JPS60218893A - レーザー・ダイオード・アレイ - Google Patents

レーザー・ダイオード・アレイ

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JPS60218893A
JPS60218893A JP60061756A JP6175685A JPS60218893A JP S60218893 A JPS60218893 A JP S60218893A JP 60061756 A JP60061756 A JP 60061756A JP 6175685 A JP6175685 A JP 6175685A JP S60218893 A JPS60218893 A JP S60218893A
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laser
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semiconductor
strip
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光反射部を備える多数のレーザー・ダイオ
ード条帯が半導体内の一つの面に互に間隔を保って平行
に配置され、レーザー・ダイオード条帯の長さ方向にレ
ーザー光を放射するレーザー・ダイオード・プレイに関
するものである。
〔従来の技術〕
多数の条帯形のレーザー・ダイオードを一つの半導体内
に並べて配置することは公知である。半導体内のレーザ
ー・ダイオード条帯の位置は例えば平行に拡がる酸化膜
条帯、平行に拡がる導波条帯、平行に拡がる高抵抗帯状
領域等の手段によって定めることができる。高抵抗帯状
領域型の構造は西独国特許第1439311J号明1i
llI書に記載されている多数のレーザー・ダイオード
条帯な含む半導体デバイスに採用されているが、ここで
はレーザー・ダイオード条帯への分割は冷却を良くする
ために提案されている。
条帯形レーザー・ダイオードの外に面状に拡がったpn
接合を持つレーザー・ダイオードも公知である。
一つの半導体内で隣り合ったレーザー能動領域の間に光
結合が起り、これらの能動領域で発生したレーザー光の
間に相関が生ずることも公知である(西独国特許出願公
告第115(3506号)。
この場合レーザー能動領域の各作用区域の突起部が半導
体区域を越えて重なり合い、誘導放出のた出の発生条件
が満たされない。
〔発明が解決すべき問題点〕
この発明の目的は、レーザー・ダイオード・アレイに対
してレーザー光発生効率を高めて高出力を可能にするこ
とである。
〔問題点の解決手段〕
この目的は特許請求の範囲第1項に特徴として挙げた構
成によって達成される。この発明の種々の実施態様は特
許請求の範囲第2項以下に示されている。
〔作用効果〕
この発明は次の知見に基くものである。多数の単一レー
ザー・ダイオード条帯な互に平行に並べて配置したレー
ザー・ダイオード・アレイでは、レーザー・ダイオード
条帯に平行なレーザー光放出方向から外れた方向に強い
超放射又は希望しない振動モードのレーザー光が発生す
る可能性がある。この種の所望されない放射は例えば1
2.20又は30個等の少数のレーザー・ダイオードの
アレイにも発生し得るものであり、レーザー・ダイオー
ド数がこれ以上に増大するとダイオード数に比例する以
上に急激にこの現象が増強されることが明らかとなった
。実験結果によれば、各レーザー・ダイオード・アレイ
に供給される電流密度の上昇と共に比例性から著しく外
れた状態でしかもアレイ中のレーザー・ダイオード数に
関係して上記の現象が発生する。−見関係のない結果か
ら超比例的に増強する超放射又は所望外振動モード放射
は達成可能の最大放射出力を限定しポンプ電力に対する
有効放射発生効率を悪化させることが明らかとなった。
この発明によるレーザー・ダイオード・アレイにおいて
は予定数又は現実に存在する個数のレーザー・ダイオー
ド条帯ないくつかの群に分け、各群はアレイ中の隣り合
ったレーザL・ダイオード条帯で構成する。一つの群に
所属するレーザー・ダイオードの個数はこの群が占める
半導体区域において発生する超放射の強度が限定され、
又所定の放射方向から外れた方向の振動モードの放射の
形成が僅かであって所望のレーザー放射に比べて強度が
低くポンプ電力の僅かの部分を消費するだけであるよう
に選定する。この発明のアレイにおいて各群に許される
レーザー・ダイオード条帯の最大数は光共振器の比増幅
度と性能の高さ、レーザー・ダイオード条帯の長さと幅
、レーザー・ダイオード条帯相互間の間隔、幅対間隔比
、更にはレーザー・ダイオード条帯の間の光結合の有無
等の境界条件にも関係するので簡単には決められない。
しかしこの発明において問題となるこの最大数は実験に
よってめられる。即ちこの発明の成立に際して聞酒とな
ったポンプ電力を上昇させてもレーザー光出力がそれに
比例して上昇しなくなるレーザー・ダイオード片の数を
実験的に決めればよい。
原則的にはアレイを分割した群のレーザー・ダイオード
条帯の数を上記のような値に限定することは不可能であ
るから、この発明によりそれぞれ規定された個数のダイ
オード条帯を含む群の間にレーザー・ダイオード条帯の
長さ方向に平行に拡がる帯状領域を設けて半導体内に隣
り合せて設けられた群の間を隔離する。この隔離を有効
にするためこの群の間の帯状領域はレーザー・ダイオー
ド・アレイのレーザー光と超放射に対して減衰特性を示
すものとする。この領域はレーザー・ダイオード条帯に
平行に拡がっているから、規定方向に放出されるレーザ
ー光に対してはその減衰特性は少くとも認め得る程度の
障害とはならない。超放射とそれに基くレーザー放射は
共にアレイ内で規定方向から外れた方向に放出されるか
ら、この発明によって設けられた帯状領域に達すると強
く減衰される。
特にこの発明によって設けられた帯状領域により半導体
内で循環路に沿って進むレーザー振動モードは減衰又は
阻市される。これは循環路に沿って進むために必要な方
向変化が半導体空気量境界面においての全反射に基くこ
とによるものである。
このような全反射は無損失であるから、それに対応する
振動モードはしぎい値電流密度が最低である。
この発明によって設けられる帯状領域に関しては、この
領域が超放射と所望されない振動モードに対して強い減
衰特性を示すにも拘らず互に光結合されたレーザー・ダ
イオード条帯で構成されろレーザー・ダイオード・プレ
イに対して必要な光結合を除外するものではないことを
注意しなければならない。これに対しては一つの群の最
外側のレーザー・ダイオード条帯に沿って延びろ帯状領
域が所定の目的の達成に充分な長さ部分だけに拡がり、
残りの長さ部分で障り合せた他の群のレーザー・ダイオ
ード条帯はこの領域によって隔離されないようにするこ
とかできる。
レーザー・ダイオード・アレイに並べて設けられるレー
ザー・ダイオード条帯は通常半導体内の一つの平面内に
並べられる。このような平面配置はこの種のプレイを製
作するエピタキシイエ程の実施にとって特に有利である
この発明によって殺げられた群の間を隔離する帯状領域
の減衰特性について述べて来たが、このような減衰特性
は種々の方法で実現できる。例えばプレイ中の所望され
ない放射の光学的散乱作用とすることかできる。次にこ
の種の放射をレーザーダイオード設置平面から外に偏向
することも減衰作用である。この設置平面の外で発生し
た超放射もそれ以上増幅されることはない。別の減衰方
法はポンプ作用を受けない半導体領域を設げることであ
る。このような半導体領域を隣り合せたダイオード群の
間に置けば、そこでは放射増幅を行うポンプ電流密度が
存在せず、発生した放射は吸収されて無放射遷移に変換
される。このような効果は陽子注入により放射吸収中心
が形成された領域にも考えることができる。このように
領域に進入した超放射およびレーザー光は強い吸収を受
ける。
C実施例〕 実施例についてこの発明を更に詳細に説明する。
図面において2は半導体であり、その−っの平面3に多
数のレーザー・ダイオード条帯4が作ら。
れているが、この条帯はレーザー光5の放出面とナッテ
いる端面だけが示されている。各レーザー・ダイオード
条帯4は平面3内でそれぞれの電極条帯6の下にそれに
沿って延び、この電極を通してポンプ電流を受ける。レ
ーザー・ダイオード4の放出端面と他方の端面はダイオ
ード内を往復するレーザー光に対して反射能を示し、光
共振器を形成する。
アレイ1を構成するレーザー・ダイオード条帯の全体は
この発明により群al b、c、 d、e。
・・・に分割される。図を簡潔にするため各群には少数
のレーザー・ダイオード条帯だけが示されているが、実
際には一つの群に10乃至40個のレーザー・ダイオー
ド条帯が含まれる。この発明のアレイ1ではレーザー・
ダイオード条帯群の数は任意に大きく選ぶことができる
図面にはこの発明によって設けられる領域の種々の実施
形態が11乃至16として示されている。
この発明によるアレイはこの領域の一種類の形態だけを
含んでも、数種類の形態を混合して含んでもよい。11
は半導体2と同じ材料の障壁性条帯であり、12はこの
種の障壁性条帯が陽子注入によって少くともレーザー・
ダイオード形成面3の深さに形成されたものである。1
3と14は所望されない超放射又は所望されない振動モ
ードの放射を放射伝搬面から外に反射又は偏向する実施
形態である。15は半導体に作られた溝形のくぼみであ
り、その内面は少くとも放射伝搬面の区域では散乱性の
粗面となっている。16は15の変形で、最外端のレー
ザー・ダイオード条帯群に属する半導体2の外側面が少
くとも放射伝搬面の区域で散乱性の粗面となっている。
群eの区域で21は、この種の区域においてレーザー・
ダイオード条帯面3内に必然的に発生しこのような超放
射21が領域11に当ると、領域11内に侵入した放射
分は増幅されることなく却って吸収される。このような
放射21に対しては領域11の境界は実際上反射能を示
さず、循環する振動モードを形成させることがある。こ
の循環モードは22として示されている。障壁性の条帯
11の区域では電流導入の必要がないので電極を設けな
い方が有利である。しかし何等かの理由例えば半導体の
一つつ表面に全面的に電極金属化を行う場合には、この
金属化面の下において領域110表面近くの区域(即ち
半導体20表面と内部のレーザー・ダイオード条帯面3
0間)に電気絶、録層を設ける。このような電気絶縁層
は例えば陽子注入によって作ることができる。
特に有利な実施形態は陽子注入された領域又は障壁条帯
12である。この場合レーザー・ダイオード面3の深さ
に陽子注入によって面3に対応する放射伝搬面が形成さ
れる。この領域12に侵入1ナー紹箭射9 l b4子
と子本舗駒f土乙物い匹■σか受ける。
領域13と14は半導体に作られた溝形のくぼみで、傾
斜側面131又は燕尾形に切り込まれた側面141を持
つ。これらの側面に当った放射21は半導体2内に反射
されるか対応する角度で外側に反射される。
半導体2に作られた溝形のくぼみ15の粗面は超放射を
散乱し同じ群区域への逆反射を無しにするから、希望さ
れない振動モード220発生が阻止される。側面16の
粗面についても同様である。
前に述べたようにこれらの領域は半導体内で群a、b、
・・・の間に要求されている分離が達成される深さに形
成される。しかしこれらの領域がレーザー・ダイオード
条帯の全長に亘って拡がらず、例えば15で示すように
隣り合ったレーザー・ダイオード条帯の長さの大部分に
亘って拡・がるようにすることも可能である。条帯の残
りの部分は隣り合せた群の間にある程度の光結合を保持
するのに使われる。
この発明によるアレイのレーザー・ダイオード条帯4の
幅は2乃至4μmであり、各群内では10乃至20μm
の間隔を保って配置される。レーザー・ダイオード条帯
の長さは例えば200乃至400μmとする。比増幅率
の値と光共振器の性能が中程度のとき各群には約20か
ら40個のレーザー・ダイオード条帯4を含ませても多
数のレーザー・ダイオードで構成されるアレイに発生す
る欠点、即ち最大放射出力の限界が低いこと、放射発生
効率が低い等の欠点を避けることができる。
この発明は光結合のあるレーザー・ダイオード・アレイ
に対しても光結合のないプレイに対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明によりレーザー・ダイオード・アレイに
設けられる帯状領域の種々の実施形態を示すもので、2
は半導体、4はレーザー・ダイオード条帯、11乃至1
6はこの発明による帯状領域である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)半導体内の一つの面に互にほぼ平行し間隔を保って
    設けられた個々のレーザー・ダイオード条帯にそれぞれ
    光共振器を備え、レーザー・ダイオード条帯の方向に平
    行してレーザー光を放射するレーザー・ダイオード・プ
    レイにおいて、超放射(21)と所定方向と異る方向の
    振動モード放射(22)の一方又は双方を減衰させるた
    めアレイ(1)に対シて決められている個数のレーザー
    ・ダイオード条帯(4)がいくつかの群(al b、 
    c、・・・)に分割され、各群に含まれるレーザー・ダ
    イオード帯の最大個数はこれらの詳の一つが占める半導
    体基板(2)の区域内で発生した超放射又はこの群に定
    められているレーザー光放射方向から外れた方向の振動
    モード放射がこと、レーザー・ダイオード条帯(4)に
    対してほぼ平行に拡がりアレイ(1)のレーザー・ダイ
    オード条帯設置面(3)を含む帯状領域(11,12,
    13,14,15,16)が鱒り合せた群の間(’a−
    b、b−c、c−d、・・・)と半導体基板(2)上の
    最終群の外側縁(16)に沿って設げられ、この領域が
    アレイ(1)!f)@放射又はレーザー放射に対して減
    衰特IViを示すことを特徴とするレーザー・ダイオー
    ド・アレイ。 2)各帯状領域(15)が隣り合せにレーザー・ダイオ
    ード条帯(4)の方向に沿って延びるくぼみであり、そ
    の群(a、b)に向う側壁がレーザー光に対して散乱作
    用のある粗面であることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のアレイ。 3)終端の群(a)に対しては半導体(2)の対ノ応す
    る側面が少くともレーザー光伝搬面C3)のり鯵内r松
    し1イ控Mを齢万1作田ハ九る粗面となっていることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載のアレ
    イ。 4)各領域(13,14)がそれぞれ光伝搬面′(3)
    を含む反射帯(131,141)を持ち、この反射帯は
    その大部分が隣り合せたレーザー・ダイオード帯(4)
    に沿って延び、その反射面は光伝搬面内で反射帯に入射
    する超放射(21)又は振動モード(22)が偏向な受
    けるように傾斜して配置されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項乃至第3項の一つに記載のアレイ。 5)各領域(11)が光伝搬面(3)を含んで隣り合せ
    たレーザー・ダイオード条帯(4)に沿って延びる半導
    体(2)内の障壁帯(11)であり、動作中はレーザー
    ・ダイオード条帯(4)内の電流密度に比べて著しく低
    い電流密度であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項乃至第4項の一つに記載のアレイ。 6)各領域(12)が光伝搬面(3)を含んで隣り合せ
    たレーザー・ダイオード条帯(4)に沿って延びる半導
    体内の障壁帯(12)であり、この領域の半導体に陽子
    がイオン注入されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項乃至第5項の一つに記載のアレイ。 7)特許請求の範囲第2項乃至第6項中の少くとも二つ
    に記載されている領域形態が一つのアレイ内に存在する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のアレイ。
JP60061756A 1984-03-27 1985-03-26 レーザー・ダイオード・アレイ Granted JPS60218893A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19843411314 DE3411314A1 (de) 1984-03-27 1984-03-27 Laserdioden-array
DE3411314.2 1984-03-27

Publications (2)

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JPS60218893A true JPS60218893A (ja) 1985-11-01
JPH0433152B2 JPH0433152B2 (ja) 1992-06-02

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