JPS61164292A - 半導体レ−ザアレイ装置 - Google Patents
半導体レ−ザアレイ装置Info
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- JPS61164292A JPS61164292A JP614985A JP614985A JPS61164292A JP S61164292 A JPS61164292 A JP S61164292A JP 614985 A JP614985 A JP 614985A JP 614985 A JP614985 A JP 614985A JP S61164292 A JPS61164292 A JP S61164292A
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- JP
- Japan
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- waveguide
- phase
- shaped grooves
- mutually
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- 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〉
本発明は高出力動作が可能な位相同期型半導体レーザア
レイ装置の構造に関するものである。
レイ装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８０ｍＷ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」−に平行に並べることによ
り高出力化を計る半導体レーザアレイの研究が堆し進め
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８０ｍＷ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」−に平行に並べることによ
り高出力化を計る半導体レーザアレイの研究が堆し進め
られている。
今、複数本の屈折率導波型半導体レーザを平行に光学的
結合を持たせて並べ、冬レーザに均一な利得を与えた場
合、冬レーザ光の位相が同期する状態より位相が１８０
°反転する（１８０°位相）状態で発振することが多い
。これは、１８０°位相状態の方が光の電界分布と利得
分布が良く一致し、発振利得が高くなるためである。
結合を持たせて並べ、冬レーザに均一な利得を与えた場
合、冬レーザ光の位相が同期する状態より位相が１８０
°反転する（１８０°位相）状態で発振することが多い
。これは、１８０°位相状態の方が光の電界分布と利得
分布が良く一致し、発振利得が高くなるためである。
半導体レーザアレイから放射されるレーザ光の遠視野像
は位相同期状態では単峰性のピークであり、レンズで単
一のスポットに絞ることができるが、１８００位相状態
では遠視野像が双峰性のピークとなりレンズで単一のス
ポットに絞ることはできない。レーザ光を単一のスポッ
トに絞れないと光学系との結合に不都合が生じ、光通信
等の光源としての実用性が阻害されることになる。従っ
て、半導体レーザアレイが位相同期して発振するように
、即ち位相同期状態の発振利得が１８００位相状ａより
も高くなるように技術的手段を駆使して通信用光源等と
しての利用価碩゛を確保することが半導体レーザアレイ
装置に７１シて強く要望されている。
は位相同期状態では単峰性のピークであり、レンズで単
一のスポットに絞ることができるが、１８００位相状態
では遠視野像が双峰性のピークとなりレンズで単一のス
ポットに絞ることはできない。レーザ光を単一のスポッ
トに絞れないと光学系との結合に不都合が生じ、光通信
等の光源としての実用性が阻害されることになる。従っ
て、半導体レーザアレイが位相同期して発振するように
、即ち位相同期状態の発振利得が１８００位相状ａより
も高くなるように技術的手段を駆使して通信用光源等と
しての利用価碩゛を確保することが半導体レーザアレイ
装置に７１シて強く要望されている。
〈発明の１」的〉
本発明は平行に並んだ複数本の屈折率導波型半導体レー
ザが位相同期１〜で発撮し、単峰性のピークの放射パタ
ーンで、高出力のレーザ光を放射する半導体レーザアレ
イ装置を提供することを目的とする。
ザが位相同期１〜で発撮し、単峰性のピークの放射パタ
ーンで、高出力のレーザ光を放射する半導体レーザアレ
イ装置を提供することを目的とする。
〈発明の構成と原理〉
本発明は複数本の屈折率導波型半導体レーザが位４゛目
同期して発１辰するように素子の導波路構造を改良して
いる。
同期して発１辰するように素子の導波路構造を改良して
いる。
第１図は本発明の半導体レーザアレイを平面図として眺
めた際の導波路構造の説明に供する説明図である。ここ
で、各導波路の中央部（１）は複数本の光学的に位ａ−
１１結合した平行な導波路であり、中央部（１）に続く
分岐重合部分（２’＋、 （３）は各導波路が光の伝搬
方向に対して７１称な２本の導波路に徐々に分岐した部
分であり、かつ隣接した導波路から分岐した導波路と小
な−、て一つの導波路となる重合部分である。この分岐
重合部（２＋、 （３１から共振面捷での端部分（４ｊ
、（５）では各分１ｈｌ導波路が中央部（１）の導波路
と１１１行に光学的に結合しで並んでいる。
めた際の導波路構造の説明に供する説明図である。ここ
で、各導波路の中央部（１）は複数本の光学的に位ａ−
１１結合した平行な導波路であり、中央部（１）に続く
分岐重合部分（２’＋、 （３）は各導波路が光の伝搬
方向に対して７１称な２本の導波路に徐々に分岐した部
分であり、かつ隣接した導波路から分岐した導波路と小
な−、て一つの導波路となる重合部分である。この分岐
重合部（２＋、 （３１から共振面捷での端部分（４ｊ
、（５）では各分１ｈｌ導波路が中央部（１）の導波路
と１１１行に光学的に結合しで並んでいる。
本発明の動作原ｆｉ＋！ １７Ｔ Ｄｉ−７”のように
してイＲ： ｌ！Ｊ、ｌさ看。
してイＲ： ｌ！Ｊ、ｌさ看。
る。即ち、第１図（Ｂ）に小す如く導波路端部（４）を
左から右へ伝搬する位相同期した光（６）は導波路分岐
重合部分（２）で各導波路を伝搬する光の位相関係が保
たれ損失が少なくなるように徐々に合波さ扛る。合波さ
ノまた光（７）は導波路中央部へ進行する。
左から右へ伝搬する位相同期した光（６）は導波路分岐
重合部分（２）で各導波路を伝搬する光の位相関係が保
たれ損失が少なくなるように徐々に合波さ扛る。合波さ
ノまた光（７）は導波路中央部へ進行する。
この際の合波時に光（ｄ同相と斤り、お互いに強め合う
４．従って、導波路中央部（１）を伝搬する光（８）は
位相同期する。導波路分岐重合部（３）では−１−ｚ
Ｉｆ２同様に光（９）の位４″１］関係が保たれたま捷
徐々に分岐され、２ｎ波路端部（５）では各導波路を伝
搬する光顛が同イテｌ相となって位相同期した光が石へ
伝搬Ｌ２ていく。
４．従って、導波路中央部（１）を伝搬する光（８）は
位相同期する。導波路分岐重合部（３）では−１−ｚ
Ｉｆ２同様に光（９）の位４″１］関係が保たれたま捷
徐々に分岐され、２ｎ波路端部（５）では各導波路を伝
搬する光顛が同イテｌ相となって位相同期した光が石へ
伝搬Ｌ２ていく。
これに対して、導波路を右からノｆ、へ伝搬する光も同
様に位相同期した光が伝搬する３、このように、位相同
期１〜だ光は合波分岐点で干渉に」：る損失を受けるこ
となく伝搬していく。これに対して、第１図（ｃ）に示
す如く導波路端部（４）を左から右へ伝搬する１８０°
位相状態の光０１）は導波路の分岐重合部（２）で光の
位４°［］関係が保たれた壕ま除４に合波され、合波さ
れた光θのが導波路中央部（１）へ進行する。
様に位相同期した光が伝搬する３、このように、位相同
期１〜だ光は合波分岐点で干渉に」：る損失を受けるこ
となく伝搬していく。これに対して、第１図（ｃ）に示
す如く導波路端部（４）を左から右へ伝搬する１８０°
位相状態の光０１）は導波路の分岐重合部（２）で光の
位４°［］関係が保たれた壕ま除４に合波され、合波さ
れた光θのが導波路中央部（１）へ進行する。
合波時には各導波路からの光はお互いに逆相になって弱
め合い、導波路中央部（１）を伝搬する光０躯の強農は
かなり弱くなる。このように、１８００位相状態の光は
、合波点で干渉による損失を受け、減衰する。
め合い、導波路中央部（１）を伝搬する光０躯の強農は
かなり弱くなる。このように、１８００位相状態の光は
、合波点で干渉による損失を受け、減衰する。
以上の如く、本レーザアレイ素子は位相同期状態の発振
利得が１８０°位相状態よりも相当に高くなり、その結
果位相同期して発振し、放射パターンは（）１峰性のピ
ークになる。
利得が１８０°位相状態よりも相当に高くなり、その結
果位相同期して発振し、放射パターンは（）１峰性のピ
ークになる。
〈実施例〉
以下、本発明の１実施例として屈折率導波型半導体レー
ザにＶ Ｓ Ｉ Ｓ （Ｖ−ｃｈｅｎｎｅｌｅｄｓｕｂ
ｓｔＬａｔｅ ＩｎｎｅｒＳｔｒｉｐｅ）型半導体レー
ザを適用した場合について説明する。
ザにＶ Ｓ Ｉ Ｓ （Ｖ−ｃｈｅｎｎｅｌｅｄｓｕｂ
ｓｔＬａｔｅ ＩｎｎｅｒＳｔｒｉｐｅ）型半導体レー
ザを適用した場合について説明する。
第３１ン１は木実流側のレーザ素子を共振端面から見た
場合の端部口である。■）−ＧａＡｓ基板翰上にＬ Ｐ
Ｅ （Ｕｌｆ１エピクギシャル成長）法などの結晶成
長法により、逆極性接合となるｎ−ＧａＡｓ’ｆｉ流阻
止層（２］）を成長させる。次にフＡトリソグラフイと
エツチング技術により、第１図に示す２Ｑ波路と同じ形
状のＶ字形溝（イ）を電流ｌ（１］止層０］）表面から
基板（４）内へ達する深さ迄形成する。７字形溝（イ）
を形成することにより２’ｂ板（ホ）」二から°直流用
止層（２］）の除去された部分が電流の通路と々る。再
度、Ｌ Ｐ Ｅ法を用いて溝イ（１きの基板イ）」−に
ｐ Ａ６ｘＧａ＋ ｘＡｓクラッド層０１、ｐ−ｔ
たはｎ ４．／？ｙＧａ、ｙＡｓ活性層（ハ）、ｎ
Ａ （！ ｘ Ｇ ａ Ｉ Ｘ Ａ ｓクランド層
（イ）を順次成長させダブルへテロ接合を介する活性”
ＫＡ（ハ）を得る。
場合の端部口である。■）−ＧａＡｓ基板翰上にＬ Ｐ
Ｅ （Ｕｌｆ１エピクギシャル成長）法などの結晶成
長法により、逆極性接合となるｎ−ＧａＡｓ’ｆｉ流阻
止層（２］）を成長させる。次にフＡトリソグラフイと
エツチング技術により、第１図に示す２Ｑ波路と同じ形
状のＶ字形溝（イ）を電流ｌ（１］止層０］）表面から
基板（４）内へ達する深さ迄形成する。７字形溝（イ）
を形成することにより２’ｂ板（ホ）」二から°直流用
止層（２］）の除去された部分が電流の通路と々る。再
度、Ｌ Ｐ Ｅ法を用いて溝イ（１きの基板イ）」−に
ｐ Ａ６ｘＧａ＋ ｘＡｓクラッド層０１、ｐ−ｔ
たはｎ ４．／？ｙＧａ、ｙＡｓ活性層（ハ）、ｎ
Ａ （！ ｘ Ｇ ａ Ｉ Ｘ Ａ ｓクランド層
（イ）を順次成長させダブルへテロ接合を介する活性”
ＫＡ（ハ）を得る。
ただし、ｘ＞ｙである。さらに、この−ににｎ″ＧａＡ
ｓＧａＡｓキヤフ１層続的に成長させてレーザ動作片の
多層結晶構造を構成し、基板側にｎ型抵抗性電極（イ）
を、成長層側即ちキャップ層（イ）」二にｎ型抵抗性電
極（ハ）を形成した後１．Ｊ４：振器長が２００〜３０
０μｍとなるようにレーザ而ミラーをストライブと直角
に携開法で形成１〜、銅ゾロツク（図示せず）−１−に
マウントして半導体レーザアレイ装置を作製する。
ｓＧａＡｓキヤフ１層続的に成長させてレーザ動作片の
多層結晶構造を構成し、基板側にｎ型抵抗性電極（イ）
を、成長層側即ちキャップ層（イ）」二にｎ型抵抗性電
極（ハ）を形成した後１．Ｊ４：振器長が２００〜３０
０μｍとなるようにレーザ而ミラーをストライブと直角
に携開法で形成１〜、銅ゾロツク（図示せず）−１−に
マウントして半導体レーザアレイ装置を作製する。
市１庵（２７１（ハ）を介１〜で〒１〕′流を注入する
と注入された電流は、！ｊ（扱（２）））上の電流阻１
ト層（２１）が除去さねたＶ字形溝（ハ）内を′直流通
路として７１−ライブ状に流れ、Ｖ字形溝（イ）直」−
の平坦に層設きれた活性層（ハ）へ注入される１、従−
３て、■字形溝Ｃのに７１応する活性層（支））内でレ
ーザ発１辰が開始される。
と注入された電流は、！ｊ（扱（２）））上の電流阻１
ト層（２１）が除去さねたＶ字形溝（ハ）内を′直流通
路として７１−ライブ状に流れ、Ｖ字形溝（イ）直」−
の平坦に層設きれた活性層（ハ）へ注入される１、従−
３て、■字形溝Ｃのに７１応する活性層（支））内でレ
ーザ発１辰が開始される。
Ｖ字形溝（イ）ｄ：第１図に示す導波路構造に対応して
レーザアレイ素イ内に形成されており、従って本実施例
のレーザアレイ素子は活性層（ハ）内のレーザ定振月１
心波路が甲面図的に第１図に示すよう々２＃波路中央部
（１）と導波路分岐重合部（２＋（３１及び導波路端部
（４）（５）の結合によって構成される。第２図に現わ
れるＶ字形溝（イ）は導波路端部（４１（５）の共振面
位置直下に対応するＶ字形溝（イ）を示している。
レーザアレイ素イ内に形成されており、従って本実施例
のレーザアレイ素子は活性層（ハ）内のレーザ定振月１
心波路が甲面図的に第１図に示すよう々２＃波路中央部
（１）と導波路分岐重合部（２＋（３１及び導波路端部
（４）（５）の結合によって構成される。第２図に現わ
れるＶ字形溝（イ）は導波路端部（４１（５）の共振面
位置直下に対応するＶ字形溝（イ）を示している。
活性層０４）内の各導波路における光の動作原理は前述
１−２た如くであり、位相同期１〜だ光は合波時に互い
に強め合って伝搬し、１８０°位相状態の光は合波時に
互いに＋■ぢ消し合って弱い伝搬状態となる。従−１で
、位イ″１１同期状態の発振利得が１８０°位相状態を
」−捷わり、ｉｌｉ峰性ビークの遠視！Ｉｉｄ、像をイ
１する位相同期されたレーザ発振が開始される。
１−２た如くであり、位相同期１〜だ光は合波時に互い
に強め合って伝搬し、１８０°位相状態の光は合波時に
互いに＋■ぢ消し合って弱い伝搬状態となる。従−１で
、位イ″１１同期状態の発振利得が１８０°位相状態を
」−捷わり、ｉｌｉ峰性ビークの遠視！Ｉｉｄ、像をイ
１する位相同期されたレーザ発振が開始される。
本実施例のそしく７体レーザアレイ装置における発振閾
ｎＴ１市流直重 （１０ｍＡで、出力８０ ｍＷ ｉで
単−横モードでレーザ発振した。放射レーザ光の遠視野
像は第３図に示すように、鋭い単峰性のピーク（゛Ｉ′
値幅４°）であり、複数本の半導体レーザが位イ［ｌ同
１す１シて発振していることが認められる。
ｎＴ１市流直重 （１０ｍＡで、出力８０ ｍＷ ｉで
単−横モードでレーザ発振した。放射レーザ光の遠視野
像は第３図に示すように、鋭い単峰性のピーク（゛Ｉ′
値幅４°）であり、複数本の半導体レーザが位イ［ｌ同
１す１シて発振していることが認められる。
尚、」１詑実施例はＧａＡｓ −ＧａＡＬＡｓ素につい
て説明したが、本発明はこれに限定され、るものでば々
＜ Ｉ ｎＰ −１ｎＧａＡｓＰ系やその他種々の材ネ
」に適用することができる。寸たス１−ライブ構造はＶ
ＳＴＳ構造以外に他の内部ス１−ライブ構造やその他の
素了構ｊ告のものを利用することが可能である１、 〈発明の効果〉 以」二詳説した如く本発明の半導体レーザアレイ装置は
、複数本のレーザ光が位相同期して発振し鋭い単峰性ビ
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
ができる。従って、夕１部光学系との結合効率も高くな
り、通信用光源その他種々の分野に高出力レーザ光源と
しての利用が可能と々る０
て説明したが、本発明はこれに限定され、るものでば々
＜ Ｉ ｎＰ −１ｎＧａＡｓＰ系やその他種々の材ネ
」に適用することができる。寸たス１−ライブ構造はＶ
ＳＴＳ構造以外に他の内部ス１−ライブ構造やその他の
素了構ｊ告のものを利用することが可能である１、 〈発明の効果〉 以」二詳説した如く本発明の半導体レーザアレイ装置は
、複数本のレーザ光が位相同期して発振し鋭い単峰性ビ
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
ができる。従って、夕１部光学系との結合効率も高くな
り、通信用光源その他種々の分野に高出力レーザ光源と
しての利用が可能と々る０
第１図（Ａ） （Ｂ） （Ｃ）は本発明の半導体ｔ／−
ザアレイ装置の説明に供する説明図である。第２図は本
発明の１実施例を示す半導体レーザアレイ装置の断面図
である。第３図は第２図に示す半導体レーザアレイ装置
の水平方向の遠視野像である。 １ 導波路中央部 ２．３・・・導波路分岐重合部
４．５ 導波路端部 ２０・基板２１・・電流１４
−１止層 ２２−Ｖ字形溝 ２３゜２５ クラッド
層 ２４・・活性層 ２６・キャップ層 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）（Ａノ （Ｂ） ｔｔ ／２
／Ｊ（Ｃ） 第１図 第２図 角度 第３図
ザアレイ装置の説明に供する説明図である。第２図は本
発明の１実施例を示す半導体レーザアレイ装置の断面図
である。第３図は第２図に示す半導体レーザアレイ装置
の水平方向の遠視野像である。 １ 導波路中央部 ２．３・・・導波路分岐重合部
４．５ 導波路端部 ２０・基板２１・・電流１４
−１止層 ２２−Ｖ字形溝 ２３゜２５ クラッド
層 ２４・・活性層 ２６・キャップ層 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）（Ａノ （Ｂ） ｔｔ ／２
／Ｊ（Ｃ） 第１図 第２図 角度 第３図
Claims (1)
- １ 導波路中央部が複数本の光学的に結合した平行導波
路であり、該平行導波路端の各々より導波路が２本に分
岐されかつ隣設する平行導波路端より分岐された導波路
が相互に重合して一本化される分岐重合部が連結され、
分岐重合された各導波路が光学的に結合して共振端面ま
で並設されていることを特徴とする半導体レーザアレイ
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP614985A JPS61164292A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| US06/816,311 US4742526A (en) | 1985-01-12 | 1986-01-06 | Semiconductor laser array device |
| DE19863600335 DE3600335A1 (de) | 1985-01-12 | 1986-01-08 | Halbleiter-laseranordnung |
| GB08600594A GB2170650B (en) | 1985-01-12 | 1986-01-10 | A semiconductor laser array device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP614985A JPS61164292A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61164292A true JPS61164292A (ja) | 1986-07-24 |
Family
ID=11630462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP614985A Pending JPS61164292A (ja) | 1985-01-12 | 1985-01-16 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61164292A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6396987A (ja) * | 1986-10-14 | 1988-04-27 | Sony Corp | 半導体レ−ザ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5681993A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-04 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser element |
-
1985
- 1985-01-16 JP JP614985A patent/JPS61164292A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5681993A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-04 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser element |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6396987A (ja) * | 1986-10-14 | 1988-04-27 | Sony Corp | 半導体レ−ザ |
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