JPH084187B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH084187B2 JPH084187B2 JP63021622A JP2162288A JPH084187B2 JP H084187 B2 JPH084187 B2 JP H084187B2 JP 63021622 A JP63021622 A JP 63021622A JP 2162288 A JP2162288 A JP 2162288A JP H084187 B2 JPH084187 B2 JP H084187B2
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- waveguide
- width
- semiconductor laser
- refractive index
- waveguides
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- 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
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- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/24—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
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- H01S5/4081—Near-or far field control
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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〕 この発明は、アレイ形半導体レーザに関し、特にその
スーパーモード制御に関するものである。
スーパーモード制御に関するものである。
第２図は例えばジャパニーズ アプライド フィジク
ス 61巻,1号,1987年,440頁（J.Appl.Phys.61，（１）,
1987,p.440）に示された従来のアレイ形半導体レーザを
示す断面図であり、図において、１はｐ型GaAsからなる
半導体基板、２はこの半導体基板１上に形成されたｎ型
GaAsからなる半導体層、３はこの半導体層２を間隔ｄを
２μｍでストライプ状にエッチングして形成された幅ｗ
が３μｍの導波路となるストライプ溝で、このストライ
プ溝３の等価屈折率とストライプ溝間の等価屈折率の差
が0.0034のものである。４は上記半導体層２上及びスト
ライプ溝３部に形成されたｐ型Al0.4Ga0.6Asからなる厚
さが約0.4μｍの下クラッド層、５は下クラッド層４上
に形成されたｐ型Al0.1Ga0.9As層からなる活性層、６は
上記ストライプ溝３上の活性層５に形成される活性領
域、７は上記活性層５上に形成されたｎ型Al0.4Ga0.6As
からなる上クラッド層である。
ス 61巻,1号,1987年,440頁（J.Appl.Phys.61，（１）,
1987,p.440）に示された従来のアレイ形半導体レーザを
示す断面図であり、図において、１はｐ型GaAsからなる
半導体基板、２はこの半導体基板１上に形成されたｎ型
GaAsからなる半導体層、３はこの半導体層２を間隔ｄを
２μｍでストライプ状にエッチングして形成された幅ｗ
が３μｍの導波路となるストライプ溝で、このストライ
プ溝３の等価屈折率とストライプ溝間の等価屈折率の差
が0.0034のものである。４は上記半導体層２上及びスト
ライプ溝３部に形成されたｐ型Al0.4Ga0.6Asからなる厚
さが約0.4μｍの下クラッド層、５は下クラッド層４上
に形成されたｐ型Al0.1Ga0.9As層からなる活性層、６は
上記ストライプ溝３上の活性層５に形成される活性領
域、７は上記活性層５上に形成されたｎ型Al0.4Ga0.6As
からなる上クラッド層である。
次に動作について説明する。
レーザチップに電圧を印加すると、電流は半導体層２
で阻止され、ストライプ溝３だけに集中して流れる。そ
のため、この部分の活性層５だけが活性領域６となる。
活性領域６で生じた光は、下クラッド層４と上クラッド
層７により上下方向に閉じ込められる。また下クラッド
層４にしみ出した光は、半導体層２に吸収されることに
よりストライプ溝３の外側では等価的な屈折率が小さく
なる。この時に生じたストライプ溝３とその外側との等
価屈折率差により光は水平方向にも閉じ込められ、レー
ザ発振が生ずる。
で阻止され、ストライプ溝３だけに集中して流れる。そ
のため、この部分の活性層５だけが活性領域６となる。
活性領域６で生じた光は、下クラッド層４と上クラッド
層７により上下方向に閉じ込められる。また下クラッド
層４にしみ出した光は、半導体層２に吸収されることに
よりストライプ溝３の外側では等価的な屈折率が小さく
なる。この時に生じたストライプ溝３とその外側との等
価屈折率差により光は水平方向にも閉じ込められ、レー
ザ発振が生ずる。
個々のストライプ溝で発振したレーザ光は互いに光結
合を起こし、全体で固有のモード、すなわちスーパーモ
ードを形成する。この時のスーパーモードは、一般に、
ν＝１の基本スーパーモードからν＝2,3,4,5の高次の
ものとストライプの数だけのモードが立つ。アプライド
フィジクス レターズ 45巻,1984年,200頁（Appl.Ph
ys.Lett.45,1984,p.200）に示されているように、利得
分布がν＝１の電界強度E1 2と同じ分布をしていると仮
定して計算した相対的なモード利得は第３図（ａ）に示
すようにν＝５の最高次のスーパーモードのものが一番
大きく、実験的にも最高次のスーパーモードで発振して
いることが知られている。
合を起こし、全体で固有のモード、すなわちスーパーモ
ードを形成する。この時のスーパーモードは、一般に、
ν＝１の基本スーパーモードからν＝2,3,4,5の高次の
ものとストライプの数だけのモードが立つ。アプライド
フィジクス レターズ 45巻,1984年,200頁（Appl.Ph
ys.Lett.45,1984,p.200）に示されているように、利得
分布がν＝１の電界強度E1 2と同じ分布をしていると仮
定して計算した相対的なモード利得は第３図（ａ）に示
すようにν＝５の最高次のスーパーモードのものが一番
大きく、実験的にも最高次のスーパーモードで発振して
いることが知られている。
従来のアレイ形の半導体レーザは以上のように構成さ
れているので、最高次のスーパーモードで発振しやす
く、そのビームは双峰形のパターンを示し、ビームを絞
るための光学系が複雑になるなどの問題があった。
れているので、最高次のスーパーモードで発振しやす
く、そのビームは双峰形のパターンを示し、ビームを絞
るための光学系が複雑になるなどの問題があった。
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、遠視野像が単峰形となる質の良い出射ビー
ムが得られる、ν＝１の基本スーパーモードで発振する
アレイ形の半導体レーザを得ることを目的とする。
れたもので、遠視野像が単峰形となる質の良い出射ビー
ムが得られる、ν＝１の基本スーパーモードで発振する
アレイ形の半導体レーザを得ることを目的とする。
この発明に係る半導体レーザはアレイ形のレーザにお
いて、複数個の導波路を大きな幅の導波路と小さな幅の
導波路を交互に設けて構成しかつ、各導波路の等価屈折
率とこの導波路に隣接した各導波路間領域における等価
屈折率との差の値および発振波長に対応して、各導波路
間の光結合によって生ずる固有のモードであるスーパー
モードのうち基本スーパーモードのモード利得が他の高
次モードのモード利得より大きくなるよう上記大きな幅
の導波路と小さな幅の導波路の各々の幅の値を設定した
ものである。
いて、複数個の導波路を大きな幅の導波路と小さな幅の
導波路を交互に設けて構成しかつ、各導波路の等価屈折
率とこの導波路に隣接した各導波路間領域における等価
屈折率との差の値および発振波長に対応して、各導波路
間の光結合によって生ずる固有のモードであるスーパー
モードのうち基本スーパーモードのモード利得が他の高
次モードのモード利得より大きくなるよう上記大きな幅
の導波路と小さな幅の導波路の各々の幅の値を設定した
ものである。
この発明においては、大きな幅の導波路と、小さな幅
の導波路を交互に設けた構成とし、光結合によって生ず
る固有のモード、すなわちスーパーモードのうち基本の
もの（ν＝１）のモード利得を他の高次の利得よりも大
きくしたから、基本のスーパーモードで発振する。
の導波路を交互に設けた構成とし、光結合によって生ず
る固有のモード、すなわちスーパーモードのうち基本の
もの（ν＝１）のモード利得を他の高次の利得よりも大
きくしたから、基本のスーパーモードで発振する。
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アレイ形半導体レー
ザの構造を示す断面図であり、図において、第２図と同
一符号は同一または相当部分であり、８は半導体層２を
エッチングして形成された５連のストライプ溝よりなる
５連の導波路のうち大きな幅の導波路と交互に設けた小
さな幅の導波路である。この幅w2は、大きなストライプ
溝の幅w1が３μm,ストライプ溝領域の等価屈折率とスト
ライプ溝とストライプ溝との間の領域の等価屈折率との
差Δｎが0.0034,ストライプ溝とストライプ溝の間隔ｄ
が２μm,発振波長が0.81μｍに応じて２μｍとしてい
る。これによって、このアレイ形半導体レーザの相対的
なモード利得は、第３図（ｂ）に示すように基本スーパ
ーモードのものが一番大きくなる。
ザの構造を示す断面図であり、図において、第２図と同
一符号は同一または相当部分であり、８は半導体層２を
エッチングして形成された５連のストライプ溝よりなる
５連の導波路のうち大きな幅の導波路と交互に設けた小
さな幅の導波路である。この幅w2は、大きなストライプ
溝の幅w1が３μm,ストライプ溝領域の等価屈折率とスト
ライプ溝とストライプ溝との間の領域の等価屈折率との
差Δｎが0.0034,ストライプ溝とストライプ溝の間隔ｄ
が２μm,発振波長が0.81μｍに応じて２μｍとしてい
る。これによって、このアレイ形半導体レーザの相対的
なモード利得は、第３図（ｂ）に示すように基本スーパ
ーモードのものが一番大きくなる。
以上のように構成された本実施例のアレイ形半導体レ
ーザは、基本のスーパーモードのモード利得が他の高次
のモードよりも大きいため、基本スーパーモードで発振
する。
ーザは、基本のスーパーモードのモード利得が他の高次
のモードよりも大きいため、基本スーパーモードで発振
する。
なお、上記実施例においては、等価屈折率差（Δｎ）
を0.0034,発振波長を0.81μm,大きな幅の導波路３の幅
を３μm,小さな幅の導波路の幅を２μm,導波路間の間隔
を２μｍとしたものを示したが、これはこれらの値に限
られるものではなく、導波路の幅，屈折率，発振波長よ
りマックスウェルの方程式により導出される電界強度分
布εν２（ｙ）と利得の分布ｇ（ｙ）の関係より求めら
れる相対的なモード利得 Ｇν＝▲∫∽ -∽▼dy g（ｙ）εν２（ｙ）／▲∫∽ -∽
▼dy εν２（ｙ） が、高次のものよりも基本のスーパーモードの方が大き
ければよい。例えば小さな値の導波路の幅は1.5μｍで
も2.5μｍでもよい。
を0.0034,発振波長を0.81μm,大きな幅の導波路３の幅
を３μm,小さな幅の導波路の幅を２μm,導波路間の間隔
を２μｍとしたものを示したが、これはこれらの値に限
られるものではなく、導波路の幅，屈折率，発振波長よ
りマックスウェルの方程式により導出される電界強度分
布εν２（ｙ）と利得の分布ｇ（ｙ）の関係より求めら
れる相対的なモード利得 Ｇν＝▲∫∽ -∽▼dy g（ｙ）εν２（ｙ）／▲∫∽ -∽
▼dy εν２（ｙ） が、高次のものよりも基本のスーパーモードの方が大き
ければよい。例えば小さな値の導波路の幅は1.5μｍで
も2.5μｍでもよい。
また、上記実施例においては、５連のアレイレーザに
ついて説明したが、ストライプ数に制限されることはな
い。
ついて説明したが、ストライプ数に制限されることはな
い。
さらに、上記実施例においては、導波路3,8をストラ
イプ状の溝にて形成した内部ストライプ型の場合につい
て説明したが、この構造もこれに限るものではない。
イプ状の溝にて形成した内部ストライプ型の場合につい
て説明したが、この構造もこれに限るものではない。
第４図は本発明の他の実施例による半導体レーザを示
す図であり、図において、９はｎ型AlGaAsからなる下ク
ラッド層、10はｐ型AlGaAsからなる上クラッド層、11は
半導体２をエッチングして形成したストライプ溝に埋め
込むｐ型のAlGaAs層、12はｐ型GaAsからなるコンタクト
層である。
す図であり、図において、９はｎ型AlGaAsからなる下ク
ラッド層、10はｐ型AlGaAsからなる上クラッド層、11は
半導体２をエッチングして形成したストライプ溝に埋め
込むｐ型のAlGaAs層、12はｐ型GaAsからなるコンタクト
層である。
このように第４図に示すようなSAS型であってもよ
く、第１図の実施例と同様の効果を示すものである。
く、第１図の実施例と同様の効果を示すものである。
第５図は本発明のさらに他の実施例による半導体レー
ザを示す図であり、図において、第４図と同一符号は同
一または相当部分であり、13はｐ型GaAs層である。
ザを示す図であり、図において、第４図と同一符号は同
一または相当部分であり、13はｐ型GaAs層である。
本発明はこのような第５図に示すようなリッジと呼ば
れる突出体によって導波路を形成したものに適用しても
よく、上記実施例と同様の効果を奏するものである。
れる突出体によって導波路を形成したものに適用しても
よく、上記実施例と同様の効果を奏するものである。
また、第６図は本発明のアレイ形半導体レーザを励起
光源に使用した固体レーザを示す図であり、図におい
て、20は本発明に係るアレイ形半導体レーザ、14はコリ
メートレンズ、15は焦点レンズ、16はNd:YAG結晶、17は
鏡である。
光源に使用した固体レーザを示す図であり、図におい
て、20は本発明に係るアレイ形半導体レーザ、14はコリ
メートレンズ、15は焦点レンズ、16はNd:YAG結晶、17は
鏡である。
このように本発明によるアレイ形レーザを用いて構成
した固体レーザでは、出射ビームが高密度で絞れるため
変換効率の高い固体レーザが得られる効果がある。
した固体レーザでは、出射ビームが高密度で絞れるため
変換効率の高い固体レーザが得られる効果がある。
以上のように、この発明によれば、アレイ形のレーザ
において、複数個の導波路を大きな幅の導波路と小さな
幅の導波路を交互に設けて構成しかつ、各導波路の等価
屈折率とこの導波路に隣接した各導波路間領域における
等価屈折率との差の値および発振波長に対応して、各導
波路間の光結合によって生ずる固有のモードであるスー
パーモードのうち基本のスーパーモードの利得が他の高
次のスーパーモードの利得よりも大きくなるように構成
したので、遠視野像が単峰形となる質の良い出射ビーム
が得られる基本のスーパーモードで発振するレーザが得
られる効果がある。
において、複数個の導波路を大きな幅の導波路と小さな
幅の導波路を交互に設けて構成しかつ、各導波路の等価
屈折率とこの導波路に隣接した各導波路間領域における
等価屈折率との差の値および発振波長に対応して、各導
波路間の光結合によって生ずる固有のモードであるスー
パーモードのうち基本のスーパーモードの利得が他の高
次のスーパーモードの利得よりも大きくなるように構成
したので、遠視野像が単峰形となる質の良い出射ビーム
が得られる基本のスーパーモードで発振するレーザが得
られる効果がある。
第１図（ａ）はこの発明の一実施例によるアレイ形半導
体レーザを示す断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の
レーザにおける等価屈折率分布を示す図、第２図（ａ）
は従来のアレイ形半導体レーザを示す断面図、第２図
（ｂ）は第２図（ａ）のレーザにおける等価屈折率分布
を示す図、第３図（ａ）は第２図（ａ）のレーザにおい
て許容される各スーパーモードの相対的な利得を示す
図、第３図（ｂ）は第１図（ａ）のレーザにおいて許容
される各スーパーモードの相対的な利得を示す図、第４
図，第５図は本発明の他の実施例を示す図、第６図は本
発明の一実施例によるアレイ形半導体レーザを励起光源
として用いた固体レーザの構成を示す図である。 １はｐ型GaAs半導体基板、２はｎ型GaAs半導体層、３は
ストライプ溝、４はｐ型Al0.4Ga0.6As下クラッド層、５
はｐ型Al0.1Ga0.9As活性層、６は活性領域、７はｎ型Al
0.4Ga0.6As上クラッド層、８は小さな幅の導波路。 尚図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
体レーザを示す断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の
レーザにおける等価屈折率分布を示す図、第２図（ａ）
は従来のアレイ形半導体レーザを示す断面図、第２図
（ｂ）は第２図（ａ）のレーザにおける等価屈折率分布
を示す図、第３図（ａ）は第２図（ａ）のレーザにおい
て許容される各スーパーモードの相対的な利得を示す
図、第３図（ｂ）は第１図（ａ）のレーザにおいて許容
される各スーパーモードの相対的な利得を示す図、第４
図，第５図は本発明の他の実施例を示す図、第６図は本
発明の一実施例によるアレイ形半導体レーザを励起光源
として用いた固体レーザの構成を示す図である。 １はｐ型GaAs半導体基板、２はｎ型GaAs半導体層、３は
ストライプ溝、４はｐ型Al0.4Ga0.6As下クラッド層、５
はｐ型Al0.1Ga0.9As活性層、６は活性領域、７はｎ型Al
0.4Ga0.6As上クラッド層、８は小さな幅の導波路。 尚図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】活性層で生じたレーザ光が、複数のストラ
イプにより形成された複数個の導波路を伝播するアレイ
形の半導体レーザにおいて、 上記複数個の導波路は大きな幅の導波路と小さな幅の導
波路が交互に設けられてなり、 上記大きな幅の導波路と小さな幅の導波路の各々の幅は
各導波路の等価屈折率とこの導波路に隣接した各導波路
間領域における等価屈折率との差の値および発振波長に
対応して、各導波路間の光結合によって生ずる固有のモ
ードであるスーパーモードのうち基本スーパーモードの
モード利得が他の高次モードのモード利得より大きくな
るようにその値が設定されていることを特徴とする半導
体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63021622A JPH084187B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 半導体レーザ |
| US07/304,170 US4947401A (en) | 1988-02-01 | 1989-01-31 | Semiconductor laser array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63021622A JPH084187B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01196188A JPH01196188A (ja) | 1989-08-07 |
| JPH084187B2 true JPH084187B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=12060160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63021622A Expired - Fee Related JPH084187B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 半導体レーザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4947401A (ja) |
| JP (1) | JPH084187B2 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0770757B2 (ja) * | 1989-10-17 | 1995-07-31 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子 |
| US5071786A (en) * | 1990-03-08 | 1991-12-10 | Xerox Corporation | Method of making multiple wavelength p-n junction semiconductor laser with separated waveguides |
| US5228050A (en) * | 1992-02-03 | 1993-07-13 | Gte Laboratories Incorporated | Integrated multiple-wavelength laser array |
| US6295307B1 (en) | 1997-10-14 | 2001-09-25 | Decade Products, Inc. | Laser diode assembly |
| JP2001244570A (ja) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Sony Corp | 半導体レーザ、レーザカプラおよびデータ再生装置、データ記録装置ならびに半導体レーザの製造方法 |
| US6597497B2 (en) | 2001-10-04 | 2003-07-22 | Shih-Yuan Wang | Semiconductor optical amplifier with transverse laser cavity intersecting optical signal path and method of fabrication thereof |
| US6714344B2 (en) | 2001-10-04 | 2004-03-30 | Gazillion Bits, Inc. | Reducing output noise in a ballast-powered semiconductor optical amplifier |
| US6836357B2 (en) * | 2001-10-04 | 2004-12-28 | Gazillion Bits, Inc. | Semiconductor optical amplifier using laser cavity energy to amplify signal and method of fabrication thereof |
| US6927086B2 (en) * | 2002-09-24 | 2005-08-09 | Decade Products, Inc. | Method and apparatus for laser diode assembly and array |
| US7532392B1 (en) | 2006-03-29 | 2009-05-12 | Hrl Laboratories | Dark channel array |
| US7864825B2 (en) | 2006-08-10 | 2011-01-04 | Lasertel, Inc. | Method and system for a laser diode bar array assembly |
| US7764722B2 (en) * | 2007-02-26 | 2010-07-27 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor laser element |
| US7623560B2 (en) * | 2007-09-27 | 2009-11-24 | Ostendo Technologies, Inc. | Quantum photonic imagers and methods of fabrication thereof |
| US11025031B2 (en) | 2016-11-29 | 2021-06-01 | Leonardo Electronics Us Inc. | Dual junction fiber-coupled laser diode and related methods |
| US11406004B2 (en) | 2018-08-13 | 2022-08-02 | Leonardo Electronics Us Inc. | Use of metal-core printed circuit board (PCB) for generation of ultra-narrow, high-current pulse driver |
| US11056854B2 (en) | 2018-08-14 | 2021-07-06 | Leonardo Electronics Us Inc. | Laser assembly and related methods |
| US11296481B2 (en) | 2019-01-09 | 2022-04-05 | Leonardo Electronics Us Inc. | Divergence reshaping array |
| US11752571B1 (en) | 2019-06-07 | 2023-09-12 | Leonardo Electronics Us Inc. | Coherent beam coupler |
| EP3792683A1 (en) | 2019-09-16 | 2021-03-17 | Leonardo Electronics US Inc. | Asymmetric input intensity hexagonal homogenizer |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4641311A (en) * | 1983-12-20 | 1987-02-03 | Rca Corporation | Phase-locked semiconductor laser array with integral phase shifters |
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| JPS6235689A (ja) * | 1985-08-09 | 1987-02-16 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
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1989
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