JPH06224523A - Laser array - Google Patents
Laser arrayInfo
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- JPH06224523A JPH06224523A JP31231493A JP31231493A JPH06224523A JP H06224523 A JPH06224523 A JP H06224523A JP 31231493 A JP31231493 A JP 31231493A JP 31231493 A JP31231493 A JP 31231493A JP H06224523 A JPH06224523 A JP H06224523A
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- layer
- layers
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はきわめて近接した複数の
放射ビームを供給する性能を有する固体レーザーに関す
る。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to solid state lasers capable of delivering multiple radiation beams in close proximity.
【0002】[0002]
【従来の技術】印刷機器の電気−光学ライン変調器のた
めの発光体として用いた場合に固有の利点を有する固体
光源が良く知られている。例えば、米国特許第4,78
6,917号、この内容は文献の援用として本願に含ま
れる、が参照される。非結レーザー光放射作動を続ける
近接配置されたレーザーエミッターの配列(アレイ)を
提供すると共に問題の解決としてここで提案されている
のは、個々のレーザーエミッターの対角的な変位による
か、又は、配列のレーザーキャビティの間に、不純物に
起因する不規則化(IID)を用いて光学的隔離の領域
を形成することであった。この解決法の環境は、ビーム
の個々のエミッターが同じ基本的パラメーター、特に、
同じ波長と偏りを有していることである。この問題は、
隣接するレーザーのビームパラメーターが異なる、例え
ば、隣接するビームが異なる波長及び/又は異なる偏り
を有するような、制約が加わった場合には、非常に深刻
化する。Solid state light sources are well known which have the inherent advantages when used as light emitters for electro-optical line modulators in printing equipment. For example, US Pat. No. 4,78
No. 6,917, the contents of which are incorporated herein by reference. Proposed here as a solution to the problem is to provide an array of closely spaced laser emitters that continue to operate uncoupled laser light emission, or by diagonal displacement of individual laser emitters, or , To form regions of optical isolation between the laser cavities of the array using impurity-induced disordering (IID). The environment of this solution is that the individual emitters of the beam have the same basic parameters, in particular:
It has the same wavelength and bias. This problem,
This is exacerbated when constraints are imposed such that adjacent lasers have different beam parameters, eg, adjacent beams have different wavelengths and / or different polarizations.
【0003】とりわけ、非常に望まれているこの変調器
の性能の向上は、好ましくは同じウエーハ上にあって非
常に近接しているが、数ナノメーターの相対的な波長の
シフトを有している二つの発生源を製造することにより
達成できる。分散的な要素を用いることによって、波長
のシフトは二つの発生源に対する画像平面における、ス
ポットの線型相対偏位に変換されうる、その結果、平面
における二つのビームの角度変位は、ビーム走査メカニ
ズムのそれを超え、このため、二つのビームを異なった
現像ステーションに送ることができ、容易な多色ゼログ
ラフィーが可能となる。ある種の波長シフトは、前記特
許に記載された変調器に用いられる半導体レーザーの駆
動条件を変化することによって実現することができ、該
シフトは一般的には、このデバイスの性能向上に要求さ
れる分散的な要素の都合のよい設計のために充分な程大
きくはない。Among other things, the highly desired performance enhancement of this modulator is preferably in close proximity on the same wafer, but with a relative wavelength shift of a few nanometers. It can be achieved by manufacturing two sources. By using a dispersive element, the wavelength shift can be converted into a linear relative deviation of the spot in the image plane for the two sources, so that the angular displacement of the two beams in the plane results in a beam scanning mechanism Beyond that, this allows the two beams to be directed to different development stations, allowing easy multicolor xerography. Certain wavelength shifts can be achieved by changing the driving conditions of the semiconductor lasers used in the modulators described in the patents, which shifts are generally required to improve the performance of this device. Not large enough for convenient design of decentralized elements.
【0004】これらはまた、出力ビームが波長や偏りの
分割技法によって分けうる多重ビーム光源のための技術
における必要性を表すものである。このような光源は、
例えば、以下のようなものを包含するであろう、すなわ
ち、(1)波長が異なるように能動(アクティブ・活
性)領域の構成を調整することにより得られる多波出力
を有する多重スタック(積層)フルレーザー構造体(fu
ll laser structure)のモノリシック設計、(2)本願
に関連する米国特許出願第948,522号(1992
年9月22日)に述べられているように、キャビティー
内損失メカニズム(intracavity loss mechanism)によ
って切り替えられる極性を有する横電界(transverse e
lectric )(TE)及び横磁界(transverse magnetic
)(TM)利得の双方を可能にできるような単能動領
域の量子井戸(QW)を有するレーザー構造体の半導体
集積回路の設計、又は(3)上記特許出願に述べられて
いるように、それらのうちある井戸はTE偏りを出力
し、他の井戸はTM偏りを出力し、それぞれの偏り型の
出力がキャビティー内損失メカニズム(intracavity lo
ssmechanism)によって選択されるような2以上のQW
を含む単一能動領域のレーザー構造体のモノリシック設
計。These also represent a need in the art for multiple beam sources in which the output beam can be split by wavelength and polarization splitting techniques. Such a light source
For example, it would include the following: (1) Multiple stacks with multiple wave outputs obtained by adjusting the configuration of the active (active) regions to have different wavelengths. Full laser structure (fu
ll laser structure), (2) US Patent Application No. 948,522 (1992) related to the present application.
22 September 2013), a transverse electric field with polarity switched by an intracavity loss mechanism.
lectric) (TE) and transverse magnetic
) Designing a semiconductor integrated circuit of a laser structure with a single active region quantum well (QW) capable of enabling both (TM) gain, or (3) as described in the above patent application. One of the wells outputs the TE bias, the other well outputs the TM bias, and the output of each bias type is an intracavity loss mechanism (intracavity locus).
2 or more QWs as selected by ssmechanism)
Monolithic design of a single active area laser structure including.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、共通
の基板上で、異なる波長又は異なる偏光を有する多重ビ
ームの多重ビーム固体レーザー及びそのような固体レー
ザーの製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a multi-beam multi-beam solid-state laser with different wavelengths or different polarisations on a common substrate and a method of making such a solid-state laser. .
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の一態様に従え
ば、同じ基板上の2つの独立したアドレス指定可能なレ
ーザーは、波長において制御可能な大きな分離(セパレ
ーション)によって分離されたビームを放出する。該レ
ーザーは、QW型であり、さらに、少なくとも2つのレ
ーザーとして働く(アクティブレーザー)領域を有する
スタック(積層)されたエピタキシャル成長半導体層か
ら構成されている。前記層のスタックは、層の1つのセ
ット(組み合わせ)が第一のビームを放射するために選
択的に活性化(作動)されうる第一の能動領域を含み、
層の別のセットが第二のビームを放射するために選択的
に活性化されうる第二の能動領域を有するように構成さ
れ、かつ接触される。According to one aspect of the invention, two independently addressable lasers on the same substrate emit beams separated by a large controllable separation in wavelength. To do. The laser is of QW type and is composed of stacked epitaxially grown semiconductor layers having at least two laser active (active laser) regions. The stack of layers comprises a first active region in which one set (combination) of layers can be selectively activated (actuated) to emit a first beam,
Another set of layers is constructed and contacted with a second active region that can be selectively activated to emit a second beam.
【0007】本発明に記載された方法の一態様に従え
ば、両アクティブ(能動)層のスタックは、共通の基板
上に成長され、そして得られる層は、第一の能動領域の
みが第一のレーザー内で能動化され、第二の能動領域の
みが第二のレーザー内で能動化されることができるよう
に構成され、かつ接触される。波長の分離は、このた
め、エピタキシャル層の成長の間に決定され、そして、
デバイスの駆動条件から独立した設計パラメーターとな
る。本発明の重要な利点は、双方のレーザーが本質的に
類似しているが、内在するQWが異なるために異なった
波長を放射するような構造体にある。According to one aspect of the method described in the present invention, a stack of both active layers is grown on a common substrate, and the resulting layers are first active area only. Of the second active region and only the second active region is configured and contacted in the second laser. The wavelength separation is thus determined during the growth of the epitaxial layer, and
It is a design parameter independent of the driving conditions of the device. An important advantage of the present invention resides in a structure in which both lasers are essentially similar, but emit different wavelengths due to the different underlying QWs.
【0008】本発明のこの実施例において記載された方
法は、最上部のレーザーのエピタキシャル層を選択的に
エッチングすることで、他のレーザーを形成するための
所望の埋設されたセットのレーザー層に接触させること
である。The method described in this embodiment of the present invention selectively etches the epitaxial layer of the topmost laser to form the desired buried set of laser layers for forming another laser. It is to contact.
【0009】更なる記載された方法は、一層以上の拡散
またはインプラント(植設)された領域を、上部を被覆
するエピタキシャル層を通して掘削することによって1
つ以上の埋設されたセットのレーザー層に接触させるこ
とである。A further described method is to excavate one or more diffused or implanted regions through an epitaxial layer overlying 1
Contacting one or more embedded sets of laser layers.
【0010】本発明の他の態様によれば、キャビティー
内損失メカニズムに依存する必要なく、TE偏りとTM
偏りのいずれをも含みうる多重(マルチ)レーザーは、
互いの最上部にフルレーザー構造体を成長させるのと類
似の方法によって達成されうる。米国特許出願第94
8,528号(出願日:1992年9月22日、名称:
MULTI-BEAM,ORTHOGONALLY-POLARIZED EMITTING MONOLIT
HIC QUANTUM WELL LASERS (対角方向に偏りのあるマル
チビーム放射モノリシックQWレーザー))及び米国特
許出願第948,522号(出願日:1992年9月2
2日、名称:POLARIZTION SWETCHABLE QUANTUM WELL LA
SER (偏り切り替え可能QWレーザー))において記述
されたQWレーザーの製造技術は、スタックされたレー
ザーとは、一つのセットがTEモードのビームを生成
し、他の一つのセットがTMモードのビームを生成し、
両セットが、複数の層を形成し、好適な接触を行うこと
によって以前のように決定されているようにスタックさ
れたレーザーに含まれうる。記載された方法において、
層の部分が選択的にスタックから剥離され、1以上のよ
り低部のレーザーの働きをする(レイジング)構造体を
形成する、そして、他の層の部分は残留して、より高部
のレーザーの働きをする構造体を形成する。最上部の構
造体は、最上部の表面において直接アクセスされ、低部
の構造体は最上部の単数又は複数の構造体をエッチング
して、低部の単数又は複数の構造体を露出させることに
よってアクセスされる。個々のレーザーストライプ(la
ser stripes )は、例えば、リブガイドエッチング、I
ID等の如き、いかなる好適な技術によっても処理され
る。デバイス間の間隔は、許容接触が可能で、かつ、ク
ロストーク(漏話)の許容レベルが生成されるかぎり
は、できるだけ狭くなるように選択される。QWレーザ
ーの垂直間隔及び選択された層の剥離は、望ましくない
クロストークを引き起こすような電気的、光学的及び熱
的な影響を遮断するのに有用であろう。In accordance with another aspect of the present invention, TE bias and TM are eliminated without having to rely on intracavity loss mechanisms.
Multiple lasers that can include any of the biases are:
It can be accomplished by methods similar to growing full laser structures on top of each other. US Patent Application No. 94
No. 8,528 (Filing date: September 22, 1992, Name:
MULTI-BEAM, ORTHOGONALLY-POLARIZED EMITTING MONOLIT
HIC QUANTUM WELL LASERS (diagonally biased multi-beam radiation monolithic QW laser) and US patent application No. 948,522 (filing date: September 2, 1992).
2nd, Name: POLARIZTION SWETCHABLE QUANTUM WELL LA
The QW laser manufacturing technology described in SER (biased switchable QW laser) is a stacked laser, one set produces a TE mode beam and the other set produces a TM mode beam. Generate,
Both sets may be included in a stacked laser as previously determined by forming multiple layers and making suitable contacts. In the described method,
Portions of the layer are selectively stripped from the stack to form one or more lower laser lasing structures, and other layer portions remain and the higher laser To form a structure that functions as. The top structures are accessed directly on the top surface, and the bottom structures are accessed by etching the top structure or structures to expose the bottom structure or structures. To be done. Individual laser stripes (la
ser stripes) is, for example, rib guide etching, I
It can be processed by any suitable technique, such as ID and the like. The spacing between the devices is chosen to be as narrow as possible as long as acceptable contact is possible and acceptable levels of crosstalk are created. Vertical spacing of QW lasers and delamination of selected layers may be useful in blocking electrical, optical and thermal effects that cause unwanted crosstalk.
【0011】選択的な剥離技術の別の案としては、拡散
された、又は、インプラントされた領域は、層状の構造
体中に選択的に埋め込まれることが可能となり、複数の
放射領域を形成するような望ましい選択的なアクセスと
接触を提供する。As an alternative to the selective stripping technique, the diffused or implanted regions can be selectively embedded in a layered structure to form a plurality of emissive regions. To provide such desired selective access and contact.
【0012】独立したアドレッシングを提供するための
接触は、異なった方法でも実行しうる。一つの方法は、
共通の、低部接点を使用すること及びほぼTE偏光され
た最低いき値デバイスをスタック(積層)の最上部に保
持することである。それは、その下にある構造体よりも
さらに低い電流で生起され(レイジングされ)、このた
め、他の偏りの光出力を生成することなく、アドレス可
能となるであろう。下のより高いいき値構造体では、そ
れより上部はすべて除去されているため、独立にアドレ
スされる。代わりとして、中間の側面接触点が、各々の
レーザー構造体のそばで用いることができ、そのとき、
電圧は各々の構造体間で独立に印加しうる。この実施例
は、さらにその特徴においても、QW型のレーザーに本
質的に類似している。Contacting to provide independent addressing may be performed in different ways. One way is
The use of a common, lower contact and holding a near TE polarized lowest threshold device on top of the stack. It will occur (raise) at a much lower current than the underlying structure, and will therefore be addressable without producing other biased light output. In the lower, higher threshold structure, everything above it has been removed and is addressed independently. Alternatively, an intermediate side contact point can be used beside each laser structure, then
The voltage may be applied independently between each structure. This embodiment is also essentially similar in its features to a QW type laser.
【0013】これらの、異なる態様を列記すれば、
(1)レーザーアレイであって:(a)半導体基体部分
を有する通常の基板と、(b)該基板部分上に積層され
た半導体層であって、第一の層の積層が、第一のパラメ
ーターを有する第一の放射ビームを発生する第一のレー
ザー放射QW能動層を支持可能な層の第一のセットが、
該基板部分とともに又は基板部分を有さず形成され、第
二のパラメーターを有する第二の放射ビームを発生する
第二のレーザー放射QW能動層を支持可能な層の第二の
セットが、該基板部分とともに又は基板部分を有さず形
成され、(c)該基板の第一の部分を該第一の層のセッ
トによって、第一のパラメーターを有する該第一の放射
ビームを発生するための該第一の能動層を有する第一の
QWレーザーを形成するように該基体の第一の部分を接
触する手段と、(d)該基板の第二の部分を該第二の層
のセットによって、第二のパラメーターを有する該第二
の放射ビームを発生するための該第二の能動層を有する
第二のQWレーザーを形成するように該基体の第二の部
分を接触する手段と、を含むことを特徴とするレーザー
アレイ。The following is a list of these different aspects.
(1) A laser array comprising: (a) a normal substrate having a semiconductor substrate portion; and (b) a semiconductor layer laminated on the substrate portion, the first layer being a first layer. A first set of layers capable of supporting a first laser radiation QW active layer generating a first beam of radiation having a parameter,
A second set of layers capable of supporting a second laser radiation QW active layer formed with or without the substrate portion to generate a second beam of radiation having a second parameter is the substrate. Formed with or without a substrate portion, (c) a first portion of the substrate for generating the first beam of radiation having a first parameter by the first set of layers. By means of contacting a first portion of the substrate to form a first QW laser having a first active layer, and (d) a second portion of the substrate by a set of the second layer. Means for contacting a second portion of the substrate to form a second QW laser having the second active layer for generating the second beam of radiation having a second parameter. A laser array characterized in that.
【0014】さらに(2)レーザーアレイであって:
(a)半導体基材部分を有する共通基板と、(b)該基
板部分上の半導体層の一般的なプレーナ積層であって、
該第一の層の積層が、第一のパラメーターを有する第一
の放射ビームを発生する第一のレーザー放射QW能動層
を支持可能な層の第一のセットが、該基板部分とともに
又は基板部分を有さず形成され、第二のパラメーターを
有する第二の放射ビームを発生する第二のレーザー放射
QW能動層を支持可能な層の第二のセットが、該基体と
ともに又は基体を有さず形成され、該第一のQW能動領
域が該第二のQW能動領域と異なるレベルであり、
(c)該基板の第一の部分を該第一の層のセットによっ
て、第一のパラメーターを有する該第一の放射ビームを
発生するための該第一の能動層を有する第一のQWレー
ザーを形成するように接続する手段と、(d)該基板の
第二の部分を該第二の層のセットによって、第二のパラ
メーターを有する該第一の放射ビームを発生するための
該第二の能動層を有する第二のQWレーザーを形成する
ように接触する手段と、(e)該第一及び第二の接続手
段が選択的に拡散又はインプラントされた領域を含む、
ことを特徴とするレーザーアレイ。Further (2) is a laser array:
(A) a common substrate having a semiconductor substrate portion, and (b) a general planar stack of semiconductor layers on the substrate portion,
A first set of layers, the stack of first layers being capable of supporting a first laser radiation QW active layer that produces a first radiation beam having a first parameter, is provided with or on the substrate portion. A second set of layers capable of supporting a second laser radiation QW active layer formed with no substrate and generating a second radiation beam having a second parameter, with or without the substrate. Is formed, the first QW active region is at a different level than the second QW active region,
(C) a first QW laser having a first active layer for generating a first beam of radiation having a first parameter through a first portion of the substrate by the set of first layers. Means for connecting to form a first radiation beam having a second parameter by means of: (d) a second portion of the substrate by a second set of layers; Means for contacting to form a second QW laser having an active layer of, and (e) a region where the first and second connecting means are selectively diffused or implanted.
A laser array characterized in that.
【0015】またこれらのレーザーアレイの製造方法と
して、(3)QWレーザーアレイの製造方法であって:
(a)半導体基材部分を有する通常の基板を準備し、
(b)該基板部分上に半導体層の積層を形成し、(c)
前記積層を、それぞれ第一と第二のパラメーターを有す
る、それぞれ第一と第二の放射ビームを発生する、それ
ぞれ第一と第二のレーザー放射QW能動層を支持可能な
層の第一及び第二のセットが、該基板部分とともに又は
基板部分を有さず形成されるように処理され、(d)該
基板の第一の部分を該第一の層のセットによって、第一
のパラメーターを有する該第一の放射ビームを発生する
ための該第一の能動層を有する第一のQWレーザーを形
成するように接触し、(e)該基板の第二の部分を該第
二の層のセットによって、第二のパラメーターを有する
該第二の放射ビームを発生するための該第二の能動層を
有する第二のQWレーザーを形成するように接触する、
各ステップを含むことを特徴とするレーザーアレイの製
造方法等が、挙げられる。Further, as a method of manufacturing these laser arrays, (3) a method of manufacturing a QW laser array, including:
(A) Prepare a normal substrate having a semiconductor substrate portion,
(B) forming a stack of semiconductor layers on the substrate portion, (c)
The stack is provided with first and second layers respectively capable of supporting first and second laser radiation QW active layers respectively producing first and second radiation beams respectively having first and second parameters. Two sets are treated to be formed with or without the substrate portion, and (d) a first portion of the substrate having a first parameter with the first set of layers. Contacting to form a first QW laser having the first active layer for generating the first beam of radiation, (e) setting a second portion of the substrate to the set of second layers Contacting to form a second QW laser having the second active layer for generating the second beam of radiation having a second parameter,
Examples thereof include a method for manufacturing a laser array, which includes each step.
【実施例】本発明の特徴は異なるパラメーターの放射ビ
ームを放出するようにレイジング(レーザー作動)でき
る能動領域を保持することができる複数の層がエピタキ
シャル成長される頂部に有する半導体基板を含む共通体
(ボディ)を提供することである。次に、構造体は、第
一ボディ部分が、あるパラメーターを有する第一のビー
ムを放射する第一の能動領域を含み、第二ボディ部分
が、異なるパラメーターを有する第二のビームを放射す
る第二の能動領域を含むように形成され、接触される。
本発明の最も重要な点は、スタックされた複数の層のう
ち、あるものは適切に接触されれば第一のビームを放射
し、他のものは適切に接触されれば第二のビームを放射
するスタックを有する構造体である。その結果は、異な
った特性を有する多重ビームを有するQWタイプのレー
ザーアレイとなる。多くの場合、本発明を限定的するも
のではないが、多重ビームは共通体の隣接する能動領域
から放出される、多くの場合、単に二種類のビームが放
射されるにすぎないが、例えば、二つの異なった波長又
は異なった偏りでのビーム、しかしながら、再度述べる
が、本発明は、それに限定されず、三種類やさらに多種
類のビームを生成しうる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A feature of the present invention is that a common body comprising a semiconductor substrate having a top layer on which a plurality of layers capable of holding active regions that can be lased to emit radiation beams of different parameters are epitaxially grown. Body). The structure then comprises a first body portion comprising a first active region emitting a first beam having a certain parameter and a second body portion emitting a second beam having a different parameter. Formed and contacted to include two active regions.
The most important aspect of the present invention is that among the stacked layers, one emits a first beam when properly contacted and another emits a second beam when properly contacted. It is a structure having a radiating stack. The result is a QW type laser array with multiple beams with different characteristics. Often, but not limiting of the invention, multiple beams are emitted from adjacent active regions of a common, often with only two types of beams being emitted, for example: Beams at two different wavelengths or at different polarizations, but again, the invention is not so limited and can produce three or more different beams.
【0016】提案された構造は、2つのスタックされた
セットのエピタキシャル成長した層を利用しており、各
セットは、能動領域を含むが、しかしながら、成長の後
は、第一のセットの領域は、接触の目的のために、第二
の能動領域を含む第二のセットの層までエッチングされ
る。この方法においては、各エミッターのレーザー発生
(レイジング)領域は異なる波長を有する異なる能動領
域中に置かれ、それらの駆動条件とは独立している。こ
のように形成された2つのレーザーは、それらの能動領
域のための2つの個別の層を用いるので、関連する駆動
条件とは独立した、個別の波長を持つように設計されう
る。この技術と概念とは、発光器(イルミネータ)を実
現するのに用いられる特定のタイプのレーザーデバイス
設計として独立して利用されうる。そして、このため、
これらは電気−光学線形モジュレータとして用いるのに
好適な如何なる過去の、現在の、そして未来のQW型の
デバイス設計にも含まれうるのである。The proposed structure utilizes two stacked sets of epitaxially grown layers, each set containing an active region, however, after growth, the first set of regions is: For contact purposes, a second set of layers including the second active area is etched. In this method, the lasing regions of each emitter are placed in different active regions with different wavelengths, independent of their driving conditions. The two lasers thus formed use two separate layers for their active regions and thus can be designed to have separate wavelengths independent of the associated driving conditions. This technique and concept can be independently utilized as the particular type of laser device design used to implement the illuminator. And for this reason,
These can be included in any past, present, and future QW type device design suitable for use as an electro-optical linear modulator.
【0017】図1は、デュアルレーザーデバイスを実現
するための好適なエピタキシャル層のセットの一例(ス
ケールは考慮されていない)を示し、図2は、引続いた
2つのセットへのパターン形成後の同じ層のセットを示
し、それらは、それぞれ独立した方法で動作されうる2
つの隣接したレーザーを提供するように接点が付加され
ている。FIG. 1 shows an example of a suitable set of epitaxial layers (scale not taken into account) for realizing a dual laser device, and FIG. 2 shows the subsequent two sets after patterning. 2 shows the same set of layers, each of which can be operated in an independent way 2
Contacts are added to provide two adjacent lasers.
【0018】図1は、さらに本発明に従った、同じ基板
上にスタックする方法で2つの分離したQWレーザー構
造体を構成する方法をも示している。一つの共通基体2
0が準備される。この実施例においては、基体20は、
GaAsのN+ 基板10を含む。その上に、汎用の手段
によって11〜19で示される9つのエピタキシャル半
導体層が成長する。参照された特許及び前記関連特許で
述べられた多くの公知の技術を適用することができ、こ
れらの記載もまた文献として援用される。限定と見做さ
れるべきでない一実施例は、公知のMO−CVD成長技
術を使用している。この実施例及びそれに続くものにお
いては、二成分、三成分、四成分III-V半導体複合物が
用いられる。なぜならば、それらは、技術の現状におい
ては、可視及び近可視レンジにおける最も有効なレーザ
ーダイオードを製造することが見出されたためである。
しかしながら、本発明はそのような複合物に限定され
ず、スタックの層を用いてレーザー作動能動領域を製造
することができる如何なる化学的系にも適用することが
できる。FIG. 1 also illustrates a method of constructing two separate QW laser structures in a stacking manner on the same substrate, in accordance with the present invention. One common substrate 2
0 is prepared. In this embodiment, the substrate 20 is
It includes a GaAs N + substrate 10. Nine epitaxial semiconductor layers denoted by 11 to 19 are grown thereon by a general-purpose means. Many of the known techniques mentioned in the referenced patents and the related patents above may be applied, and these descriptions are also incorporated by reference. One example, which should not be considered limiting, uses known MO-CVD growth techniques. In this example and the following, binary, ternary, and quaternary III-V semiconductor composites are used. Because they are found in the state of the art to produce the most effective laser diodes in the visible and near-visible range.
However, the invention is not limited to such composites, but can be applied to any chemical system in which the layers of the stack can be used to fabricate a laser actuated active region.
【0019】エピタキシャル層11〜19は、本実施例
においては以下のような組成を有する: 層番号 組成 機能 11 N−型 AlGaAs クラッド層(被覆層) 12 AlGaAs 第一の能動層 13 P−型 AlGaAs クラッド層 14 P−型 GaAs 接触(接点)層 15 N−型 GaAs 接触層 16 N−型 AlGaAs クラッド層 17 AlGaAs 第二の能動層 18 P−型 AlGaAs クラッド層 19 P−型 GaAs 最上(キャップ)層 種々の層の厚さは、与えられた機能から、当業者にとっ
ては明白であろう。典型的に、QW型の能動層12及び
17は、残りの層よりも薄いであろう。図1の記載か
ら、基板10は第一のセットの層11〜14伴って、第
一の電位の量子井戸(QW)レーザーを形成し、第二の
セットの層15〜19は第二の電位のQWレーザーを形
成する。The epitaxial layers 11 to 19 have the following compositions in this embodiment: Layer number Composition Function 11 N-type AlGaAs cladding layer (coating layer) 12 AlGaAs First active layer 13 P-type AlGaAs Clad layer 14 P-type GaAs contact (contact) layer 15 N-type GaAs contact layer 16 N-type AlGaAs clad layer 17 AlGaAs second active layer 18 P-type AlGaAs clad layer 19 P-type GaAs top (cap) layer The thicknesses of the various layers will be apparent to those skilled in the art given the function given. Typically, the QW type active layers 12 and 17 will be thinner than the remaining layers. From the description of FIG. 1, the substrate 10 forms a first potential quantum well (QW) laser with the first set of layers 11-14 and the second set of layers 15-19 has a second potential. To form a QW laser.
【0020】基体20中の選択領域の中の不純物を更に
導入することによって、及び/又は、他の公知の分離
(隔離)技術によって、及び好適な接点を与えることに
よって、独立してアドレス可能な、平行した、QWレー
ザーのアレイ(配列)が得られる。二つのレーザーの本
質的類似性は、引き続くプロセスを単純にする。参照番
号22及び23によって表示される、異なるセットの層
11〜19を用いることによって、レーザーは、異なる
パラメーターを有する放射ビームを生起することが可能
とされる。本実施例においては、第一及び第二のレーザ
ーは、各々第一及び第二の波長の放射ビーム放出するよ
うに形成される。Independently addressable by further introducing impurities in selected regions in the substrate 20 and / or by other known isolation techniques and by providing suitable contacts. A parallel, array of QW lasers is obtained. The essential similarity of the two lasers simplifies the subsequent process. By using different sets of layers 11-19, denoted by reference numerals 22 and 23, the laser is capable of producing a radiation beam with different parameters. In this embodiment, the first and second lasers are configured to emit radiation beams of first and second wavelengths, respectively.
【0021】クロスカップリング(交差連結)を回避
し、所望の接触を達成するための、望ましい実施例は、
独立したレーザーを得るための図1の構造体を物理的に
形成する。これは、好ましくは、汎用のマスキング技術
と汎用のエッチング液を用いることによってなされ、図
2(これから、接点金属25〜28を除いたもの)の半
導体構造体が製造される。指示されたレベルにエッチン
グを限定するために、公知のエッチング停止層を用いる
ことができる。例えば、層14と15との間にGaIn
Pの薄層(図示せず)を用いることによって、H2O2/H3P
O4の如きエッチング液は重ねられた層15〜19の全て
をエッチングするがGaInP層で停止する。同様に、
層15と16との間にGaInP薄層(図示せず)を設
けることにより、H2O2/H3PO4の如きエッチング液は重ね
られた層15〜19の全てをエッチングするがGaIn
P層をエッチングしない。代わりに、AlGaInP
が、5H2SO4:H2O2:H2Oの如きエッチング液に対しては、
エッチング停止層として用いることができる。The preferred embodiment for avoiding cross-coupling and achieving the desired contact is:
Physically form the structure of FIG. 1 to obtain an independent laser. This is preferably done by using a general purpose masking technique and a general purpose etchant to produce the semiconductor structure of Figure 2 (without contact metals 25-28). Known etch stop layers can be used to limit the etching to the levels indicated. For example, GaIn between layers 14 and 15
By using a thin layer of P (not shown), H 2 O 2 / H 3 P
Such etchant O 4 is etched all the layers 15 to 19 are superimposed but stops at GaInP layer. Similarly,
By providing a GaInP thin layer (not shown) between layers 15 and 16, an etchant such as H 2 O 2 / H 3 PO 4 etches all of the overlaid layers 15-19, but GaInP does not.
Do not etch the P layer. Instead, AlGaInP
However, for an etching solution such as 5H 2 SO 4 : H 2 O 2 : H 2 O,
It can be used as an etching stop layer.
【0022】さらに、層15と16との間のエッチング
停止層は、AlGaAsを下方のGaAsまでエッチン
グするHCl やHBr をエッチング液として使用することに
よって省略できる。他の公知の方法もまた、図2に示さ
れる層となるようにエッチングを制限するために用いる
ことができる。Further, the etch stop layer between layers 15 and 16 can be omitted by using HCl or HBr as the etchant, which etches AlGaAs down to GaAs. Other known methods can also be used to limit the etching to the layer shown in FIG.
【0023】エッチング処理に続いて、Cr−Au又は
Ti−Pt−Auメタライゼーション(金属被覆法)の
如き好適な接点が、図示された層25〜28の接点を形
成するために、提供されうる。Following the etching process, suitable contacts, such as Cr-Au or Ti-Pt-Au metallization, can be provided to form the contacts of the illustrated layers 25-28. .
【0024】接点25、基板10、層11〜14及び接
点26によって構成される右側の構造体は、層12に能
動領域を有する第一のQWレーザーを形成する。接点2
7、層15〜19及び接点28によって構成される中央
部と左側の構造体は、層17に能動領域を有する第二の
QWレーザーを形成する。能動領域層12及び17を異
なる構成成分を有するように選択することによって、得
られるレーザービームが異なった波長を有するようにな
る。図2中に示されないところのものは、通常の、汎用
の、反射端及びレーザー動作を増幅するキャリア粒子及
び光子の横方向拡散を防止するための他の(剥離された
制限領域の如き)構造体である。汎用の技術のすべて
が、製造される分離QWレーザー構造体に容易に適用さ
れうる。The structure on the right formed by the contact 25, the substrate 10, the layers 11-14 and the contact 26 forms a first QW laser having an active region in the layer 12. Contact 2
The central and left side structure formed by 7, layers 15-19 and contact 28 forms a second QW laser with an active region in layer 17. By choosing the active region layers 12 and 17 to have different constituents, the resulting laser beams will have different wavelengths. Not shown in FIG. 2 are conventional, general purpose, reflective edges and other structures (such as stripped confined regions) for preventing lateral diffusion of carrier particles and photons that amplify the laser action. It is the body. All conventional techniques can be readily applied to the manufactured discrete QW laser structure.
【0025】記載されるように、接点25及び26との
間に適切な電圧が印加された時、電流は、右側にある第
一の層の能動領域12のみを通って流れるであろう。同
様に、接点27及び28との間に適切な電圧が印加され
た時、電流は、中央部にある第二の層の能動領域17の
みを通って流れるであろう。このため、双方のレーザー
は独立してアドレスされる。第一と第二のレーザーが、
それらの能動領域のための分離層を用いるので、それら
は、簡単に、それらの関連した運転条件から独立の分離
した波長を有するように設計されうる。さらに、接点を
作製するための層を含有する好ましいスタックされた層
及びこれらのQW構造体中に用いられている半導体タイ
プは、良好な電気接点を提供する固有のP−N−P構造
体を製造する。As described, when a suitable voltage is applied between contacts 25 and 26, current will flow only through the active region 12 of the first layer on the right side. Similarly, when a suitable voltage is applied between contacts 27 and 28, current will only flow through the central second region active region 17. Therefore, both lasers are addressed independently. The first and second lasers
By using a separation layer for their active regions, they can simply be designed to have separate wavelengths independent of their associated operating conditions. Further, the preferred stacked layers containing layers for making contacts and the semiconductor types used in these QW structures provide unique P-N-P structures that provide good electrical contacts. To manufacture.
【0026】図3は、現実に実行に移されたレーザー配
列30を描いており、そこには、3つの異なる波長λ1
〜λ3 で放出する、3つの独立してアドレス可能なQW
レーザー31〜33を含んでいる。図3は最終的な製造
物を示している。構成は、図1のそれと類似している
が、このケースにおいては、長円形で表される3つの能
動層が含まれている。GaAs基板体が頂部上の層の配
列は、底部から頂部に向かって(図3には示されない
が)以下のようである: 層番号 組成 機能 1 N−型 AlGaAs クラッド層(被覆層) 2 AlGaAs 第一の能動層 3 P−型 AlGaAs クラッド層 4 P−型 GaAs 接触層 5 N−型 GaAs 接触層 6 N−型 AlGaAs クラッド層 7 InGaAs 第二の能動層 8 P−型 AlGaAs クラッド層 9 P−型 GaAs 接触層 10 P−型 AlGaAs クラッド層 11 AlGaAs 第三の能動層 12 N−型 AlGaAs クラッド層 13 N−型 GaAs キャップ層 層の順序における他の変形例もまた可能である。FIG. 3 depicts a laser array 30 that has been put into practice, in which there are three different wavelengths λ 1
3 independently addressable QWs emitting at ~ λ 3
It includes lasers 31-33. Figure 3 shows the final product. The configuration is similar to that of Figure 1, but in this case includes three active layers represented by oval shapes. The arrangement of the layers on the top of the GaAs substrate is from bottom to top (not shown in FIG. 3) as follows: Layer number Composition Function 1 N-type AlGaAs cladding layer (coating layer) 2 AlGaAs First active layer 3 P-type AlGaAs clad layer 4 P-type GaAs contact layer 5 N-type GaAs contact layer 6 N-type AlGaAs clad layer 7 InGaAs Second active layer 8 P-type AlGaAs clad layer 9 P- Other variations in the order of type GaAs contact layer 10 P-type AlGaAs cladding layer 11 AlGaAs third active layer 12 N-type AlGaAs cladding layer 13 N-type GaAs cap layer are also possible.
【0027】図1の実施例の如く、左側の第一の能動層
35は最低レベルであり、右側の第二の能動層36は中
間のレベルであり、中央部の第三の能動層37は最高レ
ベルであった。共通接点38は、底部に配設され、金属
ストリップ39〜40は、能動領域の各々の上にそれぞ
れ配設され、第二の接点として働く。各々のレーザー
は、ストリップ39〜41と共通接点38との間に印加
される電圧によって、独立にアドレスされうる。2つの
構造体の垂直間隔は、好ましくは、エピタキシャル層の
厚みによって決定され、横方向の間隔は、接触とクロス
トーク限界との両立が可能な限り小さくなるように選択
される。このケースにおいては、複数の能動領域間の横
方向間隔は、約55umであり、最低部35と最後部3
7の能動領域の間の間隔は、約5umであった。As in the embodiment of FIG. 1, the first active layer 35 on the left is at the lowest level, the second active layer 36 on the right is at the intermediate level, and the third active layer 37 in the center is It was the highest level. A common contact 38 is disposed on the bottom and metal strips 39-40 are disposed on each of the active areas, respectively, to serve as a second contact. Each laser can be independently addressed by a voltage applied between strips 39-41 and common contact 38. The vertical spacing of the two structures is preferably determined by the thickness of the epitaxial layer, and the lateral spacing is chosen to be as small as possible in contact and crosstalk limits. In this case, the lateral spacing between the active areas is about 55 um, with the lowest part 35 and the last part 3
The spacing between the 7 active areas was approximately 5 um.
【0028】図4(A)〜図4(C)は、レーザー31
〜33それぞれに対する、それぞれの電力出力対入力電
流特性と波長を含む他の動作特性を示している。FIGS. 4A to 4C show a laser 31.
~ 33 show the respective power output vs. input current characteristics and other operating characteristics including wavelength.
【0029】本発明は、異なる波長のビームを発生する
共通の構造体上の複数のレーザーに限定されない。ま
た、他のパラメーターは、分離された接触と多重(複数
の)ビームを選択的に発生するために別々に接触及び駆
動するための手段を伴う多重(複数の)能動層をスタッ
クするというこの理論を用いることによって変更される
ことができる。図5及び図6の実施例においては、異な
る偏り(偏光)を有するビームが発生される。The present invention is not limited to multiple lasers on a common structure producing beams of different wavelengths. Another parameter is also this theory of stacking multiple active layer (s) with separate contacts and means for separately contacting and driving to selectively generate multiple beam (s). Can be changed by using. In the embodiment of FIGS. 5 and 6, beams with different polarizations are generated.
【0030】前記の確認された関連するケース、米国特
許出願番号第948,524号及び同第948,522
号においては、構造体は横方向電気的(TE)及び横方
向磁気的(TM)偏り(偏光)のビームを発生すること
が記載されている。TE又はTM偏光ビームのいずれか
を発生させるQWレーザーを製造するいくつかの技術も
また記載されている。例えば、もしも、能動層が単一Q
Wを含み、エネルギー減衰状態において、実質的に同時
に発生する軽い正孔(ライトホール)及び重い正孔(ヘ
ビーホール)バンドを現すとき、放射の偏りは、そのい
き値キャリア密度及び温度、ファセット反射性の如きそ
の他のファクターによって決定される。いき値キャリア
密度は、レーザー構造中への、選択的な移入欠損によっ
て変化されうる。また、2つのQW及び参照された関連
のケースにおいて記載された、ある構造体(合成物)の
場合は、ひずみがなく、圧縮ひずみを与えられた物質
は、TEモードにおいては通常に発振するが、ある張力
でひずみを与えられた物質では、TMモードにおいても
発振しうる。The above identified relevant cases, US Patent Application Nos. 948,524 and 948,522.
In the publication, it is described that the structure produces a beam of transverse electrical (TE) and transverse magnetic (TM) polarization. Several techniques for making QW lasers that generate either TE or TM polarized beams have also been described. For example, if the active layer has a single Q
When the light hole and the heavy hole bands that include W and are generated at the same time in the energy decay state are generated at the same time, the emission bias is the threshold carrier density and temperature, facet reflection. Determined by other factors such as gender. The threshold carrier density can be altered by selective transfer defects in the laser structure. Also, in the case of certain structures (composites) described in the two QWs and the related cases referred to, there is no strain and the compressively strained material oscillates normally in the TE mode. A material strained with a certain tension can oscillate even in the TM mode.
【0031】これらの及び類似の教示は、TEモード、
TMモードのそれぞれにおいて発振して、共通の基板上
で独立にアドレス可能なレーザー構造体からの双方に偏
光化されたビームを生成する能動領域を使用することに
より本発明に組み込まれる。These and similar teachings are for TE mode,
This is incorporated into the present invention by using an active region that oscillates in each of the TM modes to produce a bi-polarized beam from an independently addressable laser structure on a common substrate.
【0032】図5は、共通の基体接点を有しているデュ
アル偏光レーザーを提供する構造体の一形態を端面で示
す概略図である。基板、半導体層及び接点金属の構造体
の構成がこの図に示されている。左側のレーザー50
は、基板51及び、圧縮ひずみを与えられたQW能動層
52、底部接点53及び最上部接点54を含む左側の層
のセットを用いており、波長約650nmでTE偏光化
された放射線を生成する。右側のレーザー56は、基板
51、QW能動層57、底部接点53及び最上部接点5
8を用いており、およそ同じ波長でのTM偏光化ビーム
を生成する。たとえ、TM能動層57もまた左側のレー
ザー50に配置されたとしても、それは、能動層52よ
りも更に高いしきい値電流を要求する。その結果、左側
のレーザー50は、TMモード発振を起こすのに必要な
しきい値に電流が到達する以前に、TEモードにおいて
発振を起こしうる。右側のレーザー56のエッチングに
よる形成は、右側上のTE能動層52を除去した。Al
GaInP層は、双方の能動層の側面に位置しており、
制限層として機能する。FIG. 5 is a schematic end view of one form of structure that provides a dual polarized laser having a common substrate contact. The structure of the substrate, semiconductor layer and contact metal structure is shown in this figure. Laser 50 on the left
Uses a substrate 51 and a set of left layers including a compressively strained QW active layer 52, a bottom contact 53 and a top contact 54 to produce TE polarized radiation at a wavelength of about 650 nm. . The laser 56 on the right side includes a substrate 51, a QW active layer 57, a bottom contact 53 and a top contact 5.
8 is used to produce a TM polarized beam at approximately the same wavelength. Even if the TM active layer 57 is also located on the left laser 50, it requires a higher threshold current than the active layer 52. As a result, the left laser 50 may oscillate in TE mode before the current reaches the threshold required to cause TM mode oscillation. The formation by etching of the laser 56 on the right side removed the TE active layer 52 on the right side. Al
The GaInP layer is located on the side of both active layers,
Functions as a limiting layer.
【0033】この実施例もまた、過剰なエッチングを防
止するためのエッチング停止層59、60を用いている
ことが示されている。This embodiment is also shown to use etch stop layers 59 and 60 to prevent overetching.
【0034】図6は、デュアル偏光レーザーであるが、
独立の、共有されない接点を有するレーザーを提供する
類似の実施例を示す。類似の構成要素に対しては、図5
と同じ参照番号が用いられている。主要な変更点は、左
側のレーザー50にN型層62を付加したことであり、
該N型層62は、最上部にある金属接点63に対して接
触(点)層として機能する。このため、左側のレーザー
50のためのこの2つの接点は、54と63であり、右
側のレーザー56には、58と53が残る。この場合、
エッチング停止層は存在しないので、選択的なエッチン
グは、例えば、アルミニウムを含有しない層62をエッ
チングしないエッチング液、HCl:H2O 又はHBr:H2O 、を
アルミニウム含有層に用いることにより得られる。この
ため、層62もまたエッチング停止要素として機能す
る。FIG. 6 shows a dual polarization laser,
7 illustrates a similar embodiment providing a laser with independent, non-shared contacts. For similar components, see FIG.
The same reference numbers are used. The main change is the addition of an N-type layer 62 to the left laser 50,
The N-type layer 62 functions as a contact (dot) layer for the uppermost metal contact 63. Thus, the two contacts for the left laser 50 are 54 and 63, while the right laser 56 leaves 58 and 53. in this case,
Since there is no etch stop layer, selective etching is obtained, for example, by using an etchant that does not etch the aluminum-free layer 62, HCl: H 2 O or HBr: H 2 O, for the aluminum-containing layer. . Thus, layer 62 also functions as an etch stop element.
【0035】その結果として、狭い間隔において、TE
及びTM偏光のいずれかの独立してアドレス可能な複数
の(マルチ)ビーム出力を有するモノリシックレーザー
源のための、構造体が実現する。該構造体は、前述の如
く、モノリシック構造体がそうであったようなレーザー
の1つの利得を損なうキャビティー内欠損メカニズムを
必要としない。As a result, in a narrow interval, TE
A structure is realized for a monolithic laser source with independently addressable multiple (multi) beam outputs of either T and TM polarization. The structure does not require an intracavity defect mechanism that compromises the gain of one of the lasers as did monolithic structures, as described above.
【0036】好ましい実施例においては、それぞれの能
動層は、基体上で、異なる高さとなる。好ましくは、複
数層のスタックは、参照された関連のケースにおいて記
述されたように、圧縮歪みを与えられた/ひずみのない
量子井戸構造体又は伸張歪みを与えられたTM偏光化の
ためのものを用いる。好ましくは、より低い構造体は、
より多くの、より高しきい値TM偏光下に適合するよう
形成され、このため、電圧が印加されると、TMモード
において垂直的により高く、より低いしきい値のレーザ
ーのみが動作される。TM動作を達成するため、より高
いレーザーが、除去されるか又は別個横方向の接点が付
加され、そして、そのレーザーを動作する。In the preferred embodiment, each active layer is at a different height above the substrate. Preferably, the multi-layer stack is for compressive strained / unstrained quantum well structures or for tensile strained TM polarization as described in the relevant case referenced. To use. Preferably, the lower structure is
It is shaped to fit under more, higher threshold TM polarization, so that when a voltage is applied, only the vertically higher and lower threshold lasers are operated in TM mode. To achieve TM operation, the higher laser is either removed or a separate lateral contact is added and the laser is operated.
【0037】これらの記載された実施例において化学的
エッチング技術は異なる能動層を有する、異なるセット
に層状構造体を形成させるのに用いられたが、本発明
は、この形成技術に制限されるものではない。マスクさ
れていない基体領域を蝕刻するためにイオン又は電子の
衝撃に依存する当該分野でよく知られているイオンミリ
ング及び類似のドライエッチング技術も代わりに使用さ
れうる。同様に、公知の精密機械加工技術、例えば、コ
ンピュータ制御レーザービームによって選択的に作動さ
れるガスエッチングプロセス等も用いられうる。さらな
る代替技術としては、IEEEトランス エレクトロン
デバイス(IEEE Trans. Electron Devices)第35巻
第6号第724〜730頁(1988年刊行)に記載の
タイプのICベースの精密製造プロセスも用いうる。こ
れらのプロセスは、共通にフォトリトグラフ(光蝕刻
法)技術又はコンピュータ制御を用いており、様々な基
体領域の正確な形成と接触を可能にする。このため、本
発明による方法は、互いに正確に位置合わせされ、例え
ば、マルチステーション、多色ROS、又は、線形モジ
ュラによって印刷の解像度を向上させるために好適な、
多重(マルチ)波長又は多重偏光化レーザー源を製造す
るための問題を解決したものである。Although chemical etching techniques were used in these described embodiments to form layered structures in different sets with different active layers, the present invention is limited to this formation technique. is not. Ion milling and similar dry etching techniques well known in the art that rely on ion or electron bombardment to etch unmasked substrate regions may alternatively be used. Similarly, known precision machining techniques, such as a gas etching process selectively activated by a computer controlled laser beam, may also be used. As a further alternative, an IC-based precision manufacturing process of the type described in IEEE Trans. Electron Devices Vol. 35, No. 6, pp. 724-730 (1988) may be used. These processes commonly use photolithographic techniques or computer control to allow precise formation and contact of various substrate areas. For this reason, the method according to the invention is precisely aligned with one another and is suitable for improving the resolution of printing, for example by multi-station, multi-color ROS or linear modular,
It solves the problem for manufacturing multi-wavelength or multi-polarized laser sources.
【0038】隣接したレーザー構造体の垂直間隔距離
は、好ましくはエピタキシャル層の厚みによって決定さ
れ、横方向の離間距離は、接触と漏話(クロストーク)
の制限とを両立させられる限りにおいて、出来るだけ小
さく選択される。The vertical spacing of adjacent laser structures is preferably determined by the thickness of the epitaxial layer, and the lateral spacing is the contact and crosstalk.
It is selected as small as possible as long as it is compatible with the restriction of.
【0039】図7及び図8は、ステップ状(段状)構造
体を提供するための層の選択的除去による形成に採用さ
れた本発明のさらなる実施例を示す。さまざまな層が、
以下の意味を有する以下の新たなテーマの理解を容易に
するために、図中にラベルが付されている;クラッド
は、クラッド層の略である;SCHは、分離(セパレー
ト)制限(コンファインメント)異形構造体(ヘテロス
トラクチュアー)のかしら文字であり、公知の、薄い、
高QW屈折率インデックス光学制限層をQW層の両側に
付加して、発生した放射線の導波層を提供することを意
味する。これは、例えば、図6において、QW層52及
び56の側面にある、2つの0.14umのAlGaI
nP層に対応する。FIGS. 7 and 8 show a further embodiment of the invention employed in forming by selective removal of layers to provide a stepped structure. Various layers
In order to facilitate the understanding of the following new themes, which have the following meanings, they are labeled in the figures; clad is an abbreviation for clad layer; SCH stands for separation (confinement). ) It is a captain character of a heteromorphic structure, and is well known and thin.
It is meant to add a high QW index index optical confinement layer on both sides of the QW layer to provide a waveguiding layer for the generated radiation. This is the case, for example, with two 0.14 um AlGaI flanks of the QW layers 52 and 56 in FIG.
Corresponds to the nP layer.
【0040】バリアー減少層は、レーザーダイオードの
直列抵抗を減少させるために付加される公知の層であ
る。The barrier reduction layer is a known layer added to reduce the series resistance of the laser diode.
【0041】図7の実施例は、前述の幾何学的形状と
は、左側の低位のダイオード構造体70が、N層71が
底部において、底部接点72と接触し、P+ 層73が最
上部で接点74と接触している通常の層の配列を有する
点が異なる。右側のレーザーダイオード75は同じP+
層73及び接点74が接触し、N+ 層76及び最上部に
あるその接点77が4接触する逆の配列を有している。
SCH/QW層78、79の異なる構造は、異なる波長
の出力を結果として示す。さらに、エッチング停止層は
この実施例においては必要とされない。The embodiment of FIG. 7 differs from the geometry described above in that the lower diode structure 70 on the left is in contact with the bottom contact 72, with the N layer 71 at the bottom and the P + layer 73 at the top. The difference is that it has the usual arrangement of layers in contact with the contacts 74 at. The laser diode 75 on the right has the same P +
Layer 73 and contact 74 are in contact and N + layer 76 and its contact 77 at the top have four contacts in the opposite arrangement.
The different structures of the SCH / QW layers 78, 79 result in different wavelength outputs. Furthermore, an etch stop layer is not needed in this embodiment.
【0042】図8の実施例では、2つの通常のレーザー
ダイオード配列が存在する。左側のレーザー70(同じ
番号を使用している)は、図7と同じであるが、右側の
レーザー81は、接点83を有する付加的N+ 層82を
含み、頂部のP+ 層84とその接点層85とで接点対を
形成するために協力している。In the embodiment of FIG. 8, there are two conventional laser diode arrays. The laser 70 on the left (using the same numbers) is the same as in FIG. 7, but the laser 81 on the right includes an additional N + layer 82 with a contact 83 and a top P + layer 84 and its. Cooperate with contact layer 85 to form contact pairs.
【0043】図8の実施例は、実行され、以下の結果を
得た。左側のAlGaAsレーザーは、837nmのレ
ーザーを発生する。その電圧出力/電流特性は、200
A/cm2 におけるしきい値と25.8%/ファセット
の効率(カーブの傾き)を有した。左側のAlGaIn
Pレーザーは、690nmでレーザーを発生し、260
A/cm2 のしきい値と20.6%/ファセットの効率
を有した。The embodiment of FIG. 8 was carried out with the following results. The AlGaAs laser on the left produces a 837 nm laser. Its voltage output / current characteristic is 200
It had a threshold at A / cm 2 and an efficiency (curve slope) of 25.8% / facet. AlGaIn on the left
The P-laser emits a laser at 690 nm and emits 260
It had a threshold of A / cm 2 and an efficiency of 20.6% / facet.
【0044】図9及び図10は、プレーナ構造を形成す
るために拡散又はインプラントされた領域によって形成
すること用いた2つの付加的なデュアルビームの実施例
を示す。再度、理解を助けるために、様々な層にラベル
が付与されている。87、88で示される長円形の領域
において放出を行う2つのレーザーが形成されている。
観察されるように、図9の実施例においては、層は全て
P型である。所望のN−P接合及び接触は、シリコンの
如き不純物を形成するN型の選択的拡散89、90によ
って形成されている。左側の拡散89は、上部能動層9
1及び低部能動層92を通過して、AlGaAsレーザ
ーの下層のP−クラッド層93に到るように浸透してい
る。右側の拡散90は、AlGaAsレーザーの他のP
−クラッド層94に到るように浸透している。左側のA
lGaAsレーザーの2つの接点は、95、96で示さ
れる。右側のAlGaInPレーザーの2つの接点は、
97、98で示される。「エッチングされた部分」とラ
ベル付けされた領域100及び101は、最上部のP+
GaAs層102に望ましくない横方向電流が流れない
ように取り除かれている。別法として、拡散又はインプ
ラントは、望ましくない横方向電流の流れを防止するた
めに、領域100、101内の物質を半絶縁物質に変換
するために置換されうる。9 and 10 show two additional dual beam embodiments used by forming by diffused or implanted regions to form a planar structure. Again, the various layers are labeled to aid understanding. Two lasers are formed which emit in the oval areas indicated by 87 and 88.
As can be observed, in the example of Figure 9, the layers are all P-type. The desired NP junctions and contacts are formed by N-type selective diffusion 89, 90 forming impurities such as silicon. The diffusion 89 on the left side is the upper active layer 9
1 and the lower active layer 92 and penetrates to reach the P-clad layer 93 below the AlGaAs laser. The diffusion 90 on the right is the other P of the AlGaAs laser.
Penetrating to reach the cladding layer 94. A on the left
The two contacts of the lGaAs laser are shown at 95,96. The two contacts of the AlGaInP laser on the right side are
Shown at 97, 98. Areas 100 and 101 labeled "etched" are the top P +
It has been removed to prevent unwanted lateral current flow through the GaAs layer 102. Alternatively, the diffusion or implant can be replaced to convert the material in regions 100, 101 to a semi-insulating material to prevent unwanted lateral current flow.
【0045】図10に記載された変形例においては、類
似の構成要素は、同じ参照番号が付与されており、N+
クラッド層104が左側のAlGaAsレーザーのため
に設置され、単一のN型拡散105が、唯一、能動層9
1、92の双方の共通接点106を形成するために必要
とされる。In the variant shown in FIG. 10, similar components are given the same reference numbers and N +
A cladding layer 104 is provided for the AlGaAs laser on the left, and a single N-type diffusion 105 is the only active layer 9
Required to form a common contact 106 for both 1,92.
【0046】前述の一般的な構造体は、IRや可視光線
発生レーザーにも同様に適合される。結合された構造体
が成長するにつれ、構造体全体を通じて、フィルムの品
質を可能な限り高く保持できるように、エピタキシャル
層の高さの合計はできるだけ低いことが要求される。総
厚みは、クラッド層の厚みを最少化することにより保持
されうる。The general structure described above is similarly adapted to IR and visible light generating lasers. As the bonded structure grows, the total height of the epitaxial layers should be as low as possible to keep the quality of the film as high as possible throughout the structure. The total thickness can be maintained by minimizing the thickness of the cladding layer.
【0047】QWレーザーに適用されるための本発明の
技術は、一つの波長で独立したTM及びTE偏光化され
た出力を、他の波長でTM及びTE偏光化された出力に
組み合わせることによって拡張しうる。生成された4つ
のビームは、二色性の技術によって分割することがで
き、4色印刷のための4つのゼログラフステーションに
送られる。図5及び図6の構造体は640〜650nm
における放射のために設計される。しかしながら、ひず
み、厚み及び量子井戸のAl含有量を調整することによ
って、放射波長を変化させうる。このため、2つの波長
で2つの偏光で放射する4つのQWレーザー構造体は、
すべての4つの構造体を露出するようにエッチバックさ
れ、その後、図5に示される技術を用いて接触される、
スタックにおいて容易に成長されることができ、スタッ
クは、。代案としては、図5におけるタイプの2つの異
なる構造体が成長され、一方がλ1 におけるTE及びT
M偏光化された光を放射し、他方がλ2 におけるTE及
びTM偏光化された光を放射する。これら2つの構造体
は、その後、ハイブリット技術によって、互いにきわめ
て近接される。The technique of the present invention for application in QW lasers is extended by combining the TM and TE polarized outputs independent at one wavelength with the TM and TE polarized outputs at another wavelength. You can. The four beams produced can be split by a dichroic technique and sent to four xerographic stations for four-color printing. The structure of FIGS. 5 and 6 is 640 to 650 nm.
Designed for radiation in. However, the emission wavelength can be changed by adjusting the strain, thickness and Al content of the quantum well. Thus, four QW laser structures emitting at two wavelengths and two polarizations are
Etched back to expose all four structures and then contacted using the technique shown in FIG.
It can be easily grown in a stack, and the stack is. Alternatively, two different structures of the type in FIG. 5 are grown, one with TE and T at λ 1 .
It emits M-polarized light, the other emits TE and TM polarized light at λ 2 . These two structures are then brought into close proximity to each other by hybrid technology.
【0048】本発明の利点は以下の通りである: (1)QWレーザー構造体を用いることによって、狭い
間隔で、異なる波長又はTE及びTM偏光化された、若
しくはその両方の、独立してアドレス可能な複数のビー
ムを放出するモノリシック発生源が可能である; (2)出力の偏光を選択するのに、キャビティー内損失
メカニズムを必要としない; (3)垂直変位及びエッチング除去又は選択的拡散/イ
ンプラントが、クロストークの熱的、光学的及び電気的
成分に対する隔離となる; (4)この概念は、波長及び偏光スリッティング(分
別)を単一の形成または、モノリシック/ハイブリッド
形成に組み合わせることによって、4色印刷を可能にす
るように拡張される; (5)最終生成物は、本質的に類似であって、独立して
アドレス可能であり、狭い間隔のQWレーザーとなり、
それは容易に製造され、確立された公知の技術を用いる
ことができる。The advantages of the present invention are as follows: (1) Addressing independently at different wavelengths and / or at different wavelengths, TE and TM polarized, by using a QW laser structure. Possible monolithic sources emitting multiple beams are possible; (2) no intracavity loss mechanism is required to select the output polarization; (3) vertical displacement and etch removal or selective diffusion. / The implant provides isolation for the thermal, optical and electrical components of crosstalk; (4) This concept combines wavelength and polarization slitting into a single formation or monolithic / hybridization Extended to allow four-color printing; (5) The final products are essentially similar and independently addressed. It is possible, become a QW laser of narrow interval,
It is easily manufactured and can use well-established known techniques.
【0049】記載された、または記載されたこれらのも
のと類似のQWレーザー構造体を成長させる方法は、こ
の技術においてよく知られており、それらは本願で引用
された文献のみならず多くの刊行された論文にも見出す
ことができる。それらの論文としては、例えば、アプラ
イ オブ フィジカル レター(Appl. Phys.Lett.)第
60巻第16号、第1927〜1929頁(1992年
4月20日発行)及びこの中に引用された文献;及びS
PIE第1582巻「コミニュケーションとプロセシン
グのための統合オプトエレクトロニクス」第194〜2
05頁(1991年発行)及びこの中に引用された文献
等が含まれる。Methods for growing QW laser structures described, or similar to those described, are well known in the art, and they are numerous publications as well as the references cited herein. It can also be found in published papers. Examples of these papers include, for example, Apply of Physical Letter (Appl. Phys. Lett.) Vol. 60, No. 16, pp. 1927 to 1929 (published on April 20, 1992) and references cited therein; And S
PIE Vol. 1582 "Integrated Optoelectronics for Communication and Processing" Vol. 194-2
Page 05 (published in 1991) and references cited therein are included.
【0050】本発明は、さらに、このケース中に例とし
て与えられた物質の特別な組み合わせに限定されないこ
とは理解されよう、しかし、。QWレーザーを製造する
のに適する参照された先行技術と共にこの記載されたケ
ースの組み合わせの全ても包含される。特に有用な組み
合わせは、AlGaAs又はInGaAs又はAlGa
InPを能動層として含み、AlGaAs又はAlGa
InPを含んだクラッド層が側面に位置している。It will be understood that the invention is furthermore not limited to the particular combination of substances given by way of example in this case, however. All of the case combinations described are also included, along with the referenced prior art suitable for making QW lasers. A particularly useful combination is AlGaAs or InGaAs or AlGa
InP as an active layer, AlGaAs or AlGa
The cladding layer containing InP is located on the side surface.
【図1】本発明の二重レーザーデバイスを形成するため
の好適な中間構造体の断面図を示す。1 shows a cross-sectional view of a suitable intermediate structure for forming the dual laser device of the present invention.
【図2】異なる波長を生成する二重ビームレーザーを提
供するための中間構造体の断面図を示す。FIG. 2 shows a cross-sectional view of an intermediate structure for providing a dual beam laser that produces different wavelengths.
【図3】図1のレーザーに類似した、3つの異なる波長
を放出する三重ビームQWレーザー製造体の透視図を示
す。FIG. 3 shows a perspective view of a triple-beam QW laser product emitting three different wavelengths, similar to the laser of FIG.
【図4】図4(A)〜図4(C)は、図3に示すレーザ
ーそれぞれの、出力電力−入力電流特性の関係の特性を
示す。4 (A) to FIG. 4 (C) show characteristics of output power-input current characteristics of each of the lasers shown in FIG.
【図5】通常の基体に接触している2つの偏光化レーザ
ーを備えた構造体のうちの1態様の断面図を示す。FIG. 5 shows a cross-sectional view of one embodiment of a structure with two polarized lasers in contact with a conventional substrate.
【図6】2つの偏光化されたレーザーであって、独立し
ており、分配されていない接点を有するレーザーを備え
た類似の実施例の断面図を示す。FIG. 6 shows a cross-sectional view of a similar embodiment with two polarized lasers, the lasers having independent, non-distributed contacts.
【図7】ステップされた構造体を配設するための層の選
択的剥離による形成に採用された実施例の断面図を示
す。FIG. 7 shows a cross-sectional view of an embodiment employed to form a layer by selective stripping to provide a stepped structure.
【図8】2つの通常のレーザーダイオード配列が存在す
る本発明の実施例の断面図を示す。FIG. 8 shows a cross-sectional view of an embodiment of the invention in which there are two conventional laser diode arrays.
【図9】プレーナ構造を形成するために拡散された領域
を用いた付加的な2つのビームを発生する、層が全てP
型の実施例の断面図を示す。FIG. 9: Generates two additional beams using diffused areas to form a planar structure, all layers P
Figure 3 shows a cross-sectional view of a mold embodiment.
【図10】N+ クラッド層が左側のレーザーのために設
置され、単一のN型拡散が、能動層の双方の通常の接点
のために用いられた実施例の断面図を示す。FIG. 10 shows a cross-sectional view of an embodiment in which an N + cladding layer was placed for the left laser and a single N-type diffusion was used for both normal contacts of the active layers.
フロントページの続き (72)発明者 グレゴリー ジェイ.コバックス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94086 サニーベイル リリー アベニュ ー 1053 (72)発明者 デイビッド ピー.バウア アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95014 スプリング コート キュパティ ーノ フォールクリーク 11577Continued Front Page (72) Inventor Gregory Jay. Kovacs, California, USA 94086 Sunnyvale Lily Avenue 1053 (72) Inventor David Pee. Baua United States California 95014 Spring Court Cupertino Fall Creek 11577
Claims (1)
れぞれ第一と第二のパラメーターを有する、それぞれ第
一と第二の放射ビームを発生するための、それぞれ第一
と第二のレーザー放射QW能動層を支持可能な第一及び
第二のセットの層が、該基板部分とともに又は基板部分
を有さず形成される該積層された半導体層と、 (c)該第一の層のセットによって、第一のパラメータ
ーを有する該第一の放射ビームを発生するための該第一
の能動層を有する第一のQWレーザーを形成するように
該基体の第一の部分を接触する手段と、 (d)該第二の層のセットによって、第二のパラメータ
ーを有する該第二の放射ビームを発生するための該第二
の能動層を有する第二のQWレーザーを形成するように
該基体の第二の部分を接触する手段と、 を含むことを特徴とするレーザーアレイ。 (c)該基材の第一の部分を該第一の層のセットによっ
て、第一のパラメーターを有する該第一の放射ビームを
発生するための該第一の能動層を有する第一のQWレー
ザーを形成するように接続する手段と、 (d)該基材の第二の部分を該第二の層のセットによっ
て、第二のパラメーターを有する該第二の放射ビームを
発生するための該第二の能動層を有する第二のQWレー
ザーを形成するように接続する手段と、 を含むことを特徴とする。1. A laser array comprising: (a) a common substrate having a semiconductor substrate portion, and (b) a semiconductor layer laminated on the substrate portion, wherein the first and second parameters are provided, respectively. A first and a second set of layers capable of supporting a first and a second laser radiation QW active layer, respectively, for generating a first and a second radiation beam, respectively, together with the substrate portion or the substrate. (C) the first active for generating the first radiation beam having a first parameter by means of the stacked semiconductor layers formed without a portion; and (c) the set of first layers. Means for contacting a first portion of the substrate to form a first QW laser having a layer, and (d) by the set of the second layer, the second radiation beam having a second parameter. The second active to generate Laser arrays, characterized in that it comprises a means for contacting a second portion of the base body so as to form a second QW lasers with. (C) a first QW having a first portion of the substrate with the first active layer for generating the first beam of radiation having a first parameter with the first set of layers. Means for connecting to form a laser; and (d) a second portion of the substrate for generating the second radiation beam having a second parameter by the second set of layers. Means for connecting to form a second QW laser having a second active layer;
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US99402992A | 1992-12-12 | 1992-12-12 | |
US994029 | 1992-12-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06224523A true JPH06224523A (en) | 1994-08-12 |
Family
ID=25540219
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31231493A Withdrawn JPH06224523A (en) | 1992-12-21 | 1993-12-13 | Laser array |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06224523A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004328011A (en) * | 1998-12-22 | 2004-11-18 | Sony Corp | Manufacturing method of semiconductor light emitting device |
JP2007335534A (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Oki Data Corp | Semiconductor device, led head, and image forming apparatus |
JP2009016881A (en) * | 1998-12-22 | 2009-01-22 | Sony Corp | Manufacturing method of semiconductor light emitting device |
-
1993
- 1993-12-13 JP JP31231493A patent/JPH06224523A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004328011A (en) * | 1998-12-22 | 2004-11-18 | Sony Corp | Manufacturing method of semiconductor light emitting device |
JP2009016881A (en) * | 1998-12-22 | 2009-01-22 | Sony Corp | Manufacturing method of semiconductor light emitting device |
JP2007335534A (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Oki Data Corp | Semiconductor device, led head, and image forming apparatus |
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---|---|---|---|
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