JPH0680867B2 - 半導体レーザアレイ素子 - Google Patents

半導体レーザアレイ素子

Info

Publication number
JPH0680867B2
JPH0680867B2 JP62244982A JP24498287A JPH0680867B2 JP H0680867 B2 JPH0680867 B2 JP H0680867B2 JP 62244982 A JP62244982 A JP 62244982A JP 24498287 A JP24498287 A JP 24498287A JP H0680867 B2 JPH0680867 B2 JP H0680867B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor laser
laser array
array element
far
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP62244982A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6486587A (en
Inventor
元隆 種谷
晃広 松本
弘之 細羽
完益 松井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP62244982A priority Critical patent/JPH0680867B2/ja
Publication of JPS6486587A publication Critical patent/JPS6486587A/ja
Publication of JPH0680867B2 publication Critical patent/JPH0680867B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は半導体レーザアレイ素子に関し、特に、出射
端面に対して、垂直な方向で単一ビームにより高出力で
光を発するような半導体レーザアレイ素子に関する。
[従来の技術] 現在、半導体レーザアレイは、YAGレーザなどの固体レ
ーザの励起用光源としてや、スペース光通信用の光源な
どとして、その応用が考えられている。半導体レーザア
レイは、半導体レーザのフィラメントが多数本平行かつ
近接して配置されたものであって、単体の半導体レーザ
では、現実し得ないような高出力光を生み出せることが
わかっている。その一例としては、D.R.Scifresらによ
ってElectronics Letters Vol.19(5),第169頁〜第1
71頁(1983)に発表された半導体レーザアレイ素子があ
る。
第8A図および第8B図はそのような半導体レーザ素子を示
す図であり、特に、第8A図は半導体レーザ素子の断面構
造を示す図であり、第8B図は第8A図に示した半導体レー
ザ素子の活性層に垂直方向の遠視野像を示す図である。
第8A図において、n型GaAs基板101上には、n−Ga0.6Al
0.4Asトラッド層102,活性層103,p−Ga0.6Al0.4Asクラッ
ド層104,p−GaAsキャップ層105および電極106がそれぞ
れ順次積層して構成されている。
第8A図に示した半導体レーザ素子において、各フィラメ
ント内の光が或る光位相角のずれをもって結合すること
により、遠視野像は第8B図に示すように単体の遠視野層
とは異なった形態を有している。この従来例の場合、左
右対称の双峰の形となっている。これは隣り合うフィラ
メント内の光が180°位相が反転することにより現われ
る現象である。このような双峰の形の遠視野像は実用
上、光点を一点に絞れないなどの大きな欠点となる。
このため、本願発明者らは、単一ビーム出力のための構
造として、対称分岐導波路を有する半導体レーザアレイ
についてJapanese Lournal of Applied Physics Vol.25
(6),第432頁〜434頁(1986年)において発表すると
ともに、隣り合うフィラメントでの光出力の位相を出射
端面近傍で位相シフタにより、0°位相モード化する素
子についてApplied Physics Letters,Vol.50(13),第
73頁〜785頁(1987年)において提案し、その効果を確
認してきた。そして、これまでに、室温連続発振下で20
0mW以下では、回折限界に一致する細さの単一ビームを
実現している。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、いずれの場合にも、回折限界の単一ビームは出
力200mW以下でしか実現されておらず、より高出力下で
は、ビームの幅が拡がったり、複数ビームで出力された
りするおそれがあった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、上述のような現
象をなくし、より高出力まで回折限界の単一ビームを維
持できるような半導体レーザアレイ素子を提供すること
である。
[問題点を解決するための手段] この発明は半導体レーザアレイ素子であって、光を発す
る第1層と、その両側に位置し、第1層より禁制帯幅が
大きく屈折率の小さい互いに導電型式の異なる第2層と
第3層とを有し、第1層内に光の導波路を規定するため
の屈折率分布または利得分布を生じせしめるための構造
を2種備え、それぞれ少なくとも一部に一定あるいは可
変周期の複数個の平行ストライプ状の部分を含み、かつ
それら2種のストライプ部分の方向または周期が互いに
異なるように構成したものである。
[作用] この発明に係る半導体レーザアレイ素子は、複数の平行
ストライプ状部分の方向または周期が互いに異なるよう
に構成したことによって端面に垂直方向のビームのみが
励起されやすくなり、単峰のビームを得ることができ
る。
[発明の実施例] 第1図はこの発明の一実施例の構造を示す図であり、特
に、第1図(a)は第1図(b)に示す線Ia−Iaに沿う
横断面図であり、第1図(b)は縦断面図であり、第1
図(c)は第1図(b)の線Ic−Icに沿う横断面図であ
る。
まず、この第1図に示した半導体レーザアレイ素子の製
造方法について説明する。p−GaAs基板1上にpまたは
n−Al0.1Ga0.9As光吸収層2を0.7μm厚,pまたはn−G
aAs表面保護層3を0.1μm厚でそれぞれ成長させる。こ
のときの成長法としては、有機金属気相エピキシャル
(OMVPE)法,分子線エピタキシャル(MBE)法,液相エ
ピタキシャル(LPE)法などが適用できる。次に、この
基板上に深さ約1μm,周期pβμmの溝列20をp−GaAs
基板1に達するように形成する。
この溝列20を上方より観察した図が第1図(c)であ
る。第1図(c)から明らかなように、溝列20は出射面
30の垂直方向から角度βだけ傾いている。次に、この溝
付基板上にLPE法によりp−AlxGa1-xAsクラッド層4
を、溝列20を平坦に埋め切ってかつ溝20外で厚さ0.2μ
m,pまたはn−AlyGa1-yAs活性層5を厚さ0.08μm厚,n
−AlxGa1-xAsクラッド層6を0.3μm厚,pまたはn−Alz
Ga1-zAs導波路形成層7を0.5μm厚でそれぞれ連続的に
成長させる。このとき、x<yである。
続いて、導波路形成層7表面に周期Pαμm,深さ0.5μ
mの溝列21を形成する。すなわち、溝列21は導波路形成
層7を少なくとも貫通し、n−クラッド層6表面または
途中で止まるようになっている。この溝の形状は、第1
図(a)に示すように、出射面30に垂直方向から角度α
だけずれている。
次に、OMVPE法を用いて、これらの溝21を埋込むように
n−AlqGa1-qAs第2クラッド層8を溝21内で1.0μm厚,
p−GaAsコンタクト層9を0.5μm厚で成長させる。この
とき、z<yまたはq<z,x<qを満たすようにした。
このようにして作製されたウエハの一部にシリコンを拡
散し、電流注入領域30を規定した。この拡散は、SiO2
マスクに用い、深さ約0.6μmまで行なった。最後に、
基板面と成長層面にそれぞれp型用電極11,n型用電極12
を形成し、共振器は劈開により作製した。
次に、この素子の0°位相モードの選択の原理を説明す
る。この実施例による半導体レーザアレイ素子は、平坦
な活性層5の両側に2種類の異なる導波路規定のための
溝列20,21を有している。ここで、溝列20のみしかない
場合の遠視野像を第2図(c)に示す。ここで、第2図
(b)に示したnは活性層5での等価屈折率である。但
し、溝列20の傾き角βは、遠視野像の一方が端面に垂直
となるべく決定してある。この遠視野像は、前述の第8
図(b)に示した従来の半導体レーザ素子の遠視野像と
同様にして、双峰の形状をとっている。これは平行な等
間隔ののレーザアレイ素子の特徴である。また、溝列21
のみを用いた半導体レーザアレイ素子でも同様にして、
傾き角αを選択することにより、第2図(a)に示すよ
うに、その2本の出力ビームのうち、1本を端面に垂直
方向に放射するように制御することが可能である。この
とき、溝列20と溝列21が逆方向に傾いている。すなわ
ち、αとβが異符号を有する。これは両方の遠視野像を
重ね合わせたときに1本のビームのみが強め合うように
するためである。
この効果により、端面に垂直方向のビームのみが励起さ
れやすくなり、単峰のビームが得られるわけである。実
際に測定された遠視野像は、第2図(c)に示されてい
るように、出力500mW以上まで回折限界値と一致する細
い単峰性のものであった。このとき出現する両側の副峰
は、個々のアレイにより生じせしめられるものである
が、単に両者の遠視野像を重ね合わせた以上に抑制され
て小さくなっている。これは、中央のビームが強められ
ることにより、このビームの受ける内部損失が両側のビ
ームに比べて小さくなり、利得が中央のビームに集中す
るためと考えられる。
この実際例により半導体レーザアレイ素子では、Pα
β=5μmとし、α=−1.2°,β=+1.2°とした。
このように、この発明を適用することにより、端面に垂
直でなおかつ高出力まで回折限界幅を維持する半導体レ
ーザアレイ素子を実現することができた。この回折限界
幅のビームは非常に可干渉性が高く応用上も望ましいも
のである。
第3図はこの発明の他の実施例を断面図であって、特
に、第3図(a)は第3図(b)に示す線IIIa−IIIaに
沿う横断面図であり、第3図(b)は縦断面図であり、
第3図(c)は第3図(b)に示す線IIIc−IIIcに沿う
横断面図である。
次に、この発明の他の実施例の製造方法について説明す
る。まず、n−GaAs基板201上に第3図(c)に示すよ
うな周期5μmの対称分岐形状の溝220を形成し、出射
面でのノフィラメント数が9本となるようにした。次
に、LPE法を用いて、n−AlxGa1-xAsクラッド層202を溝
外で0.3μm厚,nまたはp−AlyGa1-yAs活性層203を0.08
μm厚,p−AlxGa1-xAsクラッド層204を1.2μm厚,p−Ga
Asコンタクト層205を0.5μm厚で連続的に成長させる。
このウエハに上部より水素イオンを注入し、幅3μm,深
さ1.2μmの高抵抗領域206を周期Pφμmの平行ストラ
イプ列状に形成する。このときの注入のパターンは、第
3図(a)に示したように、角度φだけ傾いている。こ
の実施例では、Pφ=10μm,φ=1.4°とした。この高
抵抗領域列206により、電流注入が規定され、利得導波
路列221が形成される。前述のφ=1.4°は、この利得導
波路列221のみの半導体レーザアレイ素子の出力ビーム
のうちの1本が出射面230に垂直方向となるように規定
されている。最後に対称分岐溝列220の存在する部分以
外の成長表面にSiO2膜やSi3N4膜のような絶縁膜207を厚
さ約0.2μmだけ堆積させ、その上からP型電極212を形
成する。基板側には前面にn型電極211を形成し、この
ウエハから劈開により素子を切り出した。
第4図は第3図に示した半導体レーザアレイ素子の遠視
野像を示す図である。
次に、第4図を参照して、この発明の他の実施例におけ
る半導体レーザアレイ素子の動作原理と、その出力特性
について説明する。イオン注入より作り込まれた導波路
列221から得られた遠視野像を第4図(a)に示し、対
称分岐導波路列220から得られる遠視野像を第4図
(b)に示した。この実施例においても、前述の実施例
と同様にして、互いの遠視野像の出射面に垂直方向のビ
ームだけが強め合うように導波路列の方向が決定されて
いる。そして、この実施例における半導体レーザアレイ
素子の実際の遠視野像は第4図(c)に示したように、
出力450mWまで中心のビームに出力の90%が集中し、か
つビームの太さは回折限界値とよく一致している。この
ように、2種類の導波路の周期や形状の異なる場合に
も、この発明の効果を期待できることがわかる。
第5図はこの発明のその他の実施例におけるストライプ
構造を示す図である。この第5図に示した例は、導波路
幅または導波路間隔が一定でない形状の導波路列に、こ
の発明を適用したものであって、前述の説明と同じ効果
を得ることができる。
第6図はこの発明のその他の実施例における導波路作り
付けのための構造例を示す断面図である。この第6図に
示した例は、導波路を規定するための屈折率分布または
利得分布を作り付ける方法として、活性層302に隣接す
る光ガイド層301の厚さを変化させたり、成長面上部よ
りエッチングにより活性層302の近傍までのメサ310を形
成するローメサ構造にすることも考えられる。ローメサ
構造では、メサ部310以外をポリイミド樹脂311で埋め
て、メサの機械的強度を向上させるとともに、マウント
のしやすい平坦な表面に加工することも考えられる。
第7図はこの発明のさらに他の実施例における導波路作
り付けのための構造例を示す図である。この第7図に示
した例は、上述のローメサ構造の代わりに活性層までメ
サ状に加工してしまうハイメサ構造32としたものであ
る。
なお、上述の実施例において、利得分布を作り出すため
の構造として、不純物拡散321や内部ストライプ構造を
用いるようにしてもよい。また、レーザを構成する材料
の異なる場合やすべての層の導電型が逆の場合にもこの
発明を適用できることは言うまでもない。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、光を発する第1層内
に光の導波路を規定するための2種の屈折率分布または
利得分布を生じせしめ、その少なくとも一部に一定ある
いは可変周期の複数の平行のストライプ状の部分を含ま
せ、これら2種のストライプ部分の方向または周期が互
いに異なるように構成したので、より高出力まで回折限
界の単一ビームを維持できるような半導体レーザアレイ
素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構造を示す図である。第
2図はこの発明の一実施例による遠視野像を説明するた
めの特性図である。第3図はこの発明の他の実施例の構
造を示す図である。第4図は第3図に示した半導体レー
ザアレイ素子の遠視野像を説明するための特性図であ
る。第5図,第6図および第7図はこの発明のその他の
実施例の構造を示す図である。第8A図は従来の半導体レ
ーザアレイ素子の構造を示す図である。第8B図は第8A図
に示した半導体レーザアレイ素子の遠視野像の特性図で
ある。 図において、1はp−GaAs基板、2はpまたはn−Al
0.1Ga0.9As光吸収層、3はpまたはn−GaAs表面保護
層、4,204はp−AlxGa1-xAsクラッド層、5,203はpまた
はn−AlyGa1-yAs活性層、6,202はn−AlxGa1-xAsクラ
ッド層、7はpまたはn−AlzGa1-zAs導波路生成層、ね
8はn−AlqGa1-qAs第2クラッド層、9,205はp−GaAs
コンタクト層、11,212はp型用電極、12,211はn型用電
極、20,21,220は溝、30,230は出射面を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 完益 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−227490(JP,A) 特開 昭62−15877(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光を発する第1層と、前記第1層の両側に
    位置し、前記第1層より禁制帯幅が大きく屈折率の小さ
    い互いに導電形式の異なる第2層と第3層とを有し、 前記第1層内に光の導波路を規定するための屈折率分布
    または利得分布を生じせしめるための構造を2種類備
    え、それぞれ少なくとも一部に一定あるいは可変周期の
    複数個の平行ストライプ状の部分を含み、それら2種類
    のストライプ部分の方向または周期が互いに異なること
    を特徴とする、半導体レーザアレイ素子。
JP62244982A 1987-09-28 1987-09-28 半導体レーザアレイ素子 Expired - Fee Related JPH0680867B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62244982A JPH0680867B2 (ja) 1987-09-28 1987-09-28 半導体レーザアレイ素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62244982A JPH0680867B2 (ja) 1987-09-28 1987-09-28 半導体レーザアレイ素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6486587A JPS6486587A (en) 1989-03-31
JPH0680867B2 true JPH0680867B2 (ja) 1994-10-12

Family

ID=17126834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62244982A Expired - Fee Related JPH0680867B2 (ja) 1987-09-28 1987-09-28 半導体レーザアレイ素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0680867B2 (ja)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60227490A (ja) * 1985-04-12 1985-11-12 Hitachi Ltd 半導体レーザ
JPS6215877A (ja) * 1985-07-12 1987-01-24 Sharp Corp 半導体レ−ザアレイ装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6486587A (en) 1989-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4594718A (en) Combination index/gain guided semiconductor lasers
EP0010949B1 (en) Semiconductor laser
CA1152623A (en) Semiconductor laser device
US4633476A (en) Semiconductor laser with internal reflectors and vertical output
JPH069272B2 (ja) フエ−ズドアレイ半導体レ−ザ
US5126804A (en) Light interactive heterojunction semiconductor device
US4903274A (en) Semiconductor laser array device
KR940011107B1 (ko) 반도체 레이저장치
JP2622143B2 (ja) 分布帰還型半導体レーザ及び分布帰還型半導体レーザの作成方法
JPH01164077A (ja) 発光ダイオードおよびその製造方法
US4737959A (en) Semiconductor laser array device
US4878223A (en) Semiconductor laser array device
JPH055391B2 (ja)
JPH0680867B2 (ja) 半導体レーザアレイ素子
JPH06103775B2 (ja) 半導体レ−ザアレイ装置
JPH0478036B2 (ja)
JPH0449274B2 (ja)
JP2515729B2 (ja) 半導体レ−ザ装置
JPH0695589B2 (ja) 半導体レーザ素子の製造方法
JPH0621564A (ja) 半導体レーザ装置の製造方法
JPS58219772A (ja) レ−ザ形光放出デバイスおよびその製造方法
JPS61113294A (ja) 半導体レ−ザアレイ装置
JPH01175281A (ja) 半導体レーザアレイ装置
JPH0440876B2 (ja)
JPH069275B2 (ja) 半導体レ−ザアレイ装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees