JPH07120834B2 - 半導体レ−ザアレイ装置 - Google Patents
半導体レ−ザアレイ装置Info
- Publication number
- JPH07120834B2 JPH07120834B2 JP61311400A JP31140086A JPH07120834B2 JP H07120834 B2 JPH07120834 B2 JP H07120834B2 JP 61311400 A JP61311400 A JP 61311400A JP 31140086 A JP31140086 A JP 31140086A JP H07120834 B2 JPH07120834 B2 JP H07120834B2
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- array device
- laser array
- light
- stripe
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Links
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- 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 本発明は光通信や光情報処理装置等の光源に用いられる
半導体レーザアレイ装置に関するものである。
半導体レーザアレイ装置に関するものである。
従来の技術 半導体レーザは、空間的コヒーレンスに優れた光源で、
そのレーザ光の波長（〜0.8μｍ）程度のスポット径に
まで集光できるので、超高密度の光ディスクメモリや、
高品位のレーザビームプリンタなどに用いられている。
近年、メモリへの記録やプリンタの高速化のため、レー
ザ光出力の高出力への要求が益々強くなってきた。半導
体レーザを高出力駆動する時の問題点は、光導波路内で
のレーザビームの安定性もあるが、レーザ光の共振器端
面でのスポット径が小さく（約10μｍ×0.4μｍ）、光
密度が非常に高くなることである。端面での光密度が２
×106W/cm2以上になると、一般にレーザを構成する半導
体結晶が溶融し、素子が破壊されるに至る。上記のスポ
ット径を考えると、この時の光出力は80mwとなる。この
程度の光出力が１個の導波路からなる半導体レーザの光
出力の限界である。そこで、第５図に示すように、導波
路を平行に複数本並置し、導波路間を光学的に結合さ
せ、各導波路（以下ストライプと呼ぶ）の発振状態（位
相）に相関を持たせたマルチストライプのレーザアレイ
が作られた。
そのレーザ光の波長（〜0.8μｍ）程度のスポット径に
まで集光できるので、超高密度の光ディスクメモリや、
高品位のレーザビームプリンタなどに用いられている。
近年、メモリへの記録やプリンタの高速化のため、レー
ザ光出力の高出力への要求が益々強くなってきた。半導
体レーザを高出力駆動する時の問題点は、光導波路内で
のレーザビームの安定性もあるが、レーザ光の共振器端
面でのスポット径が小さく（約10μｍ×0.4μｍ）、光
密度が非常に高くなることである。端面での光密度が２
×106W/cm2以上になると、一般にレーザを構成する半導
体結晶が溶融し、素子が破壊されるに至る。上記のスポ
ット径を考えると、この時の光出力は80mwとなる。この
程度の光出力が１個の導波路からなる半導体レーザの光
出力の限界である。そこで、第５図に示すように、導波
路を平行に複数本並置し、導波路間を光学的に結合さ
せ、各導波路（以下ストライプと呼ぶ）の発振状態（位
相）に相関を持たせたマルチストライプのレーザアレイ
が作られた。
発明が解決しようとする問題点 レーザアレイの放射パターン（遠視野像:FFP）は、各ス
トライプ内での光の位相によって敏感に変化する。
トライプ内での光の位相によって敏感に変化する。
第６図（ａ）に各ストライプ内の電界が同位相の場合
の、導波路内の光分布及びFFPを示す。この場合、FFPは
単峰性で幅の狭い（＜５゜）ビームとなる。しかし隣り
合うストライプの間で光強度が０とならないため、発振
しきい値が高い。第６図（ｂ）に示す場合は、各ストラ
イプで電界の位相がπずれており、この場合は、ストラ
イプ間で光強度が０となるため、光損失が少なくなって
しきい値が（ａ）の場合よりも低くなる。従って第５図
に示すレーザアレイは（ｂ）の反対称モード（out phas
e）で発振する。ところがこの場合FFPは双峰性となり、
単一スポットに絞り込むことができない。
の、導波路内の光分布及びFFPを示す。この場合、FFPは
単峰性で幅の狭い（＜５゜）ビームとなる。しかし隣り
合うストライプの間で光強度が０とならないため、発振
しきい値が高い。第６図（ｂ）に示す場合は、各ストラ
イプで電界の位相がπずれており、この場合は、ストラ
イプ間で光強度が０となるため、光損失が少なくなって
しきい値が（ａ）の場合よりも低くなる。従って第５図
に示すレーザアレイは（ｂ）の反対称モード（out phas
e）で発振する。ところがこの場合FFPは双峰性となり、
単一スポットに絞り込むことができない。
本発明は、上記欠点に鑑み、FFPが単峰性である半導体
レーザアレイ装置を提供するものである。
レーザアレイ装置を提供するものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の半導体レーザア
レイ装置は、２分の１波長（位相差がπ）の厚さの位相
板を、一つおきのストライプにのみ付けて構成されてい
る。
レイ装置は、２分の１波長（位相差がπ）の厚さの位相
板を、一つおきのストライプにのみ付けて構成されてい
る。
作用 この構成によって、隣り合うストライプからの出射光の
位相のずれが位相板によって補正されて、全てのストラ
イプからの光の位相が揃う。
位相のずれが位相板によって補正されて、全てのストラ
イプからの光の位相が揃う。
FFPは、導波路内の電界分布をフーリエ変換したものに
相当するから、各ストライプからの出射光の位相が一致
していれば、FFPは単峰性の広がり角の狭いのビームと
なる。
相当するから、各ストライプからの出射光の位相が一致
していれば、FFPは単峰性の広がり角の狭いのビームと
なる。
実 施 例 第１図に本発明の一実施例による半導体レーザアレイ装
置を示す。半導体レーザ結晶８の構造は、第５図に示す
従来例と同一である。即ち、Ｐ型GaAs基板１上に、電流
狭窄層（ｎ−GaAs）２を介して、３本のストライプ溝７
より活性層（GaAlAs）４に電流が注入され、レーザ発振
が起こる。各ストライプ上のレーザ光は、横方向に結合
し、全体として同一の波長で発振する。ストライプの間
ではｎ−GaAs層２にレーザ光が吸収されるため、第６図
（ｂ）に示す反対称モードで発振する。つまり、中央の
ストライプの電界に対し、その両側の電界は位相がπだ
けずれる。そこで、端面に近接して位相補正板９を置
く。そして、中央のストライプに対応する部分の板厚
（d2）を、その両側の部分での板厚（d1）よりも２分の
１波長の光学的厚さ（実際の厚さに屈折率を掛けたも
の）だけ薄くする。このようにすると中央のストライプ
からの光より、その両側からの光の位相が補正板を通過
後πずれるので、補正板通過後は、位相のそろった３ビ
ームとなる。
置を示す。半導体レーザ結晶８の構造は、第５図に示す
従来例と同一である。即ち、Ｐ型GaAs基板１上に、電流
狭窄層（ｎ−GaAs）２を介して、３本のストライプ溝７
より活性層（GaAlAs）４に電流が注入され、レーザ発振
が起こる。各ストライプ上のレーザ光は、横方向に結合
し、全体として同一の波長で発振する。ストライプの間
ではｎ−GaAs層２にレーザ光が吸収されるため、第６図
（ｂ）に示す反対称モードで発振する。つまり、中央の
ストライプの電界に対し、その両側の電界は位相がπだ
けずれる。そこで、端面に近接して位相補正板９を置
く。そして、中央のストライプに対応する部分の板厚
（d2）を、その両側の部分での板厚（d1）よりも２分の
１波長の光学的厚さ（実際の厚さに屈折率を掛けたも
の）だけ薄くする。このようにすると中央のストライプ
からの光より、その両側からの光の位相が補正板を通過
後πずれるので、補正板通過後は、位相のそろった３ビ
ームとなる。
第２図は第１図に示す半導体アレイ装置の上面図であ
る。半導体レーザ結晶８の片方の端面に、位相補正板９
があり、その板厚が、中央のストライプに対応する部分
のみ２分の１光学的厚さ分薄く構成されている。これに
より位相板透過後の電界分布は図示したとおり位相がそ
ろうので、FFPは図示するように狭い出射角の単峰性ビ
ームとなる。位相補正板としてはSiO2を用いるとよい。
本実施例では、d1＝300μm,d1−d2＝0.269μｍ（SiO2の
屈折率を1.45として、レーザ光波長0.78μｍで２分の１
波長に相当）とした。補正板はホトリソグラフィーを用
い、SiO2板をフッ酸でエッチングして作製した。位相補
正板は、レーザ端面より50μｍ離して設置した。
る。半導体レーザ結晶８の片方の端面に、位相補正板９
があり、その板厚が、中央のストライプに対応する部分
のみ２分の１光学的厚さ分薄く構成されている。これに
より位相板透過後の電界分布は図示したとおり位相がそ
ろうので、FFPは図示するように狭い出射角の単峰性ビ
ームとなる。位相補正板としてはSiO2を用いるとよい。
本実施例では、d1＝300μm,d1−d2＝0.269μｍ（SiO2の
屈折率を1.45として、レーザ光波長0.78μｍで２分の１
波長に相当）とした。補正板はホトリソグラフィーを用
い、SiO2板をフッ酸でエッチングして作製した。位相補
正板は、レーザ端面より50μｍ離して設置した。
第３図に、電流光出力特性を示す。素子が破壊するに至
る光出力は230mwと高く、単一ストライプレーザではけ
っして得られない値である。また第４図に遠視野像の強
度分布FFPを示す。ここで横軸は角度を示す。図示した
とおり、単峰性で、半値角が1.4゜と鋭いピークが得ら
れている。
る光出力は230mwと高く、単一ストライプレーザではけ
っして得られない値である。また第４図に遠視野像の強
度分布FFPを示す。ここで横軸は角度を示す。図示した
とおり、単峰性で、半値角が1.4゜と鋭いピークが得ら
れている。
発明の効果 本発明によれば、高出力でビームのコヒーレンスの良い
半導体レーザが得られ、その実用的効果は大なるものが
ある。
半導体レーザが得られ、その実用的効果は大なるものが
ある。
第１図は本発明の半導体レーザアレイ装置の構造図、第
２図はその作用を説明するための図、第３図は電流−光
出力特性図、第４図は遠視野像の強度分布図、第５図は
従来の半導体レーザアレイ装置の構造図、第６図は電界
分布とFFPの説明図である。 １……Ｐ型GaAs基板、２……ｎ型GaAs電流狭窄層、３…
…Ｐ型GaAlAsクラッド層、４……GaAlAs活性層、５……
ｎ型GaAlAsクラッド層、６……ｎ型GaAsコンタクト層、
７……ストライプ溝、８……半導体レーザ結晶、９……
位相補正板。
２図はその作用を説明するための図、第３図は電流−光
出力特性図、第４図は遠視野像の強度分布図、第５図は
従来の半導体レーザアレイ装置の構造図、第６図は電界
分布とFFPの説明図である。 １……Ｐ型GaAs基板、２……ｎ型GaAs電流狭窄層、３…
…Ｐ型GaAlAsクラッド層、４……GaAlAs活性層、５……
ｎ型GaAlAsクラッド層、６……ｎ型GaAsコンタクト層、
７……ストライプ溝、８……半導体レーザ結晶、９……
位相補正板。
Claims (1)
- 【請求項１】複数個の光導波路を平行に並べて、光学的
に結合されるとともに、共振器端面の少なくとも一方の
側において、各レーザ出射部に対応して、隣り合う出射
部に対するものより光学的距離が２分の１波長異なった
厚さの誘電体板が近接して設けられていることを特徴と
する半導体レーザアレイ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61311400A JPH07120834B2 (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61311400A JPH07120834B2 (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63164287A JPS63164287A (ja) | 1988-07-07 |
| JPH07120834B2 true JPH07120834B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=18016740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61311400A Expired - Lifetime JPH07120834B2 (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07120834B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19948353B4 (de) * | 1999-10-07 | 2012-08-30 | Universität Stuttgart Institut für Strahlwerkzeuge | Laserstrahlungsquelle und Verfahren zum Erzeugen eines kohärenten Gesamtlaserstrahlungsfeldes |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6393186A (ja) * | 1986-10-08 | 1988-04-23 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
-
1986
- 1986-12-25 JP JP61311400A patent/JPH07120834B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63164287A (ja) | 1988-07-07 |
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