JPH06104535A - Multibeam semiconductor laser - Google Patents
Multibeam semiconductor laserInfo
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- JPH06104535A JPH06104535A JP4253090A JP25309092A JPH06104535A JP H06104535 A JPH06104535 A JP H06104535A JP 4253090 A JP4253090 A JP 4253090A JP 25309092 A JP25309092 A JP 25309092A JP H06104535 A JPH06104535 A JP H06104535A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体基体上に複数の半
導体レーザが形成されて複数の光ビームが出射されるマ
ルチビーム半導体レーザに係わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-beam semiconductor laser in which a plurality of semiconductor lasers are formed on a semiconductor substrate and a plurality of light beams are emitted.
【0002】[0002]
【従来の技術】マルチビーム半導体レーザは、高速・高
精細度レーザプリンタ用光源や、また例えば図11及び
12にそれぞれ略線的拡大斜視図を示すように、2ビー
ムレーザや4ビームレーザとして光ディスクや光磁気デ
ィスク等の並列書き込みや並列読み出し等に利用されて
いる。その際、一般的に複数ビームを処理する光学系と
しては、通常のシングルビームレーザで使用しているも
のと同様の1つの単純な光学系が用いられていることか
ら、出射ビームの間隔が広いとレンズの収差等の問題が
生じるために、レーザビームの間隔はその光学系で問題
のない程度の狭小な間隔に設定する必要がある。また、
ディスク面のトラックのピッチとの整合性を考えても狭
いビーム間隔が望まれている。2. Description of the Related Art A multi-beam semiconductor laser is a light source for a high-speed, high-definition laser printer, or an optical disk as a two-beam laser or a four-beam laser as shown in the schematic enlarged perspective views of FIGS. 11 and 12, respectively. It is used for parallel writing and parallel reading of a magneto-optical disk and the like. At this time, as a general optical system for processing a plurality of beams, a single simple optical system similar to that used in a normal single-beam laser is used, so that the intervals between the emitted beams are wide. Since problems such as aberration of the lens occur, it is necessary to set the interval of the laser beams to a narrow interval that does not cause a problem in the optical system. Also,
A narrow beam interval is desired in consideration of the matching with the track pitch on the disk surface.
【0003】しかしながら半導体レーザ、特に光磁気デ
ィスクに用いるような高出力の半導体レーザの場合、ビ
ーム間隔が狭まると隣合ったレーザ間において熱干渉が
問題になってくる(例えば常包らによる「電子通信学会
技報OQE88−6」)。この熱干渉を避けるためには
ビーム間隔を広げざるを得ず、現状では使用する光学系
において使用できる限界までその間隔を広げており、図
11又は12においてLO で示すレーザビームの間隔を
50〜100μm程度としている。However, in the case of a semiconductor laser, especially a high-power semiconductor laser used for a magneto-optical disk, when the beam interval is narrowed, thermal interference between adjacent lasers becomes a problem (for example, "Electronics by Tsunekata et al. IEICE Technical Report OQE88-6 "). In order to avoid this thermal interference, the beam interval must be widened, and at present, the interval is widened to the limit that can be used in the optical system used, and the laser beam interval shown by L O in FIG. ˜100 μm.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】一方本出願人は、先に
特願平4−127564号出願において、半導体基体の
{100}結晶面より成る主面上に、〈001〉結晶軸
方向に延長する共振器を構成し、その共振器端面に対向
してMOCVD(有機金属による化学的気相成長)法等
によりエピタキシャル成長を行うことによって自然発生
的に主面と45°を成す反射鏡面を構成して、共振器か
らの出射光を基体と直交する方向に出射する面発光型構
成の半導体レーザを提案した。On the other hand, the applicant of the present invention previously filed in Japanese Patent Application No. 4-127564 to extend in the <001> crystal axis direction on the main surface of the semiconductor substrate consisting of {100} crystal faces. And a reflecting mirror surface that spontaneously forms 45 ° with the main surface is formed by performing epitaxial growth by MOCVD (Chemical Vapor Deposition by Metal Organic Metals) or the like facing the resonator end surface. As a result, we have proposed a surface emitting semiconductor laser that emits light emitted from a resonator in a direction orthogonal to the substrate.
【0005】このレーザは、図13にその一例の略線的
拡大断面図を示すように、GaAs等より成る基体1の
例えば(100)結晶面より成る主面2上に、第1のク
ラッド層3、活性層4、第2のクラッド層5及びキャッ
プ層6をエピタキシャル成長した後共振器を構成する各
端面7A及び7Bをエッチング形成し、誘電体層を例え
ば全面的に被着した後主面2に直交する方向にRIE
(反応性イオンエッチング)等の異方性エッチングを行
って、端面7A及び7B上のみに誘電体保護層8を形成
する。そしてこの後全面的にMOCVD法等によりエピ
タキシャル成長を行うと、各端面7A及び7Bに対向し
て、主面2と45°を成す結晶成長ミラー面9A及び9
Bが自然発生的に成長される。従ってこのミラー面を利
用して、主面2に対し垂直な方向に効率良く各光ビーム
LO を取り出すことができるという利点を有する。As shown in FIG. 13 which is a schematic enlarged cross-sectional view of this laser, this laser has a first cladding layer on a main surface 2 of, for example, a (100) crystal plane of a substrate 1 made of GaAs or the like. 3, the active layer 4, the second cladding layer 5 and the cap layer 6 are epitaxially grown, and then the end faces 7A and 7B constituting the resonator are etched to form a dielectric layer, for example, on the entire main surface 2 In the direction orthogonal to
Anisotropic etching such as (reactive ion etching) is performed to form the dielectric protective layer 8 only on the end faces 7A and 7B. Then, after that, when epitaxial growth is performed on the entire surface by MOCVD or the like, crystal growth mirror surfaces 9A and 9 facing the end surfaces 7A and 7B and forming a 45 ° angle with the main surface 2 are formed.
B grows spontaneously. Therefore, there is an advantage that each light beam L O can be efficiently extracted in the direction perpendicular to the main surface 2 by utilizing this mirror surface.
【0006】本発明は、このような構成を用いて、共振
器間に熱干渉を引き起こすことなくレーザビームの間隔
を狭小化し得るマルチビーム半導体レーザを提供し、こ
れを用いた光ディスク装置、光磁気ディスク装置等のシ
ステムの設計自由度の向上をはかることを目的とする。The present invention provides a multi-beam semiconductor laser which can narrow the laser beam interval without causing thermal interference between the resonators by using such a structure, and an optical disk device and a magneto-optical device using the same. The purpose is to improve the degree of freedom in designing systems such as disk devices.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明マルチビーム半導
体レーザは、その各例の略線的拡大斜視図を図1及び図
2に示すように、{100}結晶面を主面とする半導体
基体の主面上に、〈001〉結晶軸方向に共振器長を有
する複数のレーザ20A、20B‥‥を各光出射端面を
対向するように配置して、これら各光出射端面間に、基
体の主面に対し45°を成す{110}結晶面より成る
結晶成長ミラー面9A、9B‥‥を各光出射端面に対向
して設ける構成とする。A multi-beam semiconductor laser according to the present invention is a semiconductor substrate having a {100} crystal plane as a main surface, as shown in schematic enlarged perspective views of respective examples of the multi-beam semiconductor laser. , Which have a cavity length in the <001> crystal axis direction, are arranged so that their respective light emitting end faces face each other, and the light emitting end faces of the substrate are placed between these light emitting end faces. The crystal growth mirror surfaces 9A, 9B, ... Made of {110} crystal surfaces forming an angle of 45 ° with the main surface are provided so as to face the respective light emitting end surfaces.
【0008】また本発明は、上述のマルチビーム半導体
レーザにおいて、図1に示すように光ビームを2本とし
て構成する。Further, according to the present invention, in the above-mentioned multi-beam semiconductor laser, two light beams are formed as shown in FIG.
【0009】更にまた本発明は、上述のマルチビーム半
導体レーザにおいて、図2に示すように、光ビームを4
本として構成する。Furthermore, the present invention is a multi-beam semiconductor laser as described above, wherein a light beam is divided into four beams as shown in FIG.
Configure as a book.
【0010】また本発明マルチビーム半導体レーザは、
その一例の略線的拡大平面図を図3に示すように、{1
00}結晶面を主面とする半導体基体の主面上に、〈0
01〉結晶軸方向に沿う少なくとも第1の方向に光ビー
ムを出射する複数のレーザを構成すると共に、このレー
ザの各光出射端面間に対向して、上述の第1の方向とは
逆向きの方向に光ビームを出射するレーザを構成して、
これら各レーザの光出射端面に対向してそれぞれ基体の
主面に対し45°を成す{110}結晶面より成る結晶
成長ミラー面を設ける構成とする。Further, the multi-beam semiconductor laser of the present invention comprises:
As shown in FIG. 3, a schematic enlarged plan view of an example thereof is shown in FIG.
<0} on the main surface of the semiconductor substrate having the crystal plane as the main surface, <0
01> A plurality of lasers that emit a light beam in at least a first direction along the crystal axis direction are formed, and the lasers face each other between the light emitting end faces of the lasers and have a direction opposite to the first direction. A laser that emits a light beam in
A crystal growth mirror surface composed of a {110} crystal surface forming an angle of 45 ° with the main surface of the substrate is provided so as to face the light emitting end surface of each of these lasers.
【0011】また更に本発明は、上述の各マルチビーム
半導体レーザにおいて、各光出射端面と結晶成長ミラー
面との間隔をレーザ毎に変調して設ける。Further, according to the present invention, in each of the above-mentioned multi-beam semiconductor lasers, the distance between each light emitting end face and the crystal growth mirror face is modulated and provided for each laser.
【0012】[0012]
【作用】上述したように本発明においては、半導体基体
の{100}結晶面より成る主面上に、〈001〉結晶
軸方向に沿う共振器を有し、この〈001〉結晶軸方向
に沿う方向に光ビームを出射する複数のレーザを設ける
ものであり、上述したようにこれらレーザの各光出射端
面に対向する位置にエピタキシャル成長を行うと、基体
の主面に対し45°を成す結晶成長ミラー面が自然発生
的に成長して形成されることから、このミラー面を利用
して各レーザからの複数の出射光LO を基体の主面に対
し垂直な方向に出射させる構成とすることができる。As described above, in the present invention, the semiconductor substrate is provided with the resonator along the <001> crystal axis direction on the main surface of the {100} crystal plane, and along the <001> crystal axis direction. A plurality of lasers for emitting a light beam in a predetermined direction are provided. As described above, when epitaxial growth is performed at a position facing each light emitting end face of these lasers, a crystal growth mirror forming 45 ° with respect to the main surface of the substrate. Since the surface is spontaneously grown and formed, it is possible to use this mirror surface to emit a plurality of emitted light L O from each laser in a direction perpendicular to the main surface of the substrate. it can.
【0013】従って、本発明によればミラー面の間隔を
小とすることによって、熱干渉の問題を生じることなく
各レーザの出射光LO の間隔を従来のマルチビーム半導
体レーザに比し格段に低減化することができることとな
り、従って光学系やトラック幅に合わせた使い易いビー
ム間隔としてマルチビームレーザを構成することが容易
となる。[0013] Thus, the distance between the mirror surface according to the present invention by small, the spacing of the outgoing light L O of the laser without causing heat interference problems remarkably compared with the conventional multi-beam semiconductor laser Therefore, the multi-beam laser can be easily configured with an easy-to-use beam interval according to the optical system and the track width.
【0014】また上述したように45°反射鏡として結
晶成長によって自然に得られる面を利用しているため、
斜めエッチング等により形成される従来の反射鏡面に比
しその平坦性及び角度精度に優れており、収差等のない
理想的な反射ビームを得ることができ、RIE等のドラ
イエッチングを用いる従来構成の半導体レーザに比し格
段に製造の簡易化をはかることができる。Further, as described above, since the surface naturally obtained by crystal growth is used as the 45 ° reflecting mirror,
Compared with a conventional reflecting mirror surface formed by oblique etching or the like, it has excellent flatness and angular accuracy, and an ideal reflected beam with no aberration can be obtained. The manufacturing can be remarkably simplified as compared with the semiconductor laser.
【0015】[0015]
【実施例】以下本発明実施例を図面を参照して詳細に説
明する。各例共に、GaAs半導体基体を用いてこの上
にエピタキシャル成長により第1導電型のクラッド層、
活性層及び第2導電型のクラッド層を順次形成して各レ
ーザを形成し、更に結晶成長ミラー面を形成してマルチ
ビーム半導体レーザを構成した場合を示す。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. In each of the examples, a GaAs semiconductor substrate is used, and a clad layer of the first conductivity type is epitaxially grown thereon,
The case where a multi-beam semiconductor laser is formed by sequentially forming an active layer and a clad layer of the second conductivity type to form each laser and further forming a crystal growth mirror surface is shown.
【0016】先ず図1を参照して光ビームが2本とされ
たマルチビーム半導体レーザの一例を説明する。先ずG
aAs半導体基体の{100}結晶面の例えば(10
0)結晶面より成る主面上に、〈001〉結晶軸方向、
この場合〔001〕結晶軸方向に沿う共振器を有する2
つのレーザ20A、20Bを各光出射端面を対向するよ
うに配置して、これら各光出射端面間に、基体の主面に
対し45°を成す{110}結晶面のこの場合(10
1)結晶面より成る結晶成長ミラー面9Aと、(10−
1)結晶面より成る結晶成長ミラー面9Bとを各光出射
端面に対向して設ける。First, an example of a multi-beam semiconductor laser having two light beams will be described with reference to FIG. First G
For example, (10
0) on the major surface composed of crystal planes, the <001> crystal axis direction,
In this case, 2 having a resonator along the [001] crystal axis direction
Two lasers 20A and 20B are arranged so that the light emitting end faces thereof face each other, and in this case of (110) crystal planes forming 45 ° with respect to the main surface of the base body between the respective light emitting end faces (10
1) A crystal growth mirror surface 9A composed of crystal planes and (10-
1) A crystal growth mirror surface 9B made of a crystal surface is provided so as to face each light emitting end surface.
【0017】このような半導体レーザの製造方法の一例
を図5及び図6の製造工程図を参照して説明する。上述
したようにこの場合n型のGaAsより成る半導体基体
1の(100)結晶面より成る主面2上に、図5Aに示
すように、全面的にn型のAlGaAs等より成る第1
のクラッド層3、真性のGaAs等より成る活性層4及
びp型のAlGaAs等より成る第2のクラッド層5、
更にp型GaAs等より成るキャップ層6を順次MOC
VD法等によりエピタキシャル成長して半導体レーザを
構成するダブルヘテロ構造を形成する。この場合必要に
応じて電流狭窄層や光導波層を形成することもできる。An example of a method of manufacturing such a semiconductor laser will be described with reference to the manufacturing process diagrams of FIGS. As described above, in this case, as shown in FIG. 5A, on the main surface 2 made of the (100) crystal plane of the semiconductor substrate 1 made of n-type GaAs, the first surface made entirely of n-type AlGaAs or the like, as shown in FIG. 5A.
Clad layer 3, an active layer 4 made of intrinsic GaAs, and a second clad layer 5 made of p-type AlGaAs,
Further, the cap layer 6 made of p-type GaAs or the like is sequentially MOCed.
A double hetero structure that forms a semiconductor laser is formed by epitaxial growth by the VD method or the like. In this case, a current confinement layer or an optical waveguide layer can be formed if necessary.
【0018】そして次に、図5Bに示すように、フォト
リソグラフィ等の適用によって、RIE等の異方性エッ
チングにより主面2に対し90°を成す端面、この場合
それぞれ(00−1)結晶面より成る端面7Aと(00
1)結晶面より成る端面7Bを形成する。即ちこの場
合、図5Bにおいて矢印で示すように、〔001〕結晶
軸方向に沿う方向に共振器が延長する構成とする。Then, as shown in FIG. 5B, by applying photolithography or the like, an end face forming an angle of 90 ° with the main surface 2 by anisotropic etching such as RIE, in this case, (00-1) crystal face End faces 7A and (00
1) An end face 7B made of a crystal face is formed. That is, in this case, as shown by the arrow in FIG. 5B, the resonator extends in the direction along the [001] crystal axis direction.
【0019】そしてこの後全面的にSiO2 、SiNX
等より成る誘電体層を被着した後、全面的に主面2と直
交する方向にRIE等の異方性エッチングを行って、キ
ャップ層6上と各端面7A及び7B間の主面2上の誘電
体層を除去して、図5Cに示すように端面7A及び7B
を覆うように誘電体保護層8を形成する。これにより必
要に応じて端面反射率を調整する。そして更にキャップ
層6をその厚さ方向に少しエッチングを施して、誘電体
保護層8の頂部をキャップ層6の上面から僅かに突出さ
せる。After this, the entire surface is covered with SiO 2 , SiN x.
After depositing a dielectric layer made of Al, etc., anisotropic etching such as RIE is performed on the entire surface in a direction orthogonal to the main surface 2 so as to cover the cap layer 6 and the main surface 2 between the end surfaces 7A and 7B. Removing the dielectric layer of end faces 7A and 7B as shown in FIG. 5C.
A dielectric protection layer 8 is formed so as to cover the. Thereby, the end face reflectance is adjusted as needed. Then, the cap layer 6 is slightly etched in the thickness direction so that the top of the dielectric protection layer 8 is slightly projected from the upper surface of the cap layer 6.
【0020】次に図6Aに示すように、全面的にp型の
GaAs等のキャップ層と同材料の半導体層をMOCV
D法等により再成長すると、誘電体保護層8上には結晶
成長せずに、各共振器の端面7A及び7Bの間の主面2
上とキャップ層6上に、主面2に対し45°を成す結晶
成長面が自然発生的に成長して、各共振器の端面に対向
するように、即ち端面7Aに対向して(101)結晶面
より成るミラー面9A、端面7Bに対向して(10−
1)結晶面より成るミラー面9Bが形成される。Next, as shown in FIG. 6A, a MOCV semiconductor layer made of the same material as the cap layer such as p-type GaAs is entirely formed.
When re-grown by the D method or the like, crystal growth does not occur on the dielectric protection layer 8 and the main surface 2 between the end faces 7A and 7B of each resonator is formed.
On the top and the cap layer 6, a crystal growth surface forming 45 ° with respect to the principal surface 2 spontaneously grows so as to face the end face of each resonator, that is, face the end face 7A (101). Opposite the mirror surface 9A composed of crystal planes and the end surface 7B (10-
1) A mirror surface 9B made of a crystal surface is formed.
【0021】そしてこの後図6Bに示すように、ミラー
面9A及び9B上を覆うように、Auや誘電体多層膜等
より成る高反射層10を被着形成し、更にキャップ層6
上の再成長層9上と、基体1の裏面上とにそれぞれ電極
11、12をスパッタリング等により被着形成して、各
レーザ20A及び20Bからの出射光が各ミラー面9A
及び9Bにより主面2に対し垂直な方向に出射され、ビ
ーム間隔が狭小化された2本の光ビームLO を出射する
マルチビーム半導体レーザを得ることができる。After that, as shown in FIG. 6B, a high reflection layer 10 made of Au, a dielectric multilayer film or the like is deposited so as to cover the mirror surfaces 9A and 9B, and the cap layer 6 is further formed.
Electrodes 11 and 12 are formed on the upper regrowth layer 9 and the back surface of the substrate 1 by sputtering or the like so that light emitted from the lasers 20A and 20B is reflected on the mirror surfaces 9A.
And 9B is emitted in a direction perpendicular to the major surface 2, it is possible to beam spacing obtain a multi-beam semiconductor laser for emitting a light beam L O of two that is narrowed.
【0022】このような構成においては、各レーザ20
A及び20Bの端面間隔を適切に選定することによっ
て、結晶成長ミラー面9A及び9Bの間隔を調節するこ
とができ、各レーザの熱干渉を生じることなくレーザビ
ーム間隔を狭めることができることとなる。In such a configuration, each laser 20
By properly selecting the distance between the end faces of A and 20B, the distance between the crystal growth mirror surfaces 9A and 9B can be adjusted, and the laser beam distance can be narrowed without causing thermal interference between the lasers.
【0023】また、上述の実施例においては光ビームが
2本とされたマルチビーム半導体レーザの場合である
が、例えば図2に示すように、〔001〕結晶軸方向に
延長する相対向するレーザ20A及び20Bと、これら
と直交する〔010〕結晶軸方向に延長する2本のレー
ザ20C及び20Dを形成し、これらレーザ20C及び
20Dの各出射端面に対向するように{110}結晶面
の例えば(110)結晶面より成る結晶成長ミラー面9
C、(1−10)結晶面より成る結晶成長ミラー面9D
を、上述の例と同様に結晶再成長により自然発生的に形
成することができて、各レーザからの光ビームを基体の
主面に対し垂直な方向に四角形状に配列して出射させる
構成となる。Further, in the above-mentioned embodiment, the case of a multi-beam semiconductor laser having two light beams is used. For example, as shown in FIG. 2, lasers facing each other extending in the [001] crystal axis direction. 20A and 20B, and two lasers 20C and 20D extending in the [010] crystal axis direction orthogonal to these are formed, and, for example, a {110} crystal plane is formed so as to face each emission end surface of these lasers 20C and 20D. Crystal growth mirror surface 9 composed of (110) crystal surface
C, crystal growth mirror surface 9D consisting of (1-10) crystal surface
Can be spontaneously formed by crystal re-growth in the same manner as in the above example, and the light beams from the respective lasers are arranged and emitted in a square shape in a direction perpendicular to the main surface of the substrate. Become.
【0024】この場合、通常の4ビームレーザが横1列
に並列されるのに対し、四角形状にビームを配置させる
こととなり、例えば光ディスクのトラックに対する処理
光源として利用する場合、図7に示すように、各ビーム
のスポット32がそれぞれ異なるトラック31に照射さ
れるように配置することによって、並列処理を行うこと
ができる。In this case, the normal four-beam lasers are arranged in a row horizontally, whereas the beams are arranged in a square shape. For example, when the beams are used as a processing light source for a track of an optical disk, as shown in FIG. In addition, the parallel processing can be performed by arranging the spots 32 of the respective beams so that the different tracks 31 are irradiated.
【0025】更に、例えば図8に示すように2つのスポ
ット32をそれぞれ同一のトラック31に照射するよう
にして、1トラックにつき一つのレーザビームを書き込
み用として用い、他のレーザビームによりその直後に読
み出しを行う構成とすることもできるなど、システム設
計の自由度を高めることができる。Further, for example, as shown in FIG. 8, two spots 32 are irradiated on the same track 31, one laser beam is used for writing for one track, and immediately after that by another laser beam. It is possible to increase the degree of freedom in system design, such as a configuration in which reading is performed.
【0026】次に、図3を参照して本発明の他の例を詳
細に説明する。図3において、図1及び図2に対応する
部分には同一符号を付して示す。この場合、{100}
結晶面を主面とする半導体基体の主面上に、〈001〉
結晶軸方向に沿う少なくとも第1の方向、この場合〔0
01〕結晶軸方向に光ビームを出射する複数のレーザ2
0Aを構成すると共に、このレーザの各光出射端面間に
対向して、上述の第1の方向とは逆向きの〔00−1〕
結晶軸方向に光ビームを出射するレーザ20Bを構成し
て、これら各レーザ20A、20Bの光出射端面に対向
してそれぞれ基体の主面に対し45°を成す{110}
結晶面より成る結晶成長ミラー面9A、9Bを設けて構
成する。Next, another example of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3, parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals. In this case, {100}
On the main surface of the semiconductor substrate having the crystal plane as the main surface, <001>
At least a first direction along the crystal axis direction, in this case [0
01] A plurality of lasers 2 for emitting a light beam in the crystal axis direction
0A is formed, and the light emitting end faces of the laser are opposed to each other, and the [0 0 1] direction opposite to the first direction is set.
A laser 20B that emits a light beam in the direction of the crystal axis is configured to face the light emitting end faces of each of the lasers 20A and 20B and form 45 ° with respect to the main surface of the substrate {110}.
It is configured by providing crystal growth mirror surfaces 9A and 9B composed of crystal planes.
【0027】即ちこの場合、前述の図1及び図2に示す
半導体レーザの片側の発光部に注目し、これらを複数本
並置配列すると共に、各レーザ間に対応する位置に同様
にレーザを並置配列して、各レーザの一方の端面から出
射されミラー面によって反射される擬似的な発光点が一
直線上に並ぶようにしたもので、共振器本体を交互にジ
グザグに並ぶように配置することによって、1次元半導
体レーザアレイを得られるようにしたものである。この
とき各レーザの他方の端面は高反射コート層を施して光
が出射されないようにするか、或いは劈開端面又はエッ
チング等によって光ビームが基体に垂直な方向に出射さ
れないようにする。That is, in this case, paying attention to the light emitting portions on one side of the semiconductor lasers shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of these are arranged in parallel, and the lasers are similarly arranged in parallel at positions corresponding to each laser. Then, the pseudo light emitting points emitted from one end face of each laser and reflected by the mirror surface are arranged in a straight line, and by arranging the resonator bodies alternately in a zigzag manner, A one-dimensional semiconductor laser array can be obtained. At this time, the other end face of each laser is provided with a high-reflection coating layer so that light is not emitted, or a light beam is prevented from being emitted in a direction perpendicular to the substrate by cleavage end faces or etching.
【0028】このような半導体レーザの製造方法として
は、例えばn型GaAs等より成る半導体基体の{10
0}結晶面より成る主面上に、n型AlGaAs等より
成る第1のクラッド層、GaAs等より成る活性層、p
型AlGaAs等より成る第2のクラッド層、キャップ
層等を順次エピタキシャル成長した後、図9にその一製
造工程図を示すように、各共振器が上述したように交互
にジグザグ配置されるように、共振器の端面及び側面を
RIE等により垂直エッチングして、図9において斜線
を付して示す領域をエッチング除去する。As a method of manufacturing such a semiconductor laser, for example, a semiconductor substrate made of n-type GaAs or the like {10 is used.
0} crystal plane on the main surface, a first clad layer made of n-type AlGaAs or the like, an active layer made of GaAs or the like, p
After a second clad layer made of AlGaAs or the like, a cap layer, etc. are sequentially epitaxially grown, as shown in the manufacturing process diagram of FIG. 9, the respective resonators are alternately arranged in a zigzag pattern as described above. The end faces and side faces of the resonator are vertically etched by RIE or the like, and the hatched region in FIG. 9 is removed by etching.
【0029】そしてこの後誘電体層を全面的に被着し、
各共振器の交互に対向する端面及びその側面上とを覆う
ように、誘電体保護層8をパターニング形成する。図1
において保護層8を設けた部分には斜線を付して示す。
そしてこの後MOCVD法等によりエピタキシャル成長
を行うと、各端面に対向するように、それぞれ〔00
1〕結晶軸方向に光を出射するレーザ20Aの各端面に
対し(10−1)結晶面より成る結晶成長ミラー面9
A、〔00−1〕結晶軸方向に光を出射するレーザ20
Bの各端面に対し(101)結晶面より成る結晶成長ミ
ラー面9Bが自然発生的に形成され、矢印aで示す図3
と直交する方向に光ビームをそれぞれ取り出すことがで
きる。After that, a dielectric layer is entirely deposited,
The dielectric protective layer 8 is formed by patterning so as to cover the end faces and the side faces of the resonators that are alternately opposed to each other. Figure 1
In FIG. 5, the portion where the protective layer 8 is provided is shown by hatching.
Then, after that, when epitaxial growth is performed by MOCVD or the like, [00
1] A crystal growth mirror surface 9 composed of a (10-1) crystal surface for each end surface of a laser 20A that emits light in the crystal axis direction.
A, laser 20 for emitting light in the [00-1] crystal axis direction
A crystal growth mirror surface 9B composed of the (101) crystal plane is spontaneously formed on each end face of B, and is shown in FIG.
The light beams can be respectively extracted in the direction orthogonal to.
【0030】この場合、各レーザ20A及び20Bの端
面間の共振器長方向の間隔、また各出射端面上の誘電体
保護層8の厚さ等を適切に選定することによって、各ミ
ラー面によって反射される位置即ち発光点を一直線上に
配置して1次元アレイレーザを形成することができる。
そして例えば各レーザの横方向間隔、即ち共振器長方向
と直交する方向の配列間隔を50μmとする場合、各レ
ーザ光の間隔はその1/2の25μmとすることがで
き、従来のマルチビーム半導体レーザに比して、熱干渉
を生じることなく光ビームの間隔を1/2程度に狭小化
することができるという利点を有する。In this case, by appropriately selecting the distance between the end faces of the lasers 20A and 20B in the cavity length direction and the thickness of the dielectric protective layer 8 on each emitting end face, the light is reflected by each mirror surface. It is possible to form a one-dimensional array laser by arranging the positions, that is, the light emitting points, on a straight line.
For example, when the lateral distance between the lasers, that is, the arrangement distance in the direction orthogonal to the cavity length direction is 50 μm, the distance between the laser lights can be 25 μm, which is ½ of the distance. Compared with a laser, it has an advantage that the distance between light beams can be narrowed to about 1/2 without causing thermal interference.
【0031】また、その他用途に応じてレーザの数を変
更するとか、または例えば発光点をジグザグ状に配置す
る等、種々の構成とすることができる。Further, various configurations can be adopted such as changing the number of lasers according to other uses, or arranging light emitting points in a zigzag pattern.
【0032】尚、上述の各マルチビーム半導体レーザに
おいて、各光出射端面と結晶成長ミラー面との間隔をレ
ーザ毎に変調して設ける構成とすることもできる。図4
を参照してこのレーザの一例を詳細に説明する。図4に
おいて、図1に対応する部分には同一符号を付して重複
説明を省略する。この場合、図1において説明した光ビ
ームが2本とされたレーザにおいて、光出射端面とミラ
ー面9A及び9Bとの間隔を誘電体保護層8の基部側縁
部にオフセットを設け、例えば一方のミラー面9Bに対
向して長さLの突出部を設けるパターンとして誘電体保
護層8をパターニング形成することにより、各レーザ2
0A及び20Bからの出力光LO の各焦点位置は、それ
ぞれ点P1 、P2 で示すようにその深さが異なるように
なされ、この場合突出部を設けたレーザ20B側におい
て焦点距離がより大となるように構成される。In each of the above-mentioned multi-beam semiconductor lasers, the distance between each light emitting end face and the crystal growth mirror face may be modulated and provided for each laser. Figure 4
An example of this laser will be described in detail with reference to. 4, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. In this case, in the laser having two light beams described in FIG. 1, the distance between the light emitting end surface and the mirror surfaces 9A and 9B is offset at the base side edge portion of the dielectric protection layer 8 and, for example, one of Each of the lasers 2 is formed by patterning the dielectric protection layer 8 as a pattern in which a protrusion having a length L is provided so as to face the mirror surface 9B.
The focal positions of the output light L O from 0A and 20B are made to have different depths as indicated by points P 1 and P 2 , respectively, and in this case, the focal length on the side of the laser 20B provided with the protruding portion is larger. Configured to be large.
【0033】このように焦点距離を変調させた2ビーム
の半導体レーザ装置は、例えば2つのビームの焦点距離
の違いを利用したサーボ制御系に用いることができる。
図10において各円はビームスポット径を示し、図10
において左側の列と右側の列はそれぞれ各レーザ20
A、20Bからのビームスポットに相当する。図10A
及びBの例では、検出素子33の光量はレーザ20Aの
み検出され、レーザ20Bでは光量は0となる。図10
Cにおいてはレーザ20Aの光量は増加し、レーザ20
Bの光量も検出されるが、光量はレーザ20Aのほうが
大となる。同様に図10D、図10Eにおいてもレーザ
20Aの光量のほうが大となるが、図10Fの例ではほ
ぼ光量が等しくなる。図10G〜図10Eにおいては逆
にレーザ20Bの光量のほうが大となって徐々にその光
量差は大となり、図10J及びKにおいてはレーザ20
Aの光量は検出されなくなる。The two-beam semiconductor laser device whose focal length is thus modulated can be used, for example, in a servo control system utilizing the difference in the focal lengths of the two beams.
In FIG. 10, each circle represents a beam spot diameter, and
In the left column and the right column in FIG.
It corresponds to the beam spots from A and 20B. Figure 10A
In the examples of B and B, only the laser 20A detects the light amount of the detection element 33, and the laser 20B has a light amount of zero. Figure 10
In C, the light quantity of the laser 20A increases and the laser 20A
Although the light amount of B is also detected, the light amount of the laser 20A is larger. Similarly, in FIGS. 10D and 10E, the light amount of the laser 20A is larger, but in the example of FIG. 10F, the light amounts are almost equal. On the contrary, in FIGS. 10G to 10E, the light amount of the laser 20B becomes larger and the light amount difference gradually becomes larger, and in FIGS.
The light quantity of A is no longer detected.
【0034】従ってこの場合図10Fの状態即ち光量の
差が0となるように制御することによって、制御対象を
一定の距離に保持してフォーカスサーボ制御を行うこと
ができることとなる。Therefore, in this case, by controlling the state of FIG. 10F, that is, by controlling the difference in the amount of light to be 0, it is possible to perform the focus servo control while holding the controlled object at a constant distance.
【0035】尚、上述の各例においては、AlGaAs
系のレーザを形成した場合を示したが、本発明はその他
AlGaInP系、InGaAsP系等の化合物半導体
レーザに適用することができる。またその構造も上述の
例に限定されることなく、種々の変形変更をなし得るこ
とはいうまでもない。In each of the above examples, AlGaAs
Although the case of forming a system laser is shown, the present invention can be applied to other compound semiconductor lasers such as AlGaInP system and InGaAsP system. Needless to say, the structure thereof is not limited to the above example, and various modifications and changes can be made.
【0036】[0036]
【発明の効果】上述したように本発明によればミラー面
の間隔を小とすることによって、熱干渉の問題を生じる
ことなく各レーザの出射光LO の間隔を従来のマルチビ
ーム半導体レーザに比し格段に低減化することができる
こととなり、従って光学系やトラック幅に合わせた使い
易いビーム間隔としてマルチビームレーザを構成するこ
とが容易となって、光ディスク装置や光磁気ディスク装
置等のシステムの設計自由度の向上をはかる。[Effect of the Invention] By the small spacing of the mirror surface according to the present invention as described above, the spacing of the outgoing light L O of the laser without causing heat interference problems with the conventional multi-beam semiconductor laser In comparison with this, it is possible to significantly reduce the number of laser beams. Therefore, it becomes easy to configure a multi-beam laser with an easy-to-use beam interval according to the optical system and track width. Improve the degree of freedom in design.
【0037】また上述したように45°反射鏡として結
晶成長によって自然に得られる面を利用しているため、
斜めエッチング等により形成される従来の反射鏡面に比
しその平坦性及び角度精度に優れており、収差等のない
理想的な反射ビームを得ることができ、RIE等のドラ
イエッチングを用いる従来構成の半導体レーザに比し格
段に製造の簡易化をはかることができる。Further, as described above, since the surface naturally obtained by crystal growth is used as the 45 ° reflecting mirror,
Compared with a conventional reflecting mirror surface formed by oblique etching or the like, it has excellent flatness and angular accuracy, and an ideal reflected beam with no aberration can be obtained. The manufacturing can be remarkably simplified as compared with the semiconductor laser.
【0038】また、本発明はその配置を複数のレーザ及
び結晶成長ミラー面の配置を適切に選定することによっ
て、4角形状に配置された4本ビームのレーザや、1次
元レーザアレイ等、種々の構成のマルチビーム半導体レ
ーザを形成することができる。Further, according to the present invention, various arrangements such as a four-beam laser arranged in a square shape, a one-dimensional laser array, etc. can be obtained by appropriately selecting the arrangement of a plurality of lasers and the crystal growth mirror surface. A multi-beam semiconductor laser having the above structure can be formed.
【0039】更に、各レーザの焦点距離を変調させて形
成することにより、例えばフォーカスサーボ等に応用す
ることができる。Furthermore, by forming the laser by modulating the focal length of each laser, it can be applied to, for example, a focus servo.
【図1】マルチビーム半導体レーザの一例の略線的拡大
斜視図である。FIG. 1 is an enlarged schematic perspective view of an example of a multi-beam semiconductor laser.
【図2】マルチビーム半導体レーザの一例の略線的拡大
斜視図である。FIG. 2 is a schematic enlarged perspective view of an example of a multi-beam semiconductor laser.
【図3】マルチビーム半導体レーザの一例の略線的拡大
平面図である。FIG. 3 is a schematic enlarged plan view of an example of a multi-beam semiconductor laser.
【図4】マルチビーム半導体レーザの一例の略線的拡大
断面図である。FIG. 4 is a schematic enlarged cross-sectional view of an example of a multi-beam semiconductor laser.
【図5】マルチビーム半導体レーザの一例の製造工程図
である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of an example of a multi-beam semiconductor laser.
【図6】マルチビーム半導体レーザの一例の製造工程図
である。FIG. 6 is a manufacturing process diagram of an example of a multi-beam semiconductor laser.
【図7】4ビームレーザの応用例の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of an application example of a 4-beam laser.
【図8】4ビームレーザの応用例の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of an application example of a 4-beam laser.
【図9】マルチビーム半導体レーザの一例の一製造工程
図である。FIG. 9 is a manufacturing process diagram of an example of a multi-beam semiconductor laser.
【図10】2ビームレーザの応用例の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of an application example of a two-beam laser.
【図11】従来のマルチビーム半導体レーザの一例の略
線的拡大斜視図である。FIG. 11 is a schematic enlarged perspective view of an example of a conventional multi-beam semiconductor laser.
【図12】従来のマルチビーム半導体レーザの一例の略
線的拡大斜視図である。FIG. 12 is an enlarged schematic perspective view of an example of a conventional multi-beam semiconductor laser.
【図13】マルチビーム半導体レーザの一例の説明図で
ある。FIG. 13 is an explanatory diagram of an example of a multi-beam semiconductor laser.
1 半導体基体 2 主面 3 第1のクラッド層 4 活性層 5 第2のクラッド層 6 キャップ層 7A 端面 7B 端面 8 誘電体保護層 9 再成長層 9A 結晶成長ミラー面 9B 結晶成長ミラー面 1 Semiconductor Base 2 Main Surface 3 First Cladding Layer 4 Active Layer 5 Second Cladding Layer 6 Cap Layer 7A End Face 7B End Face 8 Dielectric Protective Layer 9 Regrowth Layer 9A Crystal Growth Mirror Face 9B Crystal Growth Mirror Face
Claims (5)
体の上記主面上に、〈001〉結晶軸方向に共振器長を
有する複数のレーザが各光出射端面を対向するように配
置され、 上記各光出射端面間に、上記主面に対し45°を成す
{110}結晶面より成る結晶成長ミラー面が上記各光
出射端面に対向して設けられて成ることを特徴とするマ
ルチビーム半導体レーザ。1. A plurality of lasers having a cavity length in the <001> crystal axis direction are arranged on the main surface of a semiconductor substrate having a {100} crystal surface as a main surface so that respective light emitting end faces face each other. And a crystal growth mirror surface made of a {110} crystal face forming an angle of 45 ° with respect to the main surface is provided between the light emitting end faces so as to face the light emitting end faces. Beam semiconductor laser.
る上記請求項1に記載のマルチビーム半導体レーザ。2. The multi-beam semiconductor laser according to claim 1, wherein the number of light beams is two.
る上記請求項1に記載のマルチビーム半導体レーザ。3. The multi-beam semiconductor laser according to claim 1, wherein the number of light beams is four.
体の上記主面上に、〈001〉結晶軸方向に沿う少なく
とも第1の方向に光ビームを出射する複数のレーザが構
成されると共に、 上記レーザの各光出射端面間に対向して、上記第1の方
向とは逆向きの方向に光ビームを出射するレーザが構成
され、 上記各レーザの光出射端面に対向してそれぞれ上記主面
に対し45°を成す{110}結晶面より成る結晶成長
ミラー面が設けられて成ることを特徴とするマルチビー
ム半導体レーザ。4. A plurality of lasers for emitting a light beam in at least a first direction along a <001> crystal axis direction are formed on the main surface of a semiconductor substrate having a {100} crystal plane as a main surface. A laser that emits a light beam in a direction opposite to the first direction is formed between the light emitting end faces of the lasers, and the laser faces the light emitting end faces of the lasers. A multi-beam semiconductor laser comprising a crystal growth mirror surface formed of a {110} crystal surface that forms an angle of 45 ° with the main surface.
面との間隔がレーザ毎に変調されて設けられることを特
徴とする上記請求項1又は上記請求項4に記載のマルチ
ビーム半導体レーザ。5. The multi-beam semiconductor laser according to claim 1 or 4, wherein the distance between each of the light emitting end faces and the crystal growth mirror surface is modulated and provided for each laser.
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