JPH05211376A - モノリシック半導体及び放出コヒーレント放射線の制御方法 - Google Patents
モノリシック半導体及び放出コヒーレント放射線の制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 集積型の半導体レーザ及びパワー増幅器にお
けるビーム制御を改善する。 【構成】 コヒーレント放射線の生成及び増幅のために
少なくとも１つの活性層を含む複数のヘテロ構造層を有
する半導体レーザは、集積された増幅器部分を有し、こ
の増幅器部分は、注入されるキャリヤの制御によって該
増幅器部分の活性領域内に横利得プロフィールを成形す
るため、接点の組及びマスク層を有する。成形された横
利得プロフィールは半導体レーザの基本モードに整合
し、これにより、モードゆがみが減少し、効率が改善さ
れる。
けるビーム制御を改善する。 【構成】 コヒーレント放射線の生成及び増幅のために
少なくとも１つの活性層を含む複数のヘテロ構造層を有
する半導体レーザは、集積された増幅器部分を有し、こ
の増幅器部分は、注入されるキャリヤの制御によって該
増幅器部分の活性領域内に横利得プロフィールを成形す
るため、接点の組及びマスク層を有する。成形された横
利得プロフィールは半導体レーザの基本モードに整合
し、これにより、モードゆがみが減少し、効率が改善さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザに関し、更
に詳細には、ダイオードレーザと進行波半導体光増幅器
とが集積され、前記増幅器は、出力ビームの制御を改善
するために空間的に成形された利得プロフィールを有
し、且つその出力部にレンズ部分を組み込んでいるとい
う構成のモノリシック半導体構造、及びかかる半導体構
造から放出されるコヒーレント放射線の発散を制御する
方法に関する。
に詳細には、ダイオードレーザと進行波半導体光増幅器
とが集積され、前記増幅器は、出力ビームの制御を改善
するために空間的に成形された利得プロフィールを有
し、且つその出力部にレンズ部分を組み込んでいるとい
う構成のモノリシック半導体構造、及びかかる半導体構
造から放出されるコヒーレント放射線の発散を制御する
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザは、特殊化されたＴ
Ｅモード特性を有するコヒーレント放射を放出する。多
くの適用に対して、放出されるこのコヒーレント放射線
は、最小の要求量に適合するための十分なパワーを提供
しないので、不十分なものである。一般に、ＴＥO,O と
呼ばれるモードは、提供するパワーが最も大きく、且つ
他の望ましい特質を有しており、それで、この基本モー
ドを有する放射線を放出する半導体レーザの動作は望ま
しいものである。もっと強力なポンピングによって半導
体レーザのパワー出力を増加させると、不所望な高次の
モードがこのレーザの出力ビームに加わる場合がしばし
ばある。この不所望なモードのため、前記のようにして
出力パワーを増加させるという有効性が制限される。
Ｅモード特性を有するコヒーレント放射を放出する。多
くの適用に対して、放出されるこのコヒーレント放射線
は、最小の要求量に適合するための十分なパワーを提供
しないので、不十分なものである。一般に、ＴＥO,O と
呼ばれるモードは、提供するパワーが最も大きく、且つ
他の望ましい特質を有しており、それで、この基本モー
ドを有する放射線を放出する半導体レーザの動作は望ま
しいものである。もっと強力なポンピングによって半導
体レーザのパワー出力を増加させると、不所望な高次の
モードがこのレーザの出力ビームに加わる場合がしばし
ばある。この不所望なモードのため、前記のようにして
出力パワーを増加させるという有効性が制限される。
【０００３】基本モードのパワーを大きくするという要
望にこたえ、半導体レーザの設計者は、半導体レーザの
出力部に結合されてこの半導体レーザからの有効パワー
出力を増強する増幅器を提供している。この増幅器は、
出力パワーを効果的に増強するが、結合損失のため、効
率的ではない。この増幅器はまた、この増幅器部への入
口に、または増幅器部の利得になんらかのモード不整合
があると、レーザからの基本モード出力をゆがめる可能
性がある。適当する増幅器の提供を困難にするものとし
て、レーザビームの発散についてのきびしさがある。
望にこたえ、半導体レーザの設計者は、半導体レーザの
出力部に結合されてこの半導体レーザからの有効パワー
出力を増強する増幅器を提供している。この増幅器は、
出力パワーを効果的に増強するが、結合損失のため、効
率的ではない。この増幅器はまた、この増幅器部への入
口に、または増幅器部の利得になんらかのモード不整合
があると、レーザからの基本モード出力をゆがめる可能
性がある。適当する増幅器の提供を困難にするものとし
て、レーザビームの発散についてのきびしさがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
難点を解決し、集積された半導体レーザ及びパワー増幅
器におけるビーム制御を改善するための方法及び装置を
提供しようとするものである。
難点を解決し、集積された半導体レーザ及びパワー増幅
器におけるビーム制御を改善するための方法及び装置を
提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様にお
いては、モノリシック半導体構造を分割してレーザ部分
及び増幅器部分となす。これらレーザ部分及び増幅器部
分は、基体上に堆積された複数の半導体ヘテロ構造層を
有す。各部分の少なくとも１つの層は、レーザ作用条件
の下での光の増幅及び伝播のための活性領域であり、空
間的に分布された振幅最大値及び最小値によって特徴づ
けられる特定のモードを有する放射線すなわち電磁波を
生じさせる。
いては、モノリシック半導体構造を分割してレーザ部分
及び増幅器部分となす。これらレーザ部分及び増幅器部
分は、基体上に堆積された複数の半導体ヘテロ構造層を
有す。各部分の少なくとも１つの層は、レーザ作用条件
の下での光の増幅及び伝播のための活性領域であり、空
間的に分布された振幅最大値及び最小値によって特徴づ
けられる特定のモードを有する放射線すなわち電磁波を
生じさせる。
【０００６】２組の接点が前記集積されたレーザ部分及
び増幅器部分の動作を制御する。前記レーザ部分の第１
及び第２の面を結合する第１の接点の組は、第１の電圧
を受け取り、そしてレーザ部分の層への第１の電気的順
バイアスの印加を助長し、レーザ部分をして前記特定の
モードを有する電磁波を放出させる。前記増幅器部分の
第１及び第２の面を結合する第２の接点の組は、第２の
電圧を受け取り、そして増幅器部分の層への第２の電気
的順バイアスの印加を助長し、増幅器部分の活性領域を
して複数のキャリヤの反転分布を生じさせる。このキャ
リヤは、前記電磁波が前記活性領域を通る伝播中に展開
するときに、該電磁波を増幅する。一実施例において
は、前記第２の接点の組を、レーザ部分から放出される
コヒーレント放射の発散ビームに整合するように成形す
る。
び増幅器部分の動作を制御する。前記レーザ部分の第１
及び第２の面を結合する第１の接点の組は、第１の電圧
を受け取り、そしてレーザ部分の層への第１の電気的順
バイアスの印加を助長し、レーザ部分をして前記特定の
モードを有する電磁波を放出させる。前記増幅器部分の
第１及び第２の面を結合する第２の接点の組は、第２の
電圧を受け取り、そして増幅器部分の層への第２の電気
的順バイアスの印加を助長し、増幅器部分の活性領域を
して複数のキャリヤの反転分布を生じさせる。このキャ
リヤは、前記電磁波が前記活性領域を通る伝播中に展開
するときに、該電磁波を増幅する。一実施例において
は、前記第２の接点の組を、レーザ部分から放出される
コヒーレント放射の発散ビームに整合するように成形す
る。
【０００７】この実施例においては、前記第２の接点の
組の一つの接点と増幅器部分の活性領域との間にマスク
を配置する。このマスクは、増幅器部分の活性領域の空
間的利得プロフィールを整形し、活性領域における複数
のキャリアの不均一な空間的分布を提供する。この複数
のキャリヤの不均一な空間的分布の結果として可変密度
が生じ、この空間的分布の成形は、前記特定のモードの
電磁波の振幅最大値に対応する最高密度の領域を生成す
る。前記複数のキャリヤの最低密度は、特定の所望のモ
ードの電磁波の振幅最小値に対応する。
組の一つの接点と増幅器部分の活性領域との間にマスク
を配置する。このマスクは、増幅器部分の活性領域の空
間的利得プロフィールを整形し、活性領域における複数
のキャリアの不均一な空間的分布を提供する。この複数
のキャリヤの不均一な空間的分布の結果として可変密度
が生じ、この空間的分布の成形は、前記特定のモードの
電磁波の振幅最大値に対応する最高密度の領域を生成す
る。前記複数のキャリヤの最低密度は、特定の所望のモ
ードの電磁波の振幅最小値に対応する。
【０００８】本発明の他の実施例においては、増幅器部
分の出力部にレンズを集積する。このレンズは、増幅器
部分の出力平面を該レンズの焦点に置くことにより、増
幅器部分の出力を視準する。或いはまた、このレンズ
は、該レンズを適切に成形することにより、ビームを、
レンズからの特定の距離においてレーザ出力の拡大像に
合焦する。
分の出力部にレンズを集積する。このレンズは、増幅器
部分の出力平面を該レンズの焦点に置くことにより、増
幅器部分の出力を視準する。或いはまた、このレンズ
は、該レンズを適切に成形することにより、ビームを、
レンズからの特定の距離においてレーザ出力の拡大像に
合焦する。
【０００９】本発明の他の態様においては、レンズ部分
及び増幅器部分を集積し、レンズ部分に分離接点を設け
る。追加の接点がレンズの焦点距離を制御する。相異な
るバイアス電圧の電気通信により、レンズ部に注入され
る複数のキャリヤを制御し、これにより、レンズ部分の
屈折率を変化させる。この変化する屈折率により、レー
ザ出力、即ち増幅器入力の像を、電子的に制御可能な距
離に合焦させることができる。
及び増幅器部分を集積し、レンズ部分に分離接点を設け
る。追加の接点がレンズの焦点距離を制御する。相異な
るバイアス電圧の電気通信により、レンズ部に注入され
る複数のキャリヤを制御し、これにより、レンズ部分の
屈折率を変化させる。この変化する屈折率により、レー
ザ出力、即ち増幅器入力の像を、電子的に制御可能な距
離に合焦させることができる。
【００１０】
【作用】増幅器を半導体レーザと共に集積したことによ
り、増幅器部の効率が改善される。増幅器部、特に増幅
器部の接点の独特の成形、及び増幅器部の利得プロフィ
ールの空間的整形により、出力ビームのパワー性能が改
善され、出力ビームのモードゆがみが減る。増幅器部の
出力部にレンズを集積することにより、出力ビームを視
準または集束することが可能になる。一実施例において
は、この集積されたレンズは制御可能な可変焦点距離を
有す。
り、増幅器部の効率が改善される。増幅器部、特に増幅
器部の接点の独特の成形、及び増幅器部の利得プロフィ
ールの空間的整形により、出力ビームのパワー性能が改
善され、出力ビームのモードゆがみが減る。増幅器部の
出力部にレンズを集積することにより、出力ビームを視
準または集束することが可能になる。一実施例において
は、この集積されたレンズは制御可能な可変焦点距離を
有す。
【００１１】以下、本発明をその実施例について図面を
参照して詳細に説明する。
参照して詳細に説明する。
【００１２】
【実施例】図１は半導体ヘテロ構造１０の拡大側面図で
ある。ヘテロ構造１０は基体２０上にエピタキシャル堆
積層２２ないし２８を有す。半導体レーザ構造の一例と
して、ヘテロ構造１０は代表的なものであるが、他のレ
ーザ半導体構造も本発明に対して使用可能である。本実
施例において、ヘテロ構造１０は、エピタキシャル層２
２ないし２８を連続的に堆積させているｎ形 GaAs で作
られた基体２０を有す。業界に知られているように、そ
れらエピタキシャル層はＭＯ−ＣＶＤ反応器で形成され
る。本実施例のエピタキシャル層は、第１のクラッド層
２２、活性領域２４、第２のクラッド層２６、及びキャ
ップ層２８を含んでいる。例えば、ｎ形 Ga1-yAly As
（ｙは、0.４と0.８との間で変化し、好ましくは約0.４
０に等しい）が第１のクラッド層２２を形成している。
例えば、 GaAs 、 Ga1-xAlx As、GaAs ノ単一量子井戸
層、または、 GaAs 及び Ga1-xAlx Asもしくは Ga1-xAl
xAs及び Ga1-zAlz As（ここに、ｙ＞ｚ＞ｘ）のいずれ
かの交番層の複数の量子井戸層、のうちのどれかの一つ
の層が活性領域２４を形成している。例えば、ｐ形Ga
1-yAly Asが第２のクラッド層２６を形成し、ｐ＋形 Ga
As の層がキャップ層２８を形成している。
ある。ヘテロ構造１０は基体２０上にエピタキシャル堆
積層２２ないし２８を有す。半導体レーザ構造の一例と
して、ヘテロ構造１０は代表的なものであるが、他のレ
ーザ半導体構造も本発明に対して使用可能である。本実
施例において、ヘテロ構造１０は、エピタキシャル層２
２ないし２８を連続的に堆積させているｎ形 GaAs で作
られた基体２０を有す。業界に知られているように、そ
れらエピタキシャル層はＭＯ−ＣＶＤ反応器で形成され
る。本実施例のエピタキシャル層は、第１のクラッド層
２２、活性領域２４、第２のクラッド層２６、及びキャ
ップ層２８を含んでいる。例えば、ｎ形 Ga1-yAly As
（ｙは、0.４と0.８との間で変化し、好ましくは約0.４
０に等しい）が第１のクラッド層２２を形成している。
例えば、 GaAs 、 Ga1-xAlx As、GaAs ノ単一量子井戸
層、または、 GaAs 及び Ga1-xAlx Asもしくは Ga1-xAl
xAs及び Ga1-zAlz As（ここに、ｙ＞ｚ＞ｘ）のいずれ
かの交番層の複数の量子井戸層、のうちのどれかの一つ
の層が活性領域２４を形成している。例えば、ｐ形Ga
1-yAly Asが第２のクラッド層２６を形成し、ｐ＋形 Ga
As の層がキャップ層２８を形成している。
【００１３】本実施例は、 Ga1-zAlz As（ｚは約0.２０
に等しい）の３つの６nm障壁によって分離された Ga1-x
Alx As（ｘは約0.０５に等しい）の４つの１２nm量子井
戸を含んでいる。活性領域２４は約６６nmの厚さを有
す。第１の金属膜３０及び第２の金属膜３２がヘテロ構
造１０に対する１組の電気接点を形成している。業界に
周知のように、これらの膜は種々の材料で作ることがで
きる。
に等しい）の３つの６nm障壁によって分離された Ga1-x
Alx As（ｘは約0.０５に等しい）の４つの１２nm量子井
戸を含んでいる。活性領域２４は約６６nmの厚さを有
す。第１の金属膜３０及び第２の金属膜３２がヘテロ構
造１０に対する１組の電気接点を形成している。業界に
周知のように、これらの膜は種々の材料で作ることがで
きる。
【００１４】図２は集積型半導体レーザヘテロ構造１０
及び集積型半導体光増幅器部分１０′の実施例の上面図
である。半導体レーザ部分に対応するヘテロ構造１０、
及び増幅器部分に対応するヘテロ構造１０′は、互いに
集積されており、そして、以下に説明する差異をのぞ
き、事実上同構造である。ヘテロ構造１０は、業界に周
知のように、上部接点３０に特定のバイアス電圧を加え
ることによって動作してヘテロ構造１０の活性領域２４
内のキャリヤの反転分布を作る分布帰還形（ＤＦＢ）ま
たは分布ブラッグ反射形（ＤＢＲ）レーザを提供する。
十分なポンピングが行なわれると、ヘテロ構造１０の構
造要素によって確立されるモード特性のような特定の特
性を有するコヒーレント放射の出力ビームが作られる。
及び集積型半導体光増幅器部分１０′の実施例の上面図
である。半導体レーザ部分に対応するヘテロ構造１０、
及び増幅器部分に対応するヘテロ構造１０′は、互いに
集積されており、そして、以下に説明する差異をのぞ
き、事実上同構造である。ヘテロ構造１０は、業界に周
知のように、上部接点３０に特定のバイアス電圧を加え
ることによって動作してヘテロ構造１０の活性領域２４
内のキャリヤの反転分布を作る分布帰還形（ＤＦＢ）ま
たは分布ブラッグ反射形（ＤＢＲ）レーザを提供する。
十分なポンピングが行なわれると、ヘテロ構造１０の構
造要素によって確立されるモード特性のような特定の特
性を有するコヒーレント放射の出力ビームが作られる。
【００１５】前記レーザ部分には、ヘテロ構造１０′を
有する増幅器部分が集積されている。境界部３２がヘテ
ロ構造１０′の上部接点３０′をヘテロ構造１０の上部
接点３０から分離している。境界部３２があるので、要
すれば、ヘテロ構造１０の前記特定のバイアス電圧とは
異なる第２の特定のバイアス電圧を加え、レーザ部分と
は別に，増幅器部分の動作を制御することができる。図
２に示すように、光導波路３６は、レーザ部分の長さに
わたって比較的一定の幅を保持している。これにより、
レーザ部分に対して適切な共振空洞が提供される。光導
波路３６′の幅は可変幅Ｗi である、幅Ｗi は、増幅器
部分を通って放出される放射線の形に整合するように展
開する。半導体レーザは比較的大きな展開角を有し、従
って、幅Ｗi は増幅器部分の長さに沿ってかなり変化し
ている。前記光導波路は、米国特許第４，８７０，６５
２号に記載されているような層不規則化によって形成す
ることができる。光導波路３６及び３６′の外側のキャ
ップ層の部分は、例えば、業界に周知の陽子打込みによ
り、電気抵抗性となり、キャリヤを領域３６′及び３６
のみに閉じ込めるようになっている。
有する増幅器部分が集積されている。境界部３２がヘテ
ロ構造１０′の上部接点３０′をヘテロ構造１０の上部
接点３０から分離している。境界部３２があるので、要
すれば、ヘテロ構造１０の前記特定のバイアス電圧とは
異なる第２の特定のバイアス電圧を加え、レーザ部分と
は別に，増幅器部分の動作を制御することができる。図
２に示すように、光導波路３６は、レーザ部分の長さに
わたって比較的一定の幅を保持している。これにより、
レーザ部分に対して適切な共振空洞が提供される。光導
波路３６′の幅は可変幅Ｗi である、幅Ｗi は、増幅器
部分を通って放出される放射線の形に整合するように展
開する。半導体レーザは比較的大きな展開角を有し、従
って、幅Ｗi は増幅器部分の長さに沿ってかなり変化し
ている。前記光導波路は、米国特許第４，８７０，６５
２号に記載されているような層不規則化によって形成す
ることができる。光導波路３６及び３６′の外側のキャ
ップ層の部分は、例えば、業界に周知の陽子打込みによ
り、電気抵抗性となり、キャリヤを領域３６′及び３６
のみに閉じ込めるようになっている。
【００１６】図３は、増幅器部分の上部接点３０′と活
性層２４との間に介挿されたマスク層４０を示す集積型
半導体増幅器部分１０′の拡大側面図である。この実施
例においては、キャップ層２８及びクラッド層２６の一
部におけるこのパターンを陽子打込みで作り、高抵抗率
領域を生成する。図３の側面図は、導波路３６′の幅Ｗ
i に対し、増幅器の長さに沿う任意の点において採った
ものである。マスク層４０の目的は、レーザ放射線が増
幅器部分を通って伝播するときに、該放射線に対し、ヘ
テロ構造１０′の活性領域２４の横利得プロフィールを
成形するということである。本実施例においては、上部
接点３０′及びマスク層４０を通る注入電流が、横利得
プロフィールを成形し、レーザ放射線が増幅器部分内で
展開するときに前記プロフィールが該レーザ放射のモー
ド形状に整合するようにする。このマスク層４０′の形
状は、増幅器部分の屈折率及び利得プロフィールを考慮
したものである。本実施例は、レーザ導波路３６から増
幅器導波路３６′までのなめらかな遷移（不連続部のな
い）を提供する。不連続部があると、モード不整合から
の不所望な反射が生ずる可能性がある。パターン付けさ
れたキャップ層２８は、局部電流密度を制御するため、
及び展開するレーザビームの幅を横切る局部電流密度を
変化させるため、任意の数の形状であってよい。
性層２４との間に介挿されたマスク層４０を示す集積型
半導体増幅器部分１０′の拡大側面図である。この実施
例においては、キャップ層２８及びクラッド層２６の一
部におけるこのパターンを陽子打込みで作り、高抵抗率
領域を生成する。図３の側面図は、導波路３６′の幅Ｗ
i に対し、増幅器の長さに沿う任意の点において採った
ものである。マスク層４０の目的は、レーザ放射線が増
幅器部分を通って伝播するときに、該放射線に対し、ヘ
テロ構造１０′の活性領域２４の横利得プロフィールを
成形するということである。本実施例においては、上部
接点３０′及びマスク層４０を通る注入電流が、横利得
プロフィールを成形し、レーザ放射線が増幅器部分内で
展開するときに前記プロフィールが該レーザ放射のモー
ド形状に整合するようにする。このマスク層４０′の形
状は、増幅器部分の屈折率及び利得プロフィールを考慮
したものである。本実施例は、レーザ導波路３６から増
幅器導波路３６′までのなめらかな遷移（不連続部のな
い）を提供する。不連続部があると、モード不整合から
の不所望な反射が生ずる可能性がある。パターン付けさ
れたキャップ層２８は、局部電流密度を制御するため、
及び展開するレーザビームの幅を横切る局部電流密度を
変化させるため、任意の数の形状であってよい。
【００１７】図４はマスク層４０またはパターン付きキ
ャップ層２８に対する一実施例を示す上面図であり、こ
の層は、増幅器部分の活性領域２４内のキャリヤ密度を
制御するため、変化する大きさ及び密度の複数の散開ド
ットを用いる。例えば、H2SO4 ： H2O2 ： H2O：：１：
８：４０のような適当な試薬でｐ+ 形GaAs キャップ層
２８をエッチングして図４のパターンに類似のパターン
を作ると、増幅器部分内のキャリヤの空間的整形のため
の交番構造が得られる。しかし、図４に示すパターン
は、増幅器部分内で展開しつつあるビームと整合する形
状にはなっておらず、ビーム展開に対して要求される形
付けの前のパターンを略示するだけのものである。光導
波路３６′は、これもまた増幅器部分内のレーザビーム
の展開プロフィールに整合するものであり、このマスク
層４０の下に横たわっている。本実施例においては、接
点層３０′の金属はキャップ層２８に対する注入用オー
ム接点を形成しており、この場所においてはキャップ層
２８はエッチング除去されていない。キャップ層２８が
エッチング除去されている領域においては、接点３０′
の金属はクラッド層２６に対するショットキーブロッキ
ング接点を形成する。変化する注入密度の結果生ずる活
性領域の利得の空間的整形は、左から右へ増加してマス
ク層４０の中点において最大になり、この点から再び減
少する。利得プロフィールにおけるこのピークは、ＴＥ
O,O 波の、該波が増幅器部分内で伝播して展開するとき
の振幅最大値と合致する。
ャップ層２８に対する一実施例を示す上面図であり、こ
の層は、増幅器部分の活性領域２４内のキャリヤ密度を
制御するため、変化する大きさ及び密度の複数の散開ド
ットを用いる。例えば、H2SO4 ： H2O2 ： H2O：：１：
８：４０のような適当な試薬でｐ+ 形GaAs キャップ層
２８をエッチングして図４のパターンに類似のパターン
を作ると、増幅器部分内のキャリヤの空間的整形のため
の交番構造が得られる。しかし、図４に示すパターン
は、増幅器部分内で展開しつつあるビームと整合する形
状にはなっておらず、ビーム展開に対して要求される形
付けの前のパターンを略示するだけのものである。光導
波路３６′は、これもまた増幅器部分内のレーザビーム
の展開プロフィールに整合するものであり、このマスク
層４０の下に横たわっている。本実施例においては、接
点層３０′の金属はキャップ層２８に対する注入用オー
ム接点を形成しており、この場所においてはキャップ層
２８はエッチング除去されていない。キャップ層２８が
エッチング除去されている領域においては、接点３０′
の金属はクラッド層２６に対するショットキーブロッキ
ング接点を形成する。変化する注入密度の結果生ずる活
性領域の利得の空間的整形は、左から右へ増加してマス
ク層４０の中点において最大になり、この点から再び減
少する。利得プロフィールにおけるこのピークは、ＴＥ
O,O 波の、該波が増幅器部分内で伝播して展開するとき
の振幅最大値と合致する。
【００１８】図５はマスク層４０′に対する他の実施例
を示すものである。マスク層４０′を作るためにキャッ
プ層２８をエッチングまたは陽子衝撃すると、増幅器部
分の幅を横切って空間的に変化する利得プロフィールが
また作られる。このプロフィールは、図４のマスク層４
０によって作られるプロフィールと同じように、レーザ
ビームの、該ビームが増幅器部分を通って伝播するとき
の基本モードに整合する。図５においては、図４と異な
り、マスク層４０′を、増幅器部分の展開しつつあるレ
ーザビームのプロフィールに順応する形状で示してあ
る。上部接点３０′を、キャップ層２８をエッチングす
ることなしに、図４及び図５においてマスク層に対して
示したパターンに対応するように形成することも可能で
ある。キャップ層２８の厚さ、及びクラッド層２６は、
増幅器部分の活性領域において得られる最終的利得プロ
フィールの平滑化に寄与する。他のマスクパターンもキ
ャリヤ密度を制御することが可能である。
を示すものである。マスク層４０′を作るためにキャッ
プ層２８をエッチングまたは陽子衝撃すると、増幅器部
分の幅を横切って空間的に変化する利得プロフィールが
また作られる。このプロフィールは、図４のマスク層４
０によって作られるプロフィールと同じように、レーザ
ビームの、該ビームが増幅器部分を通って伝播するとき
の基本モードに整合する。図５においては、図４と異な
り、マスク層４０′を、増幅器部分の展開しつつあるレ
ーザビームのプロフィールに順応する形状で示してあ
る。上部接点３０′を、キャップ層２８をエッチングす
ることなしに、図４及び図５においてマスク層に対して
示したパターンに対応するように形成することも可能で
ある。キャップ層２８の厚さ、及びクラッド層２６は、
増幅器部分の活性領域において得られる最終的利得プロ
フィールの平滑化に寄与する。他のマスクパターンもキ
ャリヤ密度を制御することが可能である。
【００１９】この方法の一例が、エレクトロニクス・レ
ターズ（Electronics Letters)誌、第２１巻、第１６号
（１９８５年８月）、第６７１頁に所載のリンゼイ（Li
ndsey)等にかかる論文「単一ローブ回折制限ファーフィ
ールドパターン具備の整形利得広域半導体レーザ」（TA
ILORED-GAIN BROAD-AREA SEMICONDUCTOR LASER WITHSIN
GLE-LOBED DIFFRAC-TION-LIMITED FAR-FIELD PATTERN)
に記載されている。
ターズ（Electronics Letters)誌、第２１巻、第１６号
（１９８５年８月）、第６７１頁に所載のリンゼイ（Li
ndsey)等にかかる論文「単一ローブ回折制限ファーフィ
ールドパターン具備の整形利得広域半導体レーザ」（TA
ILORED-GAIN BROAD-AREA SEMICONDUCTOR LASER WITHSIN
GLE-LOBED DIFFRAC-TION-LIMITED FAR-FIELD PATTERN)
に記載されている。
【００２０】他の実施例においては、例えば図５に示す
ような、展開モードの輪郭と平行に走る間隔及び大きさ
が可変のストライプ状接点を用いる。他の接点パターン
もキャリヤ密度を制御することが可能である。図６の
（Ａ）〜（Ｃ）は増幅器部分の活性領域２４に関する独
特の現象を示す曲線図である。図６の（Ａ）は、ヘテロ
構造１０の活性領域２４によって放出されるＴＥO,O 基
本波の曲線図であり、幅Ｗi を持つ導波路３６′を有す
る増幅器部分１０′の或る特定の横断面における振幅対
空間的位置の関係を示すものである。半導体レーザの多
くの使用においては、ＴＥO,O 基本モードの放出及び増
幅がパワー及び効率を最大にするということが要求され
る。この基本モードは、レーザビームの中央において振
幅最大値を有し、そして振幅は減少してビームの縁にお
いて最小値となる。
ような、展開モードの輪郭と平行に走る間隔及び大きさ
が可変のストライプ状接点を用いる。他の接点パターン
もキャリヤ密度を制御することが可能である。図６の
（Ａ）〜（Ｃ）は増幅器部分の活性領域２４に関する独
特の現象を示す曲線図である。図６の（Ａ）は、ヘテロ
構造１０の活性領域２４によって放出されるＴＥO,O 基
本波の曲線図であり、幅Ｗi を持つ導波路３６′を有す
る増幅器部分１０′の或る特定の横断面における振幅対
空間的位置の関係を示すものである。半導体レーザの多
くの使用においては、ＴＥO,O 基本モードの放出及び増
幅がパワー及び効率を最大にするということが要求され
る。この基本モードは、レーザビームの中央において振
幅最大値を有し、そして振幅は減少してビームの縁にお
いて最小値となる。
【００２１】図６の（Ｂ）は図６の（Ａ）の曲線図に対
応する曲線図であり、上部接点３０′の下にある増幅器
部分１０′の活性層２４内の電子または正孔の濃度と、
マスク層４０のない増幅器部分１０′に対する空間的位
置との関係を略示するものである。図示のように、電子
または正孔の密度は、横利得プロフィール成形がない場
合、増幅器部分の幅を横切って一様である。電子または
正孔の濃度は利得に直接対応する。即ち、誘導放出によ
って再結合し、レーザビームが増幅器部分の活性領域２
４を通って伝播するときに該レーザビームを増幅するの
はこれらキャリヤであるからである。図６の（Ｂ）の利
得プロフィールは非効率的であり、伝播するレーザビー
ムのモードをゆがませる。即ち、このプロフィールは、
特にＷiが増大すると、展開しつつあるガウス状モード
の形状に整合しないからである。
応する曲線図であり、上部接点３０′の下にある増幅器
部分１０′の活性層２４内の電子または正孔の濃度と、
マスク層４０のない増幅器部分１０′に対する空間的位
置との関係を略示するものである。図示のように、電子
または正孔の密度は、横利得プロフィール成形がない場
合、増幅器部分の幅を横切って一様である。電子または
正孔の濃度は利得に直接対応する。即ち、誘導放出によ
って再結合し、レーザビームが増幅器部分の活性領域２
４を通って伝播するときに該レーザビームを増幅するの
はこれらキャリヤであるからである。図６の（Ｂ）の利
得プロフィールは非効率的であり、伝播するレーザビー
ムのモードをゆがませる。即ち、このプロフィールは、
特にＷiが増大すると、展開しつつあるガウス状モード
の形状に整合しないからである。
【００２２】図６の（Ｃ）は（Ａ）の曲線図に対応する
曲線図であり、上部接点３０′の下にある増幅器部分１
０′の活性層２４内のキャリヤ（電子または正孔）の濃
度と、本発明にかかるマスク層４０を有する増幅器部分
１０′に対する空間的位置との関係を示すものである。
図６の（Ｃ）において、整形済み利得プロフィールに対
応する所望のキャリヤ密度はレーザビームの所望モード
に整合し、これは、本実施例においては、図６の（Ａ）
に示すビームの形状である。本実施例は、基本モードに
整合すべき整形に限定されるものではない。他のモード
が所望である場合には、増幅器部分の該当の部分に注入
されるキャリヤ密度を適切に制御することにより、増幅
器部分を横切る横方向における振幅最大値及び最小値を
成形することができる。
曲線図であり、上部接点３０′の下にある増幅器部分１
０′の活性層２４内のキャリヤ（電子または正孔）の濃
度と、本発明にかかるマスク層４０を有する増幅器部分
１０′に対する空間的位置との関係を示すものである。
図６の（Ｃ）において、整形済み利得プロフィールに対
応する所望のキャリヤ密度はレーザビームの所望モード
に整合し、これは、本実施例においては、図６の（Ａ）
に示すビームの形状である。本実施例は、基本モードに
整合すべき整形に限定されるものではない。他のモード
が所望である場合には、増幅器部分の該当の部分に注入
されるキャリヤ密度を適切に制御することにより、増幅
器部分を横切る横方向における振幅最大値及び最小値を
成形することができる。
【００２３】図７は本発明の一実施例の上面図であり、
集積型半導体レーザヘテロ構造１０、及び出力ビームを
視準するために増幅器ヘテロ構造１０′に集積された出
力レンズ５０を有する集積型半導体増幅器ヘテロ構造１
０′を示すものである。出力レーザビームの視準は、焦
点ｆを持つように増幅器ヘテロ構造１０′の出力面を成
形することの結果として生ずる。レーザヘテロ構造１０
の出力平面を焦点ｆに置くことにより（即ち、この増幅
器ヘテロ構造の長さをこの焦点距離にほぼ等しくす
る）、視準が生ずる。一般的にいうと、（ｎ−ｎ′）／
ｎ＊ｆ（ｎは増幅器ヘテロ構造の屈折率であり、ｎ′
は、増幅器ヘテロ構造１０′がレーザ放射を放出して入
射させる媒体の屈折率である）にほぼ等しい曲線半径Ｒ
を持つ出力レンズを有する増幅器ヘテロ構造１０′が設
けられる。この構造１０′はレーザ放射線を発生する。
例えば、 GaAs から空気内へ放射線を平行にするため、
Ｒは焦点距離の0.７２倍にほぼ等しくされている。
集積型半導体レーザヘテロ構造１０、及び出力ビームを
視準するために増幅器ヘテロ構造１０′に集積された出
力レンズ５０を有する集積型半導体増幅器ヘテロ構造１
０′を示すものである。出力レーザビームの視準は、焦
点ｆを持つように増幅器ヘテロ構造１０′の出力面を成
形することの結果として生ずる。レーザヘテロ構造１０
の出力平面を焦点ｆに置くことにより（即ち、この増幅
器ヘテロ構造の長さをこの焦点距離にほぼ等しくす
る）、視準が生ずる。一般的にいうと、（ｎ−ｎ′）／
ｎ＊ｆ（ｎは増幅器ヘテロ構造の屈折率であり、ｎ′
は、増幅器ヘテロ構造１０′がレーザ放射を放出して入
射させる媒体の屈折率である）にほぼ等しい曲線半径Ｒ
を持つ出力レンズを有する増幅器ヘテロ構造１０′が設
けられる。この構造１０′はレーザ放射線を発生する。
例えば、 GaAs から空気内へ放射線を平行にするため、
Ｒは焦点距離の0.７２倍にほぼ等しくされている。
【００２４】図８は、集積型半導体レーザヘテロ構造１
０、及び出力ビームを集束するために増幅器部分１０′
に集積された出力レンズ５０′を持つ集積型半導体増幅
器部分１０′を示す本発明の一実施例の上面図である。
図８において、出力レンズ５０′は仮想境界部３４に出
力レーザ平面の拡大像を提供する。例えば、出力平面を
（ｎ＋ｎ′）＊ｆに置くと、図８に示すように出力平面
像が合焦され、物体距離及び像距離が等しくなる。理論
的倍率は１よりも小さいので、スポットサイズを計算す
るにはコヒーレント波伝播原理を用いるべきである。５
００μm にほぼ等しい焦点距離を有する GaAs 装置に対
しては、出力レンズ５０′の曲率半径は約３６０μm と
なる。この構成により、物体距離にほぼ等しい像距離が
提供され、これらはいずれも６４０μm にほぼ等しい。
０、及び出力ビームを集束するために増幅器部分１０′
に集積された出力レンズ５０′を持つ集積型半導体増幅
器部分１０′を示す本発明の一実施例の上面図である。
図８において、出力レンズ５０′は仮想境界部３４に出
力レーザ平面の拡大像を提供する。例えば、出力平面を
（ｎ＋ｎ′）＊ｆに置くと、図８に示すように出力平面
像が合焦され、物体距離及び像距離が等しくなる。理論
的倍率は１よりも小さいので、スポットサイズを計算す
るにはコヒーレント波伝播原理を用いるべきである。５
００μm にほぼ等しい焦点距離を有する GaAs 装置に対
しては、出力レンズ５０′の曲率半径は約３６０μm と
なる。この構成により、物体距離にほぼ等しい像距離が
提供され、これらはいずれも６４０μm にほぼ等しい。
【００２５】増幅器ヘテロ構造内に集積される出力レン
ズに対する他の形状及び構成も本発明の利益を奏するこ
とができる。図７及び図８の出力レンズに対し、湿式化
学薬品、反応性イオンまたはプラズマも用いる任意の数
の周知の手法によるエッチングで出力レンズのための所
望の形状が作られる。他の形状を持つ出力レンズに対す
る利用法としては、増幅器ヘテロ構造１０′の利得媒体
からの波面ゆがみの補正がある。或る場合には、上に開
示した実施例のレンズの凹面からの反射を減少すること
が望ましい。出力レンズ上に反射防止被覆を行なって前
記反射を減少することができる。
ズに対する他の形状及び構成も本発明の利益を奏するこ
とができる。図７及び図８の出力レンズに対し、湿式化
学薬品、反応性イオンまたはプラズマも用いる任意の数
の周知の手法によるエッチングで出力レンズのための所
望の形状が作られる。他の形状を持つ出力レンズに対す
る利用法としては、増幅器ヘテロ構造１０′の利得媒体
からの波面ゆがみの補正がある。或る場合には、上に開
示した実施例のレンズの凹面からの反射を減少すること
が望ましい。出力レンズ上に反射防止被覆を行なって前
記反射を減少することができる。
【００２６】図９は、集積型半導体レーザヘテロ構造１
０、及び焦点距離を電子的に変化させるための分離接点
の組６２を具備する出力レンズ６０を有する集積型半導
体増幅器部分１０′を示す本発明実施例の上面図であ
る。独立にアドレス可能な上部接点６２は、出力レンズ
６０に対して屈折率を変化させる機構を提供する。出力
レンズ６０の活性領域２４内に注入されるキャリヤの密
度を制御することにより、屈折率が変化させられる。凹
平レンズである出力レンズ６０の形状により、出力ビー
ムの集束長の約３０Ｒから約８６Ｒまでにわたる所望の
制御が行なわれる（Ｒは凹レンズの曲率半径であり、３
００〜４００μm にほぼ等しい）。半導体材料内の価電
子帯から伝導帯への電子の励起によって生ずるレンズに
おける過大な損失を避けるため、出力レンズ６０の活性
層２４の禁止帯幅エネルギーを増加させることが必要に
なる場合がある。要すれば、禁止帯幅エネルギーを増加
させるための方法の例として、米国特許第４，８０２，
１８２号記載されているような成長後の不純物誘発不規
則化、または米国特許第４，９６２，０５７号に記載さ
れているような成長中のその場レーザ誘発脱着がある。
電子的に制御可能な焦点距離により、像距離の動的補正
及び焦点スポットサイズの調整のが可能となる。集積型
レンズを用いるこれら実施例は、例えば印字に適用して
有用である。図７ないし図９に示すレンズの形状は代表
的な実施例として示したものであり、本発明においては
他の効果のための他の形状の設計も可能である。他の設
計により、例えば、像距離またはスポットサイズまたは
その両方の制御を増大することができる。
０、及び焦点距離を電子的に変化させるための分離接点
の組６２を具備する出力レンズ６０を有する集積型半導
体増幅器部分１０′を示す本発明実施例の上面図であ
る。独立にアドレス可能な上部接点６２は、出力レンズ
６０に対して屈折率を変化させる機構を提供する。出力
レンズ６０の活性領域２４内に注入されるキャリヤの密
度を制御することにより、屈折率が変化させられる。凹
平レンズである出力レンズ６０の形状により、出力ビー
ムの集束長の約３０Ｒから約８６Ｒまでにわたる所望の
制御が行なわれる（Ｒは凹レンズの曲率半径であり、３
００〜４００μm にほぼ等しい）。半導体材料内の価電
子帯から伝導帯への電子の励起によって生ずるレンズに
おける過大な損失を避けるため、出力レンズ６０の活性
層２４の禁止帯幅エネルギーを増加させることが必要に
なる場合がある。要すれば、禁止帯幅エネルギーを増加
させるための方法の例として、米国特許第４，８０２，
１８２号記載されているような成長後の不純物誘発不規
則化、または米国特許第４，９６２，０５７号に記載さ
れているような成長中のその場レーザ誘発脱着がある。
電子的に制御可能な焦点距離により、像距離の動的補正
及び焦点スポットサイズの調整のが可能となる。集積型
レンズを用いるこれら実施例は、例えば印字に適用して
有用である。図７ないし図９に示すレンズの形状は代表
的な実施例として示したものであり、本発明においては
他の効果のための他の形状の設計も可能である。他の設
計により、例えば、像距離またはスポットサイズまたは
その両方の制御を増大することができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、増幅器部分内のキャリ
ヤの密度を変化させ、このキャリヤ密度強度をレーザ放
射線のビームの特定のモードの特性に整合させることに
より、従来の装置にまさるいくつかの利点が得られる。
モード最大値に対応する最高密度キャリヤを持つ領域、
及びモード最小値に対応する最小密度キャリヤを持つ領
域により、モードゆがみは最小となり、増幅器の効率は
増大する。集積されたレンズにより、効率的な視準また
は集束が得られ、このレンズに対する電子的に制御可能
な焦点距離により、像距離の動的補正及び焦点スポット
サイズの調整が可能となる。この動的補正及び調整は多
くの印字用適用において有用である。
ヤの密度を変化させ、このキャリヤ密度強度をレーザ放
射線のビームの特定のモードの特性に整合させることに
より、従来の装置にまさるいくつかの利点が得られる。
モード最大値に対応する最高密度キャリヤを持つ領域、
及びモード最小値に対応する最小密度キャリヤを持つ領
域により、モードゆがみは最小となり、増幅器の効率は
増大する。集積されたレンズにより、効率的な視準また
は集束が得られ、このレンズに対する電子的に制御可能
な焦点距離により、像距離の動的補正及び焦点スポット
サイズの調整が可能となる。この動的補正及び調整は多
くの印字用適用において有用である。
【００２８】即ち、本発明によれば、モードゆがみを引
き起こすことなしに増幅効率を改善することができる。
以上、本発明をその実施例について説明したが、本発明
の範囲内で種々の代替物使用、変形、及び等価物使用を
行なうことができる。
き起こすことなしに増幅効率を改善することができる。
以上、本発明をその実施例について説明したが、本発明
の範囲内で種々の代替物使用、変形、及び等価物使用を
行なうことができる。
【図１】半導体ヘテロ構造１０の拡大側面図である。
【図２】集積型半導体レーザヘテロ構造１０及び集積型
半導体増幅器部分１０′を示す本発明実施例の上面図で
ある。
半導体増幅器部分１０′を示す本発明実施例の上面図で
ある。
【図３】増幅器部分の上部接点３０′とキャップ層２８
との間に介装されたマスク層４０を示す集積型半導体増
幅器部分１０′の拡大側面図である。
との間に介装されたマスク層４０を示す集積型半導体増
幅器部分１０′の拡大側面図である。
【図４】増幅器部分の活性領域２４内のキャリヤ密度を
制御するため、大きさ及び密度が変化する複数の散開ド
ットを用いるマスク層４０に対する実施例の上面図であ
る。
制御するため、大きさ及び密度が変化する複数の散開ド
ットを用いるマスク層４０に対する実施例の上面図であ
る。
【図５】本発明にかかるマスク層４０′に対する他の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図６】（Ａ）は、増幅器部分の活性層２４に関する特
定の現象を示すため、振幅と、幅Ｗi を持つ上部接点３
０′を有する増幅器部分１０′の特定の横断領域におけ
る空間的位置との関係を示すためのヘテロ構造１０の活
性領域２４によって放出される型のＴＥO,O 基本波の曲
線図を示しており、（Ｂ）は、増幅器部分の活性層２４
に関する特定の現象を示すため、上部接点３０′の下に
ある増幅器部分１０′の活性層２４内のキャリヤの濃度
と、マスク層４０なしの増幅器部分１０′に対する空間
的位置との関係を示すための（Ａ）の曲線図に対応する
曲線図を示しており、（Ｃ）は、増幅器部分の活性層２
４に関する特定の現象を示すため、上部接点３０′の下
にある増幅器部分１０′の活性層２４内のキャリヤの濃
度と、本発明にかかるマスク層４０を有する増幅器部分
１０′に対する空間的位置との関係を示すための（Ａ）
の曲線図に対応する曲線図を示している。
定の現象を示すため、振幅と、幅Ｗi を持つ上部接点３
０′を有する増幅器部分１０′の特定の横断領域におけ
る空間的位置との関係を示すためのヘテロ構造１０の活
性領域２４によって放出される型のＴＥO,O 基本波の曲
線図を示しており、（Ｂ）は、増幅器部分の活性層２４
に関する特定の現象を示すため、上部接点３０′の下に
ある増幅器部分１０′の活性層２４内のキャリヤの濃度
と、マスク層４０なしの増幅器部分１０′に対する空間
的位置との関係を示すための（Ａ）の曲線図に対応する
曲線図を示しており、（Ｃ）は、増幅器部分の活性層２
４に関する特定の現象を示すため、上部接点３０′の下
にある増幅器部分１０′の活性層２４内のキャリヤの濃
度と、本発明にかかるマスク層４０を有する増幅器部分
１０′に対する空間的位置との関係を示すための（Ａ）
の曲線図に対応する曲線図を示している。
【図７】集積型半導体レーザヘテロ構造１０、及び出力
ビームを視準するために増幅器部分１０′に集積された
出力レンズ５０を有する集積型半導体光増幅器部分１
０′を示す本発明実施例の上面図である。
ビームを視準するために増幅器部分１０′に集積された
出力レンズ５０を有する集積型半導体光増幅器部分１
０′を示す本発明実施例の上面図である。
【図８】集積型半導体レーザヘテロ構造１０、及び出力
ビームを合焦するために増幅器部分１０′に集積された
出力レンズ５０′を有する集積型半導体光増幅器部分１
０′を示す本発明実施例の上面図である。
ビームを合焦するために増幅器部分１０′に集積された
出力レンズ５０′を有する集積型半導体光増幅器部分１
０′を示す本発明実施例の上面図である。
【図９】集積型半導体レーザヘテロ構造１０、及び電子
的に制御可能な焦点距離に対する分離接点の組を具備す
る出力レンズ６０を有する集積型半導体光増幅器部分１
０′を示す本発明実施例の上面図である。
的に制御可能な焦点距離に対する分離接点の組を具備す
る出力レンズ６０を有する集積型半導体光増幅器部分１
０′を示す本発明実施例の上面図である。
１０ 集積型半導体レーザ部分 １０′ 集積型半導体光増幅器部分 ２０ 基体 ２２、２６ クラッド層 ２４ 活性層 ２８ キャップ層 ３０、３０′ 接点 ３６、３６′ 光導波路 ４０、４０′ マスク層 ５０、５０′、６０ 出力レンズ ６２ 分離接点
Claims (29)
- 【請求項１】 レーザ部分と光学部分とを有する半導体
構造によって放出されるコヒーレント放射線の発散を制
御するための方法において、前記レーザ部分及び光学部
分は基体上に堆積された複数の半導体ヘテロ構造層を有
し、各前記部分の前記層のうちの少なくとも１つはレー
ザ作用条件の下での光の増幅及び伝播のための活性領域
であり、 前記レーザ部分及び光学部分をモノリシック構造内に集
積する段階と、 特定のモードを有するレーザビームを放出するように前
記レーザ部分を助長するため、前記レーザ部分内の層に
電気的順バイアスを加える段階と、 前記光学部分における展開中に前記レーザビームの前記
特定のモードのモード形に整合させるため、前記光学部
分の空間的に変化する屈折率プロフィールを生じさせる
段階とから成ることを特徴とするコヒーレント放射線の
発散制御方法。 - 【請求項２】 光学部分は、前記光学部分における展開
中にレーザビームの特定のモードのモード形に整合する
ための空間的に変化する利得プロフィールを有する増幅
器部分である請求項１記載の制御方法。 - 【請求項３】 光学部分は透明導波路部である請求項１
記載の制御方法。 - 【請求項４】 光学部分の出力面を成形することによっ
てレーザビームを平行にする段階を有する請求項１記載
の制御方法。 - 【請求項５】 光学部分の出力面を成形することによっ
てレーザビームを集束する段階を有する請求項１記載の
制御方法。 - 【請求項６】 光学部分の出力面を成形することによっ
てレーザビームを発散させる段階を有する請求項１記載
の制御方法。 - 【請求項７】 基体上に堆積された複数の半導体ヘテロ
構造層を有する半導体レーザによって放出されるコヒー
レント放射線の発散を制御する方法において、前記層の
うちの少なくとも１つはレーザ作用条件の下での光の増
幅及び伝播のための活性領域であり、 モノリシック構造上に前記レーザ部分と共に光学部分を
集積し、前記レーザ部分の出力部を前記光学部分の入力
部に対して設ける段階と、 前記レーザ部分内の層に電気的順バイアスを加え、特定
のモードを有するレーザビームを放出するように前記レ
ーザ部分を助長する段階と、 前記レーザビームを前記光学部分内で展開させ、前記光
学部分における展開中に前記レーザビームの前記特定の
モードのモード形に整合させるため、前記光学部分の空
間的に変化する屈折率プロフィールを持つ段階と、 前記光学部分の出力面を成形することによって前記レー
ザビームの波面を改変する段階とを有することを特徴と
するコヒーレント放射線の発散制御方法。 - 【請求項８】 光学部分は、前記光学部分における展開
中にレーザビームの特定のモードのモード形に整合する
ための空間的に変化する利得プロフィールを有する増幅
器部分である請求項７記載の制御方法。 - 【請求項９】 基体上に堆積された複数の半導体ヘテロ
構造層を有する半導体レーザによって放出されるコヒー
レント放射線の発散を動的に制御する方法において、前
記層のうちの少なくとも１つはレーザ作用条件の下での
光の増幅及び伝播のための活性領域であり、 モノリシック構造上に前記レーザ部分と共に光学部分及
びレンズ部分を集積し、前記レーザ部分の出力部を前記
光学部分の入力部に対して設け、及び前記光学部分の出
力部を前記レンズ部分に対して設ける段階と、 前記レーザ部分内の層に電気的順バイアスを加え、特定
のモードを有するレーザビームを放出するように前記レ
ーザ部分を助長する段階と、 前記レーザビームを前記光学部分内で展開させ、前記光
学部分における展開中に前記レーザビームの前記特定の
モードのモード形に整合するための前記光学部分の空間
的に変化する屈折率プロフィールを持つ段階と、 前記レンズ部分の屈折率を動的に制御することによって
前記レンズ部分から出力されるレーザビームの波面発散
を改変する段階とを有することを特徴とするコヒーレン
ト放射線の発散制御方法。 - 【請求項１０】 光学部分は、前記光学部分における展
開中のレーザビームの特定のモードのモード形に整合す
るための空間的に変化する利得プロフィールを有する増
幅器部分である請求項９記載の制御方法。 - 【請求項１１】 レンズ部分は光学部分とは独立に制御
される請求項９記載の制御方法。 - 【請求項１２】 レーザ部分と共に集積された半導体光
増幅器内に利得プロフィールを成形するための方法にお
いて、 前記増幅器内の展開モードの強度プロフィールに整合す
るための空間的に変化する利得プロフィールを生じさせ
るため、前記増幅器に注入される電流を制御する段階を
有することを特徴とする利得プロフィール成形方法。 - 【請求項１３】 注入電流を制御する段階は、マスク層
内の窓の大きさ及び密度を成形する段階を構成する請求
項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 レーザ部分及び増幅器部分を備え、前
記レーザ部分及び増幅器部分は基体上に堆積された複数
の半導体ヘテロ構造層を有し、各前記部分の前記層のう
ちの少なくとも１つはレーザ作用条件の下での光の増幅
及び伝播のための活性領域であり、更に、 前記レーザ部分内の前記層に電気的順バイアスを加えて
前記レーザ部分をして特定のモードを有する放射線を放
出させるため、前記レーザ部分にのみ電気的に結合され
ている手段と、 前記増幅器部分における展開中に前記レーザ部分の前記
特定のモードのモード形に整合するための前記増幅器部
分の空間的に変化する利得プロフィールを生じさせるた
め、前記増幅器部分にのみ電気的に結合されている手段
とを備えて成るモノリシック半導体構造。 - 【請求項１５】 増幅器部分は、前記増幅器部分におけ
る展開中のモード形を可変的に制御するための光導波路
を含んでいる請求項14記載の半導体構造。 - 【請求項１６】 特定のモードはＴＥO,O 波である請求
項１４記載の半導体構造。 - 【請求項１７】 利得プロフィールを生じさせるための
手段は、増幅器部分を横切る局部電流を可変的に制御す
るための大きさ及び密度の変化を有する複数の散開ドッ
トを有する前記増幅器部分に対する接点を含んでいる請
求項１４記載の半導体構造。 - 【請求項１８】 利得プロフィールを生じさせるための
手段は、特定のモードが増幅器部分において展開すると
きに該特定のモードの選択された形状と平行に走る複数
のストライプを有する前記増幅器部分に対する接点を含
んでおり、前記複数のストライプは、前記増幅器部分を
横切る局部電流を可変的に制御するための幅及び間隔の
変化を有している請求項１４記載の半導体構造。 - 【請求項１９】 レーザ部分及び増幅器部分を備え、前
記レーザ部分及び増幅器部分は基体上に堆積された複数
の半導体ヘテロ構造層を有し、各前記部分の前記層のう
ちの少なくとも１つはレーザ作用条件の下での光の増幅
及び伝播のための活性領域であり、前記増幅器部分は該
増幅器部分の出力部にレンズ部分を集積しており、更
に、 前記レーザ部分内の前記層に電気的順バイアスを加えて
前記レーザ部分をして特定のモードを有する放射を放出
させるため、前記レーザ部分にのみ電気的に結合されて
いる手段と、 前記増幅器部分における展開中に前記レーザ部分の前記
特定のモードのモード形に整合するための前記増幅器部
分の空間的に変化する利得プロフィールを生じさせるた
め、前記増幅器部分にのみ電気的に結合されている手段
とを備えて成るモノリシック半導体構造。 - 【請求項２０】 増幅器部分は、前記増幅器部分におけ
る展開中にモード形を可変的に制御するための光導波路
を含んでいる請求項19記載の半導体構造。 - 【請求項２１】 レンズ部分は、増幅器部分の出力部か
ら放出される放射線を平行にするため、前記増幅器部分
の長さに等しい焦点距離を有している請求項１９記載の
半導体構造。 - 【請求項２２】 レンズ部分は、増幅器部分の出力部か
ら放出される放射線を集束するため、前記増幅器部分の
長さよりも小さい焦点距離を有している請求項１９記載
の半導体構造。 - 【請求項２３】 レンズ部分は、増幅器部分の出力部か
ら放出される放射線を分散させるため、前記増幅器部分
の長さよりも大きい焦点距離を有している請求項１９記
載の半導体構造。 - 【請求項２４】 レーザ部分及び増幅器部分を備え、前
記レーザ部分及び増幅器部分は基体上に堆積された複数
の半導体ヘテロ構造層を有し、各前記部分の前記層のう
ちの少なくとも１つはレーザ作用条件の下での光の増幅
及び伝播のための活性領域であり、前記増幅器部分は該
増幅器部分の出力部にレンズ部分を集積しており、更
に、 前記レーザ部分内の前記層に電気的順バイアスを加えて
前記レーザ部分をして特定のモードを有する放射線を放
出させるため、前記レーザ部分にのみ電気的に結合され
ている手段と、 前記増幅器部分における展開中に前記レーザ部分の前記
特定のモードのモード形に整合するための前記増幅器部
分の空間的に変化する利得プロフィールを生じさせるた
め、前記増幅器部分にのみ電気的に結合されている手段
と、 前記レンズ部分の屈折率を動的に変化させることによっ
て前記レンズ部分の焦点を制御するため、前記レンズ部
分にのみ電気的に結合されている手段とを備えて成るモ
ノリシック半導体構造。 - 【請求項２５】 増幅器部分は、前記増幅器部分におけ
る展開中にモード形を可変的に制御するための光導波路
を含んでいる請求項24記載の半導体構造。 - 【請求項２６】 レーザ部分及び増幅器部分を備え、前
記レーザ部分及び増幅器部分は基体上に堆積された複数
の半導体ヘテロ構造層を有し、各前記部分の前記層のう
ちの少なくとも１つは、空間的に分布された振幅最大値
及び最小値によって特徴づけられる特定のモードを有す
る電磁波を生じさせるため、レーザ作用条件の下での光
の増幅及び伝播のための活性領域であり、更に、 第１の電圧を受け取り、及び前記レーザ部分内の前記層
に第１の電気的順バイアスを加えて前記レーザ部分をし
て前記特定のモードを有する前記電磁波を放出させるた
め、前記レーザ部分の第１及び第２の面にのみ電気的に
結合されている第１の接点の組と、 第２の電圧を受け取り、及び前記増幅器部分の前記層に
第２の電気的順バイアスを加えて前記増幅器部分の前記
活性領域をして、前記電磁波が前記活性領域を通る伝播
中に展開するときに前記電磁波を増幅する複数のキャリ
ヤの反転分布を作らせるため、前記増幅器部分の第１及
び第２の面にのみ電気的に結合されている第２の接点の
組と、 前記活性領域内の前記複数のキャリヤの不均一な空間的
分布を提供するための前記増幅器部分の前記活性領域の
空間的利得プロフィールを整形するため、前記第２の接
点の組の１つの接点と前記増幅器部の前記活性領域との
間に配置されているマスクとを備えて成り、前記複数の
キャリヤは可変密度を有し、前記活性領域内の前記複数
のキャリヤの最高密度は前記電磁波の前記特定のモード
の前記振幅最大値に対応し、前記複数のキャリヤの最低
密度は前記電磁波の前記特定のモードの前記振幅最小値
に対応することを特徴とするモノリシック半導体構造。 - 【請求項２７】 複数の半導体ヘテロ構造層を有する単
一モノリシック構造上にレーザ部分と共に増幅器部分を
集積する段階を有し、前記層のうちの少なくとも１つ
は、電磁波を生じさせるため、レーザ作用条件の下での
光の増幅及び伝播のための活性層であり、前記電磁波
は、空間的に分布された振幅最大値及び最小値によって
特徴づけられる特定のモード（レーザ内の光導波路によ
って生ずる）を有し、及び前記増幅器の前記活性領域に
おける利得の特定のプロフィールによって増幅され、 前記増幅器の前記活性領域は、前記特定のモードに対応
するキャリヤ密度プロフィールを制御することによって
前記利得の前記特定のプロフィールを制御することを特
徴とするコヒーレント放射線を増幅する方法。 - 【請求項２８】 基体上に堆積された複数の半導体ヘテ
ロ構造層を有するモノリシック半導体構造を含む半導体
レーザを用いる動作のための半導体レーザ増幅器におい
て、前記層のうちの少なくとも１つは、空間的に分布さ
れた振幅最大値及び最小値によって特徴づけられる特定
のモードを有する電磁波を生じさせるため、レーザ作用
条件の下での光の増幅及び伝播のための活性領域であ
り、 前記半導体レーザと共に集積された増幅器部分を備え、
前記増幅器部分は基体上に堆積された複数の半導体ヘテ
ロ構造層を含み、前記層のうちの少なくとも１つはレー
ザ作用条件の下での光の増幅及び伝播のための活性領域
であり、更に、前記増幅器部分の出力部内に集積された
レンズ部分を備えて成る半導体レーザ増幅器。 - 【請求項２９】 レーザ部分及び増幅器部分を備え、前
記レーザ部分及び増幅器部分は基体上に堆積された複数
の半導体ヘテロ構造層を有し、各前記部分の前記層のう
ちの少なくとも１つはレーザ作用条件の下での光の増幅
及び伝播のための活性領域であり、更に、 起電力を受け取り及び前記レーザ部分のバイアスとは無
関係に前記増幅器部分の前記層内に電気的順バイアスを
誘導し、前記増幅器部分をして前記レーザ部分から受け
取ったレーザビームを増幅させるため、前記増幅器部分
に結合されている電気接点と、 前記活性領域内に変化する密度のキャリヤを生じさせる
ことによって前記レーザビームの特定のモードの強度プ
ロフィールに近づくための前記増幅器部分の活性領域の
利得プロフィールを成形するため、前記増幅器部分の前
記活性領域と相互作用し且つ前記起電力に応答するマス
ク層とを備えて成り、前記密度は前記特定のモードの振
幅最大値に対応する領域において最大であり、及び前記
密度は前記特定のモードの振幅最小値に対応する領域に
おいて最小であることを特徴とするモノリシック半導体
構造。
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