JPS6242590A - 半導体レ−ザアレイ装置 - Google Patents

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】 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。

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。

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
。

□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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

更に、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
。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. キャビティの長さ方向に沿って幅がレーザ光の設定され
   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。