JPS6384086A - 半導体レ−ザアレイ素子 - 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、雑音特性に優れた発振部を備えた半導体レー
ザアレイ素子に関する。

（従来の技術） 光ディスクの光源には、軽量・小屋で消費電力が少ない
半導体レーザが最適である。光ディスクへ記録するには
２０ｍＷ以上の大きな出力が必要で、これには、光導波
路や電流狭窄部などを高出力に耐えられるような構造に
した高出力半導体レーザが用いられる。半導体レーザを
光ディクス装置に実装して動作させると、光ディスクの
盤面で反対した光の一部が光源に戻って半導体レーザの
動作が不安定にし、その雑音特性を相対雑音強度で１２
０ｄＢ／Ｈｚ程度Ｋｔで悪化させる問題が発生する。一
般に高出力半導体レーザは、再生時の戻シ光による雑音
特性の悪化が大きく、光源の雑音が比較的問題にならな
いデジタル記録方式の光デイスク装置の光源を用途とし
ている。一方、画像など容量の大きな情報の記録に適し
ているアナログ方式では、相対雑音強度が一１３５ｄＢ
／Ｈｚ以下の光源が必要とされる。このため戻シ光雑音
が抑制する対策を講じた低雑音な半導体レーザが用いら
れる。低雑音化の方法には、共振器面の反射率を高める
方法、自励発振させる方法などがある。しかしこれらの
低雑音レーザは、共振器面の反射率が高くて光出力の取
出し効率が低い。

自励発振する光導波路構造が高出力に耐えられないなど
の障害があり、光ディスクの記録光源には適さない。

（発明が解決しようとする問題点） とのように１高出力レーザは再生時の雑音レベルが高く
、低雑音レーザは光出力が記録に不十分であった。この
ため、画像などを記録密度の高いアナログ方式で記録し
再生する光デイスク装置に適した光源がなかった。

本発明の目的は、記録用の高出力ビームと、再生用の低
雑音ビームとを出力できる半導体レーザアレイ素子を提
供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の半導体レーザアレイ素子は、基板に設けた溝の
中央部で厚くて周辺部で薄い光導波路と、溝近傍の活性
層に電流を集中させる電流狭窄部とをそれぞれ備えた互
ｈＫ独立に駆動できる２つ以上の発振部が、共通の半導
体基板上に設けられた半導体レーザアレイ素子であって
、発振部の１つが、光導波路と電流狭窄部の中心位置と
を互い知横方向にズレて設けた構造であることを特徴と
する。

（作　用） 本発明の半導体レーザアレイ素子は、独立に駆動できる
複数の発振部を備え、その１つの発振部は、電流狭窄部
の中央部と光導波路の中央部と、２つの準安定な発振領
域が活性層内にあシ、この２つの領域の発振の相互作用
によって自励発振をする。すなわち、注入電流を増加す
ると、まず注入キャリア密度の最も高い電流挟窄部中央
部の活性層領域で発振が始まる。さらに注入電流を増加
すると光導波路中央部の活性層領域のキャリア密度が増
大して、発振光の存在に助けられながらこの領域でも発
振が起こる。ところが、この領域で発振すると、電流挟
窄部中央部の活性層内のキャリア密度を減少させその発
振を抑制する。これは、この領域の発振光に助られて発
振していた光導波路中央部での発振光をも低下させる。

発振光の減少は、キャリアの消費を低下させ、やがてキ
ャリアて蓄積し、初期の発振状態に戻ることになる。こ
の過程は減衰することなく持続し、光出力が時間的に変
動するいわゆる自励発振となる。自励発振状態では、レ
ーザ光の可干渉が低下するたべその光が光デイスク盤面
で反射されて戻ってきてもレーザ内部の発振光との相互
作用が著しく少なくレーザは発振状態をほとんど乱され
ない。このため、戻シ光による雑音特性の悪化がなく、
アナログ記録の再生に適した低雑音な特性が得られる。

一方、′他の発振部は、溝の中央部で厚く周辺部で薄い
光導波路と、電流を光導波路中央部にほぼ均一に注入す
る電流狭窄部とによシ、基本横モードで安定に発振し、
記録用の高出力なレーザビームを出力する。

（実施例） 第１図（ａ）は本発明の一実施例の模式的斜視図である
。溝を形成したｎｆｆ１ＧａＡｓ！５板１上にエピタキ
シャル成長したｎＷＡＩＧａＡｓクラッド層２、ｎ型Ａ
ｌＧａＡｓガイド層３、ＡｌＧａ、Ａｓ活性層４、ｐｍ
ｌＡＩＧａＡｍクラッド層５、ｎ型ＧａＡｓ中ャップ層
６とｐ側電極９訃よびｎ側電極１０とで構成されている
。記録用発振部１１と再生用発振部１２とは、ｐ側電極
９からｎ型ＧａＡ＋ｓ基板１に達する深さに形成した溝
１３で電気的に分離され、互いに独立に駆動できる。

活性層４に隣接して設けたガイド層３が、活性層４よシ
小さくクラッド層２よシ大きな屈折率で、その層厚が溝
の中央部で厚く周辺部で薄いため、第１図（ｂ）に示す
ような溝の中央部で高くて周辺部で低い屈折率分布の光
導波路が形成されている。一方、ｐ盟不純物をｎ型キャ
ップ層６の表面からｐ塁りラッド層５に達する深さに選
択的に拡散することによ）電流狭窄部が形成されている
。

この光導波路と電流狭窄部との相互位置は、記録用発振
部１１と再生用発振部１２とで異なっている。すなわち
、記録用発振部では、両者の中央部はＣＯ位ａＶＣ一致
しておシ、さらに、電流狭窄部８０幅が光導波路の幅よ
りやや大きくて、活性層内の注入キャリア密度分布が第
１図ＣＱ’）に示すように光導波路でほぼ均一なことか
ら、高出力動作時も基本横モードを維持でき、光ディス
クの記録に適したレーザビームを出力できる。一方、再
生用発振部では、光導波路の中央部Ａに対して電流狭窄
部の中央部Ｂの位置が横方向にズレて形成されておシ、
活性層内の注入キャリア密度の分布は、第１図（ｃ）に
示したようになる。この結果、再生用発振部には、光導
波路中央部Ａと電流挟窄部中央部Ｂと、２つの準安定な
発振領域が活性層内にあシ、上述したようにこの２つの
発振領域での発振の相互作用により自励発振をする。

本実施例の半導体レーザアレイを光源に用いて、記録に
は記録用発振部からの出力ビームを、再生には再生用発
振部からの出力ビームを用いることだよシ、光ディスク
へアナログ方式の情報の記録・再生が可能となった。

上述した実施例では、発振部を２つ備えたレーザアレイ
について説明したが、本発明を適用し、記録用発振部と
同様の構造をした第３の発振部を備えた半導体レーザア
レイも容易に作製でき、記録・再生・消去が可能な半導
体レーザアレイ素子を得ることができる。

本発明の効果は、この実施例とは異なる別の発振波長の
ＡＩＧａＡａレーザアレイにおいても同様に得られる。

また、ＡＩＧａＩｎＰやＩｎＧａＡａＰなどの他の半導
体材料よシ成る半導体レーザアレイ装置に対しても同様
の効果を得ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の半導体レーザアレイ素子
は、記録用の高出力なレーザビームと、再生用の低雑音
なレーザビームとを出力できることから、これを光源に
用いて光ディスクへのアナログ方式による情報の記録と
再生とができ、画像などの大容量の情報のファイルに適
した光デイスク装置を作製できるようになった。また、
複数のディスクリートな半導体レーザ素子を光源とする
方法に比較して、２つのレーザビームの方向・位置調節
が不用で、光学系が一組で済む利点も備えている。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例の模式的斜視図、同図
（ｂ）はその実施例における光導波路の屈折率分布図、
同図（ｅ）はその実施例における活性層の注入キャリア
密度分布図である。 １−ｎ型ＧａＡｓ基板、２・・・ｎ型Ａ１ａ４１　Ｇａ
５．ＨＡ３クラッド層、：ｌ”ｎ型ＡｌｏＢ　ＧＪＬｏ
＊ｓ　Ａｓガイド層、４　・＝　Ａｌｅ、ｏａ　Ｇａｓ
、＊ｔ　Ａｓ活性層、５・・・ｐＷＡｌｏ、ｓｓ　Ｇａ
ｓ、ｅｔＡｓクラッド層、ｓ””ｎ型Ｇａ　Ａｓキャッ
グ層、７，８・・・ｐ型不純物拡散領域、９・・・ｐ側
電極、１０・・・ｎ側電極、１１・・・記録用発振部、
１２・・・再生用発振部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板に設けた溝の中央部で厚くて周辺部で薄い光導波路
   と、前記溝近傍の活性層に電流を集中させる電流狭窄部
   とをそれぞれ備えた互いに独立に駆動できる２つ以上の
   発振部が、共通の半導体基板上に設けられた半導体レー
   ザアレイ素子であつて、前記発振部の１つが、前記光導
   波路と前記電流狭窄部の中心位置とを互いに横方向にズ
   レて設けた構造であることを特徴とする半導体レーザア
   レイ素子。