JPH07120837B2 - Multi-beam semiconductor laser device and manufacturing method thereof - Google Patents

Multi-beam semiconductor laser device and manufacturing method thereof

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JPH07120837B2
JPH07120837B2 JP1063078A JP6307889A JPH07120837B2 JP H07120837 B2 JPH07120837 B2 JP H07120837B2 JP 1063078 A JP1063078 A JP 1063078A JP 6307889 A JP6307889 A JP 6307889A JP H07120837 B2 JPH07120837 B2 JP H07120837B2
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layer
active layer
semiconductor laser
laser device
cladding layer
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昇市 唐木田
顕洋 島
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、複数の半導体レーザ装置が、一つの素子内
で集積化され、かつ各々が独立に駆動できる、いわゆる
マルチビーム半導体レーザ装置の各ビームの垂直方向の
広がり角を、独立に制御するための構造、及び製造方法
に関するものである。
The present invention relates to a so-called multi-beam semiconductor laser device in which a plurality of semiconductor laser devices are integrated in one element and each can be driven independently. The present invention relates to a structure and a manufacturing method for independently controlling the divergence angle of a beam in the vertical direction.

〔従来技術〕[Prior art]

光デイスク用の半導体レーザ装置として、レーザ光の高
出力化が望まれている。高出力化を図る方法の1つに活
性層を薄くし、端面での光密度を下げ高出力動作時での
端面破壊を防ぐ方法が知られている。そこで、活性層を
薄くすると、光がクラツド層へしみだすことにより、光
密度が小さくなり、発光スポツトサイズが大きくなるの
で、端面破壊レベルが向上される。しかし、レーザビー
ムの垂直方向の広がり角(θ⊥)が小さくなり、光学系
との結合がよくなるために、戻り光の影響を受け易くな
り、戻り光雑音が多くなつてしまう。また逆に活性層を
厚くすれば、活性層内での光密度が大きくなり、端面破
壊を起こし易く、高出力動作が困難になつてしまうが、
レーザビームの垂直方向の広がり角(θ⊥)が大きくな
り、光学系との結合が悪くなることで、戻り光の影響を
受けにくく、戻り光雑音が少なくなるという利点もあ
る。
As a semiconductor laser device for an optical disk, higher output of laser light is desired. As one of the methods for achieving high output, there is known a method in which the active layer is thinned to reduce the light density at the end surface and prevent the end surface from being destroyed during high output operation. Therefore, when the active layer is made thin, light leaks into the cladding layer, so that the light density becomes small and the light emission spot size becomes large, so that the end face breakdown level is improved. However, since the divergence angle (θ⊥) of the laser beam in the vertical direction is small and the coupling with the optical system is good, the laser beam is easily affected by the returning light, and the returning light noise increases. On the other hand, if the active layer is thickened, the light density in the active layer becomes large, and the end face is liable to be destroyed, which makes high output operation difficult.
Since the divergence angle (θ⊥) of the laser beam in the vertical direction becomes large and the coupling with the optical system becomes poor, there is an advantage that it is less affected by the returning light and the returning light noise is reduced.

そこで、以上の問題解決に、レーザのマルチビーム化が
考えられる。それは、レーザビームの垂直方向の広がり
角(θ⊥)の大きいレーザは、雑音の要求の厳しい再生
用に、(θ⊥)の小さいレーザは、高出力での動作が望
まれる記録用レーザにと使い分けができることや、また
そうすることで書き込み直後の読みだしも可能となるか
らである。
Therefore, in order to solve the above problems, multi-beam laser can be considered. A laser with a large divergence angle (θ⊥) in the vertical direction of the laser beam is used for reproduction with severe noise requirements, and a laser with a small (θ⊥) is used for recording lasers that require high-power operation. This is because it is possible to use them properly, and by doing so, it is possible to read immediately after writing.

この様に読みだし用、書き込み用とレーザビームの垂直
方向の広がり角(θ⊥)を変えることが、マルチビーム
半導体レーザ装置にとつて有効な要素となつている。
Thus, changing the divergence angle (θ⊥) in the vertical direction of the laser beam for reading and writing is an effective element for the multi-beam semiconductor laser device.

これまで、活性層厚を変えることで、ビーム垂直方向の
広がり角(θ⊥)を変えることができることは前述し
た。そこで次にどの様な製造方法で、活性層厚を変える
のかを述べる。
As described above, it is possible to change the divergence angle (θ⊥) in the beam vertical direction by changing the active layer thickness. Therefore, next, the manufacturing method for changing the thickness of the active layer will be described.

半導体レーザ装置は、液相成長によつて、ダブルヘテロ
接合が形成されるが、リツジ上の結晶成長速度は、リツ
ジ下の結晶成長速度に比べ遅くなることを利用する。即
ち、この結晶成長の特質を使うとリツジ上に形成された
レーザの発光スポツトは、活性層が薄くなつたことによ
る、光のしみだし効果により、大きくなり、レーザビー
ムの垂直方向の広がり角(θ⊥)は、リツジ下の平坦部
での(θ⊥)より小さくなる。
The semiconductor laser device utilizes the fact that the double heterojunction is formed by liquid phase growth, but the crystal growth rate on the ledge is slower than the crystal growth rate under the ledge. In other words, if this characteristic of crystal growth is used, the light emission spot of the laser formed on the ridge becomes large due to the light seeping effect due to the thinning of the active layer, and the divergence angle (vertical direction) of the laser beam is increased. θ⊥) is smaller than (θ⊥) in the flat part under the ridge.

では、次にこの原理を用いた、従来の例を示す。第7図
は例えば、昭和63年春期応用物理学関係連合講演会講演
予稿集30p−ZQ−2に示された活性層厚を制御すること
で、2つのビーム垂直方向の広がり角(θ⊥)を調節で
きる従来のマルチビーム半導体レーザの断面図であり、
(1)はGaAs基板、(2)はGaAs基板(1)に形成した
リツジ、(3a)はリツジ(2)の上に形成された光導波
V溝、(3b)はGaAs基板(1)平坦部の上に形成された
光導波V溝、(4)はGaAlAsからなる第1クラツド層、
(5)はGaAlAsからなる活性層、(5a)はリツジを有す
る側の薄い活性層、(5b)は平坦部を有する側の厚い活
性層、(6)はGaAlAsからなる第2クラツド層、(7a)
はリツジを有する側のキヤツプ層、(7b)は平坦部を有
する側のキヤツプ層、(10)はレーザを独立に動作させ
る為の分離溝である。
Next, a conventional example using this principle will be shown. Fig. 7 shows, for example, the divergence angle (θ⊥) in the vertical direction of two beams by controlling the active layer thickness shown in the proceedings of the Joint Lecture on Applied Physics, Spring 1988, 30p-ZQ-2. It is a cross-sectional view of a conventional multi-beam semiconductor laser that can be adjusted,
(1) is a GaAs substrate, (2) is a ridge formed on the GaAs substrate (1), (3a) is an optical waveguide V groove formed on the ridge (2), and (3b) is a GaAs substrate (1) flat An optical waveguide V-groove formed on the upper part, (4) a first cladding layer made of GaAlAs,
(5) is an active layer made of GaAlAs, (5a) is a thin active layer having a ridge, (5b) is a thick active layer having a flat portion, (6) is a second cladding layer made of GaAlAs, ( 7a)
Is a cap layer on the side having a ridge, (7b) is a cap layer on the side having a flat portion, and (10) is a separation groove for operating the laser independently.

次にこのレーザの動作について説明する。Next, the operation of this laser will be described.

第8図は、このレーザの動作について説明した図であ
り、(8a)はキヤツプ層(7a)の上に形成されたオーミ
ツク電極、(8b)はキヤツプ層(7b)の上に形成された
オーミツク電極、(9)はGaAs基板(1)に形成された
共通のオーミツク電極である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of this laser. (8a) is an ohmic electrode formed on the cap layer (7a), and (8b) is an ohmic electrode formed on the cap layer (7b). The electrode (9) is a common ohmic electrode formed on the GaAs substrate (1).

ここで、例えば、GaAs基板(1)、GaAlAsからなる第1
クラツド層(4)、活性層(5)がP型、GaAlAsからな
る第2クラツド層(6)、キヤツプ層(7a),(7b)が
n型であるとして、駆動電源の陽極を共通のオーミツク
電極(9)に、陰極をオーミツク電極(8a)にそれぞれ
接続し、リツジ(2)を有する側の素子に信号電流1を
注入してゆくと、電流はGaAs基板(1)を経て、キヤツ
プ層(7a)方向へ流れ始め、活性層(5a)に注入され
る。そこで、電子と正孔の再結合が効率よく行なわれ、
活性層(5a)のバンドギヤツプに相当する波長の光が、
リツジに形成されたV溝(3a)直上の活性層(5a)で発
光し、最終的にはレーザ発振に至る。ここで、駆動電源
の陽極を共通のオーミツク電極(9)に、陰極をオーミ
ツク電極(8b)にそれぞれ接続して、信号電流2を流し
た場合も、上記と同様な過程を経て、平坦部に形成され
たV溝(3b)直上の活性層(5b)で発光し、レーザ発振
に至る。
Here, for example, a GaAs substrate (1), a first made of GaAlAs
Assuming that the cladding layer (4), the active layer (5) are P-type, the second cladding layer (6) made of GaAlAs, and the cap layers (7a), (7b) are n-type, the anode of the driving power source is common. When the cathode is connected to the ohmic electrode (8a) to the electrode (9) and the signal current 1 is injected into the element having the ridge (2), the current passes through the GaAs substrate (1) and the cap layer. It begins to flow in the (7a) direction and is injected into the active layer (5a). Therefore, recombination of electrons and holes is efficiently performed,
Light of a wavelength corresponding to the band gap of the active layer (5a)
Light is emitted from the active layer (5a) directly above the V groove (3a) formed in the ridge, and finally laser oscillation is reached. Here, even when the anode of the driving power source is connected to the common ohmic electrode (9) and the cathode is connected to the ohmic electrode (8b), and a signal current 2 is passed, the same process as above is performed and the flat part is formed. Light is emitted from the active layer (5b) immediately above the formed V groove (3b), and laser oscillation occurs.

この様に、この2つのレーザは、1つの素子内で分離溝
(10)によって、電気的に分離されて集積されているの
で、各々の電極(8a)、(8b)へ各々の電気信号を与え
ると、それに応じた別々のレーザ応答が独立に得られ
る。
In this way, these two lasers are electrically separated and integrated by the separation groove (10) in one element, and therefore each electric signal is sent to each electrode (8a), (8b). When given, the corresponding separate laser responses are independently obtained.

これら各々のレーザビームの垂直方向の広がり角(θ
⊥)の特徴を述べる。リツジに形成されたV溝(3a)直
上の活性層(5a)は、前述した様に薄いので光のしみだ
し効果により(θ⊥)は、小さく高出力動作も可能であ
る。
The divergence angle (θ
Describe the characteristics of ⊥). Since the active layer (5a) directly above the V groove (3a) formed in the ridge is thin as described above, the light seepage effect (θ⊥) is small and high output operation is possible.

また、平坦部に形成されたV溝(3b)直上の活性層(5
b)からの(θ⊥)は大きい。
In addition, the active layer (5) directly above the V groove (3b) formed in the flat portion.
(θ⊥) from b) is large.

このように、リツジ(2)を有するレーザは、狭いビー
ムを有する高出力の書き込み用レーザ、もう一方のレー
ザは広いビームを有する、低雑音の読みだし用レーザと
して、各々独立に駆動される。
Thus, the laser having the ledge (2) is independently driven as a high-power writing laser having a narrow beam and the other laser being a low-noise reading laser having a wide beam.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

従来のマルチビーム半導体レーザ装置は、以上のように
構成されているので、薄い活性層厚差を液相成長法と、
リツジ形状とで制御することは、比較的困難であり、得
られるビーム垂直方向の広がり角(θ⊥)がばらつく等
の問題点があつた。
Since the conventional multi-beam semiconductor laser device is configured as described above, a thin active layer thickness difference can be obtained by the liquid phase growth method,
It is relatively difficult to control with the shape of the ridge, and there are problems that the obtained divergence angle (θ⊥) in the vertical direction of the beam varies.

この発明は、上記の様な問題点を解消するためになされ
たもので、容易にしかも、再現性や制御性よく、(θ
⊥)を設定できるマルチビーム半導体レーザ装置を得る
ことを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is easy and has good reproducibility and controllability.
The objective is to obtain a multi-beam semiconductor laser device that can set ⊥).

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

この発明に係るマルチビーム半導体レーザ装置は、第
1、第2の主面を有し、中央部に第1の主面を少なくと
も二つの部分に分離する有底の溝を有する半導体基板
と、この半導体基板の第1の主面の部分の一つに、第1
のクラッド層、活性層、第2のクラッド層及び活性層か
らの発振波長に対して吸収体となる材料あるいは第2の
クラッド層より屈折率の低い材料からなるキャップ層が
順次積層された一つのレーザダイオードと、第1の主面
の部分の他の一つに、前記の第1のクラッド層と同じ材
料で同じ厚さの第1のクラッド層、活性層と同じ材料で
同じ厚さの活性層、前記の第2のクラッド層と同じ材料
で第2のクラッド層よりも薄い所定の厚さの第2のクラ
ッド層及び前記のキャップ層と同じ材料のキャップ層
が、前記レーザダイオードと独立に順次積層された少な
くとも一つの他のレーザダイオードと、を備えたもので
ある。
A multi-beam semiconductor laser device according to the present invention includes a semiconductor substrate having first and second main surfaces and a bottomed groove in a central portion for separating the first main surface into at least two parts, One of the first main surface portions of the semiconductor substrate has a first
Of a clad layer, an active layer, a second clad layer, and a cap layer made of a material that becomes an absorber for the oscillation wavelength from the active layer or a material having a lower refractive index than the second clad layer. The laser diode and the other one of the first main surface portions are provided with an active material having the same material as the first cladding layer and having the same thickness as the first cladding layer and having the same material as the active layer and having the same thickness. A layer, a second clad layer of the same material as the second clad layer and thinner than the second clad layer and having a predetermined thickness, and a cap layer of the same material as the cap layer, independently of the laser diode. And at least one other laser diode sequentially laminated.

またこの発明に係るマルチビーム半導体レーザ装置の製
造方法は、基板上に第1クラッド層、活性層、第2クラ
ッド層の順次結晶成長によって積層する工程と、マルチ
ビーム半導体レーザ装置における複数のレーザダイオー
ド部おのおの第2のクラッド層をエッチングにより所定
の厚さに薄層化する工程と、 活性層からの発振波長に対して吸収体となる材料あるい
は第2クラッド層より屈折率の低い材料を積層させる工
程と、を備えたものである。
A method of manufacturing a multi-beam semiconductor laser device according to the present invention comprises a step of sequentially laminating a first clad layer, an active layer and a second clad layer on a substrate by crystal growth, and a plurality of laser diodes in the multi-beam semiconductor laser device. Part of the second cladding layer is thinned to a predetermined thickness by etching, and a material serving as an absorber for the oscillation wavelength from the active layer or a material having a lower refractive index than the second cladding layer is laminated. And a process.

[作用] 上記のように構成されたマルチビーム半導体レーザ装置
は、一つの素子中の複数のレーザダイオードが基板を共
通にし、基板側の第1のクラッド層と活性層の厚みを同
じにし、活性層とキャップ層の間の第2のクラッド層の
厚さを変えることにより、各々異なったビーム垂直方向
の広がり角を持たせることができる。
[Operation] In the multi-beam semiconductor laser device configured as described above, a plurality of laser diodes in one element share a substrate, the first cladding layer on the substrate side and the active layer have the same thickness, By varying the thickness of the second cladding layer between the layer and the cap layer, different divergence angles in the beam vertical direction can be obtained.

また、上記のように構成されたマルチビーム半導体レー
ザ装置の製造方法は、基板上に第1クラッド層、活性
層、第2クラッド層を順次結晶成長によって積層し、複
数のレーザダイオード部おのおのの第2クラッド層をエ
ッチングにより所定の厚さに薄層化し、さらにキャップ
層を積層することにより、一つの素子中の複数のレーザ
ダイオードの活性層厚みを変化させることなしに、容易
に、しかも再現性、制御性良くビーム垂直方向の広がり
角を設定することができる。
In the method of manufacturing a multi-beam semiconductor laser device configured as described above, the first clad layer, the active layer, and the second clad layer are sequentially laminated on the substrate by crystal growth, and each of the plurality of laser diode parts is first laminated. (2) The clad layer is thinned to a predetermined thickness by etching, and the cap layer is further laminated to easily and reproducibly without changing the active layer thickness of a plurality of laser diodes in one device. The divergence angle in the beam vertical direction can be set with good controllability.

〔実施例〕 第1図は、本発明の一実施例を示す断面図であり、図に
おいて、(5C)は0.05μm程度の均一な厚みのp形Ga
0.85Al0.15As活性層、(6a)は1μm以上の厚いn型Ga
0.52Al0.48As第2クラツド層、(6b)は0.5μm程度の
薄いn型Ga0.52Al0.48As第2クラツド層であり、その他
の番号は、従来例と同様もしくは、相当部分を示す。従
来例の第7図で示したように、電流を薄い第2クラツド
層(6b)下の活性層(5C)に注入することで、薄い第2
クラツド層(6b)を有するレーザのV溝(3)直上の活
性層(5C)での発光スポツトは、発振波長に対し、吸収
体となるようにしたGaAsキヤツプ層(7)で大きく減衰
し、垂直方向のスポツト径が小さくなり、ビームの垂直
方向の広がり角(θ⊥)が厚いクラツド層を有するレー
ザの(θ⊥)より大きくなる。この様にして、クラツド
層の厚みを制御することによつて、(θ⊥)を容易に変
化させることが可能である。従つて、厚い第2クラツド
層(6a)側の狭ビームレーザは、書き込み用の高出力レ
ーザ、薄い第2クラツド層(6b)側の広いビームのレー
ザは、読みだし用の低雑音レーザと使い分けができる。
[Embodiment] FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, in which (5C) is a p-type Ga having a uniform thickness of about 0.05 μm.
0.85 Al 0.15 As active layer, (6a) is thick n-type Ga of 1 μm or more
The 0.52 Al 0.48 As second cladding layer, (6b) is a thin n-type Ga 0.52 Al 0.48 As second cladding layer having a thickness of about 0.5 μm, and other numbers are the same as or equivalent to those in the conventional example. As shown in FIG. 7 of the conventional example, by injecting a current into the active layer (5C) below the thin second cladding layer (6b), the thin second layer is formed.
The light emission spot in the active layer (5C) directly above the V-groove (3) of the laser having the cladding layer (6b) is greatly attenuated by the GaAs cap layer (7) which acts as an absorber for the oscillation wavelength, The vertical spot diameter becomes smaller, and the vertical divergence angle (θ⊥) of the beam becomes larger than (θ⊥) of a laser having a thick cladding layer. In this way, by controlling the thickness of the cladding layer, (θ⊥) can be easily changed. Therefore, the narrow beam laser on the thick second cladding layer (6a) side is used as a high power laser for writing, and the wide beam laser on the thin second cladding layer (6b) side is used as a low noise laser for reading. You can

第2図は、第1図で示したマルチビーム半導体レーザ装
置の製造方法を示した図である。a)〜d)の行程を順
次示す。
FIG. 2 is a diagram showing a method of manufacturing the multi-beam semiconductor laser device shown in FIG. The steps a) to d) are shown in sequence.

第2図(a)に示す様に、リソグラフイー技術とエツチ
ングにより、p型のGaAs基板(1)上に光導波V溝
(3)を形成する。
As shown in FIG. 2 (a), an optical waveguide V groove (3) is formed on the p-type GaAs substrate (1) by the lithography technique and etching.

第2図(b)に示す様に、V溝をもつGaAs基板(1)上
に結晶成長技術により、p型のGa0.52Al0.48As第1クラ
ツド層(4)、0.05μm程度の均一な厚みのp型のGa
0.85Al0.15As活性層(5C)、1μm以上の厚いGa0.52
型のAl0.48As第2クラツド層(6)を形成する。
As shown in FIG. 2 (b), a p-type Ga 0.52 Al 0.48 As first cladding layer (4) having a uniform thickness of about 0.05 μm was formed on the GaAs substrate (1) having a V-groove by the crystal growth technique. P-type Ga
0.85 Al 0.15 As Active layer (5C), 1 μm thick Ga 0.52 n
A second Al 0.48 As cladding layer (6) is formed.

第2図(c)に示す様に、次に、リソグラフイー技術と
ケミカルエツチングにより、上クラツド層(6)の一部
を0.5μm程度の薄いクラツド層(6b)となる様に除去
する。
As shown in FIG. 2 (c), a part of the upper cladding layer (6) is then removed by a lithographic technique and chemical etching so as to form a thin cladding layer (6b) of about 0.5 μm.

第2図(d)に示す様に、再び、結晶成長技術により、
n型のGaAsキヤツプ層(7)を形成し、次に個々のレー
ザを独立に動作させる為の分離溝(10)をリソグラフイ
ー技術とエツチングにより形成する。
As shown in FIG. 2 (d), again by the crystal growth technique,
An n-type GaAs cap layer (7) is formed, and then an isolation groove (10) for independently operating each laser is formed by a lithographic technique and etching.

以上の工程により、第1図のマルチビーム半導体レーザ
装置の構造が、完成する。
Through the above steps, the structure of the multi-beam semiconductor laser device shown in FIG. 1 is completed.

第3図は、第1図で示した本発明の実施例の構造に、光
導波V溝(3)付近に電流集中を図つた電流阻止層を加
えた構造である。図において、(12)はn型のGaAsから
なる電流阻止層である。その他の番号は従来例と同様も
しくは、相当部分を示す。動作原理は第1図や第8図で
示した通りであるが、電流は電流阻止層によつて阻止さ
れ、この阻止層が約4μmの幅で存在していない領域、
いわゆるV溝(3)のみに集中的に流れ、レーザ発振が
より効率的に行なわれることを特徴としている。
FIG. 3 shows the structure of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 with a current blocking layer for current concentration near the optical waveguide V groove (3). In the figure, (12) is a current blocking layer made of n-type GaAs. Other numbers are the same as or equivalent to those in the conventional example. The operating principle is as shown in FIG. 1 and FIG. 8, but the current is blocked by the current blocking layer, and this blocking layer has a width of about 4 μm and is not present.
It is characterized in that the laser light intensively flows only in the so-called V groove (3) and the laser oscillation is performed more efficiently.

第4図は、本発明の別の実施例を示す断面図であり、図
において、(11)はエツチングによりGaAs基板(1)上
に形成されたテラス、(4a)はテラス(11)横下の厚い
Ga0.52Al0.48As第1クラツド層、(4b)はテラス上の薄
いGa0.52Al0.48As第1クラツド層、その他の番号は従来
例と同様もしくは、相当部分と同様である。従来例の第
7図で示したように、電流を薄い第1クラツド層(4b)
上の活性層(5C)に注入することで、活性層(5C)での
発光スポツトは、発振波長に対し吸収体となるようにし
たGaAs基板(1)のテラス(11)で大きく減衰し、垂直
方向のスポツト径が小さくなり、ビームの垂直方向の広
がり角(θ⊥)が、厚い第1クラツド層(4a)を有する
レーザの(θ⊥)より大きくなる。この様にしてクラツ
ド層の厚みを制御することによつて、(θ⊥)を容易に
変化させることが可能であるので、レーザビームの垂直
方向の広がり角(θ⊥)の大きなレーザと、(θ⊥)の
小さなレーザとを一つの素子内に集積化できる。
FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. In the figure, (11) is a terrace formed on the GaAs substrate (1) by etching, and (4a) is a terrace (11) laterally below. Thick
Ga 0.52 Al 0.48 As first cladding layer, (4b) is a thin Ga 0.52 Al 0.48 As first cladding layer on the terrace, and other numbers are the same as in the conventional example or the corresponding portions. As shown in Fig. 7 of the conventional example, the first cladding layer (4b) with a thin electric current is used.
By injecting into the upper active layer (5C), the light emission spots in the active layer (5C) are greatly attenuated on the terrace (11) of the GaAs substrate (1) that acts as an absorber for the oscillation wavelength, The spot diameter in the vertical direction becomes smaller, and the divergence angle (θ⊥) in the vertical direction of the beam becomes larger than (θ⊥) of the laser having the thick first cladding layer (4a). By controlling the thickness of the cladding layer in this way, (θ⊥) can be easily changed, so that a laser having a large divergence angle (θ⊥) in the vertical direction of the laser beam, Laser with small θ ⊥) can be integrated in one device.

第5図は、第4図で示したマルチビーム半導体レーザ装
置の製造方法を示した図である。a)〜c)の行程を順
次示す。
FIG. 5 is a diagram showing a method of manufacturing the multi-beam semiconductor laser device shown in FIG. The steps a) to c) are shown in sequence.

第5図(a)に示す様に、リソグラフイー技術とエツチ
ングにより、GaAs基板(1)に高さ1μmのテラスを設
ける。
As shown in FIG. 5 (a), a terrace having a height of 1 μm is provided on the GaAs substrate (1) by the lithographic technique and etching.

第5図(b)に示す様に、テラス(11)を有するn型の
GaAs基板(1)上に、液相成長法によつてn型の第1Ga
0.52Al0.48Asクラツド層(4a)、(4b)をテラスの凸部
を平坦化する様に成長させる。ここで、厚いクラツド層
(4a)は、約1.5μm、薄いクラツド層(4b)は、約0.5
μmになるようにする。続いて、p型のGa0.85Al0.15As
活性層(5C)、p型の第2Ga0.52Al0.48Asクラツド層
(6)、p型のキヤツプ層(7)を順次成長させる。
As shown in FIG. 5 (b), an n-type
On the GaAs substrate (1), the n-type first Ga was formed by the liquid phase epitaxy method.
0.52 Al 0.48 As The cladding layers (4a) and (4b) are grown so as to flatten the convex portion of the terrace. Here, the thick cladding layer (4a) is about 1.5 μm, and the thin cladding layer (4b) is about 0.5 μm.
to be μm. Next, p-type Ga 0.85 Al 0.15 As
An active layer (5C), a p-type second Ga 0.52 Al 0.48 As cladding layer (6) and a p-type cap layer (7) are sequentially grown.

第5図(c)に示す様に、最後に分離溝(10)をリソグ
ラフイー技術とエツチングにより形成する。
Finally, as shown in FIG. 5 (c), the separation groove (10) is formed by the lithographic technique and etching.

以上の行程により、第4図のマルチビーム半導体レーザ
装置の構造が完成する。
Through the above steps, the structure of the multi-beam semiconductor laser device of FIG. 4 is completed.

第6図は、第4図で示した本発明の実施例の構造に横モ
ード安定の為の光導波路と、光導波路溝下での電流集中
を図つた電流阻止層を加えた構造である。図において、
(3c)、(3d)は光導波溝、(12)はn型のGaAsからな
る電流阻止層である。(13)は光導波溝(3c)、(3d)
上の第3のp型のGa0.52Al0.48Asクラツド層、その他の
番号は従来例と同様もしくは、相当部分を示す。動作原
理は第4図や第7図で示した通りであるが、電流は電流
阻止層によつて阻止され、この阻止層が約4μmの幅で
存在していない溝領域(3b)、(3C)のみに集中的に流
れ、レーザ発振と光導波がより効率的に行なわれること
を特徴としている。
FIG. 6 shows the structure of the embodiment of the present invention shown in FIG. 4 in which an optical waveguide for stabilizing the transverse mode and a current blocking layer for current concentration under the groove of the optical waveguide are added. In the figure,
(3c) and (3d) are optical waveguide grooves, and (12) is a current blocking layer made of n-type GaAs. (13) is an optical waveguide groove (3c), (3d)
The upper third p-type Ga 0.52 Al 0.48 As cladding layer and other numbers are the same as or equivalent to those in the conventional example. The principle of operation is as shown in FIGS. 4 and 7, but the current is blocked by the current blocking layer, and this blocking layer has a width of about 4 μm and is not present in the groove regions (3b), (3C ), And laser oscillation and optical waveguide are more efficiently performed.

なお、図1.3で示した上記実施例では、第2クラツド層
(6a)、(6b)の上に発振波長に対して吸収の大きなGa
Asキヤツプ層(7)を設けたものを示したが、GaAsキヤ
ツプ層(7)に、第2クラツド層(6a)、(6b)よりも
屈折率が非常に低いものを設けてもよい。
In the above embodiment shown in FIG. 1.3, Ga having a large absorption with respect to the oscillation wavelength is formed on the second cladding layers (6a) and (6b).
Although the As cap layer (7) is shown, the GaAs cap layer (7) may be provided with a refractive index much lower than those of the second cladding layers (6a) and (6b).

また、図4,6で示した上記実施例では、基板に発振波長
に対して吸収の大きなGaAs基板(1a)を設けたものを示
したが、第1クラツド層(4a)、(4b)よりも屈折率が
非常に低いものを設けてもよい。
In the above embodiments shown in FIGS. 4 and 6, the GaAs substrate (1a) having a large absorption for the oscillation wavelength is provided on the substrate, but the first cladding layers (4a) and (4b) Also, a material having a very low refractive index may be provided.

また、図1で示した上記実施例では、光導波V溝を設け
たものを示したが、ないものでもよい。
Further, in the above-described embodiment shown in FIG. 1, the optical waveguide V groove is provided, but the optical waveguide V groove may be omitted.

また、以上述べた実施例では、AlGaAs系材料について示
したが、AlGaInP系、InGaAsP系材料等、その他の材料で
あつても同様の効果を示す。
Further, in the above-described embodiments, the AlGaAs-based material is shown, but other materials such as AlGaInP-based and InGaAsP-based materials also have the same effect.

また、以上述べた実施例では、2ビームのマルチビーム
半導体レーザ装置について示したが、3ビーム以上のも
のであつてもよい。
Further, in the above-mentioned embodiment, the multi-beam semiconductor laser device with two beams is shown, but the one with three beams or more may be used.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明は、以上説明したように構成されているので、
以下に示すような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above,
The following effects are achieved.

この発明のマルチビーム半導体レーザ装置は、複数のレ
ーザダイオードが基板を共通にし、基板側の第1のクラ
ッド層と活性層の厚みを同じにし、活性層とキャップ層
の間の第2のクラッド層の厚さを変えることにより、各
々異なったビーム垂直方向の広がり角を持たせることが
できるので、ビーム垂直方向の広がり角の異なる複数の
レーザダイオードを同一基板上に容易に集積化でき、例
えば広いビームを有する低雑音の情報読み出し用半導体
レーザ装置と狭いビームを有する高出力の書き込み用半
導体レーザ装置とを同一基板上に容易に集積化できる。
In the multi-beam semiconductor laser device of the present invention, a plurality of laser diodes share a substrate, the first clad layer on the substrate side and the active layer have the same thickness, and the second clad layer between the active layer and the cap layer is formed. Since different divergence angles in the beam vertical direction can be provided by changing the thicknesses of a plurality of laser diodes, a plurality of laser diodes having different divergence angles in the beam vertical direction can be easily integrated on the same substrate, for example, wide A low-noise information reading semiconductor laser device having a beam and a high-output writing semiconductor laser device having a narrow beam can be easily integrated on the same substrate.

またこの発明のマルチビーム半導体レーザ装置の製造方
法は、基板上に第1クラッド層、活性層、第2クラッド
層を順次結晶成長によって積層し、複数のレーザダイオ
ード部おのおのの第2クラッド層をエッチングにより所
定の厚さに薄層化し、さらにキャップ層を積層すること
により、一つの素子中の複数のレーザダイオードの活性
層厚みを変化させることなしに、容易に、しかも再現
性、制御性良くビーム垂直方向の広がり角を設定するこ
とができるようにしたので、ビーム垂直方向の広がり角
の異なったレーザダイオードを同一基板上に容易に集積
化することが可能となり、歩留まりよく作製できる。
According to the method of manufacturing a multi-beam semiconductor laser device of the present invention, a first clad layer, an active layer, and a second clad layer are sequentially laminated on a substrate by crystal growth, and the second clad layer of each of the plurality of laser diode portions is etched. The thickness of the laser beam is reduced to a predetermined value by the above method, and the cap layer is further laminated, so that the beam thickness can be easily and reproducibly and easily controlled without changing the active layer thickness of multiple laser diodes in one device. Since the divergence angle in the vertical direction can be set, it becomes possible to easily integrate laser diodes having different divergence angles in the beam vertical direction on the same substrate, and it is possible to fabricate with a high yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置を
示す断面図、第2図はこの発明の半導体レーザ装置の製
造方法を示す図、第3,4図はこの発明の他の実施例によ
る半導体レーザ装置を示す断面図、第5図は第4図の発
明の半導体レーザ装置の製造方法を示す図、第6図はこ
の発明の他の実施例による半導体レーザ装置を示す断面
図、第7図は従来の半導体レーザ装置を示す断面図、第
8図は従来の半導体レーザ装置の動作を示す断面図であ
る。 図において、(1)は基板、(2)はリツジ、(3)は
溝、(4)は第1クラツド層、(5)は活性層、(6)
は第2クラツド層、(7)はキヤツプ層、(8),
(9)は電極、(10)は分離溝、(11)はテラス、(1
2)は電流阻止層、(13)は第3クラツド層である。 なお、図中同一符号は、同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing a method for manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are other embodiments of the present invention. FIG. 5 is a sectional view showing a semiconductor laser device, FIG. 5 is a diagram showing a method for manufacturing the semiconductor laser device of the invention of FIG. 4, and FIG. 6 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a sectional view showing a conventional semiconductor laser device, and FIG. 8 is a sectional view showing an operation of the conventional semiconductor laser device. In the figure, (1) is the substrate, (2) is the ledge, (3) is the groove, (4) is the first cladding layer, (5) is the active layer, and (6).
Is the second cladding layer, (7) is the cap layer, (8),
(9) is an electrode, (10) is a separation groove, (11) is a terrace, (1
2) is the current blocking layer, and (13) is the third cladding layer. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1、第2の主面を有し、中央部に前記第
1の主面を少なくとも二つの部分に分離する有底の溝を
有する半導体基板と、 この半導体基板の第1の主面の前記部分の一つに、第1
のクラッド層、活性層、第2のクラッド層及び前記活性
層からの発振波長に対して吸収体となる材料あるいは前
記第2のクラッド層より屈折率の低い材料からなるキャ
ップ層が順次積層された一つのレーザダイオードと、 前記第1の主面の前記部分の他の一つに、前記第1のク
ラッド層と同じ材料で同じ厚さの第1のクラッド層、前
記活性層と同じ材料で同じ厚さの活性層、前記第2のク
ラッド層と同じ材料で前記第2のクラッド層よりも薄い
所定の厚さの第2のクラッド層及び前記のキャップ層と
同じ材料のキャップ層が、前記レーザダイオードと独立
に順次積層された少なくとも一つの他のレーザダイオー
ドと、 を備えたマルチビーム半導体レーザ装置。
1. A semiconductor substrate having first and second main surfaces, and a bottomed groove for separating the first main surface into at least two parts in a central portion, and a first semiconductor substrate of the semiconductor substrate. On one of said parts of the main surface of
A clad layer, an active layer, a second clad layer, and a cap layer made of a material serving as an absorber for the oscillation wavelength from the active layer or a material having a refractive index lower than that of the second clad layer are sequentially laminated. One laser diode, the other one of the portions of the first main surface, the first cladding layer of the same material and the same thickness as the first cladding layer, the same material of the active layer and the same. An active layer having a thickness, a second cladding layer having the same material as the second cladding layer and thinner than the second cladding layer, and a cap layer having the same material as the cap layer, A multi-beam semiconductor laser device comprising: at least one other laser diode that is sequentially stacked independently of the diode.
【請求項2】基板上に第1クラッド層、活性層、第2ク
ラッド層を順次結晶成長によって積層する工程と、 マルチビーム半導体レーザ装置における、複数のレーザ
ダイオード部おのおのの該第2クラッド層をエッチング
により所定の厚さに薄層化する工程と、 該活性層からの発振波長に対して吸収体となる材料ある
いは該第2クラッド層より屈折率の低い材料を積層させ
る工程と、 を備えたマルチビーム半導体レーザ装置の製造方法。
2. A step of sequentially laminating a first clad layer, an active layer, and a second clad layer on a substrate by crystal growth, and a step of forming the second clad layer for each of a plurality of laser diode parts in a multi-beam semiconductor laser device. A step of thinning the layer to a predetermined thickness by etching, and a step of laminating a material to be an absorber for the oscillation wavelength from the active layer or a material having a refractive index lower than that of the second cladding layer. Method of manufacturing multi-beam semiconductor laser device.
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