JPS61113294A - 半導体レ−ザアレイ装置 - Google Patents
半導体レ−ザアレイ装置Info
- Publication number
- JPS61113294A JPS61113294A JP59235620A JP23562084A JPS61113294A JP S61113294 A JPS61113294 A JP S61113294A JP 59235620 A JP59235620 A JP 59235620A JP 23562084 A JP23562084 A JP 23562084A JP S61113294 A JPS61113294 A JP S61113294A
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- JP
- Japan
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- filament
- semiconductor laser
- array device
- laser array
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- Pending
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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
-
- 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
- H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
- H01S5/1017—Waveguide having a void for insertion of materials to change optical properties
-
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
Landscapes
- 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。
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、複数のフィラメントを持つ半導体レーザアレ
イ装置において、中央に比べて端のフィラメントの電流
注入領域の面積を小さくすることにより、素子内部のゲ
イン分布を位相同期モードに一致しやすい形とし、非同
期モードの発振しきい値を上昇させることにより、高出
力領域まで同期モード発振を維持するようにした半導体
レーザアレイ装置に関するものである。
イ装置において、中央に比べて端のフィラメントの電流
注入領域の面積を小さくすることにより、素子内部のゲ
イン分布を位相同期モードに一致しやすい形とし、非同
期モードの発振しきい値を上昇させることにより、高出
力領域まで同期モード発振を維持するようにした半導体
レーザアレイ装置に関するものである。
〈従来技術〉
近年、光ディスクや光通信システムに半導体レーザは広
く応用されているが、システムの大容量化、高速化のた
めに光源としての半導体レーザに高出力化の要求が生じ
てきた。ところが、現状の単一スドライブ型半導体レー
ザでは、高々数十ｍＷが限界である。そこでこれらの構
造のものを並列に位置させ、それぞれでの発振光の位相
を同期させた素子すなわち半導体レーザアレイ装置を得
ることが試みられている。
く応用されているが、システムの大容量化、高速化のた
めに光源としての半導体レーザに高出力化の要求が生じ
てきた。ところが、現状の単一スドライブ型半導体レー
ザでは、高々数十ｍＷが限界である。そこでこれらの構
造のものを並列に位置させ、それぞれでの発振光の位相
を同期させた素子すなわち半導体レーザアレイ装置を得
ることが試みられている。
しかし、この半導体レーザアレイ装置において位相同期
状態を実現するのは非常に困難であり、様々な構造が提
案されているが、高出力領域まで制御性よく位相同期状
態を維持するものはいまだに得られていない。
状態を実現するのは非常に困難であり、様々な構造が提
案されているが、高出力領域まで制御性よく位相同期状
態を維持するものはいまだに得られていない。
本発明者が試みたところでは、第３図に示すように出力
２０ｍＷまでは位相同期した状態であるが、それ以上の
出力では非同期になることが分かった。同期状態の素子
の８射端面での光電界分布は第４図（ａ）のように、全
フィラメントにわたって同位相となっているが、非同期
領域での素子においては第４図（ｂ）や（ｃ）に示した
ような位相反転部分をもつ光電界分布成分を有している
ことが分かった。
２０ｍＷまでは位相同期した状態であるが、それ以上の
出力では非同期になることが分かった。同期状態の素子
の８射端面での光電界分布は第４図（ａ）のように、全
フィラメントにわたって同位相となっているが、非同期
領域での素子においては第４図（ｂ）や（ｃ）に示した
ような位相反転部分をもつ光電界分布成分を有している
ことが分かった。
〈発明の目的〉
そこで、本発明はこのような非同期モードの発振しきい
値ゲインを上昇させることにより、高出力まで位相同期
モードを維持することの可能な半導体レーザアレイ装置
を得ることを目的としている。
値ゲインを上昇させることにより、高出力まで位相同期
モードを維持することの可能な半導体レーザアレイ装置
を得ることを目的としている。
〈発明の構成〉
上記目的を達成するため、本発明の構成は、複数のフィ
ラメントを有し、非電流注入領域を中央のフィラメント
よりも端のフィラメントにより多く分布させることによ
って、上記フィラメントのうち中央に比べて端に位置す
るフィラメントの平均電流注入レベルを低下させて、空
間ディン分布を位相同期モードに一致させたことを特徴
とする。
ラメントを有し、非電流注入領域を中央のフィラメント
よりも端のフィラメントにより多く分布させることによ
って、上記フィラメントのうち中央に比べて端に位置す
るフィラメントの平均電流注入レベルを低下させて、空
間ディン分布を位相同期モードに一致させたことを特徴
とする。
〈実施例〉
以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。
３本のフィラメントの半導体レーザアレイ装置に本発明
を適用した場合の構造図を第１図（ａ）。
を適用した場合の構造図を第１図（ａ）。
（１＋） 、 （（り 、 （ｄ）に示す。まず、第１
図（、）に示すようにＰ“型Ｇ ａ Ａ ｓ基板（１）
表面にフォトリソグラフィ技術とエツチング技術を用い
て、縦５μｍ、横５μｍ、深さ１μ田の穴（１００）を
縦方向に１０μｍおきに形成する６左右の対称性をもた
せるため、平行に２本の穴（１００）の列を形成してあ
り、その間の距離を５μｍとした。これを基板に用い、
液相エピタキシアル成長法により、第１図（ｂ）に示す
ように、Ｎ型ＧａＡｓ電流狭さく層（２）を０．８μｍ
の厚さだけ成長させる６次に再び７オトリソグラフイと
エツチング技術を用いることにより、幅４μ―、ピッチ
５μ鴫の７字形の３本の溝（１０１） 、 ＜１０２）
、 （１ａ１）を平行に形成哀る。二のとき、両端の
溝（１０１） 、 （１０１）は前記５μｍＸ５μｍＸ
１μｍの穴（１００）を形成した真上に位置するように
し、中央の溝（１０２）は穴（１００）のない部分に形
成されるようにした。また、このＶ字形の溝（１０１）
、 （１０２）の深さは１．０μｍとしてありその底
部はＰ′″型Ｇ ａ Ａ ｓ基板（１）に達している。
図（、）に示すようにＰ“型Ｇ ａ Ａ ｓ基板（１）
表面にフォトリソグラフィ技術とエツチング技術を用い
て、縦５μｍ、横５μｍ、深さ１μ田の穴（１００）を
縦方向に１０μｍおきに形成する６左右の対称性をもた
せるため、平行に２本の穴（１００）の列を形成してあ
り、その間の距離を５μｍとした。これを基板に用い、
液相エピタキシアル成長法により、第１図（ｂ）に示す
ように、Ｎ型ＧａＡｓ電流狭さく層（２）を０．８μｍ
の厚さだけ成長させる６次に再び７オトリソグラフイと
エツチング技術を用いることにより、幅４μ―、ピッチ
５μ鴫の７字形の３本の溝（１０１） 、 ＜１０２）
、 （１ａ１）を平行に形成哀る。二のとき、両端の
溝（１０１） 、 （１０１）は前記５μｍＸ５μｍＸ
１μｍの穴（１００）を形成した真上に位置するように
し、中央の溝（１０２）は穴（１００）のない部分に形
成されるようにした。また、このＶ字形の溝（１０１）
、 （１０２）の深さは１．０μｍとしてありその底
部はＰ′″型Ｇ ａ Ａ ｓ基板（１）に達している。
ｒこだし穴（１００）の存在する部分ではＰ゛型ＧａＡ
ｓ基板（１）に達せず、Ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ電流状さく
層（２）の途中で止まっている。続いて、第１図（Ｃ）
に示すように、この溝付き基板上に液相エピタキシアル
成長法によＰ型Ａ乏ｘＧａビｘ Ａｓクラッド層（３）
、Ｐ又はＮ型Ａｎｙ Ｇａ＋−ｙ Ａｓ活性Ｎｊ（４）
、Ｎ型Ａ乏ｘ Ｇａビｘ Ａｓクラッド層（５）、Ｎ゛
型ＧａＡｓコンタクト層（６）を連続的に成長させる。
ｓ基板（１）に達せず、Ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ電流状さく
層（２）の途中で止まっている。続いて、第１図（Ｃ）
に示すように、この溝付き基板上に液相エピタキシアル
成長法によＰ型Ａ乏ｘＧａビｘ Ａｓクラッド層（３）
、Ｐ又はＮ型Ａｎｙ Ｇａ＋−ｙ Ａｓ活性Ｎｊ（４）
、Ｎ型Ａ乏ｘ Ｇａビｘ Ａｓクラッド層（５）、Ｎ゛
型ＧａＡｓコンタクト層（６）を連続的に成長させる。
（ただしＯ＜ ｙ ＜ ｘ ＜１とした。）このように
して得られたウェハーの成長層側にＡｕＧｅ／Ｎｉを、
基板側にＡｕＺｎを全面蒸着し、その後真空中において
合金化させて抵抗性電極（７）、（８）を形成した。レ
ーサ共振器面としてはへき開面を用いており、共振器長
は約２５０μｍにした。この素子の穴（１００）の存在
する部分での断面図が第１図＜ｃ）であり、穴（１００
）のない部分での断面図が第１図（ｃｌ） Ｔある。
して得られたウェハーの成長層側にＡｕＧｅ／Ｎｉを、
基板側にＡｕＺｎを全面蒸着し、その後真空中において
合金化させて抵抗性電極（７）、（８）を形成した。レ
ーサ共振器面としてはへき開面を用いており、共振器長
は約２５０μｍにした。この素子の穴（１００）の存在
する部分での断面図が第１図＜ｃ）であり、穴（１００
）のない部分での断面図が第１図（ｃｌ） Ｔある。
以上の手順により得られた半導体レーザアレイ装置は両
端に位置する溝（１０１） 、 （１０１）に対応する
フィラメント（１１１）と中央の溝（１０２）に対応す
る中央のフイラメン） （１１２）の間に平均的電流注
入レベルに差が生じる６なぜなら、基板に設けた穴（１
００）の部分は電流の非注入領域になっており、中央の
フイラメン） （１１２）より、両端のフイラメン）
（１０） 、 （１１１）の電流注入面積が狭くなって
いるためである。これにより電流注入レベルの差は第２
図に示すような空間的ゲイン分布を呈し、中央より両端
でディンが小さくなることがわかる。
端に位置する溝（１０１） 、 （１０１）に対応する
フィラメント（１１１）と中央の溝（１０２）に対応す
る中央のフイラメン） （１１２）の間に平均的電流注
入レベルに差が生じる６なぜなら、基板に設けた穴（１
００）の部分は電流の非注入領域になっており、中央の
フイラメン） （１１２）より、両端のフイラメン）
（１０） 、 （１１１）の電流注入面積が狭くなって
いるためである。これにより電流注入レベルの差は第２
図に示すような空間的ゲイン分布を呈し、中央より両端
でディンが小さくなることがわかる。
ここで先に示した非同期モードの光電界分布（第４図（
ｈ）、（ｃ） ）を見ると、中央よ１）両端のフィラメ
ントの位置における光電界が同程度が又は大きくなって
いる。これと第２図の空間的ゲイン分布とを重ね合わせ
は互いに相殺して小さくなり、しきい値ケ゛インを計算
した場合にもこれらの光電界分布をもつモーＶの値は高
（なる。これに対して第４図（ａ）に示した位相同期モ
ードの光電界分布は第２図の空間的ディン分布と一致し
た形を呈しており、このモードのしきい値ゲインは低く
なることがわかる。
ｈ）、（ｃ） ）を見ると、中央よ１）両端のフィラメ
ントの位置における光電界が同程度が又は大きくなって
いる。これと第２図の空間的ゲイン分布とを重ね合わせ
は互いに相殺して小さくなり、しきい値ケ゛インを計算
した場合にもこれらの光電界分布をもつモーＶの値は高
（なる。これに対して第４図（ａ）に示した位相同期モ
ードの光電界分布は第２図の空間的ディン分布と一致し
た形を呈しており、このモードのしきい値ゲインは低く
なることがわかる。
従来例で述べた素子では、低出力領域では同期発振が得
られているので、しきい値ディンは同期モードが低いわ
けであるが、出力を上げた場合の空間的ホールバーニン
グなどの効果により非同期モードが発振条件に達するた
め、同期発振状態が維持できていない。
られているので、しきい値ディンは同期モードが低いわ
けであるが、出力を上げた場合の空間的ホールバーニン
グなどの効果により非同期モードが発振条件に達するた
め、同期発振状態が維持できていない。
しかし、本発明の実施例素子では、同期モードと非同期
モードのゲイン差を従来素子に比べて十分大きく設定す
ることが可能となり、出力を上げた場合にも、非同期モ
ードの発振は押開される。
モードのゲイン差を従来素子に比べて十分大きく設定す
ることが可能となり、出力を上げた場合にも、非同期モ
ードの発振は押開される。
上記実施例素子の作製手順に従って得られた素子におい
ては出力的７０１ｍＷまで位相同期状態を維持すること
が確認された。
ては出力的７０１ｍＷまで位相同期状態を維持すること
が確認された。
上記実施例に示した３本のフィラメントの場合に限らず
、より多くのフィラメントを有する素子でも相対的に中
央部より両端部の電流注入領域を狭くすることにより同
様の効果が期待できる。
、より多くのフィラメントを有する素子でも相対的に中
央部より両端部の電流注入領域を狭くすることにより同
様の効果が期待できる。
また、以下に示した素子でも本発明の適用による同様の
効果が見られる。
効果が見られる。
ｉ）上記実施例素子の導伝型の全て逆の素子旨）レーザ
発振可能な池の材料を用いた素子１ｉｉ）個々のストラ
イプ構造として実施例素子以外の構造を用いた素子 〈発明の効果〉 以上のように、この発明によれば、複数のフィラメント
を有する構造において、非電流注入頭載を中央のフィラ
メントよりも両端部のフィラメントにより多く分布させ
るので、高出力領域まで位相同期可能な半導体レーザア
レイ装置を得ること力ｆできる。
発振可能な池の材料を用いた素子１ｉｉ）個々のストラ
イプ構造として実施例素子以外の構造を用いた素子 〈発明の効果〉 以上のように、この発明によれば、複数のフィラメント
を有する構造において、非電流注入頭載を中央のフィラ
メントよりも両端部のフィラメントにより多く分布させ
るので、高出力領域まで位相同期可能な半導体レーザア
レイ装置を得ること力ｆできる。
第１図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｅ） 、 （ｄ）は
この発明の一実施例の半導体レーザアレイ装置の構造図
、第２図は上記半導体レーザアレイ装置の空間的ゲイン
分布を示す図、第３図は位相同期した半導体レーザアレ
イ装置の遠視野像を□示す図、第４図（、）は半導体レ
ーザアレイ装置の位相同期した状態の空間的光電界分布
を示す図、第４図（ｂ）、（ｃ）は半導体レーザアレイ
装置の位相非同期状態の空間的光電界分布を示す図であ
る。 １・・・Ｐ“型Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２・・・Ｎ型Ｇａ
Ａｓ電流狭さく層、３−Ｐ型Ａ ｆｌｘ Ｇａ、−ｘ
Ａｓクラッド層、４＝・Ａｌｙ Ｇａ＋−ｙ Ａｓ活性
層、５−Ｎ型Ａ！ｘＧａビｘ Ａｓ クラッド層、６・
・・Ｎ゛型ＧａＡｓコンタクト層、７，８・・・抵抗性
電極、１００・・・非電流注入領域形成のための穴、１
０１．１０２・・・■字形溝、ｌｉｔ、 １１２・・・
フィラメント。 特 許 出 願 人 シャープ株式会社代 理 人
弁理士 青白 葆 外２名第１図（ｃ） 第２図 第３図
この発明の一実施例の半導体レーザアレイ装置の構造図
、第２図は上記半導体レーザアレイ装置の空間的ゲイン
分布を示す図、第３図は位相同期した半導体レーザアレ
イ装置の遠視野像を□示す図、第４図（、）は半導体レ
ーザアレイ装置の位相同期した状態の空間的光電界分布
を示す図、第４図（ｂ）、（ｃ）は半導体レーザアレイ
装置の位相非同期状態の空間的光電界分布を示す図であ
る。 １・・・Ｐ“型Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２・・・Ｎ型Ｇａ
Ａｓ電流狭さく層、３−Ｐ型Ａ ｆｌｘ Ｇａ、−ｘ
Ａｓクラッド層、４＝・Ａｌｙ Ｇａ＋−ｙ Ａｓ活性
層、５−Ｎ型Ａ！ｘＧａビｘ Ａｓ クラッド層、６・
・・Ｎ゛型ＧａＡｓコンタクト層、７，８・・・抵抗性
電極、１００・・・非電流注入領域形成のための穴、１
０１．１０２・・・■字形溝、ｌｉｔ、 １１２・・・
フィラメント。 特 許 出 願 人 シャープ株式会社代 理 人
弁理士 青白 葆 外２名第１図（ｃ） 第２図 第３図
Claims (1)
- （１）複数のフィラメントを有し、中央に位置するフィ
ラメントよりも端に位置するフィラメントの平均電流注
入レベルを低下させる非電流注入領域を備えたことを特
徴とする半導体レーザアレイ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59235620A JPS61113294A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59235620A JPS61113294A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61113294A true JPS61113294A (ja) | 1986-05-31 |
Family
ID=16988703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59235620A Pending JPS61113294A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61113294A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6230391A (ja) * | 1985-07-31 | 1987-02-09 | Agency Of Ind Science & Technol | 集積型半導体レ−ザ |
| JPS62142382A (ja) * | 1985-10-29 | 1987-06-25 | Agency Of Ind Science & Technol | 集積型半導体レ−ザ装置 |
| EP0301818A2 (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser array device |
-
1984
- 1984-11-07 JP JP59235620A patent/JPS61113294A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6230391A (ja) * | 1985-07-31 | 1987-02-09 | Agency Of Ind Science & Technol | 集積型半導体レ−ザ |
| JPH0525192B2 (ja) * | 1985-07-31 | 1993-04-12 | Kogyo Gijutsuin | |
| JPS62142382A (ja) * | 1985-10-29 | 1987-06-25 | Agency Of Ind Science & Technol | 集積型半導体レ−ザ装置 |
| EP0301818A2 (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser array device |
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