JPS606554B2 - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS606554B2 JPS606554B2 JP54136975A JP13697579A JPS606554B2 JP S606554 B2 JPS606554 B2 JP S606554B2 JP 54136975 A JP54136975 A JP 54136975A JP 13697579 A JP13697579 A JP 13697579A JP S606554 B2 JPS606554 B2 JP S606554B2
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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
- H01S5/4068—Edge-emitting structures with lateral coupling by axially offset or by merging waveguides, e.g. Y-couplers
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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】
発明の分野
本発明は一般的には半導体レーザ、より具体的には多放
射能力を有する半導体レーザ装置に関する。
射能力を有する半導体レーザ装置に関する。
発明の背景
光学フアィバ伝送、光学ディスク書込み、ならびに集積
光学素子および回路に必要な要件を満たす半導体接合レ
ーザにおいて、より高いパワー出力が探求されている。
光学素子および回路に必要な要件を満たす半導体接合レ
ーザにおいて、より高いパワー出力が探求されている。
レーザから高出力パワーを得るために、例えば幅20仏
仇以上のコンタクトストライプが周知の2重へテロ接合
や単一へテロ接合の注入レーザに使用されているように
、幅の広いコンタクトストライプが提案されている。こ
のようなストライプの幅は電流密度をレーザ装置の光導
波層のより大きな範囲にわたって広がらせ、それにより
パワーを広い放射領域に分散できるようになった。この
ことはまた、幅の狭いストライプが使用される場合に生
じる高い電流密度やパワー密度によるレーザ装置の構造
損傷や劣化の可能性を減少させた。ストライプ幅が約7
5仏ののものでパルス状出力パワーが約650肌Wに達
する注入レーザがすでに知られている。
仇以上のコンタクトストライプが周知の2重へテロ接合
や単一へテロ接合の注入レーザに使用されているように
、幅の広いコンタクトストライプが提案されている。こ
のようなストライプの幅は電流密度をレーザ装置の光導
波層のより大きな範囲にわたって広がらせ、それにより
パワーを広い放射領域に分散できるようになった。この
ことはまた、幅の狭いストライプが使用される場合に生
じる高い電流密度やパワー密度によるレーザ装置の構造
損傷や劣化の可能性を減少させた。ストライプ幅が約7
5仏ののものでパルス状出力パワーが約650肌Wに達
する注入レーザがすでに知られている。
しかしながら、これら広幅ストライプレーザの欠点はp
−n接合の面に沿った横モード動作が不安定なことであ
る。
−n接合の面に沿った横モード動作が不安定なことであ
る。
また、これら広幅ストライプレーザは発散(広がり)度
合が大きくてかつそれが時間あるいは駆動電流とともに
変動するようなビームを遠視野放射パターン(遠視野像
)で生じさせる1つ以上の高次の横モードで動作するし
、また、通常、レーザビーム中に制御できない光学干渉
縞を生じる多重フィラメント状発振が光導波活性層のポ
ンピング領域に同時に生じる。複数のコンタクトストラ
イプが同一のレーザ装置に使用できる場合にはより大き
なパワー出力が実現され、また、もしそれらのストライ
プ間隔が十分小さければ、藤光波の重畳により光学的結
合を得ることができる。
合が大きくてかつそれが時間あるいは駆動電流とともに
変動するようなビームを遠視野放射パターン(遠視野像
)で生じさせる1つ以上の高次の横モードで動作するし
、また、通常、レーザビーム中に制御できない光学干渉
縞を生じる多重フィラメント状発振が光導波活性層のポ
ンピング領域に同時に生じる。複数のコンタクトストラ
イプが同一のレーザ装置に使用できる場合にはより大き
なパワー出力が実現され、また、もしそれらのストライ
プ間隔が十分小さければ、藤光波の重畳により光学的結
合を得ることができる。
このことは米国特許第3701044号およびAppl
ied Physics にtte岱、Vol.17、
No.9の371〜373頁に開示されている。このよ
うな重畳によって、2つの設定されたレーザ部はポンピ
ング時に位相ロック状態で動作する。しかしながら、上
記文献に述べられているように「いくつかの横モードが
存在したため、安定したビーム出力は得られなかった。
2〃机のような非常に狭い幅のストライプを用いれば、
最低次すなわち基本横モードが少なくともしきし、値付
近の電流ポンピングレベルで得られることはすでに知ら
れている(応用物理、第16巻、第4号、1977年4
月号の601〜607頁参照)。
ied Physics にtte岱、Vol.17、
No.9の371〜373頁に開示されている。このよ
うな重畳によって、2つの設定されたレーザ部はポンピ
ング時に位相ロック状態で動作する。しかしながら、上
記文献に述べられているように「いくつかの横モードが
存在したため、安定したビーム出力は得られなかった。
2〃机のような非常に狭い幅のストライプを用いれば、
最低次すなわち基本横モードが少なくともしきし、値付
近の電流ポンピングレベルで得られることはすでに知ら
れている(応用物理、第16巻、第4号、1977年4
月号の601〜607頁参照)。
このような狭いストライプは多ストライプ形状で使用で
きるだろうが、高い電流レベルで高次の横モードが現わ
れるだろうし、また遠視野パターンでは、駆動電流とと
もに発散度合が変わるビームがポンピング電流の広い範
囲にわたって生じるだろう。発明の要約 本発明の一般的目的は、半導体接合レーザ装置のパワー
出力レベルを向上させることである。
きるだろうが、高い電流レベルで高次の横モードが現わ
れるだろうし、また遠視野パターンでは、駆動電流とと
もに発散度合が変わるビームがポンピング電流の広い範
囲にわたって生じるだろう。発明の要約 本発明の一般的目的は、半導体接合レーザ装置のパワー
出力レベルを向上させることである。
本発明の他の目的は、ビームの発散度合がポンピング電
流の広い範囲にわたって小さいような多放射半導体レー
ザ装置を提供することである。本発明によれば、レーザ
装置の活性層内に形成される光波の一部を該活性層内の
別の空間的に離れた領域中に偏向・結合させる手段が提
供される。該手段は活性層内の任意の1つの空間的に設
定された放射(レーザ)領域または空洞に形成される光
波の一部を該活性層内の1つ以上の隣鞍した空間的に設
定された放射(レーザ)領域または空洞中に偏向・結合
させるものである。このような光の強い直接偏向‘結合
は、{1’遠視野光学干渉縞パターンでのビームの広が
り度合がポンピング電流の広い範囲にわたって小さいも
のとなる良好なコヒーレンスを与え、また、■所与の電
流しきい値ではいくつかの放射領域での発振を同時にか
つ一様に与える。「直接光偏向結合」という言葉により
、光波のある部分が活性層内の1つの放射(レーザ)領
域から隣接放射(レーザ)領域中に直接的に分裂、分岐
、転向、操舵または偏向されることを意味するものとす
る。以下で説明する実施例の全てにおいて、使用される
偏向手段はしーザ装置中で屈折率の変化を与える。
流の広い範囲にわたって小さいような多放射半導体レー
ザ装置を提供することである。本発明によれば、レーザ
装置の活性層内に形成される光波の一部を該活性層内の
別の空間的に離れた領域中に偏向・結合させる手段が提
供される。該手段は活性層内の任意の1つの空間的に設
定された放射(レーザ)領域または空洞に形成される光
波の一部を該活性層内の1つ以上の隣鞍した空間的に設
定された放射(レーザ)領域または空洞中に偏向・結合
させるものである。このような光の強い直接偏向‘結合
は、{1’遠視野光学干渉縞パターンでのビームの広が
り度合がポンピング電流の広い範囲にわたって小さいも
のとなる良好なコヒーレンスを与え、また、■所与の電
流しきい値ではいくつかの放射領域での発振を同時にか
つ一様に与える。「直接光偏向結合」という言葉により
、光波のある部分が活性層内の1つの放射(レーザ)領
域から隣接放射(レーザ)領域中に直接的に分裂、分岐
、転向、操舵または偏向されることを意味するものとす
る。以下で説明する実施例の全てにおいて、使用される
偏向手段はしーザ装置中で屈折率の変化を与える。
その効果は上に定義したような直接光偏向結合を与える
ことである。放射空洞の直接光偏向結合は、相互連結用
の電流閉じ込め形体、相互連結用の不純物ブロフイル、
装置基板中に設けた多チャネル形体、偏向格子、あるい
は、装置のへき開様面に対してある角度で位置させた電
流閉じ込め形体をもって達成することができる。
ことである。放射空洞の直接光偏向結合は、相互連結用
の電流閉じ込め形体、相互連結用の不純物ブロフイル、
装置基板中に設けた多チャネル形体、偏向格子、あるい
は、装置のへき開様面に対してある角度で位置させた電
流閉じ込め形体をもって達成することができる。
本発明の上記ならびに他の目的および効果は、添付図面
に関連した以下の記載から明らかになるだろう。
に関連した以下の記載から明らかになるだろう。
発明の実施態様
これから説明するレーザ装置は2重へテロ構造型のもの
であるが、ここで開示する光偏向結合手段は分布帰還型
、埋込みへテロ構造型、単一へブロ構造型、ホモ接合型
、大形光学空洞型、2重導波型、横接合ストライプ型な
らびに当業界で周知の他の型のレーザ装置に用いること
ができることが注意されるべきである。
であるが、ここで開示する光偏向結合手段は分布帰還型
、埋込みへテロ構造型、単一へブロ構造型、ホモ接合型
、大形光学空洞型、2重導波型、横接合ストライプ型な
らびに当業界で周知の他の型のレーザ装置に用いること
ができることが注意されるべきである。
第1図を参照すると、本発明の1つの例示的実施例によ
るモノリシック半導体レーザ装置10が概略的に示され
ている。
るモノリシック半導体レーザ装置10が概略的に示され
ている。
このレーザ装置10は、後で説明する別の構造のものと
同様に、当業界で周知の液相ェピタキシャル法、分子線
ェピタキシャル法あるいは「有機金属(熱分解)プロセ
スによって製造することができる。基板12上には層1
4,16,18および20が枕積されており、基板1
2としてはn−Ga船、層1 4にはn‐Ga,−zA
12船、層1 6にはp−Ga,‐yNyAs、層18
にはp−GarXNXAs、層20‘こはn−Gaふを
用いることができる。ここで、xとzはyより大きいが
、xとzは等しくてもよい。例えば、層14と1 8は
それぞれn一〇ao.捷AI小35ASとp−pも.6
5AIo.35瓜、層16はp−G恥.9No.,でよ
く、こうすると層16は最も高い屈折率および最も低い
バンドギャップを有する活性層となって、レーザ発振条
件下でp−nヘテロ結合22の面に沿って光波伝播のた
めの導波管となる。厚さは、例えば、層14,18,2
01よ約2山仇、活性層16は0.1山肌である。当業
者には明らかなように、これらの層の導電型は逆にして
もよく、このことは後で説明する実施例においても同様
である。
同様に、当業界で周知の液相ェピタキシャル法、分子線
ェピタキシャル法あるいは「有機金属(熱分解)プロセ
スによって製造することができる。基板12上には層1
4,16,18および20が枕積されており、基板1
2としてはn−Ga船、層1 4にはn‐Ga,−zA
12船、層1 6にはp−Ga,‐yNyAs、層18
にはp−GarXNXAs、層20‘こはn−Gaふを
用いることができる。ここで、xとzはyより大きいが
、xとzは等しくてもよい。例えば、層14と1 8は
それぞれn一〇ao.捷AI小35ASとp−pも.6
5AIo.35瓜、層16はp−G恥.9No.,でよ
く、こうすると層16は最も高い屈折率および最も低い
バンドギャップを有する活性層となって、レーザ発振条
件下でp−nヘテロ結合22の面に沿って光波伝播のた
めの導波管となる。厚さは、例えば、層14,18,2
01よ約2山仇、活性層16は0.1山肌である。当業
者には明らかなように、これらの層の導電型は逆にして
もよく、このことは後で説明する実施例においても同様
である。
窒化シリコン層24が層18上に枕積される。
所望のコンタクトストライプ形状は、まず、プラズマエ
ッチング法によりフオトリトグラフイ用マスクを用いて
設けられる。この後、第1図に28で示されているよう
に、n型層24を通して層18中まで亜鉛を拡散する。
この拡散によってポンピング時に電流閉じ込めが可能に
なる。次に、選択的にエッチングされた層24上に導電
層26が汝積されて、電極接続および電流ポンピング用
の金属化層とされる。
ッチング法によりフオトリトグラフイ用マスクを用いて
設けられる。この後、第1図に28で示されているよう
に、n型層24を通して層18中まで亜鉛を拡散する。
この拡散によってポンピング時に電流閉じ込めが可能に
なる。次に、選択的にエッチングされた層24上に導電
層26が汝積されて、電極接続および電流ポンピング用
の金属化層とされる。
層26は金、クロムでよい。また、基板12の底面も金
属化されて別の電極接続用コンタクト30とされる。こ
のコンタクト層30は金一錫合金でよい。コンタクト形
成後、装置10の両端が375仏のなどの所望の長さと
なるようにへき開される。
属化されて別の電極接続用コンタクト30とされる。こ
のコンタクト層30は金一錫合金でよい。コンタクト形
成後、装置10の両端が375仏のなどの所望の長さと
なるようにへき開される。
第1図に示されている電流閉じ込めチャネル形体は1川
固の平行なコンタクトストライプ32から成っている。
ストライプ32の数は所望されるパワー出力の点から重
要である。ストライプ32の数が増加すれば、これに比
例して光学的パワー出力も増加する。同様に、放射空洞
33の数が多くなればなるほど、得られるピークパワー
出力も高くなり、また遠視野でのビビーム発散角は小さ
くなる。装置10の電流ポンピング時、放射空洞33が
各コンタクトストライプ32の下の活性層16内に生じ
る。
固の平行なコンタクトストライプ32から成っている。
ストライプ32の数は所望されるパワー出力の点から重
要である。ストライプ32の数が増加すれば、これに比
例して光学的パワー出力も増加する。同様に、放射空洞
33の数が多くなればなるほど、得られるピークパワー
出力も高くなり、また遠視野でのビビーム発散角は小さ
くなる。装置10の電流ポンピング時、放射空洞33が
各コンタクトストライプ32の下の活性層16内に生じ
る。
ストライプの中心間間隔36は典型的には2〆のから2
5仏の、ストライプ幅34はlAmから6山のでよい。
5仏の、ストライプ幅34はlAmから6山のでよい。
第1図の装置の製造を、ストライプ幅34を3山肌とし
ストライプ間隔36を10ム肌として行なった。もしス
トライプ間隔が狭く約8仏の以下であるならば、各スト
ライプ32の下の放射空洞33における基本横モードの
横方向広がりが車畳して1つのストライプ32の下で発
生した光波の一部が隣接ストライプ32に結合するので
、光学的結合が生じるだろう。
ストライプ間隔36を10ム肌として行なった。もしス
トライプ間隔が狭く約8仏の以下であるならば、各スト
ライプ32の下の放射空洞33における基本横モードの
横方向広がりが車畳して1つのストライプ32の下で発
生した光波の一部が隣接ストライプ32に結合するので
、光学的結合が生じるだろう。
そして、その結果、活性層で発生した全ての光波の動作
モードの位相ロッキングが起こるだろう。しかしながら
、活性層16内の各空洞で生じる光波の一部を1つ以上
の隣接空洞中に直接偏向・結合させる手段を装置10と
ともに使用すれば、コヒーレンスを高め、ビーム発散を
改善し、より高いピークを有するパワー出力ビームを提
供することができる。このような偏向手段はいくつかの
形態をとることができるが、その1つが第1図に示され
ている。
モードの位相ロッキングが起こるだろう。しかしながら
、活性層16内の各空洞で生じる光波の一部を1つ以上
の隣接空洞中に直接偏向・結合させる手段を装置10と
ともに使用すれば、コヒーレンスを高め、ビーム発散を
改善し、より高いピークを有するパワー出力ビームを提
供することができる。このような偏向手段はいくつかの
形態をとることができるが、その1つが第1図に示され
ている。
すなわち、コンタクトストライプ32の各々は相互連結
用コンタクトストライプ38によって直授精合されてい
る。相互連結用ストライプ38はストライプ32を形成
するために実施されるフオトリトグラフィおよびエッチ
ング過程で層24に形成される。相互連結用ストライプ
38は第i図に示されているように誉曲したものでよい
。
用コンタクトストライプ38によって直授精合されてい
る。相互連結用ストライプ38はストライプ32を形成
するために実施されるフオトリトグラフィおよびエッチ
ング過程で層24に形成される。相互連結用ストライプ
38は第i図に示されているように誉曲したものでよい
。
あるいは、藤方向に延びた直線状のものでもよい。しか
しながら、第5a図から第5d図を参照して後で説明す
るように、多くの別の形体とすることができる。賞曲状
の相互連結用ストライプ38は、例えば、1つの平行な
ストライプ32から隣りの平行なストライプ32までそ
の曲率半径を1肌としたものでよい。隣接ストライプ3
2間の轡曲状の相互連結用ストライプ38は、活性層1
6内に形成される放射空洞33間に非常に強い光学的結
合をもたらす。
しながら、第5a図から第5d図を参照して後で説明す
るように、多くの別の形体とすることができる。賞曲状
の相互連結用ストライプ38は、例えば、1つの平行な
ストライプ32から隣りの平行なストライプ32までそ
の曲率半径を1肌としたものでよい。隣接ストライプ3
2間の轡曲状の相互連結用ストライプ38は、活性層1
6内に形成される放射空洞33間に非常に強い光学的結
合をもたらす。
この結合が強いのは「1つの特定の空洞中の光波の一部
が分裂して別の空間的に離れた放射空洞中に偏向される
からである。このような光波部分は隣りの空洞33ある
いはそれよりさらに空間的に離れた1つ以上の空洞33
中に偏向され得る。、空洞33中に形成された光波の一
部のこの偏向は、後で説明する別の実施例の全てにおい
ても同様である。相互連結用ストライプ38によって得
られる利点である基本モードの重畳を得るには、ストラ
イプ32は必ずしも互いに近接して位置させる必要はな
いことが注意されるべきである。
が分裂して別の空間的に離れた放射空洞中に偏向される
からである。このような光波部分は隣りの空洞33ある
いはそれよりさらに空間的に離れた1つ以上の空洞33
中に偏向され得る。、空洞33中に形成された光波の一
部のこの偏向は、後で説明する別の実施例の全てにおい
ても同様である。相互連結用ストライプ38によって得
られる利点である基本モードの重畳を得るには、ストラ
イプ32は必ずしも互いに近接して位置させる必要はな
いことが注意されるべきである。
相互連結用ストライプ38は「 ストライプ間隔が8〆
の以下のような近接したストライプ形体でない構造の場
合であっても光偏向結合を与える。なお、ストライプ幅
としては2山肌〜4仏ののように狭い方が基本モード動
作を安定させるのに有利である。装置10の典型的なポ
ンピング動作は、300Kにおいてパルス幅800ナノ
秒、周波数10K位の電流パルスによって起こすことが
できる。各空洞33についての電流しきい値lhは、全
ての空洞32において蓮せられるしきし・値が最初のレ
ーザ発振空洞についての初期しきし、値電流の5%以内
である状態で、350〜450肌Aの範囲である。電流
ポンピングの代りに、放熱板あるいは熱電冷却機を使用
しながら比較的デューティサィクルの大きい波あるいは
連続波でレーザ装置を動作させてもよい。要約すると、
第1図の多ストライプレーザ装置10はコンタクトスト
ライプ32および38によって画定される電流閉じ込め
を行ない、それによって複数の光ビーム40を近視野に
発生させ、また、向上された高いパワーと低いビーム発
散性を有する遠視野光学干渉縞パターンを与える。
の以下のような近接したストライプ形体でない構造の場
合であっても光偏向結合を与える。なお、ストライプ幅
としては2山肌〜4仏ののように狭い方が基本モード動
作を安定させるのに有利である。装置10の典型的なポ
ンピング動作は、300Kにおいてパルス幅800ナノ
秒、周波数10K位の電流パルスによって起こすことが
できる。各空洞33についての電流しきい値lhは、全
ての空洞32において蓮せられるしきし・値が最初のレ
ーザ発振空洞についての初期しきし、値電流の5%以内
である状態で、350〜450肌Aの範囲である。電流
ポンピングの代りに、放熱板あるいは熱電冷却機を使用
しながら比較的デューティサィクルの大きい波あるいは
連続波でレーザ装置を動作させてもよい。要約すると、
第1図の多ストライプレーザ装置10はコンタクトスト
ライプ32および38によって画定される電流閉じ込め
を行ない、それによって複数の光ビーム40を近視野に
発生させ、また、向上された高いパワーと低いビーム発
散性を有する遠視野光学干渉縞パターンを与える。
空洞がIN固であるともパワー出力も単一の放射空洞の
パワー出力の約i併音であることがわかった。65%の
量子効率(り)における約IWの出力パワーでは、遠視
野発散はポンピング電流の広い範囲にわたって2〜3度
以内であった。第6図に、第1図のレーザ装置10につ
いての端面当たりのパワーくれW)対ポンピング電流(
mA)特性を示した。
パワー出力の約i併音であることがわかった。65%の
量子効率(り)における約IWの出力パワーでは、遠視
野発散はポンピング電流の広い範囲にわたって2〜3度
以内であった。第6図に、第1図のレーザ装置10につ
いての端面当たりのパワーくれW)対ポンピング電流(
mA)特性を示した。
図示されているようにトしきい値電流lthは約400
〃しAである。特性曲線42は直線であり、電流のキン
クまたは折れ曲り(すなわち、ポンピング電流の一様な
増加に対するパワー出力の急激な変化)は全くない。第
7図には「第貴図のレーザ装置10の出力についての遠
視野光学干渉縞パターン44を示した。
〃しAである。特性曲線42は直線であり、電流のキン
クまたは折れ曲り(すなわち、ポンピング電流の一様な
増加に対するパワー出力の急激な変化)は全くない。第
7図には「第貴図のレーザ装置10の出力についての遠
視野光学干渉縞パターン44を示した。
このパターンは穴あき光パイプをp−nへプロ接合22
に平行でかつそこに中心を持つ弧を描いて回転させるこ
とによって得られる。パターン44を得る間に使用した
動作電流は420mAで、しきい値電流の約5%であっ
た。複数のピーーク46が存在している事実は興味深い
。ピーク46の数は放射空洞33の数に等しく〜 この
ことは全ての空洞33の位相ロック動作を示している。
また、約5o〜6oの角度で分離した2つの主要な回折
強度ローブ47,48が存在している。これらの主ロー
ブは約一20と十40のところに存在しており、これら
は設定された放射空洞33の周期性により生じる異なっ
た回折次数のものである。最小強度点がooのところに
観測される。最大ロープ48の放射は隣接空洞33間の
固有の位相遅れによるものと思われる。第8図は、3つ
の異なる型の多ストライプ(多放射)レーザ装置につい
てのフルバワー半値幅ビーム発散角(全半値角)の比較
を相対的ポンピング電流1/1仇(1は実際のポンピン
グ電流、lthはしきし・値電流)の関数として示した
。
に平行でかつそこに中心を持つ弧を描いて回転させるこ
とによって得られる。パターン44を得る間に使用した
動作電流は420mAで、しきい値電流の約5%であっ
た。複数のピーーク46が存在している事実は興味深い
。ピーク46の数は放射空洞33の数に等しく〜 この
ことは全ての空洞33の位相ロック動作を示している。
また、約5o〜6oの角度で分離した2つの主要な回折
強度ローブ47,48が存在している。これらの主ロー
ブは約一20と十40のところに存在しており、これら
は設定された放射空洞33の周期性により生じる異なっ
た回折次数のものである。最小強度点がooのところに
観測される。最大ロープ48の放射は隣接空洞33間の
固有の位相遅れによるものと思われる。第8図は、3つ
の異なる型の多ストライプ(多放射)レーザ装置につい
てのフルバワー半値幅ビーム発散角(全半値角)の比較
を相対的ポンピング電流1/1仇(1は実際のポンピン
グ電流、lthはしきし・値電流)の関数として示した
。
曲線50は、相互連結用コンタクトストライプ38を備
えた第1図に示した本発明の実施例による装置10(ス
トライプ間隔loAm)についてのものである。曲線5
2は、相互連結用ストライプ38を備えていないという
こと以外は第1図に示したのと同様な構造の装置につい
てのものである。
えた第1図に示した本発明の実施例による装置10(ス
トライプ間隔loAm)についてのものである。曲線5
2は、相互連結用ストライプ38を備えていないという
こと以外は第1図に示したのと同様な構造の装置につい
てのものである。
すなわち、この曲線52に対応する装置は第1図の装置
10と同一の平行なストライプ33を備えていて、その
ストライプ幅は3仏の、ストリィプ間隔はlOAMであ
る。相互連結用ストライプを備えていないので、光波の
結合やその結果としての位相ロック動作は、単に横モー
ド波の重畳に依存しているだけで、第1図の本発明の実
施例による装置1川こおいてなされる光波の偏向および
結合によるものではない。曲線54も第1図に示したも
のと同機の構造の装置についてのものであるが、この装
置も曲線552の場合の装置と同様に相互連結用ストラ
イプは備えておらず、さらに、ストライプ幅を3.5山
肌、ストライプ間隔を8ムのとしたものである。
10と同一の平行なストライプ33を備えていて、その
ストライプ幅は3仏の、ストリィプ間隔はlOAMであ
る。相互連結用ストライプを備えていないので、光波の
結合やその結果としての位相ロック動作は、単に横モー
ド波の重畳に依存しているだけで、第1図の本発明の実
施例による装置1川こおいてなされる光波の偏向および
結合によるものではない。曲線54も第1図に示したも
のと同機の構造の装置についてのものであるが、この装
置も曲線552の場合の装置と同様に相互連結用ストラ
イプは備えておらず、さらに、ストライプ幅を3.5山
肌、ストライプ間隔を8ムのとしたものである。
曲線54の装置での横モード波の重畳は、曲線52の装
置と比較してストライプ間隔が小さくなっているために
顕著である。パワー半値幅発散角は遠視野において測定
されたもので、レーザ装置のへき開端面から測定した角
度であり、これは第7図に示した型の遠視野パターンの
半値幅出力に対するものである。
置と比較してストライプ間隔が小さくなっているために
顕著である。パワー半値幅発散角は遠視野において測定
されたもので、レーザ装置のへき開端面から測定した角
度であり、これは第7図に示した型の遠視野パターンの
半値幅出力に対するものである。
曲線50で表わされた本発明の実施例による装置10‘
こおいては、しきし、値電流(1/lth=1.0のと
ころ)でのビーム発散は約1.9oと小さく、しかも比
較的小さい発散角(約2o〜5o)をポンピング電流の
広い範囲にわたって(すなわち、しきし、値電流lmの
約4.5倍まで)保持していることは興味深い。他方、
曲線52と54で表わされた装置の発散角幅は(しさし
、値電流近くでの曲線54は除いて)全体として広く、
またポンピング電流の広い範囲にわたって大きく変化し
ている。第8図から、放射空洞間の光学的結合が小さい
ほど、コヒーレンスは低くなり、それゆえ、遠視野にお
けるビーム発散度合も大きくなるという事実も重要であ
る。
こおいては、しきし、値電流(1/lth=1.0のと
ころ)でのビーム発散は約1.9oと小さく、しかも比
較的小さい発散角(約2o〜5o)をポンピング電流の
広い範囲にわたって(すなわち、しきし、値電流lmの
約4.5倍まで)保持していることは興味深い。他方、
曲線52と54で表わされた装置の発散角幅は(しさし
、値電流近くでの曲線54は除いて)全体として広く、
またポンピング電流の広い範囲にわたって大きく変化し
ている。第8図から、放射空洞間の光学的結合が小さい
ほど、コヒーレンスは低くなり、それゆえ、遠視野にお
けるビーム発散度合も大きくなるという事実も重要であ
る。
レーザ装置の活性層内の放射領域または空洞の設定は、
前述とは別の方法を用いて達成してもよい。
前述とは別の方法を用いて達成してもよい。
それらは拡散、イオン注入、化学的エッチング、選択的
結晶成長、スパッタリング、あるいはイオンビームミリ
ングによって設定することができる。次に第la図を参
照するに、そこにし−ザ装置51は、窒化シリコン層2
4を備えておらずコンタクト層26がn型層20を均一
に被覆しているということを除け‘ま、第1図のレーザ
装置10と同−の基板および層を備えている。
結晶成長、スパッタリング、あるいはイオンビームミリ
ングによって設定することができる。次に第la図を参
照するに、そこにし−ザ装置51は、窒化シリコン層2
4を備えておらずコンタクト層26がn型層20を均一
に被覆しているということを除け‘ま、第1図のレーザ
装置10と同−の基板および層を備えている。
導波を与えそして活性層16内に放射空洞33を設定す
るために、拡散(例えば亜鉛の)あるいはイオン注入な
どによる不純物プロフィル53を層18を通して活性層
16まで延在させている。不純物プロフィル53は層1
6と18の面内で屈折率の変化を作り出す。装置51の
へき関端面55のところに示されているような不純物プ
ロフィル53は、該装置中に延在している。不純物プロ
フィルの形体は層26の表面上に点線57,59で表わ
されている。形体57,59は第1図に示したコンタク
トストライプ32,38の形体と同一である。59で示
されている形体57の相互連結部は、設定された放射空
洞33間の直接光偏光結合を与えるための装置51内の
相互連結用不純物プロフィルを表わしている。不純物プ
ロフィル53は、放射空洞33に形成された光波が該プ
ロフィル中に車畳して該プロフィルと相互作用するのを
十分可能にするよう装置51中で下方へ延在しているこ
とだけが必要である。不純物プロフィルは屈折率(実数
部と虚数部のいずれも)に変化を起こさせて形体57に
従って光波を刺激し導波する。59で示した相互連結用
プロフィルは伝播する光波の一部ための操舵機構をなし
、1つ以上の隣接放射空洞33中に偏向・結合させる。
るために、拡散(例えば亜鉛の)あるいはイオン注入な
どによる不純物プロフィル53を層18を通して活性層
16まで延在させている。不純物プロフィル53は層1
6と18の面内で屈折率の変化を作り出す。装置51の
へき関端面55のところに示されているような不純物プ
ロフィル53は、該装置中に延在している。不純物プロ
フィルの形体は層26の表面上に点線57,59で表わ
されている。形体57,59は第1図に示したコンタク
トストライプ32,38の形体と同一である。59で示
されている形体57の相互連結部は、設定された放射空
洞33間の直接光偏光結合を与えるための装置51内の
相互連結用不純物プロフィルを表わしている。不純物プ
ロフィル53は、放射空洞33に形成された光波が該プ
ロフィル中に車畳して該プロフィルと相互作用するのを
十分可能にするよう装置51中で下方へ延在しているこ
とだけが必要である。不純物プロフィルは屈折率(実数
部と虚数部のいずれも)に変化を起こさせて形体57に
従って光波を刺激し導波する。59で示した相互連結用
プロフィルは伝播する光波の一部ための操舵機構をなし
、1つ以上の隣接放射空洞33中に偏向・結合させる。
次に第2図を参照すると、図示のレーザ装置60‘ま、
基板62とその上に順次沈積された層64,66,68
,70,72を備えている。
基板62とその上に順次沈積された層64,66,68
,70,72を備えている。
基板62としては、n−Ga船、層64にはn−Ga,
‐zA1z偽(例えばn−Gら.65AI船5As)、
層66 には p −GarzA1yAs(例えば p
一G念.9ぷlo.o5船)、層6 8にはp−Ga
,‐xA1xAs(列えばp−Gら総AIか濁As)、
層70にはp−GaASを用いることができるが、×と
zはyより大きい。頂部金属化層7川ま金ークロム合金
でよい。底部金属化コンタクト74は金一錫合金でよい
。複数の平行チャネル76が、層64〜72の成長ある
し、は沈積に先立って基板62にイオンミルあるいはエ
ッチングにより形成されている。
‐zA1z偽(例えばn−Gら.65AI船5As)、
層66 には p −GarzA1yAs(例えば p
一G念.9ぷlo.o5船)、層6 8にはp−Ga
,‐xA1xAs(列えばp−Gら総AIか濁As)、
層70にはp−GaASを用いることができるが、×と
zはyより大きい。頂部金属化層7川ま金ークロム合金
でよい。底部金属化コンタクト74は金一錫合金でよい
。複数の平行チャネル76が、層64〜72の成長ある
し、は沈積に先立って基板62にイオンミルあるいはエ
ッチングにより形成されている。
チャネル76はそれらの間にメサ78を有している。第
3図に最もよく示されているように、チャネル76の長
さ方向に沿ったある点で、隣接チャネル76間に一連の
相互連結用チャネル80が設けられている。これらの相
互連結用チャネル8川ま、第1図の相互連結用ストライ
プ38の場合のように轡曲してし、てもよい。重要なの
は、発生された光波の一部を1つの放射空洞82から1
つ以上の別の隣接空洞82中に分裂、偏向させて導波す
るようにチャネル76が相互に連結されることである。
第2図の装置60では、典型的には、活性層66の厚さ
Tは200Aから0.4仏のあるいはそれ以上、メサ7
8の上の層64の厚さSは0.2山肌、チャネル76の
深さ日はIA川、チャネルーメサ組合せの周期幅Dは約
10山肌でよく、チャネル底幅WはDよりもわずかに小
さくて8仏の以下のようなものでなければならない。
3図に最もよく示されているように、チャネル76の長
さ方向に沿ったある点で、隣接チャネル76間に一連の
相互連結用チャネル80が設けられている。これらの相
互連結用チャネル8川ま、第1図の相互連結用ストライ
プ38の場合のように轡曲してし、てもよい。重要なの
は、発生された光波の一部を1つの放射空洞82から1
つ以上の別の隣接空洞82中に分裂、偏向させて導波す
るようにチャネル76が相互に連結されることである。
第2図の装置60では、典型的には、活性層66の厚さ
Tは200Aから0.4仏のあるいはそれ以上、メサ7
8の上の層64の厚さSは0.2山肌、チャネル76の
深さ日はIA川、チャネルーメサ組合せの周期幅Dは約
10山肌でよく、チャネル底幅WはDよりもわずかに小
さくて8仏の以下のようなものでなければならない。
電流ポンピング時、活性層66のチャネル76の上の部
分はしーザ発振条件下で光波伝播のための導波管を形成
する(すなわち、放射空洞82を設定する)。
分はしーザ発振条件下で光波伝播のための導波管を形成
する(すなわち、放射空洞82を設定する)。
チャネルT6とメサ78の効果はp−n接合22の面に
沿った横方向屈折率プロフイルを与えることである。層
64のメサ78の上の領域はチャネルT6の上の領域よ
りも薄い。放射空洞82内を伝播する光波は、空洞82
の両側のメサ78の上の隣接領域では基本横モードで安
定する。高次モードはこれら隣接領域中で吸収され、ま
た伝播する光波は空洞82の境界内に留まるよう誘導さ
れるので、高次モードの発振はない。同じ誘導損失と光
導波が相互連結用チャネル80を通しても得られ、その
結果、任意の特定の空洞82において生じた光波の一部
は分裂して1つ以上の隣接空洞82中に偏向され位相ロ
ック動作と強いコヒーレンスがもたらされる。
沿った横方向屈折率プロフイルを与えることである。層
64のメサ78の上の領域はチャネルT6の上の領域よ
りも薄い。放射空洞82内を伝播する光波は、空洞82
の両側のメサ78の上の隣接領域では基本横モードで安
定する。高次モードはこれら隣接領域中で吸収され、ま
た伝播する光波は空洞82の境界内に留まるよう誘導さ
れるので、高次モードの発振はない。同じ誘導損失と光
導波が相互連結用チャネル80を通しても得られ、その
結果、任意の特定の空洞82において生じた光波の一部
は分裂して1つ以上の隣接空洞82中に偏向され位相ロ
ック動作と強いコヒーレンスがもたらされる。
次に、第4図を参照するに、図示のレーザ装置90は、
半導体材料と鰭流チャネリングにおいては第1図に示し
たものと同様であるが、放射空洞91がIN固ではなく
たった4個である点と、隣接空洞間に間隙102を設け
るように製造されている点で異なっている。
半導体材料と鰭流チャネリングにおいては第1図に示し
たものと同様であるが、放射空洞91がIN固ではなく
たった4個である点と、隣接空洞間に間隙102を設け
るように製造されている点で異なっている。
装置90の製造は以下のようにしてなされる。層94,
96,98,100は、すでに説明したような周知の技
術を用いて、基板92上に順次枕積される。基板92と
してはn−GaAs、層94にはn−GaMA1z松、
層96にはp −GaryA1yAs、層9 8 には
p −Ga,〜山xAs「層100にはp−GaAs
を用いることができる。層100上に絶縁層やコンタク
ト層を形成する必要はない。周知のフオトリトグラフイ
技術を用いてマスクが層100上に備えられて滋光され
、その後制御されたエッチングによって間隙102が設
けられる。間隙102の深さ104は活性層96に隣接
した層94内になるように調節される。その結果、相互
連結用メサ構造体103で結合された複数個の平行なメ
サ構造体101ができる。適当なコンタクトを層100
の頂部上および基板92の底部上に設けてもよい。
96,98,100は、すでに説明したような周知の技
術を用いて、基板92上に順次枕積される。基板92と
してはn−GaAs、層94にはn−GaMA1z松、
層96にはp −GaryA1yAs、層9 8 には
p −Ga,〜山xAs「層100にはp−GaAs
を用いることができる。層100上に絶縁層やコンタク
ト層を形成する必要はない。周知のフオトリトグラフイ
技術を用いてマスクが層100上に備えられて滋光され
、その後制御されたエッチングによって間隙102が設
けられる。間隙102の深さ104は活性層96に隣接
した層94内になるように調節される。その結果、相互
連結用メサ構造体103で結合された複数個の平行なメ
サ構造体101ができる。適当なコンタクトを層100
の頂部上および基板92の底部上に設けてもよい。
そのようにして得られた構造は第1図の装置10と同じ
態様で動作する。間隙102は第1図の装置10の場合
よりも有効な電流閉じ込め特性を与える。間隙102は
活性層96よりも低い屈折率を有する空気媒体で満たさ
れる。
態様で動作する。間隙102は第1図の装置10の場合
よりも有効な電流閉じ込め特性を与える。間隙102は
活性層96よりも低い屈折率を有する空気媒体で満たさ
れる。
この間隙は、成長の第2段階中に沈積される半導体材料
で充填してもよい。この場合に選ばれる半導体材料は屈
折率が活性層96よりも低いものでなければならない。
第1図の装置10と第4図の装置9川ま電流閉じ込めチ
ャネルを形成して放射空洞を設定し、第la図の装置5
1は不純物プロフィルを形成して放射空洞を設定し、ま
た第2図の装置6川ま材料の厚さに変化を与えて放射空
洞を設定しているが、いずれの場合にも、有効に行なわ
れているのは、放射空洞が作り出される領域での屈折率
(実数部と虚数部の両方)の変化である。第1図の装置
10のストライプ形体は第4図の装置60のチャネル形
体と互いに同一形状して組合わせ使用することができる
。また、埋込みへテロ構造形体、埋込みストライプ形体
、基板ストライプおよび注入ストライプなどの別の型の
電流閉じ込めチャネルをこれらの装置の基板に使用して
直接偏向結合を与えるようにしてもよい。(埋込みスト
ライプの製造については1977年6月13日に出願さ
れた米国特許出願第805661号に開示されている。
)相互連結用電流閉じ込めチャネル形体を、分裂光波の
一部をいくつかの放射空洞間で偏向させかつ結合させる
手段として、使用する方法は数多くある。第5a図から
第5d図に相互連結形体のいくつかの例を示した。第5
a図では、平行なコンタクトストライプ106が十字形
の相互連結用コンタクトストライプ108によって相互
に連結されている。この実施例では、偏向は光波伝播の
いずれの方向でも起り得る。第5b図では、2つの平行
なコンタクトストライプ110は単一ストう/‘フ。部
分1 14で終端している轡曲部分1 12を備えてい
る。これらの部分112と114はY字形の相互連結手
段を形成している。轡曲部分112は基本モード動作の
設定を助け、また発生した光波の一部を1つ以上の隣接
空洞中に分裂・偏向させる手段を提供する。第5c図で
は、平行なコンタクトストライプ116は横断方向に沈
着された相互連結用コンタクトストライプ118によっ
て装置の長さ方向に沿ってオフセット式に相互に連結さ
れている。すなわち、各相互連結用ストライプ118は
隣りの相互連結用ストライプ118に対して装置の長さ
方向に沿ってずれている。第5d図では、平行なコンタ
クトストライプ120は単一の横断方向コンタクトスト
ライプ122によって相互に連結されている。相互連結
用ストライプ122はストライプ120よりも幅が広い
。ストライプ122はストライプ12川こ対して図示の
ように直角であるほかにある角度で交差するようにして
もよい。次に、第5e図および第5f図に示したレーザ
装置130は、活性層において形成される光波の一部を
活性層内の別の領域に分裂・偏向させる手段として格子
を使用している。
で充填してもよい。この場合に選ばれる半導体材料は屈
折率が活性層96よりも低いものでなければならない。
第1図の装置10と第4図の装置9川ま電流閉じ込めチ
ャネルを形成して放射空洞を設定し、第la図の装置5
1は不純物プロフィルを形成して放射空洞を設定し、ま
た第2図の装置6川ま材料の厚さに変化を与えて放射空
洞を設定しているが、いずれの場合にも、有効に行なわ
れているのは、放射空洞が作り出される領域での屈折率
(実数部と虚数部の両方)の変化である。第1図の装置
10のストライプ形体は第4図の装置60のチャネル形
体と互いに同一形状して組合わせ使用することができる
。また、埋込みへテロ構造形体、埋込みストライプ形体
、基板ストライプおよび注入ストライプなどの別の型の
電流閉じ込めチャネルをこれらの装置の基板に使用して
直接偏向結合を与えるようにしてもよい。(埋込みスト
ライプの製造については1977年6月13日に出願さ
れた米国特許出願第805661号に開示されている。
)相互連結用電流閉じ込めチャネル形体を、分裂光波の
一部をいくつかの放射空洞間で偏向させかつ結合させる
手段として、使用する方法は数多くある。第5a図から
第5d図に相互連結形体のいくつかの例を示した。第5
a図では、平行なコンタクトストライプ106が十字形
の相互連結用コンタクトストライプ108によって相互
に連結されている。この実施例では、偏向は光波伝播の
いずれの方向でも起り得る。第5b図では、2つの平行
なコンタクトストライプ110は単一ストう/‘フ。部
分1 14で終端している轡曲部分1 12を備えてい
る。これらの部分112と114はY字形の相互連結手
段を形成している。轡曲部分112は基本モード動作の
設定を助け、また発生した光波の一部を1つ以上の隣接
空洞中に分裂・偏向させる手段を提供する。第5c図で
は、平行なコンタクトストライプ116は横断方向に沈
着された相互連結用コンタクトストライプ118によっ
て装置の長さ方向に沿ってオフセット式に相互に連結さ
れている。すなわち、各相互連結用ストライプ118は
隣りの相互連結用ストライプ118に対して装置の長さ
方向に沿ってずれている。第5d図では、平行なコンタ
クトストライプ120は単一の横断方向コンタクトスト
ライプ122によって相互に連結されている。相互連結
用ストライプ122はストライプ120よりも幅が広い
。ストライプ122はストライプ12川こ対して図示の
ように直角であるほかにある角度で交差するようにして
もよい。次に、第5e図および第5f図に示したレーザ
装置130は、活性層において形成される光波の一部を
活性層内の別の領域に分裂・偏向させる手段として格子
を使用している。
放射空洞を活性層内に設定するというよりはむしろ活性
層全体がポンピングされる。しかしながら、平行なコン
タクトを装置130の表面上に設けて、別々の分離した
放射空洞を設定して格子を1つ以上の空洞から1つ以上
の別の隣接空洞中への光波の偏向および結合に使用する
ようにしてもよい。装置130は構造上第1図の装置1
0と同様でよい。
層全体がポンピングされる。しかしながら、平行なコン
タクトを装置130の表面上に設けて、別々の分離した
放射空洞を設定して格子を1つ以上の空洞から1つ以上
の別の隣接空洞中への光波の偏向および結合に使用する
ようにしてもよい。装置130は構造上第1図の装置1
0と同様でよい。
すなわち、第5f図の装置130の層132,134,
136,138,140および142は第1図の装置1
0の層12,14,16,18,20および26に対応
する。コンタクト層142は装置130の表面全体を被
覆している。格子パターン146は例えば活性層136
に隣接した層134中に設けられており、活性層136
内の1つの領域に形成された光波の部分を活性層136
内の別の領域中に矢印147で示されているように偏向
結合させる。格子パターン146は装置130のへき関
端部148に対して例えば450で設けられる。
136,138,140および142は第1図の装置1
0の層12,14,16,18,20および26に対応
する。コンタクト層142は装置130の表面全体を被
覆している。格子パターン146は例えば活性層136
に隣接した層134中に設けられており、活性層136
内の1つの領域に形成された光波の部分を活性層136
内の別の領域中に矢印147で示されているように偏向
結合させる。格子パターン146は装置130のへき関
端部148に対して例えば450で設けられる。
別の角度を使用してもよい。格子の周期AはA=p^o
sin8/nerfで与えられるが、ここにおいて入o
は自由空間レーザ波長、8‘ましーザ発振ビーム略に対
して格子のなす角度、neffはしーザ光によって見ら
れる実効屈折率、pは整数である。もし格子がビームの
方向と45oをなしており、またもしレーザがneff
=3.6で8000Aで動作するならば、1571Aの
整数倍の格子周期が使用できる。次に、第5g図では、
複数のコンタクトストライプ150がレーザ装置の長手
方向に対してオフセット角0で設けられている。ストラ
イプ160のオフセット角は説明の便宜上極端に大きく
図示してあるが、実際には、ストライプのオフセット角
は例えばloでよく、ストライプ幅は2山肌、ストライ
プ中心間間隔は8ム仇でよい。装置の長さは約250仏
肌でよい。活性層の1つの放射空洞に沿って伝播する光
波の一部は、装置のへき開端面152での光ビーム反射
によって隣接放射空洞中に偏向される。
sin8/nerfで与えられるが、ここにおいて入o
は自由空間レーザ波長、8‘ましーザ発振ビーム略に対
して格子のなす角度、neffはしーザ光によって見ら
れる実効屈折率、pは整数である。もし格子がビームの
方向と45oをなしており、またもしレーザがneff
=3.6で8000Aで動作するならば、1571Aの
整数倍の格子周期が使用できる。次に、第5g図では、
複数のコンタクトストライプ150がレーザ装置の長手
方向に対してオフセット角0で設けられている。ストラ
イプ160のオフセット角は説明の便宜上極端に大きく
図示してあるが、実際には、ストライプのオフセット角
は例えばloでよく、ストライプ幅は2山肌、ストライ
プ中心間間隔は8ム仇でよい。装置の長さは約250仏
肌でよい。活性層の1つの放射空洞に沿って伝播する光
波の一部は、装置のへき開端面152での光ビーム反射
によって隣接放射空洞中に偏向される。
これは、光波の入射角がへき関端面152に垂直でない
ため光波の一部が矢印154で示されているようにへき
関端面152の鏡表面から隣接した1つの空洞中に偏向
されるからである。次に、第5h図では、コンタクトス
トライプ156が平行ではなく互いにある角度をもって
設けられており、へき関端面158に入射する光波の一
部は反射されて隣接空洞中に結合されるようになってい
る。
ため光波の一部が矢印154で示されているようにへき
関端面152の鏡表面から隣接した1つの空洞中に偏向
されるからである。次に、第5h図では、コンタクトス
トライプ156が平行ではなく互いにある角度をもって
設けられており、へき関端面158に入射する光波の一
部は反射されて隣接空洞中に結合されるようになってい
る。
この偏向結合は相互連結用コンタクトストライプ形体1
60によってストライプ156の端部でなされる。矢印
162は1つの設定された放射空洞から隣接空洞中に偏
向された光の部分を表わしている。この実施例や第5a
図〜第5g図の実施例では、コンタクトストライプ15
6のような電流閉じ込めチャネルの使用の代りに、光波
と有効に相互作用するように装置中に十分拡散あるいは
注入されてそのようなチャネル形体に対応する屈折率の
プロフィルを与える拡散あるいは注入材料の組成変化を
用いても、これらのチャネル形体によって与えられるよ
うな直接光偏向結合を作り出すだろう。前述の図面の全
てにおいて偏向結合を与える手段は等間隔で図示されて
いるが、可変あるいは等しくない間隔にしてビーム集東
やサイドローブの抑制を行なうようにし、これにより遠
視野における(第7図における十40でのロープ48の
ような)基本的なローブを強めるようにしてもよい。
60によってストライプ156の端部でなされる。矢印
162は1つの設定された放射空洞から隣接空洞中に偏
向された光の部分を表わしている。この実施例や第5a
図〜第5g図の実施例では、コンタクトストライプ15
6のような電流閉じ込めチャネルの使用の代りに、光波
と有効に相互作用するように装置中に十分拡散あるいは
注入されてそのようなチャネル形体に対応する屈折率の
プロフィルを与える拡散あるいは注入材料の組成変化を
用いても、これらのチャネル形体によって与えられるよ
うな直接光偏向結合を作り出すだろう。前述の図面の全
てにおいて偏向結合を与える手段は等間隔で図示されて
いるが、可変あるいは等しくない間隔にしてビーム集東
やサイドローブの抑制を行なうようにし、これにより遠
視野における(第7図における十40でのロープ48の
ような)基本的なローブを強めるようにしてもよい。
また、電流閉じ込めチャネルは第1図に示されているよ
うな酸化物やコンタクトストライプによって画定する必
要はない。イオン注入、拡散、基板ストライプ、プレー
ナストライプ、メサストラィプ、内部ストライプ、横接
合ストライプなどの周知の他の任意の電流閉じ込め技術
を使用することができる。また、図面では、活性層内の
1つの領域から別の領域中に光を結合させる偏向手段は
活性層の近くかあるいは活性層内に存在するものと示し
てきた。
うな酸化物やコンタクトストライプによって画定する必
要はない。イオン注入、拡散、基板ストライプ、プレー
ナストライプ、メサストラィプ、内部ストライプ、横接
合ストライプなどの周知の他の任意の電流閉じ込め技術
を使用することができる。また、図面では、活性層内の
1つの領域から別の領域中に光を結合させる偏向手段は
活性層の近くかあるいは活性層内に存在するものと示し
てきた。
しかしながら、偏向手段は活性層からの光を透明な導波
層に結合させることによって活性層のすぐ近くから離す
ようにしてもよい。2重導波レーザ、テーパー結合レー
ザなどの光を透明な導波層に結合させる多くの方法が当
業者にはよく知られている。
層に結合させることによって活性層のすぐ近くから離す
ようにしてもよい。2重導波レーザ、テーパー結合レー
ザなどの光を透明な導波層に結合させる多くの方法が当
業者にはよく知られている。
屈折率変化により与えられるような光偏向手段は、透明
な導波管中に用いて、光を活性層内の他の空間的に離れ
た領域中に偏向させて活性層内の空間的に離れた複数領
域の強い光学的結合を可能とすることができる。前述の
実施例の全てGaAsとGaAIAsからなる半導体材
料について説明してきたが、1紅a、松P、GaNp、
GaNSb、P紙nTeなどの他の光放射材料を使用し
てもよい。
な導波管中に用いて、光を活性層内の他の空間的に離れ
た領域中に偏向させて活性層内の空間的に離れた複数領
域の強い光学的結合を可能とすることができる。前述の
実施例の全てGaAsとGaAIAsからなる半導体材
料について説明してきたが、1紅a、松P、GaNp、
GaNSb、P紙nTeなどの他の光放射材料を使用し
てもよい。
本発明は特定の実施例に関して説明してきたが、前述の
説明から当業者にとって多くの変更、疹正、変形が明白
となることは明らかである。
説明から当業者にとって多くの変更、疹正、変形が明白
となることは明らかである。
従って、このような変更、修正、変形は全て特許請求の
範囲の範囲内にはいるものと理解されるべきである。
範囲の範囲内にはいるものと理解されるべきである。
第1図は、本発明による直接光偏向を与える電流閉じ込
め手段を備えた多放射能力を有するモノリシック注入レ
ーザの概略斜視図、第la図は、本発明による直接光偏
向を与える不純物プロフィルを備えた多放射能力を有す
るモノリシック注入レーザの概略斜視図、第2図は、多
放射能力と本発明による光偏向手段を備えた多チャネル
基板の半導体注入レーザの概略斜視図、第3図は、第2
図のし−ザの多チャネル基板の詳細を示す部分的斜視図
、第4図は、多放射能力と本発明による光偏向手段を備
えたメサ型注入レーザの概略斜視図、第5a図から第5
h図は、モノリシック注入レーザ装置の多放射空洞の間
に光偏向結合を与える手段として使用できる種々のコン
タクトストライプ形体の概略図(第5e図および第5f
図のものにはさらに、この結合をなすために偏向格子が
付加されている)、第6図は、第1図のレーザにおける
端面当たりのパルス状出力パワーをミリワット(mW)
の単位でグラフにした特性図、第7図は、第1図のレー
ザにおけるp−n接合面に沿った遠視野放射パターンを
示した図、第8図は、第1図のレーザを含む幾つかの型
の多放射注入レーザにおけるp−n接合面に沿った全半
値角をしきし・値電流に対する駆動電流の比の関数とし
てグラフにした図である。 (スGノ 打スG^。 (スG2 (ス63 〃G4 打ンG5ひ 行〆G60 ‘JG5c 斤〆技夕〆 斤ンG58 打〆65〆 打○クタ けり夕へ (力G6 打スGア 打力Ga
め手段を備えた多放射能力を有するモノリシック注入レ
ーザの概略斜視図、第la図は、本発明による直接光偏
向を与える不純物プロフィルを備えた多放射能力を有す
るモノリシック注入レーザの概略斜視図、第2図は、多
放射能力と本発明による光偏向手段を備えた多チャネル
基板の半導体注入レーザの概略斜視図、第3図は、第2
図のし−ザの多チャネル基板の詳細を示す部分的斜視図
、第4図は、多放射能力と本発明による光偏向手段を備
えたメサ型注入レーザの概略斜視図、第5a図から第5
h図は、モノリシック注入レーザ装置の多放射空洞の間
に光偏向結合を与える手段として使用できる種々のコン
タクトストライプ形体の概略図(第5e図および第5f
図のものにはさらに、この結合をなすために偏向格子が
付加されている)、第6図は、第1図のレーザにおける
端面当たりのパルス状出力パワーをミリワット(mW)
の単位でグラフにした特性図、第7図は、第1図のレー
ザにおけるp−n接合面に沿った遠視野放射パターンを
示した図、第8図は、第1図のレーザを含む幾つかの型
の多放射注入レーザにおけるp−n接合面に沿った全半
値角をしきし・値電流に対する駆動電流の比の関数とし
てグラフにした図である。 (スGノ 打スG^。 (スG2 (ス63 〃G4 打ンG5ひ 行〆G60 ‘JG5c 斤〆技夕〆 斤ンG58 打〆65〆 打○クタ けり夕へ (力G6 打スGア 打力Ga
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 レーザ発振条件下でコヒーレント放射光の発生およ
び伝播のための活性媒体をなす層16;66;96を含
む1つ以上の半導体材料層14,16,18,20;6
4,66,70;94,96,98,100が一基板1
2,62,92上に設けられており、また、前記活性媒
体内に、屈折率を異にする材料で境界づけされた複数の
レーザ領域が、装置端面に一列の放射エミツタ33,8
2,91を定めるよう放射光放出区域の少なくとも一端
で終端する形で設定されていて、これら各レーザ領域は
直線状でかつ互いに平行に隣接しており、さらに、各レ
ーザ領域中で発生された放射光を隣接したレーザ領域中
に偏向させて前記複数のレーザ領域が実質上同一の周波
数と位相でレーザ発振するようになす偏向手段が設けら
れており、かつ、該偏向手段には、前記レーザ領域と実
質上同一の屈折率の材料でできていてレーザ領域間を該
レーザ領域の両端間の中間部で相互に連絡する相互連結
部38;59;80;103;108;112;118
;122が備えられており、これにより、各レーザ領域
に沿って走行する放射光の一部が該レーザ領域から外れ
て前記相互連結部の少なくとも1つを介し少なくとも1
つの隣接レーザ領域中に偏向されるようになっているこ
とを特徴とする半導体レーザ装置。 2 特許請求の範囲第1項記載において、前記レーザ領
域とこれを境界づける前記材料との屈折率の相異は、拡
散または注入不純物のプロフイル53,57,59によ
って与えられていることを特徴とする半導体レーザ装置
。 3 特許請求の範囲第1項記載において、前記レーザ領
域とこれを境界づける前記材料との屈折率の相異は、装
置に設けられた電流閉じ込め手段28により決められる
注入電荷の分布によって与えられることを特徴とする半
導体レーザ装置。 4 特許請求の範囲第1項記載において、前記レーザ領
域とこれを境界づける前記材料との屈折率の相異は、材
料組成の違いによって与えられていることを特徴とする
半導体レーザ装置。 5 特許請求の範囲第1項記載において、前記レーザ領
域とこれを境界づける前記材料との屈折率の相異は、材
料厚さの違いによって与えられていることを特徴とする
半導体レーザ装置。 6 特許請求の範囲第5項記載において、前記材料厚さ
の違いを与えるために前記基板62中に複数のチヤネル
76が前記複数のレーザ領域に関連づけられて形成され
ており、かつ、これら各チヤネルは隣接チヤネルに前記
偏向手段の前記相互連結部としての相互連結用チヤネル
80によって結合されていることを特徴とする半導体レ
ーザ装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/956,307 US4255717A (en) | 1978-10-30 | 1978-10-30 | Monolithic multi-emitting laser device |
US956307 | 1978-10-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5561086A JPS5561086A (en) | 1980-05-08 |
JPS606554B2 true JPS606554B2 (ja) | 1985-02-19 |
Family
ID=25498060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54136975A Expired JPS606554B2 (ja) | 1978-10-30 | 1979-10-23 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4255717A (ja) |
EP (1) | EP0010949B1 (ja) |
JP (1) | JPS606554B2 (ja) |
CA (1) | CA1138968A (ja) |
DE (1) | DE2965803D1 (ja) |
Families Citing this family (68)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4369513A (en) * | 1979-11-09 | 1983-01-18 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
US4385389A (en) * | 1980-07-14 | 1983-05-24 | Rca Corporation | Phase-locked CDH-LOC injection laser array |
JPS5728385A (en) * | 1980-07-26 | 1982-02-16 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser |
US4347612A (en) * | 1980-08-25 | 1982-08-31 | Xerox Corporation | Semiconductor injection laser for high speed modulation |
JPS57170584A (en) * | 1981-04-15 | 1982-10-20 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser device |
GB2111743B (en) * | 1981-08-25 | 1985-11-27 | Handotai Kenkyu Shinkokai | Semiconductor laser |
US4530574A (en) * | 1982-07-28 | 1985-07-23 | Xerox Corporation | Beam collimation and focusing of multi-emitter or broad emitter lasers |
US4594718A (en) * | 1983-02-01 | 1986-06-10 | Xerox Corporation | Combination index/gain guided semiconductor lasers |
US4831630A (en) * | 1983-04-14 | 1989-05-16 | Xerox Corporation | Phased-locked window lasers |
US4569054A (en) * | 1983-06-17 | 1986-02-04 | Rca Corporation | Double heterostructure laser |
US4642143A (en) * | 1983-06-17 | 1987-02-10 | Rca Corporation | Method of making a double heterostructure laser |
JPS60501634A (ja) * | 1983-06-17 | 1985-09-26 | ア−ルシ−エ− コ−ポレ−ション | 平担な活性層を有するレーザ・アレーの製造方法 |
US4547396A (en) * | 1983-06-17 | 1985-10-15 | Rca Corporation | Method of making a laser array |
US4831628A (en) * | 1983-07-27 | 1989-05-16 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Denices fabricated using method of selective area epitaxial growth using ion beams |
EP0144205B1 (en) * | 1983-12-01 | 1993-03-17 | Trw Inc. | Semiconductor laser |
US4631729A (en) * | 1983-12-01 | 1986-12-23 | Trw Inc. | Semiconductor laser structure |
US4641311A (en) * | 1983-12-20 | 1987-02-03 | Rca Corporation | Phase-locked semiconductor laser array with integral phase shifters |
US4805176A (en) * | 1983-12-20 | 1989-02-14 | General Electric Company | Phase-locked laser array with phase-shifting surface coating |
US4594719A (en) * | 1984-01-19 | 1986-06-10 | Rca Corporation | Phase-locked laser array having a non-uniform spacing between lasing regions |
US5259881A (en) * | 1991-05-17 | 1993-11-09 | Materials Research Corporation | Wafer processing cluster tool batch preheating and degassing apparatus |
JPS60182181A (ja) * | 1984-02-28 | 1985-09-17 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ |
JPS60236274A (ja) * | 1984-05-10 | 1985-11-25 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
USRE34356E (en) * | 1984-05-10 | 1993-08-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser array |
JPS6130090A (ja) * | 1984-07-20 | 1986-02-12 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
JPS6142980A (ja) * | 1984-08-06 | 1986-03-01 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
US4768201A (en) * | 1984-08-06 | 1988-08-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser array |
US4730326A (en) * | 1984-09-12 | 1988-03-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser array device |
JPS61102087A (ja) * | 1984-10-25 | 1986-05-20 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ装置 |
JPS61113293A (ja) * | 1984-11-07 | 1986-05-31 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
JPS61141192A (ja) * | 1984-12-14 | 1986-06-28 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置 |
US4742526A (en) * | 1985-01-12 | 1988-05-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser array device |
US4656641A (en) * | 1985-02-04 | 1987-04-07 | Xerox Corporation | Laser cavity optical system for stabilizing the beam from a phase locked multi-emitter broad emitter laser |
US4803691A (en) * | 1985-05-07 | 1989-02-07 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Lateral superradiance suppressing diode laser bar |
JPS61296785A (ja) * | 1985-06-25 | 1986-12-27 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
JPS6215877A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-24 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
JPS6235690A (ja) * | 1985-08-09 | 1987-02-16 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
US4751711A (en) * | 1985-08-16 | 1988-06-14 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Asymmetric offset stripe laser for emission in a single lobe |
US4712220A (en) * | 1985-09-30 | 1987-12-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Multiple laser arrangement |
GB2182168B (en) * | 1985-10-25 | 1989-10-25 | Hitachi Ltd | Phased-array semiconductor laser apparatus |
US4722089A (en) * | 1985-12-16 | 1988-01-26 | Lytel, Incorporated | Phase locked diode laser array |
JPS62169389A (ja) * | 1986-01-21 | 1987-07-25 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
US4723252A (en) * | 1986-02-24 | 1988-02-02 | Rca Corporation | Phase-locked laser array |
DE3609478A1 (de) * | 1986-03-20 | 1987-09-24 | Siemens Ag | Halbleiterlaser-array mit optisch verkoppelten laseraktiven streifen |
JPS62235794A (ja) * | 1986-04-07 | 1987-10-15 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
JPS6392080A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-22 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
JPS6392083A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-22 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
US4860298A (en) * | 1988-04-12 | 1989-08-22 | Dan Botez | Phased-locked array of semiconductor lasers using closely spaced antiguides |
US4718069A (en) * | 1986-10-27 | 1988-01-05 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Semiconductor laser array with single lobed output |
US4719634A (en) * | 1986-10-27 | 1988-01-12 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Semiconductor laser array with fault tolerant coupling |
EP0280304A3 (de) * | 1987-02-27 | 1989-07-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleiterlaseranordnung |
US4809288A (en) * | 1987-03-04 | 1989-02-28 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Hybrid Y-junction laser array |
US4799223A (en) * | 1987-08-06 | 1989-01-17 | Xerox Corporation | Split contact phased array lasers |
EP0309744A3 (de) * | 1987-09-29 | 1989-06-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Anordnung mit einem flächig sich erstreckenden Dünnfilmwellenleiter |
DE3738053A1 (de) * | 1987-11-09 | 1989-05-18 | Siemens Ag | Laseranordnung mit mindestens einem laserresonator und einem damit verkoppelten passiven resonator |
US4827482A (en) * | 1988-03-21 | 1989-05-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Phase-locked semiconductor laser arrays |
US4999316A (en) * | 1988-03-23 | 1991-03-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for forming tapered laser or waveguide optoelectronic structures |
US4855255A (en) * | 1988-03-23 | 1989-08-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Tapered laser or waveguide optoelectronic method |
JPH01199486A (ja) * | 1988-07-15 | 1989-08-10 | Hitachi Ltd | 半導体レーザー素子 |
US4905252A (en) * | 1988-09-16 | 1990-02-27 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Ring laser cavities |
US4933301A (en) * | 1989-01-27 | 1990-06-12 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Method of forming a semiconductor laser |
CA2011155C (en) * | 1989-03-06 | 1994-04-19 | Misuzu Sagawa | Semiconductor laser device |
US4932032A (en) * | 1989-08-03 | 1990-06-05 | At&T Bell Laboratories | Tapered semiconductor waveguides |
US5025451A (en) * | 1989-10-20 | 1991-06-18 | Trw Inc. | Two-dimensional integrated laser array |
US5159604A (en) * | 1991-07-29 | 1992-10-27 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Antiguided semiconductor laser array with edge reflectors |
US5305412A (en) * | 1992-12-14 | 1994-04-19 | Xerox Corporation | Semiconductor diode optical switching arrays utilizing low-loss, passive waveguides |
US6826224B2 (en) * | 2000-03-27 | 2004-11-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | High-power semiconductor laser array apparatus that outputs laser lights matched in wavelength and phase, manufacturing method therefor, and multi-wavelength laser emitting apparatus using such high-power semiconductor laser array apparatus |
JP2001284732A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多波長レーザ発光装置、当該装置に用いられる半導体レーザアレイ素子及び当該半導体レーザアレイ素子の製造方法 |
US7376169B2 (en) * | 2005-03-07 | 2008-05-20 | Joseph Reid Henrichs | Optical phase conjugation laser diode |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3340479A (en) * | 1963-06-14 | 1967-09-05 | Bell Telephone Labor Inc | Laser tunable by junction coupling |
US3402366A (en) * | 1965-02-26 | 1968-09-17 | Ibm | Beam scanning in injection lasers |
US3436679A (en) * | 1966-03-07 | 1969-04-01 | Gen Electric | Semiconductor junction laser with electronically displaceable and deflectable beam |
US3534290A (en) * | 1967-02-01 | 1970-10-13 | Gen Electric | Semiconductor laser beacon for rotating an output beam |
US3514715A (en) * | 1967-06-29 | 1970-05-26 | Rca Corp | Multilayer,light-emitting semiconductor device |
US3701044A (en) * | 1970-06-29 | 1972-10-24 | Bell Telephone Labor Inc | Optical coupling of adjacent stripe contact geometry semiconductor lasers |
US3702975A (en) * | 1970-12-09 | 1972-11-14 | Bell Telephone Labor Inc | Low threshold stripe geometry injection laser |
US4159452A (en) * | 1978-01-13 | 1979-06-26 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Dual beam double cavity heterostructure laser with branching output waveguides |
-
1978
- 1978-10-30 US US05/956,307 patent/US4255717A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-09-06 CA CA000335310A patent/CA1138968A/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1138968A (en) | 1983-01-04 |
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DE2965803D1 (en) | 1983-08-04 |
EP0010949A3 (en) | 1981-01-07 |
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---|---|---|
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