JPH09321382A - Laser beam source and application thereof - Google Patents

Laser beam source and application thereof

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Publication number
JPH09321382A
JPH09321382A JP13802296A JP13802296A JPH09321382A JP H09321382 A JPH09321382 A JP H09321382A JP 13802296 A JP13802296 A JP 13802296A JP 13802296 A JP13802296 A JP 13802296A JP H09321382 A JPH09321382 A JP H09321382A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
laser
mode
semiconductor
reflector
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13802296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Nakatsuka
慎一 中塚
Akira Arimoto
昭 有本
Susumu Saito
進 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koki Holdings Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Koki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Koki Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP13802296A priority Critical patent/JPH09321382A/en
Publication of JPH09321382A publication Critical patent/JPH09321382A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the temperature dependency of the waveform of a semiconductor laser while ensuring a wide stabilized temperature range by disposing a reflector having at least two reflective surfaces oppositely to at least one reflective surface of the semiconductor laser. SOLUTION: A laser chip 111 is provided, on the front surface thereof, with a front reflective film 112 of multilayer dielectric having reflectance of 9% for a laser beam and, on the rear surface thereof, with a rear reflective film 113 of multilayer dielectric having reflectance of 50% for the laser beam and then the laser chip 111 is bonded through an In based solder to an Si submount 114. When a semiconductor laser is oscillated, a double external resonator mode formed by the front and rear surfaces of a glass plate is superposed on the longitudinal mode of the semiconductor laser itself. This composite mode satisfies both a narrow half peak width and a wide interval between modes of same intensity. Furthermore, increase of the threshold value due to temperature increase can be canceled.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザプリンタ、光
ディスク、光計測等の光源として用いる半導体レーザと
その応用装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser used as a light source for a laser printer, an optical disk, optical measurement, etc. and its application device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の外部共振器型レーザ光源は図15
に示すような半導体レーザ2の後方端面に対向して反射
面4を設けることにより共振波長範囲の狭い外部共振器
を形成して半導体レーザの発振波長を安定化するもので
あった。尚、図15中、1はヒート・シンク,3はGa
Asからなるミラー・チップ4は端面コーティング(A
23/a−Si95%)を示す。
2. Description of the Related Art A conventional external resonator type laser light source is shown in FIG.
The reflecting surface 4 is provided so as to face the rear end surface of the semiconductor laser 2 as shown in (1) to form an external resonator having a narrow resonance wavelength range and stabilize the oscillation wavelength of the semiconductor laser. In FIG. 15, 1 is a heat sink and 3 is Ga.
The mirror chip 4 made of As has an end face coating (A
1 2 O 3 / a-Si 95%).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におい
ては外部共振器の共振波長は半導体レーザと後方反射面
との距離のみにより決定された。この場合、共振波長相
互の距離と共振波長の鋭さはともにこの距離によって決
まるため、この距離を長くすると外部共振器モード間で
モードホッピングが起こりやすくなり波長の安定性が悪
くなる。一方、この距離を短くすると外部共振器モード
の間隔が広くなるため外部共振器モード間のモードホッ
ピングは起こりにくくなるが外部共振器モードの幅が広
くなるため同一外部共振器モード内で半導体レーザの利
得スペクトルの変化に対応した波長の変動が起こった。
この距離はSi等のサブマウントにこれらの部品を取り
付ける位置精度により決定されたが、この位置精度はレ
ーザ光の波長に比べ大きいため共振器波長のピーク値を
制御することは不可能であった。このため、従来の技術
では波長は安定しても半導体の利得との関係で特性のバ
ラツキの原因になる等の問題点があった。
In the above conventional technique, the resonance wavelength of the external resonator is determined only by the distance between the semiconductor laser and the back reflecting surface. In this case, the distance between the resonance wavelengths and the sharpness of the resonance wavelength are both determined by this distance. Therefore, if this distance is increased, mode hopping easily occurs between the external resonator modes and the wavelength stability deteriorates. On the other hand, if this distance is shortened, the distance between the external resonator modes becomes wider, so that mode hopping between the external resonator modes is less likely to occur, but the width of the external resonator modes becomes wider, so that the semiconductor lasers in the same external resonator mode are A wavelength change corresponding to the change of the gain spectrum occurred.
This distance was determined by the positional accuracy with which these parts were attached to the submount such as Si, but this positional accuracy was larger than the wavelength of the laser light, so it was impossible to control the peak value of the resonator wavelength. . Therefore, the conventional technique has a problem that, even if the wavelength is stable, it causes variations in characteristics in relation to the gain of the semiconductor.

【0004】本発明においては先づ上記のような従来技
術の問題点を解決して波長の制御性を増大せしめる。第
2点として波長の安定のみではなく半導体レーザ自体の
温度特性を補償する技術を提供する。さらに第3にこの
ような技術を複数の発振領域を有するアレイ型素子に応
用することを目的とした。
In the present invention, the controllability of the wavelength is increased by solving the above-mentioned problems of the prior art. A second point is to provide a technique for compensating not only the wavelength stability but also the temperature characteristic of the semiconductor laser itself. Thirdly, the purpose of applying such a technique to an array type device having a plurality of oscillation regions is to be applied.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は半導体レーザの
一方の反射面に対向して少なくとも二つの反射面をもつ
反射体を設置するものである。レーザ発振の為にはこの
反射体の一方の反射面と半導体レーザの反射面または反
射体の反射面同志で形成される光共振器のうち少なくと
も一つの共振波長を上記半導体構造の光利得スペクトル
の半値幅内に制御する。更には、前記両共振器のうち、
実効的光波長が最も短かいものの共振波長を上記半導体
構造の光利得スペクトルの半値幅内に制御するのが良
い。
According to the present invention, a reflector having at least two reflecting surfaces is provided facing one reflecting surface of a semiconductor laser. For laser oscillation, at least one resonance wavelength of an optical resonator formed by one of the reflecting surfaces of the reflector and the reflecting surface of the semiconductor laser or the reflecting surface of the reflector is set to the optical gain spectrum of the semiconductor structure. Control within half width. Furthermore, of the two resonators,
It is preferable to control the resonance wavelength of the shortest effective light wavelength within the half width of the optical gain spectrum of the semiconductor structure.

【0006】第2の点として、この最短の光路長の共振
器の共振波長を半導体レーザの使用温度の最大値におけ
る利得スペクトルのピーク波長よりも長い波長に設定す
ることにより通常の半導体レーザで見られる温度変化に
伴う動作電流の変動を補償することも可能であった。
As a second point, by setting the resonance wavelength of the resonator having the shortest optical path length to a wavelength longer than the peak wavelength of the gain spectrum at the maximum operating temperature of the semiconductor laser, the normal semiconductor laser can be used. It was also possible to compensate for variations in operating current due to changes in temperature.

【0007】第3にこのような技術を個別に駆動できる
半導体レーザを集積したアレイ型レーザに適用すると波
長の安定化とともに素子間のクロストークを打ち消す働
きも生ぜせしめ得る。このような最短共振器長の制御は
(1)半導体レーザ及び反射体を取り付ける基体に形成
した突起により両者の間隔を制御すること、(2)反射
体の厚さを制御すること、(3)半導体レーザの反射面
に密着して設けた該反射体に凹みを設けこの凹みの深さ
を制御すること等種々の方法により行い得る。このよう
な半導体レーザを用いることにより従来の半導体レーザ
応用装置で必要であった温度特性補償のための出力モニ
タや光学系の色補正が不要となり光応用装置の小型化、
低価格化に有効であった。
Thirdly, if such a technique is applied to an array type laser in which semiconductor lasers that can be individually driven are integrated, the wavelength can be stabilized and the function of canceling crosstalk between elements can be produced. Such control of the shortest cavity length is (1) controlling the distance between the semiconductor laser and the reflector formed by the protrusions formed on the base body, (2) controlling the thickness of the reflector, and (3). This can be performed by various methods such as providing a recess in the reflector provided in close contact with the reflecting surface of the semiconductor laser and controlling the depth of the recess. By using such a semiconductor laser, the output monitor for temperature characteristic compensation and the color correction of the optical system, which were required in the conventional semiconductor laser application device, are not required, and the optical application device is downsized,
It was effective in lowering the price.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施例1)本発明第1の実施例を図に従い説明する。
光源として用いた半導体レーザチップの光軸に交わる断
面構造及び実装配置の平面図を各々図1,図2に示す。
本構造でまずn−GaAs基板101上にn−(Al
0.5Ga0.50.5In0.5Pクラッド層102、多重量子
井戸活性層103、p−(Al0.5Ga0.50.5In0.5
Pクラッド層104、p−GaAsコンタクト層105
を順次結晶成長した。多重量子井戸活性層103は3層
のGa0.5In0.5Pウエル層(7nm)と4層の(Al
0.5Ga0.50.5In0.5Pバリア層(4nm)を交互に
積層して形成している。次に、この構造に熱CVD法及
びホトリソグラフ技術を用いてSiO2マスクを形成す
る。このSiO2マスクをもちいてp−GaAsコンタ
クト層105及びp−(Al0.5Ga0.50.5In0.5
クラッド層104の一部をエッチングした後、再びこの
SiO2をマスクとして有機金属気相成長法によりn−
GaAsブロック層106を選択成長した。層104の
突起部および層105が残存する領域が、マスクによっ
て残存せしめられた領域である。素子の直列抵抗低減の
ため、SiO2膜を除去した後、p−In0.5Ga0.5
107及びp−GaAs埋込層108を形成した。ウエ
ハの表面にAuを主成分とする電極109を形成し、機
械的研磨及び化学エッチングによりGaAs基板を約1
00μmにエッチングし、GaAs基板側にもAuを主
成分とする電極110を形成した。このような半導体ウ
エハを約600μm間隔でバー状に劈開し、300μm
間隔でチップを分離してレーザチップとした。
(Embodiment 1) A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are plan views showing a cross-sectional structure intersecting the optical axis of a semiconductor laser chip used as a light source and a mounting arrangement, respectively.
In this structure, first, n- (Al
0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P cladding layer 102, multiple quantum well active layer 103, p- (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5
P cladding layer 104, p-GaAs contact layer 105
Were sequentially grown. The multi-quantum well active layer 103 has three Ga 0.5 In 0.5 P well layers (7 nm) and four (Al) layers.
It is formed by alternately laminating 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P barrier layers (4 nm). Next, a SiO 2 mask is formed on this structure by using a thermal CVD method and a photolithographic technique. Using this SiO 2 mask, the p-GaAs contact layer 105 and p- (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P are formed.
After etching a part of the cladding layer 104, again by MOCVD the SiO 2 as a mask n-
The GaAs block layer 106 was selectively grown. A region where the protrusions of the layer 104 and the layer 105 remain is a region left by the mask. In order to reduce the series resistance of the device, after removing the SiO 2 film, p-In 0.5 Ga 0.5 P
107 and a p-GaAs buried layer 108 were formed. An electrode 109 containing Au as a main component is formed on the surface of the wafer, and a GaAs substrate is about 1 by mechanical polishing and chemical etching.
Etching was performed to a depth of 00 μm, and an electrode 110 containing Au as a main component was also formed on the GaAs substrate side. Such a semiconductor wafer is cleaved into bars at intervals of about 600 μm and
The chips were separated at intervals to make laser chips.

【0009】以上のようにして作製したレーザチップ1
11の前面に図2に示す如くレーザ光に対し9%の反射
率の誘電体多層膜よりなる前面反射膜112を、後面に
レーザ光に対し50%の反射率の誘電体多層膜よりなる
後面反射膜113を設け、In系半田を用いてSiサブ
マウント114に図2のように接着した。レーザチップ
の後面側には41〜41.5μmの間隔をおいて厚さ約
100μmのガラス板115を半導体レーザの端面と平
行に取り付けてある。ガラス板114には半導体レーザ
側に反射率50%の誘電体多層膜116が、半導体レー
ザの反射側に反射率100%の誘電体多層膜117が設
けてある。レーザチップとガラス板はSiサブマウント
上にホトリソグラフ技術を用いて形成した突起118に
より正確に41〜41.5μmの間隔に設置できる。反
射膜自体の構成は周知の方法で良い。
Laser chip 1 produced as described above
As shown in FIG. 2, a front reflection film 112 made of a dielectric multilayer film having a reflectance of 9% with respect to the laser light is provided on the front surface of 11, and a rear surface made of a dielectric multilayer film having a reflectance of 50% with respect to the laser light on the rear surface. A reflective film 113 was provided and was bonded to the Si submount 114 using In solder as shown in FIG. On the rear surface side of the laser chip, a glass plate 115 having a thickness of about 100 μm is attached in parallel with the end surface of the semiconductor laser at intervals of 41 to 41.5 μm. The glass plate 114 is provided with a dielectric multilayer film 116 having a reflectance of 50% on the semiconductor laser side and a dielectric multilayer film 117 having a reflectance of 100% on the reflecting side of the semiconductor laser. The laser chip and the glass plate can be set at an exact distance of 41 to 41.5 μm by the projection 118 formed on the Si submount by using the photolithography technique. The structure of the reflective film itself may be a known method.

【0010】Siサブマウントの突起118は以下のよ
うにして形成した。まず、Siウエハ119に熱気相反
応によりSiO2膜120を2μm形成したのち、ホト
リソグラフ技術を用いて幅41μmのホトマスクパタン
を形成しリアクティブイオンエッチ法によりSiO2
120をエッチングした。次ぎにSiO2膜120をマ
スクとしてSiを約10μmエッチングすると図3に示
すような断面構造が形成される。リアクティブイオンエ
ッチによるSiO2膜120のサイドエッチはほとんど
なく、レーザチップ111とガラス板115の間隔がこ
のSiO2膜120の幅により規定されるため、41〜
41.5μmという高精度の位置制御を容易に行うこと
ができる。
The protrusion 118 of the Si submount was formed as follows. First, a SiO 2 film 120 having a thickness of 2 μm was formed on a Si wafer 119 by a thermal gas phase reaction, and then a photomask pattern having a width of 41 μm was formed using a photolithographic technique, and the SiO 2 film 120 was etched by a reactive ion etching method. Next, Si is etched by about 10 μm using the SiO 2 film 120 as a mask to form a sectional structure as shown in FIG. There is almost no side etching of the SiO 2 film 120 due to the reactive ion etching, and the distance between the laser chip 111 and the glass plate 115 is defined by the width of the SiO 2 film 120.
It is possible to easily perform highly accurate position control of 41.5 μm.

【0011】以上のような状態で半導体レーザを発振さ
せると、半導体レーザ自身の縦モードにガラス板の前面
により形成される共振器モード121及び後面により形
成される共振器モード122の2重の外部共振器モード
が重責する。2つの外部共振モードが複合した外部共振
器モードを図4に示す。ガラス板後面による共振器モー
ド122はモード間隔が小さいが、モードの幅も小さ
い。一方、ガラス板前面による共振器はモード間隔が広
くなっているので、両者の複合したモードはせまい半値
幅と、同強度の他のモードとの広い間隔を両立できる。
このとき実効共振器長の短かいほうの共振器のピーク波
長と半導体の利得スペクトルの半値幅の内に入るように
制御する必要があった。しかし、本発明により、0度か
ら100度の範囲でモードホッピングが起こらず温度に
よる波長変化が0.01nm/℃という値が実現でき
た。
When the semiconductor laser is oscillated in the above-described state, the external mode of the semiconductor laser itself is a double external mode of the resonator mode 121 formed by the front surface and the resonator mode 122 formed by the rear surface of the glass plate. The resonator mode is heavily responsible. FIG. 4 shows an external resonator mode in which two external resonance modes are combined. The resonator mode 122 formed by the rear surface of the glass plate has a small mode interval but a small mode width. On the other hand, since the resonator formed by the front surface of the glass plate has a wide mode interval, the combined modes of the two can achieve both a narrow half width and a wide interval with another mode having the same intensity.
At this time, it was necessary to control so that the effective resonator length was within the peak wavelength of the shorter resonator and the half-value width of the gain spectrum of the semiconductor. However, according to the present invention, mode hopping did not occur in the range of 0 to 100 degrees, and a wavelength change with temperature of 0.01 nm / ° C was realized.

【0012】さらに、本実施例ではガラス板の位置を正
確に合わせることにより温度特性の補償も行っている。
常温(25度)での半導体レーザの利得スペクトル12
3の最大値は波長685nmにあり、これに最も近接し
た外部共振器モードは687.5nmであった。半導体
レーザの温度が上昇すると通常しきい値電流が増大する
が、本実施例の場合温度上昇に伴いこの温度での半導体
レーザの利得スペクトルの最大値124が0.3nm/
℃で長波長側に移動するため外部共振器とのマッチング
が良くなり、温度上昇によるしきい値の上昇を打ち消
す。このような補償効果により半導体レーザの特性が見
かけ上温度に依存しない素子が実現可能となった。本実
施例においては半導体レーザのへき開面により形成され
る1対の反射面をもつファブリペロー型レーザについて
述べたが、3ケ以上の反射面によるリングレーザや複数
の反射構造をもつ分布帰還形レーザにおいても本発明の
適用により同様の効果が得られる。
Further, in this embodiment, the temperature characteristic is compensated by accurately aligning the position of the glass plate.
Gain spectrum of semiconductor laser at room temperature (25 degrees) 12
The maximum value of 3 was at a wavelength of 685 nm, and the closest external resonator mode was 687.5 nm. When the temperature of the semiconductor laser rises, the threshold current usually increases, but in the case of this embodiment, the maximum value 124 of the gain spectrum of the semiconductor laser at this temperature is 0.3 nm /
Since it moves to the long wavelength side at ℃, the matching with the external resonator is improved, and the rise in the threshold value due to the rise in temperature is canceled out. Due to such compensation effect, an element in which the characteristics of the semiconductor laser apparently do not depend on temperature can be realized. In the present embodiment, the Fabry-Perot type laser having a pair of reflecting surfaces formed by the cleaved surface of the semiconductor laser has been described, but a ring laser having three or more reflecting surfaces or a distributed feedback laser having a plurality of reflecting structures. Also in, the same effect can be obtained by applying the present invention.

【0013】(実施例2)本発明第2の実施例を図に従
い説明する。光源として用いた半導体レーザチップの断
面構造及び実装配置の平面図を各々図5、図6に示す。
本構造ではまずn−GaAs基板101上にn−(Al
0.5Ga0.50.5In0.5Pクラッド層102、多重量子
井戸活性層103、p−(Al0.5Ga0.50.5In0.5
Pクラッド層104、p−GaAsコンタクト層105
を順次結晶成長した。多重量子井戸活性層103は3層
のGa0.5In0.5Pウエル層(7nm)と4層の(Al
0.5Ga0.50.5In0.5Pバリア層(4nm)を交互に
積層して形成している。次に、この構造に熱CVD法及
びホトリソグラフ技術を用いて2本のストライプ状Si
2マスクを間隔約10μmで形成する。このSiO2
スクをもちいてp−GaAsコンタクト層105及びp
−(Al0.5Ga0.50.5In0.5Pクラッド層104の
一部をエッチングする。図5に105として示した領域
はマスクによって残存させた領域である。この後、再び
このSiO2をマスクとして有機金属気相成長法により
n−GaAsブロック層106を選択成長した。素子の
直列抵抗低減のため、SiO2膜を除去した後、p−G
aAs埋込層108を形成した。ウエハの表面にAuを
主成分とする電極109を形成し、機械的研磨及び化学
エッチングによりGaAs基板を約100μmにエッチ
ングし、GaAs基板側にもAuを主成分とする電極1
10を形成した。このような半導体ウエハを約600μ
m間隔でバー状に劈開し、300μm間隔でチップを分
離してレーザチップとした。
(Embodiment 2) A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 5 and 6 are plan views showing the sectional structure and mounting arrangement of the semiconductor laser chip used as the light source, respectively.
In this structure, first, n- (Al
0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P cladding layer 102, multiple quantum well active layer 103, p- (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5
P cladding layer 104, p-GaAs contact layer 105
Were sequentially grown. The multi-quantum well active layer 103 has three Ga 0.5 In 0.5 P well layers (7 nm) and four (Al) layers.
It is formed by alternately laminating 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P barrier layers (4 nm). Next, two stripes of Si are formed on this structure by using a thermal CVD method and a photolithographic technique.
O 2 masks are formed at intervals of about 10 μm. Using this SiO 2 mask, the p-GaAs contact layer 105 and p
-(Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P A part of the clad layer 104 is etched. The area designated by 105 in FIG. 5 is the area left by the mask. After that, the n-GaAs block layer 106 was selectively grown again by metalorganic vapor phase epitaxy using the SiO 2 as a mask. In order to reduce the series resistance of the device, after removing the SiO 2 film, p-G
The aAs embedded layer 108 was formed. The electrode 109 containing Au as a main component is formed on the surface of the wafer, the GaAs substrate is etched to about 100 μm by mechanical polishing and chemical etching, and the electrode 1 containing Au as a main component is also formed on the GaAs substrate side.
Formed 10. About 600μ of such semiconductor wafer
Cleaved into bars at m intervals and laser chips separated at 300 μm intervals.

【0014】以上のようにして作製したレーザチップの
前面にレーザ光に対し9%の反射率の前面反射膜112
を、後面にレーザ光に対し50%の反射率の後面反射膜
113を設け、In系半田を用いてSiサブマウント1
14に図6のように接着した。レーザチップの後面側に
は約100μmの間隔をおいて厚さ約30μmの反射板
201を半導体レーザの端面と平行に取り付けてある。
反射板201は図7の断面図に示すように厚さ約100
μmのガラス基板202上にSi34とSiO2を積層
することにより形成した高反射膜203、位相制御用の
SiO2膜204、Si34とSiO2を堆積することに
より形成した50%反射膜205により構成されてい
る。
On the front surface of the laser chip manufactured as described above, the front reflection film 112 having a reflectance of 9% with respect to the laser light.
A rear reflection film 113 having a reflectance of 50% with respect to the laser light is provided on the rear surface of the Si submount 1 using In-based solder.
It was adhered to 14 as shown in FIG. On the rear surface side of the laser chip, a reflector plate 201 having a thickness of about 30 μm is attached at intervals of about 100 μm in parallel with the end surface of the semiconductor laser.
The reflector 201 has a thickness of about 100 as shown in the sectional view of FIG.
A highly reflective film 203 formed by stacking Si 3 N 4 and SiO 2 on a glass substrate 202 of μm, a SiO 2 film 204 for phase control, and formed by depositing Si 3 N 4 and SiO 2 50 % Reflection film 205.

【0015】以上のような状態で半導体レーザを発振さ
せると、半導体レーザ自身の縦モードに反射板201の
高反射膜203及び50%反射膜205により形成され
る2重の外部共振器モードが重積する。2つの外部共振
器モード及びそれらが複合した外部共振器モードは実施
例1と同様に図4のようになる。図に示すように、複合
外部共振器モードは個々のモードの幅は半導体レーザの
後面反射膜113と50%反射膜205により形成され
る共振器により規定され、同強度の他のモードまでのモ
ード間隔は高反射膜203と50%反射膜205により
形成される良好なレーザ特性を得るためには、共振器長
の短い方の共振器の長さを、共振波長のピークが半導体
の利得スペクトルの半値幅の内になるように制御する必
要があった。外部共振器モードにより規定されるので広
いモード間隔と狭いスペクトル幅を両立できる。これに
より、0度から100度の範囲でモードホッピングが起
こらず温度による波長変化が0.01nm/℃という値
が実現できた。
When the semiconductor laser is oscillated in the above-described state, the double external resonator mode formed by the high reflection film 203 and the 50% reflection film 205 of the reflection plate 201 is added to the longitudinal mode of the semiconductor laser itself. Pile up. The two external resonator modes and the external resonator mode in which they are combined are as shown in FIG. 4 as in the first embodiment. As shown in the figure, in the composite external resonator mode, the width of each mode is defined by the resonator formed by the rear reflection film 113 of the semiconductor laser and the 50% reflection film 205, and the modes up to other modes of the same intensity are obtained. In order to obtain a good laser characteristic formed by the high reflection film 203 and the 50% reflection film 205, the interval is the length of the resonator having the shorter resonator length, and the peak of the resonance wavelength is the gain spectrum of the semiconductor. It was necessary to control it so that it was within the half-width. Since it is defined by the external resonator mode, a wide mode interval and a narrow spectral width can both be achieved. As a result, mode hopping did not occur in the range of 0 to 100 degrees, and a wavelength change due to temperature of 0.01 nm / ° C was achieved.

【0016】反射板の構成はチップサイズに分割したこ
とを除けば光学エタロンと同様であり、大口径基板上に
反射板を形成した後、チップサイズに分割することによ
り大量に作成できるので安価に形成可能であった。実施
例1と同様にエタロンの反射波長を正確に合わせること
により温度特性の補償も行うことも可能であった。
The structure of the reflection plate is the same as that of the optical etalon except that it is divided into chips, and a large amount can be produced by dividing the chips into chips after forming the reflection plate on a large-diameter substrate. It was possible to form. It was also possible to compensate for the temperature characteristic by precisely matching the reflection wavelength of the etalon as in the first embodiment.

【0017】また、本実施例の場合、アレイ状の半導体
レーザの個々の波長が外部共振器により決定されるため
ストライプごとに色補正を行う必要がなく、また温度特
性が補償されているため従来のアレイレーザで問題であ
ったストライプ間のクロストークの問題も解決された。
Further, in the case of the present embodiment, since the individual wavelengths of the arrayed semiconductor lasers are determined by the external resonator, it is not necessary to perform color correction for each stripe, and the temperature characteristics are compensated, so that the conventional method is used. The problem of crosstalk between stripes, which was a problem with the array lasers of the above, was also solved.

【0018】次に本アレイ素子を図16に示すようなレ
ーザビームプリンタ用の光源として用いた例を説明す
る。尚、図16中、5は半導体レーザ光源、612光学
系、7はポリゴンミラー、8は走査レンズ系、9は感光
ドラムを示す。レーザビームプリンタの高速化のために
複数本のレーザストライプを持つアレイ素子を用いて複
数本のラインを同時にスキャンする方式が有効である。
しかし、アレイ素子においては熱的相互干渉により個々
のストライプが全く独立には駆動されず一方のストライ
プの駆動状態が他方の特性に影響する、所謂熱的クロス
トークが問題であった。しかし、本発明による特性の安
定化を行なえば複数のストライプを一度に特性安定化出
来るため、上記のような熱的安定性の問題は容易に解決
できる。
Next, an example in which the present array element is used as a light source for a laser beam printer as shown in FIG. 16 will be described. In FIG. 16, 5 is a semiconductor laser light source, 612 optical system, 7 is a polygon mirror, 8 is a scanning lens system, and 9 is a photosensitive drum. In order to speed up the laser beam printer, it is effective to simultaneously scan a plurality of lines by using an array element having a plurality of laser stripes.
However, in the array element, so-called thermal crosstalk is a problem in which the individual stripes are not driven independently of each other due to thermal mutual interference and the driving state of one stripe affects the characteristics of the other. However, if the characteristics are stabilized according to the present invention, the characteristics of a plurality of stripes can be stabilized at one time, so that the problem of thermal stability as described above can be easily solved.

【0019】(実施例3)本発明第3の実施例を図に従
い説明する。光源として用いた半導体レーザチップの断
面構造及び実装配置を図8、図9に示す。本構造でまず
n−GaAs基板101上にn−Al0.5Ga0.5Asク
ラッド層301、多重量子井戸活性層302、p−Al
0.5Ga0.5Asクラッド層303、p−GaAsコンタ
クト層105を順次結晶成長した。多重量子井戸活性層
302は3層のGa0.9Al0.1Asウエル層(7nm)
と4層のGa0.7Al0.3Asバリア層(4nm)を交互
に積層して形成している。次に、この構造に熱CVD法
及びホトリソグラフ技術を用いて2本のストライプ状S
iO2マスクを間隔約10μmで形成する。このSiO2
マスクをもちいてp−GaAsコンタクト層105及び
p−Al0.5Ga0.5Asクラッド層303の一部をエッ
チングした後、再びこのSiO2をマスクとして有機金
属気相成長法によりn−GaAsブロック層106を選
択成長した。素子の直列抵抗低減のため、SiO2膜を
除去した後、p−GaAs埋込層108を形成した。ウ
エハの表面にAuを主成分とする電極109を形成し、
機械的研磨及び化学エッチングによりGaAs基板を約
100μmにエッチングし、GaAs基板側にもAuを
主成分とする電極110を形成した。このような半導体
ウエハを約600μm間隔でバー状に劈開し、300μ
m間隔でチップを分離してレーザチップとした。
(Embodiment 3) A third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The sectional structure and mounting arrangement of the semiconductor laser chip used as the light source are shown in FIGS. In this structure, first, an n-Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer 301, a multiple quantum well active layer 302, and p-Al are formed on an n-GaAs substrate 101.
The 0.5 Ga 0.5 As clad layer 303 and the p-GaAs contact layer 105 were sequentially crystal-grown. The multiple quantum well active layer 302 is composed of three Ga 0.9 Al 0.1 As well layers (7 nm).
And four Ga 0.7 Al 0.3 As barrier layers (4 nm) are alternately laminated. Then, two stripes S are formed on this structure by using a thermal CVD method and a photolithographic technique.
An iO 2 mask is formed with a spacing of about 10 μm. This SiO 2
After the p-GaAs contact layer 105 and a part of the p-Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 303 are etched using a mask, the n-GaAs block layer 106 is formed again by metalorganic vapor phase epitaxy using this SiO 2 as a mask. Selectively grown. In order to reduce the series resistance of the device, the SiO 2 film was removed and then the p-GaAs buried layer 108 was formed. An electrode 109 containing Au as a main component is formed on the surface of the wafer,
The GaAs substrate was etched to about 100 μm by mechanical polishing and chemical etching, and the electrode 110 containing Au as a main component was also formed on the GaAs substrate side. Such a semiconductor wafer is cleaved into bars at intervals of about 600 μm,
Chips were separated at m intervals to obtain laser chips.

【0020】以上のようにして作製したレーザチップの
前面にレーザ光に対し9%の反射率の前面反射膜112
を、後面にレーザ光に対し50%の反射率の後面反射膜
113を設け、In系半田を用いてSiサブマウント1
14に図9のように接着した。レーザチップの後面には
深さ41〜41.5μmの凹み304を設けた厚さ約1
00μmのガラス板305が取り付けられておりガラス
板の後面には高反射膜203、前面には50%反射膜2
05が形成されている。
On the front surface of the laser chip manufactured as described above, a front reflection film 112 having a reflectance of 9% for laser light is formed.
A rear reflection film 113 having a reflectance of 50% with respect to the laser light is provided on the rear surface of the Si submount 1 using In-based solder.
14 was adhered as shown in FIG. A depth of 41 to 41.5 μm is provided on the rear surface of the laser chip and a thickness of about 1 is provided.
A glass plate 305 of 00 μm is attached, a high reflection film 203 on the rear surface of the glass plate, and a 50% reflection film 2 on the front surface.
05 is formed.

【0021】以上のような状態で半導体レーザを発振さ
せると、半導体レーザ自身の縦モードに反射板305の
高反射膜203及び50%反射膜205により形成され
る2重の外部共振器モードが重責する。2つの外部共振
器モード及びそれらが複合した外部共振器モードは実施
例1と同様に図4のようになる。図に示すように、複合
外部共振器モードは個々のモードの幅は高反射膜203
と50%反射膜205により形成される共振器により規
定され同強度の他のモードまでのモード間隔は50%反
射膜205とレーザの後面反射膜113により形成され
る外部共振器モードにより規定されるので広いモード間
隔と狭いスペクトル幅を両立できる良好なレーザ特性を
得るためには共振器長の短かい50%反射膜205とレ
ーザ後面反射膜により形成される共振器の共振波長を半
導体の利得スペクトルの半値幅内に設定する必要があっ
た。これにより、0度から100度の範囲でモードホッ
ピングが起こらず温度による波長変化が0.01nm/
℃という値が実現できた。ガラス板の凹みの深さはリア
クティブイオンエッチ法により正確に50〜50.5μ
mに制御することができた。本実施例により、波長は異
なるが実施例1と同様の効果が得られることは言うまで
もない。
When the semiconductor laser is oscillated in the above-mentioned state, the double external resonator mode formed by the high reflection film 203 and the 50% reflection film 205 of the reflection plate 305 has a heavy influence on the longitudinal mode of the semiconductor laser itself. To do. The two external resonator modes and the external resonator mode in which they are combined are as shown in FIG. 4 as in the first embodiment. As shown in the figure, the width of each of the composite external resonator modes is high in the reflective film 203.
And a mode interval up to another mode of the same intensity defined by the resonator formed by the 50% reflection film 205 and the external cavity mode formed by the 50% reflection film 205 and the laser rear reflection film 113. Therefore, in order to obtain good laser characteristics that can achieve both a wide mode interval and a narrow spectral width, the resonance wavelength of the resonator formed by the 50% reflective film 205 having a short resonator length and the laser rear surface reflective film is set to the gain spectrum of the semiconductor. It was necessary to set it within the half-width of. As a result, mode hopping does not occur in the range of 0 to 100 degrees and the wavelength change with temperature is 0.01 nm /
The value of ℃ was achieved. The depth of the recess of the glass plate is exactly 50 to 50.5 μm by the reactive ion etching method.
It was possible to control to m. It is needless to say that the same effect as that of the first embodiment can be obtained according to the present embodiment although the wavelength is different.

【0022】(実施例4)本発明第4の実施例を図に従
い説明する。光源として用いた半導体レーザチップの断
面構造及び上面図を図10、図11に示す。本構造でま
ずp−SiC(6H)基板401上にp−Al0.2Ga
0.8Nクラッド層402、多重量子井戸活性層403、
n−Al0.2Ga0.8Nクラッド層404、n−GaNコ
ンタクト層405を順次結晶成長した。多重量子井戸活
性層403は7層のAl0.1Ga0.7In0.2Nウエル層
(2nm)と8層のAl0.3Ga0.7Nバリア層(2n
m)を交互に積層して形成している。
(Embodiment 4) A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A sectional structure and a top view of the semiconductor laser chip used as the light source are shown in FIGS. In this structure, first, p-Al 0.2 Ga is formed on the p-SiC (6H) substrate 401.
0.8 N cladding layer 402, multiple quantum well active layer 403,
The n-Al 0.2 Ga 0.8 N cladding layer 404 and the n-GaN contact layer 405 were sequentially crystal-grown. The multiple quantum well active layer 403 is composed of 7 layers of Al 0.1 Ga 0.7 In 0.2 N well layers (2 nm) and 8 layers of Al 0.3 Ga 0.7 N barrier layers (2n).
m) are alternately laminated.

【0023】p−SiC基板の表面にはリン打ち込みに
より厚さ約0.5μmのn−SiC層406が設けてあ
り、半導体レーザの導波路となるストライプ状の領域の
み幅約3μm、高さ1μmのリッジ407が2本、間隔
10μmで並行して形成されている。このような段差を
もつ基板上に結晶成長を行うと、活性層403にも図1
0のような段差が形成され、これが光導波構造となる。
このような段差を利用した光導波構造はAlGaAs系
やAlGaInP系などの他の材料系では信頼性に問題
を起こすが、一平方センチメートル当たり107個以下
の欠陥密度であれば充分な信頼性が得られるGaN系結
晶においてはこの構造で充分な高信頼度の半導体レーザ
が得られる。
On the surface of the p-SiC substrate, an n-SiC layer 406 having a thickness of about 0.5 μm is provided by phosphorus implantation, and only a stripe region serving as a waveguide of the semiconductor laser has a width of about 3 μm and a height of 1 μm. Two ridges 407 are formed in parallel at intervals of 10 μm. When crystal growth is performed on a substrate having such a step, the active layer 403 is also formed as shown in FIG.
A step like 0 is formed, and this becomes an optical waveguide structure.
The optical waveguide structure using such a step causes a reliability problem in other material systems such as AlGaAs system and AlGaInP system, but if the defect density is 10 7 or less per square centimeter, sufficient reliability can be obtained. With this structure, a sufficiently reliable semiconductor laser can be obtained in the GaN-based crystal.

【0024】ウエハの表面にAuを主成分とする電極1
09を形成し、機械的研磨及び化学エッチングによりS
iC基板401を約100μmにエッチングし、GaA
s基板側にもAuを主成分とする電極110を形成し
た。次ぎに、リアクティブイオンエッチング法によりこ
のウエハに幅30μmの溝407を設ける。溝の壁面は
垂直に加工されて反射面の働きをする。このようなウエ
ハを溝の後方に約50μmレーザストライプが残るよう
にへき開した。レーザチップの前面にレーザ光に対し9
%の反射率の前面反射膜112を、後面にレーザ光に対
し100%の反射の後面反射膜113を設た。
Electrode 1 containing Au as a main component on the surface of the wafer
09 is formed, and S is formed by mechanical polishing and chemical etching.
Etching the iC substrate 401 to about 100 μm,
The electrode 110 containing Au as a main component was also formed on the s substrate side. Next, a groove 407 having a width of 30 μm is formed in this wafer by the reactive ion etching method. The wall surface of the groove is vertically processed to act as a reflecting surface. Such a wafer was cleaved so that a laser stripe of about 50 μm remained behind the groove. 9 against the laser light on the front of the laser chip
The front reflection film 112 having a reflectance of 100% and the rear reflection film 113 having a reflectance of 100% with respect to the laser light are provided on the rear surface.

【0025】以上のような構造の半導体レーザを発振さ
せると、半導体レーザ自身の縦モードに溝の前面及び後
面の反射により形成される2重の外部共振器モードが重
責する。2つの外部共振器モード及びそれらが複合した
外部共振器モードは実施例1と同様に図4のようにな
る。図に示すように、複合外部共振器モードは個々のモ
ードの幅は50%反射膜205とレーザの後面反射膜1
13により形成される共振器により規定され同強度の他
のモードまでのモード間隔は50%反射膜205同志に
より形成される外部共振器モードにより規定されるので
広いモード間隔と狭いスペクトル幅を両立できる。良好
なレーザ特性を得るためには共振器長の短かい50%反
射膜205同志により形成される共振器の共振波長を半
導体レーザの利得スペクトルの半値幅内に制御する必要
があった。これにより、0度から100度の範囲でモー
ドホッピングが起こらず温度による波長変化が0.01
nm/℃という値が実現できた。
When the semiconductor laser having the above structure is oscillated, the longitudinal mode of the semiconductor laser itself is heavily responsible for the double external resonator mode formed by the reflection on the front and rear surfaces of the groove. The two external resonator modes and the external resonator mode in which they are combined are as shown in FIG. 4 as in the first embodiment. As shown in the figure, the composite external cavity mode has a width of 50% for each mode.
The mode interval up to another mode of the same intensity defined by the resonator formed by 13 is defined by the external resonator mode formed by the 50% reflective films 205, so that a wide mode interval and a narrow spectral width can both be achieved. . In order to obtain good laser characteristics, it is necessary to control the resonance wavelength of the resonator formed by the 50% reflection films 205 having a short resonator length within the half width of the gain spectrum of the semiconductor laser. As a result, mode hopping does not occur in the range of 0 to 100 degrees and the wavelength change due to temperature is 0.01.
A value of nm / ° C was realized.

【0026】(実施例5)本発明第5の実施例を図に従
い説明する。光源として用いた半導体レーザチップの断
面構造及び実装配置図を図12、図13に示す。本構造
ではまずn−GaAs基板101上にn−Zn0.86Mg
0.140.1Se0.9クラッド層501、多重量子井戸活性
層502、p−Zn0.86Mg0.140.1Se0.9クラッド
層503、p−Zn0.86Mg0.14Se歪吸収層504、
p−Zn0.86Mg0.140.1Se0.9第2クラッド層50
5、p−ZnSeコンタクト層506、ZnSe/Zn
Te超格子コンタクト層507、ZnTeコンタクト層
508を順次結晶成長した。多重量子井戸活性層502
は6層のZn0.7Cd0.3Seウエル層(5nm)と7層
のZnS0.1Se0.9バリア層(3nm)を交互に積層し
て形成している。次に、この構造に熱CVD法及びホト
リソグラフ技術を用いて2本のストライプ状のSiO2
マスクを図13に示すような部分的に屈曲したストライ
プ511の形状に形成する。屈曲したストライプは素子
の大部分では間隔約50μmとなっているが、レーザ出
射端では間隔は約5μmとなっている。このSiO2
マスクとしてZnTeコンタクト層508からp−Zn
0.86Mg0.140.1Se0.9第2クラッド層505の途中
までクラッド層を約0.5μm残してエッチングし、さ
らにホトレジストを取り除き残ったSiO2をマスクと
してさらにp−ZnSeキャップ層506までエッチン
グする。
(Embodiment 5) A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 12 and 13 show sectional structures and mounting layouts of the semiconductor laser chip used as the light source. In this structure, first, n-Zn 0.86 Mg is formed on the n-GaAs substrate 101.
0.14 S 0.1 Se 0.9 cladding layer 501, multiple quantum well active layer 502, p-Zn 0.86 Mg 0.14 S 0.1 Se 0.9 cladding layer 503, p-Zn 0.86 Mg 0.14 Se strain absorption layer 504,
p-Zn 0.86 Mg 0.14 S 0.1 Se 0.9 Second cladding layer 50
5, p-ZnSe contact layer 506, ZnSe / Zn
The Te superlattice contact layer 507 and the ZnTe contact layer 508 were sequentially crystal-grown. Multiple quantum well active layer 502
Is formed by alternately stacking 6 Zn 0.7 Cd 0.3 Se well layers (5 nm) and 7 ZnS 0.1 Se 0.9 barrier layers (3 nm). Next, two stripes of SiO 2 are formed on this structure by using a thermal CVD method and a photolithographic technique.
A mask is formed in the shape of a partially bent stripe 511 as shown in FIG. The curved stripes have an interval of about 50 μm in most of the elements, but have an interval of about 5 μm at the laser emission end. Using this SiO 2 as a mask, the ZnTe contact layer 508 passes through p-Zn.
0.86 Mg 0.14 S 0.1 Se 0.9 The second clad layer 505 is etched by leaving the clad layer in the middle up to about 0.5 μm, the photoresist is removed, and the remaining SiO 2 is used as a mask to further etch the p-ZnSe cap layer 506.

【0027】つぎに、SiO2マスクを取り除いた後、
プラズマCVD法によりSiN膜509(膜厚1.2μ
m)を堆積した。堆積したSiN膜509はストライプ
の肩部で薄くなっているためフッ酸系エッチング液で軽
くエッチングすることにより肩部のZnTe層を露出さ
せることができる。ここにホトレジストを約1μm塗布
し酸素プラズマによりエッチバックするとストライプ上
に堆積したSiNの表面が露出する。ここで、CF4
ラズマによりSiNをエッチングするとストライプの先
端のみを露出させることができる。ウエハの表面にAu
を主成分とする電極109を形成し、機械的研磨及び化
学エッチングによりGaAs基板を約100μmにエッ
チングし、GaAs基板側にもAuを主成分とする電極
110を形成した。表面電極109にはそれぞれのスト
ライプを独立に駆動できるように間隙510が設けてあ
る。
Next, after removing the SiO 2 mask,
SiN film 509 (film thickness 1.2μ by plasma CVD method)
m) was deposited. Since the deposited SiN film 509 is thin at the shoulder portion of the stripe, the ZnTe layer at the shoulder portion can be exposed by lightly etching with a hydrofluoric acid-based etching solution. When a photoresist is applied here to a thickness of about 1 μm and etched back by oxygen plasma, the surface of SiN deposited on the stripe is exposed. Here, if SiN is etched by CF 4 plasma, only the tips of the stripes can be exposed. Au on the surface of the wafer
The electrode 109 containing as a main component was formed, the GaAs substrate was etched to about 100 μm by mechanical polishing and chemical etching, and the electrode 110 containing Au as a main component was also formed on the GaAs substrate side. A gap 510 is provided on the surface electrode 109 so that each stripe can be driven independently.

【0028】以上のようにして作製したレーザチップの
前面にレーザ光に対し9%の反射率の前面反射膜112
を、後面にレーザ光に対し50%の反射率の後面反射膜
113を設け、In系半田を用いてSiサブマウント1
14に図13のように接着した。レーザチップの後面側
には約100μmの間隔をおいて厚さ約30μmの反射
板512を半導体レーザの端面と平行に取り付けてあ
る。反射板は厚さ約100μmのp−GaAs基板51
3上にSi34とSiO2を積層することにより形成し
た高反射膜202、位相制御用のSiO2膜203、S
34とSiO2を積層することにより形成した50%
反射膜205により構成されている。p−GaAs基板
513にはそれぞれ半導体レーザの光出射位置に対応す
るようにZn拡散層514が設けられており個々のレー
ザの光出力をモニタする機能も備えている。
On the front surface of the laser chip manufactured as described above, a front reflection film 112 having a reflectance of 9% with respect to laser light is formed.
A rear reflection film 113 having a reflectance of 50% with respect to the laser light is provided on the rear surface of the Si submount 1 using In-based solder.
It was adhered to 14 as shown in FIG. On the rear surface side of the laser chip, a reflecting plate 512 having a thickness of about 30 μm is attached in parallel with the end surface of the semiconductor laser with an interval of about 100 μm. The reflector is a p-GaAs substrate 51 with a thickness of about 100 μm.
3, a high-reflection film 202 formed by stacking Si 3 N 4 and SiO 2 on top of it, a phase-controlling SiO 2 film 203, S
50% formed by laminating i 3 N 4 and SiO 2
It is composed of a reflective film 205. A Zn diffusion layer 514 is provided on the p-GaAs substrate 513 so as to correspond to the light emission position of the semiconductor laser, and also has a function of monitoring the light output of each laser.

【0029】以上のような構造の半導体レーザを発振さ
せると、半導体レーザ自身の縦モードに溝の前面及び後
面の反射により形成される2重の外部共振器モードが重
積する。2つの外部共振器モード及びそれらが複合した
外部共振器モードは実施例1と同様に図4のようにな
る。図に示すように、複合外部共振器モードは個々のモ
ードの幅は高反射膜203と半導体レーザの後面反射膜
113により形成される共振器により規定され同強度の
他のモードまでのモード間隔は50%反射膜205は高
反射膜203により形成される外部共振器モードにより
規定されるので広いモード間隔と狭いスペクトル幅を両
立できる。良好なレーザ特性を得るためには共振器長の
短い50%分射膜205と高反射膜203により形成さ
れる光共振器の共振波長を半導体レーザの発光スペクト
ルの半値幅の内に制御する必要があった。これにより、
0度から100度の範囲でモードホッピングが起こらず
温度による波長変化が0.01nm/℃という値が実現
できた。
When the semiconductor laser having the above structure is oscillated, a double external resonator mode formed by reflection on the front surface and the rear surface of the groove is stacked on the longitudinal mode of the semiconductor laser itself. The two external resonator modes and the external resonator mode in which they are combined are as shown in FIG. 4 as in the first embodiment. As shown in the figure, the width of each mode of the composite external resonator mode is defined by the resonator formed by the high reflection film 203 and the rear surface reflection film 113 of the semiconductor laser, and the mode interval to another mode of the same intensity is Since the 50% reflective film 205 is defined by the external resonator mode formed by the high reflective film 203, a wide mode interval and a narrow spectral width can both be achieved. In order to obtain good laser characteristics, it is necessary to control the resonance wavelength of the optical resonator formed by the 50% emission film 205 having a short resonator length and the high reflection film 203 within the half width of the emission spectrum of the semiconductor laser. was there. This allows
In the range of 0 to 100 degrees, mode hopping did not occur, and the wavelength change with temperature was 0.01 nm / ° C.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、半導体レーザの波長の
温度依存性の減少と広い安定温度範囲が両立出来る上、
半導体レーザの温度特性を外部共振器との結合効率の変
化で補償することにより特性の温度依存のない素子が実
現できる。さらに、アレイ状素子に本発明を適用するこ
とにより、クロストークのないアレイ素子が実現でき
る。
According to the present invention, the temperature dependence of the wavelength of the semiconductor laser can be reduced and a wide stable temperature range can be achieved at the same time.
By compensating the temperature characteristics of the semiconductor laser with changes in the coupling efficiency with the external resonator, it is possible to realize an element whose characteristics do not depend on temperature. Furthermore, by applying the present invention to an array element, an array element without crosstalk can be realized.

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

【図1】本発明第1の実施例の半導体レーザの平面図。FIG. 1 is a plan view of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明第1の実施例の半導体レーザの実装上面
図。
FIG. 2 is a mounting top view of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明第1の実施例のSiサブマウントの断面
図。
FIG. 3 is a sectional view of the Si submount according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の共振器スペクトル利得スペクトルの説
明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a resonator spectrum gain spectrum of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例の半導体レーザの平面
図。
FIG. 5 is a plan view of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明第2の実施例の半導体レーザの実装上面
図。
FIG. 6 is a mounting top view of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明第2の実施例の反射板の断面図。FIG. 7 is a sectional view of a reflector according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明第3の実施例の半導体レーザの平面図。FIG. 8 is a plan view of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明第3の実施例の半導体レーザの実装上面
図。
FIG. 9 is a mounting top view of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明第4の実施例の半導体レーザの平面
図。
FIG. 10 is a plan view of a semiconductor laser according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明第4の実施例の半導体レーザの上面
図。
FIG. 11 is a top view of a semiconductor laser according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明第5の実施例の半導体レーザの平面
図。
FIG. 12 is a plan view of a semiconductor laser according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】本発明第5の実施例の半導体レーザの実装上
面図。
FIG. 13 is a mounting top view of a semiconductor laser according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】従来の波長安定化レーザ。FIG. 14 is a conventional wavelength-stabilized laser.

【図15】従来の外部共振器型レーザ光源を示す断面
図。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a conventional external cavity laser light source.

【図16】本発明の応用たるレーザプリンタを示す説明
図。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a laser printer to which the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…n−GaAs基板、102…n−(Al0.5Ga
0.5)0.5In0.5Pクラッド層、103…多重量子井戸活
性層、104…p−(Al0.5Ga0.5)0.5In0. 5Pクラ
ッド層、105…p−GaAsコンタクト層、106…
n−GaAsブロック層、107…p−In0.5Ga0.5
P、108…p−GaAs埋込層、109…表面電極、
110…裏面電極、111…レーザチップ、112…前
面反射膜、113…後面反射膜、114…Siサブマウ
ント、115…ガラス板、116…反射率50%の誘電
体多層膜、117…反射率100%の誘電体多層膜、1
18…突起、119…Siウエハ、120…SiO
2膜、121…共振器モード、122…共振器モード、
123…常温(25度)での半導体レーザの利得スペク
トル、124…半導体レーザの利得スペクトルの最大
値、201…反射板、202…ガラス基板、203…高
反射膜、204…SiO2膜、205…50%反射膜、
206…実施例3、301…n−Al0.5Ga0.5Asク
ラッド層、302…多重量子井戸活性層、303…p−
Al0.5Ga0.5Asクラッド層、304…凹み、305
…ガラス板、401…p−SiC(6H)基板、402
…p−Al0.2Ga0.8Nクラッド層、403…多重量子
井戸活性層、404…n−Al0.2Ga0. 8Nクラッド
層、405…n−GaNコンタクト層、406…n−S
iC層、407…リッジ、501…n−Zn0.86Mg
0.140.1Se0.9クラッド層、502…多重量子井戸活
性層、503…p−Zn0.86Mg0.140.1Se0.9クラ
ッド層、504…p−Zn0.86Mg0.14Se歪吸収層、
505…p−Zn0.86Mg0.140.1Se0.9第2クラッ
ド層、506…p−ZnSeコンタクト層、507…Z
nSe/ZnTe超格子コンタクト層、508…ZnT
eコンタクト層、509…SiN膜、510…間隙、5
11…屈曲したストライプ、512…反射板、513…
p−GaAs基板、514…Zn拡散層。
101 ... n-GaAs substrate, 102 ... n- (Al 0.5 Ga
0.5) 0.5 In 0.5 P cladding layer, 103 ... MQW active layer, 104 ... p- (Al 0.5 Ga 0.5) 0.5 In 0. 5 P cladding layer, 105 ... p-GaAs contact layer, 106 ...
n-GaAs block layer, 107 ... p-In 0.5 Ga 0.5
P, 108 ... P-GaAs buried layer, 109 ... Surface electrode,
110 ... Back electrode, 111 ... Laser chip, 112 ... Front reflective film, 113 ... Rear reflective film, 114 ... Si submount, 115 ... Glass plate, 116 ... Dielectric multilayer film with reflectance of 50%, 117 ... Reflectance of 100 % Dielectric multilayer film, 1
18 ... Protrusion, 119 ... Si wafer, 120 ... SiO
2 film, 121 ... Resonator mode, 122 ... Resonator mode,
123 ... Gain spectrum of semiconductor laser at room temperature (25 degrees), 124 ... Maximum value of gain spectrum of semiconductor laser, 201 ... Reflector, 202 ... Glass substrate, 203 ... High reflection film, 204 ... SiO 2 film, 205 ... 50% reflective film,
206 ... Example 3,301 ... n-Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer, 302 ... MQW active layer, 303 ... p-
Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer, 304 ... Recessed, 305
... Glass plate, 401 ... p-SiC (6H) substrate, 402
... p-Al 0.2 Ga 0.8 N cladding layer, 403 ... MQW active layer, 404 ... n-Al 0.2 Ga 0. 8 N cladding layer, 405 ... n-GaN contact layer, 406 ... n-S
iC layer, 407 ... Ridge, 501 ... n-Zn 0.86 Mg
0.14 S 0.1 Se 0.9 clad layer, 502 ... Multiple quantum well active layer, 503 ... p-Zn 0.86 Mg 0.14 S 0.1 Se 0.9 clad layer, 504 ... p-Zn 0.86 Mg 0.14 Se strain absorption layer,
505 ... p-Zn 0.86 Mg 0.14 S 0.1 Se 0.9 second cladding layer, 506 ... p-ZnSe contact layer, 507 ... Z
nSe / ZnTe superlattice contact layer, 508 ... ZnT
e contact layer, 509 ... SiN film, 510 ... gap, 5
11 ... Bent stripes, 512 ... Reflector, 513 ...
p-GaAs substrate, 514 ... Zn diffusion layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 進 東京都千代田区大手町二丁目6番2号 日 立工機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Susumu Saito 2-6-2 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nititsu Koki Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】通電により光利得を発生する機能を有する
半導体構造と、該構造を挟んで設けた反射面により形成
される光共振器構造を有する半導体レーザの少なくとも
一方の反射面に対向して少なくとも二つの反射面を有す
る反射体を設置してあることを特徴とするレーザ光源。
1. A semiconductor structure having a function of generating an optical gain when energized and a semiconductor laser having an optical resonator structure formed of a reflecting surface sandwiching the structure, facing at least one reflecting surface. A laser light source comprising a reflector having at least two reflecting surfaces.
【請求項2】請求項第1項記載のレーザ光源において上
記最短の光路長の光共振器の共振波長は上記半導体構造
の想定される動作温度の最大値における利得スペクトル
のピーク波長よりも長い波長に設定されているレーザ光
源。
2. The laser light source according to claim 1, wherein the resonance wavelength of the optical resonator having the shortest optical path length is longer than the peak wavelength of the gain spectrum at the assumed maximum operating temperature of the semiconductor structure. Laser light source set to.
【請求項3】請求項第1項又は第2項の記載のレーザ光
源で上記半導体レーザは同一チップ上に個別に駆動でき
る複数の光共振器構造を有することを特徴とするレーザ
光源。
3. A laser light source according to claim 1, wherein said semiconductor laser has a plurality of optical resonator structures which can be individually driven on the same chip.
【請求項4】請求項第1項から第3項のいずれかに記載
の共振波長の制御は半導体レーザ及び反射体を取り付け
る基体に形成した突起により両者の間隔を制御すること
により行うもの。
4. The control of the resonance wavelength according to any one of claims 1 to 3 is performed by controlling the distance between the semiconductor laser and the reflector by means of a protrusion formed on a base body.
【請求項5】請求項第1項から第3項のいずれかに記載
の共振波長の制御は該反射体の厚さを制御することによ
り行うもの。
5. The control of the resonance wavelength according to any one of claims 1 to 3 is performed by controlling the thickness of the reflector.
【請求項6】請求項第1項から第3項記載の共振波長の
制御は半導体レーザの反射面に密着して設けた該反射体
に凹みを設け該凹みの厚さを制御することにより行うも
の。
6. The control of the resonance wavelength according to any one of claims 1 to 3 is performed by providing a recess in the reflector provided in close contact with the reflecting surface of the semiconductor laser and controlling the thickness of the recess. thing.
【請求項7】請求項第1項から第6項記載のレーザ光源
を用いたレーザ光応用装置。
7. A laser light application device using the laser light source according to any one of claims 1 to 6.
JP13802296A 1996-05-31 1996-05-31 Laser beam source and application thereof Withdrawn JPH09321382A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000196197A (en) * 1998-12-30 2000-07-14 Xerox Corp Structure of nitride laser diode where growth substrate is eliminated and method for manufacturing nitride diode array structure
JP2011055003A (en) * 1998-12-30 2011-03-17 Bluestone Innovations Holdings Lp Structure for nitride based laser diode with growth substrate removed, and method of manufacturing nitride based laser diode array structure

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