JPS60242686A - 半導体レ−ザアレイ - Google Patents
半導体レ−ザアレイInfo
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- JPS60242686A JPS60242686A JP59099117A JP9911784A JPS60242686A JP S60242686 A JPS60242686 A JP S60242686A JP 59099117 A JP59099117 A JP 59099117A JP 9911784 A JP9911784 A JP 9911784A JP S60242686 A JPS60242686 A JP S60242686A
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- semiconductor laser
- laser array
- diffraction grating
- diffraction gratings
- formation
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- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
-
- 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
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- H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は半導体レーザ、特にわずかづつ発振波長の異な
る複数の単一波長発振半導体レーザを集積化した半導体
レーザアレイに関する。
る複数の単一波長発振半導体レーザを集積化した半導体
レーザアレイに関する。
（従来技術）
光フアイバ通信の実用化が進展するに伴ない、さらに大
容量の信号をよシ長距離伝送したいという要求が強くな
シつつある。その一つの方向として、ヘテロゲイン光伝
送方式、及び多重ヘテロダイン光伝送方式が考えられて
いる。この伝送用の光源には、発振波長がわずかづつ異
なる複数の単一波長発振半導体レーザが要求される。従
来、このようなレーザとして、同一の半導体基板上に、
わずかづつ周期の異なる回折格子を有する分布帰還型半
導体し°−ザを集積した例がある。これＫついて杜、和
本らによシアイ・イー・イー・イージャーナル・オプ・
クオンタム・エレクトロニクス（ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｅｔｒｏｎｉｅｓ
）誌第１３巻の２２０ページから２２３ページに詳細 しく報告されている。それＫよれば、６メの波長の異な
る単一波長発振半導体レーザを集積するために、周期の
異なる６種類の回折格子を形成している。この回折格子
の周期は約３８００Ｘ近辺であシ、通常Ｈｅ−Ｃｄレー
ザ等の紫外レーザ光の干渉露光法によシ作られる。回折
格子の周期は干渉される２本のビームの角度で決定され
る。上述の従来例では、周期の異なる回折格子のための
露光を行なうために、必要な部分にのみレーザ干渉光が
あたるようにマスクをかけ、わずかづつビームの角度を
変えて６回の露光を行なっている。前述したように回折
格子の周期は数千穴と小さく、きわめて細心の注意を払
っても再現性の確保がかなシ困難である。そのような複
雑な工程を集積するレーザの数（＝多重数）だけくシ返
すのは、単なる工数の増加以外に素子歩留シの大幅な低
下をもたらす。すなわち、従来の集積化された単一波長
発振アレイは、回折格子形成工程の複雑さのゆえにほと
んど実用的なものではなかった。
容量の信号をよシ長距離伝送したいという要求が強くな
シつつある。その一つの方向として、ヘテロゲイン光伝
送方式、及び多重ヘテロダイン光伝送方式が考えられて
いる。この伝送用の光源には、発振波長がわずかづつ異
なる複数の単一波長発振半導体レーザが要求される。従
来、このようなレーザとして、同一の半導体基板上に、
わずかづつ周期の異なる回折格子を有する分布帰還型半
導体し°−ザを集積した例がある。これＫついて杜、和
本らによシアイ・イー・イー・イージャーナル・オプ・
クオンタム・エレクトロニクス（ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｅｔｒｏｎｉｅｓ
）誌第１３巻の２２０ページから２２３ページに詳細 しく報告されている。それＫよれば、６メの波長の異な
る単一波長発振半導体レーザを集積するために、周期の
異なる６種類の回折格子を形成している。この回折格子
の周期は約３８００Ｘ近辺であシ、通常Ｈｅ−Ｃｄレー
ザ等の紫外レーザ光の干渉露光法によシ作られる。回折
格子の周期は干渉される２本のビームの角度で決定され
る。上述の従来例では、周期の異なる回折格子のための
露光を行なうために、必要な部分にのみレーザ干渉光が
あたるようにマスクをかけ、わずかづつビームの角度を
変えて６回の露光を行なっている。前述したように回折
格子の周期は数千穴と小さく、きわめて細心の注意を払
っても再現性の確保がかなシ困難である。そのような複
雑な工程を集積するレーザの数（＝多重数）だけくシ返
すのは、単なる工数の増加以外に素子歩留シの大幅な低
下をもたらす。すなわち、従来の集積化された単一波長
発振アレイは、回折格子形成工程の複雑さのゆえにほと
んど実用的なものではなかった。
（発明の目的）
本発明の目的は、製造工数が低減され、素子製作歩留シ
の高い単一波長発振が可能な半導体レーザアレイを提供
することにある。
の高い単一波長発振が可能な半導体レーザアレイを提供
することにある。
（発明の構成）
本発明によれば、活性層と、光導波路層とそれらをはさ
むクラッド層を少なくとも含むほぼ平行な複数の活性層
ストライプと、前記光導波路層の膜厚が周期的に変化し
ている回折格子とを含む半導体レーザアレイにおいて、
その各ストライプの回折格子の周期構造の頂点を結んだ
線が曲線の一部をなしていることを特徴とする半導体レ
ーザアレイが得られる。
むクラッド層を少なくとも含むほぼ平行な複数の活性層
ストライプと、前記光導波路層の膜厚が周期的に変化し
ている回折格子とを含む半導体レーザアレイにおいて、
その各ストライプの回折格子の周期構造の頂点を結んだ
線が曲線の一部をなしていることを特徴とする半導体レ
ーザアレイが得られる。
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
（本発明の原理構成）
第１図は、本発明の詳細な説明するだめの回折格子の形
状と活性層ストライプの関係をあられす模式図である。
状と活性層ストライプの関係をあられす模式図である。
電流が独立に印加される複数の活性層スト２イブ１１，
１２，１３．・・・・−１ｎは、互いにほぼ平行である
。これらは、同心円の円弧の一部からなる回折格子１０
０と、図示のように、中心線２０に平行で、左右どちら
か一方の方向（図では右方向）に並んでいる。との図で
同心円の円弧は均一な間隔の回折格子の例えば山の部分
を結んだ線と考えることができる。簡単な計算がられが
るように１半径ｒ１間隔Δ。の円孤状回折格子の間隔は
中心線２０に平行でそこからＸだけ離れた線上ではかる
と、 Δ（Ｘ）＝△。〔１＋１（五）！〕 ■ 、（１） となる。ただし、ここではＸはｒよシもきわめて小さい
とした。式（１）であられされるように、均−設置する
ことによシ、少しずつ周期の異なる回折格子をそれぞれ
の活性層ストライプに対して作シつけることが可能にな
る。設計例として、１３μｍ附近の半導体レーザについ
て考える。２次の回折格子を考えると、等側屈折率とし
て３２５を仮定すると、回折格子の周期（＝間隔Δ。）
は４０００Ａとなる。したがって、円孤状回折格子の半
径ｒを８．９４４ｍｍとすると、（１）式から、Ｘ＝２
００μｍのと一部 以上の説明では、回折格子の頂点を結んだ線が円弧にな
る例につ−て述べたが、他の曲線例えば双曲線等のよう
な曲線になる場合でも上述の場合と同様に考えればよい
。
１２，１３．・・・・−１ｎは、互いにほぼ平行である
。これらは、同心円の円弧の一部からなる回折格子１０
０と、図示のように、中心線２０に平行で、左右どちら
か一方の方向（図では右方向）に並んでいる。との図で
同心円の円弧は均一な間隔の回折格子の例えば山の部分
を結んだ線と考えることができる。簡単な計算がられが
るように１半径ｒ１間隔Δ。の円孤状回折格子の間隔は
中心線２０に平行でそこからＸだけ離れた線上ではかる
と、 Δ（Ｘ）＝△。〔１＋１（五）！〕 ■ 、（１） となる。ただし、ここではＸはｒよシもきわめて小さい
とした。式（１）であられされるように、均−設置する
ことによシ、少しずつ周期の異なる回折格子をそれぞれ
の活性層ストライプに対して作シつけることが可能にな
る。設計例として、１３μｍ附近の半導体レーザについ
て考える。２次の回折格子を考えると、等側屈折率とし
て３２５を仮定すると、回折格子の周期（＝間隔Δ。）
は４０００Ａとなる。したがって、円孤状回折格子の半
径ｒを８．９４４ｍｍとすると、（１）式から、Ｘ＝２
００μｍのと一部 以上の説明では、回折格子の頂点を結んだ線が円弧にな
る例につ−て述べたが、他の曲線例えば双曲線等のよう
な曲線になる場合でも上述の場合と同様に考えればよい
。
（実施例）
第２図は、本発明の第１の実施例の斜視図をあられす。
ｎ型ＩｎＰ基板１上に、第１から第３の３つの半導体レ
ーザ１１．１２．１３が集積されている。
ーザ１１．１２．１３が集積されている。
これらのレーザは、独立の正電極５１，５２．５３を持
ち、それぞれ独立に駆動できる。各レーザ間の電気的な
分離を良くするためＫ、レーザ間にＩｎＰ基板１に達す
るプロトン打込領域６１．６２が形成されている。各レ
ーザは、二重チャンネル形のプレーナ埋め込み構造を採
用している。この構造の詳細については、出願中の特許
、特願昭５７−１６６６６６に詳しい。重要な活性領域
附近についてのみ述べると、前述のｎ−ＩｒＰの基板１
上に、周期４０００Ｘ、半径１８ｍＷＩの同心円の円弧
からなる回折格子１００（図には見えていない）を形成
した後に、組成波長１．１５μｍのｎ −Ｉ ｎＧａＡ
ＩＩＰの光導波層２（厚さ０．１５／ｊｍ 、 Ｔｅド
ープ、〜Ｉ Ｘ １０１ｓｆｆ−）組成波長１．３０ｊ
ｊＦｆｆのＩｎＧａＡｓＰの活性層３（厚さＱ、１μｍ
、ノンドープ）、ｐ −ＩｎＰのクラッド層４（厚さ１
μｍ、ｚｎドープ、 〜１ＸＩＱ”ｃＩｌＢ）を液相成
長法で形成した二重へテロ接合ウェハーに、平行な溝形
成、電流閉じ込め構造形成を兼ねた埋め込み結晶成長を
行なって半導体レーザ１１，１２．１３が製作される。
ち、それぞれ独立に駆動できる。各レーザ間の電気的な
分離を良くするためＫ、レーザ間にＩｎＰ基板１に達す
るプロトン打込領域６１．６２が形成されている。各レ
ーザは、二重チャンネル形のプレーナ埋め込み構造を採
用している。この構造の詳細については、出願中の特許
、特願昭５７−１６６６６６に詳しい。重要な活性領域
附近についてのみ述べると、前述のｎ−ＩｒＰの基板１
上に、周期４０００Ｘ、半径１８ｍＷＩの同心円の円弧
からなる回折格子１００（図には見えていない）を形成
した後に、組成波長１．１５μｍのｎ −Ｉ ｎＧａＡ
ＩＩＰの光導波層２（厚さ０．１５／ｊｍ 、 Ｔｅド
ープ、〜Ｉ Ｘ １０１ｓｆｆ−）組成波長１．３０ｊ
ｊＦｆｆのＩｎＧａＡｓＰの活性層３（厚さＱ、１μｍ
、ノンドープ）、ｐ −ＩｎＰのクラッド層４（厚さ１
μｍ、ｚｎドープ、 〜１ＸＩＱ”ｃＩｌＢ）を液相成
長法で形成した二重へテロ接合ウェハーに、平行な溝形
成、電流閉じ込め構造形成を兼ねた埋め込み結晶成長を
行なって半導体レーザ１１，１２．１３が製作される。
正電極５１．５２．５３は、ＡｕＺｎ 。
共通の負電極９０はＡｕＧｅＮｉの蒸着および合金化に
よｐ１形成される。第１の半導体レーザ１１の活性領域
ストライプｌｌａは、回折格子１０００円孤の中心線上
に形成し、第２．第３の半導体レーザ１２，１３の活性
層ストライプ１２ａ、１３ａは第１の半導体レーザ１１
の活性層ストライプロ１に平行でかつその間隔が２００
μｍになるようにした。
よｐ１形成される。第１の半導体レーザ１１の活性領域
ストライプｌｌａは、回折格子１０００円孤の中心線上
に形成し、第２．第３の半導体レーザ１２，１３の活性
層ストライプ１２ａ、１３ａは第１の半導体レーザ１１
の活性層ストライプロ１に平行でかつその間隔が２００
μｍになるようにした。
以上の構成をとるととによシ、製造工数の増大及び製作
歩留シの低下をもたらす最大の要因である回折格子の形
成が１回の工程だけで波長のわずかずつ異なる半導体レ
ーザアレイを集積することが可能になった。この実施例
では、第１の半導体レーザ１１の発振波長が１３１００
．ＯＡ のとき、第２の半導体レーザ１２の発振波長を
１３１００．８Ａ。
歩留シの低下をもたらす最大の要因である回折格子の形
成が１回の工程だけで波長のわずかずつ異なる半導体レ
ーザアレイを集積することが可能になった。この実施例
では、第１の半導体レーザ１１の発振波長が１３１００
．ＯＡ のとき、第２の半導体レーザ１２の発振波長を
１３１００．８Ａ。
第３の半導体レーザ１３の発振波長を１３１０３．２
Ａとすることができ、同一の回折格子を用いてわずかに
異なる波長の半導体レーザアレイを集積化できた。
Ａとすることができ、同一の回折格子を用いてわずかに
異なる波長の半導体レーザアレイを集積化できた。
第３図は、本発明の第２の実施例の回折格子と活性層ス
トライプの関係を示す模式図をあられす。
トライプの関係を示す模式図をあられす。
この実施例においては、同心円の円弧からなる回折格子
１００の中心線１１０上及びそれに平行に設置され九半
導体レーザ１０，１１，１２，１３．・・・１ｎの中心
線からの距離が等間隔でなく、ｍ番目の半導体レーザ１
ｍまでの距離ｘｍを例にとって示すと、ｘｍが次式であ
られされるように設計したものである。
１００の中心線１１０上及びそれに平行に設置され九半
導体レーザ１０，１１，１２，１３．・・・１ｎの中心
線からの距離が等間隔でなく、ｍ番目の半導体レーザ１
ｍまでの距離ｘｍを例にとって示すと、ｘｍが次式であ
られされるように設計したものである。
ｘｍ＝Ｇｘ１（２）
ここで、Ｘ、は中心線１１０上の半導体レーザ１０とそ
のとなルの半導体レーザ１１との間隔をあられす。式（
２）を満たすように半導体レーザの位置を設定すること
によシ、となり合う半導体レーザの発振波長の差をほぼ
等しくできる。
のとなルの半導体レーザ１１との間隔をあられす。式（
２）を満たすように半導体レーザの位置を設定すること
によシ、となり合う半導体レーザの発振波長の差をほぼ
等しくできる。
一般計例を示すと、回折格子１００の半径ｒ＝３２．２
５ｍｍ、周期４ｏｏｏＸ 、半導体ｖ−ｆｌ ｉｆでの
距離ｘ、＝４００μｍ、半導体レーザ２までの距離ｘ、
＝＝５６６μｍ１半導体レーザ３までの距離ガ＝６９２
μｍとすると、これらのレーザの発振波長は互いにＩＸ
ずつ異なることになる。
５ｍｍ、周期４ｏｏｏＸ 、半導体ｖ−ｆｌ ｉｆでの
距離ｘ、＝４００μｍ、半導体レーザ２までの距離ｘ、
＝＝５６６μｍ１半導体レーザ３までの距離ガ＝６９２
μｍとすると、これらのレーザの発振波長は互いにＩＸ
ずつ異なることになる。
以上の実施例は、回折格子と活性層が厚み方向に重なっ
た状態のいわゆる分布帰還型半導体レーザに関するもの
であるが、本発明はこれに限られることはなく、反射領
域に本発明による回折格子を形成した分布反射型半導体
レーザについても同様に有効である。
た状態のいわゆる分布帰還型半導体レーザに関するもの
であるが、本発明はこれに限られることはなく、反射領
域に本発明による回折格子を形成した分布反射型半導体
レーザについても同様に有効である。
以上の実施例において、同心円状の円弧からなる回折格
子は、良く知られた電子ビーム露光法の他、シリンドリ
カルレンズを露光面に対して傾けたレーザ光の２ビーム
干渉法による露光と、種々のエツチング法を組み合わせ
ることによシ形成できる。
子は、良く知られた電子ビーム露光法の他、シリンドリ
カルレンズを露光面に対して傾けたレーザ光の２ビーム
干渉法による露光と、種々のエツチング法を組み合わせ
ることによシ形成できる。
（発明の効果）
以上、実施例を用いて説明したように、本発明によれば
、単一の周期を持つ回折格子を用いてわずかづつ発振波
長の異なる複数の半導体レーザを集積化できるため、複
数の異なる周期の回折格子の形成を必要とした従来例に
較べて、製造工数の大幅低減、素子製作歩留シの太幅向
上が実現された。
、単一の周期を持つ回折格子を用いてわずかづつ発振波
長の異なる複数の半導体レーザを集積化できるため、複
数の異なる周期の回折格子の形成を必要とした従来例に
較べて、製造工数の大幅低減、素子製作歩留シの太幅向
上が実現された。
第１図は、本発明の詳細な説明するだめの図、第２図は
本発明の第１の実施例の斜視図、第３図は本発明の第２
の実施例の構成図をそれぞれあられす。 図において、１０，１１，１２，１３，１４．−＝、Ｉ
ｎは半導体レーザ、ｌｌａ、１２ａ、１３ａは活性層ス
トライプ、１は基板、２は光導波路層、３は活性層、４
はクラッド層、をそれぞれあられす。 オ １ 図 １ − 第３図
本発明の第１の実施例の斜視図、第３図は本発明の第２
の実施例の構成図をそれぞれあられす。 図において、１０，１１，１２，１３，１４．−＝、Ｉ
ｎは半導体レーザ、ｌｌａ、１２ａ、１３ａは活性層ス
トライプ、１は基板、２は光導波路層、３は活性層、４
はクラッド層、をそれぞれあられす。 オ １ 図 １ − 第３図
Claims (1)
- 活性層と、光導波路層と、それらをはさむクラッド層を
少なくとも含むほぼ平行な複数の活性層ストライプと、
前記光導波路層の膜厚が周期的に変化している回折格子
とを含む半導体レーザアレイにおいて、前記各ストライ
プの回折格子の前記膜厚変化の頂点を結んだ線が曲線の
一部を形成していることを特徴とする半導体レーザアレ
イ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59099117A JPS60242686A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | 半導体レ−ザアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59099117A JPS60242686A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | 半導体レ−ザアレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60242686A true JPS60242686A (ja) | 1985-12-02 |
Family
ID=14238847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59099117A Pending JPS60242686A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | 半導体レ−ザアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60242686A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0634823A1 (en) * | 1993-07-12 | 1995-01-18 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Semiconductor laser array with reduced crosstalk and method of making the same |
| EP0704946A1 (de) * | 1994-08-31 | 1996-04-03 | Deutsche Telekom AG | Optoelektronisches Multi-Wellenlängen Bauelement |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58175884A (ja) * | 1982-04-08 | 1983-10-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 多波長集積化光源 |
-
1984
- 1984-05-17 JP JP59099117A patent/JPS60242686A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58175884A (ja) * | 1982-04-08 | 1983-10-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 多波長集積化光源 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0634823A1 (en) * | 1993-07-12 | 1995-01-18 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Semiconductor laser array with reduced crosstalk and method of making the same |
| BE1007282A3 (nl) * | 1993-07-12 | 1995-05-09 | Philips Electronics Nv | Opto-electronische halfgeleiderinrichting met een array van halfgeleiderdiodelasers en werkwijze ter vervaardiging daarvan. |
| US5805630A (en) * | 1993-07-12 | 1998-09-08 | U.S. Philips Corporation | Optoelectronic semiconductor device with an array of semiconductor diode lasers and method of manufacturing such a device |
| EP0704946A1 (de) * | 1994-08-31 | 1996-04-03 | Deutsche Telekom AG | Optoelektronisches Multi-Wellenlängen Bauelement |
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