JPH0821749B2 - 集積型半導体レ−ザ - Google Patents
集積型半導体レ−ザInfo
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- JPH0821749B2 JPH0821749B2 JP60200650A JP20065085A JPH0821749B2 JP H0821749 B2 JPH0821749 B2 JP H0821749B2 JP 60200650 A JP60200650 A JP 60200650A JP 20065085 A JP20065085 A JP 20065085A JP H0821749 B2 JPH0821749 B2 JP H0821749B2
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- integrated semiconductor
- layer
- waveguide
- waveguides
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- 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
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- H01S5/4037—Edge-emitting structures with active layers in more than one orientation
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は集積型半導体レーザ（以下単に集積型レー
ザと記す）に関し、その横モード制御に関するものであ
る。
ザと記す）に関し、その横モード制御に関するものであ
る。
第４図（ａ）は従来の集積型レーザの一例を示したも
ので、これはいわゆる内部ストライプレーザを５個並列
配置した構造となっている。この第４図と類似のレーザ
は、電流阻止層が無く導波層を持つ転は異なるが、例え
ば文献Appl.Phys.Lett.43pp.1096−1098″に示されてい
る。図において、１はｐ−GaAs基板、２はｎ−GaAs電流
阻止層でかつ吸収層の働きをする。、３はｐ−AlGaAs下
クラッド層、４はｐ−AlGaAs活性層、５はｎ−AlGaAs上
クラッド層、６はｎ側電極、７はｐ側電極、８は電流阻
止層２を貫通するストライプ状の溝である。
ので、これはいわゆる内部ストライプレーザを５個並列
配置した構造となっている。この第４図と類似のレーザ
は、電流阻止層が無く導波層を持つ転は異なるが、例え
ば文献Appl.Phys.Lett.43pp.1096−1098″に示されてい
る。図において、１はｐ−GaAs基板、２はｎ−GaAs電流
阻止層でかつ吸収層の働きをする。、３はｐ−AlGaAs下
クラッド層、４はｐ−AlGaAs活性層、５はｎ−AlGaAs上
クラッド層、６はｎ側電極、７はｐ側電極、８は電流阻
止層２を貫通するストライプ状の溝である。
次に動作について説明する。ｐ電極７に正、ｎ電極６
に負の電圧をかけると、電流はストライプ状の溝８を通
って流れ、該溝上の活性層４に注入される。注入を増加
すると活性層４のうちの溝上部の部分にキャリアの反転
分布が生じ（活性領域）、誘導放出による発光が起き
る。このようにして生じた光は上記ストライプに沿って
導波され、通常の半導体レーザの場合と同様の増殖・帰
還作用により発振に至る。第４図（ｂ），（ｃ）は、各
々横方向の等価的屈折率Ne及び導波光に対する伝搬損失
αを示したもので、これらの分布により５つの溝８上の
活性層４に同等で平行な導波路が形成されている。
に負の電圧をかけると、電流はストライプ状の溝８を通
って流れ、該溝上の活性層４に注入される。注入を増加
すると活性層４のうちの溝上部の部分にキャリアの反転
分布が生じ（活性領域）、誘導放出による発光が起き
る。このようにして生じた光は上記ストライプに沿って
導波され、通常の半導体レーザの場合と同様の増殖・帰
還作用により発振に至る。第４図（ｂ），（ｃ）は、各
々横方向の等価的屈折率Ne及び導波光に対する伝搬損失
αを示したもので、これらの分布により５つの溝８上の
活性層４に同等で平行な導波路が形成されている。
ここで問題にしている集積型レーザは、上記の複数の
導波路の導波光の相互作用により、各エレメントが同じ
波長で一定の位相関係を保って発振する位相同期レーザ
である。このために、各エレメント（ストライプ）の間
隔は数μｍ程度に狭くして光学的結合を図っている。こ
の種のレーザでは、光のコヒーレンスを保ちつつ、発光
部全体の面積が増える分だけ高出力化できるという利点
がある。
導波路の導波光の相互作用により、各エレメントが同じ
波長で一定の位相関係を保って発振する位相同期レーザ
である。このために、各エレメント（ストライプ）の間
隔は数μｍ程度に狭くして光学的結合を図っている。こ
の種のレーザでは、光のコヒーレンスを保ちつつ、発光
部全体の面積が増える分だけ高出力化できるという利点
がある。
従来の集積型レーザは５個のエレメント（導波路）が
等価に構成されているので、５個存在する集積型レーザ
全体としての固有モード（アレイモード）の伝搬定数の
差が小さく、また全ての導波路が同位相となる基本モー
ドに対するモード利得が必ずしも高くない。このため、
横モードが基本モードに制御されず、出射ビームが双峰
形又は複雑な形となるという欠点があった。さらに、従
来の構造で高次モードを遮断するには、ストライプの幅
や間隔を１μｍ以下に作る微細加工を必要とするという
問題点があった。
等価に構成されているので、５個存在する集積型レーザ
全体としての固有モード（アレイモード）の伝搬定数の
差が小さく、また全ての導波路が同位相となる基本モー
ドに対するモード利得が必ずしも高くない。このため、
横モードが基本モードに制御されず、出射ビームが双峰
形又は複雑な形となるという欠点があった。さらに、従
来の構造で高次モードを遮断するには、ストライプの幅
や間隔を１μｍ以下に作る微細加工を必要とするという
問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、集積型レーザのアレイモードを基本モード
に制御することによって、出射ビームを水平方向半値幅
の狭い単峰形に制御するとともに、高い光出力の得られ
る集積型レーザを得ることを目的とする。
れたもので、集積型レーザのアレイモードを基本モード
に制御することによって、出射ビームを水平方向半値幅
の狭い単峰形に制御するとともに、高い光出力の得られ
る集積型レーザを得ることを目的とする。
この発明に係る集積型半導体レーザは、２つ以上の導
波路を隣接して設けた位相同期集積型半導体レーザにお
いて、各導波路における活性領域と吸収領域との間隔が
それぞれ異なるように吸収層に対して傾斜して形成され
た、均一の厚みを有する活性層を備え、各導波路それぞ
れの基本モードの伝搬定数について，該伝搬定数が高い
導波路ほど低い伝搬損失を持つようにしたものである。
波路を隣接して設けた位相同期集積型半導体レーザにお
いて、各導波路における活性領域と吸収領域との間隔が
それぞれ異なるように吸収層に対して傾斜して形成され
た、均一の厚みを有する活性層を備え、各導波路それぞ
れの基本モードの伝搬定数について，該伝搬定数が高い
導波路ほど低い伝搬損失を持つようにしたものである。
この発明においては、各導波路の単体としての伝搬定
数が異なるため、集積化した場合のアレイモードの各伝
搬定数の差が大きくなり、高次モードが遮断されるスト
ライプ間隔が大きくなる。また、基本モードに対する伝
搬損失が最も小さくなるため、注入電流に差がない場合
でも、基本モードのモード利得が最も大きくなり、発振
の横モードは基本モードに制御される。
数が異なるため、集積化した場合のアレイモードの各伝
搬定数の差が大きくなり、高次モードが遮断されるスト
ライプ間隔が大きくなる。また、基本モードに対する伝
搬損失が最も小さくなるため、注入電流に差がない場合
でも、基本モードのモード利得が最も大きくなり、発振
の横モードは基本モードに制御される。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、第４図と同一符号は同一又は相当部分を
示す。11は｛100｝面からストライプと直角方向に傾い
た面方位を持ちｐ−GaAsから成る｛100｝オフ基板、14
は５連のストライプ部で電流阻止層２に対して傾斜して
形成され、各導波路における活性領域と吸収領域（電流
阻止層）との間隔が異なるようにした傾斜活性層であ
る。
１図において、第４図と同一符号は同一又は相当部分を
示す。11は｛100｝面からストライプと直角方向に傾い
た面方位を持ちｐ−GaAsから成る｛100｝オフ基板、14
は５連のストライプ部で電流阻止層２に対して傾斜して
形成され、各導波路における活性領域と吸収領域（電流
阻止層）との間隔が異なるようにした傾斜活性層であ
る。
この構造の具体的実現方法は次の通りである。第２図
（ａ）は｛100｝オフ基板11とストライプ８の方位関係
を示す斜視図である。ｐ−GaAs基板11と電流阻止層２
は、〈100〉方向から〈011〉方向側へ微小角度θ（＜５
゜）だけずれた面を持ち、ストライプ８は〈001〉方向
と直角の〈01〉方向に並行である。同図（ｂ）は、下
クラッド層３と傾斜活性層14を上記基板11と電流阻止層
２上に液相成長した後の｛01｝面断面模式図である。
特異面である、｛100｝面からずれた面の上にはミクロ
な段差が存在し、この段差が〈011〉方向に移動するこ
とによって成長が起きる。このため、成長層が薄い間は
ストライプ部の両側で比較的大きな層厚の差が生じ、結
果的に、ストライプ部の活性層が傾斜して形成される。
なお第２図中の21は基板11の法線を示す。
（ａ）は｛100｝オフ基板11とストライプ８の方位関係
を示す斜視図である。ｐ−GaAs基板11と電流阻止層２
は、〈100〉方向から〈011〉方向側へ微小角度θ（＜５
゜）だけずれた面を持ち、ストライプ８は〈001〉方向
と直角の〈01〉方向に並行である。同図（ｂ）は、下
クラッド層３と傾斜活性層14を上記基板11と電流阻止層
２上に液相成長した後の｛01｝面断面模式図である。
特異面である、｛100｝面からずれた面の上にはミクロ
な段差が存在し、この段差が〈011〉方向に移動するこ
とによって成長が起きる。このため、成長層が薄い間は
ストライプ部の両側で比較的大きな層厚の差が生じ、結
果的に、ストライプ部の活性層が傾斜して形成される。
なお第２図中の21は基板11の法線を示す。
次に作用効果について説明する。電流注入により、ス
トライプ状の溝８上に位置する活性層が活性領域となっ
て、５個のエレメントが互いに結合しつつ発振する点
は、第４図の従来例の場合と同じである。相違点は各エ
レメントの等価屈折率Neと伝搬損失αであり、第１図
（ｂ），（ｃ）に、第４図に対応して横方向のNe及びα
の分布を示している。ｐ−AlGaAs下クラッド層３がある
程度薄い（＜１μｍ）範囲では、傾斜活性層14が電流阻
止層２から遠い程、該層２による吸収・反射の影響が少
ないために、等価屈折率Neは大きく伝搬損失αは小さく
なる。第１図（ｂ），（ｃ）の分布の非対称性はこのよ
うな作用に基づいている。従来例のように各導波路が等
価の場合の基本アレイモードは、中央が最大で左右対称
形の光分布となるが、等価屈折率Neが高い部分に光が集
中する作用により、この実施例の基本アレイモードは光
分布が左側に片寄った形状となり、かつ同図（ｃ）に見
るように、左側程伝搬損失αは小さい。即ち、基本アレ
イモードに対するモード利得が、高次モードに対する利
得より大きくなって、集積型レーザの横モードは基本モ
ードに制御できる。
トライプ状の溝８上に位置する活性層が活性領域となっ
て、５個のエレメントが互いに結合しつつ発振する点
は、第４図の従来例の場合と同じである。相違点は各エ
レメントの等価屈折率Neと伝搬損失αであり、第１図
（ｂ），（ｃ）に、第４図に対応して横方向のNe及びα
の分布を示している。ｐ−AlGaAs下クラッド層３がある
程度薄い（＜１μｍ）範囲では、傾斜活性層14が電流阻
止層２から遠い程、該層２による吸収・反射の影響が少
ないために、等価屈折率Neは大きく伝搬損失αは小さく
なる。第１図（ｂ），（ｃ）の分布の非対称性はこのよ
うな作用に基づいている。従来例のように各導波路が等
価の場合の基本アレイモードは、中央が最大で左右対称
形の光分布となるが、等価屈折率Neが高い部分に光が集
中する作用により、この実施例の基本アレイモードは光
分布が左側に片寄った形状となり、かつ同図（ｃ）に見
るように、左側程伝搬損失αは小さい。即ち、基本アレ
イモードに対するモード利得が、高次モードに対する利
得より大きくなって、集積型レーザの横モードは基本モ
ードに制御できる。
従って本実施例では、従来のようにストライプの幅や
間隔を微細加工することなしに、容易に高次モードを遮
断することができる。また基本モード発振が選択される
ので、水平方向の出射角が非常に狭く、かつ高出力の光
ビームが得られる。
間隔を微細加工することなしに、容易に高次モードを遮
断することができる。また基本モード発振が選択される
ので、水平方向の出射角が非常に狭く、かつ高出力の光
ビームが得られる。
なお、上記実施例ではｐ−GaAs基板として、｛100｝
からずれた面方位のウエハを利用したものを示したが、
第３図で示すように多連ストライプ部の片側が厚い電流
阻止層32を用いてもよい。この場合も、上記実施例の場
合と同様に、上記構造の上へ液相成長によって下クラッ
ド層３、活性層14及び上クラッド層５を順次成長すれ
ば、ストライプ部上で傾斜した活性層14を形成すること
ができ、上記実施例と同様の作用効果を奏する。
からずれた面方位のウエハを利用したものを示したが、
第３図で示すように多連ストライプ部の片側が厚い電流
阻止層32を用いてもよい。この場合も、上記実施例の場
合と同様に、上記構造の上へ液相成長によって下クラッ
ド層３、活性層14及び上クラッド層５を順次成長すれ
ば、ストライプ部上で傾斜した活性層14を形成すること
ができ、上記実施例と同様の作用効果を奏する。
また、上記各実施例では吸収体として作用する層が電
流阻止層を兼ねている内部ストライプ型レーザの場合に
ついて説明したが、電流阻止の機能を持たないCSP（Cha
nneled−Substrate−Planar）型レーザであってもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。
流阻止層を兼ねている内部ストライプ型レーザの場合に
ついて説明したが、電流阻止の機能を持たないCSP（Cha
nneled−Substrate−Planar）型レーザであってもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明に係る集積型半導体レーザに
よれば、２つ以上の導波路を隣接して設けた位相同期集
積型半導体レーザにおいて、各導波路における活性領域
と吸収領域との間隔がそれぞれ異なるように吸収層に対
して傾斜して形成された、均一の厚みを有する活性層を
備え、各導波路それぞれの基本モードの伝搬定数につい
て，該伝搬定数が高い導波路ほど低い伝搬損失を持つよ
うに構成したので、高次の固有モードを遮断しやすく、
また、基本モード発振が選択されるので、水平方向の出
射角が非常に狭く、かつ高出力の光ビームが得られる効
果がある。
よれば、２つ以上の導波路を隣接して設けた位相同期集
積型半導体レーザにおいて、各導波路における活性領域
と吸収領域との間隔がそれぞれ異なるように吸収層に対
して傾斜して形成された、均一の厚みを有する活性層を
備え、各導波路それぞれの基本モードの伝搬定数につい
て，該伝搬定数が高い導波路ほど低い伝搬損失を持つよ
うに構成したので、高次の固有モードを遮断しやすく、
また、基本モード発振が選択されるので、水平方向の出
射角が非常に狭く、かつ高出力の光ビームが得られる効
果がある。
第１図（ａ）はこの発明の一実施例による集積型半導体
レーザの断面正面図、第１図（ｂ），（ｃ）はそれぞれ
該レーザの等価屈折率の分布，伝搬損失の分布を示す
図、第２図（ａ），（ｂ）はそれぞれこの発明の一実施
例による集積型半導体レーザの製造法を示す斜視図，断
面正面図、第３図は他の製造法を説明するための断面正
面図、第４図（ａ）は従来例の集積型半導体レーザの断
面正面図、第４図（ｂ），（ｃ）はそれぞれ該レーザの
等価屈折率分布，伝搬損失の分布を示す図である。 11……｛100｝オフ基板、14……傾斜活性層、2,32……
電流阻止層（吸収層）。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
レーザの断面正面図、第１図（ｂ），（ｃ）はそれぞれ
該レーザの等価屈折率の分布，伝搬損失の分布を示す
図、第２図（ａ），（ｂ）はそれぞれこの発明の一実施
例による集積型半導体レーザの製造法を示す斜視図，断
面正面図、第３図は他の製造法を説明するための断面正
面図、第４図（ａ）は従来例の集積型半導体レーザの断
面正面図、第４図（ｂ），（ｃ）はそれぞれ該レーザの
等価屈折率分布，伝搬損失の分布を示す図である。 11……｛100｝オフ基板、14……傾斜活性層、2,32……
電流阻止層（吸収層）。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (3)
- 【請求項１】２つ以上の導波路を隣接して設けた位相同
期集積型半導体レーザにおいて、各導波路における活性
領域と吸収領域との間隔がそれぞれ異なるように吸収層
に対して傾斜して形成された、均一の厚みを有する活性
層を備え、 各導波路それぞれの基本モードの伝搬定数について，該
伝搬定数が高い導波路ほど低い伝搬損失を持つことを特
徴とする集積型半導体レーザ。 - 【請求項２】上記傾斜した活性層は、上記導波路方向を
軸とする回転方向に、微小角度だけ｛100｝からずれた
面方位を持つ｛100｝オフ基板上に液相成長してなるも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
集積型半導体レーザ。 - 【請求項３】上記傾斜した活性層は、上記複数の導波路
の両側で層厚差を有する吸収層上に液相成長してなるも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
集積型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60200650A JPH0821749B2 (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 集積型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60200650A JPH0821749B2 (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 集積型半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62202582A JPS62202582A (ja) | 1987-09-07 |
| JPH0821749B2 true JPH0821749B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=16427927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60200650A Expired - Lifetime JPH0821749B2 (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 集積型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821749B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11398715B2 (en) * | 2018-02-26 | 2022-07-26 | Panasonic Holdings Corporation | Semiconductor light emitting device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS611076A (ja) * | 1984-06-13 | 1986-01-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザアレイ装置 |
-
1985
- 1985-09-12 JP JP60200650A patent/JPH0821749B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11398715B2 (en) * | 2018-02-26 | 2022-07-26 | Panasonic Holdings Corporation | Semiconductor light emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62202582A (ja) | 1987-09-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |