JPS6387780A - アレイ型半導体レ−ザ装置 - 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） 本発明は光情報処理用、特に読み書き可能な光デイスク
ファイルシステム用光源に用いるのに適した半導体レー
ザに関する。

（従来の技術） 民生用半導体レーザには高出力化および多機能化が望ま
れている。高出力化を実現する一例として位相同期型レ
ーザがあシ、これはワット級の光出力が必要な分野に用
いられる。一方、多機能化の一例としては複数のレーザ
をモノリシックに近接して集積した独立駆動型レーザが
あシ、その代表例は１デユアル（ｄｕａｌ）ＢＣＭレー
ザ１である。デュアルＢＣＭレーザは例えば、昭和６０
年度電子通信学会半導体・材料部門全国大会（論文番号
２８７）において、連層らによって「高出力・低雑音Ｄ
ｕａｌＢＣＭレーザアレイ」　と題して発表されている
。本発明はデュアルＢＣ〜エレーザアレイを発展させた
ものであるのでこれについて簡単に説明する。第３図は
デュアルＢＣＭレーザアレイの構造図である。その製作
工程は、まず、ｎ型ＧａＡｓ基板３０上に液相エピタキ
シャル法をもちいて、ｎ型Ａｌ　ｏ、ｓａ　Ｇ＆ｏｊｖ
　Ａｓクラッド層（厚さ１．０μｍ）３１、ｎ型Ａｌ　
ｏ、ｓ　Ｇ　ａ　ａ、ｔ　Ａ　Ｂ光ガイド層（厚さ０．
３μｍ）３２、アンドープＡｌｅ、１１Ｇａｏ４　ｍ　
Ａ！ｌ活性層（厚さ０．８μｍ）３３、ＰｉＡ１６）　
Ｇａ６−１　Ａｓ中間層゛（厚さ０．３　μｍ　）　３
４、Ｐ　”Ｉ　Ａｌ　ｏ、ｓ　ｓ　Ｇａ　ｏ、ａ　宜Ａ
ｓクラッド層（厚さ２．０　μｍ）３５、ｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層（厚さ０．８μｍ）３６を形成する。次に
通常のフオ）ＩＪソグラフイ技術をもちいて（０１１）
方向へ平行に５０μｍ離れた２本の幅８μｍのストライ
プ状のエツチングマスクを形成したあと、燐酸系のエツ
チング液を用いて高さ約５μｍのメサを形成し、さらに
７ツ酸系のエツチング液で中間層のみを選択的に約０．
２μｍエツチングしメサにくびれをつける。次に２回目
の液相成長によシＰ型ＡｌＧａＡｓブロック層３７、ｎ
型ＡＩＧａＡａ埋め込み層３８を形成する。Ｓｔ　０１
膜３７をマスクとしてメサ部のみＫＺｎ拡散を施したあ
と（拡散フロント３８を点線で示した）、電極として表
面には２分割された正電極３９、裏面には負電極４０を
形成する。へき開によシ共振器を形成し両端面に通常の
保護膜を形成したあと、読み出し用のレーザの前面およ
び書き込み用レーザの後面については高反射コートを施
すことＫよシデュアルＢＣＭレーザは完成する。このデ
ュアルＢＣＭレーザの特徴は、近接した２本のレーザの
うち一方を書き込み、他方Ｇｍみ込４に使うととＫよυ
一つの光学系で二つの機能を持たせるととができる点に
ある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、光情報処理システム用光源としては、今
後、２ビームだけでなく多ビームの独立駆動型の半導体
レーザが必要となることが予想される。この場合ビーム
間隔を小さくすることによシ、レーザ光を集光する光学
系を単純化すれば、高速アクセス、信頼性、価格の点で
有利となる。

この面から考えるとデュアルＢＣＭレーザは多ビーム用
の光源としては必ずしも適していない。その理由は第１
に、液相成長による埋め込み型の構造を有していること
に起因している。液相成長は面方位依存性が強〈従来例
のような構造では（０１１）方向以外に方向を選ぶこと
は困難である。またこの構造で複数のレーザを再現性良
く製作するためにはビーム間隔は５０μｍ以下では難し
いことである。このため、たとえば５ビームを集積化し
た場合、光学系は２００μｍ以上のビームを集光しなけ
ればならず、ＮＡ　（開口数）の大きなコリメートレン
ズが必要となる。このことはレンズのサーボ系に負担が
かかるとともにビームの非点隔差を増大することにな）
好ましくない。

第２に、何等かの方法でレーザ間隔を小さく出来るとし
ても、その配置には互いに平行なレイアウト以外の自由
度はない。さらに実装上は熱放散を考慮するとビーム間
隔は極端に小さくすることは出来ない。

本発明の目的は、以上の欠点を除去し、複数の半導体レ
ーザを同一基板上に所望の位置に配置することＫよシ、
高出力かつ多機能な光情報処理用複合半導体レーザ装置
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、化合物半導体基板上に内部電流狭窄層を含む
ダブルヘテロ構造を形成した半導体レーザ結晶において
、共振器端面をエツチドミラーで形成してなる複数の半
導体レーザがモノリシックシて形成してあり、前記複数
の半導体レーザは光軸が１点で交じわるよう配置してあ
ることを特徴とするアレイ凰半導体レーザ装置である。

（作　用） 適切に制御されたドライエツチングは結晶の異方性およ
び伐面性に優れたエツチング面を形成可能である。中で
も、リアクティブ　イオン　ビーム　エツチング（以下
ＲＩＢＥと略記する）は、ＡｌｚＧａｌ−ｚＡａ　Ｋ対
して等連にエツチングが進行し垂直かつ、平滑な面を形
成することができる６したがってＲＩＢＥによるエツチ
ング面にレーザの共逗器端面に利用することは半導体レ
ーザの集積化及び量産性向上に有効な手段となシうる。

さらにＲＩＢＥは化学エツチングと異なシ任異の結晶方
位に共損器方向を選べることからアレイ型レーザの場合
レーザの配置の自由度が広がることてなる。しかし、レ
ーザの導波路は必ずしも任意の結晶方位に選ぶことは出
来ない。これは主に結晶成長技術に制約される。たとえ
ば、デュアルＢＣＭレーザの場合、液相成長を用いる限
、９（１００）ＧａＡｓ基板に対して（０１１）方向に
対してのみ埋め込み壓導波路が形成可能である。したが
ってエツチドミラーを用いて集積するとしても共振器方
向は従来通シに決まってしまう。

一方、有機金属熱分解成長法（ＭＯＣＶＤ法と以下記す
）あるいは分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法と以下記す
）等の成長条件が完全熱平衡状態からずれた成長法では
、結晶方位依存性は小さい。

そのため埋め込み型屈折率光導波路が任意の結晶方位に
形成可能である。

以上のように任異の結晶方位にレーザの導波路と共振器
とを形成することは光集積回路、特にアレイ型レーザを
よシ最適構造にする上で極めて効果的である。たとえば
、モノリシックに集積された複数のレーザの光軸が１点
に交わるように出来ればこの点をコリメートレンズの焦
点位置付近に設定すれば光学系を複数にするととなく多
機能な光ヘッドを製作できる。

以下、本発明の実施例につｂて説明する。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の概略的〈構造を示す斜視図
である。ＧａＡｓ基板１０上に５本のレーザｌ〜５が集
積され、その共振器面はエツチドミラーで構成されてい
る。本図ではレーザｌ〜５は導波路で代表して示しであ
る。レーザの配置は出射面側では互いに１０μｍ間隔に
接近しく発光領域１１の中心間隔が１０μｍ）、反対側
では５０μｍ間隔に離れた構造になっておシ、おのおの
レーザの光軸は１点で交じわるよう配置しである。以下
その製造方法について図面を用いて説明する。第２図は
第１図実施例の出射面側を拡大して示す図である。レー
ザ構造はセルファライン構造と呼ばれる横モード制御型
ものである。その製造方法は、例えば、ｎ型ＧａＡａ基
板２０上にｎ凰Ａｌ＠、４１　Ｇａｍ、ｓｓ　Ａｌり２
ラド層（厚さ２μｍ）２１、ｎ型Ａｌｅ、ｓｉ　Ｇａ。

、ａｓ　Ａｓ活性層（厚さ０．１μｍ）２２、Ｐｉ　Ａ
Ｌｅｏ、、　Ｇａｏ、ｓｉ　Ａｓクラッド層（厚さ０．
５μｍ）２３、ｎ型ＧａＡｓ光吸収層（厚さ１．０　μ
ｍ　）　２４をＭＯＣＶＤ法で類火積層する。次に、フ
ォトリングラフィ技術を用すて幅３μｍのストライプマ
スクを共振器方向に沿つて形成し、ドライエツチング等
を周込てｎｌＬクラッド層に達するまでエツチングを行
う。引続き２回目のＭＯＣＶＤで開基板上ＫＰ型ＡＩ　
ＧａＡａクラッド層（厚さ２点ｍ）２５、ｐｆｉＧａＡ
ａコンタクト層（厚さ２μｍ）２６をエピタキシャル成
長する。このあとドライエツチング等をもちいてエツチ
ドミラーを形成したあと、各レーザに必要なコーティン
グを施し、最後に電極２７を蒸着等で形成することによ
シ本発明の実施例は完成する。

なお、本実施例の場合、横モード制御型のレーザを用い
たが、本発明のアレイ鳳半導体レーザ装置は他の構造で
製作することも可能である。

（発明の効果） 本発明の効果は複数のレーザから成るアレイ型レーザ装
置においておのおののレーザをその光軸を１点に交じわ
るよう配置したことくよシ、多くのレーザを単純な光学
系で利用できる点にある。

例えば上記実施例の場合５本のレーザを集積した例を示
したが従来２本のレーザで行っていたディスクの読み書
きを５本のレーザで行うことによシアクセス時間を大幅
に短縮することができる。また、アレイ型レーザを扇状
に配置したことによシレーザの駆動電流による熱放散を
大きくする効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略的な構造を示す斜視図
、第２図はその出射端面部の拡大図、第３図は従来例の
概略の構造を示す斜視図である。 １〜５・・・レーザ、１０・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、１
１・・・発光領域、２０・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、２１
・・・ｎ凰ＡＩ６．４１　Ｇａｏ、ｓ　ｓ　Ａｓクラッ
ド層、２２−・・アンドープＡ１＊、ｔ　ｓ　ＧＡｏ、
ａｓ　Ａｓｓ　活性層、２３，２・５・・・ｐＷＡｌｏ
、ｎｉ　Ｇａｏ、ｓｓ　Ａｓ　クラッド層、２４−　ｎ
型ＧａＡｓ５光吸収層、２６・・・ｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層、２７・・・正電極、３０・・・ｎ型ＧａＡｓ基
板、３１−ｎ型Ａｌｅ、ｉａ　Ｇａｏ、ｓｔ　Ａｓ　ク
ラッド層、３２・・・ｎ型Ａｌ・９．。Ｇ　ａ　Ｏ，ｙ
。Ａｓ　光ガイド層、３３・・・アンドープＡｌｏ、ｘ
ｓ　ＧＡｏ、ａｓ　Ａｓ活性層、３４・ｐｆｉＡ　１　
＊、ｓ　ｅ　Ｇ　ａ　ｏ、ｓ　ｏ　Ａ　ｓ　中間層、３
５　”・ｐＷＡｌｏ、ｓａＧ　＆　＠、＠　！　Ａ３ク
ラッド層、３６−　ｐ型ＧａＡｇ　ｓ７タクト層、３７
　・・・ｐ型Ａｌ　ｏ、ｓａ　Ｇａｏ、ａ　ｔ　Ａ８　
ブロック層、３　Ｂ　””　ｎｆｉ　Ａｌｅ、ｓａ　Ｇ
ａａ、＠１　Ａｓ埋め込み層、３９・・・ｓｉｏ、膜、
４０・・・拡散フロント、４１・・・ｐ電極、４２・・
・負電極。 代理人　弁理士　本　庄　伸　介 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 化合物半導体基板上に内部電流狭窄層を含むダブルヘテ
   ロ構造を形成した半導体レーザ結晶において、共振器端
   面をエッチドミラーで形成してなる複数の半導体レーザ
   がモノリシックに形成してあり、前記複数の半導体レー
   ザは光軸が１点で交じわるように配置してあることを特
   徴とするアレイ型半導体レーザ装置。