JPH0542148B2 - - Google Patents

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JPH0542148B2
JPH0542148B2 JP62033004A JP3300487A JPH0542148B2 JP H0542148 B2 JPH0542148 B2 JP H0542148B2 JP 62033004 A JP62033004 A JP 62033004A JP 3300487 A JP3300487 A JP 3300487A JP H0542148 B2 JPH0542148 B2 JP H0542148B2
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    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/295Analog deflection from or in an optical waveguide structure]
    • 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
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    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
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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走査装置に関し、特に
光学偏向機能を半導体レーザ装置に一体に組込ん
だ電気光学式光ビーム走査装置に関するものであ
る。
[従来の技術] ヘテロ構造注入型レーザと光学偏向領域とが同
一基板上に一体化された光ビーム走査装置とし
て、モノリシツク型レーザ走査装置(特開昭57−
79921)がある。
この装置においてはビーム幅の広いレーザ光を
導波路上でその位相を制御することによつて、レ
ーザ光を偏向させ高い走査解像度を得るものであ
る。
[発明が解決しようとする問題点] 上記のような従来の走査装置では、ビーム幅が
広いことからレーザ光の位相を制御するためには
相当多数の電極を独立に準備しかつ制度良く制御
する必要があるが、この制御は非常に困難で複雑
であつた。
この発明はかかる問題点を解決するためになさ
れたもので、半導体レーザと光学偏向領域とを同
一基板上に一体化した簡便な偏向構造とを有する
半導体レーザ走査装置を提供することを目的とす
る。
[問題点を解決するための手段] この発明に係る半導体レーザ走査装置は、光学
偏向機能を一体に有した半導体レーザ走査装置で
あつて、レーザ光を発振するレーザ発振領域と、
発振されたレーザ光を偏向する光学偏向領域とを
備え、レーザ発振領域と光学偏向領域とは同一平
面上で一体的に形成され、光学偏向領域は境界領
域によつて形成され、かつ発振されたレーザ光が
斜めに入射する傾斜面を少なくとも有し、さら
に、光学偏向領域に対してレーザ発振領域に印加
される方向とは逆方向の電界を印加することがで
きる印加手段を備え、印加される電界の大きさに
よつて、光学偏向領域の屈折率が変化するもので
ある。
[作用] この発明においては、レーザ発振領域と光学偏
向領域とが同一平面上で一体的に形成され、発振
されたレーザ光がその屈折率が可変とされる光学
偏向領域の傾斜面に斜めに入射される。
[実施例] 第1図はこの発明の一実施例を示す斜視図であ
り、第2図はその形成途中の電流阻止層の平面図
である。
図において、n−GaAs基板1の上にMOCVD
(有機金属気相成長)法またはMBE(分子線エピ
タキシヤル成長)法等の結晶成長法によつて、厚
さ0.5μmのn−GaAsバツフア層2、厚さ1.4μm
のn−Ga0.5Al0.5Asクラツド層3、厚さ130Åの
GaAs井戸層と厚さ50ÅのGa0.6Al0.4Asバリア層
とからなる多層量子井戸の活性層4、厚さ0.3μm
のp−Ga0.5Al0.5Asクラツド層5および厚さ0.5μ
mのn−GaAs電流阻止層6を順次形成する。
次にフオトリソグラフイ技術によつて半導体レ
ーザアレイ11になる部分のn−GaAs電流阻止
層6を第2図に示す形状になるように部分的に除
去し、光学偏向領域13を含む光ガイド領域15
となるべき領域においては電流阻止層6をすべて
除去する。この除去に際しては、NH3:H2O2
H2O=1:15:144(重量比)のエツチング液を
用いることによつてn−GaAs層を選択的に除去
することができる。
さらに、MOCVD法によつて第2図の状態の
上に厚さ1.2μmのp−Ga0.5Al0.5Asクラツド層7
および厚さ1.0μmのp−GaAsキヤツプ層8を順
次エピタキシヤル成長させる。次に光学偏向領域
13を形成するために境界領域16をプロトン注
入による高抵抗化を用いて導波路層である活性層
4を貫通するように形成する。
なお、この境界領域16の形成は、符号5,
7,8がp型電導層の場合においてはS(硫黄)
の選択拡散によるn型電導層の形成、また同じく
符号5,7,8がn型電導層の場合においては
Zn(亜鉛)の選択拡散によるp型電導層の形成に
よつても可能である。
境界領域16の形成後、n−GaAs基板1を
100μm程度に研磨、洗浄した後その表面とp−
GaAsキヤツプ8層の表面とにそれぞれn型オー
ミツク電極9およびp型オーミツク電極10を形
成する。
さらに、半導体レーザアレイ阻止11の一方の共
振面12と光学偏向領域13とを含む光ガイド領
域15のレーザ光入射面14を多層レジスト膜を
マスクとして塩素ガスを用いた反応性イオンエツ
チング法を用いて形成するが、半導体レーザアレ
イ11から発振するレーザ光を効率良く光学偏向
領域13に結合するために、共振面12およびレ
ーザ光入射面14は1〜2μm幅のエツチング幅
によつて形成する。
最後に、半導体レーザアレイ11の共振器長は
約250μmになるように、他方光学偏向領域13
の長さが250μmになるようにそれぞれ劈開を行
ない、走査装置を完成する。
以下、この発明の走査装置の動作を説明する。
半導体レーザアレイ11はn−GaAs電流阻止
層6によつて活性層4に注入される電流通路が形
成され、一方、n−GaAs電流阻止層6による光
の吸収によつて第2図のごとく半導体レーザアレ
イ部17にY分岐導波路が形成される。したがつ
てこのY分岐導波路構造を有する半導体レーザア
レイは各導波路の位相が同位相となる0°位相モー
ドの単峰ビームとしてレーザ光を発振する。
この実施例では第2図において導波路部幅Wは
3μm、ピツチPは5μmとし、導波路数は片側12
本、他方側を11本としている(図面上は表示の便
宜上導波路数の本数は減らして図示している)。
第3図はこのときのレーザ光発振の光出力−電
流特性を示した図表である。
図において横軸に半導体レーザアレイ部に印加
される駆動電流をとり、縦軸に発振されるレーザ
光の光出力をとつておりレーザ光発振のしきい値
350mAが示されている。
第4図はこの発明の一実施例のレーザ光出力の
遠視野像を示した図表である。
図において、横軸にレーザの活性層に平行方向
の遠視野像の幅を示す角度をとり、縦軸にレーザ
光の光強度がとられている。レーザ出力100mW
時での光強度が示されており、その結果遠視野像
の半値全幅が0.9°である狭い放射ビームとなつて
いることが理解される。
第5図はこの発明の一実施例の光学偏向領域に
おける電界強度と屈折率変化量との関係を示した
図表である。
図において、横軸に光学偏向領域の多層量子井
戸構造よりなる活性層に印加される電界強度をと
り、縦軸に活性層の屈折率変化量がとられており
実線はλl(発振波長)<励起子による吸収波長の場
合を示し、破線はλl(発振波長)>励起子による吸
収波長の場合を示している。
この結果活性層に逆バイアス電圧を印加して高
電界とすると、その屈折率が大きく増加または減
少するがこの増減は入射光すなわちレーザ光の発
振波長と励起子による吸収波長との関係に依存す
ることがわかる。
一般的には、多層量子井戸構造を活性層とした
半導体レーザの通常の発振波長に対しては破線で
示されるごとく印加電界にほぼ比例して屈折率が
増加する。たとえば1×105V/cm2の電界強度を
印加するときの活性層の屈折率の変化は約4%に
なる。
第6図はこの発明の一実施例における光学偏向
領域にレーザ光が入射したときの偏向状態を示し
た図である。
図において光学偏向領域13の入射面19と反
射面20(レーザ光入射面14に平行)の角度を
αとし、光ガイド領域15の屈折率をn1、光学偏
向領域13の屈折率をn2、空気の屈折率をn0=1
とする。またレーザ光18と各々の面とのなす角
度として入射面19において入射角をθ1、出射角
をθ2、出射面20において入射角をθ3、出射角を
θ4、レーザ光出射面において入射角をθ4、出射角
をθ5、とするとスネルの法則から次式が成立す
る。
n1sinθ1=n2sinθ2 n2sinθ3=n1sinθ4 n1sinθ4=n0sinθ5 ここで、θ1=α,θ3=α−θ2であるので sinα√2 22 1 2−n,cosα・sinα
=n0sinθ3 が得られる。n2=n1+Δn1,n0=1とすると sinθ5=n1sinα(√(1+1 122
−cosα) となる。
第7図はこのθ5とΔn1/n1との関係をαをパラ
メータとして示した図表である。
図において横軸にΔn1/n1をとり、縦軸に出射
角θ5をとつており、たとえばαが60°の場合+4
%の屈折率変化で約12%の偏向角が得られること
を示している。
第8図は第7図と似ているが、光学偏向領域に
電界を印加したときその屈折率が減少するときの
θ5とΔn1/n1との関係をαをパラメータとして示
した図表である。これは、第5図においてλl(発
振波長)<励起子による吸収波長のとき生じるの
で具体的には半導体レーザアレイの共振器長を短
くしたり、活性層をより薄くすることで発振波長
を短波長化することによつて達成できる。
第9図はこの発明の他の実施例を示す平面図で
ある。
図において、境界領域16に囲まれた光学偏向
領域13が2組存在する以外第1図の構成と同様
である。光学偏向領域13は2組直列に形成され
ているのでどちらか一方の光学偏向領域に電界を
印加することによつて右側または左側へどちらの
方向へも出射レーザ光を偏向することができ、結
果として偏向角を大きくすることができる。
第2図にて示した半導体レーザアレイを用いて
αを60°とした第9図に示す構成のレーザ走査装
置において、出射レーザ光の半値全幅0.9°の狭い
ビームを左右にそれぞれ12°偏向することが確認
された。
なお、上記実施例では半導体レーザとして
GaAlAs−GaAs系を用いているがInP−
InGaAsP系等、他の材料を用いても同様の効果
を奏する。
また、上記実施例ではレーザ光発振手段はY分
岐導波路を使用しているが、これにはこだわらず
他の発振手段を用いても同様の偏向効果を奏する
ことは言うまでもない。
さらに、上記実施例では光学偏向領域を1組ま
たは2組としているが3組以上であつてもまたそ
の組合わせ方向についてもこだわらない。
[発明の効果] この発明は上記説明したとおり、レーザ発振領
域と光学偏向領域とが同一平面上で一体的に形成
されるので、コンパクトなレーザ走査装置とな
り、また光学偏向領域に対して逆方向の電界の印
加によつてその屈折率が可変とされるので、簡易
なレーザ光の偏向制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第8図はすべてこの発明の一実施例を
示すものであり、第9図はの発明の他の実施例を
示すものである。 第1図は走査装置の斜視図、第2図はその形成途
中の電流阻止層の平面図、第3図はレーザ発振の
光出力−電流特性を示した図表、第4図はレーザ
光出力の遠視野像を示した図表、第5図は光学偏
向領域における電界強度と屈折率変化量との関係
を示した図表、第6図は光学偏向領域に入射した
レーザ光の偏向状態を示した図、第7図、第8図
は第6図におけるθ5とΔn1(=n2−n1)n1との関係
をαをパラメータとして示した図表、第9図は光
学偏向領域を2組備えた走査装置の平面図であ
る。 図においは、1はn−GaAs基板、4は活性
層、6はn−GaAs電流阻止層、9はn型オーミ
ツク電極、10はp型オーミツク電極、11は半
導体レーザアレイ、12は共振面、13は光学偏
向領域、17は半導体レーザアレイ部、18はレ
ーザ光、19は入射面である。なお、各図中同一
符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光学偏向機能を一体に有した半導体レーザ走
    査装置であつて、 レーザ光を発振するレーザ発振領域と、 前記発振されたレーザ光を偏向する光学偏向領
    域とを備え、 前記レーザ発振領域と前記光学偏向領域とは同
    一平面上で一体的に形成され、前記光学偏向領域
    は境界領域によつて形成され、かつ前記発振され
    たレーザ光が斜めに入射する傾斜面を少なくとも
    有し、さらに、 前記光学偏向領域に対して、前記レーザ発振領
    域に印加される方向とは逆方向の電界を印加する
    ことができる印加手段を備え、 印加される前記電界の大きさによつて、前記光
    学偏向領域の屈折率が変化する、半導体レーザ走
    査装置。
JP62033004A 1987-02-16 1987-02-16 半導体レ−ザ走査装置 Granted JPS63199480A (ja)

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