JPH0750814B2 - 多点発光型半導体レーザ装置 - Google Patents

多点発光型半導体レーザ装置

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JPH0750814B2
JPH0750814B2 JP63243375A JP24337588A JPH0750814B2 JP H0750814 B2 JPH0750814 B2 JP H0750814B2 JP 63243375 A JP63243375 A JP 63243375A JP 24337588 A JP24337588 A JP 24337588A JP H0750814 B2 JPH0750814 B2 JP H0750814B2
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    • 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
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures
    • 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
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は多点発光型半導体レーザ装置に関し、特にそ
の端面のコーティングに関するものである。
〔従来の技術〕 第7図は従来の多点発光型半導体レーザ装置の構造の一
例を示す概略図であり、図において、1はレーザダイオ
ードAの発光前端面部、2はレーザダイオードBの発光
前端面部、3,4はレーザダイオードA及びBの共振器前
端面コーティング膜、5,6はレーザダイオードA及びB
の共振器後端面コーティング膜である。7はレーザダイ
オードA及びBの分離溝であり、これによりレーザダイ
オードA,Bの注入電流を分離している。
ここでレーザダイオードAの前端面と後端面の反射率は
それぞれ2%,90%、レーザダイオードBの前端面と後
端面の反射率はそれぞれ30%,60%に設定されている。
またレーザ光の放射角は、ダブル・ヘテロ接合面に垂直
方向に30°、水平方向に10°程度に設定されている。
以上のように構成されたレーザダイオードAは30mW以上
の光出力が可能であり、光ディスクメモリの書込み用光
源として、又、レーザダイオードBは低雑音特性として
RIN=−120dB/Hz程度にあり、光ディスクメモリの読取
り用光源として、充分実用可能な特性を有している。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上述の多点発光型半導体レーザ装置を光
ディスクメモリ用2ビームアレイレーザダイオードとし
て用い、一方のレーザダイオードを約3mWの低光出力、
他方のレーザダイオードを約20mWの高出力で作動させた
場合、それぞれの光出力ビームの発振波長の差が10nm程
度と大きくずれ、ピックアップ光学系の色収差により、
単一の光学系で両ビームを同時に、ディスク板面上に集
光する事が困難であるという問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、実使用時の動作状態において、書き込み用高
出力と、読み取り用低出力の各ビームの波長差の小さい
多点発光型半導体レーザ装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る多点発光型半導体レーザ装置は、単一の素
子内に複数個のレーザダイオードを有するアレイ型半導
体レーザにおいて、少なくとも、その前端面に施された
コーティング膜の反射率が1〜4%、後端面に施された
コーティング膜の反射率が50〜65%である第1の発光領
域と、前後端面に施されたコーティング膜の反射率がと
もに25〜33である第2の発光領域とを備えたものであ
る。
〔作用〕
本発明における多点発光型半導体レーザ装置は、前端面
に施されたコーティング膜の反射率が1〜4%、後端面
に施されたコーティング膜の反射率が50〜65%である第
1の発光領域と、前後端面に施されたコーティング膜の
反射率がともに25〜33%である第2の発光領域とを備え
た構成としたから、上記第1の発光領域の光出力を書き
込み用光源として必要な18〜20mW、上記第2の発光領域
の光出力を読み取り用光源として必要な2〜4mWで使用
したときのレーザ光の波長差が2nm以下と小さくでき
る。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図は本発明の一実施例による多点発光型半導体レー
ザ装置の構造を示す図であり、図において、1はレーザ
ダイオードAの発光前端面部、2はレーザダイオードB
の発光前端面部、13は反射率1〜4%のレーザダイオー
ドAの共振器端面コーティング膜、14は反射率25〜33%
のレーザダイオードの共振前端面コーティング膜、15は
反射率50〜65%の共振器後端面コーティング膜、16は反
射率25〜33%のレーザダイオードの共振器後端面コーテ
ィング膜であり、7はレーザ・ダイオードA及びBの分
離溝であり、これによりレーザダイオードA、Bの注入
電流を分離している。
第2図は第1図の実施例における光出力と発振波長の関
係を示す図であり、図においてビームAはレーザダイオ
ードAのレーザビーム、ビームBはレーザダイオードB
のレーザビームである。
第3図は本発明における端面反射率の選択の考え方を説
明するための図である。
一般に、高出力化にはレーザ光出射側である前端面の反
射率を下げ、これとは反対側の後端面の反射率を上げ
る、いわゆる非対称反射率コーティングを施す。
レーザのミラー損失αMは αM=(1/2L)・ln(1/RfRr …(1) の式で表わされる。ここでLは共振器長さ、Rfは前端面
反射率、Rrは後端面反射率である。またレーザ発振閾値
電流密度Jthの式で表わされる。ここでdALは活性層の厚さ、ηiは内
部量子効率、Joは利得電流密度、Γvは光閉じ込め係
数、αiは内部損失である。上述のように非対称反射率
コーティングを施すことにより、端面からの光放出に伴
うミラー損失は(1)式から増大し、レーザ発振閾値電
流密度Jthが(2)式から増加し、これにより活性層内
の少数キャリア密度が増大し、バンドフィリング効果に
よりレーザ発振波長λpは短波長側にシフトする。
更に電流を注入し、光出力Poを増大させていくと、それ
に伴うレーザの内部発熱の効果により発振波長λpは長
波長側へシフトしてゆく。このλpのPoに対する変化率
をK〔nm/mW〕とし、読み取りビーム(Rビーム)の読
み取り動作光出力をPr、書き込みビーム(Wビーム)の
書き込み動作光出力をPw、またPr光出力時のRビームと
Wビームの波長差をΔλとした場合、Rビームの読み取
り時とWビームの書き込み時の波長差が0になるために
という条件を満たさなければならない。
第4図は例えば共振器長Lが250μm、活性層厚dALが0.
1μm、閉じ込め係数Γvが0.2、内部量子効率ηiが0.8
のレーザにおいて、ミラー損失αMに対するレーザ発振
波長の光出力変化率Kの実測値を示す図であり、横軸に
ミラーロス、縦軸に変化率Kを取っている。また第5図
は上記のパラメータを持つレーザにおいて、ミラー損失
αMに対する3mW光出力時のレーザ発振波長の変化の実測
値を示す図であり、横軸にミラーロス、縦軸にレーザ発
振波長を取っている。
ここで、読み取り用のレーザにおける低雑音特性を得る
ためには、一般に外部共振器モードとの結合を大きくし
ない目的で、前端面反射率Rfは低すぎない方がよく、20
〜30%が適当であり、後端面反射率Rrも高すぎない方が
よく30〜60%が適当である。また書き込み用のレーザに
おける高出力特性を得るには、前述のように前/後面の
非対称反射率が効果的であるが、現実には、書き込み動
作中の雑音の問題上、読み取り用レーザの低雑音化と同
じ原理により後端面反射率Rrは高すぎない方がよく60〜
70%が適当であろう。
低出力側即ち読み取り用レーザとして前後端面の反射率
を(Rf/Rr)=(30%/30%)とした低雑音ビームでは
αM=48cm-1となる。高出力側即ち書き込み用レーザの
前端面反射率Rfを低く、後端面反射率Rrを高くして、第
5図に示すようにミラーロスαMを85cm-1と大きくする
と、Δλ〜2nmとなる。それぞれの動作光出力をPr=3m
W,Pw=20mWとすると、上記(3)式よりK=2/17=0.12
(nm/mW)となる。第3図においてもαM=85cm-1付近で
ちょうどK〜0.12となっている。書き込み用レーザとし
てその前後端面の反射率を(Rf/Rr)=(2%/60%)
とすると上記(1)式よりαM=88cm-1となり、上述の
条件によく符号する。ここで、コーティング膜として反
射率30%のものとしてAl2O3(λ/2)膜を、反射率2%
のものとしてAl2O3(λ/4)膜を、反射率60%のものと
してAl2O3(λ/4)/a−Si(λ/4)/Al2O3(λ/4)積層
膜を用いることができる。
第6図は、光出力に対するレーザ発振波長の変化を示す
図であり、Rビームに(30%/30%)コーティング,Wビ
ームに(2%/60%)コーティングを施した上記実施例
における変化を実線で示している。図に示されるよう
に、本実施例ではRビーム3mW出力波長に対してWビー
ムの出力波長が±1nmの範囲に入る領域は12mW〜28mWと
範囲であり、極めて実用性が高いことがわかる。第5図
中に破線で示した(Rf/Rr)の他の組み合わせでは、い
ずれも実用上問題がある。
このように本実施例ではレーザダイオードAの前後端面
の反射率を(Rf/Rr)=(2%/60%)とし、レーザダ
イオードBの前後端面の反射率を(Rf/Rr)=(30%/3
0%)としたから、レーザダイオードAの光出力を書き
込み用光源として必要な18mW〜20mW、レーザダイオード
Bの光出力を読み取り用光源として必要な2〜4mWとし
たとき、これらのレーザダイオードの発振波長の差は第
2図に示すように2nm以下に納まり、実使用時の動作状
態において、書き込み用高出力と、読み取り用低出力の
各ビームの波長差の小さい多点発光型半導体レーザ装置
を得ることができる。
なお、上記実施例では2点発光型の半導体レーザ装置に
ついて述べたが、3点以上の多点発光型の半導体レーザ
装置にも適用できることはいうまでもない。
また、上記実施例では高出力レーザの前後端面の反射率
を(2%/60%)、低出力レーザの前後端面の反射率を
(30%/30%)に設定したものを示したが、この数値に
限定されることはなく、高出力レーザの前端面の反射率
は1〜4%、後端面の反射率は50〜65%、低出力レーザ
の前後端面の反射率は各々25〜33%の範囲であれば所望
の組み合わせであっても上記実施例と同様の効果を奏す
る。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば単一素子内に複数個の
レーザダイオードを有するアレイ型の多点発光型半導体
レーザ装置において、前端面に施されたコーティング膜
の反射率が1〜4%、後端面に施されたコーティング膜
の反射率が50〜65%である第1の発光領域と、前後端面
に施されたコーティング膜の反射率がともに25〜33%で
ある第2の発光領域とを備えた構成としたから、上記第
1の発光領域の光出力を書き込み用光源として必要な18
〜20mW、上記第2の発光領域の光出力を読み取り用光源
として必要な2〜4mWで使用したときのレーザ光の波長
差が2nm以下と小さくでき、単一の外部光学系で同時に
読取りと書込みが出来るような、光ディスクメモリでの
リアルタイムモニター機能を有する光源として実用に値
するマルチビームレーザダイオードを提供する事ができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による多点発光型半導体レ
ーザ装置を示す概略図、第2図は第1図の実施例におけ
る光出力と発振波長の関係を示す図、第3図は本発明に
おける端面反射率の選択の考え方を説明するための図、
第4図はミラー損失に対するレーザ発振波長の光出力に
よる変化率を示す図、第5図はミラー損失に対するレー
ザ発振波長の変化を示す図、第6図は本実施例による端
面反射率の組み合わせでの光出力と発振波長の関係と他
の端面反射率の組み合わせでの光出力と発振波長の関係
とを比較して示した図、第7図は従来の多点発光型半導
体レーザ装置を示す概略図である。 1,2はそれぞれレーザダイオードA及びBの発光前端面
部、7は分離溝、13は反射率1〜4%のAの共振器前端
面コーティング膜、14は反射率25〜33%のBの共振器前
端面コーティング膜、15は反射率50〜65%のAの共振器
後端面コーティング膜、16は反射率25〜33%のBの共振
器後端面コーティング膜である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1素子内に複数個のレーザ発光領域を有す
    る多点発光型半導体レーザにおいて、 少なくとも、 その前端面に施されたコーティング膜の反射率が1〜4
    %、後端面に施されたコーティング膜の反射率が50〜65
    %である第1の発光領域と、 前端面、後端面に施されたコーティング膜の反射率がと
    もに25〜33%である第2の発光領域とを備えたことを特
    徴とする多点発光型半導体レーザ装置。
JP63243375A 1988-09-27 1988-09-27 多点発光型半導体レーザ装置 Expired - Lifetime JPH0750814B2 (ja)

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DE3932071A DE3932071C2 (de) 1988-09-27 1989-09-26 Monolithischer Dualstrahl-Halbleiterlaser
NL8902408A NL8902408A (nl) 1988-09-27 1989-09-27 Monolitische halfgeleiderlaser met meervoudige bundel.

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JPH0290586A JPH0290586A (ja) 1990-03-30
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