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JPH02106986A - Phase-lock semiconductor array - Google Patents

Phase-lock semiconductor array

Info

Publication number
JPH02106986A
JPH02106986A JP63261020A JP26102088A JPH02106986A JP H02106986 A JPH02106986 A JP H02106986A JP 63261020 A JP63261020 A JP 63261020A JP 26102088 A JP26102088 A JP 26102088A JP H02106986 A JPH02106986 A JP H02106986A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
disordering
regions
layer
disordered
superlattice
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.)
Pending
Application number
JP63261020A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Fukunaga
敏明 福永
Ryozo Furukawa
古川 量三
Akihiro Hashimoto
明弘 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP63261020A priority Critical patent/JPH02106986A/en
Publication of JPH02106986A publication Critical patent/JPH02106986A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/11Comprising a photonic bandgap structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To change effective index distribution in a laser oscillation wavelength, and to make the gains of a fundamental super-mode larger than those of other super-modes by forming end-section disordering regions having refractive indices smaller than the refractive indices of disordering regions on the outsides of the disordering regions positioned at both striped end sections. CONSTITUTION:A plurality of disordering regions 31 are disposed into a superlattice optical guide 26 to a stripe shape. The disordering regions 31 are shaped by the disordering of a superlattice by implating the ions of Si as an impurity. End-section disordering regions 32 are formed near both end sections of the disordering regions 31 arranged to the stripe shape. This region 32 is doped with Si ions in concentration higher than the disordering regions 31 and promoted in disordering in the end-section disordering regions 31, and the refractive indices of the regions 32 are set so as to be made smaller than the refractive indices of the disordering regions 31. The disordering regions 31 and the end-section disordering regions 32 are brought to an N type by implanting Si ions, and an internal current constriction and an index waveguide mechanism are formed.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、超格子構造を不純物の拡散によって無秩序化
することにより、屈折率導波機構を形成する位相同期半
導体レーザアレイに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a phase-locked semiconductor laser array that forms a refractive index waveguide mechanism by disordering a superlattice structure by diffusion of impurities.

(従来の技術) 従来、このような分野の技術としては、特開昭62−1
4488号公報に記載されるものがあった。以下、その
構成を図を用いて説明する。
(Prior art) Conventionally, as a technology in this field, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-1
There was one described in Publication No. 4488. The configuration will be explained below using figures.

第2図は、前記文献に記載された従来の位相同期半導体
ケーザアレイ(以下、単にレーザアレイという)の−構
成例を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of the configuration of a conventional phase-locked semiconductor Kaeser array (hereinafter simply referred to as a laser array) described in the above-mentioned document.

図において、n形G a A s半導体基板1十には、
n形G a 0.4 A ’J □、6 A S下部ク
ラッド層2、アンドープG aA s/ G ao、3
 A、Il o、 y A S活性層3−p形G ao
4 A、ll o、2 A S光導波層4、アンドープ
G ag、 g5AN o、 o5A S / G a
g、 3A D o、 7 A S超格子光導波層5、
n形G a o、 3A、ll o 、 7A S上部
クラッド層6、及びn形GaAsキャップ層7が順次形
成されている。キャップ層7はストライプ状に形成され
ており、そのストライプ間隙下の上部クラッド層6と超
格子光導波層5には、不純物が拡散された拡散領域8が
形成されている。超格子光導波層5の拡散領域8は超格
子が無秩序化され、無秩序化領域9がストライプ状状に
形成されている。
In the figure, an n-type GaAs semiconductor substrate 10 includes:
n-type Ga 0.4 A 'J □, 6 A S lower cladding layer 2, undoped GaA s/G ao, 3
A, Ilo, y AS active layer 3-p type Gao
4 A, ll o, 2 A S optical waveguide layer 4, undoped G ag, g5AN o, o5A S/G a
g, 3A Do, 7A S superlattice optical waveguide layer 5,
An n-type Gao, 3A, llo, 7A S upper cladding layer 6 and an n-type GaAs cap layer 7 are sequentially formed. The cap layer 7 is formed in a stripe shape, and a diffusion region 8 in which impurities are diffused is formed in the upper cladding layer 6 and the superlattice optical waveguide layer 5 under the stripe gap. In the diffusion region 8 of the superlattice optical waveguide layer 5, the superlattice is disordered, and disordered regions 9 are formed in a stripe shape.

無秩序化領域9は超格子が不純物により無秩序化された
状態であり、その電気抵抗は無秩序化されていない超格
子光導波層5より低くなる。それ故、活性層3の無秩序
化領域9の下にある部分のみが利得領域となる。また、
無秩序化領域9の屈折率は、無秩序化されていない部分
より小さいので、無秩序化されていない超格子光導波層
5が導波領域となる。即ち、利得領域と導波領域が分離
されて存在することになる。
In the disordered region 9, the superlattice is disordered by impurities, and its electrical resistance is lower than that of the non-disordered superlattice optical waveguide layer 5. Therefore, only the part of the active layer 3 below the disordered region 9 becomes the gain region. Also,
Since the refractive index of the disordered region 9 is smaller than that of the non-disordered portion, the non-disordered superlattice optical waveguide layer 5 serves as a waveguide region. That is, the gain region and the waveguide region exist separately.

前記半導体基板1の下面側、及び上部クラッドJI6と
キャップ層7の上面側には、それぞれ電極10.11が
設けられ、これによってレーザアレイとしての形態を成
している。
Electrodes 10 and 11 are provided on the lower surface of the semiconductor substrate 1 and on the upper surfaces of the upper cladding JI 6 and the cap layer 7, respectively, forming a laser array.

以−ヒのように構成されたレーザアレイの製造は、次の
ようにして行なわれる。
The laser array constructed as described above is manufactured in the following manner.

先ず、半導体基板1上に、膜厚1.5μm程度の下部ク
ラッド層2、活性層3、膜厚0.2μm程度の光導波J
N4、膜厚0.7μm程度の超格子光導波層5、膜厚1
μm程度の上部クラッド層6、及び膜厚0.2μm程度
のキャップ層7を、有機金属気相成長法を用いて順次形
成する。
First, on a semiconductor substrate 1, a lower cladding layer 2 with a film thickness of about 1.5 μm, an active layer 3, and an optical waveguide J with a film thickness of about 0.2 μm are formed.
N4, superlattice optical waveguide layer 5 with a film thickness of about 0.7 μm, film thickness 1
An upper cladding layer 6 with a thickness of about .mu.m and a cap layer 7 with a thickness of about 0.2 .mu.m are sequentially formed using metal organic vapor phase epitaxy.

次いで、ストライプ状に形成されたキャップ層7をマス
クとしてZn等の不純物を拡散させ、上部クラッド層6
及び超格子光導波層5に拡散領域8を形成する。その際
、超格子光導波層5内の拡散領域8においては、超格子
が不純物によって無秩序化され、無秩序化領域9が形成
される。この無秩序化領域9は、チャツプ層7に対応し
てストライプ状を成す。
Next, impurities such as Zn are diffused using the striped cap layer 7 as a mask to form the upper cladding layer 6.
Then, a diffusion region 8 is formed in the superlattice optical waveguide layer 5 . At this time, in the diffusion region 8 in the superlattice optical waveguide layer 5, the superlattice is disordered by the impurity, and a disordered region 9 is formed. This disordered region 9 forms a stripe shape corresponding to the chap layer 7.

その後、半導体基板1の下面側、及び上部クラッド層6
とキャップ層7の上面側にそれぞれ電極10.11を設
ければ、所望のレーザアレイが得られる。
After that, the lower surface side of the semiconductor substrate 1 and the upper cladding layer 6
By providing electrodes 10 and 11 on the top surface of the cap layer 7 and the cap layer 7, a desired laser array can be obtained.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、−F記構成の位相同期半導体レーザアレ
イにおいては、単一基本スーパーモード発振を得ること
が難しく、双峰性の遠視野像をもつ最高次スーパーモー
ド発振しか得られないという課題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in a phase-locked semiconductor laser array having a -F configuration, it is difficult to obtain a single fundamental supermode oscillation, and the highest order supermode oscillation with a bimodal far-field pattern is difficult to obtain. The problem was that I could only get it.

即ち、上記構成の位相同期半導体レーザアレイから基本
スーパーモード発振を得るためには、微妙なサブミクロ
ンの微細加工を施す必要があり、実用上の工業的生産手
段としての微細加工により確実に基本スーパーモード発
振を得ることが極めて困難であった。
In other words, in order to obtain fundamental supermode oscillation from a phase-locked semiconductor laser array with the above configuration, it is necessary to perform delicate submicron microfabrication, and microfabrication as a practical industrial production method reliably achieves fundamental supermode oscillation. It was extremely difficult to obtain mode oscillation.

本発明は、前記従来技術がもっていた課題として、単一
基本スーパーモード発振を得ることが困難な点について
解決した位相同期半導体レーザアレイを提供するもので
ある。
The present invention provides a phase-locked semiconductor laser array that solves the problem of the prior art, which is that it is difficult to obtain single fundamental supermode oscillation.

(課題を解決するための手段) 本発明は前記課題を解決するために、半導体基板上に少
なくとも下部クラッド層、活性層、超格子光導波層及び
上部クラッド層が順次形成され、前記超格子光導波層内
にその超格子の無秩序化によって形成された無秩序化領
域かストライプ状に配設された位相同期半導体レーザア
レイにおいて、前記ストライフ状の両端部に位置する前
記無秩序化領域の外側に、その無秩序化領域の屈折率よ
りも小さな屈折率を有する端部無秩序化領域を形成した
ものである。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides at least a lower cladding layer, an active layer, a superlattice optical waveguide layer, and an upper cladding layer that are sequentially formed on a semiconductor substrate. In a phase-locked semiconductor laser array in which a disordered region formed by disordering of its superlattice in a wave layer is arranged in a stripe shape, outside the disordered region located at both ends of the stripe shape, An end disordered region having a refractive index smaller than that of the disordered region is formed.

前記端部無秩序化領域は、例えば不+、lt!物のイオ
ン注入を行ない、その不純物濃度を前記無秩序化領域よ
りも高くすることにより、容易に形成される。
The edge disordered region may be, for example, un+, lt! It can be easily formed by ion-implanting a substance and making the impurity concentration higher than that of the disordered region.

(作用) 本発明によれば、以上のように位相同期半導体レーザア
レイを構成しなので、ストライプ状の無秩序化領域の両
端部に位置し、その屈折率よりも小さな屈折率を有する
端部無秩序化領域は、レーザ発振波長における横方向の
実効屈折率分布を変化させることにより、基本スーパー
モードの利得を他のスーパーモードの利得より大きくす
るように働(。これにより、基本スーパーモード発振が
確実に得られ、単峰性の遠視野像を得ることができる。
(Function) According to the present invention, since the phase-locked semiconductor laser array is configured as described above, the edge disordered region is located at both ends of the striped disordered region and has a refractive index smaller than that of the striped disordered region. The region acts to make the gain of the fundamental supermode larger than that of other supermodes by changing the effective lateral refractive index distribution at the lasing wavelength (this ensures that the fundamental supermode oscillation A unimodal far-field image can be obtained.

また、前記端部無秩序化領域は、不純物をイオン注入に
よって供給し、その供給量を無秩序化領域より多くする
ことによって、容易に屈折率が下げられる。
Further, the refractive index of the end disordered region can be easily lowered by supplying impurities by ion implantation and making the amount of impurity supplied larger than that of the disordered region.

したがって、前記課題を解決することができる。Therefore, the above problem can be solved.

(実施例) 第1図は本発明の実施例を示す位相同期半導体レーザア
レイ(以下、単にレーザアレイという)の断面図である
(Embodiment) FIG. 1 is a sectional view of a phase-locked semiconductor laser array (hereinafter simply referred to as a laser array) showing an embodiment of the present invention.

このレーザアレイは、例えばn形のGaAs半導体基板
21を有しており、半導体基板21上には、n形Aρx
 G a 1、−x A s下部クラッド層22、n形
A fJ y G a 1−y A S光導波層23、
アンドープ活性層24、p形A −1! y G a 
1−y A s光導波層25、p形117Ga1−z 
As/GaAs超格子光導波層26、p形A、I) x
Gal、As上部クラッド層27、及びp形GaAsコ
ンタクト層28が順次形成されている。そして、半導体
基板21の下面側及びコンタクト層28の上面側には、
それぞれn (jlj電極29及びp側電極30が形成
されている。
This laser array has, for example, an n-type GaAs semiconductor substrate 21, and on the semiconductor substrate 21, an n-type Aρx
Ga 1, -x As lower cladding layer 22, n-type AfJ y Ga 1-y As optical waveguide layer 23,
Undoped active layer 24, p-type A-1! y G a
1-y As optical waveguide layer 25, p-type 117Ga1-z
As/GaAs superlattice optical waveguide layer 26, p-type A, I) x
A Gal, As upper cladding layer 27, and a p-type GaAs contact layer 28 are formed in this order. Then, on the lower surface side of the semiconductor substrate 21 and the upper surface side of the contact layer 28,
A n(jlj electrode 29 and a p-side electrode 30 are formed, respectively).

前記活性層24は、多重量子井戸構造もしくはA I!
 v G a 1−v A s層のいずれとしてもよい
The active layer 24 has a multiple quantum well structure or an AI!
It may be any of the vGa1-vAs layers.

また、超格子先導波層26は、平均組成がAρッGa1
−w As (y<w<x)となるようGこ1;章壁と
井戸の層厚比を設定し、厚さは例えば0.2μm程度と
する。この井戸幅は、発振波長で超格子の屈折率が平均
組成より大きくなるようにし、かつ光導波7!25の屈
折率より小さくなるように設定されている。
Further, the superlattice leading wave layer 26 has an average composition of AρGa1
The layer thickness ratio between the chapter wall and the well is set so that -w As (y<w<x), and the thickness is, for example, about 0.2 μm. This well width is set so that the refractive index of the superlattice is larger than the average composition at the oscillation wavelength and smaller than the refractive index of the optical waveguide 7!25.

前記超格子光導波層26内には、複数本の無秩序化領域
31がストライプ状に配設されている。
In the superlattice optical waveguide layer 26, a plurality of disordered regions 31 are arranged in a stripe shape.

この無秩序化領域31は、不純物として例えばSiのイ
オン注入によって超格子が無秩序化されて成るものであ
る。前記ストライプ状に配設された無秩序化領域31の
両端部付近には、端部無秩序化領域32が形成されてい
る。この端部無秩序化領域32は、Siイオンが無秩序
化領域31より高濃度に注入されて無秩序化がより促進
されており、その屈折率が無秩序化領域31の屈折率よ
り小さくなるように設定されている。Siイオンの注入
により無秩序化領域31と端部無秩序化領域32はn形
となり、内部電流狭窄と屈折率導波機構が形成されてい
る。
This disordered region 31 is formed by disordering the superlattice by implanting ions of Si as an impurity, for example. End disordered regions 32 are formed near both ends of the disordered regions 31 arranged in stripes. In this end disordered region 32, Si ions are implanted at a higher concentration than in the disordered region 31 to promote disordering, and its refractive index is set to be smaller than the refractive index of the disordered region 31. ing. By implanting Si ions, the disordered region 31 and the end disordered region 32 become n-type, forming internal current confinement and a refractive index waveguide mechanism.

次に、上記構成のレーザアレイの製造方法について、第
1及び第3図(a)、(b)を用いて説明する。第3図
(a)、(b)は本実施例のレーザアレイの製造方法を
示す工程図である。
Next, a method for manufacturing the laser array having the above configuration will be explained using FIGS. 1 and 3(a) and (b). FIGS. 3(a) and 3(b) are process diagrams showing the method for manufacturing the laser array of this example.

先ず第3図(a)において、半導体基板21上に上部ク
ラッド層22、光導波層23、活性層24、光導波層2
5、及び超格子光導波層26を順次有機金属気相成長法
や分子線エピタキシャル成長法等により形成する。次い
で、S I O7絶縁層33を膜厚50 n m程度積
層した後、通常のホトリングラフィを用いてレジスト層
34をストライプ状にパターニングする。その後、レジ
スト層4をマスクとして、超格子先導波層26内に例え
ばSiイオンを加速電圧約80keVで1×1014c
m−2程度イオン注入する。これによって形成されたイ
オン注入領域35は、図中ハツチングで示されている。
First, in FIG. 3(a), an upper cladding layer 22, an optical waveguide layer 23, an active layer 24, an optical waveguide layer 2 are formed on a semiconductor substrate 21.
5 and the superlattice optical waveguide layer 26 are sequentially formed by metal organic vapor phase epitaxy, molecular beam epitaxial growth, or the like. Next, after a SIO7 insulating layer 33 is deposited to a thickness of about 50 nm, the resist layer 34 is patterned into stripes using ordinary photolithography. Thereafter, using the resist layer 4 as a mask, for example, Si ions are injected into the superlattice leading wave layer 26 at an acceleration voltage of about 80 keV at 1×10 14 c.
Ions are implanted to a depth of about m-2. The ion implantation region 35 thus formed is indicated by hatching in the figure.

次に第3図(b)に示すように、通常のホトリングライ
を用いてレジスト層34及び絶縁層33上にパターニン
グされたレジスト層36を形成する。このレジスト層3
6の形成領域は、ストライプ状のレジスト層34の範囲
とし、ストライプ両端部付近には形成しない。次いで、
このレジスト7136をマスクとして、例えばSiイオ
ンを加速電圧約80keVで2 X 1014c m−
2程度注入すれば、ストライプ両端部付近の超格子光導
波層26に高精度のイオン注入領域37が形成される。
Next, as shown in FIG. 3(b), a patterned resist layer 36 is formed on the resist layer 34 and the insulating layer 33 using ordinary photorin drying. This resist layer 3
The formation region 6 is the range of the striped resist layer 34, and is not formed near both ends of the stripe. Then,
Using this resist 7136 as a mask, for example, Si ions are heated at an acceleration voltage of about 80 keV at 2 x 1014 cm-
After about 2 implantations, highly accurate ion implantation regions 37 are formed in the superlattice optical waveguide layer 26 near both ends of the stripe.

このイオン注入領域37は、図中クロスハツチングで示
されている。
This ion implantation region 37 is indicated by cross hatching in the figure.

その後、第1図に示すようにレジスト層34゜36及び
絶縁層33を除去し、超格子光導波層26上に上部クラ
ッド層27及びコンタク1へ層28を順次積層する。次
いで、約850°Cで30分間程度の熱処理を施し、イ
オン注入領域3537の超格子を無秩序化させる。この
とき、イオン注入領域37は平均組成AΩw Ga1−
w ””となるが、イオン注入領域35には超格子の形
状が若干保存されている。続いて半導体基板21の下面
側及びコンタクト層28の上面側に、蒸着法等を用いて
それぞれn側電極29及びn側電極30を形成すれば、
所望のレーザアレイが得られる。
Thereafter, as shown in FIG. 1, the resist layers 34 and 36 and the insulating layer 33 are removed, and the upper cladding layer 27 and the contact layer 28 are sequentially laminated on the superlattice optical waveguide layer 26. Next, heat treatment is performed at about 850° C. for about 30 minutes to disorder the superlattice of the ion implanted region 3537. At this time, the ion implantation region 37 has an average composition AΩw Ga1-
w'', but the shape of the superlattice is slightly preserved in the ion implantation region 35. Subsequently, if an n-side electrode 29 and an n-side electrode 30 are formed on the lower surface side of the semiconductor substrate 21 and the upper surface side of the contact layer 28, respectively, using a vapor deposition method or the like,
A desired laser array is obtained.

以上の実施例におけるレーザアレイの特性について、第
4図(a)、(b)及び第5図(a)。
The characteristics of the laser array in the above embodiment are shown in FIGS. 4(a), (b) and 5(a).

(b)を用いて説明する。第4図(a、)、(b)は実
効屈折率の横方向分布を示し、同図(a)は本実施例の
レーザアレイ及び同図(b)は従来のレーザアレイの実
効屈折率を示すものである。また、第5図(a>、(b
)はスーパーモード数に対する相対利得を示すものであ
り、同図<a>は本実施例及び同図(b)は従来のレー
ザアレイについて示しである。相対利得は、基本スーパ
ーモードの利得を1としたときの高次スーパーモードの
利得を示すものである。
This will be explained using (b). Figures 4 (a,) and (b) show the lateral distribution of the effective refractive index, where (a) shows the effective refractive index of the laser array of this example and (b) shows the effective refractive index of the conventional laser array. It shows. In addition, Fig. 5 (a>, (b)
) shows the relative gain with respect to the number of supermodes; FIG. The relative gain indicates the gain of the higher-order supermode when the gain of the fundamental supermode is set to 1.

第4図(a)、(b)において、ストライプ状の導波路
の幅及び間隔をそれぞれW及びSとし、ストライプ両端
での屈折率差をΔNとする。ここに、本実施例における
第4図(a)のストライプ間での屈折率差をΔN1とす
れば、ΔN〉ΔN1という実効屈折率分布が実現されて
いる。
In FIGS. 4(a) and 4(b), the width and spacing of the striped waveguides are W and S, respectively, and the refractive index difference at both ends of the stripe is ΔN. Here, if the refractive index difference between the stripes in FIG. 4(a) in this embodiment is ΔN1, an effective refractive index distribution of ΔN>ΔN1 is realized.

第5図(a)においては、ストライプ数10本、W=2
μm、S=2μmとし、導波路の実効屈折率Nに対する
ΔN、ΔN1の割合をΔN/N =0.1%、ΔN1/
N=0.05%とした場合の高次スーパーモードの相対
利得が示されている。
In FIG. 5(a), the number of stripes is 10, W=2
μm, S = 2 μm, and the ratio of ΔN and ΔN1 to the effective refractive index N of the waveguide is ΔN/N = 0.1%, ΔN1/
The relative gain of higher-order supermodes when N=0.05% is shown.

図より、本実施例では基本スーパーモードの利得が最も
大きくなっており、基本スーパーモード発振が得られ易
いことが分かる。その結果、単峰性の遠視野像が容易に
得られることになる。
From the figure, it can be seen that in this example, the gain of the fundamental super mode is the largest, and fundamental super mode oscillation is easily obtained. As a result, a unimodal far-field image can be easily obtained.

一方、従来のレーザアレイにおいては、第4図(b)の
ような実効屈折率分布となり、ストライプ数10本、W
=2μm、S=2μm、ΔN/N−0,1%の場合にお
ける高次スーパーモードの利得は第5図(b)のように
なる。°第5図(b)より、最高次のスーパーモードの
利得が最も大きくなっており、最高次スーパーモード発
振を生じ易いことが分かる。従って、単峰性の遠視野像
の実現が困難となっている。
On the other hand, in a conventional laser array, the effective refractive index distribution is as shown in FIG. 4(b), with 10 stripes and W
The gain of the higher-order supermode in the case of =2 μm, S=2 μm, and ΔN/N−0.1% is as shown in FIG. 5(b). It can be seen from FIG. 5(b) that the gain of the highest order supermode is the largest, and that the highest order supermode oscillation is likely to occur. Therefore, it is difficult to realize a unimodal far-field pattern.

以上、本実施例ではストライプ状に配設された無秩序化
領域31の端部外側に端部無秩序化領域32を設け、そ
の端部無秩序化領域32の屈折率を無秩序化領域31の
屈折率より小さくしたので、実効屈折率の横方向分布を
変化させることにより、第5図(a>に示すような基本
スーパーモード発振を得ることができる。また、無秩序
化領域31及び端部無秩序化領域32は、不純物イオン
注入量の調整及び熱処理条件の選択により容易に形成す
ることができる。それ故、基本スーパーモード発振のレ
ーザアレイが容易に得られ、これをレーザビームプリン
タ、衛星通信、YAGレーザ及びファイバレーザの励起
用光源として効果的に利用することが可能となる。
As described above, in this embodiment, the end disordered regions 32 are provided outside the ends of the disordered regions 31 arranged in a stripe shape, and the refractive index of the end disordered regions 32 is set to be lower than the refractive index of the disordered regions 31. By changing the lateral distribution of the effective refractive index, it is possible to obtain fundamental supermode oscillation as shown in FIG. can be easily formed by adjusting the amount of impurity ion implantation and selecting the heat treatment conditions.Therefore, a laser array with fundamental supermode oscillation can be easily obtained, and this can be applied to laser beam printers, satellite communications, YAG lasers, etc. It becomes possible to effectively use it as a light source for excitation of a fiber laser.

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
が可能であり、例えば次のような変形例が挙げられる。
Note that the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and can be modified in various ways, such as the following modifications.

(1) 第1図及び第3図(a>、(b)においては、
n形の半導体基板21の場合について示したが、n形の
半導体基板を用いることもできる。
(1) In Figures 1 and 3 (a>, (b)),
Although the case of the n-type semiconductor substrate 21 is shown, an n-type semiconductor substrate can also be used.

また、不純物はSiイオンに限らず、p、n形等に対応
した種々の元素イオンの選択が可能である。
Further, the impurity is not limited to Si ions, and various element ions corresponding to p-type, n-type, etc. can be selected.

(2) 第1図及び第3図(a>、(b)は、AgGa
As系を用いたレーザアレイについて示したが、これに
代えてInP基板を用いたInGaAsP及びInGa
AN As系、もしくはGaAs基板を用いたInGa
AsP系等のレーザアレイにも本発明の適用が可能であ
る。
(2) Figures 1 and 3 (a>, (b) are AgGa
Although a laser array using an As-based material was shown, instead of this, InGaAsP and InGaAsP using an InP substrate are shown.
AN As-based or InGa using GaAs substrate
The present invention can also be applied to AsP-based laser arrays.

(3) レーザアレイの構成は図示のもののみに限定さ
れる必要はない。例えば、半導体基板21と下部クラッ
ド層22の間にバッファ層を設ける等、レーザアレイの
用途、目的等に応じて任意にその構成を変えることがで
きる。
(3) The configuration of the laser array does not need to be limited to that shown in the drawings. For example, the configuration can be arbitrarily changed depending on the use, purpose, etc. of the laser array, such as by providing a buffer layer between the semiconductor substrate 21 and the lower cladding layer 22.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、ストライ
プ状に形成された無秩序化領域の外側に、その屈折率よ
りも小さな屈折率を有する端部無秩序化領域を形成した
ので、レーザ発振波長での実効屈折率分布を変化させる
ことにより、基本スーパーモードの利得を他のスーパー
モードの利得より大きくすることができる。従って、基
本スーパーモード発振する位相同期半導体レーザアレイ
を確実に得ることができる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, an edge disordered region having a refractive index smaller than the disordered region formed in a stripe shape is formed outside the disordered region. Therefore, by changing the effective refractive index distribution at the laser oscillation wavelength, the gain of the fundamental supermode can be made larger than the gain of other supermodes. Therefore, it is possible to reliably obtain a phase-locked semiconductor laser array that oscillates in the fundamental supermode.

また、前記端部無秩序化領域は、不純物イオンの注入量
を無秩序化領域より多くし、適当な熱処理を施すことに
より容易に形成することができる。
Further, the disordered end region can be easily formed by implanting impurity ions in a larger amount than the disordered region and performing appropriate heat treatment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例を示す位相同期半導体レーザア
レイの断面図、第2図は従来の位相同期半導体レーザア
レイの断面図、第3図(a)。 (b)は第1図の位相同期半導体レーザアレイの製造方
法を示す工程図、第4図(a)、(b)は位相同期半導
体レーザアレイの横方向の実効屈折率分布を示し、同図
(a)は本発明における分布図及び同図(b)は従来に
おける分布図、第5図(a)、(b)は位相同期半導体
レーザアレイのスーパーモード数に対する相対利得をそ
れぞれ本発明及び従来の位相同期半導体レーザアレイに
ついて示した図である。 21・・・・・・半導体基板、22・・・・・・下部ク
ラッド層、24・・・・・・活性層、26・・・・・・
超格子光導波層、27・・・・・・上部クラッド層、3
1・・・・・・無秩序化領域、32・・・・・・端部無
秩序化領域。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a phase-locked semiconductor laser array showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional phase-locked semiconductor laser array, and FIG. 3(a). (b) is a process diagram showing the manufacturing method of the phase-locked semiconductor laser array shown in FIG. (a) is a distribution diagram according to the present invention, (b) is a distribution diagram according to the conventional method, and FIGS. FIG. 2 is a diagram showing a phase-locked semiconductor laser array of FIG. 21...Semiconductor substrate, 22...Lower cladding layer, 24...Active layer, 26...
Superlattice optical waveguide layer, 27... Upper cladding layer, 3
1...Disordered region, 32... End disordered region.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板上に少なくとも下部クラッド層、活性層
、超格子光導波層及び上部クラッド層が順次形成され、
前記超格子光導波層内にその超格子の無秩序化によって
形成された無秩序化領域がストライプ状に配設された位
相同期半導体レーザアレイにおいて、 前記ストライプ状の両端部に位置する前記無秩序化領域
の外側に、その無秩序化領域の屈折率よりも小さな屈折
率を有する端部無秩序化領域を形成したことを特徴とす
る位相同期半導体レーザアレイ。 2、請求項1記載の位相同期半導体レーザアレイにおい
て、前記端部無秩序化領域は不純物のイオン注入によつ
て形成され、その不純物濃度が前記無秩序化領域よりも
高い位相同期半導体レーザアレイ。
[Claims] 1. At least a lower cladding layer, an active layer, a superlattice optical waveguide layer, and an upper cladding layer are sequentially formed on a semiconductor substrate,
In a phase-locked semiconductor laser array in which disordered regions formed by disordering the superlattice are arranged in stripes in the superlattice optical waveguide layer, the disordered regions located at both ends of the stripe are A phase-locked semiconductor laser array characterized in that an edge disordered region having a refractive index smaller than that of the disordered region is formed on the outside. 2. The phase-locked semiconductor laser array according to claim 1, wherein the end disordered region is formed by ion implantation of impurities, and the impurity concentration is higher than that of the disordered region.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5469457A (en) * 1993-04-12 1995-11-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor laser with COD preventing disordered regions

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