JPS60245191A - 単一ビ−ム形半導体レ−ザアレイ装置 - Google Patents

単一ビ−ム形半導体レ−ザアレイ装置

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JPS60245191A
JPS60245191A JP10135684A JP10135684A JPS60245191A JP S60245191 A JPS60245191 A JP S60245191A JP 10135684 A JP10135684 A JP 10135684A JP 10135684 A JP10135684 A JP 10135684A JP S60245191 A JPS60245191 A JP S60245191A
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Japan
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semiconductor laser
laser array
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JP10135684A
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JPH0147029B2 (ja
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Saburo Yamamoto
三郎 山本
Kaneki Matsui
完益 松井
Mototaka Tanetani
元隆 種谷
Morichika Yano
矢野 盛規
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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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】 く技術分野〉 本発明は単一ビーム形半導体レーザアレイ装置の構造に
関するものである。
〈従来技術〉 半導体レーザを高出力動作させる場合、1個の半導体レ
ーザ素子では現在のところ実用性を考慮すると、せいぜ
い50mWが限度である。そこで、複数個の半導体レー
ザを同一基板上に並べて、大光出力化をはかる半導体レ
ーザアレイの研究がなされている。しかしながら、ただ
単に、半導体レーザを並べただけでは出射ビームがいく
つものピークをもつので、レンズを用いてレーザ光を絞
っても1個のレーザスポットにすることかで外ない。
そこで、複数個のレーザを光学的に位相同期させて、単
一ピークをもつレーザビームを得ようとする試みがなさ
れている。しかし、利得導波型半導体レーザは発振領域
のみに電流注入による利得があり、その両側では損失領
域となっている。このような半導体レーザを並列に並べ
ても、各半導体レーザの中間領域で電界が零になり隣り
合ったレーザの位相力弓80°反転してしまう。従って
、利得導波型半導体レーザアレイでは単一ビームを得る
のは困難である。
さて、屈折率導波型半導体レーザの場合は必ずしも発振
領域にのみ電流を流す必要がないので、上記に述べた1
80°位相同期の他に、各レーザが同一位相(0°位相
同期)で発振する単一ビームが得られる可能性がある。
半導体レーザに作り付けの屈折率差をつける方法は種々
考案されている。例えば、埋め込みへテロ(BH)レー
ザ、C3F’レーザ、\7SIS い・°−chann
elled SL山5traLe I nner S 
Lr1pe) レーザ等である。ここでは、第2図()
いに示すようなりsrsレーザを5個アレイ化した場合
について述べる。この\7SISレーザアレイは次のよ
うにして製作される。
p (x a A s基板1」二にn−GaAs電流阻
止層2を堆積して、基板1に対する電流遮断(幾能を付
与した後、電流阻止層2表面より幅ll11の\・′字
形溝9をピッチDで5本、l]−GaAs基板1に達す
るようにエツチングにより形成する。
この基板」二にp−GaAlAsクラッド層3、C’=
aA (Q As活性層4、n−GaAp、Asクラッ
ド層5、及びn−GaAsキャップ層6からなるダブル
へテロ構造をエピタキシャル成長させる。なお、°7,
8はIl側電極、1〕側電極である。この半導体レーザ
アレイを駆動させた場合、各レーザは屈折率導波機構で
発振するが、\11字形溝9外側領域10」−での活性
層4からの光はn −Ga A s層2に吸収され損失
領域となる。この吸収係数は1 f’) 0−1000
(’)cm ’ と大きなものである。第2図(A)に
は活性層4に垂直方向の\・”字形溝5〕中央部および
溝9,9間の中央部における光強度分布を夫々A、Bで
示しである。従って、電界強度分布は第2図(B)に示
すようになる。即ち、隣り合ったレーザの位相は18(
1’反転し、その中間領域で電界は零となる。従って、
このvsrsレーザアレイの出射ビームの接合に平行方
向の遠視野像は第2図(C)に示すような複数のピーク
をもつものとなる。
〈発明の目的〉 本発明は同一基板上の複数個の半導体レーザがすべて同
一位相で発振し、争−ピークで大出力のレーザビームを
放射する半導体レーザアレイ装置を提供することを目的
とする。
〈発明の構成〉 このため、本発明は、基板」二に形成された複数個の溝
の両側にクラッド層よりも屈折率の低い層を堆積し、そ
の直上の活性層の実効屈折率が溝上3− のそれより低くなるようにして形成された複数個の屈折
率導波路を備え、各レーザ光が同一位相で発振するよう
に構成したものである。
〈実施例〉 本発明の実施例にかかる半導体レーザアレイについて、
第1図を参照しながら説明する。
第1図(A)はその断面図である。11はp−GaAs
基板、12はn−GaAs電流阻止層、13はp Ga
p−yA、jyAsクラッド層、14は11−Gap−
xA、(xAs活性層、15はn−Ga +−yA 1
yAsクラッド層、16はn−GaAsキ+ツブ層、1
7はn側電極、18はn側電極、19,19.・・・は
■字形溝である。また、20,20.・・・は各■字形
溝19の両側において電流阻止層12上に形成した+1
−Gap−zA、(zAs層である。各層のAでAsモ
ル比はO≦X<St<2<1なる関係を満足するように
する。第1図(A)には活性層14に垂直な方向の■字
形溝19部および上記p−Ga1−zA(!ZAS層2
0層上0部る光強度分布を夫々CIDて示す。11字形
溝19の外側にはp−クラッド4一 層13よりA、(Asモル比の大きい(屈折率の低い)
層20が存在するため、光強度分布はn−クラッド層1
5へ押しやられたような非対称形となり、実効屈折率が
低下する。その結果、溝19上に屈折率導波路が形成さ
れる。また、p−Gap−zA、czAszAs層、活
性層14と電流■止層12との距離を遠ざけることによ
って、光の吸収を減少させる。同時に、内部ストライプ
から注入される電流分布を拡げることにより、活性層内
キャリア分布を均一にし、バンド端吸収を減少させる働
ぎもする。従って、各半導体レーザの中間領域の損失が
減少する結果、第2図(B)で示したような180゜位
相同期(位相反転)は起こりにくくなり、第1図(B)
で示すように、各レーザは同一位相で発振する。そして
、第1図(C)で示すように、接合に平行方向の遠視野
像はほとんど単一ピークとなる。
各レーザの屈折率導波路の屈折率導波路〇は、注入キャ
リア密度変動に伴う、屈折率導波路2×10−3よりも
十分大トい方が安定な出力ビームが得られる。即ち、Δ
n = 5 Xl0−3〜IX1.O−2程度が良い。
このような大すなΔ11は単体のレーザの場合には高次
横モードを発生させるが、複数個のレーザを位相同期さ
せた場合には、高次横モードは発生しないことがわかっ
た。
〈製作例〉 第1図に示す半導体レーザアレイの製作例について説明
する。
まず、p−GaAs基板(Znドープ、IXI(119
cm−3)11上に n−GaAs層(Teドープ、3
×1018cm−3)12、及びp Ga□、6 A 
16.i、 As(Mgドープ、lXl0”’cm−3
)20を各々0.5μm、0.3μ「0の厚さに、液相
エピタキシャル成長させた。次に、層20をホトリソグ
ラフィ技術とケミカル・エツチングによって幅u+2=
32μmnのストリップ状に残した。その上に幅111
3=4μIllのV字形溝19を5本ピッチD=6μI
IIで」二述の方法により形成した。この基板上に再び
液相エピタキシャル法により、p−Ga007 A +
70.3 Asクラッド層13.1l−GaO,95A
 、e o、os As活性層14、 n (’;a□
、7 Ap□、3 Asクラッド層15、及びn −G
 a A sキャップ層16をそれぞれ0.2μJ (
:l 、 i’l 8μm、]μm11及び2μI11
の厚さに連続成長させた。即ち、各層のAeAsモル比
はX=0.05、y=+11.3、z=(’)、4であ
る。
成長前に露出しているn−Ga0.6Aθ0.4As層
2()の面積は狭いのでGa溶液の濡れ9題はなく、ピ
ンホール等の欠陥のない長孔な成長層が′得られた。
基板裏面をラッピングすることにより、ウェハーを約1
00μo1とした後、 n −G a A sギヤ2フ
層16表面にはIl側電極17としてAu−Ge−Ni
を、また、+1−GaAs基板11裏面にはn側電極1
8として、Au−Znを蒸着し450 °cに加熱して
合金化した。その後、共振器長が25C)μIllにな
るように骨間して素子化を完了させた。この素子を銅ヒ
ートシンクにIn金属を介して【l側を下にしてマウン
トした。
この半導体レーザアレイは、しきい値電流約] 00 
mA波長820nmで発振し、接合に平行方向の遠視野
像は第1図(C)に示すように、単一ピ7− −りをもち、その半値全幅は2.5°であった。
従って、この半導体レーザアレイは完全に同一位相で発
振していることがわかる。また、微分量子効率は片面で
52%と非常に高かった。これは、各発振領域の両側で
の光損失がほとんどないためであった。
〈発明の効果〉 以」二述べたように、本発明の半導体レーザアレイ装置
は、各屈折率導波路の中間領域の光損失がないので、単
一ピーク発振、高微分効率、高出力動作が可能となった
なお、本発明の半導体レーザアレイは上述したGaAs
−GaAlAs系に限定されず、InP−InGaAs
 P系等のその他のへテロ接合レーザにも適用で外る。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明の半導体レーザアレイの断面説明
図。 第1図(B)はその電界強度分布。 第1図(C)は活性層に平行方向の遠視野像。 8− 第2図(A)は従来のVSISレーザアレイの断面説明
図。 第2図(B)はその電界強度分布。 、第2図(C)は活性層に平行方向の遠視野像である。 11−=−p−GaAs基板、 12・・・・・・n−GaAs電流阻止層、13 ・・
・・・・p−Gat−yA 、gyAsクラッド層、1
4 ・=・ p−Gat−XAlxAs活性層(0≦x
<y)15・−・−・−n−Gat−yAf!、yAs
クラッド層、16・・・・・・n−GaAsキャップ層
、17・・・・・・n側電極、 18・・・・・・n側電極、 19・・・・・・■字形溝、 10・・・・・・V字形溝外側領域、 2(1−・・ p−Gat−zAjzAs(z>y)。 特許出願人 シャープ株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に形成された複数個の溝の両側にクラッド
    層よりも屈折率の低い層を堆積し、その直上の活性層の
    実効屈折率が溝上のそれよりも低くなるようにして形成
    された複数個の屈折率導波路を備え、各レーザ光が同一
    位相で発振するようにした単一ビーム形半導体レーザア
    レイ装置。
JP10135684A 1984-05-18 1984-05-18 単一ビ−ム形半導体レ−ザアレイ装置 Granted JPS60245191A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10135684A JPS60245191A (ja) 1984-05-18 1984-05-18 単一ビ−ム形半導体レ−ザアレイ装置

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JPS60245191A true JPS60245191A (ja) 1985-12-04
JPH0147029B2 JPH0147029B2 (ja) 1989-10-12

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JP10135684A Granted JPS60245191A (ja) 1984-05-18 1984-05-18 単一ビ−ム形半導体レ−ザアレイ装置

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JP (1) JPS60245191A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61108190A (ja) * 1984-11-01 1986-05-26 ゼロツクス コーポレーシヨン フェーズドアレイ半導体レーザ
EP0301818A2 (en) * 1987-07-28 1989-02-01 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser array device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61108190A (ja) * 1984-11-01 1986-05-26 ゼロツクス コーポレーシヨン フェーズドアレイ半導体レーザ
EP0301818A2 (en) * 1987-07-28 1989-02-01 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser array device

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