JPH053756B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH053756B2
JPH053756B2 JP61011532A JP1153286A JPH053756B2 JP H053756 B2 JPH053756 B2 JP H053756B2 JP 61011532 A JP61011532 A JP 61011532A JP 1153286 A JP1153286 A JP 1153286A JP H053756 B2 JPH053756 B2 JP H053756B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
waveguide
mesa
cladding layer
semiconductor laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61011532A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62169389A (ja
Inventor
Mototaka Tanetani
Akihiro Matsumoto
Shusuke Kasai
Kaneki Matsui
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP61011532A priority Critical patent/JPS62169389A/ja
Priority to GB8701163A priority patent/GB2187330B/en
Priority to US07/005,056 priority patent/US4813051A/en
Priority to DE19873701655 priority patent/DE3701655A1/de
Publication of JPS62169389A publication Critical patent/JPS62169389A/ja
Publication of JPH053756B2 publication Critical patent/JPH053756B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

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
    • 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
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure

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) 本発明は、半導体レーザアレイ装置に関し、特
に高出力まで0°位相モードのみで発振する半導体
レーザアレイ装置に関する。
(従来の技術> 光デイスク、レーザプリンタ、光計測システム
などの光源として半導体レーザが用いられている
が、現在その高出力化が切望されている。しか
し、現状の半導体レーザは単一活性導波路構造で
あり、窓効果や端面反射率制御などを応用しても
出力は実用上60〜70mW程度が限界である。
そこで、複数の活性導波路を有する半導体レー
ザアレイの研究開発が盛んに行なわれている。こ
の半導体レーザアレイは全ての導波路における光
電界位相が同期したスーパーモード(0°位相モー
ド)を選択的に発振させることにより、細い1本
のビームで高出力光を放出できる可能性がある。
(発明の解決しようとする問題点) しかし、従来の半導体レーザアレイにおいて
は、上述のような全ての導波路での光位相の完全
な一致は実現されていない。具体的には次のよう
な現象が観測される。
(i) 隣接する導波路間での光位相が180°のずれを
もつたスーパーモード(180°位相モード)で発
振し、出力光がある開き角をもつた2本のビー
ムの形で放射される。
(ii) 0°位相モードまたは180°位相モード以外のス
ーパーモードで発振し、出力光は複数のビーム
となつて放射される。
(iii) 2つ以上のスーパーモードが非干渉の状態で
重なり合い、ビームが太くなる。
これらの現象は半導体レーザアレイを使用する
立場からは不都合であり、光デイスクやレーザプ
リンタなどへの応用には出力光は単一のスーパー
モード発振で且つ細い1本のビームであることが
必要である。
以下に従来例の1つとして(i)の現象が観測され
る半導体レーザアレイ素子について説明する。第
4図と第5図は、それぞれにこの素子の断面構造
と斜視構造を示す。まず、p−GaAs基板101
の001面上にn+−Al0.1Ga0.9As電流挟さく層1
02を0.7μm厚に、またn−GaAs表面保護層1
03を0.1μm厚にそれぞれ成長させる。成長方法
としては、液相成長法が用いられる。次にこれら
の2層102,103を貫通してp−GaAs基板
101に達する直線的な溝108を3本互いに平
行に形成する。この溝108の幅は4μm、深さ
は約1μm、溝108どうしの中心間距離は5μm
である。溝108の方向は、レーザ共振器端面で
ある110面に垂直である。n−GaAs表面保護
層103及び溝108の上に、さらに、液相成長
法によりp−Al0.42Ga0.58Asクラツド層104を
溝108以外の部分で、0.2μm厚となるように、
さらにp−またはn−Al0.14Ga0.86As活性層10
5を0.08μm厚、n−Al0.42Ga0.58Asクラツド層1
06を0.8μm厚、n+−GaAsコンタクト層107
を1.5μm厚にそれぞれ成長させる。このとき、溝
108はp型クラツド層104により完全に埋め
られるため、層104,105,106,107
のそれぞれの界面は平坦に形成される。この後、
このウエハーの両面に抵抗性全面電極を付け、合
金化処理を行なつた後、110面でへき開して素
子化が完了する。
このようにして作製された複数平行損失導路構
造の半導体レーザアレイの発振ビームの光電界分
布と遠視野像をそれぞれ第6図と第7図に示す。
これらの結果より、隣接する活性導波路間で光の
位相差が180°であることがわかる。180°位相モー
ドが選択的に発振するのは、この素子のように複
数平行損失導波路構造では各活性導波路間の光結
合領域で光吸収が存在するため、180°位相モード
のしきい値ゲインが最低になるからである。これ
は、理論計算からも理解される。導波路解析より
3エレメント平行損失導波路素子における3つの
スーパーモードのしきい値ゲインの横方向屈折率
差依存性を求めた結果を第8図に示す。このよう
に、180°位相モードを選択的かつ安定に発振させ
ることが実験的にも理論的にも可能であることが
理解される。しかし、180°位相モードは、半導体
レーザアレイの応用の面からは、上述のように大
きな障害となる。
上述の素子における欠点を改良するために、結
合領域での損失を無くして実屈折率導波路構造の
半導体レーザアレイが用いられる。第9図はこの
実屈折率導波路構造の半導体レーザアレイを示
す。p−GaAs基板111の001面上にn−
AlxGa1-xAsクラツド層112を0.8μm厚、n−
またはp−AlyGa1-yAs活性層113を0.1μm厚、
n−AlxGa1-xAsクラツド層114を0.8μm厚、
p+−GaAsコンタクト層115を0.1μm厚にそれ
ぞれ成長させる。成長方法としては、有機金属化
学析出法(MOCVD法)、分子線エピタキシヤル
法(MBE法)あるいは液相成長法(LPE法)な
どが適用可能である。その後、ウエハーの両面に
抵抗性電極を形成する。さらに、このウエハーに
ホトリソグラフイ技術と反応性イオンビームエツ
チング(RIBE)技術を用いて、3本の平行なメ
サストライプ116を形成する。このメサストラ
イプ116の幅は3μm、中心間距離は4μm、高
さは1.5μmであり、方向は基板111の<110>
方向に平行である。すなわち、メサストライプ1
16以外の部分のp型クラツド層104は厚さ
0.3μmになるまでエツチングされる。さらに、結
晶の110面をへき開することにより、レーザ共
振器117を形成する。素子の長さは約250μm
である。
この実屈折率導波路構造素子の発振横モードを
観察すると、複数のスーパーモードが混在してい
る。この現象は次のような理由によるものと考え
られる。上述の損失導波路構造素子では結合領域
での光吸収が大きいため180°位相モードが選択さ
れたのに対して、この実屈折率導波路構造素子で
は、結合領域で光吸収が無いため、素子構造が許
容するすべてのスーパーモードのしきい値ゲイン
がほぼ等しくなる。そのため、すべてのスーパー
モードが同時に発振するのである。このように複
数のスーパーモードが混在して発振する素子の出
力ビームは、回折限界の数倍の太さになる。これ
は、上述の(iii)の現象であり、実用上の大きな問題
となる。
上述のように従来の半導体レーザアレイでは、
出力ビームが2本になることや複数のスーパーモ
ードが現在発振するなどの問題があり、レーザプ
リンターや光フアイルのようなシステムの光源と
しての実用では、大きな障害となる。
本発明の目的は、単一のスーパーモードで発振
する半導体レーザアレイを提供することである。
(問題点を解決するための手段) 本発明に係る半導体レーザアレイ装置は、基板
面上に、第1クラツド層、活性層、第2のクラツ
ド層、コンタクト層を備えた半導体装置におい
て、第2のクラツド層、コンタクト層から形成さ
れる導波路の一部が分岐して、Y形状のメサを形
成し、Y形状共振器方向の1本からなる導波路の
メサ側面部分に光吸収層を設け、2本の活性導波
路部分から出射されるレーザ光のスーパーモード
を0°位相モードとすることを特徴としている。こ
の光吸収体の大きさ、形状および位置は、素子が
より高出力まで一本の細いビームで安定に発振す
るように制御する。
(作用) 1本からなる活性導波路部分の周囲に0°位相モ
ード発振に最適なように光損失領域を導入する。
これにより、高出力でかつ回折限界まで集光でき
るビームが得られる。
(実施例) 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を
説明する。第1図a〜dに実施例素子の工程図
を、第2図a,bにその断面図を示す。
まず、第1図aに示すように、n型GaAs基板
1の001面上に、n−AlxGa1-xAsクラツド層
2を1.0μm厚、AlyGa1-yAs活性層3を0.1μm厚、
p−AlxGa1-xAsクラツド層4を0.8μm厚、p+−
GaAsコンタクト層5を0.4μm厚に連続的に成長
させる(ただし0≦y<x≦1)。この場合の結
晶成長法としては、液相エピタキシヤル(LPE)
成長法、有機金属化学析出(MOCVD)法、分
子線エピタキシヤル(MBE)成長法、気相エピ
タキシヤル(VPE)成長法などが適用される。
次に第1図bに示すように、通常のホトリソグ
ラフイ技術と塩素ガス反応性イオンビームエツチ
ング(RIBE)法を用いて、“Y”形状のメサ5
0を形成する。このときのエツチングは、p−
AlxGa1-xAs層4が活性層3上に0.2μm厚になる
まで実施した。また“Y”形状の2本部分50a
でのメサの幅は3.5μm、メサ間の溝は1.5μmであ
り、1本部分でのメサ50bの幅は5.5μmとし
た。
このウエハー上にプラズマ化学折出法(P−
CVD)法を用いてSi3N4膜9を0.4〜0.5μm厚に形
成する。そして、このSi3N4膜9に、ホトリソグ
ラフイ技術とフロンガスRIE法を用いて第1図c
のように穴20をあける。この穴20、先に形成
した“Y”形状メサ50の1本部分50bの両側
に位置している。
第1図dに示すように、このようなウエハー上
に、MOCVD法を用いてn型GaAs光吸収層6を
0.5〜1.0μm厚に成長させる。このときの成長条
件を適当に選ぶことにより、AlGaAs/GaAs面
20上にはGaAsが成長するがSi3N4膜9上には
成長しないように制御した。
最後に、“Y”形状メサ50上のSi3N4膜9に
電極用の穴をエツチングにより形成した後、p−
オーミツク電極10を形成し、基板側にはn−オ
ーミツク電極11を全面に形成した。
このようにして作製した素子の“Y”形状メサ
50の分岐部50aの断面が第2図aであり、集
合部50bの断面が第2図bである。集合部のメ
サ50bの両側にはGaAs6が存在し、この
GaAs6は活性層3内の光に対して光吸収体とし
て作用する(損失導波路)。しかし、分岐部メサ
50aの両側はSi3N4膜9におおわれており、光
吸収は存在しない(実屈折率導波路)。
このように軸方向に損失導波路構造と実屈折率
導波路構造を分布させた素子では、0°位相モード
と他の高次スーパーモードとの損失差を最大にす
ることができる。これは以下のような理由によ
る。
まず“Y”形状素子で全て損失導波路構造にし
た場合を考える。この場合には、集合部において
は0°位相モードの損失は高次モードに比べて小さ
いが、分岐部において、高次モードの損失の方が
小さくなる。また、全て実屈折率導波路構造にし
た場合は、0°位相モードと高次モードの損失差は
ほとんどなくなる。このどちらの場合にも、ある
出力以上(〜60mW)になると、高次モードと0°
位相モードの混在したモードで発振し、その遠視
野像は乱れた形となる。このときの出力特性は電
流に対して非線形になり、この点においても実用
上不便である。
本発明においては、分岐部(実屈折率導波路)
50aにおいても集合部(損失導波路)50bに
おいても0°位相モードの損失が高次モードに比べ
て小さいため、素子全体として、2モードの損失
差を最大にすることができる。
本素子を測定したところ、出力約100mWまで
単一0°位相モード発振が実現されていることが確
認された。このときの遠視野像を第3図に示す。
なお、本発明は上述の実施例に限定されず、 (i) レーザ構造が異なる素子 (ii) 導電型が全て逆の素子 (iii) 材料の異なる素子 (iv) 光吸収体の材料、形、位置の異なる素子 においても適用が可能であることは言うまでもな
い。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明においては半導体
レーザアレイの共振器方向の適当なある一部分に
光吸収体として働く物質を設けたことにより高出
力領域まで単一0°位相モード発振を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜dは本発明の実施例の素子の作製工
程を順次示す図である。第2図a,bはそれぞれ
本発明の実施例の素子の断面構造を示す図であ
る。第3図は本発明の実施例の素子の遠視野像を
示すグラフである。第4図は従来例の素子の断面
構造を示す図である。第5図は従来例の素子の作
製工程中のウエハーの斜視図である。第6図は従
来例の光電界分布を示すグラフである。第7図は
従来例の素子の遠視野像を示すグラフである。第
8図は従来例の素子のスーパーモードしきい値ゲ
インの理論解析結果を示すグラフである。第9図
は他の従来例の素子の斜視構造を示す図である。 1……基板、2……n型クラツド層、3……n
型またはp型活性層、4……p型クラツド層、5
……p型コンタクト層、6……光吸収層、9……
Si3N4膜、20……Si3N4膜のエツチング穴、5
0……“Y”形状のメサ、50a,50a……分
岐部、50b……集合部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 基板面上に、第1のクラツド層、活性層、第
    2のクラツド層、コンタクト層を備えた半導体装
    置において、第2のクラツド層、コンタクト層か
    ら形成される導波路の一部が分岐して、Y形状の
    メサを形成し、Y形状共振器方向の1本からなる
    導波路のメサ側面部分に光吸収層を設け、2本の
    活性導波路部分から出射されるレーザ光のスーパ
    ーモードを0°位相モードとすることを特徴とする
    半導体レーザアレイ装置。
JP61011532A 1986-01-21 1986-01-21 半導体レ−ザアレイ装置 Granted JPS62169389A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61011532A JPS62169389A (ja) 1986-01-21 1986-01-21 半導体レ−ザアレイ装置
GB8701163A GB2187330B (en) 1986-01-21 1987-01-20 Semiconductor laser array device
US07/005,056 US4813051A (en) 1986-01-21 1987-01-20 Semiconductor laser array device
DE19873701655 DE3701655A1 (de) 1986-01-21 1987-01-21 Halbleiterlaseranordnung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61011532A JPS62169389A (ja) 1986-01-21 1986-01-21 半導体レ−ザアレイ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62169389A JPS62169389A (ja) 1987-07-25
JPH053756B2 true JPH053756B2 (ja) 1993-01-18

Family

ID=11780577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61011532A Granted JPS62169389A (ja) 1986-01-21 1986-01-21 半導体レ−ザアレイ装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4813051A (ja)
JP (1) JPS62169389A (ja)
DE (1) DE3701655A1 (ja)
GB (1) GB2187330B (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62282483A (ja) * 1986-05-30 1987-12-08 Sharp Corp 半導体レ−ザアレイ装置
JPS63306689A (ja) * 1987-05-22 1988-12-14 シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト 横結合レーザーダイオードアレー
FR2642228A1 (fr) * 1989-01-20 1990-07-27 Menigaux Louis Procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur quasi plat susceptible d'effet laser multi-longueurs d'onde et dispositif correspondant
JP2547464B2 (ja) * 1990-04-13 1996-10-23 シャープ株式会社 半導体レーザ素子の製造方法
FR2662304B1 (fr) * 1990-05-21 1992-07-24 France Telecom Procede de fabrication d'une structure integree guide-detecteur de lumiere en materiau semi-conducteur.
US5325388A (en) * 1993-05-05 1994-06-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Optoelectronic waveguide neural architecture
JP3329764B2 (ja) * 1999-05-13 2002-09-30 日本電気株式会社 半導体レーザー及び半導体光増幅器
JP2006186090A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ装置およびそれを用いた光ピックアップ装置
US9425917B1 (en) * 2006-03-15 2016-08-23 Neophotonics Corporation High data rate long reach transceiver using wavelength multiplexed architecture
US8085825B2 (en) * 2007-03-06 2011-12-27 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor laser diode apparatus and semiconductor laser diode apparatus

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4156452A (en) * 1977-11-03 1979-05-29 Sharkey Metals Limited Furnaces
US4255717A (en) * 1978-10-30 1981-03-10 Xerox Corporation Monolithic multi-emitting laser device
JPS57190386A (en) * 1981-05-19 1982-11-22 Nec Corp Semiconductor laser
US4573163A (en) * 1982-09-13 1986-02-25 At&T Bell Laboratories Longitudinal mode stabilized laser
US4594718A (en) * 1983-02-01 1986-06-10 Xerox Corporation Combination index/gain guided semiconductor lasers
JPS6089990A (ja) * 1983-10-21 1985-05-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 光集積回路
JPS60176289A (ja) * 1984-02-22 1985-09-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 光集積回路
JPS61102087A (ja) * 1984-10-25 1986-05-20 Sharp Corp 半導体レ−ザ装置
US4742526A (en) * 1985-01-12 1988-05-03 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser array device

Also Published As

Publication number Publication date
US4813051A (en) 1989-03-14
GB2187330B (en) 1989-10-25
GB2187330A (en) 1987-09-03
DE3701655C2 (ja) 1992-05-14
GB8701163D0 (en) 1987-02-25
JPS62169389A (ja) 1987-07-25
DE3701655A1 (de) 1987-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4594718A (en) Combination index/gain guided semiconductor lasers
EP0337688B1 (en) Phase-locked array of semiconductor lasers using closely spaced antiguides
JP2959902B2 (ja) 半導体レーザとそれを有する装置とその製造方法
EP0065818A1 (en) Phase-locked semiconductor laser device
US4176325A (en) Semiconductor laser device
US4803691A (en) Lateral superradiance suppressing diode laser bar
US4903274A (en) Semiconductor laser array device
EP0486128B1 (en) A semiconductor optical device and a fabricating method therefor
JP3510305B2 (ja) 半導体レーザの製造方法,及び半導体レーザ
US4841532A (en) Semiconductor laser
US4575851A (en) Double channel planar buried heterostructure laser with periodic structure formed in guide layer
JPS62169389A (ja) 半導体レ−ザアレイ装置
US4718069A (en) Semiconductor laser array with single lobed output
EP0187718B1 (en) A distributed feedback semiconductor laser device
JPH0461514B2 (ja)
JPH055391B2 (ja)
EP0284684B1 (en) Inverted channel substrate planar semiconductor laser
US4878223A (en) Semiconductor laser array device
JPH0449274B2 (ja)
US4872174A (en) Semiconductor laser device having a grating structure
JPH07312462A (ja) 面発光レーザダイオードの製造方法,及び面発光レーザダイオード
EP0298778B1 (en) Semiconductor laser devices and methods of making same
JPS6215879A (ja) 半導体レ−ザアレイ装置
CN121192509B (zh) 电泵浦的复耦合分布反馈激光谐振腔及激光器
US4393504A (en) High power semiconductor laser