JPH0440876B2 - - Google Patents
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- JPH0440876B2 JPH0440876B2 JP61238240A JP23824086A JPH0440876B2 JP H0440876 B2 JPH0440876 B2 JP H0440876B2 JP 61238240 A JP61238240 A JP 61238240A JP 23824086 A JP23824086 A JP 23824086A JP H0440876 B2 JPH0440876 B2 JP H0440876B2
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- Japan
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- waveguide
- waveguides
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- semiconductor laser
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- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 22
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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)
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ツプル率が小
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。
に、その近視野像の光強度分布のリツプル率が小
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、光デイ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アレイ
では、その高い出力限界は60〜70mWであると予
測される。
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アレイ
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D.R.ScifresらによるElectronics
Letters，Vol.19 169頁〜171頁，1983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。
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D.R.ScifresらによるElectronics
Letters，Vol.19 169頁〜171頁，1983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一０度位相モード
発振を観測した対称分岐導波路（Symmetrically
Branching 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ツプル
率は90％程度になつている。これは、M.Taneya
他のApplied Physics Letters，Vol.47（４），341
頁〜343頁，1985において発表されている。
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一０度位相モード
発振を観測した対称分岐導波路（Symmetrically
Branching 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ツプル
率は90％程度になつている。これは、M.Taneya
他のApplied 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つ
て、そのリツプル率は100％になつている。これ
については、M.Matsumoto他のJournal of
Applied Physics Vol.58（７），2783頁〜2785頁，
1985において発表されている。
における近視野像光強度分布を示したものであつ
て、そのリツプル率は100％になつている。これ
については、M.Matsumoto他のJournal of
Applied 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
つた。
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
つた。
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ツプル
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。
光を放射しかつその近視野光強度分布のリツプル
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つて、
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、第１の領域の周期と半ピ
ツ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
と半ピツ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の領域とによつて構成した
ものである。
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、第１の領域の周期と半ピ
ツ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
と半ピツ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の領域とによつて構成した
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
がることによつ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。
第１または第２の領域の外側に配置し、扇状に広
がることによつ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ツ
プル率を非常に小さくして、高出力を得ることが
できる。
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ツ
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′，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。
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′，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。
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−AlxGa1-xAs
クラツド層２を厚さ1.0μm、ｎまたはｐ−Aly
Ga1-yAs活性層３を厚さ0.08μm、ｐ−AlxGa1-x
Asクラツド層４を厚さ0.8μmおよびｐ−GaAsコ
ンタクト層５を厚さ0.2μm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
オトリソグラフイ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。
説明する。ｎ−GaAs基板１上にｎ−AlxGa1-xAs
クラツド層２を厚さ1.0μm、ｎまたはｐ−Aly
Ga1-yAs活性層３を厚さ0.08μm、ｐ−AlxGa1-x
Asクラツド層４を厚さ0.8μmおよびｐ−GaAsコ
ンタクト層５を厚さ0.2μm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
オトリソグラフイ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、ピツチは4μmおよび深さ0.75μmであり、
ｐ−AlxGa−xAsクラツド層４のメサ外での厚さ
は0.25μmとなる。続いて、メサ上にSi3N4膜を付
着させた状態で、MOCVD法やLPE法により、
高抵抗AlzGa−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、Si3N4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ｐ型オーミツク
電極（図示せず）を全面に形成し、基板側にｎ型
オーミツ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300μmで
ある。また、後端面の反射率が90％であつて、前
端面の反射率が３％となるように制御した。
１０のメサを形成する。このときのメサの幅は
3μm、ピツチは4μmおよび深さ0.75μmであり、
ｐ−AlxGa−xAsクラツド層４のメサ外での厚さ
は0.25μmとなる。続いて、メサ上にSi3N4膜を付
着させた状態で、MOCVD法やLPE法により、
高抵抗AlzGa−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、Si3N4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ｐ型オーミツク
電極（図示せず）を全面に形成し、基板側にｎ型
オーミツ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300μmで
ある。また、後端面の反射率が90％であつて、前
端面の反射率が３％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ツチずれている
が、ともに光強度分布のリツプル率が80〜90％に
なつている。これは、領域１０１のSBW構造に
より、０度位相モードが選択された結果である。
なぜならば、０度位相モード以外のモードでは、
リツプル率は100％になつてしまうからである。
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ツチずれている
が、ともに光強度分布のリツプル率が80〜90％に
なつている。これは、領域１０１のSBW構造に
より、０度位相モードが選択された結果である。
なぜならば、０度位相モード以外のモードでは、
リツプル率は100％になつ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０度位相モードが維持されていることも確認
された。
この０度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１０３では、このSBW
構造を適用しかつ光分布のリツプル率の最も小さ
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
半ピツ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、リツプ
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ツプル
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。
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１０３では、このSBW
構造を適用しかつ光分布のリツプル率の最も小さ
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
半ピツ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、リツプ
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ツプル
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、
扇状に広がつた形を有していて、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′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、
そのリツプル率は５％であり、この状態での最高
出力は200mWが得られた。
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、
扇状に広がつた形を有していて、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′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、
そのリツプル率は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ツプル率を５〜８％
と小さくかつこの状態で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
になつた。
より、近視野光強度分布のリツプル率を５〜８％
と小さくかつこの状態で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
になつた。
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。
く、以下の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。
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。
した素子。
アレイの本数の異なる素子。
たとえば、リツ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。
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。
［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０
度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ツプル率を非常に小さ
くして高出力を得ることができる。
造により第１の領域と第２の領域とを連結して０
度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ツ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
この発明の他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−
AlxGa1-xAsクラツド層、３はｎまたはｐ−Aly
Ga1-yAs活性層、４はｐ−AlxGa1-xAsクラツド
層、５はｐ−GaAsコンタク層、６は高抵抗Alz
Ga1-zAs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。
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
この発明の他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−
AlxGa1-xAsクラツド層、３はｎまたはｐ−Aly
Ga1-yAs活性層、４はｐ−AlxGa1-xAsクラツド
層、５はｐ−GaAsコンタク層、６は高抵抗Alz
Ga1-zAs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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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ツチずれて複数の
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ツチずれた導波路に
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ツチずれて複数の
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つて、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 JPS6392083A (ja) | 1988-04-22 |
| JPH0440876B2 true 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) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5050180A (en) * | 1989-10-10 | 1991-09-17 | Trw Inc. | Phase-locked arrays of coupled X-junctions |
| JP4786059B2 (ja) * | 2001-05-10 | 2011-10-05 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体レーザ装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4047124A (en) * | 1975-12-31 | 1977-09-06 | International Business Machines Corporation | Planar solid state laser array |
| US4136928A (en) * | 1977-05-06 | 1979-01-30 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Optical integrated circuit including junction laser with oblique mirror |
| US4159452A (en) * | 1978-01-13 | 1979-06-26 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Dual beam double cavity heterostructure laser with branching output waveguides |
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1986
- 1986-10-07 JP JP61238240A patent/JPS6392083A/ja active Granted
-
1987
- 1987-10-05 US US07/104,865 patent/US4799225A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-06 GB GB8723399A patent/GB2196791B/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4799225A (en) | 1989-01-17 |
| JPS6392083A (ja) | 1988-04-22 |
| GB2196791B (en) | 1990-06-13 |
| GB8723399D0 (en) | 1987-11-11 |
| GB2196791A (en) | 1988-05-05 |
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