JPS6332981A - 半導体レ−ザアレイ - Google Patents

半導体レ−ザアレイ

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JPS6332981A
JPS6332981A JP61175969A JP17596986A JPS6332981A JP S6332981 A JPS6332981 A JP S6332981A JP 61175969 A JP61175969 A JP 61175969A JP 17596986 A JP17596986 A JP 17596986A JP S6332981 A JPS6332981 A JP S6332981A
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JP
Japan
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semiconductor laser
laser array
quantum well
loss
wavelength
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JP61175969A
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English (en)
Inventor
Yasuki Tokuda
徳田　安紀
Kenzo Fujiwara
藤原　賢三
Noriaki Tsukada
塚田　紀昭
Keisuke Kojima
啓介 小島
Yoshitoku Nomura
野村　良徳
Teruhito Matsui
松井　輝仁
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to DE3751535T priority patent/DE3751535T2/de
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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〕 この発明は同一ウニバー内に異なった波長を発振するレ
ーザを複数個並べた集積型半導体レーザアレイに関する
ものである。
〔従来の技術〕
第３図は例えばアプライド　フィジクス　レターズ、３
６巻、４４１頁（１９８０年）　　（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙ
ｓ、Ｌａｔｔ。
３６．４４１（１９８０）　）に記載された４種の波長
の異なった光を出すトランスバース・ジャンクション・
ストライプレーザの層構造を示す図であり、図において
ｌは上部電極、２はＳｉ３Ｎ、電流阻止層、３はＮ−Ａ
ｌ、Ｇａ、−、Ａｓクラッド層、４はＮＡ　１　ｘｌ　
Ｇ　ａ　＋−＊＋　Ａ　ｓ第１活性層、５はＮＡＩＸｚ
Ｇ　ａ　、−、、Ａ　Ｓ第２活性層、６はＮ　＝　Ａ　
ｌ　ｘ２Ｇａｌ−Ｘ３Ａｓ第３活性層、７はＮ　　Ａ　
Ｉ　ｌ１４Ｇ　ａ　１−ｘａＡ　ｓ第４活性層、９はｎ
−ＧａＡｓ基板、１０は下部電極、１１の斜線はＺｎ拡
散領域、１２の点線間はＺｎドライブ領域である。ここ
で、クラッド層及び活性層のＡ１組成比はＸ　ｌ＜　Ｘ
　ｚ　＜　Ｘ　１　＜　Ｘ　４〈ｙとなっている。
第４図は例えばアプライド　フィジクス　レターズ、　
４Ｂ−ｉ、　　７頁（１９８６年）　　（Ａｐｐｌ、Ｐ
ｈｙｓ、Ｌｅｔｔ。
ｖｏｌ、４８＋ｐ−７（１９８６））に記載された３つ
のレーザを同一基板上に集積したアレイを示す図である
。図において、１３はＰ−ＧａＡ３コンタクト層、１４
はｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、１５はＡｌＧａ　Ａ　
ｓ　／　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ多重量子井戸活性層、１６はｎ
−ＡｌＧａＡｓクラッド層、１７はＳｉ拡散領域（図示
斜線部分）、１８はプロトン照射領域（図示点線内）で
ある。
次に動作について説明する。第３図においてｐ側の上部
電極１から流れ込む正孔とｎ側の下部電極１０から流れ
込む電子は図中の矢印のような経路をとっており、４つ
の活性Ｊｉ４．　５．　６．　７で発光する。ここでＸ
、＜ｘ！＜Ｘ、＜ｘ４であるため光の波長はλ、〉Ａ８
〉Ａ３〉Ａ４である（Ａ７は第ｎ活性層から出る光）。
また、第４図において下部電極１から流れ込む正孔と下
部電極から流れこむ電子はＳｔで無秩序化されていない
３つの活性層１５で再結合し、発振する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の多波長発振レーザは第３図のようなトランスバー
ス・ジャンクション・ストライプ以外では作製困難で、
この作製方法はプロセスが複雑でありコスト面において
問題があり、また第４＠のレーザアレイは３つの活性層
とも同じ波長を出すため波長多重はできないなどの問題
があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、簡単なプロセスで作製できる異なった波長を
出すレーザアレイを得ることを目的とする。
Ｃ問題点を解決するための手段〕 この発明に係る半導体レーザアレイはそれぞれ内部ロス
の異なった量子井戸活性層を有する半導体レーザを複数
個１チツプ上に集積化したものである。
〔作用〕 この発明におけるレーザアレイの各レーザはそれぞれの
共振器内部ロスが異なるため異なる量子準位に対応した
異なった波長で発振する。
〔実施例〕
以下この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例による半導体レーザアレイを
示す構造図であり、図において１は上部電極、１０は下
部電極、１１はＺｎ拡散領域、１３はｐ−ＧａＡｓコン
タクト層、１４はｐ−ＡｔＧａＡｓクラッド層、１６は
ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、９はｎ−ＧａＡｓ基板、
１９はｐ−Ａ１０．３　Ｇ　ａ　ｏ、Ｉ　Ａ　ｓ光とじ
こめ層、２０は厚さが１００人のＧａＡｓ活性層、２１
はｎ　　Ａｌｏ、ｔＧａＡｓ光とじこめ層である。
また第２図は第１図の活性層２０の中央でのＡ−Ａ’断
面図であり、活性層の平均のストライプ巾はそれぞれ０
．５μｍ、２μｍ、５μｍである。
ただしここでストライプエツジは意図的に凹凸にしであ
る。
本レーザの作製法は例えばアプライド　フィジクス　レ
ターズ、４４巻、７００頁（１９８４年）　（八ｐｐｔ
。
Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、ｖｏｌ、４４．　ｐ、７００（１
９８４））にしたがえばよい。
次に動作について説明する。
活性層が量子井戸構造である場合、活性層内に注入され
たキャリアは、量子化されたエネルギーを持ち、ｎ　”
’　１　＋　　ｎ−２＋・・・といった離散的なエネル
ギー準位間で電子と正孔が再結合し発光する。
レーザ発振は先導波路内での電流利得が共振器損失より
大きくなったときに起こる。量子井戸活性層の場合、電
流を注入することにより、ｎｘｌの量子準位に対応する
波長をピークとして利得が高まってこの波長での利得ｇ
ｌが共振器損失より大きくなると、ｎ−１の量子準位に
対応する波長λ１で発振するが、一方共振器損失が非常
に高いとｎ＝１の利得では発振されず、注入する電流量
をさ′らに増してやることによりｎ＝２の量子準位に対
応する波長λ２の利得が増し、このｎ＝２の利得ｇ２が
ある注入電流量以上でｎ＝１の利得ｇ１よりも大きくな
り、しかも共振器損失より大きくなると、ｎ−２の量子
準位に対応する波長λ２　（くλｌ）でレーザ発振が起
こる。ここで上記ｇｚがｇ、より大となることに対して
はｎ＝２の量子準位におけるキャリアの状態密度がｎ＝
１の量子準位におけるそれよりも大きいことと、バンド
フィリングとが関与している。
本実施例による半導体レーザアレイでは、第１図、第２
図に示すように量子井戸活性Ｎ２０の光導波路２５ａ、
２５ｂ、２５ｃのストライプ幅をそれぞれ０．５　μｍ
、２μｍ、５μｍと変えることによって共振器内部損失
に変化をつけである。すなわちストライプ幅がせまいほ
どストライプエッヂでの光の散乱が大きくなり、共振器
内部損失が高くなるため光導波路２５ａ、２５ｂ、２５
ｃでの内部損失α□、、αＺ％ｂ　ｒ　α８．ｃの大き
さは、α２Ｓ１〉αｚｓｂ　＞αｔｓｃ となる。
ここで本実施例による半導体レーザアレイに電流を注入
してやると、まず共振器損失の低い光導波路２５ｃにお
いて最低量子準位であるｎ＝１の量子準位に対応する波
長の利得が損失（α２．ｃ）より大きくなり、ｎ＝１に
対応する波長λ１に対応する波長λ、のレーザ光が発振
される０次に中間の共振器損失を有する光導波路２５ｂ
においてはｎ＝１での発振は起こらず、ｎ＝２の量子準
位に対応する波長の利得が損失（αｔｕｂ　）より大き
くなることによりｎｍ２に対応する波長λ２　（〈λ１
）のレーザ光が発振される。最後に共振器損失が高い光
導波路２５ａにおいてはｎ−１，ｎ−２での発振はその
利得が損失αＺＳｍよりも大きくならないため起こらず
、さらに上のｎ＝３の量子準位に対応する波長の利得が
高まることによって損失α２ｏより大きくなり、ｎ＝３
に対応する波長λ、（〈λ２〈λ、）のレーザ光を発振
する。
ここでストライプのエッヂを意図的に凸凹にしであるの
は、この凸凹によっても共振器内部損失を高めるためで
ある。
なお、この方法では共振器内部ロスに変化をつけるため
、ストライプ幅をかえたが、これは他の共振器内部ロス
を変える方法、たとえば活性層の両側の光の吸収される
部分の吸収の良さを変える方法などで行ってもよい。ま
た端面コートの方法などによりそれぞれのレーザのミラ
ーの反射率をかえてミラーロスをかえてもよい。
また本レーザの作製法はたとえばジャーナルオブ　アプ
ライド　フィジックス（Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、）５
８．４５１５　（１９８５）に記されたＳｔとＺｎの拡
散を用いる方法を用いればレーザのしきい値電流が下が
りなおよい。
また横とじこめ法としては、−ｉに用いられている横方
向のとじこめ法（たとえば埋め込みへテロ・ストラクチ
ュア法等）を用いてもよい。
また活性層は多重量子井戸構造でもよい。
また必ずしもＳＣＨ構造による厚み方向の光とじこめ層
が必要なものではない。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によればレーザアレイの構成す
るそれぞれの量子井戸レーザの共振器内部ロスあるいは
ミラーロスを相互にかえてそれぞれ異なった量子準位に
関係した波長の光を出させるように構成したから、波長
多重に用いるレーザアレイが安価にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例によるレーザアレイを示す
図、第２図は第１図のＡ−に断面図（活性層断面図）、
第３図は従来の異なった光を出すレーザ構造を示す図、
第４図は従来のレーザアレイの一例を示す図である。 １は上部電極、９はｎ−ＧａＡｓ基板、１０は下部電極
、１１はＺｎ拡散領域、１３はｐ−ＧａＡｓコンタクト
層、１４はｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、１６はｎ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層、１９はＩ）　−Ａ　ｌ　ｏ、３
Ｇ　ａ　１７　Ａ　ｓ光間じ込め層、２０は量子井戸活
性層、２１はｎＡ　ｌ　６，３　Ｇ　ａ　Ｏ，？Ａ３光
閉光間め層、２５ａ、２５ｂ、２５ｃは光導波路。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザを複
    数個横に並べて集積化した半導体レーザアレイにおいて
    、 上記半導体レーザの共振器内部ロスが相互に異なること
    を特徴とする半導体レーザアレイ。
  2. （２）上記半導体レーザの共振器内部ロスは、該半導体
    レーザの光導波路のストライプ幅を変えることにより異
    なるものとしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の半導体レーザアレイ。
  3. （３）上記活性層が単一量子井戸構造であることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体レ
    ーザアレイ。
  4. （４）上記活性層が多重量子井戸構造であることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体レ
    ーザアレイ。
  5. （５）上記量子井戸構造は、量子井戸の層厚がそれぞれ
    異なる、あるいは材料の組成がそれぞれ異なることを特
    徴とする特許請求の範囲第４項記載の半導体レーザアレ
    イ。
  6. （６）上記量子井戸構造は、バリア層の層厚がそれぞれ
    異なる、あるいは材料の組成がそれぞれ異なることを特
    徴とする特許請求の範囲第４項又は第５項記載の半導体
    レーザアレイ。
  7. （７）量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザを複
    数個横に並べて集積化した半導体レーザアレイにおいて
    、 上記半導体レーザの端面反射率によるミラーロスが相互
    に異なることを特徴とする半導体レーザアレイ。
  8. （８）上記活性層が単一量子井戸構造であることを特徴
    とする特許請求の範囲第７項記載の半導体レーザアレイ
    。
  9. （９）上記活性層が多重量子井戸構造であることを特徴
    とする特許請求の範囲第７項記載の半導体レーザアレイ
    。
  10. （１０）上記量子井戸構造は、量子井戸の層厚がそれぞ
    れ異なる、あるいは材料の組成がそれぞれ異なることを
    特徴とする特許請求の範囲第９項記載の半導体レーザア
    レイ。
  11. （１１）上記量子井戸構造は、バリア層の層厚がそれぞ
    れ異なる、あるいは材料の組成がそれぞれ異なることを
    特徴とする特許請求の範囲第９項又は第１０項記載の半
    導体レーザアレイ。
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