JPH0685404A

JPH0685404A - ２次元モノリシック干渉性半導体レーザーアレイ

Info

Publication number: JPH0685404A
Application number: JP5015044A
Authority: JP
Inventors: Michael Jansen; ジャンセンマイケル; Dan Botez; ボテツダン; Luke J Mawst; ジェイモーストルーク; Thomas J Roth; ジェイローストーマス; Jane J Yang; ジェイヤングジェイン
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1992-03-12
Filing date: 1993-02-02
Publication date: 1994-03-25
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: EP0560474B1; DE69306617D1; EP0560474A2; DE69306617T2; EP0560474A3; JPH0810782B2; US5276700A

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の半導体レーザーより増加された出力電
力を有し、反転形導波路の多重アレイが組み入れられ、
出力が単一モードに限られる半導体レーザーアレイを提
供することにある。【構成】この発明は、複数の共振光導波路アレイセル
を組み入れた半導体レーザーを開示する。各共振光導波
路アレイセルにおいて、一つの誘導防止素子から漏れた
放射が、素子間領域の向こう側の別の反転形導波路に沿
って伝搬する放射と結合するように、漏洩性導波路素子
が一緒に結合する。放射がアレイを通じて伝搬するにつ
れ、放射が充分な光利得を生じ、レーザー動作しきい値
に達するまで、アレイの各端で放射は偏向する。それか
ら、この放射が、他の共振光導波路アレイにぶつかり、
同期して、これらのアレイと結合し、単一アレイ半導体
レーザーで達成出来るより大きい強度を有するレーザー
ビームを生じるように、放射は、各アレイの側面から漏
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明の概要を述べると、半導
体レーザーに関し、これをさらに詳細に述べると、共通
の基板上に干渉性的に結合された半導体レーザーアレイ
セルからなるアレイを組み込んだ半導体レーザーに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザーは、科学技術においては
広く知られている。この種のレーザーは、多くの好まし
い特長、例えば、コンパクトな大きさ、狭帯域幅、信頼
性、および、高度な指向性光ビーム、を有している。そ
れ故、半導体レーザーを多方面、例えば、医療、光学溶
接、光学記憶・信号処理、レーザー測距、および、自由
空間通信、で利用することが望ましい。

【０００３】背景情報をもとに、従来の半導体レーザー
の基本的な動作を記述する。科学技術で広く知られてい
るように、半導体レーザーは、多くの特別にドープされ
た半導体領域から成る多層構造を一般に組入れている。
少なくともある異なった層間で屈折率が違うようするた
めに、異なった層の半導体材料の構成が決められる。

【０００４】このようにして、光が閉じ込められる層が
出来上がる。光が閉じ込められる層、すなわち、活性領
域に隣接した層は、通常、クラッド層と呼ばれる。光が
閉じ込められる層間の順方向バイアス電流は電荷キャリ
ヤを再結合し、特定の周波数で光を出しレーザー動作を
行なう。半導体レーザー動作領域を活性領域に閉じ込め
ることにより、発生した光の輝度を増加することが出来
る。活性領域の両端面に鏡をそれぞれ設けることによ
り、光波は活性領域内で前後に振動し、放射がレーザー
動作に必要なエネルギーを充分発生し、半導体材料内
で、レーザー動作が生じる迄、光波の輝度を増加する。

【０００５】層構成により活性領域内で、光を垂直方向
に閉じ込めねばならないらばかりでなく、活性領域内
で、光を水平方向にも閉じ込めねばならない。特定の活
性領域内で、光を水平方向に閉じ込める既知の方法の一
つは、一般に正屈折率導波路と呼ばれる。この種のレー
ザーでは、材料の屈折率は、光を伝搬する領域の内では
一番大きく、屈折率のより大きい領域に沿った領域の内
では小さい。光を閉じ込める別の方法には負屈折率導波
路がある。負屈折率導波路、即ち、反転形導波路レーザ
ーでは、半導体材料の屈折率は、光を伝搬する領域の内
では、一番小さく、隣接して並んでいる領域では、大き
い。その結果、屈折率のより大きい境界に入射する光の
うちには、レーザー動作領域から洩れてしまうものがあ
る。

【０００６】従来の半導体レーザーでは、光の伝搬は一
般に、半導体内の一領域、または、一素子に限られてい
る。このため、レーザーの出力電力は限られてしまう。
半導体レーザーの出力電力を増加するため、素子をお互
いに結合するようにアレイを組み立てることが知られて
いる。反転形導波路半導体レーザーアレイとして知られ
ているものの一つとして、洩れ波により、素子がお互い
に共振して結合する素子のアレイを取り入れた位相同期
・共振光導波路（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ，Ｒｅｓｏ
ｎａｎｔＯｐｔｉｃａｌＷａｖｅｇｕｉｄｅ（ＲＯ
Ｗ）がある。例として下記を参照のこと。 (a) Ｂｏｔｅｚ等、Ｐｈａｓｅ−ＬｏｃｋｅｄＡｒｒ
ａｙｓｏｆＡｎｔｉｇｕｉｄｅｓ：ＭｏｄａｌＣ
ｏｎｔｅｎｔａｎｄＤｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏ
ｎ，“ＩＥＥＥＪｏｕｎａｌｏｆＱｕａｎｔｕｍ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ”，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．
３，Ｍａｒｃｈ１９９０． (b) Ｍａｗｓｔ等、Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ，Ｎａｒｒｏ
ｗ−ＬｏｂｅＯｐｅｒａｔｉｏｎｆｒｏｍ２０−
ＥｌｅｍｅｎｔＰｈａｓｅ−ＬｏｃｋｅｄＡｒｒａｙ
ｓｏｆＡｎｔｉｇｕｉｄｅｓ，“Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．，”５５（２０），１３ｎｏｖｅｍｂｅ
ｒ１９８９．両例とも、本明細書に参照として織り込まれている。

【０００７】この種のＲＯＷレーザーでは、アラインメ
ントチャンネルのアレイセルは、適切な半導体蒸着処
理、例えば、金属有機化学蒸着により、共通の基板上に
組み立てられ、第１の屈折率を有する素子と、より大き
い屈折率を有する隣接した素子間より成る交互構成のア
レイを形成する。各素子内の、活性領域内を伝搬するレ
ーザー放射の一部は、低屈折率から高屈折率への転換時
で、各反射が素子の壁から遠ざかる時、素子間内に洩れ
込む。一つの素子から洩れ出たレーザー放射は、隣接し
た素子間を横切り、隣接した一つの素子に入り込み、隣
接した素子間の距離によるが、前記の隣接した一つの素
子内を移動している放射と干渉性的に結合する。このよ
うにして、共振条件を作りあげる。

【０００８】一つの素子からの洩れた放射は、次の素子
内の放射と結合するので、次の素子内のレーザー放射を
強める。レーザー放射の強さがひとたび、レーザー動作
しきい値に達し、すべての素子がお互いに同期して、結
合すると、半導体アレイからの光は、実質上、基板面に
対して直角の角度の細いビームとして放出される。素子
が多いほどビームの強さは大きくなる。

【０００９】上記で述べたように、レーザ素子のアレイ
セルに関しては、前後に反射している放射は、二つ以上
の空間モードで振動する。数個のモードで動作するレー
ザーのアレイセルに関しては、発生したレーザービーム
は相互に関連していない多くのローブを有することにな
る。アレイセルは、各々異なるモードに対して二つ以上
のビームを発するものと考えることができる。Ｓｔｒｅ
ｈｌ比で表せる半導体の質は、ビーム分布パターンの幅
の広がりにより減少する。ほとんどの応用では、単一モ
ードで動作する半導体レーザーを作りだすことが望まし
い。単一基本モードは、高いＳｔｒｅｈｌ比を得るため
に、同期モードと呼ばれている、すべての素子が同期し
ているものが好ましい。

【００１０】素子間で漏洩した放射が強く結合すると、
漏洩した放射は、他のモード、一次、つまり、同期モー
ドとは別の位相を有する放射の二次モードを抑制するこ
とになる。モードの識別は、素子間内の横方向損失によ
りある程度可能である。しかしながら、結合した素子の
増加により、アレイの幅も広くなるので、単一モードを
維持するのが、ますます困難になる。それゆえ、モード
の数は基本モード以上に増えるかもしれない。

【００１１】なお、アレイを組み立てるために使用され
る写真平版および、蒸着処理は、素子と素子間のそれぞ
れの寸法を制限してしまう。現在の科学技術では、この
種の半導体アレイセルは総幅約２００ミクロンの約４０
の異なった隣接したアレイ素子に限られる。より広い寸
法を有するアレイセルは、普通、レーザービームの一次
同期モードとインターフェースする２次モードに対して
好ましくない伝送をもたらす。その結果、半導体レーザ
ーの出力電力は、これら要因により限られてしまう。

【００１２】上記で述べた種類の半導体レーザーアレイ
セルにおけるモードの識別についてのより綿密な詳細に
ついては、１９９１年１１月５日発行のアメリカ合衆国
特許番号５，０６３，５７０、Ｂｏｔｅｚ等を参照のこ
と。本明細書では、参考として織り込まれており、本出
願人に譲渡された。従って、先行技術の半導体レーザー
より増加された出力電力を有し、反転形導波路の多重ア
レイが組み入れられ、出力が単一モードに限られる半導
体レーザーアレイが要求されてきている。それ故、この
発明の目的は、二次元構成におけるそのような半導体レ
ーザーの適切な結合を提供することにある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】先行技術の半導体レー
ザーより増加された出力電力を有する反転形導波路の多
重アレイが組み入れられ、出力が単一モードに限られる
半導体レーザーアレイが要求されてきている。それ故、
この発明の目的は、二次元構成におけるそのような半導
体レーザーの適切な結合を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、共通の基板
上に組み立てられた横方向洩れ波結合アレイセルのアレ
イを組み入れた表面放射半導体レーザーを目的としてい
る。異なったアレイセルのそれぞれは、交互構成のチャ
ンネル内に形成されている複数の反転形導波路素子と素
子間より成る。素子はある屈折率を有し、素子間は、素
子の屈折率とは、別の屈折率を有する。この構成によ
り、素子内を移動する放射の一部が反射点で素子間に洩
れ込むという事実により、素子は誘導防止として働く。
素子から洩れた光が隣接した素子間を横切り、次の素子
内の光の伝搬と結合するような寸法で、素子はお互いに
素子間により、隔てられている。一般に、この距離は、
おおむね、各アレイ素子から洩れた放射の横波長の半分
の奇数値である。

【００１５】半導体のレーザー動作効果が電力のしきい
値を発生し、自己持続振動をするまで放射が素子に沿っ
て前後に反射するように、各アレイセルの各端は、放射
の伝搬方向にたいして垂直に位置する鏡を有する。ひと
たび、このようなことが完了すると、放射されたレーザ
ービームは、所定の角度で基板にたいして実質上垂直
に、上方に反射する。

【００１６】上記に述べたアレイセルのそれぞれにおい
て、素子に限定される軸に関して所定の角度でアレイセ
ルの側面から出る放射もあるように、個々のアレイセル
の各面の外側のアレイ素子は放射が洩れやすい。第１の
アレイセルの両側から洩れた放射を受けるように、第２
と第３のアレイセルを置くことにより、洩れた放射がこ
れらのアレイセルにより受けられ、第１のアレイセルで
発生した放射と同期して、放射が発生するように、第２
と第３のアレイセルを第１のアレイセルと結合させるこ
とが可能である。このように、お互いに向いあっている
第２と第３のアレイセルの側面から洩れた放射が第４の
アレイセル内で、結合するように、第４のアレイセル
は、第１のアレイセルと一直線に並べられる。半導体レ
ーザーアレイセルのこのようなダイヤモンド状のアレイ
は、組み立て工程が許容し、二次モードが抑えられるア
レイセルの数まで増やすことができる。なお、結合した
アレイセル内に放射の位相の偏向が、電極に適切な電流
を流すことにより、補償されるように、電極をアレイセ
ル間の基板の上に蒸着することができる。その結果、半
導体レーザーの電力は、結合しているアレイセルの数に
より、増加することができる。

【００１７】この発明の追加的な目的、長所、と特徴
は、添付図面と共に、下記記述と従属クレイムよりあき
らかである。

【００１８】

【実施例】結合したアレイセルを組み入れた半導体レー
ザーに関する選定された実施例の下記記述は、事実上、
例示にすぎず、この発明、適用、使用を限定するもので
はない。この発明は、漏出性導波路の複数のアレイセル
の結合を提議するものであるため、特定の概略図を参照
して、個々のアレイセルの動作を再度考察することが望
ましい。

【００１９】まず、図１を参照する。単一の反転形導波
路１０の概略が示されている。図１（ａ）に、記述され
ているように、単一の反転形導波路１０は、素子１２で
表せる。図１（ａ）に示すように、素子１２内では、放
射のビームは、素子１２の内部の壁を離れて反射するこ
とにより、素子１２の下に移動する。下記で述べるよう
に、反転形導波路１０は、半導体材料で作られている。
素子１２は、素子１２の両側の隣接領域の屈折率より小
さい屈折率を有している。

【００２０】屈折率を、図１（ｂ）に示す。このよう
に、素子１２内の各反射点において、放射が素子１２の
内部の壁とぶつかる角度により決まる角度θ₁で、放射
は隣接した領域に伝達される。放射の波長と屈折率は、
技術上周知である。側面領域に入る放射率を、これらの
領域に入った放射の大きさを関数として、図１（ｃ）に
示す。屈折率のより大きい領域に入らない放射は、素子
１２内に反射する。

【００２１】図２を参照する。反転形導波路アレイセル
１４を概略で表示する。アレイセル１４は、図２（ａ）
で示されているように、素子１６と素子間１８の交互構
成から成る。上記素子１２のように、放射は、素子１６
に沿って伝搬する。素子１６間の間隔を、素子１６から
洩れる放射の横波長の半分の奇数値に設定することによ
り、一つの素子１６とそれに続く素子１６間の素子間１
８を介して、一つの素子１６からそれに続く素子１６内
に洩れこ込む放射を同期して結合することが、図に示す
ように可能である。その結果、洩れた放射は、全ての素
子内の放射と同期する。このようにして、共振状態が存
在する。

【００２２】図２（ｂ）は、素子１６と素子間１８の比
屈折率を示す。あきらかなように、素子間１８は、素子
１６より大きい屈折率を有する。更に、図２（ｃ）は、
素子１６と素子間１８における、放射の強さの大きさ
と、素子１６と素子間１８の間の間隔を示す。あきらか
なように、素子１６は、概して、素子間１８より広い。
上記に述べたように、半導体反転形導波路アレイセル
は、金属有機化学蒸着のような、適切な蒸着処理により
形成される。素子間を横切って同期した放射の結合のた
めの適切な特性を発揮するために、金属有機化学蒸着
で、異なった半導体層が成長して、希望する厚さとドー
ピング濃度を有する。図２は単に、半導体レーザーアレ
イセル１４の概略上面図を示す。実際のアレイセルその
ものを、より理解するために、異なった層を示す半導体
レーザーアレイセル２２の断面部を図３に示す。図３の
半導体レーザーアレイセル２２のパラメーターは、限定
されない例を意図している。

【００２３】半導体レーザーアレイセル２２は、充分に
ドープされたＮ型ヒ化ガリウム基板２４を有する。基板
２４上に作られた物は、Ｎ型Ａｌ_0.60Ｃａ_0.40Ａｓから
成り、約1.５μｍの厚さに蒸着された第１クラッド層２
６である。クラッド層２６上に作られた物は、第１閉じ
込め層２７である。第１閉じ込め層２７上に作られた物
は、活性層２８である。活性層２８は、約１００オング
トロームの厚さの単一量子ウエルＧａＡｓ層である。活
性層２８の上に作られたものは、第２閉じ込め層２９で
ある。第１閉じ込め層２７と第２閉じ込め層２９は、活
性層２８に隣接した縁にＡｌ_0.20Ｃａ_0.80Ａｓの組成を
有するグレーデイッドインデック層であり、活性層２８
から離れて外側に向かって適切に傾斜している。第１閉
じ込め層２７、活性層２８と第２閉じ込め層２９は、約
0.４μｍの総厚さを有する。活性層２８は、光利得を有
する領域である。一方、閉じ込め層２７と２９は、光放
射を閉じ込めるように、活性層２８より小さい屈折率を
有する層である。閉じ込め層２９の上に作られた物は、
ＰドープのＡｌ_0.60Ｃａ_0.40Ａｓ層から成る第２クラッ
ド層３０である。第２クラッド層３０の上に蒸着した物
は、サンドイッチ構成で形成された三つの追加Ｐ型層で
あり、約0.３ミクロンの厚さのＡｌ_0.34Ｃａ _0.66Ａｓか
ら成る第１層３２、約0.４μｍの厚さのＡｌ_0.60Ｃａ
_0.40Ａｓから成る第２層３６と、約0.４μｍの厚さの充
分にドープされたＧａＡｓから成る第３層３８を有して
いる。

【００２４】あきらかなように、Ｐ型層３０は、閉じ込
め層２９の上に、狭い厚さと広い厚さの交互領域ができ
るように既知の方法で組み立てられる。このことから、
閉じ込め層２９の上の層３０のうち、より厚い領域は、
狭い領域より、寸法的には、広いことが、さらに、あき
らかである。Ｐ型層３２、３６、３８の下に層３０が形
勢され、アレイセル２２の外層に、ひだ状の形勢ができ
ることがさらに、あきらかである。このように、より広
幅で、より厚い領域は、図２の素子１６であり、幅が狭
く、より薄い領域は、素子間１８である。サンドイッチ
構造の第１層３２と、より広幅で、より厚い領域内の閉
じ込め層２９の間は、Ｐ−型ＧａＡｓ領域３４である。
活性層２８内の隣接地域間に有効な屈折率を生じさせ、
上記で述べたように漏洩性導波路アレイを形成する異な
ったＰ型層を形成するわけである。

【００２５】閉じ込め層２７と２９間の活性層２８が光
利得を有するので、半導体レーザーアレイ内で発生した
光は、閉じ込め層２７と２９の下に伝搬する。層３０、
３２、３６と、３８の波状の形勢により作られる屈折率
の相違により、光の伝搬は、素子の下の活性層２８の地
域内の領域２８に限られる。さらに、光は、領域４０に
より表される層３２内をまた伝搬する。層３２は、横受
動光導波路のコアである。素子間領域内で、光は、二つ
の導波路内、活性層２８と層３２、に閉じ込められる。
大部分の光エネルギーは、層３２内にある。これによ
り、素子領域よりも、素子間領域でより大きい屈折率が
作りだされ、このようにして、反転形導波路のアレイが
できる。また、好ましくない消えやすい波型のアレイの
振動が抑えられる。詳細は、Ｄ．Ｂｏｔｅｚ等、“Ｐｈ
ａｓｅ−ＬｏｃｋｅｄＡｒｒａｙｏｆＳｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒＵｓｉｎｇＣｌｏｓｅ
ｌｙＳｐａｃｅｄＡｎｔｉｇｕｉｄｅｓ”，アメリ
カ合衆国特許Ｎｏ．４，８６０，２９８を参照のこと。
本明細書に参照として織り込まれている。このように、
実質上、単一アレイモードの放射が活性層２８内で発生
する。上記で述べられたタイプのアレイは、上記で参照
されたアメリカ合衆国特許Ｎｏ．５，０６３，５７０で
述べられている。

【００２６】必要な層を作るのに要する蒸着と写真平版
処理は、上記で述べたように、各素子の最小寸法を限定
する。さらに、高位モードを抑制するために、素子間の
放射の結合を、基本同期モードに限定する、また、アレ
イセルの総幅も限定される。ゆえに、同期して結合でき
る素子の数も限定される。現在の技術では、上記で述べ
られたように、単一モード半導体アレイセルは、総幅約
２００ミクロンの約４０のアレイ素子に限定される。そ
の結果、この種の半導体レーザーの出力電力は、上記で
述べられたような特性により限定される。この発明は、
二次元半導体アレイレーザーの出力電力を増加するため
に、上記で述べたタイプの複数のアレイセルの結合を提
案するものである。

【００２７】図４を参照する。二次元半導体レーザーア
レイ４６が示されている。ここでは、上記で述べられた
タイプの複数の個々の半導体レーザーアレイセルが望ま
しい構成で、お互いに位置している。より詳細に述べる
と、第１半導体アレイセル４８は、第２半導体アレイセ
ル５０と共通の軸線に沿って、実質上一直線に並んでい
る。さらに、第３、第４半導体アレイセル５２、５４
は、お互いに、実質上一直線に並んでいる。半導体アレ
イセル４８、５０は、第１と第２半導体アレイセル４
８、５０の配置により決まる軸の反対側に位置してい
る。すべてのアレイセルは、上記基板２４のように、共
通の基板（図に示さず）上に組み立てられる。それ故、
実施例では、四つの半導体アレイセル４８−５４が結合
しているダイヤモンド状の構成で、各半導体アレイセル
が、お互いに同期した出力を有するものを記述する。

【００２８】各アレイセル４８−５４は、上記で記述し
たように、所定数の素子と素子間を有する。さらに下記
で述べるように、アレイセルの一端に第１の９０度の鏡
５６、アレイセルの他端に第２の９０度の鏡５８と第２
の９０度の鏡に隣接して、４５度の鏡６０とを各アレイ
セル４８−５４は有している。しかしながら、図４で
は、アレイセル５０の鏡だけが参照されている。各アレ
イセル４８、５２と５４はこの種の鏡および、配置を有
することが理解されるであろう。各鏡は、乾式エッチン
グのような、適切な方法で、図３の層内に組み立てられ
る。

【００２９】個々の半導体アレイセル４８−５４は、同
じ方法で結合されている。単一アレイセルの異なった反
転形導波路が結合している。より明確に述べると、反転
形導波路から漏れ、アレイセル内でそれに続く反転形導
波路素子と結合する放射は、また、アレイセルの両側に
ある最も外側の素子により、各アレイセルからも出る。
その結果、上記で述べたように、素子を決める軸に関す
る角度θ₁で各アレイセル４８−５４の側面から放射が
出る。それ故、もし、第２アレイセルがこの漏れた放射
の通路に位置すると、漏れた放射は、第２半導体アレイ
セル内の素子と結合し、第１アレイセルから出た放射と
同期する。同じように、第２半導体アレイセルから出た
放射を受けるために適切な位置にある第３半導体アレイ
セルも、第１と第２両半導体アレイセルと結合する。

【００３０】この考え方は、図４の半導体レーザーアレ
イセル４６を再度考察することにより理解できる。この
構成において、半導体アレイセル４８、一般に、陰をつ
けた領域に沿った部分、から漏れた放射は、図に示すよ
うに、半導体アレイセル５２、５４とぶつかる。同様
に、半導体アレイセル５２、５４、半導体アレイセル５
２、５４が向き合う側、から漏れた放射は、半導体アレ
イセル５０とぶつかる。各半導体アレイセル４８−５４
は、下記に述べるように、基板にたいして実質上垂直な
所定の角度で、実質上、単相の放射を出す。

【００３１】異なった半導体アレイセル間の結合した放
射が完全に同期していることを確認するために、半導体
アレイセル間の基板上に電極が蒸着している。電極は、
半導体アレイセル４８−５４間の陰をつけた領域で表さ
れる。図４では、一つの電極６４が参考として示されて
いる。しかしながら、アレイ４６にたいして、三つの他
の電極が有することが理解できる。このようにして、電
極に適切な電位を加えると、適切な方法で、結合される
べき位相を微調整するために、この領域を通じて移動す
る放射の位相を変える活性領域の屈折率に変化が生じ
る。位相を変えるために他の技法も採用できる。

【００３２】図５を参照する。どのようにして、各アレ
イセルから放射が出るかが理解できる。図５は、図４の
半導体アレイセル５０の、線５−５に関する切断図を示
す。半導体アレイセル４８の異なった層間に電位を加え
ることによる半導体アレイセル４８内での半導体レーザ
ー動作過程で、まず放射が発生する。この過程は、当業
者の当然とするところである。また、科学技術で知られ
ているように、レーザー動作過程を制御するために、ダ
イオードレーザーのような、主発信器（図に示さず）に
より、アレイセル内で放射を制御することがまたでき
る。上記で述べたように、この過程により、レーザー放
射は、結局、半導体アレイセル５０に到着する。

【００３３】アレイセル５２、５４から、半導体アレイ
セル５０の側面に放射は入射するので、放射は、半導体
アレイセル５０内の外側の素子と結合する。半導体アレ
イセル５０内の他の素子と結合されるべき素子間を横切
り、放射は漏れるので、放射は、結局、内部素子に到着
する。アレイセル４８に最も近い半導体アレイセル５０
の背面端部の９０度の鏡５６と半導体アレイセル５０の
正面端部の９０度の鏡５８は、反射されるべき素子に沿
って前後に伝搬する放射を可能にし、レーザー動作過程
により放射は強くなる。ひとたび、放射が充分強くなる
と、放射はレーザー動作しきい値に達し、鏡５８を横切
り、４５度の鏡６０とぶつかり、図に示すように、基板
面に対し実質上垂直な方向に、放射が出る。放射が好ま
しい配向で基板から遠ざかるように、鏡６０の角度を好
ましい角度にすることができることがわかる。さらに、
レーザービーム方向を変えるために、鏡５８、６０は適
切な回折グレーティングに替えられることが出来ること
は当業者の当然とするところである。

【００３４】放射が適切な配向で各アレイセルから出る
ように、各半導体アレイセル４８−５４は、適切な鏡を
有する。この考え方は、図６の三次元概略図で示されて
いる。これをさらに詳細に述べると、図６は、各半導体
アレイセル４８−５４を有するアレイ４６を示す。ここ
では、放射は、各半導体アレイセル４８−５４の正面部
分より出る。

【００３５】半導体アレイ４６は、複数のレーザーアレ
イセルを組み入れた半導体レーザーを表す。ここでは、
四つの個々の半導体アレイセルがある。しかしながら、
図４をよく見ると、同じように、別の半導体アレイセル
から漏れた放射を受けるために、多くの他の半導体アレ
イセルを適切な場所に配置することができることがわか
る。それ故、図４は、異なったアレイセルを一緒に結合
したものだけを示しており、結合できるアレイセルの数
を限定するものではない。

【００３６】前述したところはこの発明の例示された実
施例を開示し、記述するにすぎず、クレイムで定義され
ているように、数多の変更と変形と変化とをこの発明の
精神およびその範囲から逸脱することなくおこなうこと
が出来ることは、前述したところと、添付図面とクレイ
ムとから当業者が容易に認識できるところである。

【図面の簡単な説明】

【図１】波伝搬と単一の漏洩性導波管（反転形導波路）
の屈折率描写である。

【図２】波伝搬と漏洩性導波管（反転形導波路）のアレ
イセルの屈折率描写である。

【図３】横列半導体アレイセルの断面図である。

【図４】この発明の好ましい一つの実施態様による結合
した半導体アレイセルのアレイである。

【図５】図４の線５−５に関する半導体アレイセルの一
つの展開図である。

【図６】図４のアレイセルのアレイの三次元略図であ
る。

【符号の説明】

１０単一の反転形導波路１２素子１４反転形導波路のアレイセル１６素子１８素子間２２半導体レーザーアレイセル２４基板２６第１クラッド層２７第１閉じ込め層２８活性層２９第２閉じ込め層３０第２クラッド層３２層３４Ｐ−型ＧａＡｓ領域３６層３８層４０領域４６二次元半導体レーザーアレイセル４８第１半導体アレイセル５０第２半導体アレイセル５２第３半導体アレイセル５４第４半導体アレイセル５６第１の９０度の鏡５８第２の９０度の鏡６０４５度の鏡６４電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ダンボテツアメリカ合衆国カリフォルニア州 90277 レドンドビーチパセオドラデリーシァス 234 (72)発明者ルークジェイモーストアメリカ合衆国カリフォルニア州 90505 トーランスレッドビームアベニュー 22213 (72)発明者トーマスジェイロースアメリカ合衆国カリフォルニア州 90277 レドンドビーチエスプラナーデ 102−501 (72)発明者ジェインジェイヤングアメリカ合衆国カリフォルニア州 90049 ロサンゼルスサウスブリストルアベニュー 728

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に漏洩性反転形導波路アレイを有
する第１共振光導波路と前記基板上に漏洩性反転形導波
路アレイを有する第２共振光導波路とを具備し、基板上
の前記第２共振光導波路は、第１共振光導波路から漏洩
した放射を受け、第１と第２共振光導波路は、実質上、
同期して光を発することを特徴とする半導体レーザー。
【請求項２】第１と第２共振光導波路は、それぞれ、
複数の半導体層を有し、少なくとも、半導体層の一つ
は、隣接したクラッド層間にある活性層であり、活性層
の屈折率は、光が実質上、活性層に閉じ込められるよう
に、クラッド層の屈折率より大きいことを特徴とする請
求項１記載の半導体レーザー。
【請求項３】第１と第２共振光導波路はそれぞれ、第
１の屈折率を有する素子領域と、第２の屈折率を有する
素子間領域の交互構成を有し、第１屈折率は、第２屈折
率よりも小さく、素子間領域は、素子領域を放射中心周
波数の半波長の奇数値だけ放射源手段から隔てることを
特徴とする請求項１記載の半導体レーザー。
【請求項４】第３と第４共振光導波路を有し、第１、
第２、第３と第４共振光導波路は、第１導波路が放射源
手段からの放射を受け、放射が第１導波路から漏れ、第
２と第３導波路とぶつかり、第２と第３導波路から漏れ
た放射は、第４導波路とぶつかることを、さらに特徴と
する請求項１記載の半導体レーザー。
【請求項５】第２導波路内の放射が、第１導波路内の
放射と同期して実質上等しくなるように、第１導波路か
ら第２導波路へ出た放射ビームの位相を調整する電極手
段を有し、前記電極手段は、基板上の第１と第２導波路
間にあり、電流を受け、位相調整をすることを特徴とす
る請求項１記載の半導体レーザー。
【請求項６】第１と第２導波管は、第１と第２導波路
内を移動する放射が充分な光利得を生じ、レーザー動作
を行ない、一つの鏡を横切り、導波路を離れるまで、鏡
により前後に放射するように、第１と第２導波路のそれ
ぞれ端面で基板と相対的な位置にある実質上９０度の鏡
を有することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ
ー。
【請求項７】第１と第２導波路は、第１と第２導波路
から出た放射を前記基板に対して実質上垂直に反射する
反射手段を有することを特徴とする請求項１記載の半導
体レーザー。
【請求項８】レーザービームを発生する半導体レーザ
ーの組立方法を (a) 基板上に漏洩性反転形導波路の第１アレイを具備
し、前記反転形導波路の第１アレイは、第１の屈折率を
有する素子領域と第２の屈折率を有する素子間領域の交
互構成を有し、前記第１屈折率は、第２屈折率よりも小
さく、放射は素子領域で発生し、素子領域にそって移動
する放射の一部は、素子領域から洩れ、隣接した素子間
領域に入り、素子間領域は、素子領域から洩れた放射が
隣接した素子領域内の放射と同期して結合するように、
距離をおいて素子領域を隔てる段階と、 (b) 基板上に漏洩性反転形導波路の第２アレイを具備
し、前記反転形導波路の第１アレイから洩れた放射を受
け、前記反転形導波路の第２アレイは第１屈折率を有す
る素子領域と第２屈折率を有する素子間領域の交互構
成を有し、第１屈折率は、第２屈折率よりも小さく、第
１と第２アレイは、実質上同じ波長と位相構成の放射を
発生するようにした段階から成る前記方法。