JPS61102087A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS61102087A JPS61102087A JP59225429A JP22542984A JPS61102087A JP S61102087 A JPS61102087 A JP S61102087A JP 59225429 A JP59225429 A JP 59225429A JP 22542984 A JP22542984 A JP 22542984A JP S61102087 A JPS61102087 A JP S61102087A
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- JP
- Japan
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- waveguide
- light
- laser
- waveguides
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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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
-
- 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
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】
く技術分野〉
本発明は高出力動作が可能な位相同期型半導体レーザ装
置の構造に関するものである。
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で動作させる場合、単体の半導体
レーザでは、現在のところ実用性を考慮するとレーザ光
の最大出力値は５０ｍｗ程度が限界である。そこで、複
数の半導体レーザを同一基板上に平行に並べて大出力化
を計る半導体レーザアレイの研究が推し進められている
。
レーザでは、現在のところ実用性を考慮するとレーザ光
の最大出力値は５０ｍｗ程度が限界である。そこで、複
数の半導体レーザを同一基板上に平行に並べて大出力化
を計る半導体レーザアレイの研究が推し進められている
。
今、２本の半導体レーザを並べた場合には、各レーザの
位相が同期している状態、１８０°反転している状態及
びその２つの状態が混合している状態と３つの状態があ
り、各々の遠視野像は第３図囚の）（Ｃ）のようになる
。第３図■て示す位相が同期している場合は像は１本の
ピークをもち、レンズを用いてレーザ光を絞ると１個の
スポットにすることができるが、第３図（Ｂ）（Ｃ）に
示す位相が同期していない場合には像は複数のピークを
有し、レーザ光を１個のスポットに絞ることができない
。
位相が同期している状態、１８０°反転している状態及
びその２つの状態が混合している状態と３つの状態があ
り、各々の遠視野像は第３図囚の）（Ｃ）のようになる
。第３図■て示す位相が同期している場合は像は１本の
ピークをもち、レンズを用いてレーザ光を絞ると１個の
スポットにすることができるが、第３図（Ｂ）（Ｃ）に
示す位相が同期していない場合には像は複数のピークを
有し、レーザ光を１個のスポットに絞ることができない
。
そこで、各レーザの位相が同期するように位相同期手段
を付加して、単一ピークを有する半導体レーザアレイ装
置を得ようとする試みがなされている０ しかし、利得導波型の半導体レーザアレイ装置では、レ
ーザ間の中間領域で光の電界が零になり、各レーザの位
相が１８０’反転するため単一ピークは得られない。こ
れに対して、屈折率導波型の半導体レーザアレイ装置で
、は、レーザ間で電界が必ずしも零にならないために各
レーザの位相が同期する可能性がある。しがし、単にレ
ーザを平行に並べただけでは、位相同期した半導体レー
ザアレイ装置を歩留りよく作製することはできない。
を付加して、単一ピークを有する半導体レーザアレイ装
置を得ようとする試みがなされている０ しかし、利得導波型の半導体レーザアレイ装置では、レ
ーザ間の中間領域で光の電界が零になり、各レーザの位
相が１８０’反転するため単一ピークは得られない。こ
れに対して、屈折率導波型の半導体レーザアレイ装置で
、は、レーザ間で電界が必ずしも零にならないために各
レーザの位相が同期する可能性がある。しがし、単にレ
ーザを平行に並べただけでは、位相同期した半導体レー
ザアレイ装置を歩留りよく作製することはできない。
〈発明の目的〉
本発明は、上記問題点に鑑み、平行に並設した２本の屈
折率導波型半導体レーザが確実に位相同期して、単一ピ
ークの放射パターンで高出力のレーザ光を放射すること
が可能な半導体レーザアレイ装置を提供することを目的
とする。
折率導波型半導体レーザが確実に位相同期して、単一ピ
ークの放射パターンで高出力のレーザ光を放射すること
が可能な半導体レーザアレイ装置を提供することを目的
とする。
〈発明の構成と原理〉
本発明は２本の屈折率導波型半導体レーザ動作部が位相
同期してレーザ発振することを特徴とする。第１図に本
発明′のレーザアレイを上から見たときの導波路の動作
原理を示す。ここで、中央部（１）は１本の単一モード
導波路であり、その両端部（２） 、 （３）は導波路
の導波方向に対して対称な２本の導波路となるように緩
やかて分岐しており、共振端面近ぐの部分（４） 、
（５）け各導波路が平行に並んでいる。また図中弓形の
曲線はその位置における光の横方向電界分布を示してい
るっ本発明の動作原理は以下のようにして説明される。
同期してレーザ発振することを特徴とする。第１図に本
発明′のレーザアレイを上から見たときの導波路の動作
原理を示す。ここで、中央部（１）は１本の単一モード
導波路であり、その両端部（２） 、 （３）は導波路
の導波方向に対して対称な２本の導波路となるように緩
やかて分岐しており、共振端面近ぐの部分（４） 、
（５）け各導波路が平行に並んでいる。また図中弓形の
曲線はその位置における光の横方向電界分布を示してい
るっ本発明の動作原理は以下のようにして説明される。
例えば左側の平行な２本の導波路（４）を左から右へ伝
搬する任意の位相関係をもった光（６）は、分岐部分（
２）で損失が少なくなるように徐々に合波され、図に示
す電界分布を有する光（７）となり、単一モード導波路
（ｌｌでは高次モードはカットされ、基本モード光（８
）のみが伝搬する。右側の分岐部分（３）では各導波路
に同位相の光（９）が励起されるように徐々に分岐し、
右側の平行な２本の導波路（５）では位相同期した光０
０が右方向へ伝搬していく。これに対して、本導波路構
造を右から左へ伝搬する光は、本導波路が左右対称構造
であるために、上述の合波と分岐が入れ代るのみで、同
様に位相同期された光が左へ伝搬していく。このように
、本導波路構造の半導体レーザ素子ｒＩ″！２本の半導
体レーザ動作部を伝搬する光が位相同期して発振し、出
射レーザ光の遠視野像は単一ピークになる、。
搬する任意の位相関係をもった光（６）は、分岐部分（
２）で損失が少なくなるように徐々に合波され、図に示
す電界分布を有する光（７）となり、単一モード導波路
（ｌｌでは高次モードはカットされ、基本モード光（８
）のみが伝搬する。右側の分岐部分（３）では各導波路
に同位相の光（９）が励起されるように徐々に分岐し、
右側の平行な２本の導波路（５）では位相同期した光０
０が右方向へ伝搬していく。これに対して、本導波路構
造を右から左へ伝搬する光は、本導波路が左右対称構造
であるために、上述の合波と分岐が入れ代るのみで、同
様に位相同期された光が左へ伝搬していく。このように
、本導波路構造の半導体レーザ素子ｒＩ″！２本の半導
体レーザ動作部を伝搬する光が位相同期して発振し、出
射レーザ光の遠視野像は単一ピークになる、。
尚、単一モード導波路（１）ではレーザ光が高密度にな
るが、レーザの内部破壊パワーは端面近ぐより１ケタ程
度大きいために劣化は起こらず、高出力のレーザ光を出
射することができる。
るが、レーザの内部破壊パワーは端面近ぐより１ケタ程
度大きいために劣化は起こらず、高出力のレーザ光を出
射することができる。
〈実施例〉
第２図は本発明の１実施例を示す半導体レーザ素子の斜
視図である。本実施例は屈折率導波型の内部ストライプ
構造半導体レーザ素子としてＶＳ ＩＳ （Ｖ−Ｃｈａ
ｎｎｅｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒａｔｅＬｎｎｅｒ ５
ｔｒｉｐｅ）構造半導体レーザ素子を用いている、 Ｐ−ＧａＡｓ 基板（Ｚｎ ドープ、ｌＸｌ０ ”
）（１１）上に周知のスライディング式液相エピタ
キシャル成長法でｎ−ＣａＡｓ（Ｔｅドーズ−３Ｘ１０
１８．−３）電流阻止層（１２）を成長させる。次にフ
ォトリングラフィとエツチング技術によりＶ字形の溝（
１３）を電流阻止層（Ｉ２）表面より基板（１りに達す
る深さまで形成する。濤（１３）によって電流阻止層１
１匂が基板（ｌ Ｉ）から除去された部分が電流通路と
なる。溝（１３）は第１図に示す導波路形状に対応して
中央部より両端へ移行するに従って２本に分岐されかつ
分岐された先端は互いに平行に並設される。次にこの溝
（１３）を含む電流阻止層（１″４上に再度液相エピタ
キシャル成長法でＰ Ｇ ａ ｓ −ｘ Ａ ｉ！ｘ
Ａ ｓクラッド層α４）、Ｐ（又はｎ）Ｇ ａ ｓ −
ｙ Ａ ｌ ｙ Ａ ｓ 活性層（１５）、ｎ Ｇ
ａ １−ｘ Ａ ’ ｘＡ ｓクラッド層（Ｉ６）を
順次積層してダブルへテロ接合型のレーザ動作用多層結
晶構造を形成する。この場合の混晶比はＸ≧ｙ＋α２程
度とすることが望ましい。ｎ−クラッド層（国土にはｎ
“−ＧａＡｓ キャップ層すηを堆積し、基板（１１
）にＰ側電極１．１８）、キャップ層θη上にｎ側電極
（１９）を蒸着法等で形成する。
視図である。本実施例は屈折率導波型の内部ストライプ
構造半導体レーザ素子としてＶＳ ＩＳ （Ｖ−Ｃｈａ
ｎｎｅｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒａｔｅＬｎｎｅｒ ５
ｔｒｉｐｅ）構造半導体レーザ素子を用いている、 Ｐ−ＧａＡｓ 基板（Ｚｎ ドープ、ｌＸｌ０ ”
）（１１）上に周知のスライディング式液相エピタ
キシャル成長法でｎ−ＣａＡｓ（Ｔｅドーズ−３Ｘ１０
１８．−３）電流阻止層（１２）を成長させる。次にフ
ォトリングラフィとエツチング技術によりＶ字形の溝（
１３）を電流阻止層（Ｉ２）表面より基板（１りに達す
る深さまで形成する。濤（１３）によって電流阻止層１
１匂が基板（ｌ Ｉ）から除去された部分が電流通路と
なる。溝（１３）は第１図に示す導波路形状に対応して
中央部より両端へ移行するに従って２本に分岐されかつ
分岐された先端は互いに平行に並設される。次にこの溝
（１３）を含む電流阻止層（１″４上に再度液相エピタ
キシャル成長法でＰ Ｇ ａ ｓ −ｘ Ａ ｉ！ｘ
Ａ ｓクラッド層α４）、Ｐ（又はｎ）Ｇ ａ ｓ −
ｙ Ａ ｌ ｙ Ａ ｓ 活性層（１５）、ｎ Ｇ
ａ １−ｘ Ａ ’ ｘＡ ｓクラッド層（Ｉ６）を
順次積層してダブルへテロ接合型のレーザ動作用多層結
晶構造を形成する。この場合の混晶比はＸ≧ｙ＋α２程
度とすることが望ましい。ｎ−クラッド層（国土にはｎ
“−ＧａＡｓ キャップ層すηを堆積し、基板（１１
）にＰ側電極１．１８）、キャップ層θη上にｎ側電極
（１９）を蒸着法等で形成する。
次に共振面を襞間法で形成することによりレーザ発振の
だめの７アプリ・ベロー共振器を構成する。
だめの７アプリ・ベロー共振器を構成する。
上記構造の半導体レーザ素子において、導波路は溝θ濁
直上の活性層（１６）に形成されることになり、溝（１
３）の形状に即して共振器の内部中央では単一モードの
１本の導波路となり、この導波路が両端へ移行するに従
って２本に分岐され、共振端面近傍では分岐された２本
の導波路が平行に配置される。
直上の活性層（１６）に形成されることになり、溝（１
３）の形状に即して共振器の内部中央では単一モードの
１本の導波路となり、この導波路が両端へ移行するに従
って２本に分岐され、共振端面近傍では分岐された２本
の導波路が平行に配置される。
Ｐ側電極０８１及びｎ側電極（１９）を介して駆動電流
を注入すると基板（１すの電流阻止層ＩＪが介在してい
る部分では接合界面が逆極性であるため電流が流れず電
流阻止層１１２）の除去された溝（１３）の部分に沿っ
て電流が流れ、活性層す５）へキャリアが注入される。
を注入すると基板（１すの電流阻止層ＩＪが介在してい
る部分では接合界面が逆極性であるため電流が流れず電
流阻止層１１２）の除去された溝（１３）の部分に沿っ
て電流が流れ、活性層す５）へキャリアが注入される。
従って活性層（１５）内で溝（１３１の直上に対応する
部分を屈折率導波型の導波路としてレーザ発振が開始さ
れる。導波路内で導波される光は中央の一本の導波路で
高次モードがカットされて基本モードのみの単一モード
光となって伝搬され、共振端面となる溝圓直上の活性層
１１５）端面よりレーザ光として放射される。レーザ光
は共振端面より２本の位相同期された光となって出力さ
れる。出力されたレーザ光の遠視野像は第３図囚に示す
ような鋭い単一ピーク特性となり、２本のレーザ動作部
でレーザ光が位相同期して発振していることが認められ
る。
部分を屈折率導波型の導波路としてレーザ発振が開始さ
れる。導波路内で導波される光は中央の一本の導波路で
高次モードがカットされて基本モードのみの単一モード
光となって伝搬され、共振端面となる溝圓直上の活性層
１１５）端面よりレーザ光として放射される。レーザ光
は共振端面より２本の位相同期された光となって出力さ
れる。出力されたレーザ光の遠視野像は第３図囚に示す
ような鋭い単一ピーク特性となり、２本のレーザ動作部
でレーザ光が位相同期して発振していることが認められ
る。
〈発明の効果〉
以上詳説した如く本発明の半導体レーザ装置は２本のレ
ーザ動作部から位相同期してレーザ発振し、遠視野像が
単一ピークの高出力レーザ光を得ることができる。
ーザ動作部から位相同期してレーザ発振し、遠視野像が
単一ピークの高出力レーザ光を得ることができる。
尚、本発明は実施例で示したＶＳＩＳ型の半導体レーザ
に限らず、他の屈折率導波型半導体レーザに対しても適
用することができ、さらに材料においてもＧａＡｓ−Ｇ
ａＡｌＡｓ系に限定されることなく、Ｉｎｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ系その他のヘゲｌ：２接合レーザにも適用できる
。
に限らず、他の屈折率導波型半導体レーザに対しても適
用することができ、さらに材料においてもＧａＡｓ−Ｇ
ａＡｌＡｓ系に限定されることなく、Ｉｎｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ系その他のヘゲｌ：２接合レーザにも適用できる
。
第１図は本発明の半導体レーザを上から見た場合の導波
路の原理とそれを伝搬する光の横方向電界分布を示す説
明図である。 第２図は本発明の１実施例を示す半導体レーザ素子の斜
視図である。 第３図は２本のレーザ動作部を有する半導体レーザアレ
イの遠視野はを示す説明図である。 １１・・・Ｐ−ＧａＡｓ基板、 １２・・・電流阻止層
、１３・・・Ｖ字形溝、 １４．１６・・・クラッド
層、１５・・・活性層、 １７・・・キャップ層。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第１図 第２図 （Ａ） （Ｂ）角度 （ル） ＣＣ＞ 第３図
路の原理とそれを伝搬する光の横方向電界分布を示す説
明図である。 第２図は本発明の１実施例を示す半導体レーザ素子の斜
視図である。 第３図は２本のレーザ動作部を有する半導体レーザアレ
イの遠視野はを示す説明図である。 １１・・・Ｐ−ＧａＡｓ基板、 １２・・・電流阻止層
、１３・・・Ｖ字形溝、 １４．１６・・・クラッド
層、１５・・・活性層、 １７・・・キャップ層。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第１図 第２図 （Ａ） （Ｂ）角度 （ル） ＣＣ＞ 第３図
Claims (1)
- １、中央部が１本の単一モード導波路の両端を対称な２
本の導波路に分岐するとともに共振端面近傍で平行に並
設することにより、分岐された２本の導波路を伝搬する
光を同位相とし、放射するレーザ光を位相同期したこと
を特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59225429A JPS61102087A (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | 半導体レ−ザ装置 |
| GB08526084A GB2166903B (en) | 1984-10-25 | 1985-10-22 | A semiconductor laser device |
| DE19853537886 DE3537886A1 (de) | 1984-10-25 | 1985-10-24 | Halbleiterlaseranordnung |
| US06/791,122 US4752932A (en) | 1984-10-25 | 1985-10-24 | Branching optical waveguide for an index-guided semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59225429A JPS61102087A (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61102087A true JPS61102087A (ja) | 1986-05-20 |
Family
ID=16829229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59225429A Pending JPS61102087A (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4752932A (ja) |
| JP (1) | JPS61102087A (ja) |
| DE (1) | DE3537886A1 (ja) |
| GB (1) | GB2166903B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6262579A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-19 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| US4764937A (en) * | 1985-08-09 | 1988-08-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser array device |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4742526A (en) * | 1985-01-12 | 1988-05-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser array device |
| JPS62169389A (ja) * | 1986-01-21 | 1987-07-25 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| JPS62235794A (ja) * | 1986-04-07 | 1987-10-15 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| US5050180A (en) * | 1989-10-10 | 1991-09-17 | Trw Inc. | Phase-locked arrays of coupled X-junctions |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5681993A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-04 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser element |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US31806A (en) * | 1861-03-26 | Chukjsr | ||
| US4185256A (en) * | 1978-01-13 | 1980-01-22 | Xerox Corporation | Mode control of heterojunction injection lasers and method of fabrication |
| US4277762A (en) * | 1978-01-13 | 1981-07-07 | Xerox Corporation | Mode control of heterojunction injection lasers and method of fabrication |
| US4255717A (en) * | 1978-10-30 | 1981-03-10 | Xerox Corporation | Monolithic multi-emitting laser device |
| US4674827A (en) * | 1982-05-20 | 1987-06-23 | Masayuki Izutsu | Slab-type optical device |
| US4594718A (en) * | 1983-02-01 | 1986-06-10 | Xerox Corporation | Combination index/gain guided semiconductor lasers |
-
1984
- 1984-10-25 JP JP59225429A patent/JPS61102087A/ja active Pending
-
1985
- 1985-10-22 GB GB08526084A patent/GB2166903B/en not_active Expired
- 1985-10-24 DE DE19853537886 patent/DE3537886A1/de active Granted
- 1985-10-24 US US06/791,122 patent/US4752932A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5681993A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-04 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser element |
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|---|---|---|---|---|
| US4764937A (en) * | 1985-08-09 | 1988-08-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser array device |
| JPS6262579A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-19 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8526084D0 (en) | 1985-11-27 |
| US4752932A (en) | 1988-06-21 |
| GB2166903B (en) | 1988-06-15 |
| DE3537886A1 (de) | 1986-04-30 |
| GB2166903A (en) | 1986-05-14 |
| DE3537886C2 (ja) | 1989-03-23 |
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