JPH0744309B2 - 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
- JPH0744309B2 JPH0744309B2 JP31139986A JP31139986A JPH0744309B2 JP H0744309 B2 JPH0744309 B2 JP H0744309B2 JP 31139986 A JP31139986 A JP 31139986A JP 31139986 A JP31139986 A JP 31139986A JP H0744309 B2 JPH0744309 B2 JP H0744309B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- light
- array device
- laser array
- stripe
- Prior art date
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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
- 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
- H01S5/4081—Near-or far field control
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (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、
高品位のレザー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、
高品位のレザー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。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
アレイでは（Ｂ）の反対称モード（out phase）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が単峰性の半導体レーザアレイ装置を提供す
るものである。
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
アレイでは（Ｂ）の反対称モード（out phase）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が単峰性の半導体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）の厚さの誘電
体膜を、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）の厚さの誘電
体膜を、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
位相のずれが誘電体膜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。
位相のずれが誘電体膜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。各ストライプからの出射光の位相が一致して
いれば、FFPは単峰性の鋭角のビームとなる。
相当する。各ストライプからの出射光の位相が一致して
いれば、FFPは単峰性の鋭角のビームとなる。
実 施 例 第１図に本発明の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、端面に誘電体のコーティング膜９を
付ける。そして、中央のストライプの所の膜厚（d2）
を、その両側の部分での膜厚（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πずれるので、コーテ
ィング膜出射後では、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、コーティング
膜９があり、その膜厚が、中央のストライプに対応する
部分のみ２分の１波長の厚さ分薄くなっているのがわか
る。出射端面における電界分布は、図示のとおり位相が
そろうので、FFPは図示のとおり狭い出射角の単峰性ビ
ームとなる。端面コーティング膜としては、アルミナが
最適であり、その他にはSiO2やSiNなども用いることが
できる。本実施例では、まず端面にアルミナ（屈折率1.
65）を0.473μｍ（レーザ光波長λ＝0.78μｍで１波長
膜厚に相当）スパッタ法で付け、ホトリソグラフィーを
用いて、中央のストライプの部分だけをフッ酸でエッチ
ングして0.236μｍ（２分の１波長）にした。
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、端面に誘電体のコーティング膜９を
付ける。そして、中央のストライプの所の膜厚（d2）
を、その両側の部分での膜厚（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πずれるので、コーテ
ィング膜出射後では、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、コーティング
膜９があり、その膜厚が、中央のストライプに対応する
部分のみ２分の１波長の厚さ分薄くなっているのがわか
る。出射端面における電界分布は、図示のとおり位相が
そろうので、FFPは図示のとおり狭い出射角の単峰性ビ
ームとなる。端面コーティング膜としては、アルミナが
最適であり、その他にはSiO2やSiNなども用いることが
できる。本実施例では、まず端面にアルミナ（屈折率1.
65）を0.473μｍ（レーザ光波長λ＝0.78μｍで１波長
膜厚に相当）スパッタ法で付け、ホトリソグラフィーを
用いて、中央のストライプの部分だけをフッ酸でエッチ
ングして0.236μｍ（２分の１波長）にした。
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。横軸は角度を示している。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。横軸は角度を示している。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……
端面コーティング膜。
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……
端面コーティング膜。
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に
おいて、各レーザ出射部に、隣りあう出射部に対して光
学的距離が２分の１波長異なった厚さの誘電体膜が交互
にあ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 |
|---|---|---|---|
| JP31139986A JPH0744309B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP31139986A JPH0744309B2 (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63164286A JPS63164286A (ja) | 1988-07-07 |
| JPH0744309B2 true JPH0744309B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=18016727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31139986A Expired - Lifetime JPH0744309B2 (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744309B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4749582B2 (ja) * | 2000-03-27 | 2011-08-17 | 忠 高野 | 半導体レーザ装置およびそれを用いた通信システム |
| US7668218B2 (en) | 2007-02-20 | 2010-02-23 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor laser element |
| US7764722B2 (en) | 2007-02-26 | 2010-07-27 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor laser element |
-
1986
- 1986-12-25 JP JP31139986A patent/JPH0744309B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63164286A (ja) | 1988-07-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |