JPS6242590A - Semiconductor laser array device - Google Patents
Semiconductor laser array deviceInfo
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- JPS6242590A JPS6242590A JP60182051A JP18205185A JPS6242590A JP S6242590 A JPS6242590 A JP S6242590A JP 60182051 A JP60182051 A JP 60182051A JP 18205185 A JP18205185 A JP 18205185A JP S6242590 A JPS6242590 A JP S6242590A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光情報処理や光通信の光源として用いることが
できる半導体レーザアレイ装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser array device that can be used as a light source for optical information processing and optical communications.
従来の技術
近年、レーザプリンターや録画などの光情報記録、そし
て光通信、等の光源として、半導体レーザの高出力化が
進められている。高出力化の最も有望な構造は、位相同
期をした半導体レーザアレイ装置とした構造である。こ
れは複数個のレーザダイオードを隣接するそれ等のダイ
オード間の光学的結合が達成される程に十分に互いの間
隔が小さくなるように一つのチップ上に配置された1チ
ツプ集積型レーザである。このような半導体レーザアレ
イ装置においては強い光結合の結果、各々のレーザは同
一の位相で発振し、各々のダイオ−が発するレーザ光出
力が総合されて大出力となり横巾の広い単一のビームが
得られること\なる。2. Description of the Related Art In recent years, the output of semiconductor lasers has been increased as light sources for laser printers, optical information recording such as video recording, optical communication, and the like. The most promising structure for increasing output power is a phase-locked semiconductor laser array device. This is a one-chip integrated laser in which multiple laser diodes are arranged on one chip so that the spacing between them is sufficiently small that optical coupling between adjacent diodes is achieved. . In such a semiconductor laser array device, as a result of strong optical coupling, each laser oscillates with the same phase, and the laser light output emitted by each diode is combined to form a large output and a single beam with a wide width. will be obtained.
発明が解決しようとする問題点
しかしながら従来のレーザアレイ装置は、縦モードの安
定化のための対策がなんら採られていないために温度等
の外的環境の変化に伴う発振波長の変化やそれに関連し
た雑音の発生を抑制することができなかった。この困難
への一つの解決策は、レーザの活性層に周期的なノツチ
を作りつけることによって波長選択をなさしめるD F
B (DistributeclFeeaack )
レーザ構造を採用することであるが、この製造は非常に
難しいため、歩留りと量産性が悪いという欠点があった
。Problems to be Solved by the Invention However, conventional laser array devices do not take any measures to stabilize the longitudinal mode, so the oscillation wavelength changes due to changes in the external environment such as temperature, and related problems occur. It was not possible to suppress the generation of noise. One solution to this difficulty is to create wavelength selection by creating periodic notches in the active layer of the laser.
B (DistributeclFeaack)
Although a laser structure is adopted, this manufacturing method is extremely difficult, resulting in poor yield and mass production.
□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、レーザキャビティの光軸の方向に沿って周
期的に巾が変化するストライプ電極を有する複数個のレ
ーザダイオードを十分に近接して配置して構成されてい
る。□Means for solving the problem In order to solve the above problem, the semiconductor laser array device of the present invention has a plurality of striped electrodes having a width that changes periodically along the direction of the optical axis of the laser cavity. The laser diode is arranged sufficiently close to each other.
作 用
この構成によって、個々のダイオードの活性層の電流分
布、従って利得がキャビティの光軸方向に沿って周期的
に変化するので、DFBレーザの場合と類似の理由で、
縦モード安定性が得られる。Operation With this configuration, the current distribution in the active layer of each individual diode, and therefore the gain, changes periodically along the optical axis of the cavity, for reasons similar to those of a DFB laser.
Longitudinal mode stability is obtained.
同一の縦モードで安定化した個々のダイオードが光学的
に結合する結果、位相同期のレーザアレイ装置となり、
モード安定化の相乗効果により高度にモード安定化した
ものとなる。上述のストライプ電極の形成は従来の技術
に基づく極めて簡単なものであるので、高度にモード安
定化した位相同期のレーザアレイ装置が高い歩留りと量
産性で得られることとなる。The optical coupling of individual diodes stabilized in the same longitudinal mode results in a phase-locked laser array device.
The synergistic effect of mode stabilization results in a highly mode-stabilized product. Since the above-mentioned stripe electrode formation is extremely simple based on conventional techniques, a highly mode-stabilized phase-locked laser array device can be obtained with high yield and mass productivity.
実施例
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の実施例における半導体レーザアレイ装
置の断面図を示すものであるっ第1図において1はZn
拡散層、2は厚さ0.674mで不純物濃度5×10
crn のn −GaAs 、3は厚さ0.6μmで不
純物濃度1×1o crn のP−Ga0.6All
0.4Asクラッド層、4は厚さ0.1 μmで無添加
のGaAs活性層、5は厚さ1.5μmで不純物濃度5
×10 crn のN −Gao 、 6AnO,4A
s クラッド層、6はn −GaAg基板、7はT
i /P t /Auアロイ電極、8はAu/G@7公
iアロイ電極である。FIG. 1 shows a cross-sectional view of a semiconductor laser array device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is Zn.
Diffusion layer 2 has a thickness of 0.674m and an impurity concentration of 5×10
n-GaAs of crn, 3 is P-Ga0.6All with a thickness of 0.6 μm and an impurity concentration of 1×1o crn
0.4As cladding layer, 4 is 0.1 μm thick and undoped GaAs active layer, 5 is 1.5 μm thick and impurity concentration 5
×10 crn of N-Gao, 6AnO, 4A
s cladding layer, 6 is n-GaAg substrate, 7 is T
i /P t /Au alloy electrode, 8 is Au/G@7 public i alloy electrode.
Zn拡散層1のストライプ形状を示す平面図を第2図に
示す。ストライプの広い巾は20μm1その部分の長さ
は0.48μm 1狭い部分の巾は各々4μm1その部
分の長さは0.48μm幅の狭いストライプ間の間隙は
1μmである。ストライプの長さ方向でのレーザ長は2
50μmであり、これがキャビティ長である。A plan view showing the striped shape of the Zn diffusion layer 1 is shown in FIG. The wide width of the stripes is 20 μm, the length of each part is 0.48 μm, the width of each narrow part is 4 μm, the length of each part is 0.48 μm, and the gap between the narrow stripes is 1 μm. The laser length in the stripe length direction is 2
50 μm, which is the cavity length.
以上のように構成された半導体レーザアレイ装置につい
て、以下その動作を説明する。まず、電極8に対して電
極子を正にバイアスする。するとZn拡散層1から活性
層4へ正孔が注入されるが、n −GaAs+ 2は正
孔電流を阻止するので、活性層4内の正孔はZn拡散層
1直下附近に集中し、電極8から注入された電子と再結
合してレーザ動作音なす。即ち、正孔と電子の再結合は
第2図に示すZn拡散層1のストライプ直下附近で起こ
り、そこでのみ利得がゼロでない。即ち、利得はキャビ
ティ方向に周期的に変化し、従って実効屈折率も同じ周
期で変化する。この周期は0.96μm であり、この
値はレーザ光の物質的波長の4倍である。そのために、
この周期で決定される以外の、波長の異なる多くの縦モ
ードの発振は強く抑制され、モードの安定化が達成され
る。周期を1μm程度に選んだのは、この値以下ではキ
ャリヤの拡散による利得のぼやけの不利が重大になるか
らである。実際には、発振の起きる範囲はストライプの
狭い巾の部分程度であり、従って、発振は二本の独立し
たストライプ状に起こり、その二つの発振が光学的結合
をなし、位相同期したレーザアレイ動作が得られる。な
お、−クラッド層3と6の役割は、注入される電子と正
孔をそれぞれ活性層4内に閉じ込めると同時に、放出さ
れるレーザ光をも活性層4に集中させることによって動
作電流値を低下させることである。The operation of the semiconductor laser array device configured as described above will be described below. First, the electrode element is positively biased with respect to the electrode 8. Then, holes are injected from the Zn diffusion layer 1 to the active layer 4, but since n -GaAs+ 2 blocks the hole current, the holes in the active layer 4 are concentrated in the vicinity directly under the Zn diffusion layer 1, and the holes are injected into the active layer 4. It recombines with the electrons injected from 8 and produces laser operating sound. That is, the recombination of holes and electrons occurs in the vicinity directly below the stripes of the Zn diffusion layer 1 shown in FIG. 2, and the gain is not zero only there. That is, the gain changes periodically in the cavity direction, and therefore the effective refractive index also changes with the same period. This period is 0.96 μm, which is four times the material wavelength of the laser light. for that,
Oscillations of many longitudinal modes with different wavelengths other than those determined by this period are strongly suppressed, and mode stabilization is achieved. The period was selected to be about 1 μm because below this value, the disadvantage of gain blurring due to carrier diffusion becomes serious. In reality, the range in which oscillation occurs is about the narrow width of a stripe, so oscillation occurs in two independent stripes, and the two oscillations are optically coupled, resulting in phase-synchronized laser array operation. is obtained. The role of the cladding layers 3 and 6 is to confine injected electrons and holes in the active layer 4, respectively, and at the same time to concentrate the emitted laser light in the active layer 4, thereby reducing the operating current value. It is to let.
以上のように本実施例によれば、二本のストライプ形状
のZn拡散層1を用いた二つのレーザを近接させた簡単
な構成でモード安定な半導体レーザアレイ装置を得るこ
とができる。As described above, according to this embodiment, a mode-stable semiconductor laser array device can be obtained with a simple configuration in which two lasers using two striped Zn diffusion layers 1 are placed close to each other.
本発明の半導体レーザアレイ装置は、絶縁膜の使用とフ
ォトリングラフィ技術に基づく通常の選択拡散によるZ
n層の形成と、液相エピタキシアル成長による各層の形
成によって得られるが、これ等の技術は十分に確立され
たものであり、歩留りや量産性を十分に確保できる。The semiconductor laser array device of the present invention has Z
This can be achieved by forming an n-layer and forming each layer by liquid phase epitaxial growth, but these techniques are well established and can sufficiently ensure yield and mass production.
なお、本実施例では、二つのレーザを与えるストライプ
は広い巾の部分で連っていたが、その必要はなく、分離
されていてもよい。又、こ\では、外部ストライプ構造
をとり上げたが、これに限定することなく、内部ストラ
イプ構造についても同様の方法を用いることができる。In this embodiment, the stripes providing the two laser beams are connected over a wide portion, but this is not necessary and they may be separated. Furthermore, although the external stripe structure has been discussed here, the same method can be used for the internal stripe structure as well, without being limited thereto.
又、材料についても実施例のものに限る必要はなく、活
性層にGa 1−xAn xAs−、クラッド層にGa
1−アA2アA8をy > xの条件下で用いてもよい
。In addition, the materials are not limited to those of the examples, and the active layer is made of Ga 1-xAn xAs- and the cladding layer is made of Ga.
1-aA2aA8 may be used under the condition of y>x.
更に、InGaAsP、 GaAnAsP 、 In
As 、 Pb5nTe 。Furthermore, InGaAsP, GaAnAsP, In
As, Pb5nTe.
HgCdTe等の材料についても本発明の構造を用いる
ことができる。特に、Pb5nTe 9 HgCdTe
を用いた長波長レーザでは、レーザ光の物質内波長が実
施例の場合の数倍に達するために、ストライプの周期を
波長と同一にしても、キャリヤの拡散による利得のぼや
けの障害が無視できるので、モード安定性は特に優れる
。The structure of the present invention can also be used for materials such as HgCdTe. In particular, Pb5nTe 9 HgCdTe
In a long-wavelength laser using a laser beam, the wavelength within the material of the laser beam is several times that of the example, so even if the stripe period is made the same as the wavelength, the obstacle of gain blurring due to carrier diffusion can be ignored. Therefore, mode stability is particularly excellent.
発明の効果
以上のように本発明の半導体レーザアレイ装置は、キャ
ビティの長さ方向に沿って形状が周期的に変化し、その
周期がレーザ光の物質内波長の半整数倍となる不均一な
巾のストライプ状の電流狭搾領域を有する構造の複数の
レーザダイオードをストライプが平行になるように一つ
のチップ上に集積し、隣接するレーザ間の光学的結合が
確保できる程度にレーザ間の間隔を小さくして構成され
従来の確立したレーザ製作技術を用いて高い歩留りと量
産性で製造することができ、モードが安定で位相同期し
た高出力動作を示し、その実用的効果は大なるものがあ
る。Effects of the Invention As described above, the semiconductor laser array device of the present invention has a non-uniform structure in which the shape changes periodically along the length direction of the cavity, and the period is a half-integer multiple of the wavelength within the material of the laser beam. A plurality of laser diodes each having a current confinement region in the form of a stripe are integrated on a single chip so that the stripes are parallel to each other, and the distance between the lasers is set to the extent that optical coupling between adjacent lasers is ensured. It is constructed with a small size and can be manufactured with high yield and mass productivity using established conventional laser manufacturing technology.It exhibits high output operation with stable mode and phase synchronization, and its practical effects are great. be.
第1図は本発明の実施例におけるレーザの断面図、第2
図は本発明の実施例における半導体レーザアレイ装置の
Zn拡散層の平面図である。
1・・・・・・Zn拡散層、2・旧・・n −GaAs
、 3・・・・・・P −Gao、6Allo、4A
s、4=−=−GaAa 、 6−−−N −Gao、
615J1.o、4Ats、 e ・−・・−n −G
aAs基板、7・・印・T i /P t /Au 7
oイ、8−・−Au/Ge/Niアロイ。Figure 1 is a sectional view of a laser in an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of a laser in an embodiment of the present invention;
The figure is a plan view of a Zn diffusion layer of a semiconductor laser array device in an embodiment of the present invention. 1...Zn diffusion layer, 2...old...n-GaAs
, 3...P-Gao, 6Allo, 4A
s, 4=-=-GaAa, 6---N-Gao,
615J1. o, 4Ats, e ・−・・−n −G
aAs substrate, 7... mark, T i /P t /Au 7
oi, 8-.-Au/Ge/Ni alloy.
Claims (1)
た物質内波長の半整数倍の周期で周期的に変化している
ストライプ状の電流狭搾領域を有する複数個のレーザダ
イオードが隣接するダイオード間の光学的結合が確保で
きる程度に十分小さい間隔でストライプがたがいに平行
になるように位置して同一基板上に集積化されているこ
とを特徴とする半導体レーザアレイ装置。A plurality of laser diodes are adjacent to each other and each has a stripe-shaped current constriction region whose width changes periodically along the length direction of the cavity at a period that is a half-integral multiple of the set wavelength of the laser light in the substance. A semiconductor laser array device characterized in that stripes are arranged parallel to each other and integrated on the same substrate at intervals sufficiently small to ensure optical coupling between diodes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60182051A JPS6242590A (en) | 1985-08-20 | 1985-08-20 | Semiconductor laser array device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60182051A JPS6242590A (en) | 1985-08-20 | 1985-08-20 | Semiconductor laser array device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6242590A true JPS6242590A (en) | 1987-02-24 |
Family
ID=16111476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60182051A Pending JPS6242590A (en) | 1985-08-20 | 1985-08-20 | Semiconductor laser array device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6242590A (en) |
-
1985
- 1985-08-20 JP JP60182051A patent/JPS6242590A/en active Pending
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