JP2010258088A - Laser system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser system with higher efficiency. <P>SOLUTION: The laser system includes: a DFB laser device 10 which outputs a laser beam 52; a harmonic generating element 30 which converts the laser beam 52 into the harmonic beam 54 of the laser beam; a first film 18 which is provided on the laser beam outputting surface of a semiconductor layer on which the DFB laser device 10 is formed and is a reflection preventing film with respect to the laser beam; a second film 16 which is provided on the surface of the semiconductor layer on the opposite side to the outputting surface and is a high reflection film with respect to the laser beam; a third film 36 which is provided on the inputting surface of the laser beam 52 on the harmonic generating element 30 and is a reflection preventing film with respect to the laser beam 52; and a fourth film 38, which is provided on the outputting surface of the harmonic beam 54 on the harmonic generating element 30 and is a high reflection film with respect to the laser beam 52 and is a high reflection preventing film with respect to the harmonic beam 54. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザシステムに関し、特にレーザ光の高調波光を出射するレーザシステムに関する。   The present invention relates to a laser system, and more particularly to a laser system that emits harmonic light of laser light.

近年、レーザ光を出力するレーザシステムは、様々な分野で用いられている。特に、安価なレーザシステムには、半導体レーザが用いられている。しかしながら、例えばグリーン光を出射する半導体レーザは実現していない。そこで、特許文献１には、半導体レーザから出射されたレーザ光を非線形光学素子を用い第２高調波に変換することにより、グリーン光を出射するレーザシステムが記載されている。このように、非線形光学素子を用い半導体レーザのレーザ光の第２高調波光を出射するレーザシステムが知られている。   In recent years, laser systems that output laser light have been used in various fields. In particular, semiconductor lasers are used in inexpensive laser systems. However, for example, a semiconductor laser that emits green light has not been realized. Therefore, Patent Document 1 describes a laser system that emits green light by converting laser light emitted from a semiconductor laser into a second harmonic using a nonlinear optical element. As described above, there is known a laser system that emits second harmonic light of laser light of a semiconductor laser using a nonlinear optical element.

特開平６−１３２５９５号公報JP-A-6-132595

しかしながら、特許文献１のレーザシステムにおいては、非線形光学素子における高調波への変換効率を高めようとすると、許容される波長範囲が狭くなってしまう。このため、半導体レーザが出射するレーザ光が効率的に高調波光に変化されなくなる。   However, in the laser system of Patent Document 1, if an attempt is made to increase the conversion efficiency into harmonics in the nonlinear optical element, the allowable wavelength range is narrowed. For this reason, the laser light emitted from the semiconductor laser is not efficiently changed to the harmonic light.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、高効率なレーザシステムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a highly efficient laser system.

本発明は、レーザ光を出射するＤＦＢレーザと、前記レーザ光を前記レーザ光の高調波光に変換する高調波生成素子と、前記ＤＦＢレーザが形成された半導体層の前記レーザ光の出射面に設けられた前記レーザ光に対する反射防止膜である第１膜と、前記半導体層の前記出射面とは反対の面に設けられた前記レーザ光に対する高反射膜である第２膜と、前記高調波生成素子の前記レーザ光の入射面に設けられた前記レーザ光に対する反射防止膜である第３膜と、前記高調波生成素子の前記高調波光の出射面に設けられた前記レーザ光に対する高反射膜であり前記高調波光に対する反射防止膜である第４膜と、を具備することを特徴とするレーザシステムである。本発明によれば、高効率なレーザシステムを提供することができる。   The present invention provides a DFB laser that emits laser light, a harmonic generation element that converts the laser light into harmonic light of the laser light, and a laser light emitting surface of a semiconductor layer on which the DFB laser is formed. A first film that is an antireflection film for the laser beam, a second film that is a highly reflective film for the laser beam provided on a surface opposite to the emission surface of the semiconductor layer, and the harmonic generation A third film that is an antireflection film for the laser light provided on the laser light incident surface of the element, and a high reflection film for the laser light provided on the output surface of the harmonic light of the harmonic generation element. And a fourth film which is an antireflection film for the harmonic light. According to the present invention, a highly efficient laser system can be provided.

上記構成において、前記ＤＦＢレーザは、前記第２膜と前記第４膜とにより反射する前記レーザ光により発振する構成とすることができる。この構成によれば、レーザシステムをより高効率化することができる。   In the above configuration, the DFB laser can be configured to oscillate with the laser light reflected by the second film and the fourth film. According to this configuration, the laser system can be made more efficient.

上記構成において、前記ＤＦＢレーザは、単体では非発振である構成とすることができる。   In the above configuration, the DFB laser may be configured to be non-oscillating as a single unit.

上記構成において、前記ＤＦＢレーザは、前記高調波生成素子が変換可能な波長範囲内の複数の波長で発振する構成とすることができる。この構成によれば、レーザシステムをより高効率化することができる。   In the above configuration, the DFB laser can oscillate at a plurality of wavelengths within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element. According to this configuration, the laser system can be made more efficient.

上記構成において、前記ＤＦＢレーザは、前記高調波生成素子が変換可能な波長範囲内の波長でのみ発振する構成とすることができる。この構成によれば、レーザシステムをより高効率化することができる。   The said structure WHEREIN: The said DFB laser can be set as the structure oscillated only in the wavelength within the wavelength range which the said harmonic production | generation element can convert. According to this configuration, the laser system can be made more efficient.

上記構成において、前記ＤＦＢレーザのストップバンドは前記高調波生成素子が変換可能な波長範囲に含まれる構成とすることができる。また、上記構成において、前記第３膜は、前記高調波光に対する高反射膜である構成とすることができる。   The said structure WHEREIN: The stop band of the said DFB laser can be set as the structure contained in the wavelength range which the said harmonic production | generation element can convert. Moreover, the said structure WHEREIN: A said 3rd film | membrane can be set as the structure which is a highly reflective film | membrane with respect to the said harmonic light.

上記構成において、前記高調波生成素子は、前記レーザ光を前記レーザ光の第２高調波に変換する構成とすることができる。また、上記構成において、前記第１膜と前記ＤＦＢレーザとの間に設けられ、前記レーザ光の強度を変調する半導体光増幅器を具備する構成とすることができる。さらに、上記構成において、前記ＤＦＢレーザは、量子ドットＤＦＢレーザである構成とすることができる。   The said structure WHEREIN: The said harmonic generation | occurrence | production element can be set as the structure which converts the said laser beam into the 2nd harmonic of the said laser beam. In the above configuration, a semiconductor optical amplifier that is provided between the first film and the DFB laser and modulates the intensity of the laser beam can be provided. Furthermore, the said structure WHEREIN: The said DFB laser can be set as the structure which is a quantum dot DFB laser.

本発明によれば、高効率なレーザシステムを提供することができる。   According to the present invention, a highly efficient laser system can be provided.

図１は、実施例１に係るレーザシステムのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a laser system according to the first embodiment. 図２は、比較例１に係るレーザシステムのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a laser system according to Comparative Example 1. 図３は、比較例２に係るレーザシステムのブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a laser system according to Comparative Example 2. 図４は、比較例１のＤＦＢレーザの発振スペクトルを示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an oscillation spectrum of the DFB laser of Comparative Example 1. 図５は、比較例２のファブリペロレーザの発振スペクトルを示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an oscillation spectrum of the Fabry-Perot laser of Comparative Example 2. 図６は、実施例１のＤＦＢレーザの発振スペクトルを示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an oscillation spectrum of the DFB laser according to the first embodiment. 図７は、実施例２に係るレーザシステムの上面図である。FIG. 7 is a top view of the laser system according to the second embodiment. 図８は、ＤＦＢレーザおよびＳＯＡの断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of the DFB laser and the SOA.

以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、実施例１に係るレーザシステムのブロック図である。図１のように、実施例１に係るレーザシステムは、ＤＦＢ（分布帰還型）レーザ１０と高調波生成素子３０とを有している。ＤＦＢレーザ１０は、コルゲーションを有し、例えば１０６４ｎｍのレーザ光５２を出射する。高調波生成素子３０は、非線形光学素子であり、レーザ光５０を高調波光５４に変換する。高調波生成素子３０は、例えばＰＰＬＮ（Periodically Poled Lithium Niobate）であり、レーザ光５２の第２高調波である５３２ｎｍの高調波光５４を出射する。光学系４０は、ＤＦＢレーザ１０と高調波生成素子３０とを光結合させ、ＤＦＢレーザ１０から出射したレーザ光５２を高調波生成素子３０に入射させる。   FIG. 1 is a block diagram of a laser system according to the first embodiment. As illustrated in FIG. 1, the laser system according to the first embodiment includes a DFB (distributed feedback) laser 10 and a harmonic generation element 30. The DFB laser 10 has corrugation and emits a laser beam 52 of 1064 nm, for example. The harmonic generation element 30 is a nonlinear optical element, and converts the laser light 50 into the harmonic light 54. The harmonic generation element 30 is, for example, PPLN (Periodically Poled Lithium Niobate), and emits 532 nm harmonic light 54 that is the second harmonic of the laser light 52. The optical system 40 optically couples the DFB laser 10 and the harmonic generation element 30 and causes the laser light 52 emitted from the DFB laser 10 to enter the harmonic generation element 30.

ＤＦＢレーザ１０が形成された半導体層のレーザ光の出射面には第１膜１８が設けられている。ＤＦＢレーザ１０が形成された半導体層の出射面とは反対の面には第２膜１６が設けられている。高調波生成素子３０のレーザ光の入射面には第３膜３６が設けられている。高調波生成素子３０の高調波光５４の出射面には第４膜３８が設けられている。第１膜１８、第２膜１６、第３膜３６および第４膜３８は、例えばＡｌ２Ｏ３とＳｉとの光学多層膜やＳｉとＳｉＯ２との光学多層膜であり、膜厚や層数を変えることにより、所定の波長に対し所望の反射率を有するように設定することができる。 A first film 18 is provided on the laser beam emission surface of the semiconductor layer on which the DFB laser 10 is formed. A second film 16 is provided on the surface opposite to the emission surface of the semiconductor layer on which the DFB laser 10 is formed. A third film 36 is provided on the laser light incident surface of the harmonic generation element 30. A fourth film 38 is provided on the emission surface of the harmonic light 54 of the harmonic generation element 30. The first film 18, the second film 16, the third film 36, and the fourth film 38 are, for example, an optical multilayer film of Al 2 O 3 and Si or an optical multilayer film of Si and SiO 2. By changing the number, it can be set to have a desired reflectance for a predetermined wavelength.

第１膜１８は、レーザ光５２の波長λ１の光に対する反射防止膜ＡＲ（λ１）である。第２膜１６は、レーザ光５２の波長λ１の光に対する高反射膜ＨＲ（λ１）である。第３膜３６は、レーザ光５２の波長λ１の光に対する反射防止膜ＡＲ（λ１）であり、かつ高調波光５４の波長λ２に対する高反射膜ＨＲ（λ２）である。第４膜３８は、レーザ光５２の波長λ１の光に対する高反射膜ＨＲ（λ１）、かつ高調波光５４の波長λ２の光に対する反射防止膜ＡＲ（λ２）である。高反射膜ＨＲは、対象とする光をほとんど反射する膜であり、例えば、対象とする光の反射率が９５％以上であることが好ましく、９９％以上であることがより好ましい。反射防止膜ＡＲは、対象とする光をほとんど透過させる膜であり、例えば、対象とする光の反射率が１０％以下であることが好ましく、１％以下であることがより好ましい。   The first film 18 is an antireflection film AR (λ1) for the light of the wavelength λ1 of the laser light 52. The second film 16 is a highly reflective film HR (λ1) for the light of the laser beam 52 having the wavelength λ1. The third film 36 is an antireflection film AR (λ1) for the light of the laser beam 52 having the wavelength λ1 and a high reflection film HR (λ2) for the wavelength λ2 of the harmonic light 54. The fourth film 38 is a highly reflective film HR (λ1) for the light of the laser light 52 having the wavelength λ1 and an antireflection film AR (λ2) for the light of the harmonic light 54 having the wavelength λ2. The highly reflective film HR is a film that almost reflects the target light. For example, the reflectivity of the target light is preferably 95% or more, and more preferably 99% or more. The antireflection film AR is a film that transmits almost all of the target light. For example, the reflectance of the target light is preferably 10% or less, and more preferably 1% or less.

実施例１においては、第１膜１８のレーザ光５２の反射率がほぼ０％（透過率がほぼ１００％）である。このため、ＤＦＢレーザ１０は単体では発振しない。一方、第２膜１６のレーザ光５２の反射率はほぼ１００％である。第４膜３８のレーザ光５２の反射率はほぼ１００％である。これにより、ＤＦＢレーザ１０は、第２膜１６と第４膜３８とで反射するレーザ光５２により発振する。   In Example 1, the reflectance of the laser beam 52 of the first film 18 is approximately 0% (transmittance is approximately 100%). For this reason, the DFB laser 10 does not oscillate alone. On the other hand, the reflectance of the laser light 52 of the second film 16 is almost 100%. The reflectance of the laser light 52 of the fourth film 38 is approximately 100%. As a result, the DFB laser 10 oscillates by the laser light 52 reflected by the second film 16 and the fourth film 38.

以下、比較例との比較により、実施例１の効果について説明する。図２は、比較例１に係るレーザシステムのブロック図である。実施例１の図１と比較し、第１膜１９はレーザ光５２の光をほとんど反射する反射膜ＨＲ（λ１）である。第１膜１９の反射率は、例えば９９％〜９０％である。このため、ＤＦＢレーザ１０は、第１膜１９と第２膜１６とで反射する光により発振する。その他の構成は実施例１の図１と同じであり説明を省略する。   Hereinafter, the effect of Example 1 is demonstrated by comparison with a comparative example. FIG. 2 is a block diagram of a laser system according to Comparative Example 1. Compared to FIG. 1 of the first embodiment, the first film 19 is a reflective film HR (λ1) that reflects almost the light of the laser beam 52. The reflectance of the first film 19 is, for example, 99% to 90%. For this reason, the DFB laser 10 oscillates by the light reflected by the first film 19 and the second film 16. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

図３は、比較例２に係るレーザシステムのブロック図である。実施例１の図１と比較し、コルゲーションを有さないファブリペロレーザ１０ａを用いている。その他の構成は実施例１の図１と同じであり説明を省略する。   FIG. 3 is a block diagram of a laser system according to Comparative Example 2. Compared with FIG. 1 of the first embodiment, a Fabry-Perot laser 10a having no corrugation is used. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

高調波生成素子３０は変換効率を高めようとすると、変換可能な波長範囲が狭くなってしまう。例えば、波長が約１０５０ｎｍのレーザ光を第２高調波に変換するＰＰＬＮの場合、変換可能な波長範囲は０．１ｎｍ程度である。   When the harmonic generation element 30 attempts to increase the conversion efficiency, the wavelength range that can be converted is narrowed. For example, in the case of PPLN that converts laser light having a wavelength of about 1050 nm into the second harmonic, the convertible wavelength range is about 0.1 nm.

図４は、比較例１のＤＦＢレーザ１０の発振スペクトルを示す模式図である。範囲Ａ１は、高調波生成素子３０が変換可能な波長範囲である。範囲Ａ１の中心波長はλ０である。ＤＦＢレーザ１０は単一モードで発振するため、発振する波長は１つである。比較例１では、高調波生成素子３０は、第２膜１６と第１膜１８との間に形成される共振器の外部にある。このため、高調波生成素子３０に入射するレーザ光５２のパワーが小さい。   FIG. 4 is a schematic diagram showing an oscillation spectrum of the DFB laser 10 of Comparative Example 1. The range A1 is a wavelength range that the harmonic generation element 30 can convert. The center wavelength of the range A1 is λ0. Since the DFB laser 10 oscillates in a single mode, the oscillation wavelength is one. In Comparative Example 1, the harmonic generation element 30 is outside the resonator formed between the second film 16 and the first film 18. For this reason, the power of the laser beam 52 incident on the harmonic generation element 30 is small.

図５は、比較例２のファブリペロレーザ１０ａの発振スペクトルを示す模式図である。ファブリペロレーザ１０ａは複数の波長で発振するため、レーザ光のパワーを大きくできる。しかし、発振する波長範囲が広いため、高調波生成素子３０の変換可能な波長範囲Ａ１の外にもレーザ光５２が分布してしまう。このため、高調波生成素子３０で変換されるレーザ光５２はファブリペロレーザ１０ａが出射するレーザ光５２の一部となり、高調波生成素子３０の変換効率が低下してしまう。   FIG. 5 is a schematic diagram showing an oscillation spectrum of the Fabry-Perot laser 10a of Comparative Example 2. Since the Fabry-Perot laser 10a oscillates at a plurality of wavelengths, the power of the laser beam can be increased. However, since the oscillating wavelength range is wide, the laser light 52 is distributed outside the wavelength range A1 that can be converted by the harmonic generation element 30. For this reason, the laser beam 52 converted by the harmonic generation element 30 becomes a part of the laser beam 52 emitted from the Fabry-Perot laser 10a, and the conversion efficiency of the harmonic generation element 30 decreases.

図６は、実施例１のＤＦＢレーザ１０の発振スペクトルを示す模式図である。範囲Ａ２はＤＦＢレーザ１０のストップバンドを示している。範囲Ａ２内の波長の光はコルゲーションにより帰還され発振可能となる。実施例１では、コルゲーションが形成されているＤＦＢレーザ１０内の光路に対し、比較的距離の長い第２膜１６と第４膜３８との間で光が共振するため、ストップバンド範囲Ａ２内の複数の波長で発振が生じる。このとき、高調波生成素子３０は、第２膜１６と第４膜３８との間の共振器内に位置している。このため、高調波生成素子３０に入射するレーザ光５２は、共振器内の多重反射により強いパワーとなる。一方、ＤＦＢレーザ１０の発振はストップバンド範囲Ａ２内の光で生じるため、発振モードを範囲Ａ１内にとどめることができる。よって、高調波生成素子３０の変換効率を向上させることができる。   FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an oscillation spectrum of the DFB laser 10 according to the first embodiment. A range A <b> 2 indicates the stop band of the DFB laser 10. Light having a wavelength within the range A2 is fed back by corrugation and can oscillate. In the first embodiment, the light resonates between the second film 16 and the fourth film 38 having a relatively long distance with respect to the optical path in the DFB laser 10 in which the corrugation is formed. Oscillation occurs at multiple wavelengths. At this time, the harmonic generation element 30 is located in the resonator between the second film 16 and the fourth film 38. For this reason, the laser beam 52 incident on the harmonic generation element 30 has a strong power due to multiple reflection in the resonator. On the other hand, since the oscillation of the DFB laser 10 is caused by light within the stop band range A2, the oscillation mode can be kept within the range A1. Therefore, the conversion efficiency of the harmonic generation element 30 can be improved.

以上のように、実施例１によれば、ＤＦＢレーザ１０が第２膜１６と第４膜３８とにより反射するレーザ光により発振する。これにより、高調波生成素子３０に入射するレーザ光５２の強度を大きくすることができる。また、ＤＦＢレーザ１０が複数の波長で発振するため、ＤＦＢレーザ１０は低い消費電力で高いパワーのレーザ光５２を出射することができる。さらに、ＤＦＢレーザ１０を用いているため、レーザ光５２の波長を、高調波生成素子３０が変換可能な波長範囲Ａ１近傍に集中させることができ、高調波生成素子３０の変換効率を高めることができる。よって、レーザシステムを低消費電力化しかつ高効率化することができる。   As described above, according to the first embodiment, the DFB laser 10 oscillates with the laser light reflected by the second film 16 and the fourth film 38. Thereby, the intensity of the laser beam 52 incident on the harmonic generation element 30 can be increased. Further, since the DFB laser 10 oscillates at a plurality of wavelengths, the DFB laser 10 can emit a high-power laser beam 52 with low power consumption. Furthermore, since the DFB laser 10 is used, the wavelength of the laser light 52 can be concentrated in the vicinity of the wavelength range A1 that can be converted by the harmonic generation element 30, and the conversion efficiency of the harmonic generation element 30 can be improved. it can. Therefore, it is possible to reduce the power consumption and increase the efficiency of the laser system.

また、ＤＦＢレーザ１０は、高調波生成素子３０が変換可能な波長範囲Ａ１内の複数の波長で発振することが好ましい。これにより、高調波生成素子３０の変換効率をより高めることができる。   The DFB laser 10 preferably oscillates at a plurality of wavelengths within the wavelength range A1 that can be converted by the harmonic generation element 30. Thereby, the conversion efficiency of the harmonic generation element 30 can be further increased.

さらに、ＤＦＢレーザ１０は、単体では非発振であることが好ましい。つまり、第１膜１８は、ＤＦＢレーザ１０単体では非発振となるようなレーザ光５２の反射率を有することが好ましい。ＤＦＢレーザ１０が単体で発振する場合、つまり、高調波生成素子３０がなくても発振する場合、高周波生成素子３０は、第２膜１６と第１膜１８との共振器の外部となってしまう。よって、実施例１のようなＤＦＢレーザ１０の低消費電力化が難しくなる。   Further, the DFB laser 10 is preferably non-oscillating as a single unit. That is, it is preferable that the first film 18 has a reflectance of the laser beam 52 that does not oscillate when the DFB laser 10 alone is used. When the DFB laser 10 oscillates alone, that is, when it oscillates without the harmonic generation element 30, the high frequency generation element 30 is outside the resonator of the second film 16 and the first film 18. . Therefore, it is difficult to reduce the power consumption of the DFB laser 10 as in the first embodiment.

また、図６のように、ＤＦＢレーザ１０は、高調波生成素子３０が変換可能な波長範囲Ａ１内の波長でのみ発振することが好ましい。これにより、高調波生成素子３０の変換効率をより向上させることができる。   As shown in FIG. 6, the DFB laser 10 preferably oscillates only at a wavelength within the wavelength range A1 that can be converted by the harmonic generation element 30. Thereby, the conversion efficiency of the harmonic generation element 30 can be further improved.

さらに、図６のように、ＤＦＢレーザ１０のストップバンド範囲Ａ２は高調波生成素子３０が変換可能な波長範囲Ａ１に含まれることが好ましい。これにより、高調波生成素子３０の変換効率を向上させることができる。   Further, as shown in FIG. 6, the stop band range A2 of the DFB laser 10 is preferably included in the wavelength range A1 that can be converted by the harmonic generation element 30. Thereby, the conversion efficiency of the harmonic generation element 30 can be improved.

高調波光５４を反射する膜は、ＤＦＢレーザ１０と高調波生成素子３０との間に設けられていればよいが、第３膜３６が、高調波光５４に対する高反射膜ＨＲ（λ２）であることが好ましい。   The film that reflects the harmonic light 54 may be provided between the DFB laser 10 and the harmonic generation element 30, but the third film 36 is a highly reflective film HR (λ 2) for the harmonic light 54. Is preferred.

実施例１では、高調波生成素子３０が、レーザ光５２をレーザ光５２の第２高調波に変換する例を説明したが、高調波生成素子３０はレーザ光５２のより高次な高調波光に変換してもよい。また、レーザ光５２が１０６４ｎｍであり、高調波光５４が５３２ｎｍのグリーン光の場合を例に説明したが、高調波光５４は他の可視光等の光でもよい。またレーザ光５２はその他の波長を有してもよい。   In the first embodiment, the example in which the harmonic generation element 30 converts the laser light 52 into the second harmonic of the laser light 52 has been described. However, the harmonic generation element 30 converts the laser light 52 into higher-order harmonic light. It may be converted. Further, although the case where the laser light 52 is 1064 nm and the harmonic light 54 is green light of 532 nm has been described as an example, the harmonic light 54 may be other visible light or the like. The laser beam 52 may have other wavelengths.

実施例２は、実施例１の具体例である。図７は実施例２に係るレーザシステム１００の上面図である。レーザシステム１００は、ＤＦＢレーザ１０、半導体光増幅器（ＳＯＡ）２０、コリメートレンズ４２、４４およびＰＰＬＮ３２を有している。ＤＦＢレーザ１０の上面には、素子電流を印加するための電極１２、ＤＦＢレーザ１０の温度を制御するための電流を流すヒータ１４が形成されている。ＤＦＢレーザ１０が形成された半導体層のうちレーザ光５２が出射しない一端面には第２膜１６が形成されている。第２膜１６はレーザ光５２に対する高反射膜ＨＲ（λ１）である。ＳＯＡ２０の上面には、レーザ光を変調するための電流を印加する電極２２が形成されている。ＳＯＡ２０が形成された半導体層のレーザ光５２が出射する一端面には第１膜１８が形成されている。第１膜１８はレーザ光５２に対する反射防止膜ＡＲ（λ１）である。ＤＦＢレーザ１０とＳＯＡ２０とは同一チップ上に形成されており、ＤＦＢレーザ１０とＳＯＡ２０との光軸は一致している。   The second embodiment is a specific example of the first embodiment. FIG. 7 is a top view of the laser system 100 according to the second embodiment. The laser system 100 includes a DFB laser 10, a semiconductor optical amplifier (SOA) 20, collimating lenses 42 and 44, and a PPLN 32. On the upper surface of the DFB laser 10, an electrode 12 for applying an element current and a heater 14 for supplying a current for controlling the temperature of the DFB laser 10 are formed. A second film 16 is formed on one end surface of the semiconductor layer on which the DFB laser 10 is formed, from which the laser beam 52 is not emitted. The second film 16 is a highly reflective film HR (λ1) for the laser beam 52. On the upper surface of the SOA 20, an electrode 22 for applying a current for modulating the laser beam is formed. A first film 18 is formed on one end surface of the semiconductor layer on which the SOA 20 is formed, from which the laser light 52 is emitted. The first film 18 is an antireflection film AR (λ1) for the laser beam 52. The DFB laser 10 and the SOA 20 are formed on the same chip, and the optical axes of the DFB laser 10 and the SOA 20 are the same.

ＳＯＡ２０から出射した変調されたレーザ光５２はコリメートレンズ４２および４４によりＰＰＬＮ３２の一端面に入射する。コリメートレンズ４２および４４の表面は、レーザ光５２の波長に対する反射防止膜（不図示）がコーティングされている。ＰＰＬＮ３２のレーザ光５２が入射する端面には第３膜３６が形成されている。第３膜３６は、レーザ光５２に対する反射防止膜ＡＲ（λ１）であり、高調波光５４に対する高反射膜ＨＲ（λ２）である。ＰＰＬＮ３２の高調波光５４が出射する端面には第４膜３８が形成されている。第４膜３８は、レーザ光５２に対する高反射膜ＨＲ（λ１）であり、高調波光５４に対する反射防止膜ＡＲ（λ２）である。   The modulated laser light 52 emitted from the SOA 20 is incident on one end face of the PPLN 32 by the collimating lenses 42 and 44. The surfaces of the collimating lenses 42 and 44 are coated with an antireflection film (not shown) for the wavelength of the laser light 52. A third film 36 is formed on the end face on which the laser beam 52 of the PPLN 32 is incident. The third film 36 is an antireflection film AR (λ1) for the laser light 52 and a high reflection film HR (λ2) for the harmonic light 54. A fourth film 38 is formed on the end face from which the harmonic light 54 of the PPLN 32 is emitted. The fourth film 38 is a high reflection film HR (λ1) for the laser light 52 and an antireflection film AR (λ2) for the harmonic light 54.

図８は、ＤＦＢレーザ１０およびＳＯＡ２０の断面図である。図８のように、半導体層７５は、ｎ型ＧａＡｓ基板６０、ｎ型クラッド層６２、量子ドット活性層６５、ｐ型層６８、ｐ型クラッド層７２およびコンタクト層７４を含んでいる。ｎ型ＧａＡｓ基板６０上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ（例えばＡｌ組成比が０．３５）からなるｎ型クラッド層６２が形成されている。基板６０下には電極７８が形成されている。ｎ型クラッド層６２上に、ＧａＡｓからなるベース層６４内にＩｎＡｓからなる量子ドット６６を有する量子ドット活性層６５が形成されている。量子ドット活性層６５上にｐ型ＧａＡｓからなるｐ型層６８が形成されている。ｐ型層６８上にｐ型ＩｎＧａＰからなるｐ型クラッド層７２が形成されている。ＤＦＢレーザ１０のｐ型層６８とｐ型クラッド層７２との間には出射するレーザ光の波長を決めるコルゲーション７０が形成されている。基板６０からｐ型クラッド層７２までは、ＤＦＢレーザ１０およびＳＯＡ２０で共通である。ＤＦＢレーザ１０およびＳＯＡ２０のｐ型クラッド層７２上に、それぞれｐ＋ＧａＡｓからなるコンタクト層７４が形成されている。半導体層７５のレーザ光が出射する端面には第１膜１８が形成され、レーザ光が出射しない端面には第２膜１６が形成されている。 FIG. 8 is a cross-sectional view of the DFB laser 10 and the SOA 20. As shown in FIG. 8, the semiconductor layer 75 includes an n-type GaAs substrate 60, an n-type cladding layer 62, a quantum dot active layer 65, a p-type layer 68, a p-type cladding layer 72, and a contact layer 74. An n-type cladding layer 62 made of n-type AlGaAs (for example, Al composition ratio is 0.35) is formed on the n-type GaAs substrate 60. An electrode 78 is formed under the substrate 60. On the n-type cladding layer 62, a quantum dot active layer 65 having a quantum dot 66 made of InAs is formed in a base layer 64 made of GaAs. A p-type layer 68 made of p-type GaAs is formed on the quantum dot active layer 65. A p-type cladding layer 72 made of p-type InGaP is formed on the p-type layer 68. Between the p-type layer 68 and the p-type cladding layer 72 of the DFB laser 10, a corrugation 70 that determines the wavelength of the emitted laser light is formed. The substrate 60 to the p-type cladding layer 72 are common to the DFB laser 10 and the SOA 20. Contact layers 74 made of p + GaAs are formed on the D-type cladding layer 72 of the DFB laser 10 and the SOA 20, respectively. The first film 18 is formed on the end face of the semiconductor layer 75 where the laser light is emitted, and the second film 16 is formed on the end face where the laser light is not emitted.

ＤＦＢレーザ１０において、コンタクト層７４上には電極１２が形成されている。電極１２上に酸化シリコンからなる絶縁膜７６が形成されている。絶縁膜７６上にＰｔからなるヒータ１４が形成されている。ヒータ１４は、ＤＦＢレーザ１０の温度を一定に制御する温度制御部として機能する。ＳＯＡ２０において、コンタクト層７４上に電極２２が形成されている。制御部９０は、ワイヤ８０を介し、電極１２、２２およびヒータ１４に電圧を印加する。電極７８は、一定電位に接続されている。例えば接地されている。   In the DFB laser 10, the electrode 12 is formed on the contact layer 74. An insulating film 76 made of silicon oxide is formed on the electrode 12. A heater 14 made of Pt is formed on the insulating film 76. The heater 14 functions as a temperature control unit that controls the temperature of the DFB laser 10 to be constant. In the SOA 20, the electrode 22 is formed on the contact layer 74. The controller 90 applies a voltage to the electrodes 12 and 22 and the heater 14 via the wire 80. The electrode 78 is connected to a constant potential. For example, it is grounded.

制御部９０は、ＤＦＢレーザ１０の電極１２に電圧を印加することにより、電極１２と電極７８との間に電流を流す。これにより、量子ドット活性層６５において光放出が生じる。放出された光は、活性層６５付近を伝搬し、第２膜１６と第４膜３８との間で反射する。コルゲーション７０により帰還される光（すなわち、ストップバンド内の波長の光）が誘導放出される。   The control unit 90 applies a voltage to the electrode 12 of the DFB laser 10 to cause a current to flow between the electrode 12 and the electrode 78. Thereby, light emission occurs in the quantum dot active layer 65. The emitted light propagates in the vicinity of the active layer 65 and is reflected between the second film 16 and the fourth film 38. The light returned by the corrugation 70 (that is, light having a wavelength in the stop band) is stimulated and emitted.

また、制御部９０は、ヒータ１４に電流を流すことにより、ＤＦＢレーザ１０の温度を一定に保つことができる。これにより、レーザ光の波長を一定に保つことができる。さらに、制御部９０は、電極２２と電極７８との間に電圧を印加することにより、活性層６５内のレーザ光を増幅させる。電極２２と電極７８との間に電圧を変化させることにより、ＳＯＡ２０の増幅率を変化させ、ＳＯＡ２０から出射するレーザ光を変調することができる。なお、コルゲーション７０は、ＤＦＢレーザ１０に加えＳＯＡ２０中の半導体層７５に形成されていてもよい。   Further, the control unit 90 can keep the temperature of the DFB laser 10 constant by passing a current through the heater 14. Thereby, the wavelength of the laser beam can be kept constant. Further, the control unit 90 amplifies the laser light in the active layer 65 by applying a voltage between the electrode 22 and the electrode 78. By changing the voltage between the electrode 22 and the electrode 78, the amplification factor of the SOA 20 can be changed, and the laser light emitted from the SOA 20 can be modulated. The corrugation 70 may be formed in the semiconductor layer 75 in the SOA 20 in addition to the DFB laser 10.

ＤＦＢレーザ１０が出射するレーザ光の波長はレーザ光の強度に依存する。よって、レーザ光５２を変調する場合、ＤＦＢレーザ１０から出射されるレーザ光の強度を電極１２と７８との間に流す電流により変調しようとすると、レーザ光５２の波長が変動してしまう。よって、レーザ光の波長が図６の範囲Ａ１から外れ、ＰＰＬＮ３２の変換効率が低下してしまう。そこで、実施例１のように、第１膜１８とＤＦＢレーザ１０との間に、レーザ光５２の強度を変調するＳＯＡ２０を有することが好ましい。これにより、ＤＦＢレーザ１０は、波長が変動しないように光を出射し、ＳＯＡ２０が波長が変動しないように光を強度変調することができる。よって、波長が変動しない強度変調されたレーザ光５２を得ることができる。よって、ＰＰＬＮ３２の変換効率の低下を抑制することができる。   The wavelength of the laser beam emitted from the DFB laser 10 depends on the intensity of the laser beam. Therefore, when the laser beam 52 is modulated, if the intensity of the laser beam emitted from the DFB laser 10 is to be modulated by a current flowing between the electrodes 12 and 78, the wavelength of the laser beam 52 will fluctuate. Therefore, the wavelength of the laser beam deviates from the range A1 in FIG. 6, and the conversion efficiency of the PPLN 32 decreases. Therefore, as in the first embodiment, it is preferable to have the SOA 20 that modulates the intensity of the laser light 52 between the first film 18 and the DFB laser 10. Thereby, the DFB laser 10 can emit light so that the wavelength does not fluctuate, and the SOA 20 can modulate the intensity of the light so that the wavelength does not fluctuate. Therefore, it is possible to obtain the intensity-modulated laser beam 52 whose wavelength does not vary. Therefore, it is possible to suppress a decrease in conversion efficiency of PPLN32.

実施例２において、ＤＦＢレーザはＱＷ（量子井戸）型でもよい。しかしながら、ＱＷ型ＤＦＢレーザは温度により出射光の波長が変動してしまう。よって、ＰＰＬＮ３２の変換効率が低下しやすい。実施例２のように、ＤＦＢレーザ１０は、量子ドットＤＦＢレーザであることが好ましい。量子ドットＤＦＢレーザはレーザ光の波長の温度依存性が小さい。よって、ＰＰＬＮ３２の変換効率の低下を抑制することができる。   In the second embodiment, the DFB laser may be a QW (quantum well) type. However, in the QW type DFB laser, the wavelength of the emitted light varies depending on the temperature. Therefore, the conversion efficiency of the PPLN 32 tends to decrease. As in Example 2, the DFB laser 10 is preferably a quantum dot DFB laser. The quantum dot DFB laser has a small temperature dependency of the wavelength of the laser beam. Therefore, it is possible to suppress a decrease in conversion efficiency of PPLN32.

以上、発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

１０ ＤＦＢレーザ
１６ 第２膜
１８ 第１膜
２０ ＳＯＡ
３０ 高調波生成素子
３２ ＰＰＬＮ
３６ 第３膜
３８ 第４膜 10 DFB laser 16 Second film 18 First film 20 SOA
30 Harmonic generation element 32 PPLN
36 3rd film 38 4th film

Claims (10)

レーザ光を出射するＤＦＢレーザと、
前記レーザ光を前記レーザ光の高調波光に変換する高調波生成素子と、
前記ＤＦＢレーザが形成された半導体層の前記レーザ光の出射面に設けられた前記レーザ光に対する反射防止膜である第１膜と、
前記半導体層の前記出射面とは反対の面に設けられた前記レーザ光に対する高反射膜である第２膜と、
前記高調波生成素子の前記レーザ光の入射面に設けられた前記レーザ光に対する反射防止膜である第３膜と、
前記高調波生成素子の前記高調波光の出射面に設けられた前記レーザ光に対する高反射膜であり前記高調波光に対する反射防止膜である第４膜と、
を具備することを特徴とするレーザシステム。 A DFB laser that emits laser light;
A harmonic generation element that converts the laser light into harmonic light of the laser light;
A first film that is an antireflection film for the laser beam provided on the laser beam emission surface of the semiconductor layer on which the DFB laser is formed;
A second film which is a highly reflective film for the laser beam provided on a surface opposite to the emission surface of the semiconductor layer;
A third film that is an antireflection film for the laser light provided on the laser light incident surface of the harmonic generation element;
A fourth film that is a high-reflection film for the laser light and is an anti-reflection film for the harmonic light provided on the emission surface of the harmonic light of the harmonic generation element;
A laser system comprising: 前記ＤＦＢレーザは、前記第２膜と前記第４膜とにより反射する前記レーザ光により発振することを特徴とする請求項１記載のレーザシステム。   2. The laser system according to claim 1, wherein the DFB laser oscillates by the laser beam reflected by the second film and the fourth film. 前記ＤＦＢレーザは、単体では非発振であることを特徴とする請求項２記載のレーザシステム。   3. The laser system according to claim 2, wherein the DFB laser is non-oscillating as a single unit. 前記ＤＦＢレーザは、前記高調波生成素子が変換可能な波長範囲内の複数の波長で発振することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のレーザシステム。   4. The laser system according to claim 1, wherein the DFB laser oscillates at a plurality of wavelengths within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element. 5. 前記ＤＦＢレーザは、前記高調波生成素子が変換可能な波長範囲内の波長でのみ発振することを特徴とする請求項４記載のレーザシステム。   The laser system according to claim 4, wherein the DFB laser oscillates only at a wavelength within a wavelength range that the harmonic generation element can convert. 前記ＤＦＢレーザのストップバンドは前記高調波生成素子が変換可能な波長範囲に含まれることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載のレーザシステム。   6. The laser system according to claim 1, wherein the stop band of the DFB laser is included in a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element. 前記第３膜は、前記高調波光に対する高反射膜であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載のレーザシステム。   The laser system according to claim 1, wherein the third film is a highly reflective film for the harmonic light. 前記高調波生成素子は、前記レーザ光を前記レーザ光の第２高調波に変換することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載のレーザシステム。   The laser system according to any one of claims 1 to 7, wherein the harmonic generation element converts the laser light into a second harmonic of the laser light. 前記第１膜と前記ＤＦＢレーザとの間に設けられ、前記レーザ光の強度を変調する半導体光増幅器を具備することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載のレーザシステム。   9. The laser system according to claim 1, further comprising a semiconductor optical amplifier that is provided between the first film and the DFB laser and modulates the intensity of the laser beam. 前記ＤＦＢレーザは、量子ドットＤＦＢレーザであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載のレーザシステム。   The laser system according to claim 1, wherein the DFB laser is a quantum dot DFB laser.
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