JPS61139083A - 半導体レ−ザ - 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、光出射方向が最大８方向へ取出すことのでき
る高性能半導体レーザに関する。

従来の技術 従来より半導体レーザは例えば、ヘテロストラクチャー
レーザース（Ｈ、Ｃ、Ｃａｓ　ｅｙ　、Ｍ、Ｂ　、Ｐａ
ｎ１ｓｈ著、アカデミツクブレス１９フ８出版）に示さ
れるように第６図に示す如くへき開面１５，１６からな
るファブリペロ共振器を有し、この両端面より発掘光Ｉ
、Ｊを得ることができる。一方半導体レーザを含む光回
路を集積化する上で最も問題になるのは、光を曲げるこ
とや、コヒーレントに多方向に光を分枝取出す方法であ
る。従来の屈折率差導波路により光を所定の方向へ曲げ
る方法では実際上屈折率差が余り大きくとれず、もれを
生じたり、散乱による戻り光を生ずる等により損失が非
常に大きくなる欠点がある。また、多方向に光を取り出
すには４５°半反射鏡や結合器を別に用意する必要があ
る。

発明が解決しようとする問題点 従来の屈折率差導波路により所定の方向へ光の進行を曲
げる方法では、半導体のみで形成する場合屈折差は高々
０．５程度と小さく、もれを生じたり、散乱による戻り
光を生ずる。また半導体以外の絶縁体を用いるには、光
源である半導体レーザとの結合が問題となり、いずれに
しても大きな損失は避けられない。また多方向の光を必
要とする場合、４５°半反射鏡や結合器を、わざわざ別
に形成したり、用意したりして光源との結合をはからな
ければならない。この場合にも大きな損失を生じてしま
う。このような従来方法の問題点を、光のである半導体
レーザに本発明を適用し、多方向に出射できるようにし
て完全に、解消するものである。

問題点を解決するための手段 ｎ　（ｐ）型半導体基板１の両面にｎＣＰ）型クラッド
層。

ｎ　（ｐ）型活性層＋　ｐ”型クラッド層のダブルへテ
ロ構造をとりつける。４ケ所の活性層導波路端は各活性
導波路に対し、４５°の角度をなしている。この４５０
反射端面により、基板を介して上下活性導波路を結合し
、光間回路を構成する。さらに、反射コーテイング膜を
付着して反射率を所定の方向に所定の出力をとり出すよ
うに使用目的に応じて、それぞれ独立に調節する。

作　　　用 この技術的手段による作用は次の通りである。

即ち、半導体基板の表裏２本活性導波路が４５°反射端
面でＩｎＰ　基板を介して、光間回路即ち光透環路を構
成するため、活性導波路での利得が無駄に消耗、損失す
ることなく、効率的に発振が実現できるので、４ケ所の
４５０反射端面に取り出し光量に応じた適当な反射率を
持たせることにより、最大８方向に所定の光量を取り出
しうるのである。

実施例 本発明は多方向へ出射できる光源を提供することにより
、損失が犬きく、実用上障害があり使いずらい従来の屈
折率差導波路により光の進行を曲げたり、外部の４６°
反射鏡や結合器による光の分校を行ったりする方法を用
いることなく、従来には考えられない効率的な応用が可
能となるものである。

即ち、とり出す方向（端面）では反射率を低く、全くと
り出す必要のない端面では反射率を高くして全反射させ
る。８方向全部に光をとり出すことも、反射率調整によ
りできる。このような構造においてオーミック電極９，
１ｏにプラス、基板１にマイナスを接続し、電流を流す
ことにより励起し、光間回路共振器によりレーザ発振さ
せる。基板での多少の損失が存在するが、光間回路によ
る効率的な光閉じ込めにより、レーザ基本特性が良好な
ものとなる。このように作成したレーザにより、Ａ、Ｂ
、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｉの方向に、最大８方向に、コ
ヒーレントな光をとり出すことができる。

第１図は、作成したレーザ素子及び、その駆動回路を示
す。

（１００）ｎ−Ｉ　ｎＰ　　基板１上にｎ−ＩｎＰクラ
ッド層２　、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層３．ｐ−ＩｎＰ
クラッド層４を順次液相エピタキシャル法により成長さ
せた。次に、このエビタキシャルウェーノ＼の裏面を約
１００μｍまで研磨し、しかるのち、第２の成長によっ
て裏面に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２゜ｎ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性／６３　、ｐ−ＩｎＰクラッド層４を成長させる
。即ち、基板の両面に同じ構造のダブルへテロ構造を成
長させたあと、このウエーノ・の両面にＡｕ−Ｚｎ９．
１０を蒸着し、ｐ電極とする。さらに、第２図に示すよ
うに２００μｍ間隔に約１０μｍのストライプ状にホト
リングラフィの手段によりＡｎ−Ｚｎ　９　、１０の一
部にＶ溝エツチング用窓１２をあける。このようなウェ
ーハをＡｕ−Ｚｎ［をマスクとして、ＨＣ１系のエツチ
ング液にてエッチすると、第３図に示すように両面にＶ
字状の溝が得られる。次に、このＶ溝中へ５ｉＯ２１３
、Ｓｔ　　１４のコーテイング膜を約２０００人の厚さ
でとりつける。しかる後に、基板の一部より、ｎ型電極
としてＩｎ合金を用いて、マイナス側のリードをとり出
し、Ｘ、Ｙで示される位置によりへき開し、レーザチッ
プを作成した。

典型的なレーザのしきい値は約３００ｍＡであり、８方
向に同等に光出力をとり出した時、各方向に０．８　ｍ
Ｗ以上、全出力６．４ｍＷ以上が得られた。

次に本発明の他の実施例について説明する。第４図で示
すように、あらかじめ、基板に２０μ隔てた２本の５μ
ｍ幅ストライプ溝１７を２Ｑ○μ間隔で形成してから、
先の実施例と全く同様の手順でダブルへテロ構造を作成
、基板を１００μまで研磨のあと研磨した基板側を先の
ストライプと表裏型なるように同じ５膜幅ストライプ溝
１７′を形成して、再び、同様にダブルへテロ構造を成
長させる。その後は前の実施例と全く同じ手順でレー・
ザチノプを作成した。但し、■溝形成は、先の成長前に
形成した基板の２本ストライプ溝間の中心位置に完全に
一致させた。

このようにして作成したレーザのしきい値は、約２５０
　ｍＡ　、全出力は８　ｍＷ以上であった。

このように特性が向上したのは、あらかじめ基板に形成
した溝の部分で、活性層であるｎ　Ｉ　ｎＧａＡｓＰが
、他より厚くつもり、光が反射後基板を介して対向活性
導波路へ入射する際、レンズ効果が生じて、基板での放
射散乱が少なくなって、より効率的に対向導波路に光が
とりこまれるようになったためである。

以上は、単なるダブルへテロ構造で作成したものである
が、さらに埋込み構造に適用すれば、従来の単独素子の
特性に匹Ｉｆる性能をもち、かつ従来にない最大８方向
出射のレーザが実現できるのは明白である。

発明の効果 本発明は、４ケ所から最大８方向へ出射できるレーザ光
源を提供するものであり、従来この性能を有するものは
存在せず、光ＩＣをはじめとする半導体レーザの利用分
野を各段に拡げるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のレーザ素子の基本例の構成
図、第６図は従来の半導体レーザの構成図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・ｎクラッド層、３
・・・・・・活性層、４・・・・・・ｐクラッド層、５
．６．７．８・・・・・・活性層導波路端面、９，１０
・−・・・・ｐ電極コンタクト、１１・・・・・・ｎ電
極コンタクト、１２・・・・・・Ｖ溝エソチン用窓、１
３・・・・・・Ｓ　ＩＯ２膜、１４・・・・・・Ｓｔ膜
、１５．１６・・・・・・へき開面。 １８基　級 ３　　シ♂ノド１−レζシ 第　１　口　　　　　　　　　　　　　　５〜８．中１
４城絡端面 ｑ／θ・、・Ｐ鷹ネ心ゴ〉２フ卜 Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｈ１１、・ηａ
伽−タクト第。図　　　　　　　　１２−Ｖ溝工・シ〉
り曹岩。 １３・・Ｓｉ月又 、？

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板の表裏両面に活性導波路を形成し、前
   記各終端に２対の４５°反射面を形成し、基板を介して
   、前記２本の活性導波路を結合し、前記反射面に半透鏡
   を配して光閉路共振器を構成したことを特徴とする半導
   体レーザ。
2. （２）半導体基板深さ方向に、前記基板より屈折率の大
   きな結晶材料を埋込むことにより屈折率分布型凸レンズ
   を形成し、上下活性導波路を結合した特許請求の範囲第
   １項記載の半導体レーザ。