FELD DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Halbleiterlaservorrichtung, insbesondere auf eine solche
Halbleiterlaservorrichtung, die eine Schwingung einer fundamentalen
Transversalmode bei einem großen Ausgang ermöglicht.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Fig. 3 (a) bis 3(d) zeigen einen Aufbau und eine
Betriebsweise einer herkömmlichen Halbleiterlaservorrichtung.
In Fig. 3 bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Halbleiter-
Lichtwellenpfad, welcher im allgemeinen einem aktiven
Bereich entspricht. Die Bezugsziffern 2 und 3 bezeichnen
Beschichtungen an den Hohlraumfacetten, und hierfür werden im
allgemeinen dielektrische Dünnfilme verwendet. Das Licht
wird bei der Übertragung durch den Lichtwellenleiterpfad 1
verstärkt. Wenn das Licht die Facette 2 erreicht, wird ein
Teil davon nach außen emittiert und der übrige Teil
reflektiert und bei der Übertragung durch den
Lichtwellenleiterpfad 1 wieder verstärkt. Wenn das Licht die Facette 3
erreicht, wird ein Teil davon nach außen emittiert und der
übrige Teil wieder reflektiert und wird durch den
Lichtwellenleiterpfad 1 übertragen.
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Wenn die Breite d des in Fig. 3 gezeigten
Lichtwellenleiterpfades 1 groß ist und außer der Grundmode (Mode der
Ordnung 0) eine Primär- oder Sekundärmode zugelassen Sind,
wird die Schwingungsmode aufgrund der Ungleichförmigkeit
der Dicke und Zusammensetzung des Lichtwellenleiterpfades,
der Ungleichförmigkeit der Injektionsstromdichte und der
Ungleichförmigkeit des Temperaturanstiegs instabil. Daher
wird in einigen Fällen eine Grundmodenschwingung erzielt,
aber in anderen Fällen wird eine Mode einer primären oder
sekundären Ordnung erzielt.
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Fig. 3(c) zeigt eine elektrische Feldverteilung
(Transversalmode) der Ordnung Null, der primären und der
sekundären Ordnungsmode im Lichtwellenleiterpfad.
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Wenn der Lichtwellenleiterpfad auf ca. 100 pm verbreitert
wird, um einen großen Ausgang zu erzielen, oszilliert eine
Vielfalt von Moden höherer Ordnungen gleichzeitig, und dann
wird ein Fernfeldmuster mit einer komplizierten
Konfiguration wie der in Fig. 3(d) gezeigten mit einer Mehrzahl von
Spitzen erzielt.
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Die herkömmliche Halbleiterlaservorrichtung ist wie oben
beschrieben beschaffen, und wenn die Breite des
Lichtwellenpfades in dem Maße verbreitert wird, daß die
Transversalmode höherer Ordnung zugelassen wird, um einen großen
Ausgang zu erzielen, kann der Laserstrahl aufgrund der
Erzeugung von Transversalmodeschwingungen höherer Ordnung,
welche durch die Vielzahl von unkontrollierbaren
Ungleichförmigkeiten beeinflußt werden, nicht auf einen Punkt
konzentriert werden. Des weiteren ist das Verhältnis des auf
das optische System einfallenden Lichtes zu dem gesamten
Lichtausgang niedrig, und des weiteren variiert die Art der
Transversalmodeschwingung sogar in der gleichen
Laservorrichtung, und das Laserverhalten variiert in großem Umfang
in Abhängigkeit von den Veränderungen des Injektionsstroms
und der peripheren Temperatur, wodurch keine Linearität und
keine Wiederholbarkeit der Charakteristiken erzielt wird.
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Im Journal of Applied Physics, Volume 48, No. 7, July 1977,
Seiten 3122-3124 beschreibt Wittke et. al. eine
Haltleiterlaservorrichtung, welche aus einer doppelten
Heteroübergangsstruktur so gebildet ist, daß nur eine Transversalmode
aufrechterhalten wird, wie von den
Fernfeldstrahlungsmustern bestätigt wird. Die Vorrichtung ist auf der
Ausgangsfacette mit einer antireflexiven Beschichtung von
Viertelwellenlänge versehen, welche einen mittleren reflexiven
Streifen beschreibt, welcher einen Modenwahlspiegel bildet.
Durch eine solche Anordnung wird eine Steuerung der
seitlichen Moden des Ausgangs der Vorrichtung erreicht.
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Im Japanese Journal of Applied Physics, Bd. 18, Nr. 5, Mai
1979, Seiten 976-974 beschreibt Ninagawa et. al. eine
Halbleiterlaservorrichtung mit einer auf dem rechten und linken
Außenbereich der Frontfacette der Vorrichtung
abgeschiedenen antireflexiven Beschichtung. Dies begrenzt die Laser-
Schwingung auf den schmalen Mittelabschnitt der aktiven
Schicht der Vorrichtung, so daß eine einzige
Transversalmode erhalten wird.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ziehlt auf die Lösung der
vorstehend beschriebenen Probleme ab. Demgemäß ist es Aufgabe der
Erfindung, eine Halbleiterlaservorrichtung zur Verfügung zu
stellen, die die Erzeugung eines großen Lichtausganges und
die Steuerung der Transversalmode ermöglicht.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung; es sollte jedoch klar sein, daß die detaillierte
Beschreibung und das spezifische Ausführungsbeispiel nur als
Erläuterung gegeben sind, da verschiedene Änderungen und
Modifikationen im Rahmen der Erfindung dem Fachmann aus
dieser detaillierten Beschreibung verständlich werden.
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Halbleiterlaservorrichtung, welche mit einem breiten
Lichtwellenleiterpfad versehen ist, über den eine
Transversalmode höherer Ordnung fortgepflanzt werden kann, wobei
zumindest eine Endfacette des Lichtwellenleiterpfades ein
Reflexionsvermögensprofil aufweist, bei dem das
Reflexionsvermögen bei der Mitte hiervon am größten ist, wodurch die
Emission der Transversalmode höherer Ordnung verhindert ist,
wobei sich die Laservorrichtung dadurch auszeichnet, daß
die eine Endfacette einen Bereich hohen Reflexionsvermögens
mit einer Breite von etwa einem Fünftel bis zu einer Hälfte
der Breite des Lichtwellenleiterpfades aufweist, der bei
einem mittleren Abschnitt hiervon angeordnet ist und einen
Bereich geringen Reflexionsvermögens aufweist mit einem
geringeren Reflexionsvermögen als der Bereich hohen
Reflexionsvermögens, der zu beiden Seiten des Bereiches hohen
Reflexionsvermögens angeordnet ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine
Halbleiterlaservorrichtung vorgesehen, welche mit einem breiten
Lichtwellenleiterpfad versehen ist, über den eine Transversalmode
höherer Ordnung fortgepflanzt werden kann, wobei zumindest
eine Endfacette des Lichtwellenleiterpfades ein
Reflexionsvermögensprofil aufweist, bei dem das Reflexionsvermögen
bei der Mitte hiervon am größten ist, wodurch die Emission
der Transversalmode höherer Ordnung verhindert ist, wobei
sich die Laservorrichtung dadurch auszeichnet, daß die eine
Endfacette einen Bereich hohen Reflexionsvermögens mit
einer Breite von etwa einem Fünftel bis zu einer Hälfte der
Breite des Lichtwellenieiterpfades aufweist, der bei einem
mittleren Abschnitt hiervon angeordnet ist und einen
Bereich geringen Reflexionsvermögens aufweist mit einem
geringeren Reflexionsvermögen als der Bereich hohen
Reflexionsvermögens, der zu beiden Seiten des Bereiches hohen
Reflexionsvermögens angeordnet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Es zeigt:
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Fig. 1(a) und (b) Diagramme, welche eine perspektivische
Ansicht und eine Querschnittansicht einer
Halbleiterlaservorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung darstellen;
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Fig. 2 ein Diagramm, welches ein Fernfeldmuster
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel von
Fig. 1 darstellt;
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Fig. 3(a) bis (d) Diagramme, welche eine
Halbleiterlaservorrichtung des Standes der Technik
darstellen;
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Fig. 4(a) und (b) Diagramme, welche eine
Halbleiterlaservorrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
darstellen; und
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Fig. 5 bis 8 Diagramme, welche Zusammenhänge zwischen
dem Verhältnis des Reflexionsvermögens
der Mode der höheren Ordnung zu dem
Reflexionsvermögen der Grundmode und der
Breite des Bereiches hoher
Reflexionsvermögen in der Halbleiterlaservorrichtung
darstellen, wobei die Breite des
Lichtwellenleiterpfades 150 um, 20 um, 30 um
bzw. 50 um beträgt.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
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Fig. 1 zeigt eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
wobei Fig. 1(a) eine perspektivische Ansicht davon und Fig.
1(b) ein Diagramm bei Betrachtung von oben auf die
Oberfläche des Lichtwellenleiterpfades darstellt und die
Grundschwingung darstellt. In Fig. 1 bezeichnet das
Bezugszeichen 1 einen Lichtwellenleiterpfad, das Bezugszeichen 3
eine
Übertragungsschicht der hinteren Facette, das
Bezugszeichen 21 eine Übertragungsschicht geringen
Reflexionsvermögens an der vorderen Facette. Ein Bereich 4 hohen
Reflexionsvermögens ist im Mittelabschnitt des
Lichtwellenleiterpfades 1 gebildet.
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Die Vorrichtung arbeitet wie folgt.
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In der Halbleiterlaservorrichtung mit breitem
Lichtwellenleiterpfad können sich eine beträchtliche Anzahl von
Transversalmoden fortpflanzen, wie etwa einer nullten Ordnung,
einer primären Ordnung, einer sekundären Ordnung etc. Des
weiteren besteht fast kein Unterschied zu der Ordnungszahl
in den Verstärkungen, welche in diesen Transversalmoden
erhalten werden. Folglich hängt das Auftreten solcher
Transversalmoden von diesem geringen Unterschied in der
Modenverstärkung ab, wenn die Reflexionsvermögen an der Facette
gleichförmig ist. Gewöhnlich besteht eine
Wahrscheinlichkeit, daß die Mode der nullten Ordnung oszilliert, aber
Transversalmoden in einer Mehrzahl von Ordnungszahlen
oszillieren, da die Ungleichförmigkeit wie oben beschrieben
etwas vorhanden ist.
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Bei der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich die
FacettenReflexionsvermögen der jeweiligen Transversalmoden
mit unterschiedlichen Ordnungszahlen stark voneinander, und
ein hohes Reflexionsvermögen wird nur im Mittelabschnitt
des Lichtwellenleiterpfades und niedrige Reflexionsvermögen
werden im verbleibenden Abschnitt erhalten. Daher ist das
Reflexionsvermögen in der Mode der nullten Ordnung mit
größerer Verteilungsleistung im Mittelabschnitt höher als in
den anderen Moden höherer Ordnung. Folglich erhöht sich der
Schwellenwert bei den Moden mit höherer Ordnung, und eine
Schwingung ereignet sich nicht leicht bei einer Mode mit
solch höherer Ordnung.
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel für ein Fernfeldmuster einer
Halbleiterlaservorrichtung dieses Ausführungsbeispiels.
Dieses Fernfeldmuster weist einen engen Halbwertwinkel von
ca. 1,5º und eine Konfiguration mit einer großen Spitze
ungefähr im Mittelabschnitt auf. Dies bedeutet, daß eine
fundamentale Schwingungsmode geleitet wird. Zu beiden Seiten
davon ist jeweils eine kleine Schulter oder Spitze zu
sehen, von welchen anzunehmen ist, daß es sich um Ringe
haridelt, welche erzeugt werden, wenn das Licht an der Grenze
zwischen den Abschnitten hohen Reflexionsvermögens und
geringen Reflexionsvermögens gebeugt und überlagert wird.
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Es wird nun die Breite des Abschnitts 4 hohen
Reflexionsvermögens betrachtet. In einem Fall, in dem ein
AlGaAs-Laser eines SBA (self-aligned bent active layer)-Typs mit
einer aktiven Al0,15Ga0,85As-Schicht von 0,06 um Dicke und
eine Al0,45Ga0,55As-Mantelschicht angenommen wird, wenn die
Breite 2T des aktiven Bereiches, d.h. die Breite des
Lichtwellenleiterpfades 150 um beträgt, dann sind die erlaubten
Transversalmoden von der nullten, primären, . . . 98sten
Ordnung. Falls unter diesen Moden die Grundmode im Vergleich
zu den übrigen Moden einen ausreichend niedrigen
Schwellenwert aufweist, kann die fundamentale Transversalmode
selektiv oszilliert werden.
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Fig. 5 zeigt ein Verhältnis das Reflexionsvermögen gegen
die fundamentale (nullte Ordnung) Mode (überlappende
Integrale der Mode einer höheren Ordnung außer der
standardisierten Grundmode und dem Rechteck mit der Breite 2B) zu
dem Reflexionsvermögen gegen die Mode mit einem sekundären
großen Reflexionsvermögen (überlappendes Integral der Mode
einer höheren Ordnung außer der standardisierten Grundmode
und dem Rechteck mit der Breite 2B) in einem
Halbleiterlaser, bei dem die Breite 2T 150 um beträgt, eine
Beschichtung mit einem dielektrischen Film mit dem
Reflexionsvermogen Rf zum Bereich mit der Breite 2B des Mittelabschnitts
geleitet wird, und das Reflexionsvermögen der übrigen
Abschnitte 0% beträgt. Die Zahl 100% bedeutet, daß es keine
Modenselektivität gibt, und sie zeigt an, daß bei einem
kleineren Wert die Wahrscheinlichkeit der Wahl der Mode der
nullten Ordnung besteht. Aus dieser Figur ist zu ersehen,
daß die Selektivität verbessert wird, wenn die Breite 2B
des Bereiches 4 hohen Reflexionsvermögens 40 bis 70 um
gegen die Breite 2T des aktiven Bereiches (150 um) beträgt.
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Die ähnliche Rechnung wird in Fällen durchgeführt, in denen
die Breite 2T des aktiven Bereiches 20 um, 30 um und 50 um
beträgt, wobei die jeweiligen Eigenschaften in den Figuren
6, 7 und 8 dargestellt sind. In allen Fällen, in denen der
Abschnitt mit ca. 1/3 der Breite 2T des aktiven Bereiches
zu einem Abschnitt 4 hohen Reflexionsvermögens gemacht
wird, kann das Reflexionsvermögen derjenigen Mode, welche
leicht oszilliert, gefolgt von der Grundmode, im Vergleich
zum Reflexionsvermögen der Grundmode, ähnlich wie im Fall
der Fig. 5, auf ca. 60 bis 70% verringert werden. Wie aus
dieser Tatsache zu ersehen ist, sollte die Breite des
Abschnittes 4 hohen Reflexionsvermögens am wirksamsten zu
etwa 1/5 bis 1/2 der Breite des Laserwellenleiterpfades 1
gemacht werden.
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Die Schwellenverstärkung g in einem Halbleiterlaser mit
einem Reflexionsvermögen Rf der Frontfacette, einem
Reflexionsvermögen Rr der Rückfacette, einem Streu- und
Absorptionsverlust α(cm&supmin;¹) und einer Hohlraumlänge L ist ungefähr
in der folgenden Gleichung wiedergegeben.
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gt = α - nRfRr/2L
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Wenn der SBA-Laser mit einem aktiven Bereich von 150 um
Breite betrachtet wird, ist gegen die Grundmode α=10cm&supmin;¹,
L=500 um, und eine Schwellenverstärkung von gto=10-10 n (Rf
Rr) erforderlich. Wenn im Gegensatz hierzu ein Abschnitt
hohen Reflexionsvermögens mit 50 um Breite entsprechend
einem
Drittel von 150 um erzeugt wird, wie es in Fig. 5 zu
sehen ist, wird das Reflexionsvermögen der Frontfacette
gegen die Mode (Mode X), welche leicht oszilllert, gefolgt
von der Grundmode, 0,655 Rf derjenigen gegen die Grundmode,
und die bei der Mode X für die Schwingung erforderliche
Verstärkung wird durch die folgende Gleichung
wiedergegeben.
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gtx = 10 - 10 n(0,655 Rf Rr)
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=10 - 10 n(Rf Rr) - 10 n(0,655)
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=gto- 10 n(0,655)
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= gto + 4,2
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Wie aus dieser Gleichung zu ersehen ist, ist die
Verstärkung gt um 4,2 cm&supmin;¹ größer als die gegen die Grundmode
erforderliche Schwellenverstärkung. Dieser
Verstärkungsunterschied von 4,2 cm&supmin;¹ ist ein Wert, welcher gegen
unvorhersehbare Störungen wie etwa Verarbeitungsfehler und
Ungleichförmigkeit im Kristall ausreicht, und eine
Grundmodenschwingung kann sicherlich erreicht werden.
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Als nächstes folgt eine Beschreibung des Verfahrens zur
Herstellung des Facettenreflexionsvermögensfilms im
vorliegenden Ausführungsbeispiel.
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Das Verfahren zur Herstellung des
Facettenreflexionsvermögensfilms im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist im Grunde
das gleiche wie das übliche Herstellungsverfahren. Es
besteht jedoch ein einziger Unterschied darin, daß der
Abschnitt hohen Reflexionsvermögens nur in einem Abschnitt
der Facette erzeugt wird. Da bei einem üblichen
Herstellungsverfahren eine Beschichtung geringen
Reflexionsvermögens ausgeführt und daraufhin ein Abschnitt großen
Reflexionsvermögens abschnittweise hergestellt wird, wird die
folgende Beschreibung ebenfalls in dieser Reihenfolge
durchgeführt.
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Wenn der Brechungsindex des dielektrischen Materials für
die Beschichtung [Neff] beträgt (wobei es sich bei Neff um
einen äquivalenten Brechungsindex im Halbleiterkristall für
die betrachtete Mode handelt, welcher in Lasern mit AlGaAs-
Serien im allgemeinen 3,4 bis 3,5 beträgt), kann das
Reflexionsvermögen zum niedrigsten Wert, d.h. Null gemacht
werden, indem man die Dicke des Films aus dielektrischem
Material zu 1/4 der Wellenlänge der Wellenlänge λ&sub0; des
betrachteten Lichtes oder mit einem ungeradzahligen Multiplikator
zu einem vielfachen Wert davon macht. Beispielsweise kann
das Reflexionsvermögen gegen ein Schwingungslicht von 0,8
um Wellenlänge zu Null gemacht werden, indem man die Dicke
des Films aus dielektrischem Material mit einem
Brechungsindex von 1,85 zu 0,108 um oder 0,324 um usw. macht. Für
den Film aus dielektrischem Material kann Al&sub2;O&sub3; (N: = 1,76)
oder Si&sub3;N&sub4; (N: = 1,9) verwendet werden. Dieses Material
wird in einer erwünschten Dicke auf einer Facette einer
Halbleiterlaservorrichtung durch ein
Elektronenstrahlabscheidungsverfahren oder ein Plasma-CVD-Verfahren
abgeschieden und dadurch ein Abschnitt 21 geringen
Reflexionsvermögens hergestellt.
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Der Abschnitt 4 hohen Reflexionsvermögens wird mit einer
Mehrlagenbeschichtung aus SiO&sub2; und a-Si (amorphem Silizium)
hergestellt, und das Reflexionsvermögen von ca. 95% kann
normalerweise mit mehreren Schichten einfach hergestellt
werden. Um diese Mehrfachschicht unter gleichzeitiger
Steuerung ihrer Dicke auf einem gewünschten Abschnitt der
Laserfacette herzustellen, wird zuerst ein Wafer gespalten,
um eine Mehrzahl von Laserchips in einem baren Zustand
anzuordnen, und dieser wird auf eine flache Oberfläche wie
etwa eine Glasplatte zur Herstellung einer Facette fixiert,
auf welcher die Lagenbeschichtung in Richtung nach oben
durchgeführt wird. Als Fixierung kann eine Abdeckschicht
verwendet werden. Als nächstes wird die
Beschichtungsschicht 21 geringen Reflexionsvermögens auf der Fatte
hergestellt, gefolgt von dem oben beschriebenen
Herstellungsprozeß.
Als nächstes wird Fotolack auf die gesamte
Oberflagche aufgetragen, und es wird eine Belichtung in einer
gewünschten Breite auf einem Mittelabschnitt des Streifens
(aktive Schicht) durchgeführt. Eine Entwicklung wird
durchgeführt, um den Fotolack nur an dem belichteten Abschnitt
zu entfernen, und die oben beschriebene SiO&sub2;/a-Si-Schicht
wird auf dem in diesem Zustand befindlichen Teil etwa durch
Elektronenstrahlabscheidungsverfahren abgeschieden. Danach
wird der verbliebene Fotolack mit einem Lösungsmittel wie
etwa Aceton entfernt, und die auf dem Fotolack
abgeschiedene SiO&sub2;/a-Si-Schicht wird zusammen mit dem Fotolack
entfernt, wodurch eine SiO&sub2;/a-Si-Schicht nur im
Mittelabschnitt des Streifens erzeugt wird.
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Der schwierigste Punkt dieses Verfahrens liegt im genauen
Ausrichten des Musters auf den Mittelabschnitt des 150 um
breiten Streifens. Obwohl der Streifen von der
Musteroberfläche des Teils gut zu sehen ist, ist er kaum sichtbar,
wenn die Strukturierung auf der Facette ausgeführt wird.
Deshalb wird zuvor im Waferzustand eine Mesa-Ätzung
durchgeführt, um die Chips voneinander zu trennen. Dann ist die
mesa-geätzte Position als eine V-Rillenkonfiguration aus
der Facettenrichtung im Teil-Zustand sichtbar, und die
Beurteilung kann leicht durchgeführt werden. Folglich, wenn
das Muster auf diesen mesa-geätzten Abschnitt ausgerichtet
ist, kann ein Muster mit einer gewünschten Breite
automatisch im Mittelabschnitt jedes Streifens gebacken werden.
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Da in diesem Ausführungsbeispiel eine Fotolithographie mit
Abscheidung eines Fotolacks auf der Facette durchgeführt
wird, ist die Steuerung der Fotolackdicke schwieriger als
im üblichen Falle, und die Genauigkeit der Musterdicke wird
etwa +3 um. Da des weiteren die Position des Musters auf
die durch das Mesa-Ätzen erzeugte V-förmige Rille
ausgerichtet wird, ist die positionale Genauigkeit ±2 um. Da
jedoch, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, ein Fehler von 110 bis
±15 um bei der Breite des Abschnitts hohen
Reflexionsvermögens
zugestanden werden kann, und wenn die Breite innerhalb
der oben erwähnten Genauigkeit liegt, ergeben sich keine
Probleme.
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Die Figuren 4(a) und (b) zeigen weitere
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind die
Oberflächen auf der linken und rechten Seite des Abschnitts hohen
Reflexionsvermögens 4 vertikal zur Facette des Lasers
ausgeführt, wodurch im Fernfeldmuster Ringe wie in Fig. 2
gezeigt entstehen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
4(a) sind die Seitenflächen des Abschnitts 41 hohen
Reflexionsvermögens jedoch mit leichten Steigungen ausgeführt,
wodurch die Ringe reduziert werden.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4(b), während die Dicken
der Abschnitte 411 hohen Reflexionsvermögens als Dicken mit
einem gewünschtem Reflexionsvermögen ausgeführt sind, ist
das Reflexionsvermögen der Abschnitte 211 und 212 geringen
Reflexionsvermögens und des Abschnitts 411 hohen
Reflexionsvermögens richtig eingestellt, und die Wellenfronten des
aus beiden Abschnitten emittierten Lichts aufeinander
ausgerichtet, wodurch die oben erwähnten Ringe reduziert
werden. D.h. in dem Abschnitt 411 hohen Reflexionsvermögens
ergeben sich im allgemeinen Reflexionen aufgrund des
Brechungsindexunterschieds zwischen dem Abschnitt 411 hohen
Reflexionsvermögens und der Außenseite, und das
Reflexionsvermögen der gesamten Vorrichtung wird von dem
Phasenverhältnis zwischen dem an der Oberfläche des Abschnitts 411
reflektierten Licht und dem an der Grenzfläche zwischen der
Schicht 411 und dem Laserkristall reflektierten Licht
bestimmt. Da dieses Reflexionsvermögen periodisch erhöht und
abgesenkt wird, wenn die Dicke des Abschnitts 411 hohen
Reflexionsvermögens erhöht wird, ist es möglich, eine Dicke,
welche ein gewünschtes Reflexionsvermögen erfüllt, sowie
gleichzeitig eine später zu beschreibende Dicke zu
erhalten.
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Wenn beispielsweise ein Bereich des Abschnitts 411 hohen
Reflexionsvermögens mit der Dicke von 1,5 um aus Material
mit einem Brechungsindex von 1,5 gegen den Laser mit der
Wellenlänge von 750 nm erzeugt wird, entspricht das aus den
Bereichen 211 und 212 geringen Reflexionsvermögens
emittierte und durch den äußeren Raum fortgepflanzte Licht zwei
Wellenlängen in 1,5 um, und das Licht bei 1,5 um ab der
Emissionsoberfläche weist dieselbe Phase auf wie das Licht
an der Emissionsoberfläche. Andererseits entspricht das im
Bereich 411 hohen Reflexionsvermögens fortgepflanzte Licht
drei Wellenlängen in 1,5 um, und das Licht an der
Emissionsoberfläche am Abschnitt hohen Reflexionsvermögens
weist ebenfalls dieselbe Phase auf. Folglich erhalten das
vom Abschnitt 411 hohen Reflexionsvermögens emittierte
Licht und das von den Abschnitten 211 und 212 emittierte
Licht dieselbe Phase, wenn sie sich im Raum fortpflanzen.
Folglich werden die Ringe des Fernfeldmusters kleiner, und
das Licht kann wirksam in der Mitte konzentriert werden.
Mit anderen Worten wird die Verwendungswirksamkeit des
Lichts erhöht.
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Während im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ein BH
(Buried Hetero)-Laser beschrieben ist, kann die vorliegende
Erfindung auf Laser mit anderen Streifenkonfigurationen wie
etwa vom SBH (Strip Buried Hetero)-Typ oder vom SAS (Self-
Aligned Structure)-Typ, oder auf eine Schicht vom
Elektronenstreifentyp angewendet werden.
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Der Grund dafür, warum in der obenstehenden Beschreibung
der Begriff "Lichtwellenpfad" anstelle von "eine aktive
Schicht" verwendet wurde, ist, daß es bei der vorliegenden
Erfindung nicht wichtig ist, wo die Erzeugung und
Verstärkung durchgeführt wird, aber es wichtig ist, wie das Licht
geführt wird. Mit anderen Worten läßt sich die vorliegende
Erfindung auf eine LOC-Struktur als Halbleiterlaserstruktur
anwenden, in welcher die aktive Schicht auf einem
Lichtwellenpfad übergelagert ist, und diese aktive Schicht wird in
der Nachbarschaft der Hohlraumfacetten entfernt, um die
aktive Schicht nicht an den Facetten freizulegen und an den
Facetten nur den Lichtwellenpfad freizulegen.
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Während in dem oben dargestellten Ausführungsbeispiel eine
Fotolithographie zur Herstellung eines Bereiches hohen
Reflexionsvermögens mit schmaler Breite auf der Laserfacette
herzustellen, kann dieser Bereich durch direkte Abscheidung
unter Verwendung einer strukturierten Metallmaske
hergestellt werden. Da die seitlichen Oberflächenabschnitte des
Abschnitts hohen Reflexionsvermögens in diesem Fall die
richtige Steigung aufweisen, ergeben sich keine großen
Ringe im Licht des Lasers, wenn es nach außen emittiert
wird, und dies kann in einigen Fällen gelegen sein. Die
positionale Genauigkeit im Verfahren der Maskenabscheidung
ist jedoch im allgemeinen schlechter als diejenige der oben
beschriebenen Fotolithographie, un es wird angenommen, daß
die positionale Genauigkeit etwa +10 um wird.
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Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, bestebt
gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens eine Facette
eines Lichtwellenpfades aus einem Bereich hohen
Reflexionsvermögens mit einer Breite von etwa 1/5 bis 1/2 der Breite
des im Mittelabschnitt des Lichtwellenpfades liegenden
Lichtwellenpfades und einem Bereich mit niedrigerem
Reflexionsvermögen als der zu beiden Seiten des Bereiches hohen
Reflexionsvermögens gelegene Bereich hohen
Reflexionsvermögens, und das Facettenreflexionsvermögen erhält eine
Modenselektivität.
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Folglich erhält man auch in einer
Halbleiterlaservorrichtung mit breitem Lichtwellenpfad einfach eine Schwingung
der fundamentalen Transversalmode. Wenn somit die Grundmode
erhalten ist, kann das Licht durch eine Linse auf einen
Punkt fokussiert werden, und die gesamte Leistung kann auf
eine kleine Stelle konzentriert werden, welche von der
Beugungsfähigkeit des optischen Systems abhängt, wodurch es
möglich wird, eine Grundmodenschwingung auch bei einer
Erregung der Laserfacette eines Festkörperlasers wie auch
eine optische Aufzeichnung zu erhalten, und des weiteren wird
eine hochwirksame Wellenlängenkonversion durch Bestrahlung
eines SGH-Materials mit solchem Laserlicht ermöglicht.