JPH0571154B2 - - Google Patents
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- JPH0571154B2 JPH0571154B2 JP59273291A JP27329184A JPH0571154B2 JP H0571154 B2 JPH0571154 B2 JP H0571154B2 JP 59273291 A JP59273291 A JP 59273291A JP 27329184 A JP27329184 A JP 27329184A JP H0571154 B2 JPH0571154 B2 JP H0571154B2
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- JP
- Japan
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- laser
- lasers
- array
- photodetecting
- light
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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
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F55/00—Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto
-
- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
- H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- 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、特に２個以上の半導体
レーザが同一基板上に一体化して形成されたアレ
ー状の半導体レーザ（以下、アレーレーザと称す
る。）の構造に関する。
レーザが同一基板上に一体化して形成されたアレ
ー状の半導体レーザ（以下、アレーレーザと称す
る。）の構造に関する。
従来、この種のアレーレーザは例えば第８図に
示すように配置されていた。８１は支持体であ
り、シリコン基板や銅ブロツク等で形成される。
この支持体８１上にアレーレーザ８２と光検出素
子８３を対峙するよう配置する。なお、８２ａ〜
８２ｅはアレーレーザ８２を構成する個々のレー
ザである。この配置例では、各レーザ８２ａ，８
２ｂ，８２ｃ，８２ｄ，８２ｅを順次点灯させて
その光出力を光検出素子８３で受け、それぞれの
光強度に応じて各レーザ８２ａ〜８２ｅのそれぞ
れに注入する電流強度を調整するようになつてい
る。
示すように配置されていた。８１は支持体であ
り、シリコン基板や銅ブロツク等で形成される。
この支持体８１上にアレーレーザ８２と光検出素
子８３を対峙するよう配置する。なお、８２ａ〜
８２ｅはアレーレーザ８２を構成する個々のレー
ザである。この配置例では、各レーザ８２ａ，８
２ｂ，８２ｃ，８２ｄ，８２ｅを順次点灯させて
その光出力を光検出素子８３で受け、それぞれの
光強度に応じて各レーザ８２ａ〜８２ｅのそれぞ
れに注入する電流強度を調整するようになつてい
る。
第８図に示す例では光検出素子が１個である
が、アレー状の光検出素子（以下、光検出素子ア
レーと称する。）を用いた例もある。
が、アレー状の光検出素子（以下、光検出素子ア
レーと称する。）を用いた例もある。
第９図は光検出素子アレー９３を採用した場合
で、シリコン基板９１上にアレーレーザ９２と光
検出素子アレー９３が対峙するよう配置されてい
る。アレーレーザ９２はシリコン基板９１上にボ
ンデイングされ、各レーザ９２ａ〜９２ｅの出力
は光検出素子アレー９３の各光検出素子９３ａ〜
９３ｅのそれぞれに入力される。
で、シリコン基板９１上にアレーレーザ９２と光
検出素子アレー９３が対峙するよう配置されてい
る。アレーレーザ９２はシリコン基板９１上にボ
ンデイングされ、各レーザ９２ａ〜９２ｅの出力
は光検出素子アレー９３の各光検出素子９３ａ〜
９３ｅのそれぞれに入力される。
上述した従来の半導体レーザでは、以下に記載
するような欠点がある。
するような欠点がある。
(1) 対応するレーザの出力以外の隣接するレーザ
の出力も光検出素子に入力されるので、ノイズ
となる。例えば第９図において、光検出素子９
３ｂに入力する光はレーザ９２ｂからの出力が
最大であるのは当然だが、レーザ９２ａ，９２
ｃ等からの入力もかなり大きく、従つてレーザ
９２ａ〜９２ｅからの入力を同時に相互干渉な
く検出することは困難である。
の出力も光検出素子に入力されるので、ノイズ
となる。例えば第９図において、光検出素子９
３ｂに入力する光はレーザ９２ｂからの出力が
最大であるのは当然だが、レーザ９２ａ，９２
ｃ等からの入力もかなり大きく、従つてレーザ
９２ａ〜９２ｅからの入力を同時に相互干渉な
く検出することは困難である。
(2) アレーレーザの各レーザを基板上において光
検出素子アレーの各光検出素子に正確に対峙す
るよう設置することが困難である。
検出素子アレーの各光検出素子に正確に対峙す
るよう設置することが困難である。
本発明の目的は、このような欠点を除去した半
導体レーザを提供することにある。
導体レーザを提供することにある。
本発明による半導体レーザは、上述した(1)の欠
点に対しては、各レーザ間および各光検出素子間
の領域においてレーザ部の光出射面の近傍から光
検出素子部の受光面の近傍にかけて遮光部をモノ
リシツクに形成することにより、一方(2)の欠点に
対しては、各レーザと各光検出素子とが対応する
ようにモノリシツクに形成することにより、上記
目的を達成する。
点に対しては、各レーザ間および各光検出素子間
の領域においてレーザ部の光出射面の近傍から光
検出素子部の受光面の近傍にかけて遮光部をモノ
リシツクに形成することにより、一方(2)の欠点に
対しては、各レーザと各光検出素子とが対応する
ようにモノリシツクに形成することにより、上記
目的を達成する。
すなわち、本発明は複数個のレーザがアレー状
に備えられた半導体レーザにおいて、レーザのそ
れぞれに対応してモノリシツクに形成された複数
個の光検出素子を有し、レーザのそれぞれの間お
よび光検出素子のそれぞれの間の領域においてレ
ーザのそれぞれの光出射面の近傍から光検出素子
のそれぞれの受光面の近傍にかけてモノリシツク
に形成された遮光部を備えていることを特徴とす
る。
に備えられた半導体レーザにおいて、レーザのそ
れぞれに対応してモノリシツクに形成された複数
個の光検出素子を有し、レーザのそれぞれの間お
よび光検出素子のそれぞれの間の領域においてレ
ーザのそれぞれの光出射面の近傍から光検出素子
のそれぞれの受光面の近傍にかけてモノリシツク
に形成された遮光部を備えていることを特徴とす
る。
以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。
がら説明する。
第１図〜第３図は本発明による半導体レーザの
一実施例の構成を示し、それぞれ平面図、正面断
面図、側面断面図である。図中、１および２はそ
れぞれアレーレーザ、光検出素子アレーを示し、
各レーザ１ａ，１ｂ，１ｃ，……と各光検出素子
２ａ，２ｂ，２ｃ，……は同一の基板上にモノリ
シツクに形成され、かつ第１図に示すようにレー
ザ１ａ，１ｂ，１ｃ，……のそれぞれと光検出素
子２ａ，２ｂ，２ｃ，……のそれぞれとを正確に
対峙させてある。すなわち、レーザ出力をモニタ
ーするための光検出素子とレーザとが１対１に対
応している。８は活性層であり、光を生み出す部
分である。すなわち、電極１１および１３間に電
流を流すことによつて活性層８で発生した光が、
１５および１６の面で共振しレーザ光として取り
出される。７と９は通常クラツド層と呼ばれ、活
性層８で発生した光を活性層８の近傍にとじ込め
る働きをしている。
一実施例の構成を示し、それぞれ平面図、正面断
面図、側面断面図である。図中、１および２はそ
れぞれアレーレーザ、光検出素子アレーを示し、
各レーザ１ａ，１ｂ，１ｃ，……と各光検出素子
２ａ，２ｂ，２ｃ，……は同一の基板上にモノリ
シツクに形成され、かつ第１図に示すようにレー
ザ１ａ，１ｂ，１ｃ，……のそれぞれと光検出素
子２ａ，２ｂ，２ｃ，……のそれぞれとを正確に
対峙させてある。すなわち、レーザ出力をモニタ
ーするための光検出素子とレーザとが１対１に対
応している。８は活性層であり、光を生み出す部
分である。すなわち、電極１１および１３間に電
流を流すことによつて活性層８で発生した光が、
１５および１６の面で共振しレーザ光として取り
出される。７と９は通常クラツド層と呼ばれ、活
性層８で発生した光を活性層８の近傍にとじ込め
る働きをしている。
各レーザからの出射光１７，１８のうち出射光
１７は溝１４を通つて、各光検出素子に入り、電
極１２および１３間に印加された電圧（通常、電
極１１および１３間の印加電圧とは逆極性の電圧
を印加する）により光電流として外部に取出され
る。その出力の程度に応じて電極１１および１３
間に印加する電圧を調整することにより、適正な
光出力を得ることができる。
１７は溝１４を通つて、各光検出素子に入り、電
極１２および１３間に印加された電圧（通常、電
極１１および１３間の印加電圧とは逆極性の電圧
を印加する）により光電流として外部に取出され
る。その出力の程度に応じて電極１１および１３
間に印加する電圧を調整することにより、適正な
光出力を得ることができる。
また、各レーザ１ａ，１ｂ，１ｃ，……のレー
ザ間のクロストークを防止するために、遮光部４
ａ，４ｂ，……が、各レーザ１ａ，１ｂ，１ｃ，
……のそれぞれの間および各光検出素子２ａ，２
ｂ，２ｃ，……のそれぞれの間の領域で、かつ上
述の溝１４の領域に設けられている。従つて、例
えば遮光部４ａにより、レーザ１ｂからの光は光
検出素子２ａに入ることはない。
ザ間のクロストークを防止するために、遮光部４
ａ，４ｂ，……が、各レーザ１ａ，１ｂ，１ｃ，
……のそれぞれの間および各光検出素子２ａ，２
ｂ，２ｃ，……のそれぞれの間の領域で、かつ上
述の溝１４の領域に設けられている。従つて、例
えば遮光部４ａにより、レーザ１ｂからの光は光
検出素子２ａに入ることはない。
次に、本実施例による半導体レーザの作成方法
について、第１図〜第３図を参照しながら説明す
る。
について、第１図〜第３図を参照しながら説明す
る。
まず、基板５としてｎ型GaAsを用いた。この
ｎ型GaAs基板５上に、ｎ型（Siドープ）GaAs
層６を約2μｍ、続いてｎ型AlGaAs層（クラツド
層）７を2μｍ、ノンドープGaAs層（活性層）８
を0.1μｍ、ｐ型（Beドープ）AlGaAs層（クラツ
ド層）９を2μｍ、ｐ型GaAs層１０を0.2μｍ、順
次、分子線エピタキシ法により成長させた。
ｎ型GaAs基板５上に、ｎ型（Siドープ）GaAs
層６を約2μｍ、続いてｎ型AlGaAs層（クラツド
層）７を2μｍ、ノンドープGaAs層（活性層）８
を0.1μｍ、ｐ型（Beドープ）AlGaAs層（クラツ
ド層）９を2μｍ、ｐ型GaAs層１０を0.2μｍ、順
次、分子線エピタキシ法により成長させた。
この成長膜の上に、ドライエツチング法である
イオンビームシヤワー法によつて深さ4μｍの溝
を第１図の３の部分に形成した。
イオンビームシヤワー法によつて深さ4μｍの溝
を第１図の３の部分に形成した。
最後に、電流がレーザの一部に流入するよう
SiO2膜１９による電流制限領域を作成後、電極
１１，１２，１３を形成した。
SiO2膜１９による電流制限領域を作成後、電極
１１，１２，１３を形成した。
この試料に関しクロストークを測定したとこ
ろ、５％以下の良好な結果を得た。
ろ、５％以下の良好な結果を得た。
続いて第１図に関し、各部の寸法を略記する。
各レーザ１ａ，１ｂ，１ｃ，……、各光検出素子
２ａ，２ｂ，２ｃ，……、のピツチはそれぞれ
100μｍ、溝１４の幅は10μｍ（誇張して描かれて
いる）、各遮光部４ａ，４ｂ，……、の幅は30μ
ｍ、長さは15μｍでそれぞれの先端は光検出素子
２ａと２ｂの間、２ｂと２ｃの間、、……、に侵
入している。
各レーザ１ａ，１ｂ，１ｃ，……、各光検出素子
２ａ，２ｂ，２ｃ，……、のピツチはそれぞれ
100μｍ、溝１４の幅は10μｍ（誇張して描かれて
いる）、各遮光部４ａ，４ｂ，……、の幅は30μ
ｍ、長さは15μｍでそれぞれの先端は光検出素子
２ａと２ｂの間、２ｂと２ｃの間、、……、に侵
入している。
次に、本発明の変形例についていくつか説明す
る。
る。
第４図に示す変形例は、第１図との比較から明
らかなように、構成上の特徴としては、溝部（エ
ツチング領域）４３が各レーザ４１ａ〜４１ｃの
レーザ間にも形成されていること、および各遮光
部４４ａ，４４ｂが、第５図の斜視図に明示され
るように、それぞれ分離して形成されていること
である。なお、図中４２ａ〜４２ｃは光検出素
子、４５ａ〜４５ｃは光を発生する活性層であ
る。
らかなように、構成上の特徴としては、溝部（エ
ツチング領域）４３が各レーザ４１ａ〜４１ｃの
レーザ間にも形成されていること、および各遮光
部４４ａ，４４ｂが、第５図の斜視図に明示され
るように、それぞれ分離して形成されていること
である。なお、図中４２ａ〜４２ｃは光検出素
子、４５ａ〜４５ｃは光を発生する活性層であ
る。
第６図に示す変形例は、溝部（エツチング領
域）６３については第１図に示す実施例と同様
に、光検出素子６２ａ〜６２ｃが設けられている
領域に留まつており、一方遮光部６４ａ，６４ｂ
については第４図に示す変形例と同様に、それぞ
れ分離して形成されている。なお、図中６１ａ〜
６１ｃはレーザである。
域）６３については第１図に示す実施例と同様
に、光検出素子６２ａ〜６２ｃが設けられている
領域に留まつており、一方遮光部６４ａ，６４ｂ
については第４図に示す変形例と同様に、それぞ
れ分離して形成されている。なお、図中６１ａ〜
６１ｃはレーザである。
第７図に示す変形例は、構成上の特徴として
は、対向するレーザ７１ａ，７１ｂと光検出素子
７２ａ，７２ｂのそれぞれの間にのみ溝部（エツ
チング領域）７３ａ，７３ｂが設けられているこ
と、および遮光部として絶縁層７４，７５が図中
破線で示されるように形成されていることであ
る。この絶縁層７４，７５はイオン打込みを行う
ことによつて形成される。一般に、遮光部の高さ
は、エピタキシ成長させた部分はそのまま残すの
が通常であるが、高さを低くする場合でも活性層
近傍までは残す必要がある。
は、対向するレーザ７１ａ，７１ｂと光検出素子
７２ａ，７２ｂのそれぞれの間にのみ溝部（エツ
チング領域）７３ａ，７３ｂが設けられているこ
と、および遮光部として絶縁層７４，７５が図中
破線で示されるように形成されていることであ
る。この絶縁層７４，７５はイオン打込みを行う
ことによつて形成される。一般に、遮光部の高さ
は、エピタキシ成長させた部分はそのまま残すの
が通常であるが、高さを低くする場合でも活性層
近傍までは残す必要がある。
本発明による半導体レーザに関しては、レーザ
部と光検出素子部とのつながり具合にはかなりの
自由度があるが、各光検出素子の上部電極１２は
各レーザの上部電極１１と電気的に分離される必
要があるので、どこかで７のｎ型クラツド層まで
削り込むことが必要である。また、光検出素子相
互間も同様の電気的分離が望ましいが、レーザ相
互間については、注入電極のみ電気的に分離され
ていれば充分である。
部と光検出素子部とのつながり具合にはかなりの
自由度があるが、各光検出素子の上部電極１２は
各レーザの上部電極１１と電気的に分離される必
要があるので、どこかで７のｎ型クラツド層まで
削り込むことが必要である。また、光検出素子相
互間も同様の電気的分離が望ましいが、レーザ相
互間については、注入電極のみ電気的に分離され
ていれば充分である。
本発明はGaAsを例にとつて述べたが、
InGaAsP等の他の−族化合物半導体のみな
らず、半導体レーザと光検出素子とがモノリシツ
クに複数組集積されたような半導体装置に対して
も有効であることは言うまでもない。
InGaAsP等の他の−族化合物半導体のみな
らず、半導体レーザと光検出素子とがモノリシツ
クに複数組集積されたような半導体装置に対して
も有効であることは言うまでもない。
また、各レーザ間、各光検出素子間のピツチは
通常10μｍ〜300μｍ程度であるが、更に小さいあ
るいは大きいピツチでも同様の効果が期待でき
る。
通常10μｍ〜300μｍ程度であるが、更に小さいあ
るいは大きいピツチでも同様の効果が期待でき
る。
更に、遮光部としては上述の実施例にようにレ
ーザ、光検出素子と同質のものが加工上便利では
あるが、原理的にはレーザ光に対して透明でない
材質であれば充分である。
ーザ、光検出素子と同質のものが加工上便利では
あるが、原理的にはレーザ光に対して透明でない
材質であれば充分である。
以上説明したように本発明は、各レーザと各光
検出素子とが対応するようモノリシツクに形成
し、任意の光検出素子において対向するレーザの
隣接するレーザからの光が当該光検出素子に入射
するのを防止する遮光部を設けることにより、対
応するレーザの出力の一部をクロストークなく適
切な量だけ光検出素子に取込むことを可能にし、
アレーレーザの出力の均一化を可能にする効果が
ある。
検出素子とが対応するようモノリシツクに形成
し、任意の光検出素子において対向するレーザの
隣接するレーザからの光が当該光検出素子に入射
するのを防止する遮光部を設けることにより、対
応するレーザの出力の一部をクロストークなく適
切な量だけ光検出素子に取込むことを可能にし、
アレーレーザの出力の均一化を可能にする効果が
ある。
第１図〜第３図は本発明による半導体レーザの
一実施例の構成を示し、それぞれ平面図、第１図
のＡ−A′線からみた正面断面図、第１図Ｂ−
B′線からみた側面断面図で、第４図〜第７図は
本発明の変形例、第８図および第９図はそれぞれ
従来の半導体レーザの配置例を示す。 １ａ〜１ｃ，４１ａ〜４１ｃ，６１ａ〜６１
ｃ，７１ａ，７１ｂ……レーザ、２ａ〜２ｃ，４
２ａ〜４２ｃ，６２ａ〜６２ｃ，７２ａ，７２ｂ
……光検出素子、４ａ，４ｂ，４４ａ，４４ｂ，
６４ａ，６４ｂ……遮光部、７４，７５……絶縁
層（遮光部）。
一実施例の構成を示し、それぞれ平面図、第１図
のＡ−A′線からみた正面断面図、第１図Ｂ−
B′線からみた側面断面図で、第４図〜第７図は
本発明の変形例、第８図および第９図はそれぞれ
従来の半導体レーザの配置例を示す。 １ａ〜１ｃ，４１ａ〜４１ｃ，６１ａ〜６１
ｃ，７１ａ，７１ｂ……レーザ、２ａ〜２ｃ，４
２ａ〜４２ｃ，６２ａ〜６２ｃ，７２ａ，７２ｂ
……光検出素子、４ａ，４ｂ，４４ａ，４４ｂ，
６４ａ，６４ｂ……遮光部、７４，７５……絶縁
層（遮光部）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数個のレーザがアレー状に備えられた半導
体レーザにおいて、 前記レーザのそれぞれに対応してモノリシツク
に形成された複数個の光検出素子を有し、 前記レーザのそれぞれの間および前記光検出素
子のそれぞれの間の領域において該レーザのそれ
ぞれの光出射面の近傍から該光検出素子のそれぞ
れの受光面の近傍にかけてモノリシツクに形成さ
れた遮光部を備えていることを特徴とする半導体
レーザ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59273291A JPS61152088A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 半導体レ−ザ |
| DE19853545896 DE3545896A1 (de) | 1984-12-26 | 1985-12-23 | Halbleiterlaservorrichtung |
| US07/120,745 US4774711A (en) | 1984-12-26 | 1987-11-13 | Semiconductor laser apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59273291A JPS61152088A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61152088A JPS61152088A (ja) | 1986-07-10 |
| JPH0571154B2 true JPH0571154B2 (ja) | 1993-10-06 |
Family
ID=17525801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59273291A Granted JPS61152088A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 半導体レ−ザ |
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