JPS62285483A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS62285483A
JPS62285483A JP12792086A JP12792086A JPS62285483A JP S62285483 A JPS62285483 A JP S62285483A JP 12792086 A JP12792086 A JP 12792086A JP 12792086 A JP12792086 A JP 12792086A JP S62285483 A JPS62285483 A JP S62285483A
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JP
Japan
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semiconductor laser
laser device
stripe
high reflection
laser
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Pending
Application number
JP12792086A
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English (en)
Inventor
Kazuhisa Uomi
魚見 和久
Misuzu Yoshizawa
吉沢 みすず
Takashi Kajimura
梶村 俊
Toshihiro Kono
河野 敏弘
Yoshimitsu Sasaki
佐々木 義光
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、1本の出射ビームを有し、光出力100mW
以上である高出力半導体レーザ装置に関する。
〔従来の技術〕
光出力100mW以との半導体レーザを実現する方法の
1つの候補として、複数の発光ストライプを有し、各ス
トライプ間に光結合を生じさせろ。
いわゆる、フェーズド・アレイ形半導体レーザがある。
このフェーズド・アレイ形半導体レーザの典型的な公知
例は、第32回応用物理学関係講演会予稿集p、149
に種谷他により開示されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来技術においては、スーパーモードとよばれる高次の
モードで発振するため、出射ビームは2本となり応用上
支障を生じる。
この上記従来の構造においてなぜ高次のスーパーモード
が選択されるのか、その理由を第2図を用いて以下に述
べろ。種谷他の構造について、屈折率と利得(損失)の
関係を模式的に第2図(a)(b)に示した。このよう
に屈折率の大きい領域では利得が存在し、屈折率の小さ
い領域では大きな損失が発生している。この条件での基
本スーパーモードの電界分布を第2図(、+)に、高次
のスーパーモードの電界分布を第2図(d)に示す。
第2図(b)の損失の大きい領域においては、基本スー
パーモードの電界分布は零にならないのに対し、高次ス
ーパーモードは零レベルを横ぎる。
すなわち、高次スーパーモードの受けろ損失は、基本ス
ーパーモードの受ける損失よりも小さく、従って、高次
スーパーモードの方がしきい値利?:)が低下する。以
上により上記構造では高次スーパーモードが発振し、出
射ビームは2本になってしまう。
本発明の目的は、出射ビー11が1本で高出力、かつ倍
頼性の高い半導体レーザを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者は、フェーズドアレイ半導体レーザにおいて、
出射ビー11を1本にする方法として、レーザ内部にお
いては最高次のスーパーモードを選択し1発光ストライ
プごとに光電界の位相を180゜ずつ変化させ、その最
高次のスーパーモードを出射端面から出力させろときに
発光ストライプの1本おきに高反射膜を施こし、出射ビ
ー11は1本おきのストライプから出射するようにする
と、高反射膜を施こしていないストライプからは360
゜位相がそろったレーザ光ができることを考案した。
この結果、出射ビームは出射端miから垂直方向に1本
の単峰性のビー11になる。また、ストライプ構造に特
別の工夫を設けない限り、上述した種谷他の構造の如く
、最高次のスーパーモードは安定に発振するので、高出
力動作時においても、上記の如く出射ビーt1は単峰で
1本となり、上記目的が達成された。
〔什用〕
第1図を用いて本発明の詳細な説明 第]I4(a)がレーザ構造、(b)が屈折率分布、(
ロ)が最高次のスーパーモードの電界分布を示す。本レ
ーザ構造では、5本の溝ストライプを設けたGtrAs
基板上に液相成長法により通常のダブルへテロ構造を成
長していろ。本構造では、上記種谷他の構造と同様に、
ストライプ間隙部ではレーザ光はGaAs=}X板の吸
収を受けろ(いわゆるCSP効果)のでストライプ間隙
では光損失が生じ、また、発光ストライプ部の屈折率は
大きくなる(第1図(b))。その結果、種谷他の構造
と同様に最高次のスーパーモード(同図(C))のしき
い利得が低下するので最高次のスーパーモードが安定に
発振する。ところが、第1図(a)の如く、左から2番
11と4番L1の発光ストライプ領域の出射端面に高反
射膜9を施こし,その領域からはレーザ光が出射しない
ようにすると第1図(c)の斜線部分の光電界は外部に
は出てこない。従って左から1番目,:3番[1,5番
目のストライプからは360゜位相のそろったレーザ光
が出射する。この結果、レーザ光は、出射端面から垂直
な方向で強め合うので、出射ビームは1本の単峰となる
。この金反射膜としては、屈折率の異なるM電体膜を交
互に重ねた多層膜か、あるいは、誘電体膜と高反射率の
金属膜の組み合わせが有効である。以上において、スト
ライプ本数として5本の場合を示したが、ストライプ本
数が何本であっても本発明が有効であることは言うまで
もない。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。
実施例1 第1図は、本発明をGsAQAs系半導体レーザに適用
した場合のレーザ装置の鳥敞図(a)とその屈折率分布
(b)と最高次のスーパーモードの電界分布(c)であ
る。
n−G5As基板1上にホトエツチング工程により、幅
3μm、深さ1μmの溝10を5本形成する。
この時、ストライプ中心の間隔は5μmとした。
この後、液相成長法により、n −Gao、sA D 
o、sAsクラッド層2.アンドープGaQ、an^Q
0.14AS活性!Ij3゜p −Gao、6A Q 
0.3ASクラッド層4 、 n−GaAs層5を順次
形成する。この後、p −Gao、6A Q o、sA
sクラッド層4に達する拡散領域6を設ける。
p電極7,8をリフトオフ法に形成し続いてn電極aを
形成した後、へき開法により、共振器長約300μmの
レーザ素子を得た。
この後、左から2番目と4番目の発光ストライプの出射
端面に膜厚135nmの5iOz膜(^i折率]、、4
5)と膜厚59nmの非晶質Si(屈折率3.3)を交
互に各々2層ずつの多層膜9を施した。
この多層膜9によりその部分の反射率は95%となって
いる。この時、溝間隙上のn −Gao、sA Q o
、6^Sクラッド層の厚さがO,L−0,5μmのとき
、第1図(b)のごとき屈折率分布が形成される。
試作した素子は、室温においてしきい電流100〜1.
50 m A 、波長780nmで連続発振し、発振ス
ペクトルは、縦単一モードを示した。その遠視野像(接
合面に平行な方向の発光分布)は単峰性を示し、出射角
度O°において半値幅2°の1本の出射ビームが得られ
、光出力400 mWまで安定な光出力が得られた。
つまり1本実施例によりレーザ内部では、最高次のスー
パーモードが発振しそれが出射する時に逆位相の光電界
が高反射膜によりさえぎられていることがわかった。
実施例2 第;3図に本発明による別の実施例を示す。
n  GaAs基、複結晶1゜七にn −(iao 、
 5A 12 a 、 6ASクラッド層2、アンドー
プGao、aoA Q、 0.14A8活性層3 、 
p−Gao、sAQo、3^Sクラッド層4 、n −
GaAs電流狭搾層11をM OC,V rl法により
順次形成する。
ホトエツチング工程によりn−GaAs1を完全に除去
し、p −Gao、sA D、 o、aAsAsクララ
4の表面を露出する幅4μmの溝ストライプを5本形成
する。
この時、各ストライプ中心の間隔は6μrnとした。
次にMOCVI’)法によりP  Gao、sA Q 
+1,6へ3クラッド層12、p−GaAsキャップ層
13を形成する。この後、p電極7.n電極8を形成し
た後、へき開法により、共振器長約300μmのレーザ
素子を得た。
この後、左から2番目と4番目の発光ストライプの出射
端面にまず、厚さ270nmの5102膜、その上に厚
さ300nmのA uの2層膜14を施こした。この2
層膜の反射率はほぼI、00%である。この時、p −
Gao、5A Q o、aAsAsクララ4の厚さは、
O01〜0.5μmであり、この条件で屈折率導波型と
なり、低収差で、高出力のフェーズド・アレイレーザを
実現できた6 試作した素子は、波長780nmにむいて、しきい電流
100〜]、 20 m Aで室温連続発振し、発振ス
ペクトルは縦単一モードを示した。その遠視野像は単峰
性を示し、その半値幅は1.5°×25°であった。ま
た、光出力300mWまで安定した特性が得られた。さ
らに50”Cにおいて光出力300mW定光:J−%カ
動作II;’i+ (7) R命も2000時間経過後
も顕著な劣化は見られず、信頼性も高かった。
なお本発明において、各実施例中のストライプ構造とし
ては、その本数として2〜20本、また、ストライプ幅
として1〜10μm、ストライプ中心と中心の間隔とし
て2〜12μmのいずれの組み合わせにおいても同様の
効果が得られた。また本発明のストライプ基本構造とし
てはヒ記以外にBH構造、リブ導波路樋造など任意の形
状が適用できろことはいうまでもない。
なお本発明は実施例に示した波長0.78μm前後に限
らず、波長0.68〜0.89μmのGaA Q As
系半導体レーザ装置で、室温連続発振できろ全範囲にわ
たり同様の結果が得られた。本発明による半導体レーザ
装置はGaA Q AS系以外のレーザ材料1例えばT
nGaP系P系やTnGaP系の材料に対しても同様に
適用できる。またレーザの構造としては上記各実施例で
示した3層導波路を基本にするものに限らず、活性層の
片側に隣接して光ガイド層を設けろr50C構造や、活
性層の両側にそれぞれ隣接して光ガイド層を設けるS 
CH構造およびこれらの光ガイド層の屈折率および禁制
帯輔が膜厚方向に分布しているG旧N −S CT−I
構造等に対しても同様に適用することができろ。さらに
活性層が量子井戸構造をしているものに対しても有効で
あり、また上記各実施例において導電形を全べて反対に
した構造(pをnに、nをpに置換えた構造)において
も同様の効果が得られた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、レーザ内部では最高次のスーパーモー
ドが発振しているフェーズドアレイ型半導体レーザにお
いて、その出射端面の一部に高反射膜を施すことにより
、出射ビームが1本になるので、単峰性の高出力(>1
00mW)半導体レーザを容易に実現する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図、第3図は本発明の実施例を示す図で。 第2図は従来のフェーズド・アレイ型レーザのスーパー
モードを示す図である。 1− n−GaAs基板、2−n−Gao、5^QO0
5^Sクラッド層、;3・アンドープGao、saA 
Q O,L4AS活性層、4− p −Gao、5A 
O,o、bAsクラッド層、5−p −GaAs層、6
・・・Zn拡散領域、7・・・n電極、8・・・n電極
、9・・・高反射膜、10・・発光ストライブ溝。 11・・・n  GaAs電流狭窄層、12・・・p−
Gao、6^Qn、sAsM、13−= p −(’;
aAsキャップ層、14・・・高反射膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、相互に光結合を有する少なくとも2本以上のレーザ
    発光ストライプを有する半導体レーザ装置において、そ
    の出射端面の一部に高反射膜を設けたことを特徴とする
    半導体レーザ装置。 2、相互に光結合を有する少なくとも2本以上のレーザ
    発光ストライプを有する半導体レーザ装置において、上
    記発光ストライプの出射端面に高反射膜を設けることを
    上記発光ストライプについて1本おきに行うことを特徴
    とする半導体レーザ装置。 3、特許請求の範囲第2項記載の半導体レーザ装置にお
    いて、上記1本おきの発光ストライプとそれの両側に隣
    接するストライプ間隙領域の出射端面に高反射膜を設け
    ることを特徴とする半導体レーザ装置。 4、特許請求の範囲第2項記載の半導体レーザ装置にお
    いて、上記1本おきの発光ストライプとそれの両側に隣
    接するストライプ間隙領域の一部の出射端面に高反射膜
    を設けることを特徴とする半導体レーザ装置。 5、特許請求の範囲第1項〜第4項のいずれかに記載の
    半導体レーザ装置において、活性層から発生した光を吸
    収する半導体層をストライプ間隙領域に設けることを特
    徴とする半導体レーザ装置。 6、特許請求の範囲第1項〜第5項記載の半導体レーザ
    装置において、上記高反射膜の反射率が60%以上、特
    に85%以上であることを特徴とする半導体レーザ装置
    。 7、特許請求の範囲第1項〜第6項のいずれかに記載の
    半導体レーザ装置において、上記高反射膜が、屈折率が
    n_1で膜厚がλ/4n_1(λ:レーザ波長)の第1
    の誘電体膜と屈折率がn_2で膜厚がλ/4n_2の第
    2の誘電体膜を積層した2層膜の少なくとも1組で形成
    されるか、あるいは、誘電体膜と金属膜の組み合わせで
    形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
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