JPS62162385A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS62162385A JPS62162385A JP61004531A JP453186A JPS62162385A JP S62162385 A JPS62162385 A JP S62162385A JP 61004531 A JP61004531 A JP 61004531A JP 453186 A JP453186 A JP 453186A JP S62162385 A JPS62162385 A JP S62162385A
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- JP
- Japan
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- center
- resonators
- curvature
- grid
- layer
- Prior art date
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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
- H01S5/10—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
-
- 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
- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
-
- 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
- H01S5/40—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
- H01S5/4056—Edge-emitting structures emitting light in more than one direction
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】
産業上の利用分野
本発明は光を用いた通信、計測、制御、記録等に用いる
高出力の半導体レーザ装置に関するものである。
高出力の半導体レーザ装置に関するものである。
従来の技術
半導体レーザはその扱いやすさの故に多くの分野で使わ
れており、そのことから、また半導体レーザ素子そのも
のの特性改善への要求が強く出てきている。最近は特に
高い出力に対する要求が強くなっている。しかしながら
、単一の共振器面から取り出せる光強度には限界がある
ことが知られている。例えばアルミニウムガリウム砒素
系のレーザ素子では、光強度の増大によって共振器の端
面が破壊されるいわゆるＣＯＤによる限界があり、保護
膜等を用いたとしても実用的には４０〜６０ｍＷ程度が
限界とされている。またインジウムガリウム砒素燐系の
長波長帯レーザ素子では、接合部の温度上昇によって最
大出力が制限されており、やはり数十ｍＷ程度が実用的
な限界と考えられる◇このような限界を打破するために
、複数個の半導体レーザ素子′を集積化し、それぞれの
出力を合成して大出力の半導体レーザとすることが試み
られている。すなわち複数の半導体レーザ共振器を同一
結晶内に近接して形成し、各共振器内に生ずるモードの
広がフが相互にわずかに重なり合い、干渉し合って位相
を合せるようにするものである。 −これがいわゆる
位相同期アレイと呼ばれるもので、例えば アプライド
フィジックス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ） ３３６１６（１９７８）等
、多くの研究が報告されている。この方法によって、出
力数Ｗというものも作られている０発明が解決しようと
する問題点 上記方法によれば高出力の半導体レーザを作成すること
ができるが、横方向での光ビームの強度分布を、例えば
遠視野像で見ると、強度の強い方向がいくつか現われい
わゆる多峰状になってしまう。この原因は、各素子から
出射されるビームの結合状態によるものであるが十分解
明されてはいない。いずれにしても、ビーム形状が多峰
性であると、光出力をファイバーに導入する場合、ある
いはレンズ系で集光する場合などに大変不便である０ 問題点を解決するための手段 本発明においては、上記問題点を解決するために、複数
の半導体レーザ共振器からの出射光が。
れており、そのことから、また半導体レーザ素子そのも
のの特性改善への要求が強く出てきている。最近は特に
高い出力に対する要求が強くなっている。しかしながら
、単一の共振器面から取り出せる光強度には限界がある
ことが知られている。例えばアルミニウムガリウム砒素
系のレーザ素子では、光強度の増大によって共振器の端
面が破壊されるいわゆるＣＯＤによる限界があり、保護
膜等を用いたとしても実用的には４０〜６０ｍＷ程度が
限界とされている。またインジウムガリウム砒素燐系の
長波長帯レーザ素子では、接合部の温度上昇によって最
大出力が制限されており、やはり数十ｍＷ程度が実用的
な限界と考えられる◇このような限界を打破するために
、複数個の半導体レーザ素子′を集積化し、それぞれの
出力を合成して大出力の半導体レーザとすることが試み
られている。すなわち複数の半導体レーザ共振器を同一
結晶内に近接して形成し、各共振器内に生ずるモードの
広がフが相互にわずかに重なり合い、干渉し合って位相
を合せるようにするものである。 −これがいわゆる
位相同期アレイと呼ばれるもので、例えば アプライド
フィジックス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ） ３３６１６（１９７８）等
、多くの研究が報告されている。この方法によって、出
力数Ｗというものも作られている０発明が解決しようと
する問題点 上記方法によれば高出力の半導体レーザを作成すること
ができるが、横方向での光ビームの強度分布を、例えば
遠視野像で見ると、強度の強い方向がいくつか現われい
わゆる多峰状になってしまう。この原因は、各素子から
出射されるビームの結合状態によるものであるが十分解
明されてはいない。いずれにしても、ビーム形状が多峰
性であると、光出力をファイバーに導入する場合、ある
いはレンズ系で集光する場合などに大変不便である０ 問題点を解決するための手段 本発明においては、上記問題点を解決するために、複数
の半導体レーザ共振器からの出射光が。
一点に集光するような構成のモノリシック配列をさせる
ものである。各々の半導体レーザ共振器は。
ものである。各々の半導体レーザ共振器は。
同心の弧から成る格子の上に形成された分布帰還型共振
器であり、かつ各々の共振器の向きは、同心の格子弧の
中心に向うように配列させる。
器であり、かつ各々の共振器の向きは、同心の格子弧の
中心に向うように配列させる。
作 用
各レーザ共振器は同一の格子上に形成されていることか
ら、発振波長とその位相はそろってくる。
ら、発振波長とその位相はそろってくる。
さらに各共振器間で、光のしみ出し部の重なりがあると
その効果はよυ有利に作用し、位相、波長の一致が得や
すい。さらに各ビームの出射方向が一点に集光するよう
に並んでいることから、その位置で最大の光強度が得ら
れることになり、実用的に大変便利である。
その効果はよυ有利に作用し、位相、波長の一致が得や
すい。さらに各ビームの出射方向が一点に集光するよう
に並んでいることから、その位置で最大の光強度が得ら
れることになり、実用的に大変便利である。
実施例
以下図面を用いて本発明を説明する。図は本発明の半導
体レーザ素子の概念的な模式図である。
体レーザ素子の概念的な模式図である。
ここで１はｎ型ＩｎＰの基板結晶である。この基板結晶
上にバッファ層として、ｎ型ＩｎＰ層２をエピタキシャ
ル成長させる。このバッファ層２の表面に同心の弧から
成る凹凸構造の格子３が形成さ江さらにその上にｎ型導
波路層４、活性層５、ｐ型ＩｎＰクラッド層６、ｐ型キ
ャップ層７が順次形成される。この多層構造をメサスト
ライプ状にエツチングし、ｐ型及びｎ型ＩｎＰの埋込み
層８によって埋め込んでいる。
上にバッファ層として、ｎ型ＩｎＰ層２をエピタキシャ
ル成長させる。このバッファ層２の表面に同心の弧から
成る凹凸構造の格子３が形成さ江さらにその上にｎ型導
波路層４、活性層５、ｐ型ＩｎＰクラッド層６、ｐ型キ
ャップ層７が順次形成される。この多層構造をメサスト
ライプ状にエツチングし、ｐ型及びｎ型ＩｎＰの埋込み
層８によって埋め込んでいる。
このような構造を作成するために、まずｎ型１ｎＰ基板
上に、トリメチルインジウムを用いて、セレンをドープ
したｎ型ＩｎＰをＭＯＣＶＤ法によシ成長させた。この
表面に電子ピームレジス）（ＰＭＭＡ系）をうずく塗布
し、電子ビーム露光装置により、曲率半径約２印の同心
弧からなる周期２０００人の格子をくりかえし多数描き
、現像後、化学エツチングにようバッファ層上に深さ約
５００への格子として転写した。この結晶上に、まず波
長に換算して１．３μｍに相当するエネルギーギャップ
をもつｎ型１ｎＧａＡｓＰ導波路層を０．６１１ｍの厚
さに、続いて、波長１．５μｍに相当する活性層を０．
１６μｍ、ｐ型ＩｎＰクラッド層を２μｍ、最後に波長
１．３μｍに相当するｐ型窩濃度ドープのＩｎＧａＡｓ
Ｐキャップ層を液相エピタキシャル法により成長させた
。
上に、トリメチルインジウムを用いて、セレンをドープ
したｎ型ＩｎＰをＭＯＣＶＤ法によシ成長させた。この
表面に電子ピームレジス）（ＰＭＭＡ系）をうずく塗布
し、電子ビーム露光装置により、曲率半径約２印の同心
弧からなる周期２０００人の格子をくりかえし多数描き
、現像後、化学エツチングにようバッファ層上に深さ約
５００への格子として転写した。この結晶上に、まず波
長に換算して１．３μｍに相当するエネルギーギャップ
をもつｎ型１ｎＧａＡｓＰ導波路層を０．６１１ｍの厚
さに、続いて、波長１．５μｍに相当する活性層を０．
１６μｍ、ｐ型ＩｎＰクラッド層を２μｍ、最後に波長
１．３μｍに相当するｐ型窩濃度ドープのＩｎＧａＡｓ
Ｐキャップ層を液相エピタキシャル法により成長させた
。
このようにしてできた多層構造結晶に、通常のフォトリ
ソグラフィとエツチングの技術により、各格子パターン
について６本の放射状のメサストライプを形成した。こ
のとき放射状パターンの中心が格子の曲率中心と一致す
るようにマスクパターンけっくられている。このメサス
トライプを通常Ａ ｕ Ｇ ｅ ／Ａ ｕ を真空蒸
着して電極とした。その後、通常のフォトリングラフィ
とエツチングの技術により共振器長２５０μｍとなるよ
うにわずかに扇形のメサ状パターンを形成した。
ソグラフィとエツチングの技術により、各格子パターン
について６本の放射状のメサストライプを形成した。こ
のとき放射状パターンの中心が格子の曲率中心と一致す
るようにマスクパターンけっくられている。このメサス
トライプを通常Ａ ｕ Ｇ ｅ ／Ａ ｕ を真空蒸
着して電極とした。その後、通常のフォトリングラフィ
とエツチングの技術により共振器長２５０μｍとなるよ
うにわずかに扇形のメサ状パターンを形成した。
このようにしてできた素子にチップに分けて測定を行っ
た。その結果、最大出力は個別のレーザとして約６０ｍ
Ｗ５つの共振器を同時に励起したときで２６０ｍＷが得
られた。また、光ビームの集光中心の位置で単峰性であ
ることがわかった。
た。その結果、最大出力は個別のレーザとして約６０ｍ
Ｗ５つの共振器を同時に励起したときで２６０ｍＷが得
られた。また、光ビームの集光中心の位置で単峰性であ
ることがわかった。
本実施例においてはＩｎＰ系の素子を例として示したが
、本発明はこれに限定されるものではなく、他の材料の
ものについてもその応用は可能であることは明きらかで
ある。また構造についても、活性層の上に導波路層を設
け、そこに格子を形成するなどの変形も可能である。
、本発明はこれに限定されるものではなく、他の材料の
ものについてもその応用は可能であることは明きらかで
ある。また構造についても、活性層の上に導波路層を設
け、そこに格子を形成するなどの変形も可能である。
発明の効果
以上要するに本発明においては、同心の弧から成る格子
を用いた複数の分布帰還型レーザ共振器を、その方向が
格子の曲率中心を向くように配列することにより、曲率
中心の位置で単峰性の強度分布をもつ、強力な光源を得
ることができる。
を用いた複数の分布帰還型レーザ共振器を、その方向が
格子の曲率中心を向くように配列することにより、曲率
中心の位置で単峰性の強度分布をもつ、強力な光源を得
ることができる。
図は本発明の一実施例の半導体レーザ装置の概念構成図
である。 ３・・・・・・同心弧状格子、４・・・・・・導波路層
、６・・・・・・活性層、６・・・・・・クラッド層、
７・・・・・・キャップ層。
である。 ３・・・・・・同心弧状格子、４・・・・・・導波路層
、６・・・・・・活性層、６・・・・・・クラッド層、
７・・・・・・キャップ層。
Claims (1)
- 同心弧から成る共通の格子上にレーザ素子を複数個集積
して分布帰還型構造とし、各レーザ素子の共振器が前記
格子の同心弧の中心に向うように配列したことを特徴と
する半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61004531A JPS62162385A (ja) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61004531A JPS62162385A (ja) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62162385A true JPS62162385A (ja) | 1987-07-18 |
Family
ID=11586625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61004531A Pending JPS62162385A (ja) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62162385A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62268182A (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-20 | Canon Inc | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH0497660A (ja) * | 1990-08-14 | 1992-03-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 同期信号発生装置 |
| KR100456670B1 (ko) * | 2002-10-09 | 2004-11-10 | 한국전자통신연구원 | 광 모드 크기 변환기와 분포 궤환형 레이저 다이오드가일체화된 분포 반사형 레이저 다이오드 |
-
1986
- 1986-01-13 JP JP61004531A patent/JPS62162385A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62268182A (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-20 | Canon Inc | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH0497660A (ja) * | 1990-08-14 | 1992-03-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 同期信号発生装置 |
| KR100456670B1 (ko) * | 2002-10-09 | 2004-11-10 | 한국전자통신연구원 | 광 모드 크기 변환기와 분포 궤환형 레이저 다이오드가일체화된 분포 반사형 레이저 다이오드 |
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