JPS60214580A - 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
- JPS60214580A JPS60214580A JP7220284A JP7220284A JPS60214580A JP S60214580 A JPS60214580 A JP S60214580A JP 7220284 A JP7220284 A JP 7220284A JP 7220284 A JP7220284 A JP 7220284A JP S60214580 A JPS60214580 A JP S60214580A
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- JP
- Japan
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- end faces
- waveguides
- phase
- active
- passive
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
-
- 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
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明は半導体レーザアレイ装置に関する。
〈従来技術〉
レーザディスクへの情報の書き込み光線やレーザプリン
タの光源、医療用光源などとして半導体レーザの高出力
化が待たれている。しかし単一フィラメント構造の半導
体レーザでは限界があり、高々５０〜７０ｍＷ程度のも
のしか得られない。そこで最近複数本のフィラメントを
有し、かつそれらの間に光の位相を同期させたレーザ（
位相同期レーザアレイ）が研究されでいる。例えばゼロ
ックス（Ｘｅｒｏｘ）社のグブリュ、ストライ７ア（Ｗ
。
タの光源、医療用光源などとして半導体レーザの高出力
化が待たれている。しかし単一フィラメント構造の半導
体レーザでは限界があり、高々５０〜７０ｍＷ程度のも
のしか得られない。そこで最近複数本のフィラメントを
有し、かつそれらの間に光の位相を同期させたレーザ（
位相同期レーザアレイ）が研究されでいる。例えばゼロ
ックス（Ｘｅｒｏｘ）社のグブリュ、ストライ７ア（Ｗ
。
Ｓ ｔｒｅｉｆｅｒ）等はＡｐｐｌ Ｐｈｙｓ、 Ｌｅ
ｔｔ、 ＋４２＋ ６４５（１９８３年）で４０本のフ
ィラメントを有するレーザアレイで、１．５Ｗの高出力
を達成した報告をしている。しかし、この場合、隣り合
ったフィラメントでの光位相は１８０°ずれでおり、そ
の遠視野像は第１図に示すように鋭い２本のピークを持
っている。主たＲ、Ｃ，Ａ社のディ、ボッエラ（Ｄ、
Ｂｏｔｅｚ）等は屈折率ガイド型フィラメントを並べた
素子において第２図に示すような、完全に位相同期した
レーザアレイを報告した。しかし、この場合も、同一ウ
エバ内で、１８０°位相ずれのあるものと、位相同期し
たものが観察され、位相同期レーザアレイを歩留り良く
再現するのは非常に困難である。
ｔｔ、 ＋４２＋ ６４５（１９８３年）で４０本のフ
ィラメントを有するレーザアレイで、１．５Ｗの高出力
を達成した報告をしている。しかし、この場合、隣り合
ったフィラメントでの光位相は１８０°ずれでおり、そ
の遠視野像は第１図に示すように鋭い２本のピークを持
っている。主たＲ、Ｃ，Ａ社のディ、ボッエラ（Ｄ、
Ｂｏｔｅｚ）等は屈折率ガイド型フィラメントを並べた
素子において第２図に示すような、完全に位相同期した
レーザアレイを報告した。しかし、この場合も、同一ウ
エバ内で、１８０°位相ずれのあるものと、位相同期し
たものが観察され、位相同期レーザアレイを歩留り良く
再現するのは非常に困難である。
これは以下に説明する理由による。まず、導波路間の光
のカップリングの機構を考える。第３図（ａ）に示すよ
うな、導波路型光結合器の１本の導波路“０″に光を入
射したとする。この場合、入射した光の電界により隣接
する導波路ｆｉ Ｉ ＩＩに分極が誘起され、続いてこ
の分極が緩和する時に光を放出する。すなわち導波路型
光結合器では、結晶中の分極を介してカップリングが実
現される。このとき、第３図（１））に示すように、誘
起光の位相は、入射光の位相に比べて９０°遅れる。こ
れはエイ。
のカップリングの機構を考える。第３図（ａ）に示すよ
うな、導波路型光結合器の１本の導波路“０″に光を入
射したとする。この場合、入射した光の電界により隣接
する導波路ｆｉ Ｉ ＩＩに分極が誘起され、続いてこ
の分極が緩和する時に光を放出する。すなわち導波路型
光結合器では、結晶中の分極を介してカップリングが実
現される。このとき、第３図（１））に示すように、誘
起光の位相は、入射光の位相に比べて９０°遅れる。こ
れはエイ。
ヤリイ（Ａ、Ｙａｒｉｙ）らにより、確認されている。
（Ａｐｐｌ Ｏｐｔ、、１３ （２）、３２７（１９７
４年）参照。）この原理は活性な導波路である半導体レ
ーザにおいても成り立つものである。
４年）参照。）この原理は活性な導波路である半導体レ
ーザにおいても成り立つものである。
次に半導体レーザの端面での光電界位相の境界条件を考
える。発振光の定在波の電力位相は端面の反射率によっ
て一意に固定されるもので、例えば、第４図に示すよう
に反射率Ｒの値の変化により、端面部に定在波の腹が位
置したり、節が位置したり、それらの中間の状態であっ
たりする。このように電力位相が固定された条件では光
電界の取り得る位相はＯｏか１８０°の２種しかあり得
ない。すなわち複数個のフィラメントの端面の反射率が
すべて等しい場合には、上記の理由により隣接するフィ
ラメント間の光電界位相関係は０゜か１８０°になるこ
とがわかる。
える。発振光の定在波の電力位相は端面の反射率によっ
て一意に固定されるもので、例えば、第４図に示すよう
に反射率Ｒの値の変化により、端面部に定在波の腹が位
置したり、節が位置したり、それらの中間の状態であっ
たりする。このように電力位相が固定された条件では光
電界の取り得る位相はＯｏか１８０°の２種しかあり得
ない。すなわち複数個のフィラメントの端面の反射率が
すべて等しい場合には、上記の理由により隣接するフィ
ラメント間の光電界位相関係は０゜か１８０°になるこ
とがわかる。
ここで、光のカップリング原理と、端面部での光電界位
相の境界条件は矛盾を含んだものとなっていることがわ
かる。この理由により、単一レーザと同一の構造のフィ
ラメントを平行に並べた半導体レーザアレイでは、位相
同期する素子と１８０°位相ずれのある素子の制御が困
難になっている。
相の境界条件は矛盾を含んだものとなっていることがわ
かる。この理由により、単一レーザと同一の構造のフィ
ラメントを平行に並べた半導体レーザアレイでは、位相
同期する素子と１８０°位相ずれのある素子の制御が困
難になっている。
〈発明の目的〉
そこで、この発明の目的は、上記矛盾を解消し、位相同
期した高出力光を得ることがでとるレーザアレイ装置を
歩留り良く提供することにある。
期した高出力光を得ることがでとるレーザアレイ装置を
歩留り良く提供することにある。
〈発明の構成〉
上記目的を達成するため、この発明の構成は、複数の活
性導波路間に、光のカップリングのだめの受動導波路を
設けると共に、上記活性導波路の端面部と受動導波路の
端面部との両反射率を互いに異ならせるようにしたこと
を特徴とする。
性導波路間に、光のカップリングのだめの受動導波路を
設けると共に、上記活性導波路の端面部と受動導波路の
端面部との両反射率を互いに異ならせるようにしたこと
を特徴とする。
〈実施例〉
３−
以下、本発明の実施例について説明する。
まず、第５図（ｂ）に示すようにＰ”−ＧａＡｓ基板１
上にｎ−ＧａＡｓ層２を成長させる。その後、フォトリ
ソグラフィ技術とエツチングによりＰ”−ＧａＡｓ基板
１にまで到達するＶ形の溝１０とＰ 十−ＧａＡｓ基板
１に到達しない平たんな形の溝１１を形成する。両種の
溝１０，１１の幅は３〜５μｍにした。これを基板とし
て２度目の液相成長を行いＰ−ＡｌｘＧａ、−ｘＡｓク
ラッド層３、Ｐ−ＡｌｙＧａ＋−ｙＡｓ光ガイド層４、
Ｐ（またはｎ ）−Ａ、ｊｚＧａ＋−２ＡＳ活性層５、
ｎ−ＡｌｘＧａ、−ｘＡｓクラッド層６、ｎ”−ＧａＡ
ｓキャップ層７を連続成長させる。ただしｘ＞ｙ＞ｚを
満たす。最後に基板側と成長層側に抵抗性電極８゜９を
形成し、へき開により端面を露出させる。端面には無反
射膜１０２をコーティングし、さらに活性な導波路１０
の端面には１００％の反射率をもたせるために、Ｃｒ／
Ａｕ などの金属膜１０１、を蒸着する。ただし、この
金属のパターンを形成する方法としては、７オトリソグ
ラフイ技術とエッ４− チングまたはリフトオフ法を採用した。この素子の横方
向の屈折率差は第５図（、）に示すように、活性導波路
の部分１０ではキャリアの注入による屈折率の低下（Δ
ｎｆｃ−１０−３）より大トな屈折率差をもち、受動的
な導波路１１ではＴＥモードの光を導波するに十分な屈
折率差（△ｎ＝５ｘｌＯ−’）を有することになる。こ
のようにすると、受動導波路１１と活性導波路１０の光
電界の間に９０’の位相のずれはでとるが、端面部１０
１，１０２の反射率がそれぞれ１００％、０％になって
おり、この部分の境界条件においても、９０°電界位相
がずれることになる。これにより２つの条件（カップリ
ング条件と端面境界条件）の間の矛盾がなくなり、かつ
１つの導波路に対する左右の対称性により、受動導波路
間、活性導波路間の光電界の位相差はなくなる。出力光
は受動導波路端面より取り出す構造になっているため、
同位相の光が得られる。
上にｎ−ＧａＡｓ層２を成長させる。その後、フォトリ
ソグラフィ技術とエツチングによりＰ”−ＧａＡｓ基板
１にまで到達するＶ形の溝１０とＰ 十−ＧａＡｓ基板
１に到達しない平たんな形の溝１１を形成する。両種の
溝１０，１１の幅は３〜５μｍにした。これを基板とし
て２度目の液相成長を行いＰ−ＡｌｘＧａ、−ｘＡｓク
ラッド層３、Ｐ−ＡｌｙＧａ＋−ｙＡｓ光ガイド層４、
Ｐ（またはｎ ）−Ａ、ｊｚＧａ＋−２ＡＳ活性層５、
ｎ−ＡｌｘＧａ、−ｘＡｓクラッド層６、ｎ”−ＧａＡ
ｓキャップ層７を連続成長させる。ただしｘ＞ｙ＞ｚを
満たす。最後に基板側と成長層側に抵抗性電極８゜９を
形成し、へき開により端面を露出させる。端面には無反
射膜１０２をコーティングし、さらに活性な導波路１０
の端面には１００％の反射率をもたせるために、Ｃｒ／
Ａｕ などの金属膜１０１、を蒸着する。ただし、この
金属のパターンを形成する方法としては、７オトリソグ
ラフイ技術とエッ４− チングまたはリフトオフ法を採用した。この素子の横方
向の屈折率差は第５図（、）に示すように、活性導波路
の部分１０ではキャリアの注入による屈折率の低下（Δ
ｎｆｃ−１０−３）より大トな屈折率差をもち、受動的
な導波路１１ではＴＥモードの光を導波するに十分な屈
折率差（△ｎ＝５ｘｌＯ−’）を有することになる。こ
のようにすると、受動導波路１１と活性導波路１０の光
電界の間に９０’の位相のずれはでとるが、端面部１０
１，１０２の反射率がそれぞれ１００％、０％になって
おり、この部分の境界条件においても、９０°電界位相
がずれることになる。これにより２つの条件（カップリ
ング条件と端面境界条件）の間の矛盾がなくなり、かつ
１つの導波路に対する左右の対称性により、受動導波路
間、活性導波路間の光電界の位相差はなくなる。出力光
は受動導波路端面より取り出す構造になっているため、
同位相の光が得られる。
第６図（ａ）、 （ｂ）、 （ｅ）に別の実施例を示す
。まずｎ−ＧａＡｓ基板１゛上にｎ−Ａ 、（ｎＧａ１
−ｎＡｓクラッド層３゛、ｎ（又はＰ）−Ａ、（ｖＧａ
＋ ｖＡｓ活性層５’ ＋ ｎ ＡｌｎＧａ、−ｎＡｓ
クラッド層６゛雪ｐ”−ＧａＡｓキャップ層７゛を成長
させる。その後、フォトリソグラフィとエラ芋ングの技
術を用いてメサ１０゛を形成し、そして液相成長１こ上
り、高抵抗のＡｆｕ＋Ｇａ、−ｗＡｓ ２０でメサとメ
サの間を埋め込む。ただし、ｖ＜＋ｕ≦Ｕの関係を満た
すように設計する。この埋め込んだ部分にプロトン打ち
込みにより受動導波路１１゛を形成し、最後に基板側と
成長層側に抵抗性電極を付ける。ヘト開により鏡面を出
し前実施例と同様に、無反射膜」０２゛と金属膜１０１
゛を蒸着し素子とした。
。まずｎ−ＧａＡｓ基板１゛上にｎ−Ａ 、（ｎＧａ１
−ｎＡｓクラッド層３゛、ｎ（又はＰ）−Ａ、（ｖＧａ
＋ ｖＡｓ活性層５’ ＋ ｎ ＡｌｎＧａ、−ｎＡｓ
クラッド層６゛雪ｐ”−ＧａＡｓキャップ層７゛を成長
させる。その後、フォトリソグラフィとエラ芋ングの技
術を用いてメサ１０゛を形成し、そして液相成長１こ上
り、高抵抗のＡｆｕ＋Ｇａ、−ｗＡｓ ２０でメサとメ
サの間を埋め込む。ただし、ｖ＜＋ｕ≦Ｕの関係を満た
すように設計する。この埋め込んだ部分にプロトン打ち
込みにより受動導波路１１゛を形成し、最後に基板側と
成長層側に抵抗性電極を付ける。ヘト開により鏡面を出
し前実施例と同様に、無反射膜」０２゛と金属膜１０１
゛を蒸着し素子とした。
横方向の屈折率差は第６図（ａ）に示すようになってお
り、導波条件を満足する。この実施例の動作原理も前述
の実施例の場合と同様に、受動導波路１１゛から光を取
り出す形になっている。その土木実施例では、埋め込み
構造をとっており、光を屈折率の実数部分で閉じ込めて
いるので、導波路間での損失を微小に押えることが可能
になっている。
り、導波条件を満足する。この実施例の動作原理も前述
の実施例の場合と同様に、受動導波路１１゛から光を取
り出す形になっている。その土木実施例では、埋め込み
構造をとっており、光を屈折率の実数部分で閉じ込めて
いるので、導波路間での損失を微小に押えることが可能
になっている。
その他本発明の変形例として以下のようなものも可能で
ある。
ある。
ｉ）受動導波路をレーザ端面に接しないようにし、活性
導波路から光を取り出す ようにしたもの、 ｉｉ＞導伝形の全て逆のもの、 １ｉｉ）活性導波路として、他のレーザ構造を採用した
もの、 ｉｖ）他の材料を用いたもの。
導波路から光を取り出す ようにしたもの、 ｉｉ＞導伝形の全て逆のもの、 １ｉｉ）活性導波路として、他のレーザ構造を採用した
もの、 ｉｖ）他の材料を用いたもの。
〈発明の効果〉
以上の説明で明らかなように、この発明によれば、同位
相の高出力光を得ることができるレーザアレイ装置を歩
留りよく得ることができる。
相の高出力光を得ることができるレーザアレイ装置を歩
留りよく得ることができる。
第１，２図は従来のレーザアレイ装置の遠視野像を示す
各グラフ、第３図（ａ）は導波路型光結合器の模式図、
第３図（ｂ）は上記導波路型光結合器の光電異強度を示
すグラフ、第４図は半導体レーザ端面の反射率に応じた
光電界位相を示すグラフ、第５図（ａ）、第６図（ａ）
は本発明の各実施例に係７− るレーザアレイ装置の横方向の屈折率差を示す各グラフ
、第５図（ｂ）、第６図（ｂ）は上記各実施例の縦断面
図、第５図（Ｃ）、第６図（ｃ）は上記各実施例の横断
面図である。 １０．１０’・・・活性導波路、１１．１１’・・・受
動導波路、１０１，１０１’ 、、、金属膜、１０２．
１０２’・・・無反射膜。 特許出願人 シャープ株式会社 代 理 人 弁理士 前出 葆ばか２名８−
各グラフ、第３図（ａ）は導波路型光結合器の模式図、
第３図（ｂ）は上記導波路型光結合器の光電異強度を示
すグラフ、第４図は半導体レーザ端面の反射率に応じた
光電界位相を示すグラフ、第５図（ａ）、第６図（ａ）
は本発明の各実施例に係７− るレーザアレイ装置の横方向の屈折率差を示す各グラフ
、第５図（ｂ）、第６図（ｂ）は上記各実施例の縦断面
図、第５図（Ｃ）、第６図（ｃ）は上記各実施例の横断
面図である。 １０．１０’・・・活性導波路、１１．１１’・・・受
動導波路、１０１，１０１’ 、、、金属膜、１０２．
１０２’・・・無反射膜。 特許出願人 シャープ株式会社 代 理 人 弁理士 前出 葆ばか２名８−
Claims (1)
- （１）複数の活性導波路間に、光のカップリングのため
の受動導波路を設けると共に、上記活性導波路の端面部
と受動導波路の端面部との両反射率を互いに異ならせる
ようにした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 |
|---|---|---|---|
| JP7220284A JPS60214580A (ja) | 1984-04-10 | 1984-04-10 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7220284A JPS60214580A (ja) | 1984-04-10 | 1984-04-10 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60214580A true JPS60214580A (ja) | 1985-10-26 |
Family
ID=13482408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7220284A Pending JPS60214580A (ja) | 1984-04-10 | 1984-04-10 | 半導体レ−ザアレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60214580A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0237812A3 (de) * | 1986-03-20 | 1988-06-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleiterlaser-Array mit gebündelter Abstrahlung |
| JPS63307792A (ja) * | 1987-06-09 | 1988-12-15 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ素子及びその製造方法 |
| US5042044A (en) * | 1989-04-28 | 1991-08-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device, a semiconductor wafer |
-
1984
- 1984-04-10 JP JP7220284A patent/JPS60214580A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0237812A3 (de) * | 1986-03-20 | 1988-06-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleiterlaser-Array mit gebündelter Abstrahlung |
| JPS63307792A (ja) * | 1987-06-09 | 1988-12-15 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ素子及びその製造方法 |
| US5042044A (en) * | 1989-04-28 | 1991-08-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device, a semiconductor wafer |
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