JPS6392083A - 半導体レ−ザアレイ装置 - Google Patents
半導体レ−ザアレイ装置Info
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- JPS6392083A JPS6392083A JP61238240A JP23824086A JPS6392083A JP S6392083 A JPS6392083 A JP S6392083A JP 61238240 A JP61238240 A JP 61238240A JP 23824086 A JP23824086 A JP 23824086A JP S6392083 A JPS6392083 A JP S6392083A
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- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
- H01S5/4068—Edge-emitting structures with lateral coupling by axially offset or by merging waveguides, e.g. Y-couplers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- 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。
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アレイ装置に関し、特に、その
近視野像の光強度分布のリップル率が小さくかつ高出力
光を放射できるような半導体レーザアレイ装置に関する
。
近視野像の光強度分布のリップル率が小さくかつ高出力
光を放射できるような半導体レーザアレイ装置に関する
。
［従来の技術］
半導体レーザは、光ディスクやレーザプリンタや光通信
システムの光源として広く用いられている。しかし、今
後、半導体レーザを利用した光システムを考えた場合、
その高出力化が不可欠である。しかし、単一導波路形の
半導体レーザでは、その高い出力限界は６０〜７０ｍＷ
であると予測される。
システムの光源として広く用いられている。しかし、今
後、半導体レーザを利用した光システムを考えた場合、
その高出力化が不可欠である。しかし、単一導波路形の
半導体レーザでは、その高い出力限界は６０〜７０ｍＷ
であると予測される。
そこで、最近では、レーザ導波路を多数集積した半導体
レーザアレイ素子が盛んに研究されている。そのような
半導体レーザアレイ素子としては、たとえばり、Ｒ，５
ｃ１ｆ’ｒｅｓらによるＥｌｃｃｔｒｏｎｌｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ、 １９ １６９頁〜１７１頁、１
９８３などにおいて提案されている。しかし、現在半導
体レーザアレイの研究の主眼はその遠視野像の単一化や
回折限界光の達成に置かれており、近視野像の光強度分
布の均一性についてはほとんど追及されていないのが実
情である。
レーザアレイ素子が盛んに研究されている。そのような
半導体レーザアレイ素子としては、たとえばり、Ｒ，５
ｃ１ｆ’ｒｅｓらによるＥｌｃｃｔｒｏｎｌｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ、 １９ １６９頁〜１７１頁、１
９８３などにおいて提案されている。しかし、現在半導
体レーザアレイの研究の主眼はその遠視野像の単一化や
回折限界光の達成に置かれており、近視野像の光強度分
布の均一性についてはほとんど追及されていないのが実
情である。
第４図は従来の半導体レーザアレイ装置の光強度分布を
説明するための図である。特に、第４図（ａ）は、本願
発明者らが初めて単一〇度位相モード発振を観測した対
称分岐導波路（Ｓｙｍｍｅｔｒｌｃａｆｌｙ Ｂｒａｎ
ｃｈｉｎｇ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ：以下ＳＢＷと称す
る。
説明するための図である。特に、第４図（ａ）は、本願
発明者らが初めて単一〇度位相モード発振を観測した対
称分岐導波路（Ｓｙｍｍｅｔｒｌｃａｆｌｙ Ｂｒａｎ
ｃｈｉｎｇ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ：以下ＳＢＷと称す
る。
）アレイ素子における光強度分布を示したものである。
すなわち、近視野像の光強度分布のリップル率は９０％
程度になっている。これは、Ｍ、Ｔａｎｅｙａ他のＡｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ
、 ４７ （４）、 。
程度になっている。これは、Ｍ、Ｔａｎｅｙａ他のＡｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ
、 ４７ （４）、 。
３４１頁〜３４３頁、１９８５において発表されている
。
。
また、第４図（ｂ）は１８０度位相モード発振の素子に
おける近視野像光強度分布を示したものであって、その
リップル率は１００％になっている。これについては、
Ｍ、Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ他のＪｏｕｒｎａｌｏｆ’ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ、 ５８ （７
） 、 ２７８３頁〜２７８５頁、１９８５において
発表されている。
おける近視野像光強度分布を示したものであって、その
リップル率は１００％になっている。これについては、
Ｍ、Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ他のＪｏｕｒｎａｌｏｆ’ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ、 ５８ （７
） 、 ２７８３頁〜２７８５頁、１９８５において
発表されている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、近視野像の結像を利用する光システムに
おいては、近視野光強度分布は均一であるのが望ましく
、上述の従来の素子は不適当であった。
おいては、近視野光強度分布は均一であるのが望ましく
、上述の従来の素子は不適当であった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、高出力光を放射
しかつその近視野光強度分布のリップル率の小さい半導
体レーザアレイ装置を提供することである。
しかつその近視野光強度分布のリップル率の小さい半導
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］
この発明は半導体レーザアレイ装置であって、複数の導
波路のそれぞれが平行にがっ周期的に配置された第１の
領域と、第１の領域の周期と半ピッチずれて複数の導波
路のそれぞれが平行に配置された第２の領域と、第１お
よび第２の領域の間に配置され、第１および第２の領域
の各導波路を対称分岐構造に連結する第３の領域と、第
１または第２の領域の外側に配置され、対称分岐構造に
より隣接する導波路を連結し、第３の領域の周期と半ピ
ッチずれた導波路に以降するまでにレーザ光射出端面に
至る第４の領域とによって構成したものである。
波路のそれぞれが平行にがっ周期的に配置された第１の
領域と、第１の領域の周期と半ピッチずれて複数の導波
路のそれぞれが平行に配置された第２の領域と、第１お
よび第２の領域の間に配置され、第１および第２の領域
の各導波路を対称分岐構造に連結する第３の領域と、第
１または第２の領域の外側に配置され、対称分岐構造に
より隣接する導波路を連結し、第３の領域の周期と半ピ
ッチずれた導波路に以降するまでにレーザ光射出端面に
至る第４の領域とによって構成したものである。
なお、本願の他の発明では、第４の領域として第１また
は第２の領域の外側に配置し、扇状に広がることによっ
て隣接する導波路を連結し、端面において一方の広い導
波路へ移行するように形成する。
は第２の領域の外側に配置し、扇状に広がることによっ
て隣接する導波路を連結し、端面において一方の広い導
波路へ移行するように形成する。
［作用］
この発明に係る半導体レーザアレイ装置は、出射端面付
近の導波路構填を対称分岐構造または扇形に拡げること
により、近視野光強度分布のリップル率を非常に小さく
して、高出力を得ることができる。
近の導波路構填を対称分岐構造または扇形に拡げること
により、近視野光強度分布のリップル率を非常に小さく
して、高出力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）は半導体レーザアレイ装置の平面図であり、
第１図（ｂ）、（Ｃ）および（ｄ）は、第１図（ａ）に
示す線Ａ−Ａ−，Ｂ−Ｂ−。
１図（ａ）は半導体レーザアレイ装置の平面図であり、
第１図（ｂ）、（Ｃ）および（ｄ）は、第１図（ａ）に
示す線Ａ−Ａ−，Ｂ−Ｂ−。
Ｃ−Ｃ−に沿う断面での光強度分布を示す図である。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。
２図はこの発明の一実施例の断面構造を示す図である。
まず、この発明の一実施例の作成手順について説明する
。ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＡＱ、ｘＧａｌ −ｘ
Ａ ｓクラッド層２を厚さ１． ０μｍ、 ｎまたは
ｐ−ＡＱ、ｙＧａｔ−ｙＡｓ活性層３を厚さ０゜０８μ
ｍ、ｐ−ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓクラッド層４を厚さ０６
８μｍおよびｐ−ＧａＡｓコンタクト層５を厚さ０．２
μｍで連続的に成長させる。但し、ｘ＞ｙである。次に
、Ｓｉ３Ｎ４膜をＰ−ＣＶＤ法により、成長層側全面に
形成した後、フォトリソグラフィ技術とエツチングによ
り、ＳＢＷ構造のパターン１０を形成する。
。ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＡＱ、ｘＧａｌ −ｘ
Ａ ｓクラッド層２を厚さ１． ０μｍ、 ｎまたは
ｐ−ＡＱ、ｙＧａｔ−ｙＡｓ活性層３を厚さ０゜０８μ
ｍ、ｐ−ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓクラッド層４を厚さ０６
８μｍおよびｐ−ＧａＡｓコンタクト層５を厚さ０．２
μｍで連続的に成長させる。但し、ｘ＞ｙである。次に
、Ｓｉ３Ｎ４膜をＰ−ＣＶＤ法により、成長層側全面に
形成した後、フォトリソグラフィ技術とエツチングによ
り、ＳＢＷ構造のパターン１０を形成する。
その後、ＲＩＢＥ法を用いて、このＳＢＷパターン１０
のメサを形成する。このときのメサの幅は３μｍ、ピッ
チは４μｍおよび深さ０．７５μｍであり、ｐ−ＡＱ、
ｘＧａ−ｘＡｓクラッド層４のメサ外での厚さは０．２
５μｍとなる。続いて、メサ上にＳｉ、ａＮ４膜を付着
させた状態で、ＭＯＣＶＤ法やＬＰＥ法により、高抵抗
ＡαｚＧａ−ｚＡｓ層６を成長させる。但し、Ｚ＞Ｘで
ある。
のメサを形成する。このときのメサの幅は３μｍ、ピッ
チは４μｍおよび深さ０．７５μｍであり、ｐ−ＡＱ、
ｘＧａ−ｘＡｓクラッド層４のメサ外での厚さは０．２
５μｍとなる。続いて、メサ上にＳｉ、ａＮ４膜を付着
させた状態で、ＭＯＣＶＤ法やＬＰＥ法により、高抵抗
ＡαｚＧａ−ｚＡｓ層６を成長させる。但し、Ｚ＞Ｘで
ある。
このときの成長条件は、Ｓｉ、Ｎ、膜上には成長せず、
溝のみを平坦に埋込むような条件を適用した。最後に、
成長層側にｎ型オーミック電極（図示せず）を全面に形
成し、基板側にｎ型オーミック電極を全面に形成し、へ
き開により、レーザ共振器を作り素子とする。なお、こ
の発明の一実施例における素子の共振器長は約３００μ
ｍである。
溝のみを平坦に埋込むような条件を適用した。最後に、
成長層側にｎ型オーミック電極（図示せず）を全面に形
成し、基板側にｎ型オーミック電極を全面に形成し、へ
き開により、レーザ共振器を作り素子とする。なお、こ
の発明の一実施例における素子の共振器長は約３００μ
ｍである。
また、後端面の反射率が９０％であって、前端面の反射
率が３２６となるように制御した。
率が３２６となるように制御した。
上述のごとく構成された半導体レーザアレイ装置におい
ては、これまでのＳＢＷ素子の解析より、領域１００の
線Ａ−Ａ−に沿う断面では第２図（ｂ）に示すようなレ
ーザ強度分布を示し、領域１０２の線Ｂ−Ｂ ”に沿う
断面では第１図（ｃ）に示すようなレーザ光強度分布を
示している。領域１００および１０２はそれぞれ周期が
半ピッチずれているが、ともに光強度分布のリップル率
が８０〜９０％になっている。これは、領域１０１のＳ
ＢＷ構造により、θ変位相モードが選択された結果であ
る。なぜならば、０反位相モード以外のモードでは、リ
ップル率は１００％になってしまうからである。
ては、これまでのＳＢＷ素子の解析より、領域１００の
線Ａ−Ａ−に沿う断面では第２図（ｂ）に示すようなレ
ーザ強度分布を示し、領域１０２の線Ｂ−Ｂ ”に沿う
断面では第１図（ｃ）に示すようなレーザ光強度分布を
示している。領域１００および１０２はそれぞれ周期が
半ピッチずれているが、ともに光強度分布のリップル率
が８０〜９０％になっている。これは、領域１０１のＳ
ＢＷ構造により、θ変位相モードが選択された結果であ
る。なぜならば、０反位相モード以外のモードでは、リ
ップル率は１００％になってしまうからである。
また、この発明の一実施例では、高出力まで、このθ変
位相モードが維持されていることも確認された。
位相モードが維持されていることも確認された。
さて、ここでＳＢＷの働きは、第１図（ｂ）に示す光強
度分布を伴うパターンを徐々に第１図（Ｃ）に示す光強
度分布のパターンに変更することがわかる。その場合、
これらの２つのパターンを重ね合わせたようなパターン
を有する場所が必ず存在する。そこで、第４の領域１０
３では、このＳＢＷ構造を適用しかつ光分布のリップル
率の最も小さい場所を端面に位置するように形成する。
度分布を伴うパターンを徐々に第１図（Ｃ）に示す光強
度分布のパターンに変更することがわかる。その場合、
これらの２つのパターンを重ね合わせたようなパターン
を有する場所が必ず存在する。そこで、第４の領域１０
３では、このＳＢＷ構造を適用しかつ光分布のリップル
率の最も小さい場所を端面に位置するように形成する。
すなわち、第４の領域１０３は対称分岐構造により隣接
する導波路を連結し、第３の領域１０２の周期と半ピッ
チずれた導波路に移行するまでにレーザ光射出端面に至
るように形成する。このように領域１０３を形成するこ
とにより、線Ｃ−Ｃ−に沿う端面での近視野像は第１図
（ｄ）に示すように、リップル率の非常に小さいパター
ンにすることができる。この発明の一実施例における光
分布リップル率は約８％にすることができ、そのときの
出力は２５０ｍＷまで達成できた。
する導波路を連結し、第３の領域１０２の周期と半ピッ
チずれた導波路に移行するまでにレーザ光射出端面に至
るように形成する。このように領域１０３を形成するこ
とにより、線Ｃ−Ｃ−に沿う端面での近視野像は第１図
（ｄ）に示すように、リップル率の非常に小さいパター
ンにすることができる。この発明の一実施例における光
分布リップル率は約８％にすることができ、そのときの
出力は２５０ｍＷまで達成できた。
第３図はこの発明の他の実施例の平面図である。
この第３図に示した実施例では、出射端面付近での導波
路構造１０４がＳＢＷ構造ではなく、扇状に広がった形
を有していて、隣接する導波路を連結し、最終的には広
い１本の導波路に移行するように形成されている。この
第３図に示した実施例における線Ｄ−Ｄ一端面での近視
野光強度分布は第１図（ｄ）とほぼ同じパターンを有し
ており、そのリップル率は５％であり、この状態での最
高出力は２００ｍＷが得られた。
路構造１０４がＳＢＷ構造ではなく、扇状に広がった形
を有していて、隣接する導波路を連結し、最終的には広
い１本の導波路に移行するように形成されている。この
第３図に示した実施例における線Ｄ−Ｄ一端面での近視
野光強度分布は第１図（ｄ）とほぼ同じパターンを有し
ており、そのリップル率は５％であり、この状態での最
高出力は２００ｍＷが得られた。
上述のごとく、２つの実施例を利用することにより、近
視野光強度分布のリップル率を５〜８％と小さくかつの
この状態で２００〜２５０ｍＷの出力を放射することの
できる素子を得ることができるようになった。
視野光強度分布のリップル率を５〜８％と小さくかつの
この状態で２００〜２５０ｍＷの出力を放射することの
できる素子を得ることができるようになった。
なお、この発明は上述の実施例に限ることなく、以下の
ような素子にも適用可能である。
ような素子にも適用可能である。
■ すべての層の導電型が逆の素子。
■ たとえばＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系などのように、
半導体レーザを構成する材料が異なる素子。
半導体レーザを構成する材料が異なる素子。
■ 光ガイド層を有する素子。
■ 素子の一部に多重または単一量子井戸を適用した素
子。
子。
■ アレイの本数の異なる素子。
■ たとえば、リッジ導波構造や損失導波構造や埋込ヘ
テロ構造などのように、レーザ導波路を形成するための
構造が異なる素子。
テロ構造などのように、レーザ導波路を形成するための
構造が異なる素子。
［発明の効果］
以上のように、この発明によれば、対称分岐構造により
第１の領域と第２の領域とを連結してＯ変位相を選択し
た上で、出射端面付近の導波路構造を対称分岐構造また
は扇形に拡げることにより、近視野光強度分布のリップ
ル率を非常に小さくして高出力を得ることができる。
第１の領域と第２の領域とを連結してＯ変位相を選択し
た上で、出射端面付近の導波路構造を対称分岐構造また
は扇形に拡げることにより、近視野光強度分布のリップ
ル率を非常に小さくして高出力を得ることができる。
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）は半導体レーザアレイ装置の平面図であり、
第１図（ｂ）（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ第１図（ａ
）の線Ａ−Ａ″、Ｂ−Ｂ＝。 Ｃ−Ｃ−に沿う断面での光強度分布を示す図である。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図はこの発明の池の実施例の平面図である。第４図
は従来の半導体レーザアレイ装置の光強度分布を説明す
るための図である。 図において、１はｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎ−Ａ （ｌ
ｘ Ｇ ａｌ−ｘ Ａ ｓクラッド層、３はｎまたは
ｐ−Ａ（ＬｙＧａ＋ ｙＡｓ活性層、４はｐ−Ａ迂ｘ
ＧａＩ−ｘＡｓクラッド層、５はｐ−ＧａＡｓコンタク
層、６は高抵抗Ａ Ｑ−ｚ ｃａｌ −ｚ Ａ ｓ層、
１００は第１の領域、１０１は対称分岐構造、１０２は
第２の領域、１０３，１０４は第４の領域を示す。 （り 第３図 １Ｏ′ 第４図 （ｂ）
１図（ａ）は半導体レーザアレイ装置の平面図であり、
第１図（ｂ）（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ第１図（ａ
）の線Ａ−Ａ″、Ｂ−Ｂ＝。 Ｃ−Ｃ−に沿う断面での光強度分布を示す図である。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図はこの発明の池の実施例の平面図である。第４図
は従来の半導体レーザアレイ装置の光強度分布を説明す
るための図である。 図において、１はｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎ−Ａ （ｌ
ｘ Ｇ ａｌ−ｘ Ａ ｓクラッド層、３はｎまたは
ｐ−Ａ（ＬｙＧａ＋ ｙＡｓ活性層、４はｐ−Ａ迂ｘ
ＧａＩ−ｘＡｓクラッド層、５はｐ−ＧａＡｓコンタク
層、６は高抵抗Ａ Ｑ−ｚ ｃａｌ −ｚ Ａ ｓ層、
１００は第１の領域、１０１は対称分岐構造、１０２は
第２の領域、１０３，１０４は第４の領域を示す。 （り 第３図 １Ｏ′ 第４図 （ｂ）
Claims (2)
- （１）複数の導波路のそれぞれが平行にかつ周期的に配
置された第１の領域と、 前記第１の領域の周期と半ピッチずれて複数の導波路の
それぞれが平行に配置された第２の領域と、 前記第１および第２の領域の間に配置され、前記第１お
よび第２の領域の各導波路を対称分岐構造に連結する第
３の領域と、 前記第１または第２の領域に外側に配置され、対称分岐
構造により、隣接する導波路を連結し、前記第３の領域
の周期と半ピッチずれた導波路に移行するまでにレーザ
光射出端面に至る第４の領域とを備えた、半導体レーザ
アレイ装置。 - （２）複数の導波路のそれぞれが平行にかつ周期的に配
置された第１の領域と、 前記第１の領域の周期と半ピッチずれて複数の導波路の
それぞれが平行に配置された第２の領域と、 前記第１および第２の領域の間に配置され、前記第１お
よび第２の領域の各導波路を対称分岐構造に連結する第
３の領域と、 前記第１または第２の領域の外側に配置され、扇状に広
がることによって、隣接する導波路を連結し、端面にお
いて１本の広い導波路へ移行する第４の領域とを備えた
、半導体レーザアレイ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61238240A JPS6392083A (ja) | 1986-10-07 | 1986-10-07 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| US07/104,865 US4799225A (en) | 1986-10-07 | 1987-10-05 | Semiconductor laser array device |
| GB8723399A GB2196791B (en) | 1986-10-07 | 1987-10-06 | A semiconductor laser array device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61238240A JPS6392083A (ja) | 1986-10-07 | 1986-10-07 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6392083A true JPS6392083A (ja) | 1988-04-22 |
| JPH0440876B2 JPH0440876B2 (ja) | 1992-07-06 |
Family
ID=17027228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61238240A Granted JPS6392083A (ja) | 1986-10-07 | 1986-10-07 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4799225A (ja) |
| JP (1) | JPS6392083A (ja) |
| GB (1) | GB2196791B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002335035A (ja) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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- 1987-10-06 GB GB8723399A patent/GB2196791B/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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| GB2196791B (en) | 1990-06-13 |
| GB8723399D0 (en) | 1987-11-11 |
| JPH0440876B2 (ja) | 1992-07-06 |
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