JPH07105571B2 - 個別にアドレス可能な半導体レーザーアレー - Google Patents
個別にアドレス可能な半導体レーザーアレーInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、デバイスを成長させた後、不純物による無秩
序化（Impurity Induced Disordering:超格子構造に不
純物を拡散または注入して超格子構造の原子配列の規則
性を乱して混晶状態にすること、以下IIDと略す）技術
を使用して製造した半導体レーザー、より詳細には電気
的及び熱的漏話がごくわずかであり、高い変換効率を有
し、高速ラスター出力走査装置やレーザー・プリンタに
利用できる多重エミッタ半導体レーザー・アレーの設計
及び製造方法に関するものである。
序化（Impurity Induced Disordering:超格子構造に不
純物を拡散または注入して超格子構造の原子配列の規則
性を乱して混晶状態にすること、以下IIDと略す）技術
を使用して製造した半導体レーザー、より詳細には電気
的及び熱的漏話がごくわずかであり、高い変換効率を有
し、高速ラスター出力走査装置やレーザー・プリンタに
利用できる多重エミッタ半導体レーザー・アレーの設計
及び製造方法に関するものである。
従来の技術 狭い間隔で配置した個別にアドレス可能なレーザー光源
を製造できることは、光ディスク技術、レーザー印刷、
光相互接続、光ファイバ通信など多くの利用面にとって
重要なことである。光学装置の構造を簡単にするには、
レーザー・アレーのレーザー素子をできるだけ近接させ
ることが望ましい。光相互接続の場合、特にレーザー素
子間の間隔が数ミクロンに過ぎない場合には、レーザー
素子に対する電気接続の隔離を簡単に行うためデバイス
をｐ側を上にして装着することが望ましい。しかし、こ
のやり方は、CW動作を実現するためデバイスの性能に制
約を課すことになる。これまで、このようなデバイスの
レーザー素子に個別に接点を設けるさまざまな読みがな
されてきたが、それらのデバイスは、CW動作ができなか
った。それに加えて、光及びキャリヤの閉込めが不十分
なために、レーザー素子間の相互作用すなわち漏話、及
び位相同期を防げなかった。
を製造できることは、光ディスク技術、レーザー印刷、
光相互接続、光ファイバ通信など多くの利用面にとって
重要なことである。光学装置の構造を簡単にするには、
レーザー・アレーのレーザー素子をできるだけ近接させ
ることが望ましい。光相互接続の場合、特にレーザー素
子間の間隔が数ミクロンに過ぎない場合には、レーザー
素子に対する電気接続の隔離を簡単に行うためデバイス
をｐ側を上にして装着することが望ましい。しかし、こ
のやり方は、CW動作を実現するためデバイスの性能に制
約を課すことになる。これまで、このようなデバイスの
レーザー素子に個別に接点を設けるさまざまな読みがな
されてきたが、それらのデバイスは、CW動作ができなか
った。それに加えて、光及びキャリヤの閉込めが不十分
なために、レーザー素子間の相互作用すなわち漏話、及
び位相同期を防げなかった。
腐食再成長埋込み型ヘテロ構造レーザーを備えたｐ側上
向き構造において、認容できるCW性能は得られたが、こ
の技術で高密度レーザー・アレーを製造するには、信頼
性と生産性が重要な問題点として残った。
向き構造において、認容できるCW性能は得られたが、こ
の技術で高密度レーザー・アレーを製造するには、信頼
性と生産性が重要な問題点として残った。
一般に、III−Ｖ族化合物半導体、たとえばGaAs/GaAlAs
の単一エミッタ・レーザーは、比較的低い屈折率を有す
る隣接領域の間に挟まれたより高い屈折率を有する光学
的空洞を有する。非平面成長メカニズム、レーザー基板
にチャンネル又はメサなどの非平面成長メカニズム、あ
るいは米国特許第4,378,255号に記載されている不純物
による無秩序化（IID）技術で、上記の光学的空洞を作
ることは知られている。この特許に記載されているよう
に、多重量子井戸などの量子井戸の特徴を有する半導体
構造は、不純物の拡散によって組織が無秩序化する。量
子井戸の空間的に独立した領域に不純物を拡散させる
と、井戸内のAlとGaの混り合いが起きる結果、拡散によ
る無秩序化を受けた層領域は、空間的に独立した領域間
の中央領域を含む無秩序化を受けない領域の屈折率に比
べると、低い平均屈折率を有する。したがって、中央領
域は、光導波路（光学的空洞）として、光の誘導放出及
び（又は）光の伝播に用いることができる。
の単一エミッタ・レーザーは、比較的低い屈折率を有す
る隣接領域の間に挟まれたより高い屈折率を有する光学
的空洞を有する。非平面成長メカニズム、レーザー基板
にチャンネル又はメサなどの非平面成長メカニズム、あ
るいは米国特許第4,378,255号に記載されている不純物
による無秩序化（IID）技術で、上記の光学的空洞を作
ることは知られている。この特許に記載されているよう
に、多重量子井戸などの量子井戸の特徴を有する半導体
構造は、不純物の拡散によって組織が無秩序化する。量
子井戸の空間的に独立した領域に不純物を拡散させる
と、井戸内のAlとGaの混り合いが起きる結果、拡散によ
る無秩序化を受けた層領域は、空間的に独立した領域間
の中央領域を含む無秩序化を受けない領域の屈折率に比
べると、低い平均屈折率を有する。したがって、中央領
域は、光導波路（光学的空洞）として、光の誘導放出及
び（又は）光の伝播に用いることができる。
シリコン不純物による無秩序化（Si−IID）技術は、標
準電力レベルで50％程度の電力変換効率を有する低しき
い値埋込み型ヘテロ構造レーザーを製造できることが判
った。この高い性能レベルにより、この形式のデバイス
をｐ側を上にした取り付けることが可能になり、またCW
動作が可能になった。それに加えて、単一接点アドレス
電極を有し、４μｍほどの狭い中心間距離を有する、こ
の形式のレーザー・アレーは、高度の一様性を示し、Si
−IIDによって得られた高屈折率光導波機構のせいで、
位相同期作用も示さないことがわかった。したがって、
もしレーザー・アレー内の個別に動作するレーザー素子
間の光学的及び変調漏話や発振漏話などの電気的漏話
が、個々の利用分野において重要な問題を引き起こさな
ければ、又はそれらの漏話を許容可能なレベルまで抑制
することができれば、このIID技術を、各レーザー素子
を個別にアドレスできる高密度レーザー・アレーに適用
することを検討すべきである。
準電力レベルで50％程度の電力変換効率を有する低しき
い値埋込み型ヘテロ構造レーザーを製造できることが判
った。この高い性能レベルにより、この形式のデバイス
をｐ側を上にした取り付けることが可能になり、またCW
動作が可能になった。それに加えて、単一接点アドレス
電極を有し、４μｍほどの狭い中心間距離を有する、こ
の形式のレーザー・アレーは、高度の一様性を示し、Si
−IIDによって得られた高屈折率光導波機構のせいで、
位相同期作用も示さないことがわかった。したがって、
もしレーザー・アレー内の個別に動作するレーザー素子
間の光学的及び変調漏話や発振漏話などの電気的漏話
が、個々の利用分野において重要な問題を引き起こさな
ければ、又はそれらの漏話を許容可能なレベルまで抑制
することができれば、このIID技術を、各レーザー素子
を個別にアドレスできる高密度レーザー・アレーに適用
することを検討すべきである。
米国特許第4,445,125号や同第4,474,422号（D/86364）
に記載されているように、小型であること、電力要求が
少ないこと、寿命が長いこと、製造が容易であること、
製造費が安いこと、帯電した感光体表面に静電潜像を書
き込む赤外線感光体の露光のとき赤外線スペクトルの感
度が低くてすむことが理由で、飛点スキャナ又はラスタ
出力スキャナを備えたレーザー・プリンタに、レーザー
・アレーまたはLEDアレーを使用することは、以前より
示唆されていた。さらに、前記米国特許第4,474,422号
に記載されているように、モノリシック半導体レーザー
光源から２又はそれ以上のビームで一度に１以上の走査
線を同時に走査することができる利点もある。
に記載されているように、小型であること、電力要求が
少ないこと、寿命が長いこと、製造が容易であること、
製造費が安いこと、帯電した感光体表面に静電潜像を書
き込む赤外線感光体の露光のとき赤外線スペクトルの感
度が低くてすむことが理由で、飛点スキャナ又はラスタ
出力スキャナを備えたレーザー・プリンタに、レーザー
・アレーまたはLEDアレーを使用することは、以前より
示唆されていた。さらに、前記米国特許第4,474,422号
に記載されているように、モノリシック半導体レーザー
光源から２又はそれ以上のビームで一度に１以上の走査
線を同時に走査することができる利点もある。
発明が解決しようとする課題 本発明の主目的は、IID技術を使用して、特にラスタ出
力スキャナやレーザー・プリンタに使用でき、光記録式
プレイバック装置など、他の利用分野にも利用できる、
個別にアドレス可能な半導体レーザー光源の高密度アレ
ーを提供することである 課題を解決するための手段 本発明によれば、モノリシック高密度半導体レーザー・
アレーの個別にアドレス可能なレーザー光源すなわちレ
ーザー素子を、いかなる位相同期を引き起こすことな
く、レーザー素子間に生じる電気的及び熱的な相互作用
すなわち漏話の量がごく小さい状態で、レーザー素子の
個々の動作に干渉することなく、従来可能であったより
も狭い中心間距離で近接配置することができる。
力スキャナやレーザー・プリンタに使用でき、光記録式
プレイバック装置など、他の利用分野にも利用できる、
個別にアドレス可能な半導体レーザー光源の高密度アレ
ーを提供することである 課題を解決するための手段 本発明によれば、モノリシック高密度半導体レーザー・
アレーの個別にアドレス可能なレーザー光源すなわちレ
ーザー素子を、いかなる位相同期を引き起こすことな
く、レーザー素子間に生じる電気的及び熱的な相互作用
すなわち漏話の量がごく小さい状態で、レーザー素子の
個々の動作に干渉することなく、従来可能であったより
も狭い中心間距離で近接配置することができる。
本発明の個々にアドレス可能な半導体レーザー・アレー
は、空間的に離れた光学的空洞内に配置された少なくと
も２個のレーザー素子を有する複数の半導体層で構成さ
れており、各半導体層は誘導放出条件のもとで、光を発
生して伝播させる活性領域を有する。空間的に離れた意
図する光学的空洞の横に隣接し、それらの光学的空洞間
に無秩序化合金領域を形成するために、活性領域を貫通
する領域に、不純物による無秩序化（IID）が施され
る。これらの無秩序化領域は、位相同期状態で働かない
ように、レーザー素子を光学的に隔離する程度の深さを
有する。さらに、レーザー素子間に形成されたバリヤ層
は、個々のレーザー素子を電気的に隔離する程度の距離
までアレー内に伸びている。この無秩序化合金領域とバ
リヤの組合せは、個々のレーザー素子の個々の動作に関
連する電気的及び熱的な漏話をごく小さくしてレーザー
素子を近接配置することを可能にしている。レーザー素
子の中心間距離は、障害となるような電気的な漏話、光
の漏話又は熱の漏話を生じさすことなく、３〜10μｍに
することが可能である。レーザー素子間の交差接続抵抗
は、例えば、15MΩ程度にすることが可能である。レー
ザー素子内の寄生接合の範囲を少なくする手段を有して
おり、その深さは電気的に隔離されたバリヤ層の深さま
でに制限される。近接配置された２個以上のレーザー素
子を有するレーザー・アレーの場合は、各レーザー素子
の個別のアドレッシングを妨げないように、各レーザー
素子に対するポンピング接点には、独自の設計上の特徴
を組み入れなければならない。
は、空間的に離れた光学的空洞内に配置された少なくと
も２個のレーザー素子を有する複数の半導体層で構成さ
れており、各半導体層は誘導放出条件のもとで、光を発
生して伝播させる活性領域を有する。空間的に離れた意
図する光学的空洞の横に隣接し、それらの光学的空洞間
に無秩序化合金領域を形成するために、活性領域を貫通
する領域に、不純物による無秩序化（IID）が施され
る。これらの無秩序化領域は、位相同期状態で働かない
ように、レーザー素子を光学的に隔離する程度の深さを
有する。さらに、レーザー素子間に形成されたバリヤ層
は、個々のレーザー素子を電気的に隔離する程度の距離
までアレー内に伸びている。この無秩序化合金領域とバ
リヤの組合せは、個々のレーザー素子の個々の動作に関
連する電気的及び熱的な漏話をごく小さくしてレーザー
素子を近接配置することを可能にしている。レーザー素
子の中心間距離は、障害となるような電気的な漏話、光
の漏話又は熱の漏話を生じさすことなく、３〜10μｍに
することが可能である。レーザー素子間の交差接続抵抗
は、例えば、15MΩ程度にすることが可能である。レー
ザー素子内の寄生接合の範囲を少なくする手段を有して
おり、その深さは電気的に隔離されたバリヤ層の深さま
でに制限される。近接配置された２個以上のレーザー素
子を有するレーザー・アレーの場合は、各レーザー素子
の個別のアドレッシングを妨げないように、各レーザー
素子に対するポンピング接点には、独自の設計上の特徴
を組み入れなければならない。
本発明のより完全な理解と、その他の目的及び利点につ
いては、添付図面を参照して以下の説明を読まれれば明
らかになるであろう。
いては、添付図面を参照して以下の説明を読まれれば明
らかになるであろう。
実施例 次に第１図を参照し、本発明の個別にアドレス可能な半
導体レーザー光源のモノリシック高密度アレーの第１の
実施例について説明する。アレーは、ｎ−GaAs基板12、
その上にエピタキシャル成長させたｎ−Ga1-xAlxASクラ
ッド層14、無ドープ、又はｐ型ドープ、又はｎ型ドープ
した比較的薄い通常のダブルヘテロ構造の活性層、又は
GaAs又はGa1-yAlyAs（ｙは非常に小さく、ｘ＞ｙ）の単
一量子井戸、AlAs又はGa1-yAlyAsの井戸層と、AlAs又は
Ga1-y′Aly′As（x,y′＞ｙ）のバリヤ層とを交互に配
置した多重量子井戸構造、又は独立した閉込め空洞内の
独立した単一又は多重量子井戸構造で構成することがで
きる活性領域16、ｐ−Ga1-zAlzAs（x,z,y′＞ｙ）クラ
ッド層18、及びp+GaAsキャップ層20から成っている。エ
ピタキシャル成長は、この分野では周知のMOCVDによっ
て行われる。
導体レーザー光源のモノリシック高密度アレーの第１の
実施例について説明する。アレーは、ｎ−GaAs基板12、
その上にエピタキシャル成長させたｎ−Ga1-xAlxASクラ
ッド層14、無ドープ、又はｐ型ドープ、又はｎ型ドープ
した比較的薄い通常のダブルヘテロ構造の活性層、又は
GaAs又はGa1-yAlyAs（ｙは非常に小さく、ｘ＞ｙ）の単
一量子井戸、AlAs又はGa1-yAlyAsの井戸層と、AlAs又は
Ga1-y′Aly′As（x,y′＞ｙ）のバリヤ層とを交互に配
置した多重量子井戸構造、又は独立した閉込め空洞内の
独立した単一又は多重量子井戸構造で構成することがで
きる活性領域16、ｐ−Ga1-zAlzAs（x,z,y′＞ｙ）クラ
ッド層18、及びp+GaAsキャップ層20から成っている。エ
ピタキシャル成長は、この分野では周知のMOCVDによっ
て行われる。
本発明の実施において、面放射点17で表したレーザー・
アレー10の多重エミッタは互いに十分に近接している
が、位相同期状態で動作しないことが要求される。これ
は、プリンタの感光面など像面に結像させ、印字分解能
を高めるために必要な高密度の画素配列を作るために要
求される素子の高密度配置にもかかわらず、レーザー・
アレーを構成する２個以上の素子の発光を個別にアドレ
スできるようにするためである。
アレー10の多重エミッタは互いに十分に近接している
が、位相同期状態で動作しないことが要求される。これ
は、プリンタの感光面など像面に結像させ、印字分解能
を高めるために必要な高密度の画素配列を作るために要
求される素子の高密度配置にもかかわらず、レーザー・
アレーを構成する２個以上の素子の発光を個別にアドレ
スできるようにするためである。
典型的な層厚の実例として、クラッド層14の厚さは、0.
5〜1.5μｍである。活性領域16は、たとえば50〜300nm
の厚さを有する薄い通常の活性層、又は、約３〜50nmの
厚さのGaAsの量子井戸と約１〜15nmの厚さのGa1-y′A
ly′As（ｙ′＝0.1〜1.0）のバリヤ層をもつ超格子構造
であってもよい。クラッド層18の厚さは、0.1〜1.0μｍ
である。キャップ層20の厚さは、0.1〜1.5μｍである。
実際に製造したアレー10は、ｎ−GaAs基板12と、その上
の0.7μｍの厚さのｎ−GaAsのバッファ層（図示せず）
と、0.7μｍ厚のｎ−Ga0.8Al0.2As（図示せず）と、1.4
μｍ厚のｎ−Ga0.6Al0.4Asのクラッド層14と、0.9μｍ
厚の３つのGa0.6Al0.4Asとバリヤ層の間にサンドイッチ
された４つのGaAs井戸から成る66nm厚の多重量子井戸活
性領域16と、1.4μｍ厚のｐ−Ga0.6Al0.4Asのクラッド
層18と、0.1μｍ厚のｐ−GaAsのキャップ層20で構成さ
れている。
5〜1.5μｍである。活性領域16は、たとえば50〜300nm
の厚さを有する薄い通常の活性層、又は、約３〜50nmの
厚さのGaAsの量子井戸と約１〜15nmの厚さのGa1-y′A
ly′As（ｙ′＝0.1〜1.0）のバリヤ層をもつ超格子構造
であってもよい。クラッド層18の厚さは、0.1〜1.0μｍ
である。キャップ層20の厚さは、0.1〜1.5μｍである。
実際に製造したアレー10は、ｎ−GaAs基板12と、その上
の0.7μｍの厚さのｎ−GaAsのバッファ層（図示せず）
と、0.7μｍ厚のｎ−Ga0.8Al0.2As（図示せず）と、1.4
μｍ厚のｎ−Ga0.6Al0.4Asのクラッド層14と、0.9μｍ
厚の３つのGa0.6Al0.4Asとバリヤ層の間にサンドイッチ
された４つのGaAs井戸から成る66nm厚の多重量子井戸活
性領域16と、1.4μｍ厚のｐ−Ga0.6Al0.4Asのクラッド
層18と、0.1μｍ厚のｐ−GaAsのキャップ層20で構成さ
れている。
多重エミッタ・レーザー・アレー、この第１の実施例の
場合は、２エミッタ・レーザー・アレーを作るために、
不純物による無秩序（IID）技術、たとえば拡散無秩序
化又は注入／アニール無秩序化が使用される。これらの
無秩序化は、伝統適に不純物とみなされる種に限定され
るものではなく、拡散によって結晶を無秩序化する、又
は注入によって結晶の秩序を壊し、その後高温でアニー
ルして、所望の無秩序化結晶を作り出すことができるす
べての種を含むよう拡張できることに留意されたい。
場合は、２エミッタ・レーザー・アレーを作るために、
不純物による無秩序（IID）技術、たとえば拡散無秩序
化又は注入／アニール無秩序化が使用される。これらの
無秩序化は、伝統適に不純物とみなされる種に限定され
るものではなく、拡散によって結晶を無秩序化する、又
は注入によって結晶の秩序を壊し、その後高温でアニー
ルして、所望の無秩序化結晶を作り出すことができるす
べての種を含むよう拡張できることに留意されたい。
多重エミッタ・レーザー・アレー10を作るために、最初
に、レーザー構造の領域をIIDにさらすための開口付きS
i3N4マスクが、キャップ層20の上面に形成される。マス
キング処理によって露出したレーザー構造の領域に、高
濃度のｎ型不純物を選択的に拡散することにより、レー
ザー素子13A,13Bの光学的空洞と電流閉込め領域が作ら
れる。たとえば、適当な拡散源が入っている半密封の黒
鉛容器の中に、800℃以上の温度で十分な時間の間、シ
リコンを選択的に拡散させることができる。この種のプ
ロセスは、一般に、水素の流れの中で実行するのがよい
であろう。量子井戸活性領域16にシリコンが拡散する
と、活性領域16内のGaAS−GaAlAsのAlとGaとが混り合っ
て、第１図の無秩序化領域28で示した、平均したAlAsの
モル分率のGaAlAs合金が生じる。薄いGaAs活性層、又は
GaAs又はGa1-yAlyAs単一量子井戸層の場合には、活性層
のGaと隣接するGa1-zAlzAsクラッド層18のAlとが混り合
う。多重量子井戸構造の場合には、AlとGaの混り合い
は、主に井戸とバリヤ層の間であるが、１つ又はそれ以
上の合金クラッド層14,18まで広がる。シリコンの拡散
は、ある温度、たとえば850℃で行われ、参照番号29で
示すように活性領域16を突き抜けるよう十分長い時間た
とえば数時間、その温度に保たれる。上記の実例では、
無秩序化領域28の深さは約1.5μｍで、幅は約８μｍで
ある。レーザー素子、すなわちレーザー光源13の中心間
距離は約10μｍであり、活性領域16の幅は約２μｍであ
る。上記のプロセス処理は、米国特許出願第07/117,593
号（1987年11月５日出願、発明の名称“Method of intr
odusing impurity species into a semiconductor stru
cture from a deposited source and application ther
eof"）に開示されている。
に、レーザー構造の領域をIIDにさらすための開口付きS
i3N4マスクが、キャップ層20の上面に形成される。マス
キング処理によって露出したレーザー構造の領域に、高
濃度のｎ型不純物を選択的に拡散することにより、レー
ザー素子13A,13Bの光学的空洞と電流閉込め領域が作ら
れる。たとえば、適当な拡散源が入っている半密封の黒
鉛容器の中に、800℃以上の温度で十分な時間の間、シ
リコンを選択的に拡散させることができる。この種のプ
ロセスは、一般に、水素の流れの中で実行するのがよい
であろう。量子井戸活性領域16にシリコンが拡散する
と、活性領域16内のGaAS−GaAlAsのAlとGaとが混り合っ
て、第１図の無秩序化領域28で示した、平均したAlAsの
モル分率のGaAlAs合金が生じる。薄いGaAs活性層、又は
GaAs又はGa1-yAlyAs単一量子井戸層の場合には、活性層
のGaと隣接するGa1-zAlzAsクラッド層18のAlとが混り合
う。多重量子井戸構造の場合には、AlとGaの混り合い
は、主に井戸とバリヤ層の間であるが、１つ又はそれ以
上の合金クラッド層14,18まで広がる。シリコンの拡散
は、ある温度、たとえば850℃で行われ、参照番号29で
示すように活性領域16を突き抜けるよう十分長い時間た
とえば数時間、その温度に保たれる。上記の実例では、
無秩序化領域28の深さは約1.5μｍで、幅は約８μｍで
ある。レーザー素子、すなわちレーザー光源13の中心間
距離は約10μｍであり、活性領域16の幅は約２μｍであ
る。上記のプロセス処理は、米国特許出願第07/117,593
号（1987年11月５日出願、発明の名称“Method of intr
odusing impurity species into a semiconductor stru
cture from a deposited source and application ther
eof"）に開示されている。
無秩序化領域28を形成した後、レーザー構造の全面にわ
たって、参照番号23で示した深さまで、ｐ型亜鉛拡散21
が行われる。これにより、良好なオーム接触が与えら
れ、レーザー素子13による直列抵抗が減る。次に、第１
図に示すように、絶縁バリヤ層25A,25B,25Cが選択した
場所に形成される。これらのバリヤ層25A,25B,25Cは、
たとえば、陽子ボンバード（Proton Bombardment）を、
幅が約４〜５μｍの電流ポンピング・チャンネル32を形
成している亜鉛拡散層21の深さを越える所まで行って形
成することができる。レーザー素子間のバリヤ領域25B
は、これらの光源すなわちエミッタ間にあるレベルの電
気的隔離を提供して、電気的又は熱的漏話なしに、独立
に動作することを可能にする重要な特徴の１つである。
バリヤ層25の深さは、たとえば、ここに記載した実施例
については、0.3〜0.5μｍにすることができる。
たって、参照番号23で示した深さまで、ｐ型亜鉛拡散21
が行われる。これにより、良好なオーム接触が与えら
れ、レーザー素子13による直列抵抗が減る。次に、第１
図に示すように、絶縁バリヤ層25A,25B,25Cが選択した
場所に形成される。これらのバリヤ層25A,25B,25Cは、
たとえば、陽子ボンバード（Proton Bombardment）を、
幅が約４〜５μｍの電流ポンピング・チャンネル32を形
成している亜鉛拡散層21の深さを越える所まで行って形
成することができる。レーザー素子間のバリヤ領域25B
は、これらの光源すなわちエミッタ間にあるレベルの電
気的隔離を提供して、電気的又は熱的漏話なしに、独立
に動作することを可能にする重要な特徴の１つである。
バリヤ層25の深さは、たとえば、ここに記載した実施例
については、0.3〜0.5μｍにすることができる。
次に、レーザー素子13A,13Bを独立にポンピングするた
めの独立ポンピング接点22,24を作るために、標準フォ
トリソグラフィ・リフトオフ技術を用いて、Cr−Au金属
被覆がパターニングされる。最後に、基板12の底面に金
属接点26が蒸着されて、接点加工が完了する。
めの独立ポンピング接点22,24を作るために、標準フォ
トリソグラフィ・リフトオフ技術を用いて、Cr−Au金属
被覆がパターニングされる。最後に、基板12の底面に金
属接点26が蒸着されて、接点加工が完了する。
シリコン拡散領域すなわち無秩序化領域28の配列は、活
性領域16内の量子井戸構造を少なくとも部分的に無秩序
化する働きをする。活性領域16の平面内に作られたレー
ザー構造により、活性領域16の非無秩序化領域に、より
高い屈折率の導波路領域が残る。レーザー素子13の領域
は活性領域16に隣接する無秩序化領域28に比べて高い屈
折率を有するので、導波性が高められる。次に第２図を
参照すると、無秩序化によるn+領域28により、高アルミ
ニウム・クラッド層14の境界面に、pn接合19が生じる。
このpn接合19は、活性層16の近くのpn接合15に比べて、
高いターンオン電圧を有している。pn接合19における材
料のバンドギャップは、活性領域の接合における材料の
バンドギャップよりかなり高いので、決められた接合電
圧で、pn接合19を通る電流は、レーザー接合15を通る電
流よりもかなり少ない。したがって、レーザー素子を通
る全電流に対するpn接合すなわち高アルミニウム接合19
を通る漏れ電流の割合は非常に小さいので、素子の性能
は著しく低下しない。詳しく述べるとと、電流が流れな
いようにpn接合領域を壊して電気的に絶縁性にするバリ
ヤ層15A,25B,25Cの形成によって、pn接合19の横の広が
りが、非常に狭められたためである。
性領域16内の量子井戸構造を少なくとも部分的に無秩序
化する働きをする。活性領域16の平面内に作られたレー
ザー構造により、活性領域16の非無秩序化領域に、より
高い屈折率の導波路領域が残る。レーザー素子13の領域
は活性領域16に隣接する無秩序化領域28に比べて高い屈
折率を有するので、導波性が高められる。次に第２図を
参照すると、無秩序化によるn+領域28により、高アルミ
ニウム・クラッド層14の境界面に、pn接合19が生じる。
このpn接合19は、活性層16の近くのpn接合15に比べて、
高いターンオン電圧を有している。pn接合19における材
料のバンドギャップは、活性領域の接合における材料の
バンドギャップよりかなり高いので、決められた接合電
圧で、pn接合19を通る電流は、レーザー接合15を通る電
流よりもかなり少ない。したがって、レーザー素子を通
る全電流に対するpn接合すなわち高アルミニウム接合19
を通る漏れ電流の割合は非常に小さいので、素子の性能
は著しく低下しない。詳しく述べるとと、電流が流れな
いようにpn接合領域を壊して電気的に絶縁性にするバリ
ヤ層15A,25B,25Cの形成によって、pn接合19の横の広が
りが、非常に狭められたためである。
第４図は、第１図の２ビーム・レーザー10のレーザー素
子13A,13Bの光出力パワー対ポンピング電流特性を示
す。光学的空洞の中心間距離は約10μｍである。図示の
ように、電流変化に対する出力パワーは、ほとんど同じ
であるが、ポンピング電流の増加と共に、若干の相違が
生じる。たとえば、15mAでは、素子13Aの出力は5.2mWで
あるが、素子13Bの出力は4.8mWである。30mAでは、素子
13Aの出力は10.8mWであるが、素子13Bの出力は16.3mWで
ある。第５図と第６図は、それぞれ、このレーザー10の
遠フィールド放射パターンと近フィールド放射パターン
を示す。本発明の重要な特徴は、狭い間隔で配置した
（詳細には、３〜６μｍ）エミッタを有する２ビーム・
レーザー10が動作しているとき、高速変調及びCW（持続
波）発振における漏話を除去し、又は許容レベルまで減
らすことである。プリンタの場合は、変調漏話が生じな
いことが要求される。その理由は、一方のレーザー素子
の変調に関連する他方のレーザー素子の光出力の変化、
たとえば一方のレーザー素子の変調の低下又は上昇によ
って、他方のレーザー素子の光出力が増加又は減少する
と、プリンタの感光面に形成される像の品質及び分解能
に影響が生じるからである。また発振漏話は、すなわち
一方のレーザー素子の同時CW発振に起因する他方のレー
ザー素子の光強度の変化（通常は光強度の低下）は、最
大光強度の低下が小さい限り（たとえば、２％以下）、
許容される。800スポット／インチのラスタ出力プリン
タで形成される感光体上の像の場合、光強度の許容変動
値はもっと小さい。レーザー・プリンタにおいては、２
個のレーザー素子13A,13Bの発振しきい値電流の差ΔTth
をできるだけ小さくすることが望ましい。その理由は、
発振しきい値電流の差が大きくなると、一方のレーザー
素子が持続波（CW）を発振しているとき、他方のレーザ
ー素子の光強度が低下するからである。
子13A,13Bの光出力パワー対ポンピング電流特性を示
す。光学的空洞の中心間距離は約10μｍである。図示の
ように、電流変化に対する出力パワーは、ほとんど同じ
であるが、ポンピング電流の増加と共に、若干の相違が
生じる。たとえば、15mAでは、素子13Aの出力は5.2mWで
あるが、素子13Bの出力は4.8mWである。30mAでは、素子
13Aの出力は10.8mWであるが、素子13Bの出力は16.3mWで
ある。第５図と第６図は、それぞれ、このレーザー10の
遠フィールド放射パターンと近フィールド放射パターン
を示す。本発明の重要な特徴は、狭い間隔で配置した
（詳細には、３〜６μｍ）エミッタを有する２ビーム・
レーザー10が動作しているとき、高速変調及びCW（持続
波）発振における漏話を除去し、又は許容レベルまで減
らすことである。プリンタの場合は、変調漏話が生じな
いことが要求される。その理由は、一方のレーザー素子
の変調に関連する他方のレーザー素子の光出力の変化、
たとえば一方のレーザー素子の変調の低下又は上昇によ
って、他方のレーザー素子の光出力が増加又は減少する
と、プリンタの感光面に形成される像の品質及び分解能
に影響が生じるからである。また発振漏話は、すなわち
一方のレーザー素子の同時CW発振に起因する他方のレー
ザー素子の光強度の変化（通常は光強度の低下）は、最
大光強度の低下が小さい限り（たとえば、２％以下）、
許容される。800スポット／インチのラスタ出力プリン
タで形成される感光体上の像の場合、光強度の許容変動
値はもっと小さい。レーザー・プリンタにおいては、２
個のレーザー素子13A,13Bの発振しきい値電流の差ΔTth
をできるだけ小さくすることが望ましい。その理由は、
発振しきい値電流の差が大きくなると、一方のレーザー
素子が持続波（CW）を発振しているとき、他方のレーザ
ー素子の光強度が低下するからである。
第３図は、２ビーム・レーザー10の等価回路を示す。レ
ーザー素子13A,13Bの結合抵抗33の測定値は、たとえば1
5〜19MΩである。1MHzの場合の結合キャパシタンス36
は、たとえば約1.1〜0.5pFである。レーザー素子13A,13
Bの直列抵抗34,35は、それぞれ約８Ωである。この直列
抵抗が、達成可能な総合電力変換効率を決めることに特
に留意されたい。光出力パワーは、誘導放出しきい値以
上の入力電流に直線適に比例するのに対し、抵抗電力損
ｐI2Rはレーザー素子に対する入力電力の二乗に比例す
るので、入力電流が十分に大きくなると、最終的に光出
力パワーは抵抗損によって左右される。したがって、低
しきい値レーザー素子の素子性能を規定するときは、直
列抵抗が重要なパラメータである。低しきい値電流を得
るために狭いレーザー発振フィラメントを使用すると、
過大な直列抵抗を生じ、その直列抵抗が、低しきい値電
流素子を得るとき達成された利得を帳消しにしてしまう
ことが多い。レーザー10で達成された45％の高い電力効
率は、８Ωの低い直列抵抗によるところが大きい。15M
Ωの交差結合抵抗は、キャップ層20を貫通して、0.5pF
の交差結合キャパシタンスを有するレーザー素子13A,13
B間の領域内に、約500nmの深さまで広がっている陽子ボ
ンバードの高い抵抗率のせいである。
ーザー素子13A,13Bの結合抵抗33の測定値は、たとえば1
5〜19MΩである。1MHzの場合の結合キャパシタンス36
は、たとえば約1.1〜0.5pFである。レーザー素子13A,13
Bの直列抵抗34,35は、それぞれ約８Ωである。この直列
抵抗が、達成可能な総合電力変換効率を決めることに特
に留意されたい。光出力パワーは、誘導放出しきい値以
上の入力電流に直線適に比例するのに対し、抵抗電力損
ｐI2Rはレーザー素子に対する入力電力の二乗に比例す
るので、入力電流が十分に大きくなると、最終的に光出
力パワーは抵抗損によって左右される。したがって、低
しきい値レーザー素子の素子性能を規定するときは、直
列抵抗が重要なパラメータである。低しきい値電流を得
るために狭いレーザー発振フィラメントを使用すると、
過大な直列抵抗を生じ、その直列抵抗が、低しきい値電
流素子を得るとき達成された利得を帳消しにしてしまう
ことが多い。レーザー10で達成された45％の高い電力効
率は、８Ωの低い直列抵抗によるところが大きい。15M
Ωの交差結合抵抗は、キャップ層20を貫通して、0.5pF
の交差結合キャパシタンスを有するレーザー素子13A,13
B間の領域内に、約500nmの深さまで広がっている陽子ボ
ンバードの高い抵抗率のせいである。
狭い間隔で配置したエミッタ、たとえば10μｍ以下の中
心間距離を有し、1.4Ωと報告された、より低い値の交
差結合抵抗33を有する別に製造された二重ストライプ・
レーザー10の高速変調漏話は過大になるであろう。すな
わち一方のレーザーがしきい値以上でターンオンする
と、他方のレーザー素子の順電圧が高くなり、そのた
め、レーザー素子の光強度は低下するであろう。また一
方のレーザー素子がターンオフすると、他方のレーザー
素子の光強度が増大し、順電圧が低くなるであろう。こ
の実例に関しては、徳田、他の論文、“Dual Wavelengt
h Emission From a Twin Strip Single Quantum well L
aser",Applied Physics Letters,Vol.51（21）,PP.1664
−1666,Nov.23,1987を参照されたい。以上のことから、
プリンタの感光体の場合は、変調漏話及びCW発振漏話を
許容できるレベルまで抑制するために、結合抵抗を十分
に高くし、そして結合キャパシタンスを十分に小さくす
ることが重要である。
心間距離を有し、1.4Ωと報告された、より低い値の交
差結合抵抗33を有する別に製造された二重ストライプ・
レーザー10の高速変調漏話は過大になるであろう。すな
わち一方のレーザーがしきい値以上でターンオンする
と、他方のレーザー素子の順電圧が高くなり、そのた
め、レーザー素子の光強度は低下するであろう。また一
方のレーザー素子がターンオフすると、他方のレーザー
素子の光強度が増大し、順電圧が低くなるであろう。こ
の実例に関しては、徳田、他の論文、“Dual Wavelengt
h Emission From a Twin Strip Single Quantum well L
aser",Applied Physics Letters,Vol.51（21）,PP.1664
−1666,Nov.23,1987を参照されたい。以上のことから、
プリンタの感光体の場合は、変調漏話及びCW発振漏話を
許容できるレベルまで抑制するために、結合抵抗を十分
に高くし、そして結合キャパシタンスを十分に小さくす
ることが重要である。
それとは関係なく、一方のレーザー素子に対して他方の
レーザー素子を変調する場合は、スパイク状の光感度ピ
ーク変動が常に経験される。感光体上に800スポット／
インチの標準像印字を行う場合は、上記の光強度ピーク
変動許容値は、静電印字像の２つの画像をターンオンす
ることができる光強度の約４％である。5MHzの変調、17
mAのポンピング電流におけるレーザー10の光強度ピーク
変動は、全ターンオン光強度の約1.7％であり、これは
全く満足できるものである。しかし、直列抵抗34,35に
対する交差結合インピーダンス33,36の比率を十分に大
きくしてインピーダンス33,36を流れる電流を無視でき
る程度にすることにより、一方のレーザー素子の動作に
よって他方のレーザー素子のCW発振動作又はパルス発振
動作が実質上影響されないようにすることが重要な要素
であることは明白である。
レーザー素子を変調する場合は、スパイク状の光感度ピ
ーク変動が常に経験される。感光体上に800スポット／
インチの標準像印字を行う場合は、上記の光強度ピーク
変動許容値は、静電印字像の２つの画像をターンオンす
ることができる光強度の約４％である。5MHzの変調、17
mAのポンピング電流におけるレーザー10の光強度ピーク
変動は、全ターンオン光強度の約1.7％であり、これは
全く満足できるものである。しかし、直列抵抗34,35に
対する交差結合インピーダンス33,36の比率を十分に大
きくしてインピーダンス33,36を流れる電流を無視でき
る程度にすることにより、一方のレーザー素子の動作に
よって他方のレーザー素子のCW発振動作又はパルス発振
動作が実質上影響されないようにすることが重要な要素
であることは明白である。
レーザー・アレーの狭い間隔で配置された個別にアドレ
ス可能なレーザー素子について考慮しなければならない
もう１つの漏話は、熱漏話である。一方のレーザー素子
の動作から発生した熱は、他方のレーザー素子へ熱拡散
して、その動作温度を上昇させ、その光パワー出力を低
下させる。このような熱漏話は、どちらかの一方のレー
ザー素子13A,13Bの瞬間出力が、既に異なる時間動作し
ていた他方のレーザー素子のパワー出力に依存すること
になるので、補償することが難しい。しかし、実験によ
れば、レーザー素子13A,13B間の熱漏話はそれほど大き
くないことが判った。これについて、第10図は、独立に
動作させたレーザー素子13A,13Bの光出力対電流特性を
示す。得られた特性曲線は、重なっており、実質上同じ
である。第11図は、レーザー素子13Aへの電流をオフに
した場合と、CW動作中のレーザー素子13Aへの電流がし
きい値（13mA）以上である場合のレーザー素子13BのCW
動作を示す。レーザー素子13Bの２つの出力曲線は、レ
ーザー素子13Aをオフにした場合とCW動作中の場合の２
つの状態が実質上重なっていることに留意されたい。こ
のように動作曲線のずれが無視できることは、レーザー
素子13Aが近接してCW動作をすることによるレーザー素
子13Bの加熱がごく少ないことを示している。この低い
レベルの熱漏話は、２ビーム・レーザー10の低パワーの
動作及び高い効率に直接寄与するものである。
ス可能なレーザー素子について考慮しなければならない
もう１つの漏話は、熱漏話である。一方のレーザー素子
の動作から発生した熱は、他方のレーザー素子へ熱拡散
して、その動作温度を上昇させ、その光パワー出力を低
下させる。このような熱漏話は、どちらかの一方のレー
ザー素子13A,13Bの瞬間出力が、既に異なる時間動作し
ていた他方のレーザー素子のパワー出力に依存すること
になるので、補償することが難しい。しかし、実験によ
れば、レーザー素子13A,13B間の熱漏話はそれほど大き
くないことが判った。これについて、第10図は、独立に
動作させたレーザー素子13A,13Bの光出力対電流特性を
示す。得られた特性曲線は、重なっており、実質上同じ
である。第11図は、レーザー素子13Aへの電流をオフに
した場合と、CW動作中のレーザー素子13Aへの電流がし
きい値（13mA）以上である場合のレーザー素子13BのCW
動作を示す。レーザー素子13Bの２つの出力曲線は、レ
ーザー素子13Aをオフにした場合とCW動作中の場合の２
つの状態が実質上重なっていることに留意されたい。こ
のように動作曲線のずれが無視できることは、レーザー
素子13Aが近接してCW動作をすることによるレーザー素
子13Bの加熱がごく少ないことを示している。この低い
レベルの熱漏話は、２ビーム・レーザー10の低パワーの
動作及び高い効率に直接寄与するものである。
もちろん、本発明の技術を用いて、３〜10μｍの狭い間
隔で配置した２個以上のエミッタを作ることが可能であ
る。第７図〜第９図は、４個のエミッタから成る多重エ
ミッタ・レーザー・アレーの構造を示す。数個のエミッ
タを有するレーザー・アレーに直面する問題は、独立に
アドレス可能なレーザー素子間の望ましくない電気的及
び熱的干渉すなわち漏話を生じさせずに、狭い空間的位
置関係にある４個の異なるレーザー・エミッタを独立に
アドレスすることができるように、どのように４個のエ
ミッタの接点を設けるかである。第７図〜第９図に示し
た方式は、この問題を解決するものである。
隔で配置した２個以上のエミッタを作ることが可能であ
る。第７図〜第９図は、４個のエミッタから成る多重エ
ミッタ・レーザー・アレーの構造を示す。数個のエミッ
タを有するレーザー・アレーに直面する問題は、独立に
アドレス可能なレーザー素子間の望ましくない電気的及
び熱的干渉すなわち漏話を生じさせずに、狭い空間的位
置関係にある４個の異なるレーザー・エミッタを独立に
アドレスすることができるように、どのように４個のエ
ミッタの接点を設けるかである。第７図〜第９図に示し
た方式は、この問題を解決するものである。
第７図に示した４ビーム・レーザー40は、２個のレーザ
ー素子の代わりに、４個のレーザー素子42A,42B,42C,42
Dを有し、単一活性層、又は単一量子井戸、又は、第９
図に示すようにGaAs層とGa1-yAlyAs層が交互になってい
る超格子構造から成る活性領域を有することができるこ
とを除いて、第１図の２ビーム・レーザー10と同じ断面
特徴を有している。
ー素子の代わりに、４個のレーザー素子42A,42B,42C,42
Dを有し、単一活性層、又は単一量子井戸、又は、第９
図に示すようにGaAs層とGa1-yAlyAs層が交互になってい
る超格子構造から成る活性領域を有することができるこ
とを除いて、第１図の２ビーム・レーザー10と同じ断面
特徴を有している。
第７図は、各エミッタを相互に電気的に隔離すると共
に、各エミッタに１個づつ、４個の独立した金属接点を
作るためのプラットフォームを形成する目的で行う浅い
イオン注入又は陽子注入パターン44を斜線で示す。この
エミッタの電気的隔離は、第２図に参照番号23で示した
ｐ型（Zn）拡散によって形成された寄生接合領域を通っ
て伸びている注入領域46によってなされる。また、後で
説明するが、エミッタ42A,42Dを横断する狭い幅の注入
領域48が形成されている。これば、この領域の抵抗を大
きくして、エミッタ42B,42Cを接点接続するためであ
る。注入パターン44の深さは、たとえば約300nmにする
ことができる。
に、各エミッタに１個づつ、４個の独立した金属接点を
作るためのプラットフォームを形成する目的で行う浅い
イオン注入又は陽子注入パターン44を斜線で示す。この
エミッタの電気的隔離は、第２図に参照番号23で示した
ｐ型（Zn）拡散によって形成された寄生接合領域を通っ
て伸びている注入領域46によってなされる。また、後で
説明するが、エミッタ42A,42Dを横断する狭い幅の注入
領域48が形成されている。これば、この領域の抵抗を大
きくして、エミッタ42B,42Cを接点接続するためであ
る。注入パターン44の深さは、たとえば約300nmにする
ことができる。
注入パターン44を作った後、パターン44の上に第８図に
示した形状の金属被覆パターンが形成される。金属被覆
パターン、たとえばCr−Auの複層は、４個のエミッタ42
A,42B,42C,42Dに対応する４つの接点50A,50B,50C,50Dを
構成していることに留意されたい。接点50A,50Dは、電
流ポンピング・エミッタ42A,42D用の二又状接点ストラ
イプ53,55につながる外側ポンディング・パッド51を有
し、接点50B,50Cは、金属接続ブリッジ58を介して接点
ストライプ54,56につながるボンディング・パッド52を
有する。このため、接点ストライプ53,55は、注入横断
領域48と金属ブリッジ58を通すために、二又になってい
るのである。
示した形状の金属被覆パターンが形成される。金属被覆
パターン、たとえばCr−Auの複層は、４個のエミッタ42
A,42B,42C,42Dに対応する４つの接点50A,50B,50C,50Dを
構成していることに留意されたい。接点50A,50Dは、電
流ポンピング・エミッタ42A,42D用の二又状接点ストラ
イプ53,55につながる外側ポンディング・パッド51を有
し、接点50B,50Cは、金属接続ブリッジ58を介して接点
ストライプ54,56につながるボンディング・パッド52を
有する。このため、接点ストライプ53,55は、注入横断
領域48と金属ブリッジ58を通すために、二又になってい
るのである。
二又接点55を介して活性領域16に電流をポンピングして
キャリヤを注入するとき、第９図に矢印60で示したキャ
リヤの横方向の拡散を許すために、注入横断領域48の幅
すなわちエミッタ方向の幅は、できるだけ狭くすべきで
ある。この幅が十分に狭ければ、絶縁性注入横断領域48
の下をキャリヤが拡散するので、外側レーザー素子42A,
42Dの光学的空洞の全長にわたって、すなわち注入横断
領域48の下の活性領域部分を含めて、ほぼ一様な電流ポ
ンピングが得られるであろう。しかし、注入横断領域48
の幅をあまり狭くすると、高いポンピング電流値（たと
えば、10〜30mA）に対応して、金属ブリッジ58の直列抵
抗が増大する。したがって、注入横断領域48の幅は、直
列抵抗を非許容レベルまで増大させるほど狭くすべきで
ない。許容範囲の横断金属ブリッジ58の実例は、深さを
0.3μｍ、外側レーザー素子42A又は42Dを横切る方向の
長さを約15μｍ、幅を約４μｍにすることができる。直
列抵抗の計算値は、約0.3Ωである。
キャリヤを注入するとき、第９図に矢印60で示したキャ
リヤの横方向の拡散を許すために、注入横断領域48の幅
すなわちエミッタ方向の幅は、できるだけ狭くすべきで
ある。この幅が十分に狭ければ、絶縁性注入横断領域48
の下をキャリヤが拡散するので、外側レーザー素子42A,
42Dの光学的空洞の全長にわたって、すなわち注入横断
領域48の下の活性領域部分を含めて、ほぼ一様な電流ポ
ンピングが得られるであろう。しかし、注入横断領域48
の幅をあまり狭くすると、高いポンピング電流値（たと
えば、10〜30mA）に対応して、金属ブリッジ58の直列抵
抗が増大する。したがって、注入横断領域48の幅は、直
列抵抗を非許容レベルまで増大させるほど狭くすべきで
ない。許容範囲の横断金属ブリッジ58の実例は、深さを
0.3μｍ、外側レーザー素子42A又は42Dを横切る方向の
長さを約15μｍ、幅を約４μｍにすることができる。直
列抵抗の計算値は、約0.3Ωである。
幅がより狭いこと（１μｍ）を除き、上記と同じ寸法を
有する注入横断領域48の場合は、その直列抵抗はもっと
大きく、約１Ωになる。
有する注入横断領域48の場合は、その直列抵抗はもっと
大きく、約１Ωになる。
以上幾つかの実施例について本発明を説明したが、これ
らの実施例から、この分野の専門家が、多くの代替物、
修正物、均等物を考え付くことは明白である。したがっ
て、本発明は、特許請求の範囲に入るすべての代替物、
修正物、均等物も包含するものとする。
らの実施例から、この分野の専門家が、多くの代替物、
修正物、均等物を考え付くことは明白である。したがっ
て、本発明は、特許請求の範囲に入るすべての代替物、
修正物、均等物も包含するものとする。
第１図は、２個のレーザー素子から成る半導体レーザー
・アレーの第１の実施例の側面図、 第２図は、第１図に示したレーザー素子の１つの拡大
図、 第３図は、第１図に示したレーザー・アレーの等価回
路、 第４図は、第１図に示した形式の２ビーム・レーザーの
光出力パワー対ポンピング電流特性を示すグラフ、 第５図は、第１図に示した形式の２ビーム・レーザーの
遠フィールド・パターン、 第６図は、第１図に示した形式の２ビーム・レーザーの
近フィールド・パターン、 第７図は、４個のレーザー素子から成る半導体レーザー
・アレーの第２の実施例のバリヤ注入パターンを示す平
面図、 第８図は、第７図に示した４レーザー素子と個別に接触
し、個別にアドレスする金属接点の形状を示す平面図、 第９図は、第７図及び第８図の半導体レーザー・アレー
の、第７図の線９−９に沿った断面図、 第10図は、第１図に示した形式の２ビーム・レーザーを
単独でCW動作させたときの光出力パワー対ポンピング電
流特性を示す別のグラフ（グラフから、２個のレーザー
素子は実質上同じ光出力パワー／ポンピング電流特性を
有することがわかる）、 第11図は、第１図に示した形式の２ビーム・レーザーの
単独動作とデュアル動作における光出力パワー対ポンピ
ング電流特性を示すグラフである（グラフから、一方の
レーザー素子を“オフ”及び“CW動作”にしたとき、他
方のレーザー素子は、その動作特性に実質上変化がな
く、CW動作をするこがわかる）。 符号の説明 10…レーザー・アレー、12…n-GaAs基板、13A,13B…レ
ーザー素子、14…n-Ga1-yAlyAsクラッド層、15…pn接
合、16…活性領域、17…面放射点、18…p-Ga1-zAlzAsク
ラッド層、19…pn接合、20…p+GaAsキャップ層、21…ｐ
型亜鉛拡散層、22…ポンピング接点、23…拡散深さ、24
…ポンピング接点、25A,25B,25C…電気絶縁バリヤ層、2
6…金属接点、28…シリコン拡散領域、29…拡散領域の
深さ、32…電流ポンピング・チャンネル、33…結合抵
抗、34,35…直列抵抗、36…結合キャパシタンス、40…
４ビーム・レーザー、42A,42B,42C,42D…レーザー素
子、44…注入パターン、46…注入領域、48…注入横断領
域、50A,50B,50C,50D…接点、51,52…外側ボンディング
・パッド、53,54,55,56…接点ストライプ、58…金属ブ
リッジ、60…キャリヤの拡散方向。
・アレーの第１の実施例の側面図、 第２図は、第１図に示したレーザー素子の１つの拡大
図、 第３図は、第１図に示したレーザー・アレーの等価回
路、 第４図は、第１図に示した形式の２ビーム・レーザーの
光出力パワー対ポンピング電流特性を示すグラフ、 第５図は、第１図に示した形式の２ビーム・レーザーの
遠フィールド・パターン、 第６図は、第１図に示した形式の２ビーム・レーザーの
近フィールド・パターン、 第７図は、４個のレーザー素子から成る半導体レーザー
・アレーの第２の実施例のバリヤ注入パターンを示す平
面図、 第８図は、第７図に示した４レーザー素子と個別に接触
し、個別にアドレスする金属接点の形状を示す平面図、 第９図は、第７図及び第８図の半導体レーザー・アレー
の、第７図の線９−９に沿った断面図、 第10図は、第１図に示した形式の２ビーム・レーザーを
単独でCW動作させたときの光出力パワー対ポンピング電
流特性を示す別のグラフ（グラフから、２個のレーザー
素子は実質上同じ光出力パワー／ポンピング電流特性を
有することがわかる）、 第11図は、第１図に示した形式の２ビーム・レーザーの
単独動作とデュアル動作における光出力パワー対ポンピ
ング電流特性を示すグラフである（グラフから、一方の
レーザー素子を“オフ”及び“CW動作”にしたとき、他
方のレーザー素子は、その動作特性に実質上変化がな
く、CW動作をするこがわかる）。 符号の説明 10…レーザー・アレー、12…n-GaAs基板、13A,13B…レ
ーザー素子、14…n-Ga1-yAlyAsクラッド層、15…pn接
合、16…活性領域、17…面放射点、18…p-Ga1-zAlzAsク
ラッド層、19…pn接合、20…p+GaAsキャップ層、21…ｐ
型亜鉛拡散層、22…ポンピング接点、23…拡散深さ、24
…ポンピング接点、25A,25B,25C…電気絶縁バリヤ層、2
6…金属接点、28…シリコン拡散領域、29…拡散領域の
深さ、32…電流ポンピング・チャンネル、33…結合抵
抗、34,35…直列抵抗、36…結合キャパシタンス、40…
４ビーム・レーザー、42A,42B,42C,42D…レーザー素
子、44…注入パターン、46…注入領域、48…注入横断領
域、50A,50B,50C,50D…接点、51,52…外側ボンディング
・パッド、53,54,55,56…接点ストライプ、58…金属ブ
リッジ、60…キャリヤの拡散方向。
Claims (4)
- 【請求項１】個別にアドレス可能な半導体レーザー・ア
レーであって、空間的に離れた光学的空洞内に配置され
た少なくとも２個のレーザー素子を有する複数の半導体
層を有し、前記半導体層は誘導放出条件の下で光を発生
して伝播させる活性領域を有し、前記空間的に離れた光
学的空洞の間で該光学的空洞の横に隣接する領域に注入
され前記活性領域を通って浸透して前記活性領域及びそ
れに隣接する半導体層の少なくとも一方の元素成分を少
なくとも部分的に相互に拡散させて無秩序化合金領域を
作り出す不純物を有し、前記無秩序化合金領域は位相同
期状態にならないよう前記レーザー素子を光学的に隔離
する程度の深さを有し、前記レーザー素子間に形成され
該レーザー素子を電気的に隔離する十分な距離だけ前記
アレー内に伸びたバリヤ手段を有し、前記レーザー素子
を個別にポンピングする手段を有し、前記無秩序化合金
領域と前記バリヤ手段との組合せは前記レーザー素子の
個別動作に関連する光及び熱の漏話をごく少なくして前
記レーザー素子を近接して配置することを可能にし、前
記レーザー素子の中心距離は３〜10μｍであり、前記レ
ーザー素子間の交差接続インピーダンスは有害な光及び
熱の漏話を防止する程度に高いことを特徴とする半導体
レーザー・アレー。 - 【請求項２】さらに、前記レーザー素子の寄生接合の範
囲を減らすため前記アレー内に伸びている手段を有し、
前記アレー内に伸びている手段は、前記バリヤ手段の深
さまでに制限されることを特徴とする請求項１に記載の
半導体レーザー・アレー。 - 【請求項３】前記ポンピング手段は、前記各レーザー素
子の上に平行に形成された個別にアドレス可能な電気接
点領域と最外側のレーザー素子を横切って前記最外側の
レーザー素子の中間に位置するレーザー素子を電気的に
接続する横断路手段から成り、前記最外側のレーザー素
子の接点領域は、前記横断路手段の所で二又になってお
り、前記横断路手段の幅はその下をキャリヤが横方向に
拡散して前記最外側のレーザー素子の全長にわたり一様
なポンピングが得られる程度に狭いが、前記最外側のレ
ーザー素子の直列抵抗を非許容レベル以上に増大させな
い程度に広いことを特徴とする請求項１に記載のレーザ
ー・アレー。 - 【請求項４】前記レーザー素子の独立CW動作又は同時CW
動作において、前記レーザー素子間に流れる電流をごく
少なくするため、前記レーザー素子間の交差接続インピ
ーダンスは個々のレーザー素子の直列インピーダンスよ
りかなり高いことを特徴とする請求項１に記載の半導体
レーザー・アレー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US216929 | 1988-07-08 | ||
| US07/216,929 US4870652A (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Monolithic high density arrays of independently addressable semiconductor laser sources |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0239583A JPH0239583A (ja) | 1990-02-08 |
| JPH07105571B2 true JPH07105571B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=22809030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1148204A Expired - Lifetime JPH07105571B2 (ja) | 1988-07-08 | 1989-06-09 | 個別にアドレス可能な半導体レーザーアレー |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4870652A (ja) |
| EP (1) | EP0350327B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07105571B2 (ja) |
| DE (1) | DE68912429T2 (ja) |
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| EP0514504B1 (en) * | 1990-11-21 | 1997-04-23 | Polaroid Corporation | Printing method |
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1989
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- 1989-07-07 EP EP89306930A patent/EP0350327B1/en not_active Expired - Lifetime
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