JPS63199480A - 半導体レ−ザ走査装置 - Google Patents

半導体レ−ザ走査装置

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JPS63199480A
JPS63199480A JP62033004A JP3300487A JPS63199480A JP S63199480 A JPS63199480 A JP S63199480A JP 62033004 A JP62033004 A JP 62033004A JP 3300487 A JP3300487 A JP 3300487A JP S63199480 A JPS63199480 A JP S63199480A
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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」 この発明は半導体レーザ走査装置に関し、特に光学偏向
機能を半導体レーザ装置に一体に組込んだ電気光学式光
ビーム走査装置に関するものである。
「従来の技術] ヘテロ構造注入型レーザと光学偏向領域とが同一基板上
に一体化された光ビーム走査装置どじて、モノリシック
型レーザ走査装置(特開昭57−79921)がある。
この装置においてはビーム幅の広いレーザ光を導波路上
でその位相を制御することによって、レーザ光を偏向さ
せ高い走査解像度を得るものである。
[発明が解決しようとする問題点] 上記のような従来の走査装置では、ビーム幅が広いこと
がらレーザ光の位相を制御するためには相当多数の電極
を独立に準備しかつ精度良く制御する必要があるが、こ
の制御は非常に回動で複雑であった。
この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、半導体レーザと光学偏向領域とを同一基板上に一体
化した簡便な偏向構造とを右する半導体レーザ走査装置
を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] この発明に係る走査装置は、半導体レーザより発振した
レーザ光が斜めに入射する入射面を有する導波路部を半
導体レーザと一体に対向配置し、さらに導波路部の屈折
率を変化させる電界印加手段を設けたものである。
1作用] この発明においてはレーザ光が導波路部に斜めに入射す
るので、導波路部の屈折率を可変調することによって容
易にレーザ光の屈折角が変化し、レーザ光を偏向させる
ことができる。
[実施例] 第1図はこの発明の一実施例を示す斜視図であり、第2
図は(の形成途中の電流阻止層の平面図である。
図において、n −Ga As基板1の上にMOCV[
)(有機金属気相成長)法またはMBE(分子線Lビタ
キシャル成長)法等の結晶成長法によって、厚さ0.5
μmのn −Ga ASSバラフッ2、厚さ1.4μm
のn −Ga o、5Δflo、sAsクラッド層3、
厚さ130犬のGaへ5jl−1層と厚さ50△のGa
O,GΔ北。、sAsバリア層とからなる多層量子井戸
の活性層4、厚さ0.3μmのpGao、sA証。−s
 Asクラッド層5および厚さ0.5μmのn −Qa
 AS電流阻止層6を順次形成する。
次にフォトリソグラフィ技術によって半導体レーザアレ
イ11になる部分のn −Ga As電流阻止m6を第
2図に示す形状になるように部分的に除去し、光学偏向
領[13を含む光ガイド領域15となるべき領域におい
ては電流阻止層6をづ−べて除去する。この除去に際し
ては、NH−:H7O2:H2O−1+15:144(
重量比)のエツチング液を用いることによってn −G
a As層を選択的に除去することができる。
さらに、MOCVD法によって第2図の状態の上に厚さ
1.2μmのD−Gao、sΔj−o、5ΔSクラッド
層7および厚さ1.0μmのp−Ga△Sキャップ層8
を順次エピタキシャル成長させる。
次に光学偏向領域13を形成するために境界領域16を
プロトン注入による高抵抗化を用いて導波路層である活
性層4を貫通するように形成する。
なお、この境界領域16の形成は、符号5,7゜8がn
型電導層の場合においてはS(硫黄)の選択拡散による
n型電導層の形成、また同じく符号5.7.8がn型電
導層の場合においてはzn(亜鉛)の選択拡散によるn
型電導層の形成によっても可能である。
境界領域16形成後、n −Ga As M板1を10
0μmPi!度に研磨、洗浄した後その表面とρ−Ga
 ASSキャラ層8の表面とにそれぞれn型オーミック
電極9およびn型オーミック電極10を形成りる。
さらに、半導体レーデアレイ阻止11の一方のノを振部
12と光学偏向fr4域13とを含む光ガイド領域15
のレーデ光入射面14を多層レジスト膜をマスクとして
塩素ガスを用いた反応性イオンエツブ−フグ法を用いて
形成するが、半導体レーザアレイ11力口ら発振するレ
ーザ光を効率良く光学偏向領域13に結合するために、
共振面12およびレーザ光入射面14は1〜2μm幅の
エツチング幅によって形成する。
最後に、半導体レーザアレイ11の共振器長は約250
μmになるように、他方光学偏向領域13の長さが25
0μmになるようにそれぞれ男開を行ない、走査装置を
完成する。
以下、この発明の走査装置の動作を説明する。
半導体レーザアレイ11はn −Ga As電電流比止
層6よって活性層4に注入される電流通路が形成され、
一方、n −Ga As電電流比止層6よる光の吸収に
よって第2図のごとく半導体レーザアレイ部17にY分
岐導波路が形成される。したがってこのY分岐導波路構
造を有する半導体レーザアレイは各導波路の位相が同位
相となる00位相モードの単峰ビームとしてレーザ光を
発振する。
この実施例では第2図において導波路部幅(W)は3μ
m1ピツチ(P ’)は5μmとし、導波路数は片側1
2本、他方側を11木としている(図面上は表示の便宜
上導波路数の本数は減らして図示している)。
第3図はこのときのレーザ光発振の光出力−電流特性を
示した図表である。
図において横軸に半導体レーザアレイ部に印加される駆
動電流をとり、縦軸に発振されるレーザ光の光出力をと
っておりレーザ光発振のしきい値350m△が示されて
いる。
第4図はこの発明の一実施例のレーザ光出力の遠視野像
を示した図表である。
図において、横軸にレーザの活性層に平行方向の遠視野
像の幅を示す角度をとり、縦軸にレーザ光の光強度がと
られている。レーザ出力1001IIW時での光強度が
示されており、その結果遠視野像の半値全幅が0.9°
である狭い放射ビームとなっていることが理解される。
第5図はこの発明の一実施例の光学偏向領域にお(プる
電界強度と屈折率変化量との関係を示した図表である。
図において、横軸に光学偏向領域の多層母子井戸構造よ
りなる活性層に印加される電界強度をとり、縦軸に活性
層の屈折率変化量がとられており実線はλl (発振波
長)〈励起子による吸収波長の場合を示し、破線はλL
 (発振波長)〉励起子による吸収波長の場合を示して
いる。
この結果活性層に逆バイアス電圧を印加して高電界とす
ると、その屈折率が大きく増加または減少するがこの増
減は入射光すなわらレーザ光の発振波長と励起子による
吸収波長との関係に依存することがわかる。
一般的には、多層量子井戸構造を活性層とした半導体レ
ーザの通常の発振波長に対しては破線で示されるごとく
印加電界にほぼ比例して屈折率が増加する。たとえば1
 X 10’ V/cm2の電界強度を印加するときの
活性層の屈折率の変化は約4%になる。
第6図はこの発明の一実施例における光学偏向領域にレ
ーザ光が入射したときの偏向状態を示した図である。
図において光学偏向領域13の入射面19ど反射面20
(レーザ光入射面14に平行)の角度をαとし、光ガイ
ド領域15の屈折率をn+、光学偏向領域13の屈折率
をn2、空気の屈折率をn。−1とする。またレーデ光
18と各々の面との41す角度として入射面1つにおい
て入射角を01、出射角をθ2、出射面20において入
射角をθ。、出射角をθ1、レーザ光出射面において入
射角を04、出射角をθhとするとスネルの法則から次
式が成立する。
n 、 sinθ+ =n 2 Slnθ2n 、 s
inθ、 =n 、 sinθ4n 、 sinθ4 
=n OSinθbここで θ、−α、θ3=α−02
であるので2−区G「ヌ;販−へU媛・I〆=馬−忍が
t’1られる。I)2 = n 1 +Δn+ + n
 O”” 1とすると −9ぴ外、444を久(E呈i廼時−一四%d)どなる
第7図はこのO6とΔn + / n +との関係をα
をパラメータとして示した図表である。
図において横軸にΔn 、 /n 、をとり、縦軸にf
l Di角(θゎ)をとっており、たとえばαが600
の場合+4%の屈折率変化で約12%の偏向角がIll
られることを示している。
=9− 第8図は第7図と似ているが、光学偏向領域に電界を印
加したときその屈折率が減少するとぎのθ5とΔn 、
 /n 、との関係をαをパラメータとして示した図表
である。これは、第5図においてλL (発振波長)く
励起子による吸収波長のとき生じるので具体的には半導
体レーザアレイの共振器長を短くしたり、活性層をより
薄くすることで発振波長を短波長化することによって達
成rぎる。
第9図はこの発明の他の実施例を示す平面図である。
図において、境界領域16に囲まれた光学偏向領域13
が2組存在する以外第1図の構成と同様である。光学偏
向領域13は2組直列に形成されているのでどちらか一
方の光学偏向領域に電界を印加することによって右側ま
たは左側へどちらの方向へも出射レーザ光を偏向するこ
とができ、結果として偏向角を大きくすることがでさ−
る。
第2図にて示した半導体レーザアレイを用いてαを60
0とした第9図に示す構成のレーリ゛走査装置において
、出射レーリ゛光の半値全幅0.9゜の狭いビームを左
右にそれぞれ12°4M向することがl認された。
4fお、上記実施例では半導体レージ“としてQaA麩
△5−GaAs系を用いているがInP−1nGaAS
P系等、他の材料を用いても同様の効果を久づる。1 J、た、−に記実施例ではレーザ光発振手段はY分岐導
波路を使用しているが、これにはこだわらず他の発振手
段を用いても同様の偏向効果を奏することは言うまでも
ない。
ざらに、上記実施例では光学偏向領域を1組またLJ 
2紺としているが3組以上であってもまたその組合わけ
方向についてもこだわらない。
[発明の効果] この発明は」ズ上説明したとおり、半導体レーザと光学
偏向領域とを同一基板上に形成し、光学偏向領域の導波
路部の屈折率を印加電界によって変化させるので、半導
体レーザから発振するレーザ光を簡i1に偏向させる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第8図はすべてこの発明の一実施例を示すもの
であり、第9図はこの発明の他の実施例を示すものであ
る。 第1図は走査装置の斜視図、第2図はその形成途中の電
流阻止層の平面図、第3図はレーザ発振の光出力−電流
特性を示した図表、第4図はレーザ光出力の遠視野像を
示した図表、第5図は光学偏向領域にお(ブる電界強度
と屈折率変化量との関係を示した図表、第6図は光学偏
向領域に入射したレーデ光の偏向状態を示した図、第7
図、第8図は第6図におけるθ5とΔn、(=n、、−
n、)/n+どの関係をαをパラメータとして示した図
表、第9図は光学偏向領域を2組備えた走査装置の平面
図である。 図において、1はn−GaAs +3板、4は活性層、
6はn−Ga As電流阻止層、9は0型オーミツク電
極、10はp型オーミック電極、11は半導体レーザア
レイ、12は共振面、13は光学偏向領域、17は半導
体レーザアレイ部、18はレーザ光、19は入射面であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 萬1図 10:P型オーミ・/7宅掃 萬3図 扁区1力11坏し (憫、ハ) 萬4図 策6M 第S図 電*強及 Lov じ臼 13:光争鴎峠領域 19:入射面 20:$4を面 21;レーサ゛九ホ1寸面 萬′7図 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光学偏向機能を一体に有した半導体レーザ走査装置であ
    って、 レーザ光発振手段と、 前記レーザ光発振手段によって発振されたレーザ光が、
    その入射面に斜めに入射する導波路部と、前記導波路部
    の屈折率を変化させるために電界を印加する電界印加手
    段とを備えた、半導体レーザ走査装置。
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