CN105765803B - 光栅元件以及外部谐振器型发光装置 - Google Patents

光栅元件以及外部谐振器型发光装置 Download PDF

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Abstract

不使用珀耳帖元件就能够抑制跳模，提高波长稳定性，并抑制光强度变动。光栅元件1包含：支撑基板10，光学材料层11，其设置在支撑基板上、厚度为0.5μm～3.0μm，脊型光波导，其是在上述光学材料层上由一对脊型沟槽形成的，具有射入半导体激光的入射面和射出所需波长的出射光的出射面，布拉格光栅12，其由形成在光波导内的凹凸所构成；及传播部13，其设置在入射面和布拉格光栅之间。该光栅元件1满足式(1)～式(4)的关系:0.8nm≤ΔλG≤6.0nm···(1)：10μm≤Lb≤300μm···(2)：20nm≤td≤250nm···(3)：nb≥1.8···(4)。

Description

光栅元件以及外部谐振器型发光装置
技术领域
本发明涉及一种光栅元件、以及使用该光栅元件的外部谐振器型发光装置。
背景技术
半导体激光器一般采用法布里-珀罗(FP)型半导体激光器，法布里-珀罗(FP)型半导体激光器构成被形成在活性层的两端面的反射镜夹着的光谐振器。但是，该FP型激光器因为以使驻波条件成立的波长振荡，因此纵模容易变成多模，尤其是若电流或温度发生变化，则振荡波长发生变化，由此使光强度发生变化。
因此，为了实现光通信或气体传感等目的，需要波长稳定性高的单模振荡的激光器。因此，开发了分布反馈式(DFB)激光器或分布反射式(DBR)激光器。这些激光器在半导体中设置衍射光栅，利用其波长依赖性，仅使特定的波长振荡。
为了实现具有波长稳定性的半导体激光器，可以举出在半导体激光器中以单片形式形成有光栅的DBR激光器、DFB激光器，另外，在激光器的外部安装有光纤布拉格光栅(FBG)的外部谐振器型激光器。上述半导体激光器的原理是通过利用布拉格反射的有波长选择性的反射镜将激光的一部分返回到激光器而实现波长稳定动作。
DBR激光器是在活性层的波导延长线上的波导面形成凹凸，并构成基于布拉格反射的反射镜，从而实现谐振器(专利文献1(日本特开昭49-128689)；专利文献2(日本特开昭56-148880))。该激光器在光波导层的两端设置有衍射光栅，因此，从活性层发出的光在光波导层中传播，并且一部分光在该衍射光栅被反射，而返回到电流注入部，从而实现放大。因为从衍射光栅向规定的方向反射的只有一种波长的光，因此，激光的波长是固定的。
另外，作为其应用，开发了将衍射光栅形成为与半导体不同的部件，并在外部形成谐振器的外部谐振器型半导体激光器。这种类型的激光器为波长稳定性、温度稳定性、及控制性良好的激光器。外部谐振器有光纤布拉格光栅(FBG)(非专利文献1)、或体全息光栅(VHG)(非专利文献2)。由于衍射光栅与半导体激光器单独构成，因此，具有能够单独设计反射率、谐振器长度的特点，并且不受基于电流注入的发热所导致的温度上升的影响，因此能够使波长稳定性更加良好。另外，由于半导体的折射率的温度变化不同，因此，通过配合谐振器长度进行设计，能够提高温度稳定性。
在专利文献6(日本特开2002-134833)中公开了利用形成在石英玻璃波导中的光栅的外部谐振器型激光器。其旨在提供无需温度控制器即可在室温变化大(例如，30℃以上)的环境中使用的稳频激光器。另外，公开了如下内容：提供一种跳模被抑制且振荡频率没有温度依赖性的非温度依赖型激光器。
专利文献8(日本特开2010-171252)中公开了以SiO2、SiO1－xNx(x为0.55～0.65)、或者Si和SiN为芯层的光波导、以及在该光波导上形成有光栅的外部谐振器型激光器。其前提条件是通过无需进行精密的温度控制就能够将振荡波长保持一定的外部谐振器激光器来减小衍射光栅的反射波长的温度变化率(布拉格反射波长的温度系数)。而且记载有：通过使激光振荡为纵模：多模，能够实现强度稳定性。
在专利文献9(日本特许第3667209号)中公开了利用在石英、InP、GaAs、LiNbO3、LiTaO3、聚酰亚胺树脂制成的光波导中形成的光栅的外部谐振器激光器。记载有：在作为光源的半导体激光器的光射出面的反射率是有效反射率Re(实质为0.1～38.4％)，而且激光振荡为纵模：多模，由此能够实现强度稳定性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭49-128689
专利文献2：日本特开昭56-148880
专利文献3：WO2013/034813
专利文献4：日本特开2000-082864
专利文献5：日本特开2006-222399
专利文献6：日本特开2002-134833
专利文献7：日本特愿2013－120999
专利文献8：日本特开2010-171252
专利文献9：日本特许第3667209号
非专利文献
非专利文献1：電子情報通信学会論文誌(电子信息通信学会论文杂志)C-IIVol.J81，No.7pp.664-665，1998年7月
非专利文献2：電子情報通信学会技術研究報告(电子信息通信学会技术研究报告)LQE，2005年105卷52号pp.17-20
非专利文献3：古河電工時報(古河电工时报)平成12年1月第105号p24-29
发明内容
在非专利文献1中提及了伴随温度上升而损害波长稳定性的跳模机理、和其改善对策。温度所导致的外部谐振器型激光器的波长变化量δλs与半导体的活性层区域的折射率变化Δna、活性层的长度La、FBG区域的折射率变化Δnf、长度Lf、各温度变化δTa、δTf之间的关系，在驻波条件下由下式表示。
[算式1]
Figure GDA0002265205970000031
此处，λ0表示在初始状态下的光栅反射波长。
另外，光栅反射波长的变化δλG由下式表示。
[算式2]
Figure GDA0002265205970000032
跳模在外部谐振器的纵模间隔Δλ与波长变化量δλs和光栅反射波长的变化量δλG之差相等时发生，因此，满足下式。
[算式3]
Figure GDA0002265205970000041
纵模间隔Δλ近似地成为下式。
[算式4]
Figure GDA0002265205970000042
通过算式3和算式4而满足算式5。
[算式5]
为了抑制跳模，需要在ΔTall以下的温度内使用，并且用珀耳帖元件进行温度控制。算式5中，在活性层和光栅层的折射率变化相同的情况下(Δna/na＝Δnf/nf)，分母变为零，引起跳模的温度变为无穷大，表示不会发生跳模。但是，在单片DBR激光器中，由于为了使激光振荡而使电流注入到活性层，从而不能使活性层和光栅层的折射率变化一致，因此引起跳模。
跳模是指，谐振器内的振荡模(纵模)从一种模式移向另一种模式的现象。若温度或注入的电流发生变化，则增益或谐振器的条件不同，激光振荡波长发生变化，从而产生被称为拐点(kink)的光强度变动的问题。因此，采用FP型的GaAs半导体激光器的情况下，通常，波长以0.3nm/℃的温度系数发生变化，但是，若发生跳模，则产生比这还大的变动。与此同时，输出会发生5％以上的变动。
因此，为了抑制跳模，使用珀耳帖元件进行温度控制。但是，会因此导致部件数增加，模块变大，成本变高。
在专利文献6中，为了具有非温度依赖性，现有的谐振器结构直接向光波导层赋予应力，从而补偿起因于热膨胀的温度系数，由此实现非温度依赖性。因此，将金属板粘贴在元件上，进而在波导中增加设置用于调整温度系数的层。从而，存在谐振器结构进一步变大的问题。
本发明人在专利文献7中公开了使用光波导型光栅元件的外部谐振器型的激光器结构。该申请中，光栅元件的反射特性的半高宽△λG满足特定式的情况下，无需进行温度控制，就能够实现波长稳定性高、没有强度变动的激光振荡。
本发明的课题在于，不使用珀耳帖元件就能够抑制跳模，提高波长稳定性，并抑制光强度变动。
本发明所涉及的光栅元件，特征在于，包括：
支撑基板，
光学材料层，其设置在上述支撑基板上，厚度为0.5μm～3.0μm，
脊型光波导，其是在光学材料层上通过一对脊型沟槽形成的，具有射入半导体激光的入射面和射出所需波长的出射光的出射面，
布拉格光栅，其由形成在所述脊型光波导内的凹凸所构成，以及
传播部，其设置在上述入射面和上述布拉格光栅之间，上述光栅元件满足下述式(1)～式(5)的关系。
0.8nm≤△λG≤6.0nm…(1)
10μm≤Lb≤300μm…(2)
20nm≤td≤250nm…(3)
nb≥1.8…(4)
LWG≤500μm……(5)
(在式(1)中，△λG是布拉格反射率的峰值的半高宽。
在式(2)中，Lb是所述布拉格光栅的长度。
在式(3)中，td是构成所述布拉格光栅的凹凸的深度。
在式(4)中，nb是构成所述布拉格光栅的材质的折射率。
在式(5)中，LWG是所述光栅元件的长度。)
另外，本发明的外部谐振器型发光装置，特征在于，包括：使半导体激光振荡的光源、和光栅元件，且所述使半导体激光振荡的光源和所述光栅元件构成外部谐振器，
所述光源包括使所述半导体激光振荡的活性层，上述光栅元件如上所述。
一般来说，使用光纤光栅的情况下，因为石英的折射率的温度系数小，所以dλG/dT小，|dλG/dT－dλTM/dT|变大。因此，有引起跳模的温度域△T变小的倾向。
因此，在本发明中，使用形成光栅的波导基板的折射率为1.8以上的材料。由此，能够增大折射率的温度系数，dλG/dT能够变大，所以，能够减小|dλG/dT－dλTM/dT|，能够增大引起跳模的温度域△T。
于是，本发明中，以此为前提，与本领域技术人员的常识相反，将布拉格反射率的峰值的半高宽△λG设定为较大值。而且，为了使跳模不容易发生，必须增大满足相位条件的波长间隔(纵模间隔)。因此，必须缩短谐振器长度，所以，将光栅元件的长度Lb缩短至300μm以下。
而且，通过在20nm～250nm的范围内调节构成布拉格光栅的凹凸的深度td，能够使△λG为0.8nm～6nm，将该△λG的范围内纵模的数目调节为2～5。即，满足相位条件的波长是离散的，在△λG中纵模的数目为2～5时，在△λG中反复产生跳模，不会超出该范围。因此，发现不会发生大幅跳模，所以，能够提高波长稳定性，抑制光强度变动，完成了本发明。
附图说明
图1是外部谐振器型发光装置的示意图。
图2是光栅元件的横截面图。
图3是示意性示出光栅元件的立体图。
图4是其他光栅元件的横截面图。
图5是其他实施方式的外部谐振器型发光装置的示意图。
图6是说明基于现有例的跳模的形态的图。
图7是说明基于现有例的跳模的形态的图。
图8示出实施例1中的反射特性结果。
图9示出实施例1中的、光栅长度为10μm～1000μm的反射率和反射半值宽度的结果。
图10示出实施例1中的、光栅沟槽深度为200nm和350nm的光栅长度在100μm以上的反射率和半值宽度的结果。
图11示出实施例1中的、使光栅沟槽深度为20、40、60nm时的光栅长度为50～1000μm的反射率和半值宽度的结果。
图12示出实施例3中的反射特性。
图13示出本发明中的、离散的相位条件例。
图14示出实施例4中、光源的光量的光谱以及在该光源上附加光栅元件而得到的装置的光谱。
图15是激光振荡条件的说明图。
图16是使脊型沟槽的深度Tr为0.1μm～1.2μm时的光波导的横模：基模的有效折射率(等效折射率)的计算结果。
图17是图16中计算出的光波导的基模的水平方向和垂直方向的光斑尺寸的计算结果。
具体实施方式
在图1中示意性示出的外部谐振器型发光装置1，具备用于使半导体激光振荡的光源2、和光栅元件9。光源2和光栅元件9安装在共用基板3上。
光源2具备用于使半导体激光振荡的活性层5。在本实施方式中，活性层5设置于基体4。在基体4的外侧端面设置有反射膜6，在活性层5的光栅元件侧的端面形成有减反射层7A。
另外，光源2可以是单独进行激光振荡的光源。此处，单独进行激光振荡是指不与光栅元件一起构成外部谐振器就能够激光振荡。这种情况下，光源2优选纵模为单模振荡。但是，使用光栅元件的外部谐振器型激光器的情况下，能够使反射特性具有波长依赖性。因此，通过控制反射特性的波长依赖性的形状，光源2即使是纵模进行多模振荡，也能够由外部谐振器使其单模振荡。
这种情况下，在基体4的外侧端面设置有高反射膜6，在光栅元件侧的端面形成有反射率比光栅的反射率小的膜。
如图1、图3所示，在光栅元件9中设置有光学材料层11，光学材料层11具有射入半导体激光A的入射面11a和射出所需波长的出射光B的出射面11b。C是反射光。在光学材料层11内，形成有布拉格光栅12。在光学材料层11的入射面11a和布拉格光栅12之间，设置有不具有衍射光栅的传播部13，传播部13隔着间隙14与活性层5对置。7B是设置在光学材料层11的入射面侧的减反射膜，7C是设置在光学材料层11的出射面侧的减反射膜。光波导18是脊型光波导，设置于光学材料层11。光学材料层11可以形成在与布拉格光栅12相同的面，也可以形成在与布拉格光栅12相对的面。
减反射层7A、7B、7C的反射率只要是比光栅反射率更小的值即可，进而优选为0.1％以下。但是，如果端面处的反射率是比光栅反射率更小的值，则可以没有减反射层，而是反射膜。
如图2所示，在本例中，在基板10上隔着粘接层15、下侧缓冲层16而形成有光学材料层11，在光学材料层11上形成有上侧缓冲层17。在光学材料层11上，例如形成有一对脊型沟槽19，在脊型沟槽之间形成有脊型的光波导18。
另外，脊型沟槽19形成没有完全切断光学材料层11的结构。即，在各脊型沟槽19下分别形成有薄壁部11e，在各薄壁部11e的外侧形成有延伸部11f。本发明中，脊型沟槽19没有完全切断光学材料层11，使薄壁部11e残留在脊型沟槽19的底面和缓冲层之间。
这种情况下，布拉格光栅可以形成在平坦面11c面，也可以形成在11d面。从减小布拉格光栅及脊型沟槽的形状偏差的观点来看，优选在11c面上形成布拉格光栅，由此将布拉格光栅和脊型沟槽19设置在基板的相反侧。
这样的脊型光波导与完全切透脊型沟槽的结构(不设置薄壁部11e、而是形成有延伸部11d的结构)相比，能够减弱对光的封闭。因此，即使光的光斑形状变大，也不会激发横模：多模，而能够激发基模。
以前的光栅元件以完全切透了光学材料层的芯层为光波导。专利文献8中公开的光波导形成该切透型的芯层。作为芯层使用SiOxN1－x、作为包层使用SiO2的情况下，芯的宽度为1.2μm，厚度为0.4μm。
另外，作为芯层使用折射率更大的Si/SiN、包层使用SiO2的情况下，芯的宽度为0.28μm，厚度为0.255μm，尺寸变小。这种情况下，认为是因为光波导的光封闭强，所以，为了仅激发横模为基模的光而减小了尺寸。
专利文献9中，公开了扩散波导、质子交换波导。这些光波导的情况下，因为光斑形状取决于所掺杂的Ti、质子的扩散分布，所以无法增大芯部和包层部的折射率差，与脊型光波导相比，光的封闭进一步变小。因此，无法增大光斑形状的水平方向/垂直方向的纵横尺寸比，也不容易进行形状控制。
如果为了增大光封闭而以高浓度进行掺杂，则还会出现传播损耗变大、因光损伤而发生劣化的问题。
将光栅元件用于外部谐振器型激光器的情况下，输出光必须为高斯分布的光斑形状，希望横模为基模。因此，光栅元件的光波导优选为基模波导，以便多模不被激光激发。
图16是使光学材料层为Ta2O5、折射率为2.08、厚度Ts＝1.2μm、脊型宽度Wm＝3μm的情况下，使沟槽深度Tr为0.1μm～1.2μm时，波长800nm的光波导的横模：基模的有效折射率(等效折射率)的计算结果。
由该结果可知，Tr为0.1～0.4μm时，光从基板漏出，以基板模式进行光传播。Tr为0.5～1.1μm时，有效折射率不发生变化，以脊型波导模式传播。但是，完全切透的Tr为1.2μm时，有效折射率增加，封闭变强。
图17是图16中计算的光波导的基模的水平方向和垂直方向的光斑尺寸的计算结果。由该结果可知，如果增大Tr，则水平方向的光斑尺寸变小，封闭变强。然后，Tr从0.5μm到完全切透的1.2μm，水平方向的光斑形状几乎没有变化。另外，发现垂直方向不依赖于Tr，基本为一定值。
外部谐振器型激光器的情况下，为了使激光效率良好地激发光栅元件的基模，光栅元件的光斑形状优选比激光的光斑形状大，光学材料层的厚度Ts优选为0.5μm以上。另外，如果厚度Ts大，则难以抑制多模的影响，基于此，优选光学材料层的厚度Ts为3μm以下，更优选为2.5μm以下。
从前述的观点考虑，确认了在改变光学材料层的材质的情况下，沟槽深度Tr也能够以光学材料层的厚度Ts进行标准化。即，Tr/Ts优选为0.4以上，并且优选为0.9以下。
在外部谐振器型激光器中使用光栅元件的情况下，如上所述优选为横模：基模。但是，为了使激光与波导高效率耦合，优选光学材料层的厚度为0.5μm以上，波导容易多模化。
从光波导射出的光的横模为多模时，对应于各种波导模式的有效折射率，存在多个光栅反射波长。因此，发生对应于多模的激光振荡。但是，只要能够增大基模和高阶模的有效折射率之差，使高阶模的反射波长移到激光器的增益范围外，不以高阶模进行激光振荡，就能够得到基模光。基于该观点，基模和高阶模的反射波长之差优选为2.5nm以上，更优选为3nm以上。
作为光源2，使用半导体激光器的情况下，激光器的增益范围小，振荡波长范围窄，所以能够更容易获得基模光。
因为具备形成了一对脊型沟槽的光波导的光栅元件能够减弱封闭，所以难以发生横模：多模。另外，即使发生多模，也能够增大与基模之差，可以抑制多模的激发。基于该观点，Tr/Ts的下限值优选为0.4以上，更优选为0.55。上限值优选为0.9以下，更优选为0.75以下。
另外，在图4所示的元件9A中，在基板10上隔着粘接层15、下侧缓冲层16形成有光学材料层11，在光学材料层11上形成有上侧缓冲层17。例如，在光学材料层11的基板10侧形成有一对脊型沟槽19，在脊型沟槽19之间形成有脊型的光波导18。在该情况下，布拉格光栅可以形成在平坦面11c侧，也可以形成在有脊型沟槽的11d面。从减小布拉格光栅及脊型沟槽的形状偏差的观点来看，优选在平坦面11c面侧形成布拉格光栅，由此将布拉格光栅和脊型沟槽19设置在基板的相反侧。另外，也可以没有上侧缓冲层17，在该情况下，空气层能够直接与光栅接触。由此，无需具有光栅沟槽，就能够增大折射率差，并以短的光栅长度，就能够增大反射率。
图5示出其他实施方式的装置1A。该装置1A大部分与图1的装置1相同。光源2具备使激光振荡的活性层5，在活性层5的光栅元件9侧的端面没有设置减反射层7A，代之以形成反射膜20。
这种情况下，激光的振荡波长由被光栅反射的波长决定。光栅的反射光和来自活性层5的光栅元件侧的端面的反射光只要超过激光器的增益阈值，就满足振荡条件。由此，能够获得波长稳定性高的激光。
为了进一步提高波长稳定性，只要增大来自光栅的反馈量即可，基于该观点，优选使光栅的反射率大于在活性层5的端面处的反射率。
作为光源，优选为基于具有高可靠性的GaAs系或InP系材料的激光器。作为本申请结构的应用，例如，利用非线性光学元件使作为第二高次谐波的绿色激光振荡的情况下，使用在1064nm附近的波长振荡的GaAs系的激光器。由于GaAs系或InP系的激光器的可靠性高，因此也可以实现以一维形式排列的激光器阵列等光源。也可以是超级发光二极管或半导体光放大器(SOA)。
如果波长变长，则布拉格波长的温度变化变大，因此为了提高波长稳定性，特别优选光源2的中心波长为990nm以下。另一方面，如果波长变短，则半导体的折射率变化△na变得过大，所以为了提高波长稳定性，光源2的中心波长特别优选为780nm以上。
另外，也可以适当地选择活性层的材质或波长。
应予说明，通过半导体激光器和光栅元件的组合来进行强度稳定化的方法如下所述。
(非专利文献3：古河电工时报平成12年1月第105号p24-29)
脊型的光波导是例如通过利用外周刃进行切割加工或进行激光烧蚀加工来实施物理加工，进行成形而得到的。
布拉格光栅能够通过如下的物理蚀刻或化学蚀刻而形成。
作为具体例，可以在高折射率基板上形成Ni、Ti等的金属膜，通过光刻周期性地形成窗，并形成蚀刻用掩模。之后，用反应性离子蚀刻等干蚀刻装置形成周期性的光栅沟槽。最后去除金属掩模而形成。
在高折射率层中，为了进一步提高光波导的耐光损伤性，可以含有选自镁(Mg)、锌(Zn)、钪(Sc)、及铟(In)中的一种以上金属元素，在该情况下，尤其优选为镁。另外，在结晶中，可以含有稀土元素作为掺杂成分。作为稀土元素，特别优选Nd、Er、Tm、Ho、Dy、Pr。
粘接层的材质可以是无机粘接剂，也可以是有机粘接剂，还可以是无机粘接剂和有机粘接剂的组合。
另外，光学材料层11可以通过薄膜形成法在支撑基体上成膜而形成。作为这种薄膜形成法，可以列举出溅射、蒸镀、CVD。这种情况下，光学材料层11直接形成于支撑基体，不存在上述粘接层。
对支撑基体的具体材质没有特别的限定，可以举出铌酸锂、钽酸锂、石英玻璃等玻璃或水晶、Si、蓝宝石、氮化铝、SiC等。
减反射层的反射率须在光栅反射率以下，作为在减反射层上成膜的膜材料，可以使用以二氧化硅、五氧化二钽等氧化物层叠而成的膜、或金属类膜。
另外，为了抑制端面反射，可以将光源元件、光栅元件的各端面分别倾斜地切割。另外，光栅元件和支撑基板的接合，在图2的示例中是粘接固定，但也可以是直接接合。
以下，在图15所示的构成中进一步说明本发明的条件的意义。
然而，由于算式既抽象又难以理解，因此先直接将现有技术的典型方案和本发明的实施方式进行比较，并对本发明的特点进行说明。接着对本发明的各条件进行说明。
首先，半导体激光器的振荡条件如下式所示由增益条件×相位条件来决定。
[算式6]
(2－1)式
增益条件根据(2-1)式而成为下式。
[算式7]
Figure GDA0002265205970000122
(2－2)式
其中，αa、αg、αwg、αgr分别是活性层、半导体激光器和波导间的间隙、输入侧的光栅未加工波导部、光栅部的损耗系数，La、Lg、Lwg、Lgr分别是活性层、半导体激光器和波导间的间隙、输入侧的光栅未加工波导部、光栅部的长度，r1、r2是反射镜反射率(r2是光栅的反射率)，Cout是光栅元件和光源的耦合损耗，ζtgth是激光介质的增益阈值，φ1是基于激光器侧反射镜的相位变化量，φ2是在光栅部的相位变化量。
(2-2)式表示，若激光介质的增益ζtgth(增益阈值)超过损耗，则进行激光振荡。激光介质的增益曲线(波长依赖性)的半高宽为50nm以上，具有较宽的特性。另外，损耗部(右边)除了光栅的反射率以外几乎不存在波长依赖性，因此增益条件由光栅决定。从而，在比较表中，增益条件可以只考虑光栅。
另一方面，相位条件根据(2-1)式而成为下式。其中，φ1成为零。
[算式8]
φ2+2βaLa+2βgLg+2βwgLwg＝2pπ(p为整数)
(2－3)式
光源2进行激光振荡的情况下，成为复合谐振器，所以，上述的(2-1)、(2-2)、(2-3)式成为复杂的算式，可以看作是激光振荡的基准。
对外部谐振器型激光器而言，作为外部谐振器，使用了石英系玻璃波导、FBG的外部谐振器型激光器已被产品化。如图6、图7所示，现有的设计理念是，光栅的反射特性为ΔλG＝0.2nm左右，反射率为10％。由此，光栅部的长度成为1mm。另一方面，将相位条件设计成满足条件的波长是离散的，并且在ΔλG内，(2-3)式有2～3个。因此，激光介质的活性层长度必须要长，使用1mm以上的长度。
在使用玻璃波导或FBG的情况下，λg的温度依赖性非常小，并成为dλG/dT＝0.01nm/℃左右。由此，外部谐振器型激光器具有波长稳定性高的特点。
但是，与此相比，满足相位条件的波长的温度依赖性大，为dλs/dT＝dλTM/dT＝0.05nm/℃，差值为0.04nm/℃。
另外，作为芯层使用SiO2、SiO(1-x)Nx的情况下，折射率的温度变化率△nf小，为1×10-5/℃，波长为1.3μm时，λg的温度依赖性非常小，dλG/dT＝0.01nm/℃。另一方面，对于外部谐振器的相位条件成立的波长(振荡波长)的温度系数，使用InGaAsP系激光器的情况下，使光源的等效折射率为3.6、折射率的温度变化为3×10-4/℃、长度La＝400μm、衍射光栅的等效折射率为1.54、折射率的温度变化为1×10-5/℃、长度为155μm时，dλG/dT＝dλTM/dT＝0.09nm/℃。因此，其差值为0.08nm/℃。
像这样地进行激光振荡的激光的光谱波形的线宽为0.2nm以下。为了在较宽的温度范围内进行激光振荡，进而为了进一步扩大不发生跳模的温度范围，优选室温25℃时基于外部谐振器的激光振荡波长，与光栅反射率的中心波长相比，位于短波长侧。这种情况下，随着温度上升，激光振荡波长移向长波长侧，在比光栅反射率的中心波长更长的长波长侧进行激光振荡。
另外，为了在较宽的温度范围进行激光振荡，进而为了进一步扩大不发生跳模的温度范围，优选室温25℃时的基于外部谐振器的激光振荡波长，在比光源2在相同温度时的振荡波长更长的长波长侧进行振荡。这种情况下，随着温度上升，基于外部谐振器的激光振荡波长，相比光源2的振荡波长，在短波长侧进行激光振荡。
从扩大激光振荡的温度允许范围的观点考虑，室温时基于外部谐振器的激光振荡波长和光源2的振荡波长之差，优选为0.5nm以上，进而可以为2nm以上。但是，如果波长差过大，则强度的温度变动变大，所以从该观点考虑，优选为10nm以下，更优选为6nm以下。
一般而言，根据非专利文献1，认为发生跳模的温度Tmh如下式所示(认为Ta＝Tf)。
ΔGTM是满足外部谐振器型激光器的相位条件的波长间隔(纵模间隔)。前文使用的△λ等于△GTM，λs等于λTM。
[算式9]
由此，现有情况下，Tmh为5℃左右。因此，容易引起跳模。从而，若引起跳模，则强度基于光栅的反射特性发生变动，并发生5％以上的变动。
由此可知，在实际工作中，现有的利用了玻璃波导或FBG的外部谐振器型激光器利用珀耳帖元件来进行温度控制。
对此，作为本发明的前提条件，使用(2-4)式的分母变小的光栅元件。(2-4)式的分母优选为0.03nm/℃以下，作为具体的光学材料层，优选为砷化镓(GaAs)、铌酸锂(LN)、氧化钽(Ta2O5)、氧化锌(ZnO)、氧化铝(Al2O3)。
满足相位条件的波长如果在△λG内存在5个以下，则即使发生跳模，也能够在稳定的激光振荡条件下动作。
即，本发明的结构在例如使用LN的z轴的偏振光的情况下，相对于温度变化，振荡波长基于光栅的温度特性以0.1nm/℃变化，但即使发生跳模，也能够使强度变动不易发生。本发明的结构为了增大ΔλG而将光栅长度Lb设定为例如100μm，为了增大ΔGTM而将La设定为例如250μm。
此外，补充说明与专利文献6的不同之处。
本申请以光栅波长的温度系数和半导体的增益曲线的温度系数接近为前提。基于此而使用折射率为1.8以上的材料。进而，使光栅的沟槽深度td为20nm以上、250nm以下，使反射率为3％以上、60％以下，并且使其半高宽△λG为0.8nm以上、250nm以下。由此能够使谐振器结构小型化，并且无需额外部件就能够实现非温度依赖性。在专利文献6中，各参数以如下方式记载，且均属于现有技术的范畴。
ΔλG＝0.4nm
纵模间隔ΔGTM＝0.2nm
光栅长度Lb＝3mm
LD活性层长度La＝600μm
传播部的长度＝1.5mm
以下，进一步具体说明本发明的以下各条件。
0.8nm≤△λG≤6.0nm…(1)
10μm≤Lb≤300μm…(2)
20nm≤td≤250nm…(3)
nb≥1.8…(4)
式(4)中，构成布拉格光栅的材质的折射率nb为1.8以上。
目前，一般使用石英等折射率更低的材料，但在本发明的构思中，提高构成布拉格光栅的材质的折射率。其理由是，折射率大的材料，其折射率的温度变化大，并且能够增大(2-4)式的Tmh，进而如上所述能够增大光栅的温度系数dλG/dT。从该观点来看，nb更优选为1.9以上。另外，nb的上限无特别限定，但从光栅间距过小而难以形成的观点来看，优选为4以下，更优选为3.6以下。另外，基于相同观点，光波导的等效折射率优选为3.3以下。
将布拉格反射率的峰值的半高宽△λG设为0.8nm以上(式1)。λG是布拉格波长。即，如图6、图7所示，使横轴为基于布拉格光栅的反射波长，并使纵轴为反射率时，以反射率最大的波长为布拉格波长。另外，在以布拉格波长为中心的峰中，以反射率成为峰值一半的两个波长之差为半高宽△λG。
将布拉格反射率的峰值的半高宽△λG设为0.8nm以上(式(1))。这是因为能够加宽反射率峰。从该观点来看，半高宽△λG优选设为1.2nm以上，更优选为1.5nm以上。另外，使半高宽△λG为5nm以下，更优选为3nm以下，优选为2nm以下。
布拉格光栅的长度Lb为300μm以下(式2)。布拉格光栅的长度Lb是在光波导中传播的光的光轴方向上的光栅长度。本发明的设计构思的前提是将布拉格光栅的长度Lb设成比现有的长度更短，为300μm以下。即，为了使跳模不容易发生，必须增大满足相位条件的波长间隔(纵模间隔)。因此，必须缩短谐振器长度，将光栅元件的长度缩短。从该观点来看，更优选将布拉格光栅的长度Lb设为200μm以下。
缩短光栅元件的长度，能够减小损耗，从而降低激光振荡的阈值。结果，能够以低电流、低发热、低能量进行驱动。
另外，为了得到3％以上的反射率，光栅的长度Lb优选为5μm以上，为了得到5％以上的反射率，光栅的长度Lb更优选为10μm以上。
式(3)中，td是构成上述布拉格光栅的凹凸的深度。通过使20nm≤td≤250nm，能够使△λG为0.8nm～250nm，能够将△λG中纵模的数目调整为2～5。根据这样的观点考虑，td更优选为30nm以上，另外，更优选为200nm以下。为了使半高宽为3nm以下，优选td为150nm以下。
在优选实施方式中，为了促进激光振荡，优选将光栅元件的反射率设定为3％～40％。为了使输出强度更稳定，该反射率更优选为5％以上，另外，为了增大输出强度，该反射率更优选为25％以下。
如图15所示，激光振荡条件取决于增益条件和相位条件。满足相位条件的波长是离散的，例如图13所示。即，本申请的结构中，通过使增益曲线的温度系数(GaAs的情况下为0.3nm/℃)和光栅的温度系数dλG/dT接近，能够将振荡波长固定在△λG中。进而，在△λG中存在的纵模的数目为2～5时，振荡波长在△λG中反复产生跳模，在△λG以外能够降低激光振荡的概率，所以不会产生大幅的跳模，而且波长稳定，输出强度能够稳定地动作。
优选的实施方式中，活性层的长度La也为500μm以下。从该观点来看，将活性层的长度La设为300μm以下更优选。另外，从增大激光器的输出的观点考虑，优选活性层的长度La为150μm以上。
[算式10]
Figure GDA0002265205970000171
在式(6)中，dλG/dT是布拉格波长的温度系数。
另外，dλTM/dT是满足外部谐振器型激光器的相位条件的波长的温度系数。
此时，λTM是满足外部谐振器型激光器的相位条件的波长，即，满足所述(2-3式)的相位条件的波长。在本说明书中将其称为“纵模”。
下面，对纵模进行补充说明。
(2-3)式中的β＝2πneff/λ，neff是该部分的有效折射率，满足该条件的λ成为λTM。φ2是布拉格光栅的相位变化，λTM如图13所示。
ΔGTM是满足外部谐振器型激光器的相位条件的波长间隔(纵模间隔)。由于存在多个λTM，因此，意味着多个λTM之差。
因此，通过满足式(6)，能够提高引起跳模的温度，实际上抑制跳模。式(6)的数值更优选为0.025以下。
优选的实施方式中，光栅元件的长度LWG也在600μm以下。LWG优选为400μm以下，更优选为300μm以下。另外，LWG优选为50μm以上。
在优选的实施方式中，光源的出射面与光波导的入射面之间的距离Lg为1μm～10μm。由此可以进行稳定的振荡。
优选的实施方式中，传播部的长度Lm为100μm以下。进而，从缩短外部谐振器的长度的观点考虑，优选为40μm以下。由此促进稳定的振荡。另外，传播部的长度Lm的下限值没有特别限定，优选为10μm以上，更优选为20μm以上。
实施例
(实施例1)
制作如图1、图2所示的元件9。
具体而言，在石英基板上通过溅射装置将Ta2O5以1.2μm成膜，形成波导层。接下来，在Ta2O5上将Ti成膜，通过光刻技术，在y轴方向制作光栅图案。之后，以Ti图案为掩模进行氟系的反应性离子蚀刻，由此形成间距(pitch)间隔Λ为232nm、长度Lb为5～100μm、300μm、500μm、1000μm的光栅沟槽。光栅的沟槽深度td为20、40、60、100、160、200、350nm。进而，为了形成y轴传播的光波导，通过与上述相同的方法，由反应性离子蚀刻实施宽度Wm 3μm、Tr0.5μm的沟槽加工。
之后，用切割装置切断成杆状，对两端面进行光学研磨，使两端面形成0.1％的AR涂层，最后进行芯片切割而制作光栅元件。元件尺寸是宽度为1mm、长度Lwg为500μm。
对于光栅元件的光学特性，使用作为宽带波长光源的超级发光二极管(SLD)，向光栅元件输入TE模的光，用光谱分析仪分析输出光，由此，基于其穿透特性，评价反射特性。测定的元件的反射中心波长全部为945±1nm。
沟槽深度td为200nm的情况下，光栅长度为30μm～70μm时的反射特性结果示于图8。由该结果可知，随着光栅长度缩短，反射率减小。
进而，光栅长度为10μm～1000μm时的反射率和反射半值宽度的结果示于图9。由该结果可知，光栅长度为9μm时，反射率为2％、半值宽度为7nm，光栅长度为10μm(17μm)以上时，反射率为3％(20％)以上，半值宽度为6nm(5nm)以下。
光栅沟槽深度为200nm和350nm的光栅长度在100μm以上时的反射率和半值宽度的结果示于图10。由该结果可知，该深度、长度时，反射率、半值宽度不发生变化，无法控制。
另外，使光栅沟槽深度为20、40、60nm的情况下光栅长度为50～1000μm时的反射率和半值宽度的结果示于图11。该沟槽深度的区域中，通过光栅长度，能够大幅控制反射率。半值宽度在光栅长度为400μm以下时存在单调增加的倾向。深度为20nm时如果光栅长度达到200μm以上，则半值宽度变得小于0.8nm。
(实施例2)
在将掺杂MgO的铌酸锂结晶z切而成的基板上将Ti成膜，通过光刻技术在y轴方向制作光栅图案。之后，以Ti图案为掩模进行氟系的反应性离子蚀刻，从而形成间距(pitch)间隔Λ为214nm、长度Lb为100μm的光栅沟槽。光栅的沟槽深度为20、40、60nm。另外，为了形成在y轴传播的光波导，用准分子激光器对光栅部实施了宽度Wm为3μm、Tr为0.5μm的沟槽加工。进一步地，在沟槽形成面，用溅射装置将由SiO2构成的缓冲层17以0.5μm成膜，作为支撑基板使用黑色LN基板并粘接光栅形成面。
接着，将黑色LN基板侧粘贴在研磨平台，对形成有光栅的LN基板的背面进行精密研磨而成为1.2μm的厚度(Ts)。之后，从平台取下并对研磨面进行溅射，形成0.5μm的由SiO2形成的缓冲层16。
黑LN是指缺氧状态的铌酸锂，能够抑制因热释电而产生电荷。由此能够防止发生温度变动的情况下的耐浪涌导致的基板开裂。
之后，用切割装置切断成杆状，对两端面进行光学研磨，使两端面形成0.1％的AR涂层，最后进行芯片切割而制作光栅元件。元件尺寸是宽度为1mm、长度Lwg为500μm。
对于光栅元件的光学特性，使用作为宽带波长光源的超级发光二极管(SLD)，向光栅元件输入TE模的光，用光谱分析仪分析输出光，由此，基于其穿透特性，评价反射特性。结果示于图11。
由该结果可知，LN、Ta2O5基本相同。
对于TE模，得到了中心波长为945nm、最大反射率为20％、及半高宽ΔλG为2nm的特性。
(实施例3)
在将掺杂MgO的铌酸锂结晶y切而成的基板上将Ti成膜，通过光刻技术在x轴方向制作光栅图案。之后，以Ti图案为掩模进行氟系的反应性离子蚀刻，从而形成间距(pitch)间隔Λ为224nm、长度Lb为100μm的光栅沟槽。光栅的沟槽深度为20、40、60nm。另外，为了形成在x轴传播的光波导，用准分子激光器对光栅部实施了宽度Wm为3μm、Tr为0.5μm的沟槽加工。进一步地，在沟槽形成面，用溅射装置将由SiO2构成的缓冲层17以0.5μm成膜，作为支撑基板使用黑色LN基板并粘接光栅形成面。
接着，将黑色LN基板侧粘贴在研磨平台，对形成有光栅的LN基板的背面进行精密研磨而成为1.2μm的厚度(Ts)。之后，从平台取下并对研磨面进行溅射，形成0.5μm的由SiO2形成的缓冲层16。
之后，用切割装置切断成杆状，对两端面进行光学研磨，使两端面形成0.1％的AR涂层，最后进行芯片切割而制作光栅元件。元件尺寸是宽度为1mm、长度Lwg为500μm。
对于光栅元件的光学特性，使用作为宽带波长光源的超级发光二极管(SLD)，向光栅元件输入TE模的光，用光谱分析仪分析输出光，由此，基于其穿透特性，评价反射特性。结果示于图12。
由该结果可知，元件实施例1～3的反射率和半值宽度是相同的，LN、Ta2O5的反射率和半值宽度也是相同的结果。对于TE模，得到了中心波长为945nm、最大反射率为20％、及半高宽ΔλG为2nm的特性。
另外，发现即使波长发生变化，在600nm～1.55μm的波长区域也得到几乎相同的反射率、半值宽度。
(实施例4)
制作如图4所示的装置。
具体地，在将掺杂MgO的铌酸锂结晶z切而成的基板上形成Ti膜，通过光刻技术在y轴方向制作光栅图案。之后，以Ti图案为掩模进行氟系的反应性离子蚀刻，从而形成间距(pitch)间隔Λ为214nm、长度Lb为100μm的光栅沟槽。光栅的沟槽深度为40nm。另外，为了形成在y轴传播的光波导，用准分子激光器对光栅部实施了宽度Wm为3μm、Tr为0.5μm的沟槽加工。进一步地，在沟槽形成面，用溅射装置将由SiO2构成的缓冲层16以0.5μm成膜，作为支撑基板使用黑色LN基板并粘接光栅形成面。
接着，将黑色LN基板侧粘贴在研磨平台，对形成有光栅的LN基板的背面进行精密研磨而成为1.2μm的厚度(Ts)。之后，从平台取下并对研磨面进行溅射，形成0.5μm的由SiO2形成的缓冲层17。
之后，用切割装置切断成杆状，对两端面进行光学研磨，使两端面形成0.1％的AR涂层，最后进行芯片切割而制作光栅元件。元件尺寸是宽度为1mm、长度Lwg为500μm。
对于光栅元件的光学特性，使用作为宽带波长光源的超级发光二极管(SLD)，向光栅元件输入TE模的光，用光谱分析仪分析输出光，由此，基于其穿透特性，评价反射特性。结果，对于TE模，得到了中心波长为945nm、最大反射率为20％、及半高宽ΔλG为2nm的特性。
接着，为了进行使用该光栅元件的外部谐振器型激光器的特性评价，如图1所示地安装了激光器模块。作为光源元件准备如下元件：具有GaAs系激光器结构，并在其中一个端面形成高反射膜，在另一个端面形成反射率为0.1％的AR涂层。
光源元件规格：
Figure GDA0002265205970000211
安装规格：
Lg： 1μm
Lm： 20μm
在安装模块后，不使用珀耳帖元件而用电流控制(ACC)驱动时，具有中心波长为945nm、输出为50mW的激光器特性。激光器的光谱特性示于图14。另外，为了评价工作温度范围，将模块设置在恒温槽内，并测量了激光振荡波长的温度依赖性、输出变动。其结果，振荡波长的温度系数为0.05nm/℃，跳模导致的输出变动变大的温度域为80℃，即使发生跳模，在该温度域内的强度输出变动也在1％以内。
另外，在使TM光入射元件的情况下也进行同样的实验，结果在波长907nm下发生激光振荡，其振荡波长的温度系数为0.1nm/℃。进而，能够确认跳模导致的输出变动变大的温度域扩大至100℃，即使发生跳模，在该温度域内的强度输出变动也在1％以内。
这是因为LN结晶的情况下，相比y轴、x轴，z轴方向的折射率的温度变动大。
(实施例5)
通过与实施例4相同的方法形成间距间隔Λ222nm、长度Lb 100μm的光栅沟槽。光栅的沟槽深度为40nm。对于光栅元件的光学特性，使用作为宽带波长光源的超级发光二极管(SLD)，向光栅元件输入光，用光谱分析仪分析输出光，由此，基于其穿透特性，评价反射特性。结果，对于TE模，得到了中心波长为975nm、最大反射率为20％、及半高宽ΔλG为2nm的特性。
接下来，如图5所示地安装激光模块。光源元件为普通的GaAs系激光器，在出射端面没有AR涂层。
光源元件规格：
安装规格：
Lg： 1μm
Lm： 20μm
在安装模块后，不使用珀耳帖元件而用电流控制(ACC)驱动时，在对应于光栅的反射波长的中心波长975nm下发生振荡，输出比没有光栅元件时小，是40mW的激光特性。另外，为了评价工作温度范围，在恒温槽内设置模块，测定激光振荡波长的温度依赖性、输出变动。结果是振荡波长的温度系数为0.05nm/℃，跳模导致的输出变动变大的温度域为80℃，即使发生跳模，在该温度域下的强度输出变动也在1％以内。
(比较例)
实施例5中，没有光栅元件的情况下，激光振荡波长的温度系数大，为0.3nm/℃，跳模温度为10℃左右。10℃以上时强度变动变大，输出变动为10％以上。
(实施例6)
在石英基板上通过溅射装置将Ta2O5以1.2μm成膜，形成波导层。接下来，在Ta2O5上将Ni成膜，通过光刻技术，在y轴方向制作光栅图案。之后，以Ni图案为掩模进行氟系的反应性离子蚀刻，从而形成间距间隔Λ为232nm、长度Lb为100μm的光栅沟槽。光栅的沟槽深度为40nm。接下来，与上述实施例同样地，通过反应性离子蚀刻形成图2、图3所示的形状的光波导。对于光栅元件的光学特性，使用作为宽带波长光源的超级发光二极管(SLD)，向光栅元件输入光，用光谱分析仪分析输出光，由此，基于其穿透特性，评价反射特性。结果，对于TE模，得到了中心波长为945nm、最大反射率为20％、及半高宽ΔλG为2nm的特性。
接下来，如图1所示地安装激光模块。光源元件为普通的GaAs系激光器，在出射端面形成有0.1％AR涂层。
光源元件规格：
安装规格：
Lg： 1μm
Lm： 20μm
在实装模块后，不使用珀耳帖元件而用电流控制(ACC)驱动时，在对应于光栅的反射波长的中心波长945nm振荡，输出为50mW。另外，为了评价工作温度范围，将模块设置在恒温槽内，并测量了激光振荡波长的温度依赖性、输出变动。结果是振荡波长的温度系数为0.03nm/℃，跳模导致的输出变动变大的温度域为50℃，即使发生跳模，在该温度域的强度输出变动也在1％以内。
(实施例7)
在由石英形成的支撑基板10上通过溅射装置将Ta2O5以2μm成膜，形成波导层11。接下来，在由Ta2O5形成的波导层11上形成Ni膜，通过光刻技术，在y轴方向制作光栅图案。之后，以Ni图案为掩模进行氟系的反应性离子蚀刻，从而形成间距间隔Λ为228nm、长度Lb为100μm的光栅沟槽。光栅的沟槽深度为140nm。
接下来，与上述实施例同样地，通过反应性离子蚀刻形成图2、图3所示的形状的光波导18。对于光栅元件的光学特性，使用作为宽带波长光源的超级发光二极管(SLD)，向光栅元件输入光，用光谱分析仪分析输出光，由此，基于其穿透特性，评价反射特性。结果，对于TE模，得到了中心波长为945nm、最大反射率为20％、及半高宽ΔλG为2nm的特性。
另外，与此不同，在短波长侧于多个波长处观察到反射峰。
为了确认其原因，实施了模拟，结果发现从光波导出射的光的横模变成多模。即，可以推测是在多模的情况下，有效折射率、等效折射率变得比基模小，因此在短波长侧出现起因于多模的反射峰。为了通过实验进行确认，对光波导的近场图形进行观察。结果发现虽然基模被激发，但如果使其发生轴偏离，则多模被激发，可以确认为多模波导。
接下来，如图5所示地安装激光模块。光源元件为普通的GaAs系激光器，在出射端面没有AR涂层。
光源元件规格：
Figure GDA0002265205970000241
安装规格：
Lg： 1μm
Lm： 20μm
在安装模块后，不使用珀耳帖元件而用电流控制(ACC)驱动时，在对应于光栅的反射波长的中心波长975nm振荡。由该组件振荡的激光的横模为基模。激光的输出比没有光栅元件的情况小，但为40mW的激光器特性。另外，为了评价工作温度范围，将模块设置在恒温槽内，并测量了激光振荡波长的温度依赖性、输出变动。结果是振荡波长的温度系数为0.03nm/℃，跳模导致的输出变动变大的温度域为50℃，即使发生跳模，在该温度域的强度输出变动也在1％以内。

Claims (10)

1.一种外部谐振器型发光装置，其包括：使半导体激光振荡的光源、和光栅元件，且所述使半导体激光振荡的光源和所述光栅元件构成外部谐振器，其特征在于，
所述光源包括使所述半导体激光振荡的活性层，
所述光栅元件包括：
支撑基板，
光学材料层，其设置在所述支撑基板上，厚度为0.5μm～3.0μm，
脊型光波导，其是在所述光学材料层上通过一对脊型沟槽形成的，具有射入半导体激光的入射面和射出所需波长的出射光的出射面，
布拉格光栅，其由形成在所述脊型光波导内的凹凸所构成，以及
传播部，其设置在所述入射面和所述布拉格光栅之间，
所述脊型光波导的横模为多模，
从所述外部谐振器型发光装置输出的激光的横模为基模，
所述光栅元件满足下述式(1)～式(5)的关系，
0.8nm≤△λG≤6.0nm ……(1)
10μm≤Lb≤300μm ……(2)
20nm≤td≤250nm ……(3)
nb≥1.8 ……(4)
LWG≤500μm ……(5)
在式(1)中，△λG是布拉格反射率的峰值的半高宽，
在式(2)中，Lb是所述布拉格光栅的长度，
在式(3)中，td是构成所述布拉格光栅的凹凸的深度，
在式(4)中，nb是构成所述布拉格光栅的材质的折射率，
在式(5)中，LWG是所述光栅元件的长度，
所述脊型光波导的横模的多模包括基模和高阶模，所述高阶模的反射波长比所述基模的反射波长短。
2.根据权利要求1所述的外部谐振器型发光装置，其特征在于，构成所述布拉格光栅的所述材质选自砷化镓、铌酸锂单晶、氧化钽、氧化锌以及氧化铝。
3.根据权利要求1或2所述的外部谐振器型发光装置，其特征在于，所述布拉格反射率的峰值的半高宽△λG为5nm以下。
4.根据权利要求1或2所述的外部谐振器型发光装置，其特征在于，所述脊型沟槽的深度Tr相对于所述光学材料层的厚度Ts的比率Tr/Ts为0.4～0.9。
5.根据权利要求4所述的外部谐振器型发光装置，其特征在于，所述脊型沟槽的深度Tr相对于所述光学材料层的厚度Ts的比率Tr/Ts为0.55～0.9。
6.根据权利要求1所述的外部谐振器型发光装置，其特征在于，所述半高宽△λG中，能够满足激光振荡的相位条件的波长存在2～5个。
7.根据权利要求1或6所述的外部谐振器型发光装置，其特征在于，满足下述式(6)的关系，
Figure FDA0002245320220000021
在式(6)中，dλG/dT是布拉格波长的温度系数，
dλTM/dT是满足外部谐振器型激光器的相位条件的波长的温度系数。
8.根据权利要求1或6所述的外部谐振器型发光装置，其特征在于，所述外部谐振器型发光装置发生单模振荡。
9.根据权利要求1所述的外部谐振器型发光装置，其特征在于，所述高阶模的反射波长与所述基模的反射波长之差为3nm以上。
10.根据权利要求1或6所述的外部谐振器型发光装置，其特征在于，所述半导体激光的波长为780nm～990nm。
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