JPH05167175A - 半導体レーザアレイ装置 - Google Patents

半導体レーザアレイ装置

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JPH05167175A
JPH05167175A JP33019691A JP33019691A JPH05167175A JP H05167175 A JPH05167175 A JP H05167175A JP 33019691 A JP33019691 A JP 33019691A JP 33019691 A JP33019691 A JP 33019691A JP H05167175 A JPH05167175 A JP H05167175A
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JP
Japan
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layer
semiconductor layer
semiconductor
array device
conductivity type
Prior art date
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Pending
Application number
JP33019691A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Kume
雅博 粂
Hiroki Naito
浩樹 内藤
Kazunari Ota
一成 太田
Yuichi Shimizu
裕一 清水
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Priority to US07/871,913 priority patent/US5297158A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電流ブロック層にクラッド層よりも禁制帯幅
が大きく、屈折率が小さい半導体層を用いて低動作電流
で位相同期発振させ、大出力の半導体レーザアレイ装置
を実現する。 【構成】 一導電型の半導体基板1の上に一導電型の第
1の半導体層3、第1の半導体層3より禁制帯幅が小さ
い第2の半導体層4、逆導電型で第2の半導体層4より
禁制帯幅が大きい第3の半導体層5が形成されており、
第3の半導体層5にはストライプ状のリッジ5aが2本
以上平行に並んでおり、各リッジ5aの間の溝が一導電
型または高抵抗で、かつ第3の半導体層5より屈折率が
小さいかまたは禁制帯幅が大きいかの少なくともどちら
かである第4の半導体層7で埋められている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光記録や固体レーザ励
起、光通信、加工等に用いられる超高出力の半導体レー
ザアレイ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】以下に従来の半導体レーザアレイ装置に
ついて説明する。図5は従来の半導体レーザアレイ装置
の断面図である。図5に示すように、n型GaAs基板
1の上にn型GaAsからなるバッファ層2、n型Ga
0.5Al0.5Asからなるクラッド層3およびGa0.85
0.15Asからなる活性層4が形成されており、その上
にリッジ5aを有するp型Ga0.5Al0.5Asからなる
クラッド層5が形成されている。リッジ5aの上にはp
型GaAsからなる保護層11が形成されている。リッ
ジ5a間にはp型GaAsからなる界面層13を介して
n型GaAsからなる電流ブロック層14が形成されて
おり、電流ブロック層14からその直下の第2のクラッ
ド層5に電流が流れないようにしている。電流はp型G
aAsからなるコンタクト層8からリッジ5aの部分に
流れ、リッジ5aの下の活性層4においてレーザ発振が
起こる。活性層4内で発生したレーザ光は第1および第
2のクラッド層3、5へ広がるが、電流ブロック層14
がレーザ光を吸収するのでリッジ5aの下の活性層4内
にレーザ光は閉じ込められる。リッジ5a間の第2のク
ラッド層5の厚さを厚くすると、電流ブロック層14で
の光吸収効果が小さくなり、レーザ光が横方向に広が
る。その結果、隣合うリッジ5aのレーザ光が重なり合
うようになり、ある位相差を持って発振するようにな
る。この様な発振状態は位相同期発振と呼ばれ、出射ビ
ームパターンは隣合うリッジ5aのレーザ光の位相差に
よって大きく変化する。なお図5において、9はp側オ
ーミック電極、10はn側オーミック電極である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、電流ブロック層がレーザ光を吸収するた
めリッジ間の第2のクラッド層の薄い領域ではレーザ光
の損失が大きくなり、損失が最も小さくなる光分布(モ
ード)で発振が起こるが、そのようなモードは隣合うリ
ッジのレーザ光の位相差が180゜となるため出射され
るレーザビームのパターンは2つの山を持った強度分布
を示すことになり、一点にレーザ光を集光することが困
難であるという課題を有していた。
【0004】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、電流から光への変換効率が高く、アレイ間の各レー
ザ光の位相が揃った位相同期発振による高出力で集光性
の良いレーザ光が得られる半導体レーザアレイ装置を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体レーザアレイ装置は、電流ブロック層
のAlAs混晶比をクラッド層よりも大きくなるように
した構成を有しており、電流ブロック層の組成を調整し
てクラッド層よりも禁制帯幅を広げ、屈折率が小さくな
るようにしている。
【0006】
【作用】電流ブロック層の屈折率をクラッド層よりも小
さくすることでレーザ光に対するリッジの屈折率が大き
くなり、レーザ光はこの部分に閉じ込められる。また電
流ブロック層の禁制帯幅がクラッド層よりも大きいの
で、レーザ光は電流ブロック層に吸収されなくなる。即
ち、リッジ間のクラッド層の薄い領域でのレーザ光の損
失がなくなるため、隣合うリッジのレーザ光の位相差が
0゜となるモードで発振させることができ、出射される
ビームパターンは山が1つの強度分布となり、一点に集
光することが可能となる。
【0007】またレーザ光の損失がないためしきい値電
流が低く、微分効率が高くなり、電気から光への変換効
率の優れたレーザアレイ装置を実現することができる。
【0008】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図1は本発明の一実施例における半
導体レーザアレイ装置の断面図である。図1に示すよう
に、n型GaAs基板1の上に、n型GaAsからなる
バッファ層2が形成されており、その上にn型Ga0.5
Al0.5Asからなる第1のクラッド層3、Ga0.85
0.15Asからなる活性層4、リッジ5aを5本有する
p型Ga 0.5Al0.5Asからなる第2のクラッド層5が
形成されており、電流狭窄のために電流チャンネルとな
るリッジ5a以外の領域にはn型Ga0.4Al0.6Asか
らなる電流ブロック層7が形成されている。なお6はp
型Ga0.4Al0.6Asからなる界面層、8はp型GaA
sからなるコンタクト層、11はp型GaAsからなる
保護層である。この構造において、コンタクト層8から
注入される電流はリッジ5a内に閉じ込められ、リッジ
5aの下部の活性層4でレーザ発振が生じる。ここで、
電流ブロック層7の屈折率は電流チャンネル内部の第2
のクラッド層5の屈折率より小さいので、レーザ光はこ
の屈折率差によりリッジ5a内に閉じ込められる。電流
ブロック層7の禁制帯幅は活性層4の禁制帯幅よりも大
きいので、従来の構造に比べて電流ブロック層による光
吸収がなく、大幅にレーザ光の損失を低減することがで
きる。さらに、光吸収がないためにレーザ光が電流ブロ
ック層7の下部にも広がり、隣合うリッジ5a間でレー
ザ光の位相差が0゜になるモードで発振させることがで
きる。
【0009】図2は本発明の一実施例における半導体レ
ーザアレイ装置の製造工程図である。まず図2(a)に
示すように、n型GaAs基板1上にMOCVDあるい
はMBE成長法によりn型GaAsからなるバッファ層
2(厚さ0.5μm)、n型Ga0.5Al0.5Asからな
る第1のクラッド層3(厚さ1μm)、Ga0.85Al
0.15Asからなる活性層4(厚さ0.05μm)、p型
Ga0.5Al0.5Asからな る第2のクラッド層5(厚
さ1μm)、p型GaAsからなる保護層11(厚さ
0.2μm)を形成する。次に図2(b)に示すよう
に、ストライプ状に窒化シ リコン膜(SiN膜)等の
誘電体膜12を形成し、この誘電体膜12をマスクとし
てエッチングを行い、図2(c)に示すように、リッジ
5aを形成する。このとき、ストライプ幅となるリッジ
5aの下端の幅は2.5μm、リッジ5a以外 の領域の
第2のクラッド層5の厚さは0.15μm、リッジ5a
の間隔は5μm とした。次に図2(d)に示すよう
に、減圧MOCVD法によりp型Ga0.4A l0.6As
からなる界面層6(厚さ0.1μm)、n型Ga0.4Al
0.6Asからなる電流ブロック層7(厚さ1μm)を選
択的に成長する。次に図2(e)に示すように、誘電体
膜12を除去し、MOCVDまたはMBE成長法により
p型GaAsからなるコンタクト層8を形成する。
【0010】図3は本発明の一実施例における半導体レ
ーザアレイ装置の電流−光出力特性図である。比較のた
めに従来の半導体レーザ装置の特性も併せて示した。本
発明の半導体レーザ装置では、レーザ光のリッジ5a間
での損失が小さいためしきい電流が低く、微分効率が高
くなり、大幅に動作電流値が小さくなっている。即ち、
室温で0.6Wのレーザ光を放出するのに必要な動作電
流値を1.1Aから0.6 Aに低減できている。
【0011】図4(a)は本発明の一実施例における半
導体レーザアレイ装置の出射レーザビームの強度パター
ン図、図4(b)は従来の半導体レーザアレイ装置の出
射レーザビームの強度パターン図である。図4(a)に
示すように、本実施例の半導体レーザアレイ装置の強度
分布は山が1つであり、位相差が0゜の位相同期発振し
ていることを示している。
【0012】以上の実施例において各層の導電型を入れ
換えた構造、すなわちn型をp型、p型をn型と読み代
えた構造でも同様の効果を有する半導体レーザアレイ装
置を実現することができる。この場合は、基板がp型G
aAsになり電流ブロック層はp型となるが、AlAs
混晶比が高いので電子の拡散長が短くなり、リッジ直下
への電流の流れ込みを阻止することができる。
【0013】
【発明の効果】以上のように本発明の半導体レーザアレ
イ装置では、電流から光への変換効率が高く、アレイ間
の各レーザ光の位相が揃った位相同期発振が得られ、高
出力で集光性の良いレーザ光を得ることができ、光記録
や固体レーザ励起の光源等の応用において大なる効果を
有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における半導体レーザアレイ
装置の断面図
【図2】同半導体レーザアレイ装置の製造工程図
【図3】同半導体レーザアレイ装置の電流−光出力特性
【図4】(a)は同半導体レーザアレイ装置の出射レー
ザビームの強度パターン図 (b)は従来の半導体レーザアレイ装置の出射レーザビ
ームの強度パターン図
【図5】従来の半導体レーザアレイ装置の断面図
【符号の説明】
1 n型GaAs基板(一導電型の半導体基板) 3 第1のクラッド層(第1の半導体層) 4 活性層(第2の半導体層) 5 第2のクラッド層(第3の半導体層) 5a リッジ 7 電流ブロック層(第4の半導体層)
フロントページの続き (72)発明者 清水 裕一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体基板の上に一導電型の
    第1の半導体層、第1の半導体層より禁制帯幅が小さい
    第2の半導体層、逆導電型で第2の半導体層より禁制帯
    幅が大きい第3の半導体層が形成されており、第3の半
    導体層にはストライプ状のリッジが2本以上平行に並ん
    でおり、各リッジの間の溝が一導電型または高抵抗で、
    かつ前記第3の半導体層より屈折率が小さいかまたは禁
    制帯幅が大きいかの少なくともどちらかである第4の半
    導体層で埋められていることを特徴とする半導体レーザ
    アレイ装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板がGaAs基板、第1の半導
    体層がGa1-yAlyAs層、第2の半導体層がGa1-x
    AlxAs層、第3の半導体層がGa1-zAlzAs層、
    各リッジの間を埋めている第4の半導体層がGa1-w
    wAsであり、かつy>x、z>x、w>zであることを特徴と
    する請求項1記載の半導体レーザアレイ装置。
JP33019691A 1991-04-22 1991-12-13 半導体レーザアレイ装置 Pending JPH05167175A (ja)

Priority Applications (2)

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JP33019691A JPH05167175A (ja) 1991-12-13 1991-12-13 半導体レーザアレイ装置
US07/871,913 US5297158A (en) 1991-04-22 1992-04-21 Semiconductor laser device including a gallium-aluminum arsenic compound

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JP33019691A JPH05167175A (ja) 1991-12-13 1991-12-13 半導体レーザアレイ装置

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ID=18229910

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JP (1) JPH05167175A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011084201A1 (en) * 2009-12-16 2011-07-14 Wisconsin Alumni Research Foundation High-power quantum cascade lasers with active-photonic-crystal structure
US8428093B2 (en) 2011-03-11 2013-04-23 Wisconsin Alumni Research Foundation High-power quantum cascade lasers with active-photonic-crystal structure for single, in-phase mode operation
CN113632331A (zh) * 2019-01-31 2021-11-09 费迪南德布劳恩研究所有限公司莱布尼茨高频技术研究所 用于产生激光辐射的装置

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JP2022520738A (ja) * 2019-01-31 2022-04-01 フェルディナント-ブラウン-インスティツット ゲーゲーエムベーハー, ライプニッツ-インスティツット フュー ヘーヒストフレクエンツテヒニク レーザ照射生成装置

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