JPH08107254A - マルチ波長レーザダイオードアレイ - Google Patents
マルチ波長レーザダイオードアレイInfo
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- JPH08107254A JPH08107254A JP7229360A JP22936095A JPH08107254A JP H08107254 A JPH08107254 A JP H08107254A JP 7229360 A JP7229360 A JP 7229360A JP 22936095 A JP22936095 A JP 22936095A JP H08107254 A JPH08107254 A JP H08107254A
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
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- H01S5/1064—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying width along the optical axis
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
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- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
Abstract
(57)【要約】
【課題】 改良されたマルチ波長ダイオードレーザアレ
イを提供する。 【解決手段】 マルチ波長のレーザダイオードアレイ
が、例えば１０−５０ｎｍ等の数十ナノメートルの波長
スパンを有して提供されており、該アレイの全波長間隔
は、量子井戸活性領域のバンド・フィリング効果を介し
て達成される。しきい値電流密度に影響を与えるため
に、マルチ波長のアレイは、制御された様態で異なる量
の光学損失をアレイ要素に選択的に導入することによっ
て形成される。レーザは最小の損失を用いて長い波長で
発振し、一方より大きい損失を有する要素はより多くの
バンド・フィリング効果を得て、より短い波長で動作す
る。
イを提供する。 【解決手段】 マルチ波長のレーザダイオードアレイ
が、例えば１０−５０ｎｍ等の数十ナノメートルの波長
スパンを有して提供されており、該アレイの全波長間隔
は、量子井戸活性領域のバンド・フィリング効果を介し
て達成される。しきい値電流密度に影響を与えるため
に、マルチ波長のアレイは、制御された様態で異なる量
の光学損失をアレイ要素に選択的に導入することによっ
て形成される。レーザは最小の損失を用いて長い波長で
発振し、一方より大きい損失を有する要素はより多くの
バンド・フィリング効果を得て、より短い波長で動作す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、量子井戸（ＱＷ）
活性領域を有するマルチ波長レーザダイオードアレイに
関する。
活性領域を有するマルチ波長レーザダイオードアレイに
関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明に関して、ディー．ボアー(D. Bo
ur）、ケイ．ビーアニンク(K. Beernink) 及び アー
ル．ソーントン(R. Thornton)による「マルチ波長、デ
ュアル偏光レーザダイオードアレイ」（"Multiple Wave
length, Dual Polarization LaserDiode Arrays")とい
うタイトルの、１９９３年１１月２９日出願の一般に譲
渡された米国特許出願番号第０８／１５８，２５０号を
参照されたい。
ur）、ケイ．ビーアニンク(K. Beernink) 及び アー
ル．ソーントン(R. Thornton)による「マルチ波長、デ
ュアル偏光レーザダイオードアレイ」（"Multiple Wave
length, Dual Polarization LaserDiode Arrays")とい
うタイトルの、１９９３年１１月２９日出願の一般に譲
渡された米国特許出願番号第０８／１５８，２５０号を
参照されたい。
【０００３】図１に示されるように、量子井戸（ＱＷ）
活性領域を有するレーザダイオードでは、波長（λ）は
しきい値電流密度（σ）に依存する。例えば、内容が参
照により本文中に組み込まれる、チン他（Chinn et a
l.) の IEEE Journal of Quantum Electronics、第24
号、2191頁（1988) を参照のこと。基本的に、しきい値
利得が増大すると、しきい値キャリア密度（及び、従っ
てしきい値電流）もまた、伝導帯及び価電子帯がより多
く充填される状態に対応して増大されなければならな
い。従って、より高いキャリヤ密度では、利得が正であ
るスペクトル範囲はより高いエネルギーに達する。（バ
ンド内のキャリア散乱に関連する）利得スペクトラムの
拡大のため、利得ピークはＱＷキャリア密度によってよ
り高いエネルギー（より短い波長）へシフトする。さら
に、ｎ＝２状態が利得を生じるようにバンドが十分に充
填されると、ｎ＝２遷移波長での利得はｎ＝１（基底状
態）遷移波長での利得よりも大きくなる。これは、ｎ＝
１状態が利得を（より短い）ｎ＝２遷移波長で提供する
ためであり、これによりｎ＝２遷移によって提供される
利得に付加される。
活性領域を有するレーザダイオードでは、波長（λ）は
しきい値電流密度（σ）に依存する。例えば、内容が参
照により本文中に組み込まれる、チン他（Chinn et a
l.) の IEEE Journal of Quantum Electronics、第24
号、2191頁（1988) を参照のこと。基本的に、しきい値
利得が増大すると、しきい値キャリア密度（及び、従っ
てしきい値電流）もまた、伝導帯及び価電子帯がより多
く充填される状態に対応して増大されなければならな
い。従って、より高いキャリヤ密度では、利得が正であ
るスペクトル範囲はより高いエネルギーに達する。（バ
ンド内のキャリア散乱に関連する）利得スペクトラムの
拡大のため、利得ピークはＱＷキャリア密度によってよ
り高いエネルギー（より短い波長）へシフトする。さら
に、ｎ＝２状態が利得を生じるようにバンドが十分に充
填されると、ｎ＝２遷移波長での利得はｎ＝１（基底状
態）遷移波長での利得よりも大きくなる。これは、ｎ＝
１状態が利得を（より短い）ｎ＝２遷移波長で提供する
ためであり、これによりｎ＝２遷移によって提供される
利得に付加される。
【０００４】ｎ＝２状態に達するバンド充填は、興味深
い挙動に達する。利得ピークがより高いキャリア密度で
連続してブルーシフトすると、利得ピークは大きく不連
続なブルーシフトをさらに受けうる。このような大きな
シフトは、ｎ＝１遷移からｎ＝２遷移へのシフトと関連
する。
い挙動に達する。利得ピークがより高いキャリア密度で
連続してブルーシフトすると、利得ピークは大きく不連
続なブルーシフトをさらに受けうる。このような大きな
シフトは、ｎ＝１遷移からｎ＝２遷移へのシフトと関連
する。
【０００５】一定のプリンタの光学システムがそうであ
るように、近接離間されるレーザ放射スポットを提供
し、且つ光学的に分離されることが可能な異なる波長を
有するマルチ波長のレーザダイオードアレイが、当該技
術において大いに必要である。マルチエレメントのレー
ザダイオードアレイが、カラー及びハイライトカラーゼ
ログラフィー（電子写真）のために開発されている。こ
れらの応用のため、アレイの個々の要素からの発光は、
例えば直交偏光又は異なる波長を介して容易に且つ完全
に分離可能でなければならない。様々な方式が、このよ
うな構造を達成するために提案されてきた。バンド・フ
ィリング効果を用いるこのような方式の一つが「応用物
理学論文誌（"Appl. Phys. Lett.")」、第５１号（２
１）、第１６６４−１６６６頁（１９８７年１１月２３
日発行）において述べられている。この出版物に記載の
方式では、グレーディッドインデックス型導波路分離閉
じ込めヘテロ構造（ＧＲＩＮ ＳＣＨ）はＧａＡｓの単
一の量子井戸（ＱＷ）の活性領域を含み、該領域は、Ｚ
ｎ不純物誘導不規則化によって形成される導波路部分に
より一対のストライプに分割される。ストライプは異な
る幅を有し、生じた光子は異なる程度でＺｎ不規則化領
域に拡がる。Ｚｎのアクセプタ及び自由正孔の極度の集
中により光子が散乱し、異なる幅のレージングストライ
プは異なる損失を有するようになる。該出版物において
説明されるように、一方のストライプは従ってｎ＝１遷
移でレーザ放射され、他方の（より狭い）ストライプ
は、バンド・フィリング効果のため、より短い波長のｎ
＝２遷移でレーザ放射される。
るように、近接離間されるレーザ放射スポットを提供
し、且つ光学的に分離されることが可能な異なる波長を
有するマルチ波長のレーザダイオードアレイが、当該技
術において大いに必要である。マルチエレメントのレー
ザダイオードアレイが、カラー及びハイライトカラーゼ
ログラフィー（電子写真）のために開発されている。こ
れらの応用のため、アレイの個々の要素からの発光は、
例えば直交偏光又は異なる波長を介して容易に且つ完全
に分離可能でなければならない。様々な方式が、このよ
うな構造を達成するために提案されてきた。バンド・フ
ィリング効果を用いるこのような方式の一つが「応用物
理学論文誌（"Appl. Phys. Lett.")」、第５１号（２
１）、第１６６４−１６６６頁（１９８７年１１月２３
日発行）において述べられている。この出版物に記載の
方式では、グレーディッドインデックス型導波路分離閉
じ込めヘテロ構造（ＧＲＩＮ ＳＣＨ）はＧａＡｓの単
一の量子井戸（ＱＷ）の活性領域を含み、該領域は、Ｚ
ｎ不純物誘導不規則化によって形成される導波路部分に
より一対のストライプに分割される。ストライプは異な
る幅を有し、生じた光子は異なる程度でＺｎ不規則化領
域に拡がる。Ｚｎのアクセプタ及び自由正孔の極度の集
中により光子が散乱し、異なる幅のレージングストライ
プは異なる損失を有するようになる。該出版物において
説明されるように、一方のストライプは従ってｎ＝１遷
移でレーザ放射され、他方の（より狭い）ストライプ
は、バンド・フィリング効果のため、より短い波長のｎ
＝２遷移でレーザ放射される。
【０００６】該出版物に記載される方式に関して一定の
不利な点が得られる。不利な点の一つは、この方式が、
選択埋め込みリッジ（ＳＢＲ）導波路レーザ等の他種の
レーザの形状に応用不可能であることである。第二に、
所望の効果のための損失メカニズムが過度である。該出
版物に述べられるように、両レーザのしきい値電流は過
度であった。第三に、該出版物において、記載された方
式を異なる材料システム、特に、一定のプリント応用に
特に望ましい波長でレーザ放射するＡｌＧａＩｎＰシス
テムに応用する方法が説明されていない。
不利な点が得られる。不利な点の一つは、この方式が、
選択埋め込みリッジ（ＳＢＲ）導波路レーザ等の他種の
レーザの形状に応用不可能であることである。第二に、
所望の効果のための損失メカニズムが過度である。該出
版物に述べられるように、両レーザのしきい値電流は過
度であった。第三に、該出版物において、記載された方
式を異なる材料システム、特に、一定のプリント応用に
特に望ましい波長でレーザ放射するＡｌＧａＩｎＰシス
テムに応用する方法が説明されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
されたマルチ波長ダイオードレーザアレイを提供するこ
とである。
されたマルチ波長ダイオードレーザアレイを提供するこ
とである。
【０００８】本発明の更なる目的は、より低いしきい値
電流を示すマルチ波長ダイオードレーザアレイを提供す
ることである。
電流を示すマルチ波長ダイオードレーザアレイを提供す
ることである。
【０００９】本発明の別の目的は、ＳＢＲタイプのマル
チ波長ダイオードレーザアレイを提供することである。
チ波長ダイオードレーザアレイを提供することである。
【００１０】本発明の更なる目的は、ＡｌＧａＩｎＰ材
料システムのマルチ波長ダイオードレーザアレイを提供
することである。
料システムのマルチ波長ダイオードレーザアレイを提供
することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】マルチ波長のレーザダイ
オードアレイが、例えば１０−５０ｎｍ等の数十ナノメ
ートルの波長スパンを有して提供されており、該アレイ
の全波長間隔は、量子井戸活性領域のバンド・フィリン
グ効果を介して達成される。しきい値電流密度に影響を
与えるために、マルチ波長のアレイは、制御された様態
で異なる量の光学損失をアレイ要素に選択的に導入する
ことによって形成される。レーザは最小の損失を用いて
長い波長で発振し、一方より大きい損失を有する要素は
より多くのバンド・フィリング効果を得て、より短い波
長で発せられる。本発明の好ましい実施の形態に従っ
て、これらの付加的で選択的な損失を組み込む構造は２
つの赤色波長ＡｌＧａＩｎＰレーザアレイを含む。
オードアレイが、例えば１０−５０ｎｍ等の数十ナノメ
ートルの波長スパンを有して提供されており、該アレイ
の全波長間隔は、量子井戸活性領域のバンド・フィリン
グ効果を介して達成される。しきい値電流密度に影響を
与えるために、マルチ波長のアレイは、制御された様態
で異なる量の光学損失をアレイ要素に選択的に導入する
ことによって形成される。レーザは最小の損失を用いて
長い波長で発振し、一方より大きい損失を有する要素は
より多くのバンド・フィリング効果を得て、より短い波
長で発せられる。本発明の好ましい実施の形態に従っ
て、これらの付加的で選択的な損失を組み込む構造は２
つの赤色波長ＡｌＧａＩｎＰレーザアレイを含む。
【００１２】このような構造において、基本モード損失
のリッジの幅及びリッジの深さへの強い依存が、バンド
・フィリング効果を介してレージング波長をシフトする
のに用いられることが可能である。一般に、しきい値キ
ャリア密度がより大きくされるとレージング波長はブル
ーシフトされる。本発明の好ましい実施の形態はＳＢＲ
タイプのダイオードレーザアレイである。このようなデ
バイスを製造する技術が非常に進歩しており且つ信頼性
が高く、ＳＢＲ技術が多くの異なる材料システムに容易
に応用されることが可能であり、そして動作波長をシフ
トするのに制御された損失を導入することによりしきい
値電流において深刻な犠牲を伴わない、といった利点を
有する。
のリッジの幅及びリッジの深さへの強い依存が、バンド
・フィリング効果を介してレージング波長をシフトする
のに用いられることが可能である。一般に、しきい値キ
ャリア密度がより大きくされるとレージング波長はブル
ーシフトされる。本発明の好ましい実施の形態はＳＢＲ
タイプのダイオードレーザアレイである。このようなデ
バイスを製造する技術が非常に進歩しており且つ信頼性
が高く、ＳＢＲ技術が多くの異なる材料システムに容易
に応用されることが可能であり、そして動作波長をシフ
トするのに制御された損失を導入することによりしきい
値電流において深刻な犠牲を伴わない、といった利点を
有する。
【００１３】本発明の更に好ましい実施の形態におい
て、レーザアレイは複数の並列リッジレーザを含む。レ
ーザのうち一つは、例えば狭いストライプ幅又はより浅
いリッジのいずれかを有するＡｌＧａＩｎＰ ＳＢＲの
ようなより高いしきい値利得を有し、より短い波長で動
作する。従って、マルチ波長のアレイは、アレイに沿っ
たストライプの幅及び／又はリッジの深さのいずれか又
は双方を変化させることによって形成されることが可能
である。
て、レーザアレイは複数の並列リッジレーザを含む。レ
ーザのうち一つは、例えば狭いストライプ幅又はより浅
いリッジのいずれかを有するＡｌＧａＩｎＰ ＳＢＲの
ようなより高いしきい値利得を有し、より短い波長で動
作する。従って、マルチ波長のアレイは、アレイに沿っ
たストライプの幅及び／又はリッジの深さのいずれか又
は双方を変化させることによって形成されることが可能
である。
【００１４】本発明の更なる態様によると、異なる損失
は、上部クラッド層の全体の厚みを変化させることによ
って導入される。本発明のこの態様に従う好ましい実施
の形態において、より長い波長のレーザは、近隣の層よ
りも比較的厚いクラッド層を有する。短波長レーザのク
ラッド層は、約０．６μｍ未満であることが好ましい。
結果として、より薄いクラッド層を有するレーザは、よ
り近接した接触層から生じるより高い光学的吸収を示
し、それによりそのしきい値が上がり、その波長がブル
ーシフトされる。
は、上部クラッド層の全体の厚みを変化させることによ
って導入される。本発明のこの態様に従う好ましい実施
の形態において、より長い波長のレーザは、近隣の層よ
りも比較的厚いクラッド層を有する。短波長レーザのク
ラッド層は、約０．６μｍ未満であることが好ましい。
結果として、より薄いクラッド層を有するレーザは、よ
り近接した接触層から生じるより高い光学的吸収を示
し、それによりそのしきい値が上がり、その波長がブル
ーシフトされる。
【００１５】本発明の請求項１の態様は、マルチ波長レ
ーザダイオードアレイであって、（ａ）少なくとも第１
及び第２の並列ダイオードレーザを含む共通の半導体基
体を含み、各レーザが細長いウィング領域が側面に配置
される細長いリッジ領域を含んで前記リッジ領域内又は
その下にレージング領域を定め、（ｂ）前記ウィング領
域及び前記リッジ領域の下の基体内に伸長する同じ組成
の活性層を含み、（ｃ）前記ウィング領域が再成長した
半導体材料から成り、前記半導体材料がリッジ領域のモ
ード屈折率よりも低いモード屈折率を生じてＳＢＲタイ
プのダイオードレーザを形成し、（ｄ）第１レーザのリ
ッジ領域の断面が第２レーザのリッジ領域の断面よりも
大きく、第２レーザのリッジの側面に配置するウィング
領域へのより大きいアウトカップリング損失のために第
１レーザがより長い波長λ1 で動作し、第２レーザがよ
り短い波長λ2 で動作する。
ーザダイオードアレイであって、（ａ）少なくとも第１
及び第２の並列ダイオードレーザを含む共通の半導体基
体を含み、各レーザが細長いウィング領域が側面に配置
される細長いリッジ領域を含んで前記リッジ領域内又は
その下にレージング領域を定め、（ｂ）前記ウィング領
域及び前記リッジ領域の下の基体内に伸長する同じ組成
の活性層を含み、（ｃ）前記ウィング領域が再成長した
半導体材料から成り、前記半導体材料がリッジ領域のモ
ード屈折率よりも低いモード屈折率を生じてＳＢＲタイ
プのダイオードレーザを形成し、（ｄ）第１レーザのリ
ッジ領域の断面が第２レーザのリッジ領域の断面よりも
大きく、第２レーザのリッジの側面に配置するウィング
領域へのより大きいアウトカップリング損失のために第
１レーザがより長い波長λ1 で動作し、第２レーザがよ
り短い波長λ2 で動作する。
【００１６】本発明のより十分な理解を伴うこれらの及
び他の目的及び達成物は、付随する図面と共に以下の記
述及び請求の範囲を参照することにより明白になるであ
ろう。図面は例として示されており、本発明の好ましい
実施の形態を限定するものではなく、図面における同様
の参照番号は同様の又は対応する部分を示す。
び他の目的及び達成物は、付随する図面と共に以下の記
述及び請求の範囲を参照することにより明白になるであ
ろう。図面は例として示されており、本発明の好ましい
実施の形態を限定するものではなく、図面における同様
の参照番号は同様の又は対応する部分を示す。
【００１７】
【発明の実施の形態】可視光のＡｌＧａＩｎＰレーザダ
イオードでは、標準インデックスガイドは図２に示され
る選択埋め込みリッジ（ＳＢＲ）導波路レーザ１０であ
る。その内容が引用により本文中に組み込まれる、ボア
ー他(Bour et al.)のIEE Proceedings-J 、第１３９
巻、第１号、第７１−７４頁（１９９２年２月）を参照
のこと。この構造は基本的にはリッジ導波路１１と、リ
ッジ１１の周りの（シェードされた）Ｎ型ＧａＡｓ再成
長ウィング１２である。このＮ型ＧａＡｓ１２は電流ブ
ロッカーの役割をする（電流をストライプ１１に閉じ込
める）。更に、Ｎ型ＧａＡｓ１２はリッジ導波路の横方
向の高次モードの発振を選択的に抑制する光学損失
（α）を導入する。基本モードに対する損失は、リッジ
の幅（ｗ）、即ち活性領域１４に最も近接する接合部で
のリッジ導波路１１の横方向間隔の強関数である。更
に、リッジの深さの一定の範囲にわたり、ＧａＡｓ再成
長境界面が活性領域により近くなると（微小距離ｈ）、
この損失もまたより小さくなる。図３には、ＡｌＧａＩ
ｎＰ選択埋込みリッジ（ＳＢＲ）導波路レーザにおける
基本モード損失（α00) のストライプ幅の依存関係が、
２つのリッジの深さｈ1 （約１００ｎｍ）及びｈ2 （約
２００ｎｍ）で示されている。より小さいｈでは、横方
向のインデックスガイドはより強くなり、ウィング領域
との空間的重なりが減少され、従ってモード損失が減少
される。
イオードでは、標準インデックスガイドは図２に示され
る選択埋め込みリッジ（ＳＢＲ）導波路レーザ１０であ
る。その内容が引用により本文中に組み込まれる、ボア
ー他(Bour et al.)のIEE Proceedings-J 、第１３９
巻、第１号、第７１−７４頁（１９９２年２月）を参照
のこと。この構造は基本的にはリッジ導波路１１と、リ
ッジ１１の周りの（シェードされた）Ｎ型ＧａＡｓ再成
長ウィング１２である。このＮ型ＧａＡｓ１２は電流ブ
ロッカーの役割をする（電流をストライプ１１に閉じ込
める）。更に、Ｎ型ＧａＡｓ１２はリッジ導波路の横方
向の高次モードの発振を選択的に抑制する光学損失
（α）を導入する。基本モードに対する損失は、リッジ
の幅（ｗ）、即ち活性領域１４に最も近接する接合部で
のリッジ導波路１１の横方向間隔の強関数である。更
に、リッジの深さの一定の範囲にわたり、ＧａＡｓ再成
長境界面が活性領域により近くなると（微小距離ｈ）、
この損失もまたより小さくなる。図３には、ＡｌＧａＩ
ｎＰ選択埋込みリッジ（ＳＢＲ）導波路レーザにおける
基本モード損失（α00) のストライプ幅の依存関係が、
２つのリッジの深さｈ1 （約１００ｎｍ）及びｈ2 （約
２００ｎｍ）で示されている。より小さいｈでは、横方
向のインデックスガイドはより強くなり、ウィング領域
との空間的重なりが減少され、従ってモード損失が減少
される。
【００１８】本発明の構造は、ＳＢＲレーザダイオード
構造を利用して同一の半導体基体において動作する並列
レーザを提供し、並列レーザはそれぞれ少なくとも１０
−５０ｎｍだけ異なる波長（λ1 ）及び（λ2 ）を有す
る。本発明によるこのようなレーザはＡｌＧａＩｎＰシ
ステムにおいて好適に構成され、容認可能な低しきい値
電流を示すデュアル赤色ビームを提供する。更に、この
ようなレーザアレイを製造する新規の方法もまた以下に
述べられる。
構造を利用して同一の半導体基体において動作する並列
レーザを提供し、並列レーザはそれぞれ少なくとも１０
−５０ｎｍだけ異なる波長（λ1 ）及び（λ2 ）を有す
る。本発明によるこのようなレーザはＡｌＧａＩｎＰシ
ステムにおいて好適に構成され、容認可能な低しきい値
電流を示すデュアル赤色ビームを提供する。更に、この
ようなレーザアレイを製造する新規の方法もまた以下に
述べられる。
【００１９】図４はストライプの幅を変えて形成される
２つの赤色波長ＡｌＧａＩｎＰ ＳＢＲレーザダイオー
ドアレイの一例を示す。左側のアレイ要素は幅広なスト
ライプを有し、一方右側の要素はより幅の狭いストライ
プを有する。幅の狭いストライプのレーザはより減衰性
であり、これにより、より幅広なストライプのレーザよ
りもそのしきい値キャリア密度が上昇され、その放射が
ブルーシフトされる。アレイの残りの部分は図２のアレ
イと類似しており、例として、Ｎ型金属接触２６、Ｎ型
ＧａＡｓ基板２７、薄いＧａＡｓ／ＧａＩｎＰバッファ
（図示せず）、Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド２８、
ＡｌＧａＩｎＰ下部閉じ込め（障壁）層２９、ＡｌＧａ
ＩｎＰ活性層３０、ＡｌＧａＩｎＰ上部閉じ込め層３
１、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド３３、各ストライ
プのための２つの並列再成長Ｎ型ＧａＡｓブロッキング
及びガイド領域３４、Ｐ型ＧａＡｓのキャップ３５、及
び別個のＰ型金属接触３６と３７を含む。スロット３８
はレージング領域２２、２４を光学的及び電気的に分離
する。
２つの赤色波長ＡｌＧａＩｎＰ ＳＢＲレーザダイオー
ドアレイの一例を示す。左側のアレイ要素は幅広なスト
ライプを有し、一方右側の要素はより幅の狭いストライ
プを有する。幅の狭いストライプのレーザはより減衰性
であり、これにより、より幅広なストライプのレーザよ
りもそのしきい値キャリア密度が上昇され、その放射が
ブルーシフトされる。アレイの残りの部分は図２のアレ
イと類似しており、例として、Ｎ型金属接触２６、Ｎ型
ＧａＡｓ基板２７、薄いＧａＡｓ／ＧａＩｎＰバッファ
（図示せず）、Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド２８、
ＡｌＧａＩｎＰ下部閉じ込め（障壁）層２９、ＡｌＧａ
ＩｎＰ活性層３０、ＡｌＧａＩｎＰ上部閉じ込め層３
１、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド３３、各ストライ
プのための２つの並列再成長Ｎ型ＧａＡｓブロッキング
及びガイド領域３４、Ｐ型ＧａＡｓのキャップ３５、及
び別個のＰ型金属接触３６と３７を含む。スロット３８
はレージング領域２２、２４を光学的及び電気的に分離
する。
【００２０】バンド・フィリング効果によってブルーシ
フトされることが可能な波長の量は、約数十ナノメート
ルである。従って、２つの赤色レーザアレイにおける要
素間に可能である最も大きな波長は、印刷の最小必要条
件にかなうのに十分な大きさに生成されることができ
る。（印刷には、容易に区別されるビームに関しては約
５０ｎｍの間隔が目下必要とされる。）デュアル赤色Ａ
ｌＧａＩｎＰアレイにおいて最良に動作するためには、
深くて薄い２軸圧縮のＱＷ３０を備える長波長の７００
−７２０ｎｍのデバイスが最良であろう。このデバイス
は、バンド・フィリング効果から最大のブルーシフトを
得るための最も単純な構造である。その理由は：１）こ
の構造はｎ＝１及びｎ＝２の遷移間に最大のエネルギー
間隔を与える；２）２軸で圧縮されたＱＷは、バンドが
充填するとブルーシフトを最大化する。５０ｎｍのブル
ーシフトは、波長を電子リークがまだ深刻な問題ではな
い６５０−６７０ｎｍに押さえる。従って、波長が約６
６０から７１０ｎｍであるアレイは最良の動作をする。
この作用を達成するため、リッジの深さｈは例えば１０
０−４００ｎｍであり、リッジの幅（Ｗ1 及びＷ2 ）は
例えば４及び７μｍがそれぞれ可能である。
フトされることが可能な波長の量は、約数十ナノメート
ルである。従って、２つの赤色レーザアレイにおける要
素間に可能である最も大きな波長は、印刷の最小必要条
件にかなうのに十分な大きさに生成されることができ
る。（印刷には、容易に区別されるビームに関しては約
５０ｎｍの間隔が目下必要とされる。）デュアル赤色Ａ
ｌＧａＩｎＰアレイにおいて最良に動作するためには、
深くて薄い２軸圧縮のＱＷ３０を備える長波長の７００
−７２０ｎｍのデバイスが最良であろう。このデバイス
は、バンド・フィリング効果から最大のブルーシフトを
得るための最も単純な構造である。その理由は：１）こ
の構造はｎ＝１及びｎ＝２の遷移間に最大のエネルギー
間隔を与える；２）２軸で圧縮されたＱＷは、バンドが
充填するとブルーシフトを最大化する。５０ｎｍのブル
ーシフトは、波長を電子リークがまだ深刻な問題ではな
い６５０−６７０ｎｍに押さえる。従って、波長が約６
６０から７１０ｎｍであるアレイは最良の動作をする。
この作用を達成するため、リッジの深さｈは例えば１０
０−４００ｎｍであり、リッジの幅（Ｗ1 及びＷ2 ）は
例えば４及び７μｍがそれぞれ可能である。
【００２１】２つの赤色波長アレイの本発明による別の
例が図５に示される。図５のＡｌＧａＩｎＰ ＳＢＲレ
ーザダイオードアレイにおいて、リッジの幅（ｗ）は同
じであるが、リッジの深さを変えることで異なる波長が
得られる。本文中に用いられるように、図５のリッジの
深さｈは上部閉じ込め層３１の高さからウィング領域３
４の底部まで測定される。従って、ｈの増加は、ウィン
グ領域３４はさほど深くなく、従ってリッジ４４がより
浅いことを意味する。右側の浅いリッジレーザ（ｈ2 は
より大きい）はより減衰性であり、これにより左側のよ
り深いリッジ（ｈ1 はより小さい）よりもそのしきい値
キャリア密度が上昇され、その放射がブルーシフトされ
る。この構造は、２つの並列デバイスのビームパラメー
ター（発散、ニアフィールドスポットサイズ、非点収差
等）を類似させるのが簡素であるため、リッジの幅を変
化させること（図４）と比較して一定の利点を有する。
他方では、図４の実施の形態のようにリッジの幅（ｗ）
が変化するとモードサイズもまた変化しなければなら
ず、従って２つのレーザの横方向のビーム発散は異なっ
てしまう。このことは、プリンタの光学システムにアレ
イを組み込むことを複雑にしてしまう可能性がある。
例が図５に示される。図５のＡｌＧａＩｎＰ ＳＢＲレ
ーザダイオードアレイにおいて、リッジの幅（ｗ）は同
じであるが、リッジの深さを変えることで異なる波長が
得られる。本文中に用いられるように、図５のリッジの
深さｈは上部閉じ込め層３１の高さからウィング領域３
４の底部まで測定される。従って、ｈの増加は、ウィン
グ領域３４はさほど深くなく、従ってリッジ４４がより
浅いことを意味する。右側の浅いリッジレーザ（ｈ2 は
より大きい）はより減衰性であり、これにより左側のよ
り深いリッジ（ｈ1 はより小さい）よりもそのしきい値
キャリア密度が上昇され、その放射がブルーシフトされ
る。この構造は、２つの並列デバイスのビームパラメー
ター（発散、ニアフィールドスポットサイズ、非点収差
等）を類似させるのが簡素であるため、リッジの幅を変
化させること（図４）と比較して一定の利点を有する。
他方では、図４の実施の形態のようにリッジの幅（ｗ）
が変化するとモードサイズもまた変化しなければなら
ず、従って２つのレーザの横方向のビーム発散は異なっ
てしまう。このことは、プリンタの光学システムにアレ
イを組み込むことを複雑にしてしまう可能性がある。
【００２２】これまで、薄い量子井戸の活性領域に関連
するバンド・フィリング効果に基づいたマルチ波長レー
ザダイオードアレイが述べられてきた。ＡｌＧａＩｎＰ
赤色選択埋込みリッジ導波路レーザでは、公称７１０ｎ
ｍのレーザ放射はリッジの幅を減少させるか又はリッジ
の深さを調節することのいずれかによりブルーシフトさ
れることができる。この様態で、一方の波長が７１０ｎ
ｍであり他方の要素の波長が一方よりも数十ナノメート
ルだけ短い２つの赤色波長アレイが形成されることが可
能である。
するバンド・フィリング効果に基づいたマルチ波長レー
ザダイオードアレイが述べられてきた。ＡｌＧａＩｎＰ
赤色選択埋込みリッジ導波路レーザでは、公称７１０ｎ
ｍのレーザ放射はリッジの幅を減少させるか又はリッジ
の深さを調節することのいずれかによりブルーシフトさ
れることができる。この様態で、一方の波長が７１０ｎ
ｍであり他方の要素の波長が一方よりも数十ナノメート
ルだけ短い２つの赤色波長アレイが形成されることが可
能である。
【００２３】閉じ込め状態がエネルギーにおいて大きく
分離している深く薄いＱＷでは、（キャリア密度によ
る）連続する利得ピーク同調範囲は大きくなりうる。あ
るいは、より厚く、あまり深くないＱＷでは、この場合
エネルギーレベルの間隔がより少ないために、より不連
続のシフトになりがちである。いずれの場合にしても、
波長範囲の最大極限は、最大の許容可能なしきい値電流
密度によって更に決定される。より高いしきい値電流密
度は常により短い波長に変わり、遂には（バンド・フィ
リング効果をオフセットする）加熱が重大になるか又は
しきい値が非常に高くなって連続波発振動作を妨げてし
まう。
分離している深く薄いＱＷでは、（キャリア密度によ
る）連続する利得ピーク同調範囲は大きくなりうる。あ
るいは、より厚く、あまり深くないＱＷでは、この場合
エネルギーレベルの間隔がより少ないために、より不連
続のシフトになりがちである。いずれの場合にしても、
波長範囲の最大極限は、最大の許容可能なしきい値電流
密度によって更に決定される。より高いしきい値電流密
度は常により短い波長に変わり、遂には（バンド・フィ
リング効果をオフセットする）加熱が重大になるか又は
しきい値が非常に高くなって連続波発振動作を妨げてし
まう。
【００２４】図５の実施の形態はまた、異なる深さのリ
ッジを得る製造方法において重要な利点を提供する。こ
の利点は、異なる組成の２つのエッチストップ層を異な
る深さで用いることにより得られる。活性領域３０及び
並列閉じ込め層２９、３１のサンドイッチをエピタキシ
ャル成長させた後、約１００−３００ｎｍの薄さである
（Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰの）第１の薄い上部クラッド層４
０をエピタキシャル成長し、続いて第１下部エッチスト
ップ層４１をエピタキシャル成長し、約１００−２００
ｎｍの薄さである（Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰの）第２の薄い
上部クラッド層４２をエピタキシャル成長し、第２上部
エッチストップ層４３をエピタキシャル成長し、最後に
（Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰの）上部クラッド層の残り４４を
エピタキシャル成長する。下部エッチストップ層４１は
一定のエッチング剤において、同じエッチング剤におけ
るＡｌＧａＩｎＰのエッチ速度と比較すると、比較的遅
くエッチングする組成を有する。希薄塩化水素又は臭化
水素酸はこのようなエッチング剤の適切な例であり、Ｇ
ａＩｎＰ及びＡｌＧａＡｓは下部エッチストップ組成の
例である。このようなＳＢＲ構造の製造の目的は、右の
短波長レーザをマスクオフし、左の長波長レーザのリッ
ジ領域４４をマスクオフし、次に凹部分を上部閉じ込め
層３１まで又は上部閉じ込め層３１から２００ｎｍ以内
又はそれより少なくエッチングすることである。左のレ
ーザでその高さに達するには、第２上部エッチストップ
組成はエッチング剤によっても適度に浸蝕されなくては
ならず、従って、下部のエッチストップは機能しなけれ
ばならないが、第２上部エッチストップ組成は最初のエ
ッチング剤に対してはエッチストップとして機能しな
い。次に、左のレーザがマスクオフされ、右のレーザの
リッジ４４がマスクオフされ、エッチング剤が使用され
てリッジの左側及び右側のＡｌＧａＩｎＰ領域を上部エ
ッチストップ層４３まで除去する。この目的のため、エ
ッチストップ組成はＧａＩｎＰから成ることができ、希
薄性ＨＣｌ又はＨＢｒ等のエッチング剤のエッチストッ
プとして機能する。
ッジを得る製造方法において重要な利点を提供する。こ
の利点は、異なる組成の２つのエッチストップ層を異な
る深さで用いることにより得られる。活性領域３０及び
並列閉じ込め層２９、３１のサンドイッチをエピタキシ
ャル成長させた後、約１００−３００ｎｍの薄さである
（Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰの）第１の薄い上部クラッド層４
０をエピタキシャル成長し、続いて第１下部エッチスト
ップ層４１をエピタキシャル成長し、約１００−２００
ｎｍの薄さである（Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰの）第２の薄い
上部クラッド層４２をエピタキシャル成長し、第２上部
エッチストップ層４３をエピタキシャル成長し、最後に
（Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰの）上部クラッド層の残り４４を
エピタキシャル成長する。下部エッチストップ層４１は
一定のエッチング剤において、同じエッチング剤におけ
るＡｌＧａＩｎＰのエッチ速度と比較すると、比較的遅
くエッチングする組成を有する。希薄塩化水素又は臭化
水素酸はこのようなエッチング剤の適切な例であり、Ｇ
ａＩｎＰ及びＡｌＧａＡｓは下部エッチストップ組成の
例である。このようなＳＢＲ構造の製造の目的は、右の
短波長レーザをマスクオフし、左の長波長レーザのリッ
ジ領域４４をマスクオフし、次に凹部分を上部閉じ込め
層３１まで又は上部閉じ込め層３１から２００ｎｍ以内
又はそれより少なくエッチングすることである。左のレ
ーザでその高さに達するには、第２上部エッチストップ
組成はエッチング剤によっても適度に浸蝕されなくては
ならず、従って、下部のエッチストップは機能しなけれ
ばならないが、第２上部エッチストップ組成は最初のエ
ッチング剤に対してはエッチストップとして機能しな
い。次に、左のレーザがマスクオフされ、右のレーザの
リッジ４４がマスクオフされ、エッチング剤が使用され
てリッジの左側及び右側のＡｌＧａＩｎＰ領域を上部エ
ッチストップ層４３まで除去する。この目的のため、エ
ッチストップ組成はＧａＩｎＰから成ることができ、希
薄性ＨＣｌ又はＨＢｒ等のエッチング剤のエッチストッ
プとして機能する。
【００２５】代わりの方法として、双方のリッジ４４が
マスクオフされ、ウィング領域が希薄性ＨＣｌ又はＨＢ
ｒ等のエッチング剤を用いて上部エッチストップ４３ま
で除去される。次に、右の短波長レーザが左のリッジ４
４と同様にマスクオフされ、左側の露出した上部エッチ
ストップ４３が、ＡｌＧａＡｓエッチストップのために
５H2SO4:H2O2:H2O等によって除去するプロセスをとる。
次に、前と同じエッチング剤を用いて左側のＡｌＧａＩ
ｎＰのエッチングが続けられ、遂には下部エッチストッ
プ４１に達し、従って左側により深い凹部のウィング領
域が形成される。この方法に関して、層４１、４３の両
層のエッチストップ組成は、例えばＡｌＧａＡｓ等同じ
であることが可能であり、５H2SO4:H2O2:H2Oのエッチン
グ剤であることが可能である。この後、再成長したＧａ
Ａｓウィング領域３４は従来の様態で再成長する。記載
された全ての層は、ＭＢＥ又はＯＭＶＰＥ等の公知の方
法でエピタキシャル形成された単一の結晶層である。
マスクオフされ、ウィング領域が希薄性ＨＣｌ又はＨＢ
ｒ等のエッチング剤を用いて上部エッチストップ４３ま
で除去される。次に、右の短波長レーザが左のリッジ４
４と同様にマスクオフされ、左側の露出した上部エッチ
ストップ４３が、ＡｌＧａＡｓエッチストップのために
５H2SO4:H2O2:H2O等によって除去するプロセスをとる。
次に、前と同じエッチング剤を用いて左側のＡｌＧａＩ
ｎＰのエッチングが続けられ、遂には下部エッチストッ
プ４１に達し、従って左側により深い凹部のウィング領
域が形成される。この方法に関して、層４１、４３の両
層のエッチストップ組成は、例えばＡｌＧａＡｓ等同じ
であることが可能であり、５H2SO4:H2O2:H2Oのエッチン
グ剤であることが可能である。この後、再成長したＧａ
Ａｓウィング領域３４は従来の様態で再成長する。記載
された全ての層は、ＭＢＥ又はＯＭＶＰＥ等の公知の方
法でエピタキシャル形成された単一の結晶層である。
【００２６】本発明に用いられる方式は、上記のように
ＳＢＲ構造に適用されるのが好ましい。この構造では、
ＧａＡｓは横方向の導波路を生成するためにリッジの周
りで再成長する。ＧａＡｓは比較的高インデックスの材
料であり、ウィングの活性領域に近接して成長する。こ
のことにより、光がレーザの活性領域から「リーク」し
てその上に乗ったＧａＡｓに達する。このようなリーク
モードの特性とは、ストライプ領域のモードと比べてイ
ンデックスが減少し、これにより横方向の導波路が生成
されて光をストライプに閉じ込めることである。更に、
（ウィング領域の）リークモードはパワーをＧａＡｓへ
放射するため、再成長したＧａＡｓは大きな光学損失、
厳密に言えばアウトカップリング損失を示す。モードの
エバネセント部が狭いストライプのウィング領域により
大きく重なり合うため、モード損失は狭いストライプで
最大になる。結果的に、狭いストライプのレーザ（図
４）の波長は（バンド・フィリング効果のため）幅広の
ストライプのものよりも短い。従って、参照文献である
応用物理学論文誌（Appl. Phys. Lett.)に記載の構造と
比較して、本発明では異なる光学損失メカニズムに依存
し、該文献に記載のＺｎ不純物誘導横方向インデックス
ガイド構造に対する本発明の利点は既に上記に説明され
ている。
ＳＢＲ構造に適用されるのが好ましい。この構造では、
ＧａＡｓは横方向の導波路を生成するためにリッジの周
りで再成長する。ＧａＡｓは比較的高インデックスの材
料であり、ウィングの活性領域に近接して成長する。こ
のことにより、光がレーザの活性領域から「リーク」し
てその上に乗ったＧａＡｓに達する。このようなリーク
モードの特性とは、ストライプ領域のモードと比べてイ
ンデックスが減少し、これにより横方向の導波路が生成
されて光をストライプに閉じ込めることである。更に、
（ウィング領域の）リークモードはパワーをＧａＡｓへ
放射するため、再成長したＧａＡｓは大きな光学損失、
厳密に言えばアウトカップリング損失を示す。モードの
エバネセント部が狭いストライプのウィング領域により
大きく重なり合うため、モード損失は狭いストライプで
最大になる。結果的に、狭いストライプのレーザ（図
４）の波長は（バンド・フィリング効果のため）幅広の
ストライプのものよりも短い。従って、参照文献である
応用物理学論文誌（Appl. Phys. Lett.)に記載の構造と
比較して、本発明では異なる光学損失メカニズムに依存
し、該文献に記載のＺｎ不純物誘導横方向インデックス
ガイド構造に対する本発明の利点は既に上記に説明され
ている。
【００２７】モード損失は上部クラッド層、例えば図４
の３３の全体の厚さにも依存することがわかる。図６は
Ｐ型上部クラッド層の厚さの関数としてのモード損失を
示すグラフである。グラフにみられるように、厚さが減
少して約０．６μｍ又はそれより少なくなると、ＧａＡ
ｓキャップ層（図４の３５）に関連するバンド間の光学
吸収のため、損失は大幅に増大する。薄いクラッド層レ
ーザにおけるこの付加的な吸収によりしきい値が増加
し、レージング波長のブルーシフトを伴う。従って、こ
の損失メカニズムは量子井戸バンド・フィリング効果に
基づく２波長アレイの別の変形の基礎となることが可能
である。
の３３の全体の厚さにも依存することがわかる。図６は
Ｐ型上部クラッド層の厚さの関数としてのモード損失を
示すグラフである。グラフにみられるように、厚さが減
少して約０．６μｍ又はそれより少なくなると、ＧａＡ
ｓキャップ層（図４の３５）に関連するバンド間の光学
吸収のため、損失は大幅に増大する。薄いクラッド層レ
ーザにおけるこの付加的な吸収によりしきい値が増加
し、レージング波長のブルーシフトを伴う。従って、こ
の損失メカニズムは量子井戸バンド・フィリング効果に
基づく２波長アレイの別の変形の基礎となることが可能
である。
【００２８】図６に示される効果を用いるこのようなア
レイの１つの形態が、図７の５０に示される。初めのエ
ピタキシャル層２８、２９、３０、３１、４０、４１、
４２、４３、４４は、２つのエッチストップ層４１、４
３が該構造の上部クラッド層４２、４４に含まれる図５
の層に非常に類似している。しかし、図５のアレイとは
対照的に、底部エッチストップ層４１は双方のリッジが
エッチングされる深さを定める役割をし、各デバイスに
つきリッジの底部は活性領域２９−３１と同じ距離であ
る。頂部エッチストップ層４３が含まれ、リッジの一つ
を薄くするのを容易にする。例えば、図７では、右手側
のレーザリッジのＰ型クラッド層は頂部エッチストップ
４３までエッチングされている。このデバイスではＰ型
クラッド層はより薄いため、そのモード損失はより大き
くなり（図６を参照のこと）、そのためしきい値がより
高くなり、波長がより短くなる。上部クラッド層４２が
薄いとＰ型キャップ３５は活性領域にずっと近接して配
置され、Ｐ型ＧａＡｓ接触部３５から生じる増加した光
学吸収はレーザのしきい値を上げ、その波長をブルーシ
フトすることに注意すべきである。
レイの１つの形態が、図７の５０に示される。初めのエ
ピタキシャル層２８、２９、３０、３１、４０、４１、
４２、４３、４４は、２つのエッチストップ層４１、４
３が該構造の上部クラッド層４２、４４に含まれる図５
の層に非常に類似している。しかし、図５のアレイとは
対照的に、底部エッチストップ層４１は双方のリッジが
エッチングされる深さを定める役割をし、各デバイスに
つきリッジの底部は活性領域２９−３１と同じ距離であ
る。頂部エッチストップ層４３が含まれ、リッジの一つ
を薄くするのを容易にする。例えば、図７では、右手側
のレーザリッジのＰ型クラッド層は頂部エッチストップ
４３までエッチングされている。このデバイスではＰ型
クラッド層はより薄いため、そのモード損失はより大き
くなり（図６を参照のこと）、そのためしきい値がより
高くなり、波長がより短くなる。上部クラッド層４２が
薄いとＰ型キャップ３５は活性領域にずっと近接して配
置され、Ｐ型ＧａＡｓ接触部３５から生じる増加した光
学吸収はレーザのしきい値を上げ、その波長をブルーシ
フトすることに注意すべきである。
【００２９】図７のアレイの製造手順の例は以下の通り
である： １．上部クラッド層４０、４２、４４に２つのエッチス
トップ４１、４３を有する（ＡｌＧａ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ
量子井戸レーザのエピタキシャルウエハ成長。エッチス
トップは、例えば、（活性領域からおおよそ０．４−
０．７μｍで配置される）上部エッチストップ４３には
薄いＧａＡｓ又はＧａＩｎＰ、下部エッチストップ４１
（活性領域から０．１−０．４μｍ）には（光学的に透
明になるように）ＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＡｓであるこ
とが可能である。
である： １．上部クラッド層４０、４２、４４に２つのエッチス
トップ４１、４３を有する（ＡｌＧａ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ
量子井戸レーザのエピタキシャルウエハ成長。エッチス
トップは、例えば、（活性領域からおおよそ０．４−
０．７μｍで配置される）上部エッチストップ４３には
薄いＧａＡｓ又はＧａＩｎＰ、下部エッチストップ４１
（活性領域から０．１−０．４μｍ）には（光学的に透
明になるように）ＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＡｓであるこ
とが可能である。
【００３０】２．誘電性エッチング／再成長マスク（図
示せず)(通常はＳｉＯ2 又はＳｉ3Ｎ4)の配置及びスト
ライプのパターニング。
示せず)(通常はＳｉＯ2 又はＳｉ3Ｎ4)の配置及びスト
ライプのパターニング。
【００３１】３．リッジのエッチング。左及び右の双方
のリッジは底部エッチストップ４１までエッチングされ
る。従って、エッチングは上部エッチストップ４３を介
して進み、底部エッチストップで終わらなければならな
い。このエッチングは、上部エッチストップがＧａＡｓ
で、下部エッチストップがＧａＩｎＰであれば、簡素化
されることができる（通常の場合）。この場合、選択エ
ッチング（例えば、ＡｌＧａＡｓには 5H2SO4:H2O2:H
2O、ＡｌＧａＩｎＰには HCL:3H2O)は高精度に制御され
たエッチングシーケンスを達成するのに使用されること
ができる。
のリッジは底部エッチストップ４１までエッチングされ
る。従って、エッチングは上部エッチストップ４３を介
して進み、底部エッチストップで終わらなければならな
い。このエッチングは、上部エッチストップがＧａＡｓ
で、下部エッチストップがＧａＩｎＰであれば、簡素化
されることができる（通常の場合）。この場合、選択エ
ッチング（例えば、ＡｌＧａＡｓには 5H2SO4:H2O2:H
2O、ＡｌＧａＩｎＰには HCL:3H2O)は高精度に制御され
たエッチングシーケンスを達成するのに使用されること
ができる。
【００３２】４．各リッジの周りでのＮ型ＧａＡｓ３４
の選択成長。 ５．左手側のレーザ（図示せず）のマスキング。
の選択成長。 ５．左手側のレーザ（図示せず）のマスキング。
【００３３】６．右手側のレーザのＰ型クラッド層４４
の選択エッチング。 HCL:3H2O 等の選択エッチングを使
用することにより、右手側のリッジを頂部エッチストッ
プ４３へエッチングする一方で再成長したＧａＡｓはそ
のまま残る。
の選択エッチング。 HCL:3H2O 等の選択エッチングを使
用することにより、右手側のリッジを頂部エッチストッ
プ４３へエッチングする一方で再成長したＧａＡｓはそ
のまま残る。
【００３４】７．ウエハ全体にわたるＰ型ＧａＡｓ３５
の再成長。 ８．アレイの２つの並列レーザ要素間の分離溝３８のエ
ッチング。
の再成長。 ８．アレイの２つの並列レーザ要素間の分離溝３８のエ
ッチング。
【００３５】９．２６、３６、３７のメタライズ。 １０．通常の様態での分割、ファセットコーティング、
ダイ切削及び包装。
ダイ切削及び包装。
【００３６】別の、類似する及び機能的に同等であるレ
ーザアレイ５２が図８に示される。この例では、各デバ
イスは（前の例にあるような選択埋込みリッジ導波路で
はなく）裸のリッジ導波路である。薄いクラッド層４２
を有する右手側のレーザでは、再成長したＧａＡｓ接触
層又は接触金属３７自体のいずれかが活性領域２９、３
０、３１に比較的近接する。結果的に、ＧａＡｓキャッ
プ吸収から生じるモード損失、即ちＰ型接触金属に関連
する光学損失により、右手側のレーザはより高いしきい
値を有する。続いて、量子井戸バンド・フィリング効果
はレージング波長を必ず減少させなければならない。接
触層３６、３７を下層の半導体層４０から絶縁するた
め、例えばＳｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 又はポリイミドから成
る誘電体層５３が、接触層を配置する前に配置される。
ーザアレイ５２が図８に示される。この例では、各デバ
イスは（前の例にあるような選択埋込みリッジ導波路で
はなく）裸のリッジ導波路である。薄いクラッド層４２
を有する右手側のレーザでは、再成長したＧａＡｓ接触
層又は接触金属３７自体のいずれかが活性領域２９、３
０、３１に比較的近接する。結果的に、ＧａＡｓキャッ
プ吸収から生じるモード損失、即ちＰ型接触金属に関連
する光学損失により、右手側のレーザはより高いしきい
値を有する。続いて、量子井戸バンド・フィリング効果
はレージング波長を必ず減少させなければならない。接
触層３６、３７を下層の半導体層４０から絶縁するた
め、例えばＳｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 又はポリイミドから成
る誘電体層５３が、接触層を配置する前に配置される。
【００３７】図７及び図８の双方の実施の形態におい
て、放射されたレーザ光からのエバネセント波が到達
し、材料（図７の半導体３５；図８の金属３７）によっ
て吸収されるように上部クラッド層４２は十分に薄く保
たれ、これにより十分にモード損失が増大して所望のバ
ンド・フィリング効果が生じる。従って、本発明は本文
中に開示される特定の半導体及び金属に限られず、エバ
ネセント波の吸収の増大を示す他の材料が代わりになる
ことが可能である。
て、放射されたレーザ光からのエバネセント波が到達
し、材料（図７の半導体３５；図８の金属３７）によっ
て吸収されるように上部クラッド層４２は十分に薄く保
たれ、これにより十分にモード損失が増大して所望のバ
ンド・フィリング効果が生じる。従って、本発明は本文
中に開示される特定の半導体及び金属に限られず、エバ
ネセント波の吸収の増大を示す他の材料が代わりになる
ことが可能である。
【００３８】本発明はまた、与えられた半導体システム
の例に限定されない。ＡｌＧａＩｎＰシステムが好適と
されるが、本発明はＡｌＧａＡｓ等の他の物質システム
にも適用可能である。また、本発明は単一のＱＷを有す
る構造に限定されず、複数のＱＷの構造にも応用される
ことが認識される。複数波長レーザアレイの問題に対す
るいくつかの他の解決法からも区別されるように、ここ
では活性層の組成が双方のレーザにおいて同じであり、
与えられた例では二つのレーザ領域の形状を変えてリッ
ジ断面を減少させ、従ってより近接する再成長したウィ
ング領域、キャップ層又は接触層へのアウトカップリン
グ損失を変え、より大きなリッジ断面の動作波長と比較
して動作波長をブルーシフトすることに依存する。本発
明は２つの並列レーザに限られず、２つ又はそれより多
くの異なる波長で放射を生じる３つ又はそれより多くの
レージング領域を組み込む一般の半導体にも応用される
こともまた認識される。
の例に限定されない。ＡｌＧａＩｎＰシステムが好適と
されるが、本発明はＡｌＧａＡｓ等の他の物質システム
にも適用可能である。また、本発明は単一のＱＷを有す
る構造に限定されず、複数のＱＷの構造にも応用される
ことが認識される。複数波長レーザアレイの問題に対す
るいくつかの他の解決法からも区別されるように、ここ
では活性層の組成が双方のレーザにおいて同じであり、
与えられた例では二つのレーザ領域の形状を変えてリッ
ジ断面を減少させ、従ってより近接する再成長したウィ
ング領域、キャップ層又は接触層へのアウトカップリン
グ損失を変え、より大きなリッジ断面の動作波長と比較
して動作波長をブルーシフトすることに依存する。本発
明は２つの並列レーザに限られず、２つ又はそれより多
くの異なる波長で放射を生じる３つ又はそれより多くの
レージング領域を組み込む一般の半導体にも応用される
こともまた認識される。
【００３９】必要な光子を保有してレージング動作を行
う従来の光学キャビティを形成する、構造の両端にある
通常のミラー又はファセットは図示されていない。ＳＢ
Ｒタイプのダイオードレーザの製造に関する更なる詳細
は、その内容が本文中に組み込まれる参照関連出願及び
文献において見つけられる。
う従来の光学キャビティを形成する、構造の両端にある
通常のミラー又はファセットは図示されていない。ＳＢ
Ｒタイプのダイオードレーザの製造に関する更なる詳細
は、その内容が本文中に組み込まれる参照関連出願及び
文献において見つけられる。
【００４０】本発明は特定の実施の形態に関連して述べ
られてきたが、先の記述によって多くの代替物、変更物
及び変形物が明白であることが当業者には明らかであろ
う。従って、本発明は請求の範囲の精神及び範囲内に係
る全てのこのような代替物、変更物及び変形物を含むよ
う意図される。
られてきたが、先の記述によって多くの代替物、変更物
及び変形物が明白であることが当業者には明らかであろ
う。従って、本発明は請求の範囲の精神及び範囲内に係
る全てのこのような代替物、変更物及び変形物を含むよ
う意図される。
【図１】レージング波長（λ）のＱＷキャリア密度
（σ）依存を示すグラフである。
（σ）依存を示すグラフである。
【図２】一般的なＡｌＧａＩｎＰ選択埋込みリッジ（Ｓ
ＢＲ）導波路レーザダイオードの断面図である。
ＢＲ）導波路レーザダイオードの断面図である。
【図３】ＡｌＧａＩｎＰ選択埋込みリッジ（ＳＢＲ）導
波路レーザにおける、２つのリッジ幅ｈ1 ( 約１００ｎ
ｍ )及びｈ2 ( 約２００ｎｍ )の基本モード損失
（α00）のストライプの幅依存を示すグラフである。
波路レーザにおける、２つのリッジ幅ｈ1 ( 約１００ｎ
ｍ )及びｈ2 ( 約２００ｎｍ )の基本モード損失
（α00）のストライプの幅依存を示すグラフである。
【図４】本発明によるマルチ波長レーザの一つの形態の
断面図である。
断面図である。
【図５】本発明によるマルチ波長レーザの別の形態の断
面図である。
面図である。
【図６】上部クラッド層の厚さの関数としてのモード損
失を示すグラフである。
失を示すグラフである。
【図７】図６に示される効果を用いるマルチ波長レーザ
アレイの一つの形態の略断面図である。
アレイの一つの形態の略断面図である。
【図８】図６に示される効果を用いるマルチ波長レーザ
アレイの別の形態の略断面図である。
アレイの別の形態の略断面図である。
２２、２４ レージング領域 ２６、３６、３７ 金属接触 ２７ 基板 ２８ 下部クラッド層 ２９ 下部閉じ込め層 ３０ 活性層 ３１ 上部閉じ込め層 ３３ 上部クラッド層 ３４ ブロッキング及びガイド領域 ３５ キャップ ３８ スロット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロス ディー．ブリンガンス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95014 クペルティノ ラムフォード ド ライヴ 21345
Claims (1)
- 【請求項１】 マルチ波長レーザダイオードアレイであ
って、 （ａ）少なくとも第１及び第２の並列ダイオードレーザ
を含む共通の半導体基体を含み、各レーザが細長いウィ
ング領域が側面に配置される細長いリッジ領域を含んで
前記リッジ領域内又はその下にレージング領域を定め、 （ｂ）前記ウィング領域及び前記リッジ領域の下の基体
内に伸長する同じ組成の活性層を含み、 （ｃ）前記ウィング領域が再成長した半導体材料から成
り、前記半導体材料がリッジ領域のモード屈折率よりも
低いモード屈折率を生じてＳＢＲタイプのダイオードレ
ーザを形成し、 （ｄ）第１レーザのリッジ領域の断面が第２レーザのリ
ッジ領域の断面よりも大きく、第２レーザのリッジの側
面に配置するウィング領域へのより大きいアウトカップ
リング損失のために第１レーザがより長い波長λ1 で動
作し、第２レーザがより短い波長λ2 で動作する、マル
チ波長レーザダイオードアレイ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US30603894A | 1994-09-14 | 1994-09-14 | |
| US306038 | 1999-05-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08107254A true JPH08107254A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=23183476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7229360A Pending JPH08107254A (ja) | 1994-09-14 | 1995-09-06 | マルチ波長レーザダイオードアレイ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5982799A (ja) |
| JP (1) | JPH08107254A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH10294533A (ja) * | 1997-02-21 | 1998-11-04 | Toshiba Corp | 窒化物化合物半導体レーザ及びその製造方法 |
| KR20040005269A (ko) * | 2002-07-09 | 2004-01-16 | 엘지이노텍 주식회사 | 두 파장 레이저다이오드 및 그 제조방법 |
| JP2004328011A (ja) * | 1998-12-22 | 2004-11-18 | Sony Corp | 半導体発光装置の製造方法 |
| JP2008066506A (ja) * | 2006-09-07 | 2008-03-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| US11509117B2 (en) | 2019-01-14 | 2022-11-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting element |
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| US5892615A (en) * | 1997-03-17 | 1999-04-06 | Sdl, Inc. | Output power enhancement in optical fiber lasers |
| JP2000011417A (ja) * | 1998-06-26 | 2000-01-14 | Toshiba Corp | 半導体レーザアレイ及びその製造方法、光集積ユニット、光ピックアップ並びに光ディスク駆動装置 |
| US6362916B2 (en) * | 1998-09-25 | 2002-03-26 | Fiver Laboratories | All fiber gain flattening optical filter |
| US6625357B2 (en) * | 1999-03-29 | 2003-09-23 | Tyco Electronics Corporation | Method for fabricating fiducials for passive alignment of opto-electronic devices |
| JP2001308466A (ja) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
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| JP4105857B2 (ja) * | 2001-08-13 | 2008-06-25 | ローム株式会社 | 半導体レーザ素子 |
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| JP5034662B2 (ja) | 2006-06-20 | 2012-09-26 | ソニー株式会社 | 面発光型半導体レーザおよびその製造方法 |
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| JP5787069B2 (ja) * | 2011-03-30 | 2015-09-30 | ソニー株式会社 | 多波長半導体レーザ素子 |
| CN102646676B (zh) * | 2011-11-03 | 2015-06-10 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种tft阵列基板 |
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-
1995
- 1995-09-06 JP JP7229360A patent/JPH08107254A/ja active Pending
-
1997
- 1997-03-17 US US08/818,264 patent/US5982799A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
| US5982799A (en) | 1999-11-09 |
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