JPS6392079A - 半導体レ−ザアレイ装置 - Google Patents

半導体レ−ザアレイ装置

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JPS6392079A
JPS6392079A JP61238236A JP23823686A JPS6392079A JP S6392079 A JPS6392079 A JP S6392079A JP 61238236 A JP61238236 A JP 61238236A JP 23823686 A JP23823686 A JP 23823686A JP S6392079 A JPS6392079 A JP S6392079A
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waveguide
light
semiconductor laser
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array device
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Kaneki Matsui
完益 松井
Akihiro Matsumoto
晃広 松本
Mototaka Tanetani
元隆 種谷
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures
    • H01S5/4068Edge-emitting structures with lateral coupling by axially offset or by merging waveguides, e.g. Y-couplers

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

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1 この発明は半導体レーザアレイ装置に関し、特に、位相
同期型半導体レーザアレイ装置の構造に関する。
[従来の技術1 半導体レーザを高出力動作させる場合、実用性を考慮す
ると、単体の半導体レーザ索子では、現在のところ、最
大出力は50+nW程度が限界である。そこで、複数個
の半導体レーザを同一基板上に並べることにより、高出
力化を口る半導体レーザアレイ装置の研究が)住められ
ている。
[発明が解決しようとする問題点] 第6図は従来の半導体レーザアレイ装置の光強度および
屈折率分布を示す図である。
複数の屈折率導波型半導体レーザをY分岐導波路等によ
って互いに滑かに結合した通常のアレイにおいては、そ
れぞれの導波路がOa、位相で同期する発振モードを選
択することができる。しかしながら、共振器面上での光
強度分布は、第1図(a)に示すごとく、中央部の導波
路で光出力が大きく、周辺部の導波路になるに従って光
出力が小さくなってしまう。
その結果、半導体アレイの実用上の最大出力は光強度が
最大になる中央部の導波路の出力によって制限される。
このため、N個の導波路の半導体アレイを作成しても、
単一導波路のN倍にはならず、非常に効率が悪くなって
しまう。このため、高出力を得るためには、多(の導波
路を結合する必要があり、駆#電流の増加による発熱を
生じるとともに、寿命が短くなるなどの問題点があった
それゆえに、この発明の主たる目的は、それぞれが滑か
に結合された複数個の屈折率導波型半導体レーザがO度
位相同期で発振した場合、出射端面上で、それぞれの屈
折#l導波路の光強度がほぼ均一に分配されるような半
導体レーザアレイ装置を提供することである。
[問題点を解決するための手段] この発明は、それぞれが半周期だけずれて互いに対向し
て配置された複数の平行な屈折率導波路をそれぞれ滑か
に結合した導波路構造を有づ°る半導体レーザアレイ装
置であって、結合部における屈折率導波路の幅の分割比
を非対称となるように構成したしのである。
[作用] この発明にかかる半導体レーザアレイ装置は、それぞれ
が滑かに結合された複数の屈折率導波路を有し、結合部
の屈折率導波路の幅の分割比を変えて、中央部の導波路
に集中する光出力を周辺部の導波路に分散することによ
って、各導波路が均一な光強度で位相同期するO度位相
モード発振を得ることができる。
[発明の実施例] 第1図はこの発明の一実施例を示す図であり、特に、第
1図(a)は導波路の上面構造を示し、第1図(b)は
導波路の屈折率分布を示し、第1図(C)は共振器面上
での光強度分布を示し、第2図はこの発明の一実施例の
断面図であり、第3図はこの発明の一実施例における導
波路の結合部での光分配方法の原理を説明するための模
式図である。
まず、第2図を参照して、この発明をGaAS−QaΔ
見AS系半導体レーザアレイ装置に適用した場合につい
て説明する。P−Ga As I板1上にLPE (液
層エピタキシャル成長)法などの結晶成長法により、逆
極性となるn −Ga As電流阻止Fi2を成長させ
る。次に、フォトリソグラフィとエツチング技術を用い
て、7字型溝3を電流阻止層2表面から基板1内へ達す
る深さまで形成する。1字型溝3を形成することにより
、基板1上から電流阻止層2の除去された部分が電流の
通路となる。この1字型溝3の上面形状は、第1図(a
)に示すように、互いに隣接した平行溝の領域3a 、
3bと、それらの間にあって互いに向かい合った導波路
を結合する領域3cとから形成されている。
再度、LPE法を用いて溝付の基板1上にp−A QX
 Gat−X Asクラッド14.pまたハn −A 
IV Gat−y As活性唐5およびn−AflXG
af−XASAsクラッド14次成長させ、ダブルへテ
ロ接合を有する活性層5を形成する。但し、上述のクラ
ッド層4.6においてx>yである。
さらに、この上にn ”−GaΔSキ11ツブ層7を連
続的に成長させて、レーザ肋作用の多層結晶構造を構成
し、基板1側にP型紙抗性電極8を形成するとともに、
成長層側すなわちキャップ層7上に、n型抵抗性電1f
!9を形成した侵、共振器長が200〜300μmとな
るように、溝3と直角に壁間する。
次に、両壁開面にA1203膜あるいtよアモルファス
Si膜を電子ビーム蒸着法により被覆してレーザ而ミラ
ーを形成する。このとき、単層のA12031FJある
いは多層Δ1201とアモルファスSi膜で構成される
反射膜における各層の厚さを適当に変えることによって
、反fA膜の反射率を約2%〜95%まで任意に設定す
ることができる。
高出力光を得るために、レーザ光の出射側の壁開面には
、λ/4(λ:発振波長)厚のA見20、膜を形成し、
裏面の璧1170面にはA之203膜と3i膜の多層膜
を電子ビーム蒸着法で形成し、それぞれの反射率が約2
%、約95%のレーザ面ミラーを形成する。
上述のごとく、第1図に示すような非対称な結合あるい
は分岐部を持つ導波路を用いることによって、中央部の
導波路に集中する光出力を周辺部の導波路に分散させる
ことができ、光強度は第1図(C)に示すような特性に
することができる。
次に、第3図を参照して、この発明の原理について説明
づ゛る。中央部の導波路をa。とし、それに隣接する導
波路を中央から遠ざかる方向に順次a++82+”3と
する。一方、向かい側の中央に1番近い導波路をす、と
し、順次bz、ba。
b4とする。そして、各導波路の結合部の導波路幅を、
中央側をW、とし、その反対側をW2とし、W、<W2
に設定する。この発明の一実施例では、W 2 / W
 + = 2程度となるように設定した。
一方、中央部の導波路a。の結合部の導波路幅Woは対
称となるようにした。レーザ光は2つの共振器面10.
11を繰返し反射往復することによって増幅されていく
が、命中央部の導波路a。
から出射したレーザ光を考えてみる。
まず、導波路a。の結合部では、導波路W。に結合して
いるため、第3図に示すように、光の電界強度は1;1
で左右に分配される。導波路a0から導波路す、に入射
した光は共振器面11で反射し、結合部に再入射する。
このと”き、周辺部側の導波路幅W2が中央部側の導波
路幅W、に比べて広いため、光の電界強度は13図に示
すように、中央部側とは反対の導波路に多く分配される
。この現象は導波路aI+bZ+”2の結合部で順次化
じる。
その結果、各導波路で発生したレーザ光は周辺部の導波
路へ順次導波することになる。このため、結合部での導
波路幅が等しい(W + =W 2 )半導体レーザア
レイ装置では、前述の第6図に示したような端面での光
強度分布を示したが、この発明による半導体レーザアレ
イ装置の光強度分布は、第1図(C)に示すような、各
導波路が均一な光強度分布を持つことになる。したがっ
て、従来の半導体レーザアレイ装置の欠点であった光強
′度の中央部近傍での導波路への集中がないため、各導
波路を有効に利用でき、少ない導波路で多くの光出力を
得ることができる。
なお、中央部の結合部以外のすべて結合部の分割比を非
対称にする必要はなく、周辺部の結合部の分割比を非対
称にするだけでも、この発明による効果を十分前ること
ができる。さらに、第1図(a )に示した導波路構造
では、中央部以外の結合部の導波路の分割比をWl :
誓z””1:2のように一定にしたが、この分割比は必
ずしも一定である必要はなく、中央部の導波路から周辺
部の導波路に向かって順次分割比を変化させるようにし
てもよい。それによって、端面上での各導波路の光強度
の分布を任意に変えることができる。
なお、導波路間のエバネッセント波による光の結合の有
無はこの発明の原理には直接関係しないため、種々の導
波路に適用できる。
第4図および第5図は他の屈折率導波路構造を示す図で
あり、特に、第4図はりッジガイド構造を示し、第5図
は損失屈折率導波路を用いた半導体レーザアレイ装置の
断面図である。
第4図に示したりッジガイド描造の半導体レーザアレイ
装置は、n −Qa As基板21上にn−GaAiA
Sクラッド層22.活性層23.p−QaΔ玖へSクラ
ッド層24.電流狭窄用絶縁膜30、p −Ga As
キトツブFt27およびp型1氏抗性電杉j28を形成
するとともに、基板21側にn型紙抗性’3t VM2
9を形成したものである。
また、第5図に示した損失屈折率型導波路の半導体レー
ザアレイ装置は、n −Qa As 13板21上に、
n −Ga A文Asクラッド層22.活性層23、p
−GaA悲ΔSクラッド1124. n −GaAS光
吸収IFi25. p−Ga AIASクラッドWJ2
6.1)−Ga As *tツブ層27およびn型抵抗
性電極28を形成するとともに、是板21側にn型抵抗
性電極29を形成、して栴成したものである。
さらに、この発明は上述の半導体レーザアレイ装置に限
ることなく、埋込構造などの屈折率導波路などに適用で
きることは言うまでもない。
さらに、この発明はGaΔS −Ga AuAS系に限
らず、l np −1n Qa ASp系やその他の材
料を用いた半導体レーザアレイ装置にも適用することが
できる。
[51明の効果] 以上のように、この発明によれば、互いに向かい合った
複数の平行な屈折率導波路を分岐導波路などによって滑
かに結合した導波路構造を持つ半導体レーザアレイ装置
において、結合部における屈折率導波路の幅の分割比を
非対称にすることにより、中央近傍の導波路への光強度
の集中を解消でき、はぼ均一に光強度を各導波路に分散
できるため、高出力まで破1fすることなく低駆動電流
で動作し、安定な半導体レーデアレイ装置を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す図である。 第2図はこの発明の一実施例の断面構造を示す図である
。第3図はこの発明の導波路の光分配方法の原理を説明
するための図である。第4図および第5図は他の屈折率
導波路l!Il造を示す図であり、特に、第4図はりッ
ジガイド構造を示1ノ、第5図は損失屈折率導波路を用
いた半導体レーザアレイ装置の断面図である。第6図は
従来の半導体レーザアレイ装置の共振器面上での屈折率
分布と光強度分布を示す図である。 図において、1はp −Ga As u板、2はn−G
aASまたはn −aa A fLAs a流狭窄部層
、3はv字型溝、4はp−GaAQ△Sクラッド層、5
は活性層、6はn−GaΔ見ASクラッド層、7はn 
−Qa Asキャップ層、8はn型抵抗性電極、9はn
型抵抗性電極、10.11は共振器面、21はn −G
a As ji%板、22はn−GaΔ見△Sクラッド
層、23は活性層、24はp−GaΔ見△Sクラッド層
、25はn −Ga As光吸収層、26はp−GaA
IL△Sクラッド層、27はp−Ga Asキャップ層
、28はn型抵抗性電極、29はn型抵抗性電極、30
は電流狭窄用絶縁膜を示す。 第1図 ?      渇径 第2図     1 : P−GcAs基様7 :  
n’−Ga八へキiニ、フ7テ第6図 ざPL     凧匡 第3図 ゛ b・  b・  bx   t)・   又1゜第
4図 22:  n−6ムARAsクラットノ看23:灼性層 24: P−−AlAsワラ・7F−、f25: n−
CrJ&#”−14 26:P−Ga、A’As フラー、 j′’、’瞥2
7: P−Go−As午サヤ1ブ7e30:電流7斤腓
乙珪漿

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 それぞれが半周期だけずれて互いに対向して配置された
    複数の平行な屈折率導波路をそれぞれ滑かに結合した導
    波路構造を有する半導体レーザアレイ装置において、 結合部における屈折率導波路の幅の分割比を非対称にし
    たことを特徴とする、半導体レーザアレイ装置。
JP61238236A 1986-10-07 1986-10-07 半導体レ−ザアレイ装置 Granted JPS6392079A (ja)

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GB878723440A GB8723440D0 (en) 1986-10-07 1987-10-06 Semiconductor laser array
US07/105,255 US4847847A (en) 1986-10-07 1987-10-07 Semiconductor laser array
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GB8723440D0 (en) 1987-11-11
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