JP2798720B2 - 半導体レーザアレイ - Google Patents
半導体レーザアレイInfo
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- JP2798720B2 JP2798720B2 JP1211930A JP21193089A JP2798720B2 JP 2798720 B2 JP2798720 B2 JP 2798720B2 JP 1211930 A JP1211930 A JP 1211930A JP 21193089 A JP21193089 A JP 21193089A JP 2798720 B2 JP2798720 B2 JP 2798720B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光情報処理またはレーザ加工等に使用する
半導体レーザアレイに関する。
半導体レーザアレイに関する。
一般に半導体レーザでは、光出力を高めるべく駆動電
流を増加させると、pn接合部が発熱し、しきい値電流密
度の増加と外部微分量子効率の低下とによって、光出力
が熱的に飽和する。各半導体レーザの最大光出力は、こ
の熱的飽和または光出力の増加に伴う光学的な端面破壊
により決定される。
流を増加させると、pn接合部が発熱し、しきい値電流密
度の増加と外部微分量子効率の低下とによって、光出力
が熱的に飽和する。各半導体レーザの最大光出力は、こ
の熱的飽和または光出力の増加に伴う光学的な端面破壊
により決定される。
半導体レーザから出射されるレーザ光の応用範囲の拡
大化に伴って、高出力なレーザ光の要求が高まってお
り、高出力なレーザ光を得る手段として、導波路を有す
る複数の半導体レーザを並設させてなる半導体レーザア
レイがある（K.Hamada etal.Solid−State Electronics
Vol.30,No.1 pp33−37,1987）。このような半導体レー
ザアレイには、各半導体レーザからのレーザ光の位相が
そろった位相同期型のものと、各半導体レーザからのレ
ーザ光の位相がそろっていない非位相同期型のものとの
２種類がある。
大化に伴って、高出力なレーザ光の要求が高まってお
り、高出力なレーザ光を得る手段として、導波路を有す
る複数の半導体レーザを並設させてなる半導体レーザア
レイがある（K.Hamada etal.Solid−State Electronics
Vol.30,No.1 pp33−37,1987）。このような半導体レー
ザアレイには、各半導体レーザからのレーザ光の位相が
そろった位相同期型のものと、各半導体レーザからのレ
ーザ光の位相がそろっていない非位相同期型のものとの
２種類がある。
上述した位相同期型の半導体レーザアレイでは、各導
波路に発生したレーザ光が位相同期するために、隣合う
導波路間の距離を約５μｍ以下に設定する必要がある。
ところがこのような構成では、各半導体レーザが密に並
設しているので、各半導体レーザから発生する熱に対し
て相互に影響されやすく、pn接合部の温度上昇が大きい
ので、光出力の飽和が生じやすくなって高出力のレーザ
光が得られない。
波路に発生したレーザ光が位相同期するために、隣合う
導波路間の距離を約５μｍ以下に設定する必要がある。
ところがこのような構成では、各半導体レーザが密に並
設しているので、各半導体レーザから発生する熱に対し
て相互に影響されやすく、pn接合部の温度上昇が大きい
ので、光出力の飽和が生じやすくなって高出力のレーザ
光が得られない。
このような各半導体レーザ間相互からの発熱の影響を
防止するためには、アレイ内の各半導体レーザを数十μ
ｍ以上離隔させた構成（各半導体レーザ間において位相
同期はかけられない非位相同期型の半導体レーザアレ
イ）とすればよい。ところがこの構成では、隣合う半導
体レーザが離れすぎているので、各半導体レーザから出
射されるビーム光を、レンズ等を用いて１点に集光させ
ることができないという難点がある。
防止するためには、アレイ内の各半導体レーザを数十μ
ｍ以上離隔させた構成（各半導体レーザ間において位相
同期はかけられない非位相同期型の半導体レーザアレ
イ）とすればよい。ところがこの構成では、隣合う半導
体レーザが離れすぎているので、各半導体レーザから出
射されるビーム光を、レンズ等を用いて１点に集光させ
ることができないという難点がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、導
波路の間隔を、端面近傍では短くして中央部では長くす
ることにより、各半導体レーザからの発熱の影響を低減
でき、しかもレンズ等を用いて各半導体レーザからのビ
ーム光を１点に集光させることができる半導体レーザア
レイを提供することを目的とする。
波路の間隔を、端面近傍では短くして中央部では長くす
ることにより、各半導体レーザからの発熱の影響を低減
でき、しかもレンズ等を用いて各半導体レーザからのビ
ーム光を１点に集光させることができる半導体レーザア
レイを提供することを目的とする。
本発明に係る半導体レーザアレイは、複数の導波路が
並設形成されているレーザチップよりなる半導体レーザ
アレイにおいて、前記レーザチップは、隣合った前記導
波路の間隔が第１の距離である一方の端面近傍の第１の
領域と、隣合った前記導波路の間隔が前記一方の端面か
ら他方の端面に向かうに従い拡がる中央の第２の領域
と、隣合った前記導波路の間隔が前記第１の距離よりも
広い第２の距離である他方の端面近傍の第３の領域とか
らなり、前記第１、第３の領域における前記導波路は前
記第２の領域における前記導波路よりもレーザチップ端
面に対して直交する方向に延在していることを特徴とす
る。
並設形成されているレーザチップよりなる半導体レーザ
アレイにおいて、前記レーザチップは、隣合った前記導
波路の間隔が第１の距離である一方の端面近傍の第１の
領域と、隣合った前記導波路の間隔が前記一方の端面か
ら他方の端面に向かうに従い拡がる中央の第２の領域
と、隣合った前記導波路の間隔が前記第１の距離よりも
広い第２の距離である他方の端面近傍の第３の領域とか
らなり、前記第１、第３の領域における前記導波路は前
記第２の領域における前記導波路よりもレーザチップ端
面に対して直交する方向に延在していることを特徴とす
る。
本発明の半導体レーザアレイにあっては、端面近傍で
は隣合う導波路の間隔が狭く、各導波路を経て端面から
出射される各レーザ光はレンズ等により１点に集光され
る。また中央部では隣合う導波路の間隔が広く、各半導
体レーザから発生される熱が隣合う半導体レーザに与え
る影響は少なくなり、光出力は熱的に飽和され難く、し
かも端面近傍では中央部よりも導波路がレーザチップ端
面に対して直交しているため、導波路内を伝わるレーザ
光はレーザチップ端面で効率良く反射され、光出力を大
きくできる。
は隣合う導波路の間隔が狭く、各導波路を経て端面から
出射される各レーザ光はレンズ等により１点に集光され
る。また中央部では隣合う導波路の間隔が広く、各半導
体レーザから発生される熱が隣合う半導体レーザに与え
る影響は少なくなり、光出力は熱的に飽和され難く、し
かも端面近傍では中央部よりも導波路がレーザチップ端
面に対して直交しているため、導波路内を伝わるレーザ
光はレーザチップ端面で効率良く反射され、光出力を大
きくできる。
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体
的に説明する。
的に説明する。
第１図は本発明に係る半導体レーザアレイの平面図、
第２図は第１図のII−II線における部分断面図である。
第２図は第１図のII−II線における部分断面図である。
第１図において10はレーザチップを示し、このレーザ
チップ10は平面視で、両端面11,12間の長さ（共振長）
が750μm,幅が600μｍである矩形状をなし、各半導体レ
ーザに対応させて計３本の導波路１を両端面11,12間に
並設形成してある。なお図中左側の端面11の反射率が90
％、右側の端面12の反射率が８％になるように、端面コ
ーティングを施している。
チップ10は平面視で、両端面11,12間の長さ（共振長）
が750μm,幅が600μｍである矩形状をなし、各半導体レ
ーザに対応させて計３本の導波路１を両端面11,12間に
並設形成してある。なお図中左側の端面11の反射率が90
％、右側の端面12の反射率が８％になるように、端面コ
ーティングを施している。
ここで第２図に基づき、本実施例の素子構造について
説明する。第２図において２はｎ−GaAs基板（Siドー
プ,n＝２×1018cm-3）であり、基板２上には、ｎ−Ga
0.58Al0.42Asクラッド層（Seドープ,n＝５×1018cm-3,
膜厚2.0μｍ）３、Ga0.58Al0.42As活性層（ノンドー
プ，膜厚0.07μｍ）４、ｐ−Ga0.58Al0.42Asクラッド層
（Znドープ,p＝２×1018cm-3,膜厚1.5μｍ）５、ｐ−Ga
Asキャップ層（Znドープ,p＝１×1019cm-3,膜厚0.5μ
ｍ）６がこの順に積層形成されている。ｐ−クラッド層
５及びキャップ層６は、所定ピッチにて逆メサ状に除去
されており、この除去部分にｎ−GaAsブロック層（Seド
ープ,n＝５×1018cm-3,膜厚1.0μｍ）７が形成されてい
る。本実施例では、各導波路１はリッジ状のストライプ
をなしている。なお、各導波路１において安定した基本
横モードを得るために、ブロック層７下端から活性層４
上面までの距離（ｔ）をｔ＝0.1〜0.2μｍとし、導波路
の幅（Ｗ）をＷ＝３〜４μｍとした。
説明する。第２図において２はｎ−GaAs基板（Siドー
プ,n＝２×1018cm-3）であり、基板２上には、ｎ−Ga
0.58Al0.42Asクラッド層（Seドープ,n＝５×1018cm-3,
膜厚2.0μｍ）３、Ga0.58Al0.42As活性層（ノンドー
プ，膜厚0.07μｍ）４、ｐ−Ga0.58Al0.42Asクラッド層
（Znドープ,p＝２×1018cm-3,膜厚1.5μｍ）５、ｐ−Ga
Asキャップ層（Znドープ,p＝１×1019cm-3,膜厚0.5μ
ｍ）６がこの順に積層形成されている。ｐ−クラッド層
５及びキャップ層６は、所定ピッチにて逆メサ状に除去
されており、この除去部分にｎ−GaAsブロック層（Seド
ープ,n＝５×1018cm-3,膜厚1.0μｍ）７が形成されてい
る。本実施例では、各導波路１はリッジ状のストライプ
をなしている。なお、各導波路１において安定した基本
横モードを得るために、ブロック層７下端から活性層４
上面までの距離（ｔ）をｔ＝0.1〜0.2μｍとし、導波路
の幅（Ｗ）をＷ＝３〜４μｍとした。
各導波路１の並設形成パターンは、レーザチップ10の
長手方向における３領域において異なっている。端面11
近傍の領域Ａでは隣合う導波路1,1間の間隔が狭くなっ
ており、中央の領域Ｂでは導波路１が放射状に拡がり、
隣合う導波路１、１間の間隔が徐々に拡がっており、端
面12近傍の領域Ｃでは隣合う導波路1,1間の間隔が広く
なっている。また、導波路１は領域Ａでは端面11に対し
て略直交する方向に延在しており、領域Ｃでは端面12に
対して略直交する方向に延在している。導波路１のリッ
ジ状ストライプの具体的な形状は、以下の通りである。
長手方向における３領域において異なっている。端面11
近傍の領域Ａでは隣合う導波路1,1間の間隔が狭くなっ
ており、中央の領域Ｂでは導波路１が放射状に拡がり、
隣合う導波路１、１間の間隔が徐々に拡がっており、端
面12近傍の領域Ｃでは隣合う導波路1,1間の間隔が広く
なっている。また、導波路１は領域Ａでは端面11に対し
て略直交する方向に延在しており、領域Ｃでは端面12に
対して略直交する方向に延在している。導波路１のリッ
ジ状ストライプの具体的な形状は、以下の通りである。
領域Ａの長さL1＝50μm, 領域Ｂの長さL2＝550μm, 領域Ｃの長さL3＝150μm, 領域Ａにおける導波路間距離D1＝３μm, 領域Ｃにおける導波路間距離D2＝100μｍ ここで、導波路１の屈曲部（領域A,B及びB,Cの境界）
は、放射損失を小さくするために円弧状をなし、この円
弧の曲率半径を少なくとも１〜2mm以上とすることが望
ましい。また両端に位置する導波路1,1からの放熱を良
好にするために、領域Ｃにおける両端の導波路１から側
面までの距離（第１図D3）はできるだけ長く（150μｍ
程度）とすることが望ましい。なお、端面11近傍におけ
る隣合った導波路の間隔D1を８μｍ以下にすれば、レン
ズ等により各導波路からのレーザ光を一点に集光でき
る。
は、放射損失を小さくするために円弧状をなし、この円
弧の曲率半径を少なくとも１〜2mm以上とすることが望
ましい。また両端に位置する導波路1,1からの放熱を良
好にするために、領域Ｃにおける両端の導波路１から側
面までの距離（第１図D3）はできるだけ長く（150μｍ
程度）とすることが望ましい。なお、端面11近傍におけ
る隣合った導波路の間隔D1を８μｍ以下にすれば、レン
ズ等により各導波路からのレーザ光を一点に集光でき
る。
次に、本発明と従来例とにおける電流−光出力特性の
比較について説明する。第３図は両例の特性を示すグラ
フであり、図中（ａ）は第1,2図に示す前述した本発明
例の場合の特性を表し、図中（ｂ）は第４図に示すよう
な従来例の場合の特性を表している。第４図はここに用
いた従来例の平面図であり、端面間の距離が750μｍの
レーザチップ20には、３本の導波路21が両端面間に並設
形成されており、隣合う導波路21,21の間隔はどの領域
においても同じ（６μｍ）である。
比較について説明する。第３図は両例の特性を示すグラ
フであり、図中（ａ）は第1,2図に示す前述した本発明
例の場合の特性を表し、図中（ｂ）は第４図に示すよう
な従来例の場合の特性を表している。第４図はここに用
いた従来例の平面図であり、端面間の距離が750μｍの
レーザチップ20には、３本の導波路21が両端面間に並設
形成されており、隣合う導波路21,21の間隔はどの領域
においても同じ（６μｍ）である。
第３図から理解されるように、従来例（ｂ）では光出
力が190mWにて飽和している。これに対して本発明例
（ａ）では、中央のレーザと両端のレーザとの間にて発
振にずれが生じるので、電流−光出力特性を示す曲線は
折れ曲がるが、240mWまで光出力は飽和しない。このよ
うに本発明の半導体レーザアレイでは従来に比して光出
力が熱的に飽和されにくい。
力が190mWにて飽和している。これに対して本発明例
（ａ）では、中央のレーザと両端のレーザとの間にて発
振にずれが生じるので、電流−光出力特性を示す曲線は
折れ曲がるが、240mWまで光出力は飽和しない。このよ
うに本発明の半導体レーザアレイでは従来に比して光出
力が熱的に飽和されにくい。
本発明の半導体レーザアレイでは、以上のように中央
部において隣合う導波路の間隔が広いので、各半導体レ
ーザ相互間から放出される熱による影響を低減でき、光
出力を増加することができる。また端面近傍では隣合う
導波路の間隔を狭くしているので、レンズ等を用いて各
半導体レーザからのレーザ光を一点に集光することがで
きる。
部において隣合う導波路の間隔が広いので、各半導体レ
ーザ相互間から放出される熱による影響を低減でき、光
出力を増加することができる。また端面近傍では隣合う
導波路の間隔を狭くしているので、レンズ等を用いて各
半導体レーザからのレーザ光を一点に集光することがで
きる。
以上詳述した如く本発明の半導体レーザアレイでは、
レーザチップは、隣合った前記導波路の間隔が第１の距
離である一方の端面近傍の第１の領域と、隣合った前記
導波路の間隔が前記一方の端面から他方の端面に向かう
に従い拡がる中央の第２の領域と、隣合った前記導波路
の間隔が前記第１の距離よりも広い前記第２の距離であ
る他方の端面近傍の第３の領域とからなり、前記第１、
第３の領域における前記導波路は前記第２の領域におけ
る前記導波路よりもレーザチップ端面に対して直交する
方向に延在しているので、レンズ等を使用して各半導体
レーザから出射されるレーザ光を一点に集光することが
できると共に、光出力が熱的に飽和されにくくなり、し
かもレーザチップ端面で効率良く反射されるため、レー
ザ光の高出力化を達成することができる。従って、光情
報処理，レーザ光加工における光源としての応用範囲の
一層の拡大を図れる等、本発明は優れた効果を奏する。
レーザチップは、隣合った前記導波路の間隔が第１の距
離である一方の端面近傍の第１の領域と、隣合った前記
導波路の間隔が前記一方の端面から他方の端面に向かう
に従い拡がる中央の第２の領域と、隣合った前記導波路
の間隔が前記第１の距離よりも広い前記第２の距離であ
る他方の端面近傍の第３の領域とからなり、前記第１、
第３の領域における前記導波路は前記第２の領域におけ
る前記導波路よりもレーザチップ端面に対して直交する
方向に延在しているので、レンズ等を使用して各半導体
レーザから出射されるレーザ光を一点に集光することが
できると共に、光出力が熱的に飽和されにくくなり、し
かもレーザチップ端面で効率良く反射されるため、レー
ザ光の高出力化を達成することができる。従って、光情
報処理，レーザ光加工における光源としての応用範囲の
一層の拡大を図れる等、本発明は優れた効果を奏する。
第１図は本発明に係る半導体レーザアレイの平面図、第
２図は第１図のII−II線における部分断面図、第３図は
電流−光出力特性を示すグラフ、第４図は従来の半導体
レーザアレイの平面図である。 １……導波路、２……基板、３……ｎ−クラッド層、４
……活性層、５……ｐ−クラッド層、６……キャップ
層、７……ブロック層、10……レーザチップ、11,12…
…端面
２図は第１図のII−II線における部分断面図、第３図は
電流−光出力特性を示すグラフ、第４図は従来の半導体
レーザアレイの平面図である。 １……導波路、２……基板、３……ｎ−クラッド層、４
……活性層、５……ｐ−クラッド層、６……キャップ
層、７……ブロック層、10……レーザチップ、11,12…
…端面
Claims (1)
- 【請求項１】複数の導波路が並設形成されているレーザ
チップよりなる半導体レーザアレイにおいて、 前記レーザチップは、隣合った前記導波路の間隔が第１
の距離である一方の端面近傍の第１の領域と、隣合った
前記導波路の間隔が前記一方の端面から他方の端面に向
かうに従い拡がる中央の第２の領域と、隣合った前記導
波路の間隔が前記第１の距離よりも広い第２の距離であ
る他方の端面近傍の第３の領域とからなり、前記第１、
第３の領域における前記導波路は前記第２の領域におけ
る前記導波路よりもレーザチップ端面に対して直交する
方向に延在していることを特徴とする半導体レーザアレ
イ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1211930A JP2798720B2 (ja) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | 半導体レーザアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1211930A JP2798720B2 (ja) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | 半導体レーザアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0376188A JPH0376188A (ja) | 1991-04-02 |
| JP2798720B2 true JP2798720B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=16614032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1211930A Expired - Fee Related JP2798720B2 (ja) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | 半導体レーザアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2798720B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4545502B2 (ja) * | 2004-03-04 | 2010-09-15 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイ |
| JP4827121B2 (ja) * | 2005-07-22 | 2011-11-30 | 日本無線株式会社 | レーダ測距装置におけるオフセット誤差校正方法 |
| JP5187525B2 (ja) * | 2009-02-17 | 2013-04-24 | セイコーエプソン株式会社 | 発光装置 |
| JP6094043B2 (ja) | 2012-03-16 | 2017-03-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| EP2816680A1 (de) * | 2013-06-18 | 2014-12-24 | PBC Lasers GmbH | Laser |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62268188A (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-20 | Canon Inc | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6387780A (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-19 | Nec Corp | アレイ型半導体レ−ザ装置 |
| JPH01238086A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1989
- 1989-08-17 JP JP1211930A patent/JP2798720B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0376188A (ja) | 1991-04-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |