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    • 专利摘要:

    公开号:WO1990000322A1
    申请号:PCT/JP1989/000123
    申请日:1989-02-08
    公开日:1990-01-11
    发明作者:Toshiaki Fukunaga；Akihiro Hashimoto；Nozomu Watanabe；Erik Paul Zucker
    申请人:Oki Electric Industry Co., Ltd.；
    IPC主号:H01S5-00
    专利说明:
    [0001] 明 半導体レ ーザア レ イ
    [0002] 技 術 分 野
    [0003] 本発明は、 位相 同期高 出力半導体レ ー ザ ア レ イ に関 する も のであ る 。 背 景細技 術
    [0004] 従来こ の種の高 出力ま で単峰性の遠視野像を有する 位相同期半導体レ ー ザ ア レ イ は、 文献、 ハイ - ハ0 ヮ ー
    [0005] 5 7 5 mW 、 シ ン ク， ノレ - ロ ブ ド 、 イ ミ シ ヨ ン 、 フ ロ ム、 ァ 、 フ ェ イ ズ ド - ア レ イ レ 一 ザ 、 エ レ ク ト ロ ニ ク ス 、 レ タ 一 ス ( High - Power 5 7 5 mW ， S in le - L o b e d ， Emi ss i on , From ， a ， Phased 一 Array Laser ， Elect roni cs , Le t ters ， VOL 2 1 ,
    [0006] 1 4 、 1 9 8 5 、 p p 6 0 3 - 6 0 5 ) に開示され る も のカ あ った 。
    [0007] 第 1 図に従来の素子のス 卜 ラ イ ： 7° ハ。 タ ー ン図 を示 し て説明する 。
    [0008] する わち、 こ の素子のス ト ラ イ プ ハ。 タ ー ン は、 3 つ の領域 2 0 、 2 1 、 2 2 に分かれてお り 、 いずれの領 域で も ス ト ラ イ プ ビ ツ チは 1 0 im で あ る 。
    [0009] しか し、 端面近傍の領域では、 半 ビ ツ チ （ 5 Am ) だけス ト ラ イ プをず らす ·。 フ、 ドラ イ ： °幅は最低次のモ ー ドを選択的に取 り 出すため、 非対称に し、 0. 5 〜 4 の範囲で単調に変化させている 。 そ して、 中心部 に非対称にス 卜 ラ イ プ ピ ッ チを変化させた電流の通路 2 3 をプ ロ ト ン注入に よ っ て形成 し、 かつ光出射部 2 4 は、 その電流の通路 2 3 をオ フ セ ッ 卜 させる 。 従 つ て、 最高次のス 。 一 モー ドの利得を減少させ、 さ ら に最低次のス 。 一 モ ー ド発振を容易にする も の で あ った o
    [0010] しか し が ら、 従来の素子は利得導波で有る ために、 高出力では、 ビ ー ム の放射角が変化する と い う 問題点 があ った 。 ま た 、 この素子の特性は、 中心部のス 卜 ラ ィ プ長 と 端面領域のス 卜 ラ イ プ長さ に大き く 依存する の で、 単峰性の遠視野像を有する位相同期半導体レ ー ザア レ イ を歩留ま り 良 ぐ 取 り 出すのに複雑る工程が必 要であ る と い う 問題点があ った 。
    [0011] 本発明の 目 的は、 上述の問題点に鑑み、 ビ ー ム の放 射角の変動が防止で き 、 歩留ま り が良 く 、 かつ高出力 単峰性の遠視野像を有する位相同期半導体レーザァ レ ィ を提供する も のである 。 発 明 の 開 示
    [0012] 本発明は、 こ の 種の半導体レ ーザア レ イ において 、 基板上に 、 ア ン ド ープ多重量子井戸活性層を介して形 成された光導波層 と 、 前記光導波層上に形成され、 所 所幅のス ト ラ イ プを介在する と 共に、 不純 ^を熟拡散 して超格子層を無秩序化 した複数の電流の通路を有す る超格子光導波層 と を具備 した も ので あ る 。 こ の こ と に よ っ て 、 出射光の放射角が安定化される と 共に、 最 高次のス 。 一 モ ー ドの利得を減少させ、 さ ら に最低 次のス 一 ° ー モ 一 ド、発振が容易に ¾ る 。 図面の簡単な説明
    [0013] 第 1 図は従来の非対称オ フ セ ッ 卜 レ ーザの ス ト ラ イ ；7。 タ ー ン図 、 第 2 図は本発明の半導体レ ーザア レ イ の製造工程図であ る 。 発明を実施する ための最良の形態
    [0014] 以下、 本発明の半導体レ ーザア レ イ の製造方法を第 2 図 を用い て説明する 。
    [0015] 先ず、 第 2 図（a)に示す よ う に 、 n 型 GaAs 基板 J上に、 n A xGa _„As ク ラ ッ ド層 2 、 ア ン ド ー フ。 A YGa 1 _yAs / GaAs 多重量子井戸活性層 .？ 、 P 型 AAyGa —yAs 光導 波層 4 及び n 型 A£zGa i _zAs / GaAs 超格子光導波層 5 を有機金属気層成長法や分子餱ェ ビ タ キ シ ャ ル成長法 に よ っ て順次櫝層する 。
    [0016] その後前記超格子光導波層 5 上に Si02 保護嫫 6 を 5 0 0 厚程度形成する 。
    [0017] 尚、 こ の場合前記多重量子井戸活性層 3 の量子井戸 の ¾、 障壁の厚み及び組成 Y は、 発振 し き い値電流が 小さ く ¾ る よ う に設定 し、 量子井戸の幅を変えて発振 波長を決め る 。
    [0018] 次に、 第 2 図（b)に示す よ う に上記 Si02 保護膜 6 上 に 、 レ ジ、 ス ト 膜 7 を被着する 。
    [0019] その後通常の リ ン グ ラ フ ィ 一技術を用いて、 位相同 期に必要な適当 な幅、 間隔お よ び本数のス ト ラ イ プ領 域の レ -クス ト 膜 7 を除去 し 、 それか ら zn イ オ ン注入 を加速電圧力 S 1 0 0 keV で注入量が 2 X 1 015 CTTT2 程 度で行 う 。
    [0020] その後、 第 2 図（c)に示す よ う に 、 レ ジ ス ト 7 を除去 した後、 レ ス ト S を Si02 保護膜 6 の全面に形成す る 。 それか ら 、 通常の リ ソ グ ラ フ ィ 一技術を用いて、 ス ト ラ イ ： 7°領域外の レ ジ ス ト S を除去する 。
    [0021] そして、 加速電圧が 8 0 keV で注入量が 5 X 1 01 4 CTT2 程度の Si イ オ ン注入を行い 、 その後レ ヅ ス ト膜 S と Si02 保護膜 6 と を除去する 。
    [0022] 次に 、 第 2 図（d)に示す よ う に 、 前記超^子光導波層 5上に、 P 型 ^xGa Λ— xAsク ラ ッ ド層 9 お よ び P 型 GaAs キ ャ ッ プ層 J 0 を順次櫈層する 。
    [0023] その後、 8 0 0 Ό 、 1 5 分程度の熱処理を行い、 ィ オ ン注入 した Ζη お よ び Si を拡散させる 。
    [0024] これに よ つ て、 Zn イ オ ン及び Si イ オ ンを注入 した 図 中斜線で示す超格子部分に超 ¾子の無秩序化が生 じ 但し 、 イ オ ン注入 件の加速電圧お よ び注入量は多 重量子井戸活性層 3ベ Z n イ オ ン及び S i イ オ ン が拡散 して こ な い よ う に設定する 。
    [0025] 従 っ て、 超格子光導波層 5 にお て、 電流の通路 と ¾ る無秩序化させた P 型 A YGa！ _yAs 領域 J 3 と電流狭 搾領域 と る る n 型 A£vGa 1 _vAs 超格子無秩序化領域 1 4 と が形成される 。 こ こ で、 光を閉込めを行 う 無秩序化 領域 J 3 ， 1 4 の屈折率は、 無秩序化されてい い超 格子光導波層 5 の屈折率に比べて小さ く な る よ う にす る
    [0026] 前記超格子光導波層 5 において、 超格子無秩序化領 域 J 4 の組成比が A vGa i— vAs ( Z > V > Y ) と ¾ り 、 かつ超格子光 波層 5 の屈折率が A^YGa i_YAsよ り 大き く る る よ う に、 かつ AAvGa i— vAs よ り 小さ く な る よ うに 障壁 と 井戸 と の層厚比を設定する 。 する と キ ヤ リ ア濃 度は 1 01 8 一5 程度で 2 0 0 ηηι 厚程度成長する 。
    [0027] その後、 P 型 GaAs キ ャ ッ プ層 J 0 表面に P 側電極
    [0028] 1 を、 上記 n 型 GaAs 基板 1 裏面に n 側電極 2 を蒸 着法に よ り それぞれ形成する 。
    [0029] 上述の工程か ら得 られた半導体レーザア レ イ では、 電流の通路と な る P 型 A YGa 1 _yAs 領域 J と 、 itせ 閉 じ込め られる無秩序化されてい い超格子光導波層 5 を前記超袼子光導波層に対 し、 水平方向へ交互に並 ぶ よ う に分離 している ので、 最高次ス ー ハ。 一 モ ー ドの 電界は電流の通路 と な る P 型 A YGa i _YAs 領域 i 3の下 では 、 ゼ ロ に近い値を と る 。
    [0030] これに よ つて、 最低次のス 一 ハ0 — モ ー ドの電界は P 型 A YGa i _TAs領域 3 の下で も 、 有限の比較的大き な 値を有するため 、 最高次のス ーハ。 一モー ドの利得が非 常に小さ く な る 。
    [0031] 従って最低次のス ー ハ。 一 モ ー ド発振が容易に得られ る 。
    [0032] 尚、 不純物の選択に よ って は ， n 型基板に限 られる わけでは く 、 ま たその材料は、 例えば I nP 基板に格 子整合 した I nGa A^As 系ま たは GaA s 基板に格子整合 し た I nGa A P 系の も ので も 良い 。 産業上の利用可能性
    [0033] 以上説明した よ う に本発明に係る半導体レーザァ レ ィ は、 電流の通路と 光を導波する領域 と を分離 してい るため、 位相同期高出力半導体レ ーザで発振しやすい 最高次のス ー ハ ° ー モ 一 ドの利得が低減でき る 。 これに よ つて、 最低次のス ーハ。 一モ ー ド、の利得が最高次のス ーハ。 一モー ドの利得を上回 り 、 単峰性の遠視野像が実 現で き る 。 そ して、 イ オ ン注入 とその後の熱処理に よ る超格子の無秩序化を利用 して、 屈折率導波機構を構 成 しているので、 製造工程が簡単に ¾ る と共に歩留ま り が良 く ¾ り 、 発振光の放射角を高出力時でも 安定に で き る等の効果を持つ半導体レーザア レ イ を提供する こ とができ 、 産業上の利用可能性は極めて高 も の と ¾ る
    权利要求:
    Claims.請 求 の 範 囲
    1. 基板上に 、 ク ラ ッ ト 層、 多重量子井戸活性層 、 光 導波層、 超格子光導波層 を順次形成する工程 と 、
    前記超格子光導波層の所定部に不純物をィ オ ン注入 する工程 と 、
    前記ィ オ ン注入後に熱処理を して前記超格子光導波 層内に電流の通路 と な る超格子無秩序化領域を形成す る工程と を有する こ と を特徴 と する半導体レ ーザァ レ ィ の製造方法。
    i o
    2. 請求項 1 記載の超格子光導波層に对 し、 水平方向 へ交互に並ぶ よ う に電流の通路 と な る超格子無秩序化 領域を形成する工程 と を有する こ と を特徴 と する半導 体レ ーザ ア レ イ の製造方法。
    3. 基板上に、 順次形成されたク ラ ッ ド層 、 多重量子
    1 5 井戸活性層 、 光導波層 、 超格子光導波層 と 、
    前記超格子光導波層の所定部に 、 イ オ ン注入及び熱 処理 して形成された電流の通路 と な る超格子無秩序化 領域 と を具備することを特徴と する半導体レーザア レ イ 。
    4. 請求項 3 記載の超格子光導波層に対 し、 水平方向 0 へ交互に並ぶ よ う に形成された電流の通路 と ¾ る超格 子無秩序化領域を具備する こ と を特徴 と する半導体 レ 一ザ了 レ イ σ
    5. 請求項 3 記載の超格子光導波層内の電流の通路 と 光を導波する領域 と を分離した こ と を特徴と する半導 5 体 レーザア レ イ 。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-01-11| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1990-01-11| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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