JPH0482197B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0482197B2 JPH0482197B2 JP9408287A JP9408287A JPH0482197B2 JP H0482197 B2 JPH0482197 B2 JP H0482197B2 JP 9408287 A JP9408287 A JP 9408287A JP 9408287 A JP9408287 A JP 9408287A JP H0482197 B2 JPH0482197 B2 JP H0482197B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- layer
- array device
- waveguide
- refractive index
- Prior art date
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- 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 Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor laser array device.
[従来の技術]
高出力半導体レーザ装置は、光デイスクシステ
ム、レーザビームプリンタ等の光記録システム用
光源として、あるいは空間通信用、YAGレーザ
励起用光源としての応用が可能であるため、現在
盛んに研究が行なわれている。しかし、通常の単
体の半導体レーザ素子は、実用的な寿命を考慮す
ると、光出力は80mW程度が限界である。[Prior Art] High-power semiconductor laser devices are currently being widely used because they can be used as light sources for optical recording systems such as optical disk systems and laser beam printers, as well as for space communications and YAG laser excitation. Research is being conducted. However, when considering the practical lifespan of a normal single semiconductor laser element, the optical output is limited to about 80 mW.
そこで、複数の半導体レーザ素子を集積化する
ことによつて単体の半導体レーザ素子以上の高出
力動作が可能となる半導体レーザアレイ装置の研
究が行なわれている。 Therefore, research is being carried out on semiconductor laser array devices that can operate at a higher output than a single semiconductor laser element by integrating a plurality of semiconductor laser elements.
半導体レーザアレイ装置は、複数の半導体レー
ザ素子の導波路を同一基板上に配置した構造から
なり、次の2つのタイプに分かれる。 A semiconductor laser array device has a structure in which waveguides for a plurality of semiconductor laser elements are arranged on the same substrate, and is divided into the following two types.
1つは、複数の導波路内を伝播する光が互いに
光学的に結合して一定の位相関係を持つ位相同期
型アレイであり、他の1つは、各導波路が光学的
に互いに独立した独立型アレイである。位相同期
型アレイにおいては、その出射光をレンズにより
回折限界まで集光可能であるが、独立型アレイに
おいては、それは不可能であるので、高出力で回
折限界まで出射ビームを集光させるような用途に
は、位相同期型アレイが有用となる。 One is a phase-locked array in which light propagating in multiple waveguides is optically coupled to each other and has a fixed phase relationship, and the other is a phase-locked array in which each waveguide is optically independent of each other. It is a standalone array. In a phase-locked array, it is possible to focus the output beam to the diffraction limit using a lens, but this is not possible with an independent array, so it is necessary to use a lens to focus the output beam to the diffraction limit. Phase-locked arrays are useful for this application.
位相同期型アレイは、複数の横モード(アレイ
モード)を許容し、特に隣接する導波路において
光の位相が180℃反転したモード(180゜位相モー
ド)で発振する傾向にある。これは、180゜位相モ
ードが他のアレイモードに比べて導波路内への光
の閉じ込まりが良く、発振に要する利得が最小と
なるためである。 A phase-locked array allows multiple transverse modes (array modes) and tends to oscillate in a mode in which the phase of light is inverted by 180 degrees in adjacent waveguides (180 degree phase mode). This is because the 180° phase mode confines light within the waveguide better than other array modes, and the gain required for oscillation is minimized.
しかしながら、半導体レーザアレイ装置からの
出射光の像、すなわち遠視野像は、180゜位相モー
ドにおいては複峰性ピークとなるので、レンズに
より単一スポツトに集光することができない。こ
れに対して、半導体レーザアレイ装置の各導波路
における光の位相が同相となるモード(0゜位相モ
ード)は、単峰性ピークの遠視野像を示すので、
レンズにより単一スポツトに集光することができ
る。したがつて、0゜位相モードで発振する半導体
レーザアレイ装置が要望されている。 However, since the image of the light emitted from the semiconductor laser array device, that is, the far-field image, has a multimodal peak in the 180° phase mode, it cannot be focused into a single spot by a lens. On the other hand, a mode in which the phases of light in each waveguide of a semiconductor laser array device are in-phase (0° phase mode) shows a far-field pattern with a single peak.
A lens can focus light onto a single spot. Therefore, there is a need for a semiconductor laser array device that oscillates in 0° phase mode.
そこで、0゜位相モードの出射光を得るために、
180゜位相モードで発振する導波光を出射端面にお
いて0゜位相モードの出射光に変換するように構成
された半導体レーザアレイ装置が提案されてい
る。 Therefore, in order to obtain the output light in 0° phase mode,
A semiconductor laser array device has been proposed that is configured to convert guided light oscillating in a 180° phase mode into output light in a 0° phase mode at an output end face.
第4図は、180゜位相モード導波光を出射端面に
おいて0゜位相モードに変換する構造の従来の半導
体レーザアレイ装置を示す斜視図である。 FIG. 4 is a perspective view showing a conventional semiconductor laser array device having a structure in which guided light in a 180° phase mode is converted into a 0° phase mode at the output end face.
この半導体レーザアレイ装置は、VSIS(V−
channeled Substrate Inner Stripe)構造を有し
ており、次のようにして製造される。 This semiconductor laser array device is VSIS (V-
It has a channeled Substrate Inner Stripe) structure and is manufactured as follows.
p−GaAs基板21上にLPE成長法等の結晶成
長法によつてn−GaAs電流ブロツク層22を成
長させる。次に、フオトリソグラフイおよびエツ
チング技術によつて、p−GaAs電流ブロツク層
22に、下層のn−GaAs基板1に達する深さの
V字形溝30を平行ストライプ状に形成する。そ
して、再びLPE法によつて、p−GaAs電流ブロ
ツク層22上に、p−AlXGa1-XAsクラツド層2
3、pまたはn−AlYGa1-YAs活性層24、n−
AlXGa1-XAsクラツド層25、n+−GaAsキヤツ
プ層26を順次成長させる。ここでX>Yであ
る。前記V字形溝30を含むストライプ状の各領
域をレーザストライプという。 An n-GaAs current blocking layer 22 is grown on a p-GaAs substrate 21 by a crystal growth method such as LPE growth. Next, V-shaped grooves 30 having a depth reaching the underlying n-GaAs substrate 1 are formed in the p-GaAs current blocking layer 22 in the form of parallel stripes by photolithography and etching techniques. Then, by the LPE method again, a p-Al x Ga 1-x As cladding layer 2 is formed on the p-GaAs current blocking layer 22
3, p or n-Al Y Ga 1-Y As active layer 24, n-
An Al x Ga 1-x As cladding layer 25 and an n + -GaAs cap layer 26 are grown in sequence. Here, X>Y. Each striped region including the V-shaped groove 30 is referred to as a laser stripe.
その後、一方の端面近傍に、レーザストライプ
に直交しn+−GaAsキヤツプ層26からp−
GaAs基板21内にまで達する深さの溝31を
RIBE(Reactive Ion Beam Etching)法等によ
り形成する。この溝31の両側壁面32,33は
レーザストライプに垂直に形成する。 Thereafter, in the vicinity of one end face, from the n + -GaAs cap layer 26 to the p-
The groove 31 is deep enough to reach inside the GaAs substrate 21.
Formed by RIBE (Reactive Ion Beam Etching) method, etc. Both side wall surfaces 32 and 33 of this groove 31 are formed perpendicularly to the laser stripe.
次に、共振器長が2509μmになるように、劈開
法によつて両端面にレーザストライプに垂直な端
面34,35を形成する。さらに、フオトリソグ
ラフイおよびRIBE法等のエツチング技術によつ
て、隣接するストライプの共振器長が所定の長さ
lずつ異なるように、一方の端面34を凹凸状に
形成する。この面がレーザ出射端面となる。最後
に、p−GaAs基板21およびn+−GaAsキヤツ
プ層26の表面にそれぞれp型電極27およびn
型電極28を形成する。 Next, end faces 34 and 35 perpendicular to the laser stripe are formed on both end faces by the cleavage method so that the cavity length is 2509 μm. Further, by photolithography and etching techniques such as RIBE, one end surface 34 is formed into an uneven shape so that the resonator lengths of adjacent stripes differ by a predetermined length l. This surface becomes the laser emitting end surface. Finally, p - type electrodes 27 and n
A mold electrode 28 is formed.
このようにして製造された半導体レーザアレイ
装置のp型電極27とn型電極28との間に電流
を流すと、V字形溝30に対応する活性層24の
領域にストライプ状に電流が注入され、活性層2
4にストライプ状の導波路が形成される。 When a current is passed between the p-type electrode 27 and the n-type electrode 28 of the semiconductor laser array device manufactured in this manner, the current is injected in a stripe pattern into the region of the active layer 24 corresponding to the V-shaped groove 30. , active layer 2
A striped waveguide is formed in 4.
なお、この半導体レーザアレイ装置において
は、隣接するストライプの共振器長の差lは次の
式を満足している。 In this semiconductor laser array device, the difference l between the cavity lengths of adjacent stripes satisfies the following equation.
(2π/λ0)・(Neff-1)・l=(2m-1)π
……(1)
ここで、λ0はレーザの発振波長、Neffは導波
路の屈折率、mは自然数である。 (2π/λ 0 )・(Neff-1)・l=(2m-1)π ...(1) Here, λ 0 is the oscillation wavelength of the laser, Neff is the refractive index of the waveguide, and m is a natural number. .
この半導体レーザアレイ装置においては、溝3
1の側壁面33と端面35とから形成されるレー
ザ共振器が利得を得ることにより180゜位相モード
で発振する。この180゜位相モードの導波光が、溝
31の側壁面32と出射端面34とから形成され
る位相変換部を通過することによつて、各導波路
の光の位相が同じである0゜位相モード出射光に変
換される。 In this semiconductor laser array device, groove 3
The laser resonator formed from the side wall surface 33 and the end surface 35 of the laser resonator oscillates in a 180° phase mode by obtaining gain. The guided light in the 180° phase mode passes through the phase converter formed by the side wall surface 32 of the groove 31 and the output end face 34, so that the phase of the light in each waveguide is the same. It is converted into mode output light.
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら、上記の従来の半導体レーザアレ
イ装置においては、共振器端面を形成するため
に、および出射端面34の加工のために、RIBE
法等のドライエツチング法を用いる必要がある。
このとき、エツチングガスによつて結晶表面が汚
染されて素子劣化が生じやすくなつたり、結晶表
面が0.1μm程度あるいはそれ以上の凹凸形状にな
つて光が散乱して損失を受けたりするという問題
点があつた。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional semiconductor laser array device described above, in order to form the resonator end face and to process the emission end face 34, the RIBE
It is necessary to use a dry etching method such as a dry etching method.
At this time, there are problems such as the crystal surface being contaminated by the etching gas, which tends to cause element deterioration, and the crystal surface becoming uneven with a diameter of about 0.1 μm or more, causing light to be scattered and lost. It was hot.
この発明は上記のような問題点を解決するため
になされたもので、端面形成にエツチング法を用
いる必要がないことにより清浄で平坦な端面を有
し、素子劣化や光の散乱による損失がなく、180゜
位相モード導波光を0゜位相モード出射光に変換す
ることができる半導体レーザアレイ装置を提供す
ることを目的とする。 This invention was made to solve the above-mentioned problems, and because there is no need to use an etching method to form the end face, it has a clean and flat end face, and there is no loss due to element deterioration or light scattering. , an object of the present invention is to provide a semiconductor laser array device that can convert 180° phase mode guided light into 0° phase mode output light.
[問題点を解決するための手段]
この発明は、半導体基板上に複数の導波路が平
行に形成された半導体レーザアレイ装置におい
て、隣接する導波路の長さを一方の端部側におい
て所定の長さtずつ異ならせ、前記一方の端部側
における前記複数の導波路の端面に絶縁性の半導
体材料層を形成し、前記半導体材料層に前記導波
路に垂直な劈開面を形成して出射端面としたもの
である。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a semiconductor laser array device in which a plurality of waveguides are formed in parallel on a semiconductor substrate, in which the lengths of adjacent waveguides are adjusted to a predetermined length on one end side. an insulating semiconductor material layer is formed on the end face of the plurality of waveguides on the one end side, and a cleavage plane perpendicular to the waveguide is formed in the semiconductor material layer to emit light. It has an end surface.
前記所定の長さtは、(2π/λ0)・|Neff−n
|・t=(2m−1)πを満足するように設定さ
れ、λ0はレーザの発振波長、Neffは導波路の屈
折率、nは半導体材料層の屈折率、mは自然数を
表す。導波路の屈折率Neffは半導体材料層の屈
折率nと異なる。 The predetermined length t is (2π/λ 0 )・|Neff−n
It is set to satisfy |·t=(2m−1)π, where λ 0 is the oscillation wavelength of the laser, Neff is the refractive index of the waveguide, n is the refractive index of the semiconductor material layer, and m is a natural number. The refractive index Neff of the waveguide is different from the refractive index n of the semiconductor material layer.
[作用]
この発明に係る半導体レーザアレイ装置におい
ては、絶縁性の半導体材料層に形成された劈開面
と他端部の端面との間で180゜位相モードの発振が
行なわれる。この180゜位相モードの発振光は前記
半導体材料層を通過することによつて、0゜位相モ
ードに変換され、前記劈開面からなるレーザ出射
端面から出射される。[Function] In the semiconductor laser array device according to the present invention, 180° phase mode oscillation occurs between the cleavage plane formed in the insulating semiconductor material layer and the end face of the other end. This 180° phase mode oscillation light is converted into a 0° phase mode by passing through the semiconductor material layer, and is emitted from the laser emitting end face formed by the cleavage plane.
半導体材料層の屈折率は大気の屈折率よりも大
きいので、導波路の屈折率と半導体材料層の屈折
率との差は小さくなる。そのため、導波路端面に
凹凸状の損傷があつても、その損傷による光の散
乱は小さくなり、無視できる。 Since the refractive index of the semiconductor material layer is greater than the refractive index of the atmosphere, the difference between the refractive index of the waveguide and the refractive index of the semiconductor material layer becomes small. Therefore, even if there is uneven damage on the end face of the waveguide, the scattering of light due to the damage is small and can be ignored.
また、導波路の屈折率と半導体材料層の屈折率
との差が小さいので、式(1)により求められる隣接
するストライプの長さの差を大きくすることがで
きる。それにより、導波路端面の損傷の深さを相
対的に小さくし、その影響を除去することができ
る。 Furthermore, since the difference between the refractive index of the waveguide and the refractive index of the semiconductor material layer is small, it is possible to increase the difference in length between adjacent stripes determined by equation (1). Thereby, the depth of damage to the end face of the waveguide can be made relatively small, and its influence can be eliminated.
この半導体レーザアレイ装置においては、レー
ザ出射端面をエツチング法を用いずに劈開法によ
つて形成することができるので、エツチングガス
により結晶表面が汚染されることもなく、また、
結晶表面に凹凸形状が生じたりすることもない。
したがつて、素子劣化や光の散乱による損失がな
い。 In this semiconductor laser array device, since the laser emitting end face can be formed by the cleavage method without using the etching method, the crystal surface is not contaminated by etching gas, and
There is no occurrence of uneven shapes on the crystal surface.
Therefore, there is no loss due to element deterioration or light scattering.
[実施例]
以下、この発明の一実施例を図面を用いて説明
する。[Example] An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1A図はこの発明による半導体レーザアレイ
装置の一実施例の主要部を示す斜視図、第1B図
は第1A図の半導体レーザアレイ装置のA−A断
面図である。 FIG. 1A is a perspective view showing a main part of an embodiment of a semiconductor laser array device according to the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA of the semiconductor laser array device of FIG. 1A.
第1B図において、n−GaAs基板1上に、n
−AlXGa1-XAsクラツド層2、nまたはp−AlY
Ga1-YAs活性層3、p−AlXGa1-XAsクラツド層
4、n−GaAs電流ブロツク層5、p−AlXGa1-X
Asクラツド層6、p−GaAsキヤツプ層7が順に
積層されている。 In FIG. 1B, on the n-GaAs substrate 1, an n
-Al X Ga 1-X As cladding layer 2, n or p-Al Y
Ga 1-Y As active layer 3, p-Al x Ga 1-x As cladding layer 4, n-GaAs current blocking layer 5, p-Al x Ga 1-X
An As clad layer 6 and a p-GaAs cap layer 7 are laminated in this order.
電流ブロツク層5には5本のV字形溝8が平行
ストライプ状に形成されている。このV字形溝8
は下層のクラツド層4の表面まで達する深さに形
成されている。すなわち、このV字形溝8の底部
において、上層のクラツド層6と下層のクラツド
層4とが接触しており、この領域から活性層3に
電流が注入され、V字形溝8に対応して活性層3
にストライプ状の導波路が形成される。V字形溝
8および導波路を含む半導体層1〜7のストライ
プ状の各領域をレーザストライプという。 Five V-shaped grooves 8 are formed in the current blocking layer 5 in the form of parallel stripes. This V-shaped groove 8
is formed to a depth that reaches the surface of the underlying cladding layer 4. That is, at the bottom of this V-shaped groove 8, the upper cladding layer 6 and the lower cladding layer 4 are in contact, and a current is injected into the active layer 3 from this region, causing activation corresponding to the V-shaped groove 8. layer 3
A stripe-shaped waveguide is formed. Each striped region of the semiconductor layers 1 to 7 including the V-shaped groove 8 and the waveguide is referred to as a laser stripe.
各層1〜7の一方の端面は、第1A図に示すよ
うに、隣接するレーザストライプの長さが所定の
長さtずつ異なるように凹凸状に形成されてい
る。そして、この端面には絶縁性のAlZGa1-ZAs
埋込層9が形成されている。この埋込層9には前
記レーザストライプに垂直な劈開面10が形成さ
れている。 As shown in FIG. 1A, one end surface of each of the layers 1 to 7 is formed into an uneven shape such that the lengths of adjacent laser stripes differ by a predetermined length t. Then, this end face is covered with insulating Al Z Ga 1-Z As
A buried layer 9 is formed. A cleavage plane 10 perpendicular to the laser stripe is formed in this buried layer 9.
なお、隣接するレーザストライプの長さの差t
は次の式を満足している。 Note that the difference in length between adjacent laser stripes t
satisfies the following formula.
(2π/λ0)・|Neff−n|・t=(2m-1)π
……(2)
ここで、λ0はレーザの発振波長、Neffは導波
路の屈折率、nは埋込層9の屈折率、mは自然数
である。 (2π/λ 0 )・|Neff−n|・t=(2m-1)π …(2) Here, λ 0 is the laser oscillation wavelength, Neff is the refractive index of the waveguide, and n is the buried layer The refractive index is 9, m is a natural number.
たとえば、クラツド層2,4および活性層3の
Al混晶比をそれぞれX=0.42、Y=0.14とし、埋
込層9のAl混晶比をZ=0.6とすると、発振波長
λ0=0.78μmにおいてNeff=3.4、n=3.265である
ので、隣接するレーザストライプの長さの差はt
=2.9μmとなる。 For example, the cladding layers 2, 4 and the active layer 3
Assuming that the Al mixed crystal ratio is X = 0.42 and Y = 0.14, and the Al mixed crystal ratio of the buried layer 9 is Z = 0.6, Neff = 3.4 and n = 3.265 at the oscillation wavelength λ 0 = 0.78 μm. The difference in length between adjacent laser stripes is t
=2.9μm.
次に、この半導体レーザアレイ装置の製造方法
を第2図を用いて説明する。 Next, a method for manufacturing this semiconductor laser array device will be explained with reference to FIG.
まず、n−GaAs基板1上にMOCVD(Metal
Organic Chemical Vapor Deposition)成長法
によつて、n−AlXGa1-XAsクラツド層2、nま
たはp−AlYGa1-YAs活性層3、p−AlXGa1-XAs
クラツド層4、n−GaAs電流ブロツク層5を順
次成長させる。ここで、X>Yである。次に、フ
オトリソグラフイおよびエツチング技術により、
電流ブロツク層5にクラツド層4に達する深さの
5本のV字形溝8を平行ストライプ状に形成する
(第1B図参照)。 First, MOCVD (Metal
Depending on the organic chemical vapor deposition ) growth method, n - Al
A cladding layer 4 and an n-GaAs current blocking layer 5 are grown in sequence. Here, X>Y. Next, using photolithography and etching technology,
Five V-shaped grooves 8 having a depth reaching the cladding layer 4 are formed in the current blocking layer 5 in the form of parallel stripes (see FIG. 1B).
そして、そのV字形溝8上に、再びMOCVD
法によつてp−AlXGa1-XAsクラツド層6を埋込
成長させ、オーミツクコンタクトを容易にするた
めに、このクラツド層6上にp−GaAsキヤツプ
層7を成長させ、さらにその上に高Al混晶比の
Al0.8Ga0.2As層11を成長させる。 Then, MOCVD is placed on the V-shaped groove 8 again.
A p-Al x Ga 1-x As cladding layer 6 is buried and grown using a p-Al High Al mixed crystal ratio on top
An Al 0.8 Ga 0.2 As layer 11 is grown.
次に、フオトリソグラフイおよびRIBE法によ
つて、レーザストライプに直交しAl0.8Ga0.2As層
11からn−GaAs基板1内に達する深さの溝1
2を形成する。この溝12の側壁面12aは隣接
するレーザストライプの長さが所定の長さtずつ
異なるように凹凸状に形成する。 Next, by photolithography and the RIBE method, a groove 1 is formed which is perpendicular to the laser stripe and has a depth reaching from the Al 0.8 Ga 0.2 As layer 11 into the n-GaAs substrate 1.
form 2. The side wall surface 12a of this groove 12 is formed in an uneven shape so that the lengths of adjacent laser stripes differ by a predetermined length t.
次いで、上記のようにして形成されて成長層の
表面に、LPE法によつて絶縁性のAlZGa1-ZAs層
を成長させる。このとき、高Al混晶比のAl0.8
Ga0.2As層11には結晶成長が起こらないため、
溝12内にのみ選択的にAlZGa1-ZAs埋込層9が
成長する。次に、前記Al0.8Ga0.2As層11を選択
的にエツチング除去し、埋込層9の中央部にレー
ザストライプに直交する端面10を劈開法によつ
て形成する。 Next, an insulating Al Z Ga 1-Z As layer is grown by LPE on the surface of the growth layer formed as described above. At this time, Al 0.8 with a high Al mixed crystal ratio
Since no crystal growth occurs in the Ga 0.2 As layer 11,
An Al Z Ga 1-Z As buried layer 9 is selectively grown only within the trench 12 . Next, the Al 0.8 Ga 0.2 As layer 11 is selectively etched away, and an end face 10 perpendicular to the laser stripe is formed in the center of the buried layer 9 by a cleavage method.
埋込層9が180゜位相変換部となり、劈開面10
が半導体レーザアレイ装置のレーザ出射端面とな
る。 The buried layer 9 becomes a 180° phase conversion part, and the cleavage plane 10
becomes the laser emitting end face of the semiconductor laser array device.
最後に、n−GaAs基板1およびキヤツプ層7
の表面にそれぞれn型電極、p型電極を形成し、
共振器長が250μmになるように他方の端面を劈
開法によつて形成し、さらに、成長層側を下にし
てCuヒートシンク上にIn半田で取付ける。 Finally, the n-GaAs substrate 1 and the cap layer 7
forming an n-type electrode and a p-type electrode on the surface of the
The other end face is formed by the cleavage method so that the resonator length is 250 μm, and then it is mounted on a Cu heat sink with In solder with the growth layer side facing down.
溝12の側壁面12aを凹凸状に形成する際に
その側壁面12aの結晶表面にできる損傷の深さ
は約0.1μmである。結晶表面の損傷による光の散
乱の程度は次式により求められるKSの値で評価
される。 When the side wall surface 12a of the groove 12 is formed into an uneven shape, the depth of damage caused to the crystal surface of the side wall surface 12a is approximately 0.1 μm. The degree of light scattering due to damage to the crystal surface is evaluated by the value of K S determined by the following equation.
KS=(2π/λ)・Δn・d ……(3)
ここで、λは光の波長、Δnは材料間の屈折率
差、dは損傷の深さを表す。 K S =(2π/λ)・Δn・d (3) Here, λ is the wavelength of light, Δn is the refractive index difference between materials, and d is the depth of damage.
上記実施例の半導体レーザアレイ装置では、導
波路端面に埋込層9が形成されているので、導波
路端面の結晶表面の損傷は埋込層9で覆われるこ
とになる。上述のように、導波路の屈折率Neff
は3.4であり、埋込層9の屈折率nは3.265である
ので、その屈折率差Δnは0.135となり小さい。λ
=0.78μmの場合、式(3)により、KS=0.03πとな
る。 In the semiconductor laser array device of the above embodiment, since the buried layer 9 is formed on the waveguide end face, damage to the crystal surface of the waveguide end face is covered with the buried layer 9. As mentioned above, the waveguide refractive index Neff
is 3.4, and the refractive index n of the buried layer 9 is 3.265, so the refractive index difference Δn is 0.135, which is small. λ
= 0.78 μm, K S =0.03π according to equation (3).
これに対して、第4図に示される従来の半導体
レーザアレイ装置では、光出射端面の結晶表面に
損傷がある。そのため、結晶表面の損傷が大気に
接することになる。導波路の屈折率Neffは3.4で
あり、大気の屈折率は1であるので、その屈折率
差Δnは2.4と大きくなる。したがつて、式(3)によ
り、KS=0.62πとなる。 In contrast, in the conventional semiconductor laser array device shown in FIG. 4, the crystal surface of the light emitting end face is damaged. Therefore, damage to the crystal surface comes into contact with the atmosphere. Since the refractive index Neff of the waveguide is 3.4 and the refractive index of the atmosphere is 1, the refractive index difference Δn is as large as 2.4. Therefore, according to equation (3), K S =0.62π.
このように、上記実施例の半導体レーザアレイ
装置は、従来の半導体レーザアレイ装置に比べ
て、光の散乱の程度が約20分の1となる。 In this way, the semiconductor laser array device of the above embodiment has a degree of light scattering that is approximately 1/20th that of the conventional semiconductor laser array device.
したがつて、上記実施例の半導体レーザアレイ
装置においては、0.1μm程度の深さの損傷が導波
路端面にあつても、その損傷による光散乱のレー
ザ特性に及ぼす影響は小さく、無視できる。 Therefore, in the semiconductor laser array device of the above embodiment, even if the waveguide end face is damaged to a depth of about 0.1 μm, the effect of the damage on the laser characteristics of light scattering is small and can be ignored.
また、上記実施例の半導体レーザアレイ装置で
は、従来の半導体レーザアレイ装置と比べて、屈
折率差|Neff−n|(=Δn)が小さくなるので、
第10頁の式(2)により求められる隣接するレーザス
トライプの長さの差tを大きくすることができ
る。 Furthermore, in the semiconductor laser array device of the above embodiment, the refractive index difference |Neff−n| (=Δn) is smaller than that of the conventional semiconductor laser array device.
The difference t between the lengths of adjacent laser stripes determined by equation (2) on page 10 can be increased.
したがつて上記実施例の半導体レーザアレイ装
置は、位相変換のための構成により、同時に隣接
するレーザストライプの長さの差tを大きくして
溝12の側壁面12aのエツチングによる損傷を
相対的に小さくすることができる。それにより、
エツチングの影響を除去することができる。 Therefore, the semiconductor laser array device of the above embodiment uses the configuration for phase conversion to simultaneously increase the difference t between the lengths of adjacent laser stripes to relatively reduce the damage caused by etching on the side wall surface 12a of the groove 12. Can be made smaller. Thereby,
The effect of etching can be removed.
第3図は、上記のようにして製造された半導体
レーザアレイ装置をレーザ発振させた場合に出射
端面から出射されるレーザ光の遠視野像であり、
接合面に平行な方向の光強度分布を示している。 FIG. 3 is a far-field image of laser light emitted from the emission end face when the semiconductor laser array device manufactured as described above is caused to oscillate;
It shows the light intensity distribution in the direction parallel to the bonding surface.
図に示すように、回折限界に近い単峰性ピーク
が安定に得られた。これは、各レーザストライプ
において発振した180゜位相モード導波光が埋込層
9、すなわち180゜位相変換部を通過することによ
り0゜位相モード出射光に変換されたためである。
このとき、上記の例においては、埋込層9と導波
路の屈折率差ΔnがΔn=0.135と比較的小さいた
め、埋込層9との境界面での光の反射率は約0.04
%となり、実際上ほとんど無視できるものとな
る。また、レーザ出射端面を劈開面により形成し
ているので、半導体レーザアレイ装置に180゜位相
変換部を設けたことによる発振しきい値の上昇、
量子効率の低下、および信頼性の低下はほとんど
見られなかつた。 As shown in the figure, a single peak near the diffraction limit was stably obtained. This is because the 180° phase mode guided light oscillated in each laser stripe passes through the buried layer 9, that is, the 180° phase converter, and is converted into 0° phase mode output light.
At this time, in the above example, the refractive index difference Δn between the buried layer 9 and the waveguide is relatively small, Δn=0.135, so the light reflectance at the interface with the buried layer 9 is approximately 0.04.
%, which can be practically ignored. In addition, since the laser emission end facet is formed by a cleavage plane, the oscillation threshold is increased due to the provision of a 180° phase conversion section in the semiconductor laser array device.
Almost no decrease in quantum efficiency or reliability was observed.
なお、この発明は、GaAs−AlGaAs系の半導
体材料を用いた半導体レーザアレイ装置以外に、
InP−InGaAsP系その他の半導体材料を用いた半
導体レーザアレイ装置にも適用可能である。 In addition to semiconductor laser array devices using GaAs-AlGaAs semiconductor materials, the present invention also applies to
It is also applicable to semiconductor laser array devices using InP-InGaAsP-based and other semiconductor materials.
また、この発明は、利得導波および屈折率導波
のいずれの導波機構を用いた半導体レーザアレイ
装置にも適用可能であり、実屈折率導波および利
得導波のいずれの導波構造を用いた半導体レーザ
アレイ装置にも適用可能である。 Furthermore, the present invention is applicable to semiconductor laser array devices that use either gain-guided or refractive index-guided waveguide structures, and can be applied to both real-refractive index-guided and gain-guided waveguide structures. It is also applicable to the semiconductor laser array device used.
さらに、各層の導電型を実施例の場合とすべて
反対にしてもよい。 Furthermore, the conductivity types of each layer may be reversed from those in the embodiment.
[発明の効果]
以上のようにこの発明によれば、劈開面からな
るレーザ出射端面を有し、180゜位相モード導波光
を0゜位相モード出射光に変換して前記レーザ出射
端面から出射させることができるので、しきい値
電流の上昇、量子効率の低下および信頼性の低下
を伴なうことなく、高出力動作時にも、安定に発
振するとともに回折限界の単峰性ピークの遠視野
像が得られる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the laser has a laser emitting end face made of a cleavage plane, converts 180° phase mode guided light into 0° phase mode emitting light, and emits it from the laser emitting end face. This enables stable oscillation and a diffraction-limited unimodal peak far-field pattern even during high-power operation without increasing threshold current, decreasing quantum efficiency, or decreasing reliability. is obtained.
第1A図はこの発明の半導体レーザアレイ装置
の一実施例の主要部を示す斜視図、第1B図は第
1A図のA−A断面図、第2図は同実施例の半導
体レーザアレイ装置の製造方法を説明するための
図、第3図は同実施例の半導体レーザアレイ装置
によるレーザ光の遠視野像を示す図、第4図は従
来の半導体レーザアレイ装置を示す斜視図であ
る。
図において、1はn−GaAs基板、2はn−
AlXGa1-XAsクラツド層、3はAlYGa1-YAs活性
層、4はp−AlXGa1-XAsクラツド層、5はn−
GaAs電流ブロツク層、6はp−AlXGa1-XAsク
ラツド層、7はp−GaAsキヤツプ層、8はV字
形溝、9はAlZGa1-ZAs埋込層、10は劈開面を
示す。
FIG. 1A is a perspective view showing the main parts of an embodiment of a semiconductor laser array device of the present invention, FIG. 1B is a sectional view taken along line AA in FIG. 1A, and FIG. 3 is a diagram for explaining the manufacturing method, FIG. 3 is a diagram showing a far-field image of laser light produced by the semiconductor laser array device of the same embodiment, and FIG. 4 is a perspective view showing a conventional semiconductor laser array device. In the figure, 1 is an n-GaAs substrate, 2 is an n-GaAs substrate, and 2 is an n-GaAs substrate.
Al X Ga 1 - X As clad layer, 3 is Al Y Ga 1-Y As active layer, 4 is p- Al
GaAs current blocking layer , 6 p - Al shows.
Claims (1)
れた半導体レーザアレイ装置において、 隣接する導波路の長さが一方の端部側において
所定の長さtずつ異なり、前記一方の端部側にお
ける前記複数の導波路の端面に絶縁性の半導体材
料層が形成され、前記半導体材料層には前記導波
路に垂直な劈開面からなる出射端面が形成されて
おり、前記所定の長さtは、 (2π/λ0)・|Neff−n|・t=(2m-1)π を満足するように設定され、λ0はレーザの発振波
長、Neffは前記導波路の屈折率、nは前記半導
体材料層の屈折率、mは自然数を表わし、前記導
波路の屈折率Neffが前記半導体材料層の屈折率
nと異なることを特徴とする半導体レーザアレイ
装置。[Scope of Claims] 1. In a semiconductor laser array device in which a plurality of waveguides are formed in parallel on a semiconductor substrate, the lengths of adjacent waveguides differ by a predetermined length t on one end side, and An insulating semiconductor material layer is formed on the end face of the plurality of waveguides on one end side, and the semiconductor material layer is formed with an output end face consisting of a cleavage plane perpendicular to the waveguide. The length t is set to satisfy (2π/λ 0 )・|Neff−n|・t=(2m−1)π, where λ 0 is the oscillation wavelength of the laser, and Neff is the refraction of the waveguide. A semiconductor laser array device, wherein n is a refractive index of the semiconductor material layer, m is a natural number, and a refractive index Neff of the waveguide is different from a refractive index n of the semiconductor material layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9408287A JPS63258091A (en) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | Semiconductor laser array device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9408287A JPS63258091A (en) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | Semiconductor laser array device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63258091A JPS63258091A (en) | 1988-10-25 |
| JPH0482197B2 true JPH0482197B2 (en) | 1992-12-25 |
Family
ID=14100555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9408287A Granted JPS63258091A (en) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | Semiconductor laser array device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63258091A (en) |
-
1987
- 1987-04-15 JP JP9408287A patent/JPS63258091A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63258091A (en) | 1988-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1325670C (en) | Combination index/gain guided semiconductor lasers | |
| EP0337688B1 (en) | Phase-locked array of semiconductor lasers using closely spaced antiguides | |
| JPS649752B2 (en) | ||
| US4792962A (en) | A ring-shaped resonator type semiconductor laser device | |
| JPS6343908B2 (en) | ||
| JP2004253811A (en) | Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same | |
| JP2723045B2 (en) | Flare structure semiconductor laser | |
| JP2005286288A (en) | Semiconductor laser element and array thereof | |
| JPH0431195B2 (en) | ||
| JPH01164077A (en) | Light-emitting diode and its manufacture | |
| WO2006030778A1 (en) | Semiconductor laser element and semiconductor laser element array | |
| JPH03268379A (en) | Semiconductor laser-chip and manufacture thereof | |
| US5727016A (en) | Spatially coherent diode laser with lenslike media and feedback from straight-toothed gratings | |
| JPH055391B2 (en) | ||
| US4764936A (en) | Semiconductor laser array device | |
| KR100576299B1 (en) | Semiconductor laser and element for optical communication | |
| JPH0482197B2 (en) | ||
| US6707835B2 (en) | Process for producing semiconductor laser element including S-ARROW structure formed by etching through mask having pair of parallel openings | |
| JP2613975B2 (en) | Periodic gain type semiconductor laser device | |
| JPH0671121B2 (en) | Semiconductor laser device | |
| JPS63150981A (en) | Semiconductor laser | |
| JPH055389B2 (en) | ||
| JPH0614575B2 (en) | Semiconductor laser device | |
| JPH0337876B2 (en) | ||
| JPH0440874B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |