JPH054835B2 - - Google Patents

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JPH054835B2
JPH054835B2 JP61291299A JP29129986A JPH054835B2 JP H054835 B2 JPH054835 B2 JP H054835B2 JP 61291299 A JP61291299 A JP 61291299A JP 29129986 A JP29129986 A JP 29129986A JP H054835 B2 JPH054835 B2 JP H054835B2
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JP
Japan
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laser array
semiconductor laser
mixing element
mode mixing
light emitting
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JP61291299A
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English (en)
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JPS63142887A (ja
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Mototaka Tanetani
Akihiro Matsumoto
Kaneki Matsui
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Priority to EP87310716A priority patent/EP0270381B1/en
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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
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14External cavity lasers
    • 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
    • H01S5/4062Edge-emitting structures with an external cavity or using internal filters, e.g. Talbot filters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • 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、近視野像の光強度のリツプル率が小
さい半導体発光素子に関する。
(技術分野) 半導体レーザ素子は、光デイスクや光通信など
のようなシステムの光源として用いられている。
しかし、より高出力を得るためには、半導体レー
ザをアレイ化した半導体レーザ・アレイ素子が適
していると考えられ、盛んに研究されている(例
えば、本願発明者等のApplied Physics Letters,
47(4)pp.341〜343(1985))。
(発明が解決すべき問題点) しかし、これまでは半導体レーザ・アレイ素子
の研究の主眼が高出力化や横モードの0位相モー
ド化におかれており、近視野像の光強度の均一性
は追究されていない。例えば、本願発明者等の実
験によると、損失導波機構を有する3本フイラメ
ント・アレイ素子では、第5図のような近視野像
が得られている(この素子の詳細な説明は、
Journal of Applied Physics,Vol.58(7),
pp.2783〜2785(1985)に記載されている。)。この
素子では、100mW以上の高出力光が得られてい
るが、近視野像の光強度のリツプル率が100%に
なつており、均一性には欠けていることがわか
る。
このような近視野像の光強度のリツプル率の大
きな素子は、近視野像自体を利用する光システム
においては不適当である。
そこで、本発明においては、近視野像強度のリ
ツプル率の小さい半導体発光素子を提供すること
を目的としている。
(問題点を解決するための手段) 本発明に係る半導体発光素子は、複数の発光点
を有する半導体レーザ・アレイ素子と横マルチモ
ード矩形受動導波路を有するモード・ミキシング
素子が光結合され、モード・ミキシング素子の長
さlMMが、 lMM>Pnax/nMMtan(θ/2) (ここに、Pnaxは半導体レーザ・アレイ素子の発
光点間隔の最大値を示し、nMMはモード・ミキシ
ング素子の受動導波路部の等価屈折率を示し、θ
は半導体レーザ・アレイ素子を構成する個々のレ
ーザの活性層に平行方向の遠視野像の半値全角を
示す)なる条件を満たし、半導体レーザ・アレイ
素子からの出力光がモード・ミキシング素子を通
過した後に放射されることを特徴とする。
(作用) 半導体レーザ・アレイ素子の各発光点からの光
は、モード・ミキシング素子に入射し、モード・
ミキシング素子を通過する途中で重り合い、光強
度のリツプルの少ない光としてモード・ミキシン
グ素子から出射される。
(実施例) 以下、添付の図面を用いて、本発明の実施例の
構成および原理を詳細に説明する。第1図に一実
施例素子の構造図を示す。ここに、aは素子全体
の構造図、bは半導体レーザ・アレイ素子部の
AA′断面構造図、cはモード・ミキシング素子部
のBB′断面構造図である。
次に、半導体レーザ・アレイ素子1の作製手順
について述べる。まず、平坦なn型GaAs基板1
01上に、MOCVD法、MBE法またはLPE法な
どの手法を用いて、N型AlxGa1-xAsクラツド層
102を0.8μm厚、AlyGa1-yAs活性層103を
0.08μm厚、第1P型AlxGa1-xAsクラツド層104
を0.2μm厚、N型電流閉じ込め層105を0.8μm
厚、連続的に成長させる。続いて、このウエハー
上に、通常のホトリソグラフイー技術と
NH4OH:H2O2=1:20のエツチング液を用い
て、幅4μm、中心間距離(φ)=7μmの溝110
を複数本形成する。このとき、このエツチング液
ではP型AlxGa1-xAsクラツド層104はエツチ
ングされず、N型電流閉じ込め層105のみに溝
110が形成される。次に、この溝付きのウエハ
ー上に、MOCVD法を用いて、第2P型AlxGa1-x
Asクラツド層106を溝内で0.8μm厚、P+
GaAsコンタクト層107を1.0μm厚成長させる。
このようにして得られたウエハーの成長層側に
Au/AuZuを、基板側にAuGe/Niを蒸着し、
450℃で合金化処理を行い、電極121,120
を形成した。レーザ共振器としてはGaAsウエハ
ーのへき開面を思い、また、出射面の反射率を3
%、後面の反射率を95%にするために、誘電体多
層膜を端面にコーテイングした。なお、レーザ共
振器の長さは約250μmである。このようにして
半導体レーザ・アレイ素子1が得られる。次に、
モード・ミキシング素子2の作製手順について述
べる。Si基板200上に高周波スパツタ法を用い
て、SiO2膜(屈折率1.48)201を1.0μm厚、
Si3N4膜(屈折率1.97)202を1.0μm厚、連続
的に堆積させる。次に、通常のホトリソグラフイ
技術とリン酸系のエツチング液を用いて、Si3N4
膜のみを幅(WMM)≒70μmのストライプ状に加
工する。これが矩形受動導波路となる。その後、
このウエハーを長さ(lMM)≒200μmにへき開す
る。こうして、横マルチモード矩形受動導波路を
有するモード・ミキシング素子2とする。
このようにして得られた半導体レーザ・アレイ
素子を、ハンダを用いて成長層側が下になるよう
にヒート・シンク3にマウントする。このヒー
タ・シンク3には、第1図aに示すように、レー
ザ・マウント部とモード・ミキシング素子マウン
ト部との間には段差3aを設けてあり、その段差
の大きさは、半導体レーザ・アレイの活性層10
3とモード・ミキシング素子の光導波路202の
高さが一致するように決定した。この場合のモー
ド・ミキシング素子2のマウントにもInハンダを
用いた。
この時、戻り光が半導体レーザ・アレイ素子1
に再入射しないように、モード・ミキシング素子
2の両端面の反射率を3%以下になるようにし
た。また、半導体レーザ・アレイ素子とモード・
ミキシング素子が光学的に効率よく結合するため
に両者の間隔を30μm以下にすることが望まし
い。
次に、本実施例素子の動作原理を説明する。第
2図aに半導体レーザ・アレイ素子からの出力光
の端面130上での近視野像を示す。この場合
も、従来の素子の近視野像と同様、光強度リツプ
ル率は100%になつている。この光波のモード・
ミキシング素子内での挙動を、第3図に示す。モ
ード・ミキシング素子の長さlMMは、 lMM>Pnax/nMMtan(θ/2) なる関係を満たすようにする。ここに、Pnaxは、
半導体レーザ・アレイ素子の発光点間隔の最大値
を示し、θは半導体レーザ・アレイ素子を構成す
る個々のレーザの活性層に平行方向の遠視野像の
半値全角を、nMMはモード・ミキシング素子の受
動導波路部の等価屈折率を示している。この関係
の満たす場合、光出射端面210に光波が達する
までに、各フイラメントからの光強度は重なり合
う。このため、モード・ミキシング素子2の出力
端面210上での近視野像は、第2図bに示した
ものとなり、光強度のリツプル率は5%以下と小
さいものが得られていることが確認された。この
ような近視野像光強度分布を有する素子は、結像
点での光パワーの均一性を必要とする光システム
の光源として非常に有効である。
次に、第4図に同一基板上に半導体レーザ・ア
レイ素子とモード・ミキシング素子を集積した場
合の実施例を示す。ここに、aは素子の縦方向の
断面図、bはDD′断面図である。ただし、CC′断
面図は第1図bと等しいので省略する。101′,
102′,……,202′は、それぞれ、101,
102,……,202に対応し、同じ機能を有す
る部分を表わしている。以下、作製手順を簡単に
記述する。まず、n型GaAs基板101′上に、
N型AlxGa1-xAsクラツド層102′を1.2μm厚、
AlyGa1-yAs活性層103′を0.08μm厚、第1P型
AlxGa1-xAsクラツド層104′を0.2μm厚、n型
GaAs電流閉じ込め層105′を0.8μm厚、連続的
に成長させる。この場合の成長方形としては、
MOCVD法、MBE法、LPE法などが考えられる。
次に、前実施例と同様に、複数の溝を形成する。
その後、第2P型AlxGa1-xAsクラツド層106′
を溝内で0.8μm〜1.0μm厚、P+型GaAsコンタク
ト層107′を1.0μm厚、順次成長させる。この
場合の成長方法としては、MOCVD法、LPE法
が適用できる。
次に、RIBE(リアクテイブ・イオン・ビー
ム・エツチング)法を用いてレーザ出力端面13
0′をエツチングにより形成する。このときのエ
ツチングの深さは、活性層103′より深く、N
型クラツド層102′の途中で止めてあり、N型
クラツド層102′の残りの厚さ(d1MM)は0.4μ
m程度にした。その後、P−CVD法を用いて、
Si3N4膜を厚さ1.5μm厚堆積させ、これをモー
ド・ミキシング素子の導波路202′として用い
るわけである。続いで、ホトリソグラフイ技術
と、エツチング技術により、Si3N4膜202′を
第4図bに示した形に成形し、同時に、半導体レ
ーザ・アレイ素子1′上のSi3N4膜も除去する。
なお、導波路のデイメンジヨンとしては、 WMM=70μm、 tMM≒1.5μm、l≒100μm とした。最後に、基板にN型オーミツク電極12
0′と、レーザアレイ部1′、成長層側にはP型オ
ーミツク電極121′を形成する。また、レーザ
の反対側の端面はへき開により形成した。このよ
うにして得られる素子は、前実施例と同じ原理に
より、光出力端面210′での近視野像は第2図
bと同様、リツプル率の小さいものが得られた。
このように、本発明を適用することにより、近
視野像の光強度のリツプル率の小さい半導体発光
素子を得ることができる。
また、本発明は、前記実施例に限らず、他の構
造の素子にも適用できる。
(i) 半導体レーザ・アレイ素子の構造が実施例以
外のもの(例えば利得導波構造や実屈折率導波
素子や広ストライプ・レーザなど) (ii) モード・ミキシング素子の導波路構造の異な
る素子(例えば、AlGaAs系を用いた埋め込み
構造やリツジ導波構造) (iii) 集積素子での活性層とモード・ミキシング部
導波路の結合が実施例で示したバツド結合
(Bud Joint)以外の構造のもの(例えば、縦
方向の方向性結合やレーザ部のLOC(Large
Optical Cavity)構造の光ガイド部をモード・
ミキシング素子の導波路として用いる構造) () 実施例素子の全ての伝導型が逆の素子 (発明の効果) 近視野像強度のリツプル率の小さい半導体発光
素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図aは、本発明の実施例の構造を図式的に
示す図であり、第1図bは、第1図aのA−
A′線での断面図であり、第1図cは、第1図a
のB−B′線での断面図である。第2図a,bは、
それぞれ、レーザ・アレイ部断面とモード・ミキ
シング素子断面での近視野像の図である。第3図
は、モード・ミキシングの原理の概念図である。
第4図aは、同一基板上に集積した変形実施例の
素子の断面図であり、第4図bは、第4図aのC
−C′線での断面図である。第5図は、従来のレー
ザ・アレイ部の近視野像の図である。 1……レーザ・アレイ部、2……モード・ミキ
シング素子、3……マウント、103……活性
層、202……光導波路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の発光点を有する半導体レーザ・アレイ
    素子と横マルチモード矩形受動導波路を有するモ
    ード・ミキシング素子が光結合され、 モード・ミキシング素子部の長さlMMが、 lMM>Pnax/nMMtan(θ/2) (ここに、Pnaxは半導体レーザ・アレイ素子の発
    光点間隔の最大値を示し、nMMはモード・ミキシ
    ング素子の受動導波路部の等価屈折率を示し、θ
    は半導体レーザ・アレイ素子を構成する個々のレ
    ーザの活性層に平行方向の遠視野像の半値全角を
    示す)なる条件を満たし、 半導体レーザ・アレイ素子からの出力光がモー
    ド・ミキシング素子を通過した後に反射されるこ
    とを特徴とする半導体発光素子。
JP61291299A 1986-12-05 1986-12-05 半導体発光素子 Granted JPS63142887A (ja)

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US07/127,836 US4870651A (en) 1986-12-05 1987-12-02 Semiconductor light-emitting apparatus
DE8787310716T DE3772168D1 (de) 1986-12-05 1987-12-04 Lichtaussendende halbleitervorrichtung.
EP87310716A EP0270381B1 (en) 1986-12-05 1987-12-04 A semiconductor light-emitting apparatus

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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5022042A (en) * 1990-09-10 1991-06-04 General Dynamics Corp. High power laser array with stable wavelength
DE4123858C1 (en) * 1991-07-18 1992-12-03 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De Semiconductor laser array stabilising arrangement - provides fibre-shaped reflectors so that radiation characteristic extends as ray along X=axis
US5353273A (en) * 1992-08-04 1994-10-04 International Business Machines Corporation Multi-channel optical head and data storage system
US6370219B1 (en) * 1999-04-20 2002-04-09 Lucent Technologies Inc. Self-modulated, filament-based, solid state laser
US6504859B1 (en) 2000-01-21 2003-01-07 Sandia Corporation Light sources based on semiconductor current filaments
EP1146617A3 (en) * 2000-03-31 2003-04-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. High-powered semiconductor laser array apparatus
JP4786059B2 (ja) * 2001-05-10 2011-10-05 浜松ホトニクス株式会社 半導体レーザ装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4111521A (en) * 1977-01-21 1978-09-05 Xerox Corporation Semiconductor light reflector/light transmitter
US4464759A (en) * 1981-09-21 1984-08-07 Massachusetts Institute Of Technology Semiconductor diode laser system
JPS58215612A (ja) * 1982-06-08 1983-12-15 Mitsubishi Electric Corp 半導体レ−ザ−モジユ−ル
US4667331A (en) * 1984-01-20 1987-05-19 At&T Company And At&T Bell Laboratories Composite cavity laser utilizing an intra-cavity electrooptic waveguide device
FR2562328B1 (fr) * 1984-03-30 1987-11-27 Menigaux Louis Procede de fabrication d'un dispositif optique integre monolithique comprenant un laser a semi-conducteur et dispositif obtenu par ce procede
US4631730A (en) * 1984-09-28 1986-12-23 Bell Communications Research, Inc. Low noise injection laser structure
FR2574566B1 (fr) * 1984-12-11 1987-01-16 Thomson Csf Diodes emettrices/receptrices de lumiere et elements de transmission optiques non reciproques integres, et leur procede de fabrication
JP3194712B2 (ja) * 1997-06-13 2001-08-06 滋賀県 有機性廃棄物の堆肥化装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0270381A2 (en) 1988-06-08
DE3772168D1 (de) 1991-09-19
EP0270381B1 (en) 1991-08-14
JPS63142887A (ja) 1988-06-15
EP0270381A3 (en) 1988-11-09
US4870651A (en) 1989-09-26

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