JPS61121380A - 半導体装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数個の半導体レーザがモノリシックに形成さ
れた半導体装置に関する。

〔従来の技術および問題点〕

従来、例えば特開昭５９−１’２６に開示されているよ
うに、半導体レーザまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）を
複数開用いて光走査装置を設計する場合、第５図に示す
ように発光体からの光の出射方向が一点ＰＯで交わるよ
うに光源を配置し、複数の走査スポットを良好な結像状
態を保ちながら被走査面（不図示）に対して走査できる
ように工夫されていた。

第５図はその典型的な従来例を示したものであり、光源
と偏光器の間の光学系を偏向走査面と垂直な方向から見
た図である。５１ａ、５１ｂは半導体レーザーであり、
各レーザーはマウント５２の上にその光束発生面がマウ
ント５２の端面と平行になるように配されている。半導
体レーザー５１ａ。

５１ｂ　　が設けられているマウント５２の端面５２ａ
。

５２ｂ　は、各レーザー５１ａ、５１ｂ　からの発散光
束の中心光線ｈａ、ｈｂが同一の点Ｐｏを通過して釆た
かの如く設定される。換言すれば、半導体レーザー（５
１ａ、５１ｂ）が設けられる位置で、端面５２ａと５２
ｂに各々法線なたてると、各々の法線がＰｏを通過する
ように、端面５２ａと５２ｂは設定されている。更に、
偏向走査面と平行な方向から見れば、各々の半導体レー
ザーの中心光線ｈａ、ｈｂの２０点を通過する位置が、
偏向走査面と直交する方向にわずかに変位するように、
マウント５２上に設けられる半導体レーザーの位置は設
定される。

上記ＰＯ点と偏向器の偏向反射面５３の所定の近傍の点
Ｐとは、結像レンズ５４により光学的に共役な関係に保
たれている。

このように、複数個の半導体発光体（例えば半導体レー
ザ）をそれぞれの光の出射方向が異なるように配置する
ためには、上記例に示したようにマウント上に位置合せ
をしてハイブリッドに構成する必要があった。以下便宜
上、複数個の半導体発光体としてアレーレーザという言
葉を使用するが、原理的にはＬＥＤアレーのような発光
体にも当てはまる。

まだ、モノリシックに形成されたアレーレーザを使用す
る場合には、アレーレーザの前面に何らかの光学系を設
置する必要がある。特開昭５８−２１１７３５に開示さ
れている例としては、プリズムがアレーレーザの前面に
配置されている。これを第６図に示す。

第６図は半導体アレーレーザが５つの発光部を有する場
合のプリズムの断面を示すものである。

６１は５つの発光部（６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ
。

６１ｅ）を有する半導体アレーレーザであり、６２はプ
リズムである。発光部６１ａからの光束の中心光線ｈａ
は傾斜面６２ａにより屈折されあたかもＰ。

を通過して来たかのように曲げられる。同じ（６１ｂか
らの中心光線ｈｂは傾斜面６２ｂにより、６１ｄからの
中心光線ｈｄは傾斜面６２ｄにより、６１ｅからの中心
光線ｈｅは傾斜面６２ｅにより、それぞれあたかもＰｏ
を通過して来たかのように曲げられる。

なお、６１ｃからの中心光線ｈ＠は平面６２ｃを垂直に
通過して行き、この中心光線ｈｃの延長線上にｐｏが存
在する。　このように各発光部に対応して傾斜角を定め
た傾斜平面が設けられ、プリズム６２を出射後の各光束
の中心光線は、あたかもＰｏから出射したかのようにそ
の方向を制御されている。

このＰｏは前述したように偏向反射面の近傍の所望の位
置Ｐ（不図示）と光学系を介して共役に保たれる。

この場合の問題点はプリズム６２の微細加工精度及び方
法、プリズム６２とアレーレーザ６１との位置合せ及び
接合方法などであり、アレーレーザのピッチが小さくな
る程難しくなる。実際、１００μｍ以下ではほぼ不可能
である。

一方、第７図は光学系即ちリレー光学系７３で同様の効
果を持たせようとしたもので、アレーレーザ７１ａ、７
１ｂから出射した光を平行化して結像させるコリたタレ
ンズ７２とシリンドリカルレンズ７５との間にリレー光
学系７３を介在させてポリゴン面７４に結像した例であ
り、良好な結像状態で被走査面（不図示）上に結像され
る。

この場合の問題点は光路長であり、リレー系自体で約２
０ｃＩｒＬ長（なってしまう。

本発明の目的は、ハイブリッドに半導体発光体を配置す
ることに起因する位置合せ誤差や集積密度の制限を排除
すると共に、光出射方向が一定でかつモノリシックに形
成されたアレーレーザを使用する場合のような付加光学
系の煩雑さを避けることを可能にする半導体装置を提供
することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明による半導体装置は、上記目的を達成するために
、複数個の半導体レーザがモノリシックに形成されてい
る半導体装置において、上述の半導体レーザのうち少く
とも１個の半導体レーザがらの光の出射方向を変化させ
て半導体レーザのそれぞれからの光の出射方向を互いに
異ならせる制御手段を備えている。

さらに特定すれば、この制御手段は半導体レーザのそれ
ぞれに対応して設けられた１対の電極（後述）であり、
少くとも１個の半導体レーザに対応の１対の電極への注
入電流を制御することにより光出射方向を変化させ、そ
れによって半導体レーザのそれぞれからの光出射方向を
互いに異ならせる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明による半導体装置におづ゛るレ−ザ部分
の構成を示す一実施例であり、モノリシックに形成され
た３つのレーザ１１．１２．１３のアレーを示している
。レーザ１１，１２．１３のそれぞれを挾んで両側に、
対をなす電極１１ａと１１ｂ、１２ａと１２ｂ、１３ａ
と１３ｂ　　がそれぞれ配設されている。なお、１４は
境界域を示し、隣り合う電極対の間の絶縁（例えば、ｌ
ｌｂと１２ａ　、　１２ｂと１３ａ）が保たれている部
分である。また、ｌはアレー間隔を示し、ｌｌｃ、１２
ｃ＋１３ｃ　　はそれぞれレーザ１１．１２．１３の光
出射方向を示す。

各電極対（１１ｍ＋と１１ｂ、１２ａと１２ｂ、１３ａ
と１３ｂ）への注入電流を適宜変化させることにより、
アレーレーザ（１１と１２と１３）の光出射方向を第１
図に示すように角度θだけ偏向させることができる。

第２図は第１図に示す個々のレーザ１１，１２゜１３の
、八−に線からみた断面図である。以下、これに基づい
て製造プロセスを説明する。

まず、ｎ型ＧａＡ　ｓ基板２１上にバッファ層としてｎ
型ＧａＡｓ層２２．クラッド層としてｎ型ＡＪｘＱａｔ
−ｘＡｓ層２３を形成する。もし分子線エピタキシ法を
用いる場合にはｎ型ドーパントとしてＳｉを用いる。続
いて、活性層としてノンドーグのＧａＡ　５層２４．Ｐ
型（Ｂｅドープ）のＡｌｘＧａ１−ｘ　Ａ　５層２５　
、Ｐ型ＧａＡ　ｓ層２６を成長した後、ノンドープのＧ
ａＡ３層２４近傍までエツチングにより削り取る。

２７は５ｉ０２膜等で構成される絶縁膜であり、これに
より電流の注入域を２８ａおよび２８ｂの部分に制限す
る。一般的には２８ａと２８ｂの間隔は数μｍである。

なお、図中２９は電極である。

本発明における半導体レーザのアレー間隔ｌ（第１図参
照）は１００μｍであり、各アレー間の出射方向は対を
なす電極１１ａとｌｌｂへの注入電流によりθ＝２度ず
つ変化させることができた。

第１図の光偏向角θは例えば±１０度というような広い
範囲に亘って連続的に偏向させるのが困難であるため、
偏向方向の微調のみにとどめるのが好適である。

第３図はその一例であり、本発明の変形例である。まず
、アレーレーザ（３１と３２と３３）の共振面をあらか
じめ一定の角度θをもつように加工しておき、各電極対
（３１ａと３１ｂ、３２ａと３２ｂ。

３３ａと３３ｂ）への注入電流によって微小角αを制御
するようにする。

なお、この場合の個々のレーザ３１，３２，３３の断面
は、第１図に示した実施例と同様に第２図に示したよう
な構造を有している。

この方法は３つ以上の多数のアレーレーザの出射方向を
変えて設定するのに極めて有利である。

何故ならば、 （１）　　角度θはフォトリングラフィ工程等によるフ
ォトマスクのプロセスで決定されるので、第１図のよう
に偏向角の値に制限（上下限）がない （２）走査光学系の結像状態を見ながら角度αの微調が
行える からである。

角度θ（度）の籠はアレーの間隔ｌ（ｍｍ）と用いる光
学系の焦点距離とに依存するが、通常用いられる焦点距
離２０龍程度のものでは１≦θ／ｌ≦５０ぐらいが適当
である。第３図の試作例ではｌ　”’　１００Ａｍ　＊
　ＰＯ＝１３１）＋１　＋θ＝１．２度で良好な結果を
得た。

角度θの値は加工上制限はないので、３０度とか４５度
とかの大きな値に設定することはもちろん可能である。

そして、角度αの値は通常±２度以下（らいの範囲にと
どまる。

また、光走査の方法を第５図に示されるような偏向反射
面５３を用いた系に限定する必要がないのは言うまでも
ない。例えば結像レンズ５４の背後に回折格子のような
ものを設置して偏向することも可能である。

最後に、個々のレーザについて光出射方向を角度αだけ
偏向させるだめの別構成について述べる。

第４図はいわゆ奎ヘテロバイポーラ型に形成した例であ
り、断面を示す。以下、製造プロセスを説明する。

まず、ｎ型■ｎＰ基板４１上に液相エビタキン法により
Ｐ型ＩｎＧａＡＳｐ　４２　＋　ｎ型Ｉｎｐ４３．ｎ型
ＩｎＧａＡｓ　ｐ４４を順欠積層し、化学エツチングに
よリメサ構造を形成した後、同じく液相エピタキ７法に
よりｐ＋Ｉｎｐ　４５で埋めた。さらにＳ　ｉｏ２　　
絶縁膜４６を形成した後、Ａｕ−８ｎ電極４８．４９と
Ａｕ−７，ｎ電極４７ａ、４７ｂを形成した。

電極４７ａ、４７ｂ　への注入電流を独立に制御するこ
とにより、レーザの光出射方向を角度αだけ偏向させる
ことができる。

なお、角度αの偏向手段はアレーを構成する個々のレー
ザすべてに具備されている必要はない。

また、予め設定された光出射方向の異なり角θは一定値
ずつシフトしているのが一般的であるが、例えばθ１．
θ２．θ３・・・・・・というように必要に応じて異な
った値をとってもよい。さらに、このような光出射方向
の異なるアレーレーザは走査光学系を有する装置にのみ
適用されるものでないことは言うまでもない。

すなわち、本発明による半導体装置におけるアレーレー
ザは、単一レンズにより異った発光点からのレーザをは
ぼ同じ方向へ平行化させるような操作に対して極めて有
利である。

〔発明の効果〕

本発明は以上述べたように、複数個の半導体レーザを単
一基板上に形成する際少くとも１つのレーザの光出射方
向を注入電流で制御してそれぞれの光出射方向を互いに
異ならせるという簡単な工夫で、多数の点からのレーザ
光の平行化を容易にし、走査光学系を用いて媒体上に結
像、走査するような光学装置（例えばレーザビームプリ
ンタなど）の光源として極めて有効となる効果を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体装置におけるレーザ部分の
構成を示す一実施例、第２図は第１図に示す個々のレー
ザの、Ａ−Ａ線−からみた断面図、第３図は本発明の変
形例、第４図は個々のレーザの変形例を示す断面図、第
５図はレーザがハイブリッドに配置された従来例、第６
図は出射方向一定のアレーレーザとプリズムを合体して
出射方向を異ならせた従来例、第７図は出射方向一定の
アレーレーザを光学系で補正しようとした場合の従来例
、である。 １１．１２，１３，３１，３２．３３・・・半導体レー
ザ１１ａ＋１１１１２ａ＋１２ｂ＋１３ａ＋１３ｂ＋３
１ａ＋３１ｂ、３；２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ−・
＝電極１１　ｃ　＋　ｌ　２　ｃ　、１３　ｃ　ｒ　３
１　ｃ　＋　３２　ｃ　＋　３３　ｃ・・・・・・光出
射方向 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数個の半導体レーザがモノリシックに形成されている
   半導体装置において、 前記半導体レーザのうち少くとも１個の半導体レーザか
   らの光の出射方向を変化させて前記半導体レーザのそれ
   ぞれからの光の出射方向を互いに異ならせる制御手段を
   設けたことを特徴とする半導体装置。