｎ型
Ga1-xAlxAsクラツド層、３はｎ型Ga1-AlxAs活
性層、４はＰ型Ga1-xAlxAsクラツド層、５はｎ
型電流制限層、６はＰ側オーミツク電極、７はｎ
側オーミツク電極である。
Ga1-xAlxAsクラツド層、３はｎ型Ga1-AlxAs活
性層、４はＰ型Ga1-xAlxAsクラツド層、５はｎ
型電流制限層、６はＰ側オーミツク電極、７はｎ
側オーミツク電極である。
この半導体レーザの特徴は、結晶成長の際、結
晶面の異方性によりリツジの側面の成長が促進さ
れるのに対し、リツジ上の成長は抑制されるので
その成長速度は極めて遅くなり、リツジの上部で
0.05μm以下の活性層３が再現性よく得られるこ
とである。活性層３の膜厚が0.05μm程度の薄膜
となると、活性層３の発光した光はクラツド層２
に大きくしみ出し、その発光面積が増大する。
晶面の異方性によりリツジの側面の成長が促進さ
れるのに対し、リツジ上の成長は抑制されるので
その成長速度は極めて遅くなり、リツジの上部で
0.05μm以下の活性層３が再現性よく得られるこ
とである。活性層３の膜厚が0.05μm程度の薄膜
となると、活性層３の発光した光はクラツド層２
に大きくしみ出し、その発光面積が増大する。
理論計算によれば、活性層３の膜厚が0.03μm、
活性層３とクラツド層２とのAlモル比を0.35とす
ると、光の閉じ込め数は約0.2となり、約80％の
光がクラツド層にしみ出すことになる。このよう
にTRS構造のレーザは光のしみ出し効果によつ
て発光面積を大きくし、光出力の究極的な上限と
なるキヤビテイ面破壊までの出力レベルを上げる
ようにしたものである。
活性層３とクラツド層２とのAlモル比を0.35とす
ると、光の閉じ込め数は約0.2となり、約80％の
光がクラツド層にしみ出すことになる。このよう
にTRS構造のレーザは光のしみ出し効果によつ
て発光面積を大きくし、光出力の究極的な上限と
なるキヤビテイ面破壊までの出力レベルを上げる
ようにしたものである。
このような高出力に適した構造のレーザで、デ
イスクへの記録・再生・消去を行なうのである
が、従来の方法では記録、再生および消去用に個
別のレーザを用いて行なつているため、デイスク
装置において電気的にも機械的にも複雑になる。
イスクへの記録・再生・消去を行なうのである
が、従来の方法では記録、再生および消去用に個
別のレーザを用いて行なつているため、デイスク
装置において電気的にも機械的にも複雑になる。
発明の目的
そこで本発明の目的は、記録、再生、消去を同
一のレーザ装置で実現することで、上記の問題は
容易に解決することができる。
一のレーザ装置で実現することで、上記の問題は
容易に解決することができる。
発明の構成
本発明は、上記の点にかんがみてなされたもの
で記録、再生および消去などの異なつた機能に対
応したレーザを同一基板上に作製したレーザアレ
イ装置を提供するものである。
で記録、再生および消去などの異なつた機能に対
応したレーザを同一基板上に作製したレーザアレ
イ装置を提供するものである。
実施例の説明
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明
する。
する。
ｎ型GaAs基板１上に第２図ａに示すような
Ａ，B2種類の２つの平行なリツジ（Twin
Ridge）をエツチングにより形成する。リツジＡ
は＜011＞方向に高さ0.5μm、幅15μmの２つのリ
ツジが5μmの間隔をおいて構成されたものであ
り、一方リツジＢは＜011＞方向に高さ1.5μm、
幅5μmの２つのリツジが25μmの間隔をおいて構
成されたものである。このような基板１上に液相
エピタキシヤル法によりｎ型Ga1-xAlxAs（ｘ＝
0.3〜0.5）クラツド層４およびｎ型GaAs電流制
限層５の連続成長を行なう。それぞれの膜厚はリ
ツジ上の平坦部でｎ型クラツド層２が0.2μm、活
性層３が0.05μm、Ｐ型クラツド層４が1.5μm、ｎ
型電流制限層５が0.5μmになるようにする。第１
層目の成長の際、結晶成長速度の差（結晶面の異
力性による）によつて、Ａ，Ｂの２種類のリツジ
ともその溝部Ａ−１，Ｂ−１が埋めつくされ、第
２図ｂのように平坦になる。
Ａ，B2種類の２つの平行なリツジ（Twin
Ridge）をエツチングにより形成する。リツジＡ
は＜011＞方向に高さ0.5μm、幅15μmの２つのリ
ツジが5μmの間隔をおいて構成されたものであ
り、一方リツジＢは＜011＞方向に高さ1.5μm、
幅5μmの２つのリツジが25μmの間隔をおいて構
成されたものである。このような基板１上に液相
エピタキシヤル法によりｎ型Ga1-xAlxAs（ｘ＝
0.3〜0.5）クラツド層４およびｎ型GaAs電流制
限層５の連続成長を行なう。それぞれの膜厚はリ
ツジ上の平坦部でｎ型クラツド層２が0.2μm、活
性層３が0.05μm、Ｐ型クラツド層４が1.5μm、ｎ
型電流制限層５が0.5μmになるようにする。第１
層目の成長の際、結晶成長速度の差（結晶面の異
力性による）によつて、Ａ，Ｂの２種類のリツジ
ともその溝部Ａ−１，Ｂ−１が埋めつくされ、第
２図ｂのように平坦になる。
次に成長表面にSi3N4膜１０をつけ、基板上の
リツジ間の溝部の上部にストライブ状の拡散窓を
形成し、そこへ選択拡散を行なう（第２図ｃ）。
リツジＡの拡散窓の巾は約6μm、リツジＢの拡散
窓の巾は２〜4μmの狭ストライプにする。その
後、Si3N4膜１０を通して、Zn拡散を行ない、拡
散フロントがＰ型クラツド層４に達するようにす
る。その後、表面のSi3N4膜１０を除去し、Ｐ側
電極用金属を蒸着し、合金処理を行なつてＰ側オ
ーミツク電極６を形成する。
リツジ間の溝部の上部にストライブ状の拡散窓を
形成し、そこへ選択拡散を行なう（第２図ｃ）。
リツジＡの拡散窓の巾は約6μm、リツジＢの拡散
窓の巾は２〜4μmの狭ストライプにする。その
後、Si3N4膜１０を通して、Zn拡散を行ない、拡
散フロントがＰ型クラツド層４に達するようにす
る。その後、表面のSi3N4膜１０を除去し、Ｐ側
電極用金属を蒸着し、合金処理を行なつてＰ側オ
ーミツク電極６を形成する。
次に、リツジＡとＢとで個別に電流駆動ができ
るように電気的に分離する必要がある。そこで、
Ｐ側電極６上にジストマスク１１を形成し、リツ
ジＡとＢとの中間に巾５〜10μmのストライプ
（＜011＞方向）の窓あけを行なう。まず、Ｐ側電
極６を王水でエツチングし、ｎ型電流制限層５が
現われた後、硫酸系のエツチング液で、第２図ｄ
のようにGaAs基板１のところまでエツチングを
行なう。その後レジストマスク１１を除去し、基
板側にｎ側電極用金属を蒸着し、合金処理を行な
つてｎ側オーミツク電極７を形成する（第２図
ｅ）。このようにして作製した素子をSiサブマウ
ントにマウントし、さらにステムにマウントして
レーザアレイ装置が完成する。
るように電気的に分離する必要がある。そこで、
Ｐ側電極６上にジストマスク１１を形成し、リツ
ジＡとＢとの中間に巾５〜10μmのストライプ
（＜011＞方向）の窓あけを行なう。まず、Ｐ側電
極６を王水でエツチングし、ｎ型電流制限層５が
現われた後、硫酸系のエツチング液で、第２図ｄ
のようにGaAs基板１のところまでエツチングを
行なう。その後レジストマスク１１を除去し、基
板側にｎ側電極用金属を蒸着し、合金処理を行な
つてｎ側オーミツク電極７を形成する（第２図
ｅ）。このようにして作製した素子をSiサブマウ
ントにマウントし、さらにステムにマウントして
レーザアレイ装置が完成する。
次にこのようにして得られた本実施例のレーザ
アレイの特性および効果について説明する。
アレイの特性および効果について説明する。
第２図ｅに示したレーザアレイ装置はリツジＡ
およびＢのリツジ巾および溝巾が異なるため、光
学的に異なつた特性をもつ。リツジＡの方は第１
図に示す、従来の単体のTRSレーザと同一形状
であるため、横モードの導波機構は屈折率型とな
り、安定な基本横モード発振が得られる。しかも
活性層が0.05μmと薄いためビームの拡がり角が
小さな高方向が得られる。その代表的な値は光出
力が30mWのとき、Pn接合面に垂直な方向で20゜、
水平な方向で8゜である。一方、リツジＢの方はリ
ツジの間隔（溝巾）が25μmと広いため、横モー
ドの導波機構は利得導波路型となるが、電流注入
領域が２〜4μmの狭ストライプとなつているた
め、リツジＡの方と同様に基本横モード発振が得
られる。このように、リツジＡもＢも高方向の領
域で基本モード発振が得られるが、横モードの導
波機構が異なるため非点収差の大きさに差が生じ
る。リツジＡの方は屈折率導波機構のため、Pn
接合面に垂直な方向と水平な方向とではビームウ
エストの位置が端面に一致し非点収差を生じな
い。ところが、リツジＢ方では利得導波機構のた
め、Pn接合面に垂直な方向と水平な方向とでは
ビームウエストの位置が20μm程度離れているの
非点収差が現われる。このような２つのビームを
同一のレンズ系１２でデイスク１３上に集光させ
てやると、リツジＡからのレーザ光は非点収差が
ないために１〜2μmの小さなビーム径に絞ること
ができるが、リツジＢからの光は非点収差のた
め、長細いだ円形のビームとなる（第３図）。こ
のように、デイスク上のビームの大きさが異なる
と、それぞれのビームに異なつた機能をもたせる
ことができる。光デイスクフアイルなどではビー
ムの小さいものを記録用（20mW出力）あるいは
再生用（5mW出力）にまた長細いだ円形のビー
ムは消去用（20mW出力）に適している。このレ
ーザアレイ装置では個々のレーザの駆動を単独に
行なうことができるので記録・再生・消去が、
別々あるいは同時に行なうことができる。
およびＢのリツジ巾および溝巾が異なるため、光
学的に異なつた特性をもつ。リツジＡの方は第１
図に示す、従来の単体のTRSレーザと同一形状
であるため、横モードの導波機構は屈折率型とな
り、安定な基本横モード発振が得られる。しかも
活性層が0.05μmと薄いためビームの拡がり角が
小さな高方向が得られる。その代表的な値は光出
力が30mWのとき、Pn接合面に垂直な方向で20゜、
水平な方向で8゜である。一方、リツジＢの方はリ
ツジの間隔（溝巾）が25μmと広いため、横モー
ドの導波機構は利得導波路型となるが、電流注入
領域が２〜4μmの狭ストライプとなつているた
め、リツジＡの方と同様に基本横モード発振が得
られる。このように、リツジＡもＢも高方向の領
域で基本モード発振が得られるが、横モードの導
波機構が異なるため非点収差の大きさに差が生じ
る。リツジＡの方は屈折率導波機構のため、Pn
接合面に垂直な方向と水平な方向とではビームウ
エストの位置が端面に一致し非点収差を生じな
い。ところが、リツジＢ方では利得導波機構のた
め、Pn接合面に垂直な方向と水平な方向とでは
ビームウエストの位置が20μm程度離れているの
非点収差が現われる。このような２つのビームを
同一のレンズ系１２でデイスク１３上に集光させ
てやると、リツジＡからのレーザ光は非点収差が
ないために１〜2μmの小さなビーム径に絞ること
ができるが、リツジＢからの光は非点収差のた
め、長細いだ円形のビームとなる（第３図）。こ
のように、デイスク上のビームの大きさが異なる
と、それぞれのビームに異なつた機能をもたせる
ことができる。光デイスクフアイルなどではビー
ムの小さいものを記録用（20mW出力）あるいは
再生用（5mW出力）にまた長細いだ円形のビー
ムは消去用（20mW出力）に適している。このレ
ーザアレイ装置では個々のレーザの駆動を単独に
行なうことができるので記録・再生・消去が、
別々あるいは同時に行なうことができる。
以上は、２つのレーザを含むレーザアレイ装置
を実施例としてあげたが、記録と再生とを別々に
した３つのレーザアレイ装置も同様に作ることが
できる。記録と再生とでは光方向が異なるが、光
学的特性は同じなので、断面形状は同一となる。
を実施例としてあげたが、記録と再生とを別々に
した３つのレーザアレイ装置も同様に作ることが
できる。記録と再生とでは光方向が異なるが、光
学的特性は同じなので、断面形状は同一となる。
発明の効果
以上述べたように横モードの異なる導波機構の
レーザすなわち屈折率導波機構のレーザと利得導
波機構のレーザとを並べた半導体レーザアレイは
それぞれのビームに異なつた機能をもたせること
ができるもので応用分野が広くなるという特徴を
もつ。
レーザすなわち屈折率導波機構のレーザと利得導
波機構のレーザとを並べた半導体レーザアレイは
それぞれのビームに異なつた機能をもたせること
ができるもので応用分野が広くなるという特徴を
もつ。
第１図は従来の半導体レーザの断面図、第２図
ａ〜ｅは本発明の実施例の半導体レーザアレイ装
置の製造方法および構造を示す図、第３図は本発
明の実施例の半導体レーザアレイ装置を用いて光
ビームをデイスク上で集光した状態を示す図であ
る。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型Ga1-xAlxAs
クラツド層、３……ｎ型Ga1-yAlyAs活性層、４
……Ｐ型Ga1-xAlxAsクラツド層、５……ｎ型電
流制限層、６……Ｐ側オーミツク電極、７……ｎ
側オーミツク電極、８……Zn拡散領域、９……
レーザ発振部、１０……Si3N4膜、１１……フオ
トマスク、１２……レンズ系、１３……デイス
ク、Ａ−１……リツジＡにおける溝部、Ｂ−１…
…リツジＢにおける溝部。
ａ〜ｅは本発明の実施例の半導体レーザアレイ装
置の製造方法および構造を示す図、第３図は本発
明の実施例の半導体レーザアレイ装置を用いて光
ビームをデイスク上で集光した状態を示す図であ
る。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型Ga1-xAlxAs
クラツド層、３……ｎ型Ga1-yAlyAs活性層、４
……Ｐ型Ga1-xAlxAsクラツド層、５……ｎ型電
流制限層、６……Ｐ側オーミツク電極、７……ｎ
側オーミツク電極、８……Zn拡散領域、９……
レーザ発振部、１０……Si3N4膜、１１……フオ
トマスク、１２……レンズ系、１３……デイス
ク、Ａ−１……リツジＡにおける溝部、Ｂ−１…
…リツジＢにおける溝部。
Claims (1)
- １ 基板上に形成した二つのリツジ上のクラツド
層に挟まれた活性層よりなる二重ヘテロ構造をも
つレーザ発振部を、単一基板上の同一水平面に複
数配設し、前記複数のレーザ発振部では、二つの
リツジ間距離がそれぞれ異な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 |
|---|---|---|---|
| JP23270182A JPS59123289A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23270182A JPS59123289A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59123289A JPS59123289A (ja) | 1984-07-17 |
| JPH041516B2 true JPH041516B2 (ja) | 1992-01-13 |
Family
ID=16943414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23270182A Granted JPS59123289A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59123289A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61121770U (ja) * | 1985-01-17 | 1986-07-31 | ||
| WO2003005515A1 (fr) * | 2001-07-02 | 2003-01-16 | Nichia Corporation | Dispositif laser a semiconducteur gan et systeme d'information sur disque optique utilisant ce dispositif laser |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57169291A (en) * | 1981-03-23 | 1982-10-18 | Philips Nv | Semiconductor laser device and method of producing same |
-
1982
- 1982-12-28 JP JP23270182A patent/JPS59123289A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57169291A (en) * | 1981-03-23 | 1982-10-18 | Philips Nv | Semiconductor laser device and method of producing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59123289A (ja) | 1984-07-17 |
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