JP2001068774A - 可飽和吸収体を有する共振器ミラー - Google Patents
可飽和吸収体を有する共振器ミラーInfo
- Publication number
- JP2001068774A JP2001068774A JP2000221173A JP2000221173A JP2001068774A JP 2001068774 A JP2001068774 A JP 2001068774A JP 2000221173 A JP2000221173 A JP 2000221173A JP 2000221173 A JP2000221173 A JP 2000221173A JP 2001068774 A JP2001068774 A JP 2001068774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- layers
- thickness
- resonator mirror
- refractive index
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08059—Constructional details of the reflector, e.g. shape
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3523—Non-linear absorption changing by light, e.g. bleaching
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/3556—Semiconductor materials, e.g. quantum wells
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/34—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 reflector
- G02F2201/346—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 reflector distributed (Bragg) reflector
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/10—Materials and properties semiconductor
- G02F2202/108—Materials and properties semiconductor quantum wells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1106—Mode locking
- H01S3/1112—Passive mode locking
- H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers
- H01S3/1118—Semiconductor saturable absorbers, e.g. semiconductor saturable absorber mirrors [SESAMs]; Solid-state saturable absorbers, e.g. carbon nanotube [CNT] based
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/113—Q-switching using intracavity saturable absorbers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、基板（１）上の複数の半導体層か
ら成る一連の層で形成され、レーザ波長λLに対する可
飽和吸収体を有する共振器ミラーを提供する。 【解決手段】 屈折率ｎHを有する第１材料（４）と、
屈折率ｎHと比較して低い屈折率ｎLを有する第２材料
（５）から成る、複数の交互配列層で形成したブラッグ
反射器（２）を基板（１）の表面に成長させる。ブラッ
グ反射器（２）上に、三重層（３）を成長させ、レーザ
放射線λLに対する最低強度の外側で、２つの層（４’
および４”または５’および５”）内に単一量子層
（６）を埋め込み、三重層の結合光学厚さがλL／２で
あることを特徴とする。
ら成る一連の層で形成され、レーザ波長λLに対する可
飽和吸収体を有する共振器ミラーを提供する。 【解決手段】 屈折率ｎHを有する第１材料（４）と、
屈折率ｎHと比較して低い屈折率ｎLを有する第２材料
（５）から成る、複数の交互配列層で形成したブラッグ
反射器（２）を基板（１）の表面に成長させる。ブラッ
グ反射器（２）上に、三重層（３）を成長させ、レーザ
放射線λLに対する最低強度の外側で、２つの層（４’
および４”または５’および５”）内に単一量子層
（６）を埋め込み、三重層の結合光学厚さがλL／２で
あることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上の複数の半
導体層で形成され、固体レーザ共振器に用いる可飽和吸
収体を有する共振器ミラーに関するものである。
導体層で形成され、固体レーザ共振器に用いる可飽和吸
収体を有する共振器ミラーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＷＯ９６／３６９０６ Ａ１は、パルス
状レーザ放射線を発生し、共振器ミラーとして使用可能
な光学素子について記載する。これらの共振器ミラー
は、反射器および可飽和吸収体を有するスタック即ち積
層構造を含む。積層体における吸収層の位置を利用し、
吸収材によって与えられる所与の波長範囲に対する吸収
度によって、コーティングの集合構造に基づいて波長依
存性を補償する（第８頁、２９ないし３５行）。図３お
よび付随する説明から、この工程は、約５０ｎｍの波長
範囲全域においてほぼ１００％の反射率を維持可能であ
ることが推測できる。
状レーザ放射線を発生し、共振器ミラーとして使用可能
な光学素子について記載する。これらの共振器ミラー
は、反射器および可飽和吸収体を有するスタック即ち積
層構造を含む。積層体における吸収層の位置を利用し、
吸収材によって与えられる所与の波長範囲に対する吸収
度によって、コーティングの集合構造に基づいて波長依
存性を補償する（第８頁、２９ないし３５行）。図３お
よび付随する説明から、この工程は、約５０ｎｍの波長
範囲全域においてほぼ１００％の反射率を維持可能であ
ることが推測できる。
【０００３】更に、レーザ共振器における放射波の群速
度の負の散乱が、積層構造によって達成される（第１１
頁、１ないし３行）。積層構造内に可飽和吸収体を配す
る目的は、負の散乱の特性に加えて、積層構造に可飽和
吸収体の特性を最適な態様で統合することである（第１
１頁、１９ないし２７行）。図４に、コーティング集合
体内側の強度曲線が、４０ｎｍの波長範囲における４つ
の波長について示されている。図８および付随する説明
から、光学素子の反射率は、コーティング集合体におけ
る可飽和吸収体の位置によって、調節可能であることが
推測できる。
度の負の散乱が、積層構造によって達成される（第１１
頁、１ないし３行）。積層構造内に可飽和吸収体を配す
る目的は、負の散乱の特性に加えて、積層構造に可飽和
吸収体の特性を最適な態様で統合することである（第１
１頁、１９ないし２７行）。図４に、コーティング集合
体内側の強度曲線が、４０ｎｍの波長範囲における４つ
の波長について示されている。図８および付随する説明
から、光学素子の反射率は、コーティング集合体におけ
る可飽和吸収体の位置によって、調節可能であることが
推測できる。
【０００４】更に、請求項４は、波長範囲において放射
強度の変化が大きくしかも吸収度変化が大きい位置に可
飽和吸収体を配することを明記している。したがって、
他の層と協働して、ある波長範囲内において所定の反射
曲線が得られる（請求項５参照）。５０ｎｍの波長範囲
にわたり、均一に高い反射係数が得られる（図３および
図８ａないし図８ｅ）。これら光学素子の最適な飽和吸
収効果を維持することが、最適化の評価基準である。最
適性（第１１頁、３３ないし３７行）とは、極短パルス
幅（１０ｆｓ未満）のレーザ・パルスを維持することで
あり、所望の効果が得られる位置に可飽和吸収体を置
き、所望の波長範囲に対して所望の広帯域を維持するこ
と（第１５頁、１０ないし１６行）が、記載から推測す
ることができる。
強度の変化が大きくしかも吸収度変化が大きい位置に可
飽和吸収体を配することを明記している。したがって、
他の層と協働して、ある波長範囲内において所定の反射
曲線が得られる（請求項５参照）。５０ｎｍの波長範囲
にわたり、均一に高い反射係数が得られる（図３および
図８ａないし図８ｅ）。これら光学素子の最適な飽和吸
収効果を維持することが、最適化の評価基準である。最
適性（第１１頁、３３ないし３７行）とは、極短パルス
幅（１０ｆｓ未満）のレーザ・パルスを維持することで
あり、所望の効果が得られる位置に可飽和吸収体を置
き、所望の波長範囲に対して所望の広帯域を維持するこ
と（第１５頁、１０ないし１６行）が、記載から推測す
ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、固体
レーザ共振器において用い、パワーに関して高い負荷を
かけることが可能であり、可飽和吸収体を有する比較的
単純な構造の共振器ミラーを提供することである。可飽
和吸収体は、０．１ないし１００ｐｓの範囲の幅でレー
ザ・パルスを発生し、所定のピーク出力をできるだけ一
定に維持しなければならない。
レーザ共振器において用い、パワーに関して高い負荷を
かけることが可能であり、可飽和吸収体を有する比較的
単純な構造の共振器ミラーを提供することである。可飽
和吸収体は、０．１ないし１００ｐｓの範囲の幅でレー
ザ・パルスを発生し、所定のピーク出力をできるだけ一
定に維持しなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上の複数
の半導体層から成る積層体によって形成され、レーザ波
長λLに対する可飽和吸収体を有する共振器ミラーに関
する。屈折率ｎHの第１材料およびこれより低い屈折率
ｎLの第２材料から成る複数の交互配置層で形成したブ
ラッグ反射器を、基板表面上に成長させる。共振器ミラ
ーは、モード同期固体レーザ共振器に用いられ、出力パ
ワーは、１Ｗより大きく、特に７Ｗよりも大きい。
の半導体層から成る積層体によって形成され、レーザ波
長λLに対する可飽和吸収体を有する共振器ミラーに関
する。屈折率ｎHの第１材料およびこれより低い屈折率
ｎLの第２材料から成る複数の交互配置層で形成したブ
ラッグ反射器を、基板表面上に成長させる。共振器ミラ
ーは、モード同期固体レーザ共振器に用いられ、出力パ
ワーは、１Ｗより大きく、特に７Ｗよりも大きい。
【０００７】本発明によれば、可飽和吸収体を有する共
振器ミラーは、基板上に成長したブラッグ反射器と、後
者の上に成長し、レーザ波長λLに対して可飽和吸収体
として作用する三重層とを備える。レーザ放射線λLの
最小強度の外側で、２つの層の間に単一量子層を埋め込
み、三重層はλL／２の結合光学厚さを有する。
振器ミラーは、基板上に成長したブラッグ反射器と、後
者の上に成長し、レーザ波長λLに対して可飽和吸収体
として作用する三重層とを備える。レーザ放射線λLの
最小強度の外側で、２つの層の間に単一量子層を埋め込
み、三重層はλL／２の結合光学厚さを有する。
【０００８】単一量子層、これを埋め込む２つの層、な
らびにブラッグ反射器の第１および第２層の層厚を決定
する際に、レーザ波長λLに対する各材料の屈折率を考
慮に入れる。光学厚さは、レーザ波長λLに対する対応
する層の屈折率ｎで空気波長を除算することによって与
えられる。これに関して、単一量子層を密閉する２つの
層の屈折率は重要でなく、２つの層の各屈折率が異なっ
ても構わない。三重層の全光学厚さλL／２を維持する
ことは重要である。したがって、三重層の材料選択は、
特に、ブラッグ反射器の材料特性によって支配され、特
に利用する材料の格子定数によって支配され、可能な限
り同一でなければならない。格子定数を同一とすれば、
可能な限り少ない欠陥で、単結晶基板上に単結晶層の成
長が可能となる。単結晶層系は、特別に吸収度が低いの
で、特に有利である。一方、単一量子層の材料およびそ
の厚さの選択は、レーザ波長に対するその可飽和吸収特
性（バンド・ギャップ）に依存し、ここに述べる材料に
限定される訳ではない。とりわけ、２つの層は、レーザ
波長λLに対する低い吸収度、および単一量子層および
ブラッグ反射器の層系の永続的固定接続を生成するとい
う特性を有することが必要である。
らびにブラッグ反射器の第１および第２層の層厚を決定
する際に、レーザ波長λLに対する各材料の屈折率を考
慮に入れる。光学厚さは、レーザ波長λLに対する対応
する層の屈折率ｎで空気波長を除算することによって与
えられる。これに関して、単一量子層を密閉する２つの
層の屈折率は重要でなく、２つの層の各屈折率が異なっ
ても構わない。三重層の全光学厚さλL／２を維持する
ことは重要である。したがって、三重層の材料選択は、
特に、ブラッグ反射器の材料特性によって支配され、特
に利用する材料の格子定数によって支配され、可能な限
り同一でなければならない。格子定数を同一とすれば、
可能な限り少ない欠陥で、単結晶基板上に単結晶層の成
長が可能となる。単結晶層系は、特別に吸収度が低いの
で、特に有利である。一方、単一量子層の材料およびそ
の厚さの選択は、レーザ波長に対するその可飽和吸収特
性（バンド・ギャップ）に依存し、ここに述べる材料に
限定される訳ではない。とりわけ、２つの層は、レーザ
波長λLに対する低い吸収度、および単一量子層および
ブラッグ反射器の層系の永続的固定接続を生成するとい
う特性を有することが必要である。
【０００９】三重層のことを、以降、可飽和吸収効果を
有する層と呼ぶことにする。単一量子層のみが、そのバ
ンド・ギャップを有し、実際の吸収層であるが、以下に
述べるように、三重層内に埋め込まれるという事実によ
ってのみ機能することができる。
有する層と呼ぶことにする。単一量子層のみが、そのバ
ンド・ギャップを有し、実際の吸収層であるが、以下に
述べるように、三重層内に埋め込まれるという事実によ
ってのみ機能することができる。
【００１０】この場合、単一量子層は、レーザ共振器内
のあらゆる共振状態には無関係である。その機能は、色
素レーザまたは固体レーザにおける色素吸収体のそれに
比肩し得る。通信技術では望ましいフェムト秒およびミ
リワット範囲の超短パルスは、この場合には発生すべき
でないことを強調しておく。実際には、共振器ミラーの
設計は、できるだけ少ない数の交互個別層で、レーザ波
長λLに対する所与の高反射係数を達成するように行
い、レーザ動作には通常９８％の反射係数で十分であ
る。三重層を可飽和吸収体として含む場合、例えば、約
３０の個別層があれば、可飽和吸収効果を有する反射器
には十分である。これの比較的少数の個別層により、対
応する製造上の費用が少なくて済む。しかしながら、更
に重要なのは、比較的少数の個別層を、コーティング・
プロセスの対応する制御および管理との組み合わせによ
って、レーザ光の放射方向に対して垂直に非常に均質な
積層構造が得られることである。このため、共振器ミラ
ー上において、レーザ・ビームの比較的弱い収束（ｓｌ
ｉｇｈｔ ｆｏｃｕｓｉｎｇ）の使用が可能となる。共
振器ミラー上のスポット径は、この場合２００μｍより
も大きくすることができ、約５ｍｍまで拡大することが
できる。この場合、レーザの均整の取れた一定モード同
期が得られる。これら比較的大きなスポット径により、
共振器ミラーにおけるパワー密度が大幅に低下する。典
型的な値は、レーザのＣＷ動作に関して、１００ｋＷ／
ｃｍ2未満から約２ｋＷ／ｃｍ2までの範囲を取る。しか
しながら、実際には、共振器ミラーの負荷限界のできる
だけ近くで動作を行い、レーザ放射線源の所与の寿命中
に最大のレーザ出力パワーを得るようにする。
のあらゆる共振状態には無関係である。その機能は、色
素レーザまたは固体レーザにおける色素吸収体のそれに
比肩し得る。通信技術では望ましいフェムト秒およびミ
リワット範囲の超短パルスは、この場合には発生すべき
でないことを強調しておく。実際には、共振器ミラーの
設計は、できるだけ少ない数の交互個別層で、レーザ波
長λLに対する所与の高反射係数を達成するように行
い、レーザ動作には通常９８％の反射係数で十分であ
る。三重層を可飽和吸収体として含む場合、例えば、約
３０の個別層があれば、可飽和吸収効果を有する反射器
には十分である。これの比較的少数の個別層により、対
応する製造上の費用が少なくて済む。しかしながら、更
に重要なのは、比較的少数の個別層を、コーティング・
プロセスの対応する制御および管理との組み合わせによ
って、レーザ光の放射方向に対して垂直に非常に均質な
積層構造が得られることである。このため、共振器ミラ
ー上において、レーザ・ビームの比較的弱い収束（ｓｌ
ｉｇｈｔ ｆｏｃｕｓｉｎｇ）の使用が可能となる。共
振器ミラー上のスポット径は、この場合２００μｍより
も大きくすることができ、約５ｍｍまで拡大することが
できる。この場合、レーザの均整の取れた一定モード同
期が得られる。これら比較的大きなスポット径により、
共振器ミラーにおけるパワー密度が大幅に低下する。典
型的な値は、レーザのＣＷ動作に関して、１００ｋＷ／
ｃｍ2未満から約２ｋＷ／ｃｍ2までの範囲を取る。しか
しながら、実際には、共振器ミラーの負荷限界のできる
だけ近くで動作を行い、レーザ放射線源の所与の寿命中
に最大のレーザ出力パワーを得るようにする。
【００１１】本発明は、可飽和吸収体を有する共振器ミ
ラーの比較的単純で管理可能な計算を可能にする。何故
なら、これは個々の構成要素、即ち、ブラッグ反射器お
よび可飽和吸収体の関数に基づいているからである。三
重層内における単一量子層の位置を選択することによ
り、簡単にこの種の共振器ミラーの飽和に対する安定性
に広い範囲にわたって影響を与えることが可能となる。
ラーの比較的単純で管理可能な計算を可能にする。何故
なら、これは個々の構成要素、即ち、ブラッグ反射器お
よび可飽和吸収体の関数に基づいているからである。三
重層内における単一量子層の位置を選択することによ
り、簡単にこの種の共振器ミラーの飽和に対する安定性
に広い範囲にわたって影響を与えることが可能となる。
【００１２】更に、比較的単純なプロセス制御のため
に、薄膜技術における適切なプロセスによって積層構造
が得られ、エピタキシャル成長させた層を用いること
が、今日では好ましい。
に、薄膜技術における適切なプロセスによって積層構造
が得られ、エピタキシャル成長させた層を用いること
が、今日では好ましい。
【００１３】また、三重層は、λL／２の整数倍数ｉで
ある光学厚さを有することも可能であり、こうすれば本
発明の利点が確保される。この係数ｉよりも厚い三重層
は、主に表面パシベーションの改良のために、単一量子
層の保護に必要であり、その場合、ｉに選択する値は通
常２または３で十分である。
ある光学厚さを有することも可能であり、こうすれば本
発明の利点が確保される。この係数ｉよりも厚い三重層
は、主に表面パシベーションの改良のために、単一量子
層の保護に必要であり、その場合、ｉに選択する値は通
常２または３で十分である。
【００１４】可飽和吸収体を有する共振器ミラーの吸収
挙動は、単一量子層の厚さｄ3および２層間におけるそ
の位置の選択によって調節する。２層の内一方は、その
最小厚さがλL／１００である。
挙動は、単一量子層の厚さｄ3および２層間におけるそ
の位置の選択によって調節する。２層の内一方は、その
最小厚さがλL／１００である。
【００１５】この最小厚さは、あらゆる場合において
も、単一量子層の厚さよりも大きくなければならない。
単一量子層は、最小定在波から十分な距離に位置し、隣
接する媒体から機械的および化学的に適切に保護されな
ければならない。
も、単一量子層の厚さよりも大きくなければならない。
単一量子層は、最小定在波から十分な距離に位置し、隣
接する媒体から機械的および化学的に適切に保護されな
ければならない。
【００１６】単一量子層の吸収挙動は、本質的に、この
共振器ミラーを用いるモード同期レーザのパルス周期を
決定する。２つの層内における単一量子層の位置は、レ
ーザに対する共振器ミラーの所望の安定性または要求安
定性の評価基準にしたがって決定され、この位置は、レ
ーザ放射線の最小定在波から十分に離れて位置し、必要
な可飽和吸収効果を確保し、例えばピコ秒範囲の短いレ
ーザ・パルスを発生するようにしなければならない。吸
収挙動、したがってレーザ内に発生するパルスの周期
は、三重層内側における２つの密閉層間の単一量子層の
位置の選択によって、特に好ましくかつ再現可能に調節
することができる。一方、パルス周期および吸収挙動
は、共振器ミラーのパワー安定性を決定し、パルスが長
い程、共振器ミラーのパワー安定性が高まると考えられ
る。
共振器ミラーを用いるモード同期レーザのパルス周期を
決定する。２つの層内における単一量子層の位置は、レ
ーザに対する共振器ミラーの所望の安定性または要求安
定性の評価基準にしたがって決定され、この位置は、レ
ーザ放射線の最小定在波から十分に離れて位置し、必要
な可飽和吸収効果を確保し、例えばピコ秒範囲の短いレ
ーザ・パルスを発生するようにしなければならない。吸
収挙動、したがってレーザ内に発生するパルスの周期
は、三重層内側における２つの密閉層間の単一量子層の
位置の選択によって、特に好ましくかつ再現可能に調節
することができる。一方、パルス周期および吸収挙動
は、共振器ミラーのパワー安定性を決定し、パルスが長
い程、共振器ミラーのパワー安定性が高まると考えられ
る。
【００１７】しかしながら、可飽和吸収体を有する共振
器ミラーの特性および動作パラメータは、レーザ共振器
内における各配置状態（共振器の設計）に大きく依存す
ることが示されている。
器ミラーの特性および動作パラメータは、レーザ共振器
内における各配置状態（共振器の設計）に大きく依存す
ることが示されている。
【００１８】本発明から得られる利点の１つは、可飽和
吸収体を有する共振器ミラーは、単純な管理可能なステ
ップ、即ち、三重層内の単一量子層の配置によって、ユ
ーザの特定的な要求に応じて、レーザ共振器と協働して
最適化されることである。
吸収体を有する共振器ミラーは、単純な管理可能なステ
ップ、即ち、三重層内の単一量子層の配置によって、ユ
ーザの特定的な要求に応じて、レーザ共振器と協働して
最適化されることである。
【００１９】実際には、以下の手順を行なう。最初に、
少なくともレーザ・クリスタル、出力結合ミラー、およ
び共振器ミラーを含む、共振器の幾何学的形状を立案す
る（Ｋｏｃｈｅｒ．Ｗ（ケッヘル，Ｗ）のＳｏｌｉｄ−
Ｓｔａｔｅ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（固
体レーザの設計）、第１巻、第４版、ベルリン、Ｓｐｒ
ｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ、１９９６年を参照のこ
と）。本発明による教示を熟知すれば、異なるレーザ出
力パルスにおけるパルス周期およびレーザの安定性を決
定するには、三重層内部における単一量子層の位置を変
化させる実験は殆ど必要ない。
少なくともレーザ・クリスタル、出力結合ミラー、およ
び共振器ミラーを含む、共振器の幾何学的形状を立案す
る（Ｋｏｃｈｅｒ．Ｗ（ケッヘル，Ｗ）のＳｏｌｉｄ−
Ｓｔａｔｅ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（固
体レーザの設計）、第１巻、第４版、ベルリン、Ｓｐｒ
ｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ、１９９６年を参照のこ
と）。本発明による教示を熟知すれば、異なるレーザ出
力パルスにおけるパルス周期およびレーザの安定性を決
定するには、三重層内部における単一量子層の位置を変
化させる実験は殆ど必要ない。
【００２０】共振器設計の実験から、単一量子層をレー
ザ放射線の最大定在波内に配置した場合に、最短のパル
ス長が得られることが示されている。しかしながら、こ
の位置で決定される共振器ミラーのパワー安定性は、比
較的低くなる。
ザ放射線の最大定在波内に配置した場合に、最短のパル
ス長が得られることが示されている。しかしながら、こ
の位置で決定される共振器ミラーのパワー安定性は、比
較的低くなる。
【００２１】したがって、単一量子層は、レーザ放射線
の最大強度の外側に配置することが好ましい。実際に
は、本発明は、レーザ放射線の最大定在波および最小定
在波間で、三重層の内側を、単一量子層の位置として利
用する。この位置決めにより、パルス周期の延長が認め
られたが、このパルス周期は、以下で示す追加ステップ
によって更に短縮することができるので、ピコ秒範囲の
レーザ放射の十分に短いパルス、およびＣＷワット範囲
の共振器ミラーの十分なレーザ安定性が得られる。
の最大強度の外側に配置することが好ましい。実際に
は、本発明は、レーザ放射線の最大定在波および最小定
在波間で、三重層の内側を、単一量子層の位置として利
用する。この位置決めにより、パルス周期の延長が認め
られたが、このパルス周期は、以下で示す追加ステップ
によって更に短縮することができるので、ピコ秒範囲の
レーザ放射の十分に短いパルス、およびＣＷワット範囲
の共振器ミラーの十分なレーザ安定性が得られる。
【００２２】レーザ放射線のパルス周期の短縮は、反射
防止コーティングによって得られる。これは、三重層に
被着され、レーザ波長λLに対して設計される。また、
反射防止コーティングによって、共振器ミラーのパワー
安定性を更に高めることも可能である。可飽和吸収体の
動作は、この反射防止コーティングのために、共振的で
も無共振でもなくなる。
防止コーティングによって得られる。これは、三重層に
被着され、レーザ波長λLに対して設計される。また、
反射防止コーティングによって、共振器ミラーのパワー
安定性を更に高めることも可能である。可飽和吸収体の
動作は、この反射防止コーティングのために、共振的で
も無共振でもなくなる。
【００２３】更に、レーザ放射線のパルス周期は、単一
量子層を低温層として適用することによって短縮する。
この場合、選択した成長温度が低い程、パルス周期が短
くなる。即ち、単一量子層は、以下の材料系、砒化イン
ディウム・ガリウム（ＩｎＧａＡｓ）またはガリウム砒
素アンチモニ（ＧａＡｓＳｂ）または砒化ガリウム窒素
（ＧａＮＡｓ）の１つで構成する。
量子層を低温層として適用することによって短縮する。
この場合、選択した成長温度が低い程、パルス周期が短
くなる。即ち、単一量子層は、以下の材料系、砒化イン
ディウム・ガリウム（ＩｎＧａＡｓ）またはガリウム砒
素アンチモニ（ＧａＡｓＳｂ）または砒化ガリウム窒素
（ＧａＮＡｓ）の１つで構成する。
【００２４】可飽和吸収体を有する共振器ミラーの生産
費用を極力抑えるためには、ブラッグ反射器を構成する
ために用いる材料の１つを、三重層を構成するためにも
用いると特に有利である。同一または構造的に非常に類
似した材料の層は、特に好ましく互いの上でエピタキシ
ャル的に成長する。ブラッグ反射器の製作のための材料
は、特にこの目的に適している。この場合、三重層は、
ブラッグ反射器の第１材料または第２材料の層、単一量
子層、およびブラッグ反射器の第１材料または第２材料
から成る更に別の層で構成すると有利である。単一量子
層の厚さｄ3は、レーザ波長λLに依存する。これを屈折
率ｎHを有する第１材料の２つの層、または屈折率ｎLを
有する第２材料の２つの層の間に埋め込む。厚さｄ1、
ｄ2およびｄ3を有するこれらの層が、厚さλL／（２＊
ｎH）またはλL／（２＊ｎL）を有する三重層を形成す
る。また、反射防止コーティングはこの場合にも有利で
あり、その屈折率は、√ｎHまたは√ｎLにしたがって設
計され、反射防止コーティングは、隣接する材料に応じ
て、λL／（４＊√ｎH）またはλL／（４＊√ｎL）の厚
さを有する。
費用を極力抑えるためには、ブラッグ反射器を構成する
ために用いる材料の１つを、三重層を構成するためにも
用いると特に有利である。同一または構造的に非常に類
似した材料の層は、特に好ましく互いの上でエピタキシ
ャル的に成長する。ブラッグ反射器の製作のための材料
は、特にこの目的に適している。この場合、三重層は、
ブラッグ反射器の第１材料または第２材料の層、単一量
子層、およびブラッグ反射器の第１材料または第２材料
から成る更に別の層で構成すると有利である。単一量子
層の厚さｄ3は、レーザ波長λLに依存する。これを屈折
率ｎHを有する第１材料の２つの層、または屈折率ｎLを
有する第２材料の２つの層の間に埋め込む。厚さｄ1、
ｄ2およびｄ3を有するこれらの層が、厚さλL／（２＊
ｎH）またはλL／（２＊ｎL）を有する三重層を形成す
る。また、反射防止コーティングはこの場合にも有利で
あり、その屈折率は、√ｎHまたは√ｎLにしたがって設
計され、反射防止コーティングは、隣接する材料に応じ
て、λL／（４＊√ｎH）またはλL／（４＊√ｎL）の厚
さを有する。
【００２５】共振器ミラーのレーザ強度を高めるため
に、共振器ミラーをその基板によってヒート・シンクに
締結する。これには、可飽和吸収体の一定動作温度を確
保する目的がある。この場合、可飽和吸収層の各レーザ
波長λLに対する一致は、基準温度を調節することによ
って、細かく行なうことができる。また、このヒート・
シンクは、経時的に要求されるピーク出力の高い一貫性
も確保する。
に、共振器ミラーをその基板によってヒート・シンクに
締結する。これには、可飽和吸収体の一定動作温度を確
保する目的がある。この場合、可飽和吸収層の各レーザ
波長λLに対する一致は、基準温度を調節することによ
って、細かく行なうことができる。また、このヒート・
シンクは、経時的に要求されるピーク出力の高い一貫性
も確保する。
【００２６】この手順の構成上の利点は、基板がガリウ
ム砒素（ＧａＡｓ）で作られ、ブラッグ反射器が個別層
から成り、屈折率がｎHで非ドープ・ガリウム砒素（Ｇ
ａＡｓ）を有する第１材料の各層がλL／（４＊
ｎGaAs）の厚さを有し、屈折率ｎLの非ドープ砒化アル
ミニウム（ＡｌＡｓ）を有する前記第２材料（５）の各
層がλ L／（４＊ｎAlAs）の厚さを有し、単一量子層
は、砒化インディウム・ガリウム（Ｉｎ1-xＧａxＡｓ）
から成ることにある。ブラッグ反射器は、１５ないし５
０の個別層から成り、これらがミラー対を形成する。ミ
ラー対の数は、その反射率を決定する（Ｏｒａｚｉｏ
Ｓｖｅｌｔｏ（オラツイオ・ズヴェルト）著”Ｐｒｉｎ
ｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｌａｓｅｒｓ”（レーザの原理）
（Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ発行、第４版、１９９８
年）を参照のこと）。例えば、９８％を超える共振器ミ
ラーの反射率は、２８のミラー対によって得られる。実
際には、常にできるだけ少ない層で動作するように試行
する。ガリウム砒素／砒化アルミニウムから成る物質系
の特性は、十分に調査されており、これらの材料は、比
較的簡単に、ガリウム砒素の基板上にエピタキシャル成
長し、層の厚さおよび層の構造に要求される均質性を得
ることができる。
ム砒素（ＧａＡｓ）で作られ、ブラッグ反射器が個別層
から成り、屈折率がｎHで非ドープ・ガリウム砒素（Ｇ
ａＡｓ）を有する第１材料の各層がλL／（４＊
ｎGaAs）の厚さを有し、屈折率ｎLの非ドープ砒化アル
ミニウム（ＡｌＡｓ）を有する前記第２材料（５）の各
層がλ L／（４＊ｎAlAs）の厚さを有し、単一量子層
は、砒化インディウム・ガリウム（Ｉｎ1-xＧａxＡｓ）
から成ることにある。ブラッグ反射器は、１５ないし５
０の個別層から成り、これらがミラー対を形成する。ミ
ラー対の数は、その反射率を決定する（Ｏｒａｚｉｏ
Ｓｖｅｌｔｏ（オラツイオ・ズヴェルト）著”Ｐｒｉｎ
ｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｌａｓｅｒｓ”（レーザの原理）
（Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ発行、第４版、１９９８
年）を参照のこと）。例えば、９８％を超える共振器ミ
ラーの反射率は、２８のミラー対によって得られる。実
際には、常にできるだけ少ない層で動作するように試行
する。ガリウム砒素／砒化アルミニウムから成る物質系
の特性は、十分に調査されており、これらの材料は、比
較的簡単に、ガリウム砒素の基板上にエピタキシャル成
長し、層の厚さおよび層の構造に要求される均質性を得
ることができる。
【００２７】各レーザ波長に対する砒化インディウム・
ガリウム（Ｉｎ1-xＧａxＡｓ）の単一量子層の寸法決定
は、文献（例えば、Ｗａｎｇ，Ｃ．Ａ．（ワンＣ．
Ａ．）、Ｈｏｎｇ，Ｋ．Ｃｈ．（ホンＫ．Ｃｈ．）の”
ＯｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃＶａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ
Ｅｐｉｔａｘｙ ｏｆ Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａ
ｎｃｅ Ｓｔｒａｉｎｅｄ−Ｌａｙｅｒ ＩｎＧａＡｓ
−ＡｌＧａＡｓ Ｄｉｏｄｅ Ｌａｓｅｒｓ”（高性能
歪み層ＩｎＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓダイオード・レーザ
の有機金属気相エピタキシ）（ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，
第２７巻第３号、１９９１年３月）から公知である。１
０６４ｎｍのレーザ波長では、単一量子層の厚さは約７
ｎｍであり、ガリウムの割合はｘ＝６７％である。
ガリウム（Ｉｎ1-xＧａxＡｓ）の単一量子層の寸法決定
は、文献（例えば、Ｗａｎｇ，Ｃ．Ａ．（ワンＣ．
Ａ．）、Ｈｏｎｇ，Ｋ．Ｃｈ．（ホンＫ．Ｃｈ．）の”
ＯｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃＶａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ
Ｅｐｉｔａｘｙ ｏｆ Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａ
ｎｃｅ Ｓｔｒａｉｎｅｄ−Ｌａｙｅｒ ＩｎＧａＡｓ
−ＡｌＧａＡｓ Ｄｉｏｄｅ Ｌａｓｅｒｓ”（高性能
歪み層ＩｎＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓダイオード・レーザ
の有機金属気相エピタキシ）（ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，
第２７巻第３号、１９９１年３月）から公知である。１
０６４ｎｍのレーザ波長では、単一量子層の厚さは約７
ｎｍであり、ガリウムの割合はｘ＝６７％である。
【００２８】単一量子層は、２つのガリウム砒素層内に
埋め込まれ、この場合、これらの層を併せて、対応する
λ／２の厚さを有することが必須である。実際には、干
渉のない積層構造、および技術的に適性が高いプロセス
を確保するように、積層構造を製作する。
埋め込まれ、この場合、これらの層を併せて、対応する
λ／２の厚さを有することが必須である。実際には、干
渉のない積層構造、および技術的に適性が高いプロセス
を確保するように、積層構造を製作する。
【００２９】吸収挙動、したがってレーザ内に発生する
パルス周期は、三重層内部の２つのガリウム砒素層間に
おける砒化インディウム・ガリウム単一量子層の位置選
択によって、特に都合よくそして再現可能に、調節する
ことができる。一方、パルス周期および吸収挙動は、共
振器ミラーのパワー・安定性を決定する。可飽和吸収体
として作用する三重層内に配したガリウム砒素層の一方
は、約λL／１００の最小厚さを有する。この最小厚さ
が必要なのは、砒化インディウム・ガリウム層が吸収性
単一量子層として機能するため、そして、環境の影響に
非常に敏感なこの層を適切に保護するためである。
パルス周期は、三重層内部の２つのガリウム砒素層間に
おける砒化インディウム・ガリウム単一量子層の位置選
択によって、特に都合よくそして再現可能に、調節する
ことができる。一方、パルス周期および吸収挙動は、共
振器ミラーのパワー・安定性を決定する。可飽和吸収体
として作用する三重層内に配したガリウム砒素層の一方
は、約λL／１００の最小厚さを有する。この最小厚さ
が必要なのは、砒化インディウム・ガリウム層が吸収性
単一量子層として機能するため、そして、環境の影響に
非常に敏感なこの層を適切に保護するためである。
【００３０】したがって、ブラッグ反射器から離れて面
するガリウム砒素層は、砒化インディウム・ガリウム層
のために、周囲の媒体に対する保護層として常に作用す
る。特別な場合には、光学厚さがλL／４の２つのガリ
ウム砒素層内に、砒化インディウム・ガリウム層を埋め
込む。この場合、砒化インディウム・ガリウム層は、最
大定在波内に正確に配置する。この位置ではエネルギ密
度が最大となるという欠点がある。しかしながら、共振
器ミラーに入射するビーム束の直径を調節し、比較的大
きくすることによって、この欠点を克服する。即ち、１
０μｍのスポット径の代わりに、２００μｍよりも大き
なスポット径に調節することができる。しかしながら、
これが可能なのは、比較的単純な積層構造および比較的
少数の個別層という利点がある、非常に均質性が高い積
層構造に限られる。
するガリウム砒素層は、砒化インディウム・ガリウム層
のために、周囲の媒体に対する保護層として常に作用す
る。特別な場合には、光学厚さがλL／４の２つのガリ
ウム砒素層内に、砒化インディウム・ガリウム層を埋め
込む。この場合、砒化インディウム・ガリウム層は、最
大定在波内に正確に配置する。この位置ではエネルギ密
度が最大となるという欠点がある。しかしながら、共振
器ミラーに入射するビーム束の直径を調節し、比較的大
きくすることによって、この欠点を克服する。即ち、１
０μｍのスポット径の代わりに、２００μｍよりも大き
なスポット径に調節することができる。しかしながら、
これが可能なのは、比較的単純な積層構造および比較的
少数の個別層という利点がある、非常に均質性が高い積
層構造に限られる。
【００３１】砒化インディウム・ガリウム層は、低温層
とすると有利である。十分に短いレーザ・パルスを発生
するためには、成長温度は５００℃未満としなければな
らない。しかしながら、本発明の目的は、通信技術にお
ける用途に望ましいような、可能な限り短いレーザ・パ
ルスの発生ではない。
とすると有利である。十分に短いレーザ・パルスを発生
するためには、成長温度は５００℃未満としなければな
らない。しかしながら、本発明の目的は、通信技術にお
ける用途に望ましいような、可能な限り短いレーザ・パ
ルスの発生ではない。
【００３２】しかしながら、低温層によって、可飽和吸
収体は、パワー安定性に関して積層構造を最適化しつ
つ、十分に短いレーザ・パルスを確実に放出する。これ
は、多くの技術的用途では、１ないし１０ピコ秒の範囲
であると有利である。技術的応用の例として、レーザ光
による材料加工、または画像投影がある。
収体は、パワー安定性に関して積層構造を最適化しつ
つ、十分に短いレーザ・パルスを確実に放出する。これ
は、多くの技術的用途では、１ないし１０ピコ秒の範囲
であると有利である。技術的応用の例として、レーザ光
による材料加工、または画像投影がある。
【００３３】レーザ光のパルス周期の画像発生に対する
影響については、例えば、ＷＯ９８／２０３８５号に記
載されている。そこには、ピコ秒範囲のパルス周期を有
するレーザ光によって画像を生成した場合、いわゆるス
ペックル現象はもはや観察者によって観察することがで
きないと述べられている。
影響については、例えば、ＷＯ９８／２０３８５号に記
載されている。そこには、ピコ秒範囲のパルス周期を有
するレーザ光によって画像を生成した場合、いわゆるス
ペックル現象はもはや観察者によって観察することがで
きないと述べられている。
【００３４】既に概略的に説明したように、反射器から
離れた外側のガリウム砒素層に反射防止コーティングを
被着すると有利である。反射防止コーティングは、レー
ザ波長λLに対して設計し、その屈折率は√ｎGaAsにし
たがって計算され、レーザ波長λLに対してｎGaAsで用
いられる。１％未満の反射率は、多大な手間をかけずに
得ることができ、屈折率の計算は近似的に行なうだけで
よい。反射防止コーティングの光学厚さはλL／４であ
る。
離れた外側のガリウム砒素層に反射防止コーティングを
被着すると有利である。反射防止コーティングは、レー
ザ波長λLに対して設計し、その屈折率は√ｎGaAsにし
たがって計算され、レーザ波長λLに対してｎGaAsで用
いられる。１％未満の反射率は、多大な手間をかけずに
得ることができ、屈折率の計算は近似的に行なうだけで
よい。反射防止コーティングの光学厚さはλL／４であ
る。
【００３５】レーザ波長λL＝１０６４ｎｍの場合、酸
窒化シリコンの層または窒化シリコンの層で反射防止コ
ーティングを形成する。反射防止コーティングは、単一
量子層内における強度を高める。可飽和吸収体を有する
共振器ミラー上に反射防止コーティングを配した場合、
比較的短いパルス周期が測定された。
窒化シリコンの層または窒化シリコンの層で反射防止コ
ーティングを形成する。反射防止コーティングは、単一
量子層内における強度を高める。可飽和吸収体を有する
共振器ミラー上に反射防止コーティングを配した場合、
比較的短いパルス周期が測定された。
【００３６】本発明の更に別の有利な構成は、基板を燐
化インディウム（ＩｎＰ）で形成し、ブラッグ反射器が
個別層から成り、屈折率がｎHの砒化インディウム・ガ
リウム（Ｉｎ1-yＧａyＡｓ）を有する第１材料の各層が
λL／（４＊ｎInGaAs）の厚さを有し、屈折率がｎLの燐
化インディウム（ＩｎＰ）を有する第２材料の各層がλ
L／（４＊ｎInP）の厚さを有することにある。
化インディウム（ＩｎＰ）で形成し、ブラッグ反射器が
個別層から成り、屈折率がｎHの砒化インディウム・ガ
リウム（Ｉｎ1-yＧａyＡｓ）を有する第１材料の各層が
λL／（４＊ｎInGaAs）の厚さを有し、屈折率がｎLの燐
化インディウム（ＩｎＰ）を有する第２材料の各層がλ
L／（４＊ｎInP）の厚さを有することにある。
【００３７】また、単一量子層は、砒化インディウム・
ガリウム（Ｉｎ1-xＧａxＡｓ）から成り、この場合その
厚さは６ｎｍないし１０ｎｍの範囲であり、その組成
（ｘ）はレーザ波長λLによって決定される。また、こ
の場合、ガリウムの割合（ｘ）がバンド・ギャップのサ
イズを決定する。この場合、ブラッグ反射器は、３０な
いし１００の個別層から成る。ガリウムの割合ｙは、燐
化インディウム層との格子一致を維持するためには、ブ
ラッグ反射器の砒化インディウム・ガリウム層において
４７％とする。この共振器ミラーは、レーザ波長λLが
１．６５μｍよりも大きい場合に適している。
ガリウム（Ｉｎ1-xＧａxＡｓ）から成り、この場合その
厚さは６ｎｍないし１０ｎｍの範囲であり、その組成
（ｘ）はレーザ波長λLによって決定される。また、こ
の場合、ガリウムの割合（ｘ）がバンド・ギャップのサ
イズを決定する。この場合、ブラッグ反射器は、３０な
いし１００の個別層から成る。ガリウムの割合ｙは、燐
化インディウム層との格子一致を維持するためには、ブ
ラッグ反射器の砒化インディウム・ガリウム層において
４７％とする。この共振器ミラーは、レーザ波長λLが
１．６５μｍよりも大きい場合に適している。
【００３８】この場合、２つの砒化インディウム・ガリ
ウム層または２つの燐化インディウム層の間に、単一量
子層を埋め込む。本発明の更に別の有利な構成は、基板
を燐化インディウム（ＩｎＰ）で構成し、ブラッグ反射
器が個別層から成り、屈折率がｎHで燐化インディウム
・ガリウム（Ｉｎ1-yＧａyＡｓzＰ1-z）を有する第１材
料の各層がλL／（４＊ｎInGaAsP）の厚さを有し、屈折
率がｎLで燐化インディウム（ＩｎＰ）を有する第２材
料の各層がλL／（４＊ｎInP）の厚さを有し、単一量子
層が砒化インディウム・ガリウム（Ｉｎ1-xＧａxＡｓ）
から成り、その層厚および組成がレーザ波長λLによっ
て決定されることにある。即ち、ガリウムの割合ｙおよ
び砒素の割合ｚは、ブラッグ反射器の砒化燐化インディ
ウム・ガリウム層（Ｉｎ1-yＧａyＡｓzＰ1-z）および燐
化インディウム層（ＩｎＰ）間で格子一致を得るために
は、ｙ＝０．４ｚ＋０．０６７ｚ2という関係によって
決定される。ガリウムの割合に応じて、この共振器ミラ
ーは、１．３μｍよりも長いレーザ波長λLに適するよ
うになる。しかしながら、ブラッグ反射器の積層構造に
おける屈折率の差は比較的少ないので、この場合、等し
い反射率を得るためには、より多くのミラー対を用いな
ければならない。典型的に、レーザ共振器において機能
するためには、４０ないし１００のミラー対が必要とな
る。
ウム層または２つの燐化インディウム層の間に、単一量
子層を埋め込む。本発明の更に別の有利な構成は、基板
を燐化インディウム（ＩｎＰ）で構成し、ブラッグ反射
器が個別層から成り、屈折率がｎHで燐化インディウム
・ガリウム（Ｉｎ1-yＧａyＡｓzＰ1-z）を有する第１材
料の各層がλL／（４＊ｎInGaAsP）の厚さを有し、屈折
率がｎLで燐化インディウム（ＩｎＰ）を有する第２材
料の各層がλL／（４＊ｎInP）の厚さを有し、単一量子
層が砒化インディウム・ガリウム（Ｉｎ1-xＧａxＡｓ）
から成り、その層厚および組成がレーザ波長λLによっ
て決定されることにある。即ち、ガリウムの割合ｙおよ
び砒素の割合ｚは、ブラッグ反射器の砒化燐化インディ
ウム・ガリウム層（Ｉｎ1-yＧａyＡｓzＰ1-z）および燐
化インディウム層（ＩｎＰ）間で格子一致を得るために
は、ｙ＝０．４ｚ＋０．０６７ｚ2という関係によって
決定される。ガリウムの割合に応じて、この共振器ミラ
ーは、１．３μｍよりも長いレーザ波長λLに適するよ
うになる。しかしながら、ブラッグ反射器の積層構造に
おける屈折率の差は比較的少ないので、この場合、等し
い反射率を得るためには、より多くのミラー対を用いな
ければならない。典型的に、レーザ共振器において機能
するためには、４０ないし１００のミラー対が必要とな
る。
【００３９】この場合も同様、２つの砒化燐化インディ
ウム・ガリウム層または２つの燐化インディウム層の間
に、単一量子層を埋め込む。
ウム・ガリウム層または２つの燐化インディウム層の間
に、単一量子層を埋め込む。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照しながら本発明
について説明する。図１は、座標軸ｚに沿って２つの高
屈折率層４’および４”間に配した、単一量子層６を有
する共振器ミラーの積層構造を概略的に示す。高い方の
屈折率ｎHを有する材料４および低い方の屈折率ｎLを有
する材料５で形成した複数の層対を、基板（ここには図
示しない）上に構成し、ブラッグ反射器２を形成する。
各波長λLに対して、材料４および５の屈折率によって
与えられる個々の層の厚さは、λL／（４＊ｎH）および
λL／（４＊ｎL）となる。
について説明する。図１は、座標軸ｚに沿って２つの高
屈折率層４’および４”間に配した、単一量子層６を有
する共振器ミラーの積層構造を概略的に示す。高い方の
屈折率ｎHを有する材料４および低い方の屈折率ｎLを有
する材料５で形成した複数の層対を、基板（ここには図
示しない）上に構成し、ブラッグ反射器２を形成する。
各波長λLに対して、材料４および５の屈折率によって
与えられる個々の層の厚さは、λL／（４＊ｎH）および
λL／（４＊ｎL）となる。
【００４１】共振器ミラーに入射するレーザ放射線λL
の方向に、ブラッグ反射器２の高屈折率ｎHを有する材
料４の第１層に、三重層３を可飽和吸収体として被着す
る。この三重層３は、単一量子層６を含む。この単一量
子層６は、高屈折率ｎHを有する２つの層４’および
４”の間に埋込まれており、三重層６全体の厚さは、λ
L／（２＊ｎH）で与えられる。層４’および４”は、同
じ材料で作成しなければならないが、高屈折率を有する
材料４と同一である必要はない。
の方向に、ブラッグ反射器２の高屈折率ｎHを有する材
料４の第１層に、三重層３を可飽和吸収体として被着す
る。この三重層３は、単一量子層６を含む。この単一量
子層６は、高屈折率ｎHを有する２つの層４’および
４”の間に埋込まれており、三重層６全体の厚さは、λ
L／（２＊ｎH）で与えられる。層４’および４”は、同
じ材料で作成しなければならないが、高屈折率を有する
材料４と同一である必要はない。
【００４２】単一量子層６の材料組成および厚さは、レ
ーザ波長に対するその可飽和吸収作用に対応して決定す
る。これら封入層（ｅｎｖｅｌｏｐｉｎｇ ｌａｙｅ
ｒ）４’および４”の厚さは、三重層全体の厚さがλL
／（２＊ｎH）となるように調節する（図３および図４
における例に関する説明も参照のこと）。単一量子層６
の屈折率ｎQWは、可飽和吸収体の機能に対する重要性は
二次的である。しかしながら、三重層３内における単一
量子層６の位置は、短いレーザ・パルスを発生するため
の可飽和吸収作用を得る単一量子層６の機能に対して重
要である。レーザ放射線λLの方向ｚに対して下流側に
位置するブラッグ反射器に関して、共振器ミラーにおけ
る強度分布Ｉは、図１ないし図７において点線で概略的
に示すように得られる。図１および図２における破線
は、共振器ミラーのレーザ・システムにおける屈折率の
曲線を概略的に示す。
ーザ波長に対するその可飽和吸収作用に対応して決定す
る。これら封入層（ｅｎｖｅｌｏｐｉｎｇ ｌａｙｅ
ｒ）４’および４”の厚さは、三重層全体の厚さがλL
／（２＊ｎH）となるように調節する（図３および図４
における例に関する説明も参照のこと）。単一量子層６
の屈折率ｎQWは、可飽和吸収体の機能に対する重要性は
二次的である。しかしながら、三重層３内における単一
量子層６の位置は、短いレーザ・パルスを発生するため
の可飽和吸収作用を得る単一量子層６の機能に対して重
要である。レーザ放射線λLの方向ｚに対して下流側に
位置するブラッグ反射器に関して、共振器ミラーにおけ
る強度分布Ｉは、図１ないし図７において点線で概略的
に示すように得られる。図１および図２における破線
は、共振器ミラーのレーザ・システムにおける屈折率の
曲線を概略的に示す。
【００４３】図２は、低屈折率を有する２つの層５’お
よび５”間に配した単一量子層を有する共振器ミラーの
積層構造を概略的に示す。高い方の屈折率ｎHを有する
材料４および低い方の屈折率ｎLを有する材料５で作ら
れた複数の層対を基板（ここでは図示しない）上に構成
し、ブラッグ反射器２を形成する。共振器ミラーに入射
するレーザ放射線λLの方向において、ブラッグ反射器
２の高屈折率ｎHを有する材料４の第１層に、三重層３
を可飽和吸収体として被着する。この三重層３は、単一
量子層６を含む。この単一量子層６は、低屈折率ｎLを
有する２つの層５’および５”間に埋め込まれており、
三重層３全体の厚さは、λL／（２＊ｎL）で与えられ
る。図１に関して記したことは、図２にも同様に適用さ
れる。
よび５”間に配した単一量子層を有する共振器ミラーの
積層構造を概略的に示す。高い方の屈折率ｎHを有する
材料４および低い方の屈折率ｎLを有する材料５で作ら
れた複数の層対を基板（ここでは図示しない）上に構成
し、ブラッグ反射器２を形成する。共振器ミラーに入射
するレーザ放射線λLの方向において、ブラッグ反射器
２の高屈折率ｎHを有する材料４の第１層に、三重層３
を可飽和吸収体として被着する。この三重層３は、単一
量子層６を含む。この単一量子層６は、低屈折率ｎLを
有する２つの層５’および５”間に埋め込まれており、
三重層３全体の厚さは、λL／（２＊ｎL）で与えられ
る。図１に関して記したことは、図２にも同様に適用さ
れる。
【００４４】図３は、ガリウム砒素／砒化アルミニウム
から成る材料系の可飽和吸収体を有する共振器ミラーの
積層構造を示す。非ドープ砒化アルミニウム（低屈折率
材料５）および非ドープ・ガリウム砒素（高屈折率材料
４）の対から成る、２８の層対を、ガリウム砒素の基板
１に被着し、レーザ波長λL＝１０６４ｎｍ用に設計
し、レーザ波長の９８．７７％を反射する、ブラッグ反
射器２を形成する。
から成る材料系の可飽和吸収体を有する共振器ミラーの
積層構造を示す。非ドープ砒化アルミニウム（低屈折率
材料５）および非ドープ・ガリウム砒素（高屈折率材料
４）の対から成る、２８の層対を、ガリウム砒素の基板
１に被着し、レーザ波長λL＝１０６４ｎｍ用に設計
し、レーザ波長の９８．７７％を反射する、ブラッグ反
射器２を形成する。
【００４５】ブラック反射器の計算は、Ｏｒａｚｉｏ
Ｓｖｅｌｔｏ（オラツイオ・ズヴェルト）著”Ｐｒｉｎ
ｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｌａｓｅｒｓ”（レーザの原理）
（Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ発行、第４版、１９９８
年）にしたがって行なうことができる。層厚は、ガリウ
ム砒素の個々の層では、７６ｎｍでλL／（４＊
ｎGaAs）とし、砒化アルミニウムの層では、９０ｎｍで
λL／（４＊ｎAlAs）とする。共振器ミラーに入射する
レーザ放射線λLの方向において、ブラッグ反射器２の
第１ガリウム砒素層に、三重層３を可飽和吸収体として
被着する。
Ｓｖｅｌｔｏ（オラツイオ・ズヴェルト）著”Ｐｒｉｎ
ｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｌａｓｅｒｓ”（レーザの原理）
（Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ発行、第４版、１９９８
年）にしたがって行なうことができる。層厚は、ガリウ
ム砒素の個々の層では、７６ｎｍでλL／（４＊
ｎGaAs）とし、砒化アルミニウムの層では、９０ｎｍで
λL／（４＊ｎAlAs）とする。共振器ミラーに入射する
レーザ放射線λLの方向において、ブラッグ反射器２の
第１ガリウム砒素層に、三重層３を可飽和吸収体として
被着する。
【００４６】図４は、この三重層３を示す。これは、厚
さｄ3が７ｎｍの砒化インディウム・ガリウム層から成
る単一量子層６を含む。これは、２つのガリウム砒素層
（高屈折率材料４’および４”）の１つの中に埋め込ま
れている。この三重層３の厚さは、以下の式にしたがっ
て計算する。
さｄ3が７ｎｍの砒化インディウム・ガリウム層から成
る単一量子層６を含む。これは、２つのガリウム砒素層
（高屈折率材料４’および４”）の１つの中に埋め込ま
れている。この三重層３の厚さは、以下の式にしたがっ
て計算する。
【００４７】
【数１】 ここで、ｄ1およびｄ2はガリウム砒素層（材料４’およ
び４”）の層厚であり、ｄ3＝７ｎｍは単一量子層６の
厚さであり、砒化インディウム・ガリウムの単一量子層
の屈折率ｎQWを経験的に３．６と決定した。この計算に
より、三重層３の正確な厚さは１５２．１ｎｍとなる。
近似計算ｄges＝λL／（２＊ｎGaAs）により、１５２．
３ｎｍの値が与えられる。０．２ｎｍの差の量から、こ
の近似は有効であり、実用的に十分な結果が得られたこ
とが分かる。したがって、成長プロセスは、ナノメート
ル範囲での再現性のみで信頼性高く制御されるので、こ
れは特に重要である。これらの検討項目は、本発明の本
質的な特徴に関して、一般的に当てはまることである。
び４”）の層厚であり、ｄ3＝７ｎｍは単一量子層６の
厚さであり、砒化インディウム・ガリウムの単一量子層
の屈折率ｎQWを経験的に３．６と決定した。この計算に
より、三重層３の正確な厚さは１５２．１ｎｍとなる。
近似計算ｄges＝λL／（２＊ｎGaAs）により、１５２．
３ｎｍの値が与えられる。０．２ｎｍの差の量から、こ
の近似は有効であり、実用的に十分な結果が得られたこ
とが分かる。したがって、成長プロセスは、ナノメート
ル範囲での再現性のみで信頼性高く制御されるので、こ
れは特に重要である。これらの検討項目は、本発明の本
質的な特徴に関して、一般的に当てはまることである。
【００４８】これら２つのガリウム砒素層（４’および
４”）の厚さを併せると、ｄ1＋ｄ2＝１４５ｎｍとな
る。単一量子層ｄ3の厚さを加えると、 ｄges＝ｄ1＋ｄ2＋ｄ3＝１５２ｎｍ の厚さを有する単一のλ／２層が形成される（ｉ＝
１）。
４”）の厚さを併せると、ｄ1＋ｄ2＝１４５ｎｍとな
る。単一量子層ｄ3の厚さを加えると、 ｄges＝ｄ1＋ｄ2＋ｄ3＝１５２ｎｍ の厚さを有する単一のλ／２層が形成される（ｉ＝
１）。
【００４９】本発明によれば、ガリウム砒素層（４’お
よび４”）内部に密閉された砒化インディウム・ガリウ
ム層（６）の位置付けは、一方では、レーザ・キャビテ
ィ内部でモード同期に対する所望の可飽和吸収効果が得
られ、他方では、砒化インディウム・ガリウム層（６）
のパワー安定性限界を超過しないように行なう。この場
合、適切な厚さの窒化シリコン層（ＳｉＮ）を反射防止
層１０として用いる。
よび４”）内部に密閉された砒化インディウム・ガリウ
ム層（６）の位置付けは、一方では、レーザ・キャビテ
ィ内部でモード同期に対する所望の可飽和吸収効果が得
られ、他方では、砒化インディウム・ガリウム層（６）
のパワー安定性限界を超過しないように行なう。この場
合、適切な厚さの窒化シリコン層（ＳｉＮ）を反射防止
層１０として用いる。
【００５０】図４による例では、厚さが７ｎｍの砒化イ
ンディウム・ガリウム層（６）を、最大強度で、各々７
３ｎｍの厚さを有する２つのガリウム砒素層（４’およ
び４”）の間に配する。この位置は、レーザ共振器の設
計によって許される場合には、共振器ミラー上に十分な
大きさのスポットを生成するために所望の高出力パワー
が得られるように選択する。スポットの大きさは、可飽
和吸収体を有する共振器ミラー上におけるエネルギ密度
が確実に破壊スレシホルド未満となるように決定する。
ンディウム・ガリウム層（６）を、最大強度で、各々７
３ｎｍの厚さを有する２つのガリウム砒素層（４’およ
び４”）の間に配する。この位置は、レーザ共振器の設
計によって許される場合には、共振器ミラー上に十分な
大きさのスポットを生成するために所望の高出力パワー
が得られるように選択する。スポットの大きさは、可飽
和吸収体を有する共振器ミラー上におけるエネルギ密度
が確実に破壊スレシホルド未満となるように決定する。
【００５１】次に、本発明によれば、三重層３を生産す
るプロセスにおいて、レーザ放射線の方向に限度８まで
またはレーザ放射線のこれとは逆の方向に限度９まで、
単一量子層６を変位させることができる。この範囲は、
レーザ波長１０６４ｎｍにおいて、約λL／１００の厚
さで１０ｎｍ程度の大きさとなる。実際には、限度８お
よび９は、単一量子層を可飽和吸収体として作用させる
のに必要なガリウム砒素層の最少厚さによって与えられ
る。単一量子層４において、これを十分に飽和させ、所
望の飽和吸収効果を得るためには、十分なエネルギ密度
が有効でなければならない。三重層３内部に単一量子層
を埋め込む最適な場所は、最終的には、それぞれの寸法
を決定することによってのみ、レーザ共振器内に具体的
な配置を決定することができる。
るプロセスにおいて、レーザ放射線の方向に限度８まで
またはレーザ放射線のこれとは逆の方向に限度９まで、
単一量子層６を変位させることができる。この範囲は、
レーザ波長１０６４ｎｍにおいて、約λL／１００の厚
さで１０ｎｍ程度の大きさとなる。実際には、限度８お
よび９は、単一量子層を可飽和吸収体として作用させる
のに必要なガリウム砒素層の最少厚さによって与えられ
る。単一量子層４において、これを十分に飽和させ、所
望の飽和吸収効果を得るためには、十分なエネルギ密度
が有効でなければならない。三重層３内部に単一量子層
を埋め込む最適な場所は、最終的には、それぞれの寸法
を決定することによってのみ、レーザ共振器内に具体的
な配置を決定することができる。
【００５２】図５は、厚さ７ｎｍの単一量子層４が２つ
のガリウム砒素層（４’および４”）内部にある例を示
す。この場合、三重層３の厚さは３０４ｎｍである。下
記の式
のガリウム砒素層（４’および４”）内部にある例を示
す。この場合、三重層３の厚さは３０４ｎｍである。下
記の式
【００５３】
【数２】 において、ｉに２の値を選択する。この場合、単一量子
層は、レーザ放射線の強度が最大強度の約半分となる区
域に配置する。
層は、レーザ放射線の強度が最大強度の約半分となる区
域に配置する。
【００５４】レーザ放射線の方向に、第１ガリウム砒素
層（４’）は８０ｎｍの厚さを有し、レーザ光の方向に
おいて単一量子層６の後部に配するガリウム砒素層
（４”）は２１７ｎｍの厚さを有する。レーザ放射線の
方向において下流に配したブラッグ反射器に関して、図
５の点線で示すような強度分布Ｉがある。
層（４’）は８０ｎｍの厚さを有し、レーザ光の方向に
おいて単一量子層６の後部に配するガリウム砒素層
（４”）は２１７ｎｍの厚さを有する。レーザ放射線の
方向において下流に配したブラッグ反射器に関して、図
５の点線で示すような強度分布Ｉがある。
【００５５】図６は、図１におけるシステムに対応する
砒化インディウム・ガリウム／燐化インディウムの層系
に基づいた可飽和吸収体を有する共振器ミラーを示す。
単一量子層６は、この場合、高屈折率の砒化インディウ
ム・ガリウム層（４’および４”）内に埋め込まれてい
る。レーザ放射線の方向に見て下流側に配置したブラッ
グ反射器に関して、図４における破線で示すような強度
分布Ｉがある。この構造は、レーザ波長λL＞１．６５
μｍに対してのみ機能する。何故なら、Ｉｎ0.5 3Ｇａ
0.47Ａｓは、これよりも短い波長に対する透過性がない
からである。
砒化インディウム・ガリウム／燐化インディウムの層系
に基づいた可飽和吸収体を有する共振器ミラーを示す。
単一量子層６は、この場合、高屈折率の砒化インディウ
ム・ガリウム層（４’および４”）内に埋め込まれてい
る。レーザ放射線の方向に見て下流側に配置したブラッ
グ反射器に関して、図４における破線で示すような強度
分布Ｉがある。この構造は、レーザ波長λL＞１．６５
μｍに対してのみ機能する。何故なら、Ｉｎ0.5 3Ｇａ
0.47Ａｓは、これよりも短い波長に対する透過性がない
からである。
【００５６】図６は、基板１に熱伝導的に接続したヒー
ト・シンク１１を示す。ヒート・シンクは、温度測定お
よび制御装置と接続し、レーザ共振器において、可飽和
吸収体を有する反射器の動作中に、その熱バランスを規
制する。
ト・シンク１１を示す。ヒート・シンクは、温度測定お
よび制御装置と接続し、レーザ共振器において、可飽和
吸収体を有する反射器の動作中に、その熱バランスを規
制する。
【００５７】図７は、一例として、別の共振器ミラーを
示す。これは、燐化砒化インディウム・ガリウム層系４
および５を基本として構成し、図２による系に基づくも
のである。この場合、低屈折率の燐化インディウム層
（５’および５”）内に単一量子層６を埋め込む。この
構造は、燐化砒化インディウム・ガリウム（Ｉｎ1-yＧ
ａyＡｓzＰ1-z）の組成に応じて、レーザ波長λL＞１．
３μｍに対して機能する。
示す。これは、燐化砒化インディウム・ガリウム層系４
および５を基本として構成し、図２による系に基づくも
のである。この場合、低屈折率の燐化インディウム層
（５’および５”）内に単一量子層６を埋め込む。この
構造は、燐化砒化インディウム・ガリウム（Ｉｎ1-yＧ
ａyＡｓzＰ1-z）の組成に応じて、レーザ波長λL＞１．
３μｍに対して機能する。
【００５８】ここに述べたレーザ・システムの選択は、
一例として与えたに過ぎない。レーザ波長λLに応じ
て、ブラッグ反射器に適した透過性材料、対応するバン
ド・ギャップおよび厚さを有する単一量子層の材料、お
よび単一量子層を埋め込む材料を、当業者は適切に選択
することができよう。この場合、その組み合わせは、表
面全体にわたってできるだけ均質となり、レーザ波長の
パワーに関して十分安定となるように、機械的および化
学的に安定な層系を形成するように行なわなければなら
ない。
一例として与えたに過ぎない。レーザ波長λLに応じ
て、ブラッグ反射器に適した透過性材料、対応するバン
ド・ギャップおよび厚さを有する単一量子層の材料、お
よび単一量子層を埋め込む材料を、当業者は適切に選択
することができよう。この場合、その組み合わせは、表
面全体にわたってできるだけ均質となり、レーザ波長の
パワーに関して十分安定となるように、機械的および化
学的に安定な層系を形成するように行なわなければなら
ない。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板上の複数の半導体層から成る一連の層で形成され、
レーザ波長に対する可飽和吸収体を有する共振器ミラー
を提供することにより、比較的単純な構造で、高い負荷
をかけることができ、発生するレーザ・パルスのピーク
出力を一定に維持することができるという効果が得られ
る。
基板上の複数の半導体層から成る一連の層で形成され、
レーザ波長に対する可飽和吸収体を有する共振器ミラー
を提供することにより、比較的単純な構造で、高い負荷
をかけることができ、発生するレーザ・パルスのピーク
出力を一定に維持することができるという効果が得られ
る。
【図１】 高屈折率層の内側に単一量子層を有する共振
器ミラーの構造を示す概略図である。
器ミラーの構造を示す概略図である。
【図２】 低屈折率層の内側に単一量子層を有する共振
器ミラーの構造を示す概略図である。
器ミラーの構造を示す概略図である。
【図３】 ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ系に基づく可飽和吸収体
を有する共振器ミラーの構造を示す図である。
を有する共振器ミラーの構造を示す図である。
【図４】 可飽和吸収体として作用する、図３による三
重層の内側にある単一量子層の位置を示す図である。
重層の内側にある単一量子層の位置を示す図である。
【図５】 可飽和吸収体として作用する、図３による三
重層の内側にある単一量子層の別の位置を示す図であ
る。
重層の内側にある単一量子層の別の位置を示す図であ
る。
【図６】 ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ系に基づく可飽和吸収
体を有する共振器ミラーの構造を示す図である。
体を有する共振器ミラーの構造を示す図である。
【図７】 ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系に基づく可飽和吸
収体を有する共振器ミラーの構造を示す図である。
収体を有する共振器ミラーの構造を示す図である。
１…基板、２…ブラッグ反射器、３…三重層、４…第１
材料層、４’，４”…第１材料層、５…第２材料層、
５’，５”…第２材料層、６…単一量子層。
材料層、４’，４”…第１材料層、５…第２材料層、
５’，５”…第２材料層、６…単一量子層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター ウンガー ドイツ連邦共和国 Ｄ−89075 ウルム オクセンシュタイゲ 48
Claims (15)
- 【請求項１】 基板（１）上の複数の半導体層の一連の
層で形成された、レーザ波長λLに対する可飽和吸収体
を有する共振器ミラーであって、屈折率ｎHを有する第
１材料（４）と、前記屈折率ｎHと比較して低い屈折率
ｎLを有する第２材料（５）から成る、複数の交互配列
層で形成したブラッグ反射器（２）を前記基板（１）の
表面に成長させ、該ブラッグ反射器（２）上に、三重層
（３）を成長させ、前記レーザ放射線λLに対する最低
強度の外側で、２つの層（４’および４”または５’お
よび５”）内に単一量子層（６）を埋め込み、前記三重
層の結合光学厚さがλL／２であることを特徴とする共
振器ミラー。 - 【請求項２】 前記三重層（３）は、λL／２の整数倍
数ｉである光学厚さを有することを特徴とする請求項１
記載の共振器ミラー。 - 【請求項３】 前記共振器ミラーの吸収挙動は、前記２
つの層（４’および４”または５’および５”）間にお
ける前記単一量子層（６）の厚さ（ｄ3）および位置の
選択によって調節され、前記２つの層の一方の厚さ（ｄ
1またはｄ2）が、λL／１００の最小厚さを有すること
を特徴とする請求項１または２記載の共振器ミラー。 - 【請求項４】 前記単一量子層（６）を前記レーザ放射
線の最小強度の外側に配置することを特徴とする請求項
１ないし３のいずれか１項記載の共振器ミラー。 - 【請求項５】 前記三重層（３）に反射防止コーティン
グ（１０）を被着し、前記レーザ波長λL用に設計する
ことを特徴とする請求項１記載の共振器ミラー。 - 【請求項６】 前記単一量子層（６）は低温層であり、
特に、砒化インディウム・ガリウム（ＩｎＧａＡｓ）ま
たはガリウム砒素アンチモニ（ＧａＡｓＳｂ）または砒
化ガリウム窒素（ＧａＮＡｓ）の材料系の１つから成る
ことを特徴とする請求項１記載の共振器ミラー。 - 【請求項７】 前記屈折率ｎHを有する第１材料の２つ
の層（４’および４”）の間、または前記屈折率ｎLを
有する第２材料の２つの層（５’および５”）の間に、
厚さ（ｄ3）の前記単一量子層（７）を埋め込み、これ
らの層が、その厚さ（ｄ1、ｄ2およびｄ3）により、λL
／（２＊ｎH）またはλL／（２＊ｎL）の厚さを有する
前記三重層（３）を形成することを特徴とする請求項１
ないし６のいずれか１項記載の共振器ミラー。 - 【請求項８】 前記基板（１）はガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）で作られ、前記ブラッグ反射器（２）は個別の層か
ら成り、屈折率がｎHで非ドープ・ガリウム砒素（Ｇａ
Ａｓ）を有する前記第１材料（４）の各層がλL／（４
＊ｎGaAs）の厚さを有し、屈折率がｎLで非ドープ砒化
アルミニウム（ＡｌＡｓ）を有する前記第２材料（５）
の各層がλL／（４＊ｎAlAs）の厚さを有することを特
徴とする請求項７記載の共振器ミラー。 - 【請求項９】 前記単一量子層（６）をガリウム砒素
（４’および４”）内に埋め込むことを特徴とする請求
項８記載の共振器ミラー。 - 【請求項１０】 前記基板（１）は燐化インディウム
（ＩｎＰ）で形成され、前記ブラッグ反射器（２）は個
別の層から成り、屈折率がｎHで砒化インディウム・ガ
リウム（Ｉｎ1-yＧａyＡｓ）を有する前記第１材料
（４）の各層がλL／（４＊ｎInGaAs）の厚さを有し、
屈折率がｎLの燐化インディウム（ＩｎＰ）を有する前
記第２材料（５）の各層がλL／（４＊ｎInP）の厚さを
有することを特徴とする請求項７記載の共振器ミラー。 - 【請求項１１】 前記第１量子層（６）を砒化インディ
ウム・ガリウムの２つの層（４’および４”）または燐
化インディウムの２つの層（５’および５”）の間に埋
め込むことを特徴とする請求項１０記載の共振器ミラ
ー。 - 【請求項１２】 前記基板（１）は燐化インディウム
（ＩｎＰ）から成り、前記ブラッグ反射器（２）は個別
の層から成り、屈折率がｎHで燐化インディウム・ガリ
ウム（Ｉｎ1-yＧａyＡｓzＰ1-z）を有する前記第１材料
（４）の各層がλL／（４＊ｎInGaAsP）の厚さを有し、
屈折率がｎLで燐化インディウム（ＩｎＰ）を有する前
記第２材料（５）の各層がλL／（４＊ｎInP）を有する
ことを特徴とする請求項７記載の共振器ミラー。 - 【請求項１３】 前記単一量子層（６）を砒化燐化イン
ディウム・ガリウムの２つの層（４’および４”）また
は燐化インディウムの２つの層（５’および５”）の間
に埋め込むことを特徴とする請求項１０記載の共振器ミ
ラー。 - 【請求項１４】 前記単一量子層（６）は砒化インディ
ウム・ガリウム（Ｉｎ1-xＧａxＡｓ）から成り、その厚
さおよび組成（ｘ）が前記レーザ波長λLで決定される
ことを特徴とする請求項８または１０または１２記載の
共振器ミラー。 - 【請求項１５】 前記基板をヒート・シンク（１１）に
熱伝導的に接続し、該ヒート・シンク（１１）の基準温
度を調節および規制可能とすることを特徴とする請求項
１ないし１４のいずれか１項記載の共振器ミラー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19934639A DE19934639A1 (de) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | Resonatorspiegel mit einem sättigbaren Absorber |
| DE19934639.9 | 1999-07-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001068774A true JP2001068774A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=7915849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000221173A Pending JP2001068774A (ja) | 1999-07-23 | 2000-07-21 | 可飽和吸収体を有する共振器ミラー |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6560268B1 (ja) |
| EP (1) | EP1079483B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001068774A (ja) |
| DE (2) | DE19934639A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002303721A (ja) * | 2001-04-05 | 2002-10-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面型波長選択フィルタ及びその作製方法 |
| DE102008013925B3 (de) * | 2008-03-12 | 2009-05-07 | Batop Gmbh | Sättigbarer Absorberspiegel mit einem Luftspalt |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4306990B2 (ja) * | 2001-10-18 | 2009-08-05 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 非線形光学素子 |
| US6826219B2 (en) * | 2002-03-14 | 2004-11-30 | Gigatera Ag | Semiconductor saturable absorber device, and laser |
| US7505196B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-03-17 | Imra America, Inc. | Method and apparatus for controlling and protecting pulsed high power fiber amplifier systems |
| US7804864B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-09-28 | Imra America, Inc. | High power short pulse fiber laser |
| DE102008061335B4 (de) * | 2008-12-11 | 2021-09-23 | Toptica Photonics Ag | Sättigbarer Absorberspiegel und Verfahren zur Anpassung eines sättigbaren Absorberspiegels an eine vorgegebene Arbeitswellenlänge |
| FR3016743B1 (fr) * | 2014-01-20 | 2016-03-04 | Centre Nat Rech Scient | Procede de fabrication de miroirs a absorbant saturable semiconducteur |
| US11462881B2 (en) * | 2017-06-06 | 2022-10-04 | Vescent Photonics LLC | Method and device for altering repetition rate in a mode-locked laser |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2712743B1 (fr) * | 1993-11-15 | 1995-12-15 | Commissariat Energie Atomique | Cavité laser à déclenchement passif par absorbant saturable et laser incorporant cette cavité. |
| US5627854A (en) | 1995-03-15 | 1997-05-06 | Lucent Technologies Inc. | Saturable bragg reflector |
| DE59601560D1 (de) * | 1995-05-19 | 1999-05-06 | Keller Weingarten Ursula | Optische komponente zur erzeugung gepulster laserstrahlung |
| US5701327A (en) | 1996-04-30 | 1997-12-23 | Lucent Technologies Inc. | Saturable Bragg reflector structure and process for fabricating the same |
| US6141359A (en) * | 1998-01-30 | 2000-10-31 | Lucent Technologies, Inc. | Modelocking laser including self-tuning intensity-dependent reflector for self-starting and stable operation |
-
1999
- 1999-07-23 DE DE19934639A patent/DE19934639A1/de not_active Ceased
-
2000
- 2000-06-27 EP EP00113568A patent/EP1079483B1/de not_active Revoked
- 2000-06-27 DE DE50002051T patent/DE50002051D1/de not_active Revoked
- 2000-07-21 JP JP2000221173A patent/JP2001068774A/ja active Pending
- 2000-07-24 US US09/624,633 patent/US6560268B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002303721A (ja) * | 2001-04-05 | 2002-10-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面型波長選択フィルタ及びその作製方法 |
| JP4690573B2 (ja) * | 2001-04-05 | 2011-06-01 | 古河電気工業株式会社 | 面型波長選択フィルタ及びその作製方法 |
| DE102008013925B3 (de) * | 2008-03-12 | 2009-05-07 | Batop Gmbh | Sättigbarer Absorberspiegel mit einem Luftspalt |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19934639A1 (de) | 2001-02-01 |
| EP1079483B1 (de) | 2003-05-07 |
| EP1079483A2 (de) | 2001-02-28 |
| DE50002051D1 (de) | 2003-06-12 |
| EP1079483A3 (de) | 2001-04-04 |
| US6560268B1 (en) | 2003-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5374772B2 (ja) | 光電子デバイスおよびその製造方法 | |
| US6643305B2 (en) | Optical pumping injection cavity for optically pumped devices | |
| EP0647995B1 (en) | Optimizing output characteristics of a tunable external cavity laser | |
| JP3168246B2 (ja) | モードロックレーザ装置 | |
| JPH09172227A (ja) | 光電子量子井戸装置 | |
| US6928099B2 (en) | Apparatus for and method of frequency conversion | |
| US20050117623A1 (en) | Optoelectronic device incorporating an interference filter | |
| CN101496238B (zh) | 具有倾斜波传播的耦合腔ld | |
| CN103107481A (zh) | 激光源 | |
| US7583712B2 (en) | Optoelectronic device and method of making same | |
| EP1354379B1 (en) | Compact ultra fast laser | |
| JP2013232682A (ja) | ＩｎＰベース縦型共振器表面発光レーザの作成方法及びこの方法で作成されるデバイス | |
| WO2015021255A1 (en) | Light-source efficiency enhancement using metasurfaces | |
| US20040047387A1 (en) | Compact ultra fast laser | |
| US6826219B2 (en) | Semiconductor saturable absorber device, and laser | |
| CN105428983A (zh) | 基于黑磷光饱和吸收体的被动锁模激光器 | |
| Borgentun et al. | Optimization of a broadband gain element for a widely tunable high-power semiconductor disk laser | |
| US7688873B2 (en) | Laser chips and vertical external cavity surface emitting lasers using the same | |
| JP2001068774A (ja) | 可飽和吸収体を有する共振器ミラー | |
| CN104321941A (zh) | 泵浦辐射装置和用于泵浦激光活性介质的方法 | |
| GB2369929A (en) | Semiconductor laser device | |
| US20200036162A1 (en) | Laser | |
| JPH08262380A (ja) | 非共鳴ファブリ・ペローｐｉｎ変調装置 | |
| WO2004075362A2 (en) | Apparatus for and method of frequency conversion | |
| Shigihara et al. | Achieving broad-area laser diodes with high output power and single-lobed far-field patterns in the lateral direction by loading a modal reflector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040622 |