JP2023121728A - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】利得媒質の発光面の光損傷を低減することが可能なレーザ装置が求められている。【解決手段】レーザ装置は、共振器を形成する第１ミラーおよび第２ミラーと、第１ミラーと第２ミラーとの間に配置され、発光面を有する利得媒質と、利得媒質の発光面に設けられた反射防止膜と、利得媒質と第２ミラーとの間に配置された少なくとも１つの光学素子と、前記光学素子と第２ミラーとの間に配置された回折格子と、を備え、利得媒質は、活性層を含み、かつ発光面内の少なくとも一方向において利得分布を有する半導体積層体であり、利得媒質は、導波路を有さない。【選択図】図１Ａ

Description

本開示は、レーザ装置に関する。

高出力のレーザ光を出射するレーザ装置は、例えば、切断、穴あけ、マーキングなどの加工に利用することができる。高出力のレーザ光を得る技術として、互いに波長が異なる複数のレーザ光を回折格子によって同軸に結合する波長合波（ＷＢＣ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｂｅａｍ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）の技術が知られている。特許文献１は、ＬＤ（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）バーから出射される互いに波長が異なる複数のレーザ光を合波して高出力のレーザ光を出射するレーザ装置の例を開示している。

特表２０１７－５３９０８３号公報

利得媒質の発光面の光損傷を低減することが可能なレーザ装置が求められている。

本開示のレーザ装置は、ある実施形態において、共振器を形成する第１ミラーおよび第２ミラーと、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に配置され、発光面を有する利得媒質と、前記利得媒質の前記発光面に設けられた反射防止膜と、前記利得媒質と前記第２ミラーとの間に配置された少なくとも１つの光学素子と、前記光学素子と前記第２ミラーとの間に配置された回折格子と、を備え、前記利得媒質は、活性層を含み、かつ前記発光面内の少なくとも一方向において利得分布を有する半導体積層体であり、前記利得媒質は、導波路を有さない。

本開示のレーザ装置は、ある実施形態において、共振器を形成する第１ミラーおよび第２ミラーと、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に配置され、発光面を有する利得媒質と、前記利得媒質の前記発光面に設けられた反射防止膜と、前記利得媒質と前記第２ミラーとの間に配置された少なくとも１つの光学素子と、前記光学素子と前記第２ミラーとの間に配置された回折格子と、を備え、前記利得媒質は、活性層を含み、かつ前記発光面内の少なくとも一方向において利得分布を有する半導体積層体であり、前記利得媒質は、面発光光源である。

本開示の実施形態によれば、利得媒質の発光面の光損傷を低減することが可能なレーザ装置を実現できる。

図１Ａは、実施形態１によるレーザ装置の構成を模式的に示す上面図である。 図１Ｂは、図１Ａに示すＩＢ－ＩＢ線の断面図である。 図２は、回折格子によって５本の光線が同軸に結合される様子を模式的に示す上面図である。 図３Ａは、実施形態１によるレーザ装置の変形例１の構成を模式的に示す上面図である。 図３Ｂは、図３Ａに示すＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線の断面図である。 図３Ｃは、実施形態１によるレーザ装置の変形例２の構成を模式的に示す上面図である。 図３Ｄは、実施形態１によるレーザ装置の変形例３の構成を模式的に示す上面図である。 図３Ｅは、実施形態１によるレーザ装置の変形例４の構成を模式的に示す上面図である。 図４は、実施形態２によるレーザ装置の構成を模式的に示す上面図である。 図５は、第１回折格子および第２回折格子によって５本の光線が同軸に結合される様子を模式的に示す図である。 図６Ａは、実施形態２によるレーザ装置の変形例５の構成を模式的に示す上面図である。 図６Ｂは、実施形態２によるレーザ装置の変形例６の構成を模式的に示す上面図である。 図６Ｃは、実施形態２によるレーザ装置の変形例７の構成を模式的に示す上面図である。 図７Ａは、利得媒質を光励起する第１の例を模式的に示す上面図である。 図７Ｂは、利得媒質を光励起する第２の例を模式的に示す上面図である。 図７Ｃは、利得媒質を光励起する第３の例を模式的に示す上面図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態による半導体素子、およびその製造方法を詳細に説明する。複数の図面に表れる同一符号の部分は同一または同等の部分を示す。

さらに以下は、本発明の技術思想を具体化するために例示しているのであって、本発明を以下に限定しない。また、構成要素の寸法、材質、形状、その相対的配置などの記載は、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図している。各図面が示す部材の大きさや位置関係などは、理解を容易にするなどのために誇張している場合がある。

本明細書において、ビームの直径を「ビーム径」と称する。ビーム径は、ビーム中心の光強度に対して１／ｅ^２以上の光強度を持つ領域のサイズによって定義する。「ｅ」は、ネイピア数である。

本開示の一実施形態によるレーザ装置は、共振器を形成する第１ミラーおよび第２ミラーと、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に配置され、発光面を有する利得媒質と、前記利得媒質の前記発光面に設けられた反射防止膜と、前記利得媒質と前記第２ミラーとの間に配置された少なくとも１つの光学素子と、前記光学素子と前記第２ミラーとの間に配置された回折格子と、を備え、前記利得媒質は、活性層を含み、かつ前記発光面内の少なくとも一方向において利得分布を有する半導体積層体であり、前記利得媒質は、導波路を有さない。

以上のように構成された本開示のレーザ装置では、利得媒質の発光面の光損傷を低減することができる。

（実施形態１）
まず、図１Ａおよび図１Ｂを参照して、利得媒質の発光面の光損傷を低減することが可能な、本開示の実施形態１によるレーザ装置の構成例を説明する。

［レーザ装置の構成］
図１Ａは、本開示の例示的な実施形態１によるレーザ装置の構成を模式的に示す上面図である。図１Ｂは、図１Ａに示すＩＢ－ＩＢ線の断面図である。図面には、参考のために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が模式的に示されている。Ｘ軸の矢印の方向を＋Ｘ方向とし、その反対の方向を－Ｘ方向とする。±Ｘ方向を区別しない場合、単にＸ方向と記載する。Ｙ方向およびＺ方向についても同様である。

図１Ａおよび図１Ｂに示すレーザ装置１００Ａは、共振器を形成する平面ミラーである第１ミラー１０ａおよび第２ミラー１０ｂと、第１ミラー１０ａと第２ミラー１０ｂの間に配置される利得媒質２０とを備える。利得媒質２０は、発光面２０ｓ１と、その反対側に位置する裏面２０ｓ２とを有する。発光面２０ｓ１および裏面２０ｓ２の各々は、ＸＹ平面に対して平行な平面である。例えば、第１ミラー１０ａは、利得媒質２０の裏面２０ｓ２に設けることができる。利得媒質２０は、導波路を有さない。よって、利得媒質２０において光を閉じ込めない。これは、例えば発光面２０ｓ１に対して水平な方向において光を閉じ込めないような構造である。利得媒質が導波路を有さないことは、以下のようにして確認することができる。すなわち、第１ミラーおよび第２ミラーを取り除いた状態で利得媒質を励起したときに、利得媒質から発せられる光がレーザ光でないことを確認すればよい。これは、例えば、利得媒質から発せられる光に対して、レンズによって集光した場合の光のビーム径などの振る舞いの違いから判別することができる。第１ミラー１０ａおよび第２ミラー１０ｂを取り除いた状態で利得媒質２０を励起したとき、レーザビームの品質を示す値であるＭ^２因子は、例えば１０００以上であり得る。Ｍ^２因子が十分大きい場合は、利得媒質２０から生じる光はレーザ光とはみなせない。

図１Ａおよび図１Ｂに示すレーザ装置１００Ａは、さらに、利得媒質２０と第２ミラー１０ｂとの間に、利得媒質２０に近い方から順に、反射防止膜３０と、少なくとも１つの光学素子４０と、回折格子５０とを備える。反射防止膜３０は、利得媒質２０の発光面２０ｓ１に設けられている。光学素子４０は、利得媒質２０と第２ミラー１０ｂとの間に配置されている。回折格子５０は、光学素子４０と第２ミラー１０ｂとの間に配置されている。図１Ａおよび図１Ｂにおいて、光学素子４０はレンズとして例示されている。回折格子５０は表面５０ｓを有し、表面５０ｓにはＹ方向に沿って延びる複数の回折溝が周期的に設けられている。回折格子５０の表面５０ｓと、入射する複数の光線２０Ｌがなす角度は、例えば、３０°以上６０°以下であり得る。回折格子５０は透過型の回折格子であるほうが好ましい。透過型の回折格子の方が、反射型の回折格子よりも高い回折効率を有する。第２ミラー１０ｂは、回折格子５０が回折して透過する光を受ける位置に配置されている。ただし、回折格子５０は、必ずしも透過型の回折格子である必要はなく、反射型の回折格子であってもよい。その場合、第２ミラー１０ｂは、回折格子５０が回折して反射する光を受ける位置に配置される。

図１Ａおよび図１Ｂに示すレーザ装置１００Ａにおいて、＋Ｚ方向は利得媒質２０の発光面２０ｓ１の法線方向である。Ｙ方向は回折格子５０の溝が伸びる方向と平行な方向である。Ｘ方向は、Ｚ方向とＹ方向とに直交する方向である。Ｘ方向は、例えば、利得媒質２０の発光面２０ｓ１において利得が変化する方向であり得る。

［利得媒質２０における利得分布］
利得媒質２０は活性層を含み、かつ発光面２０ｓ１内の少なくとも一方向において利得分布を有する半導体積層体である。積層方向はＺ方向に対して平行である。図１Ａおよび図１Ｂに示す利得媒質２０は、Ｙ方向よりもＸ方向に拡がる直方体形状を有する。利得媒質２０はＸＹ平面に沿って拡がる円板形状を有していてもよい。利得媒質２０が直方体形状を有する場合、利得媒質２０として、半導体ウエハから直方体形状の半導体チップを切り出してもよい。半導体ウエハは利得分布を有し、例えば、半導体ウエハの中心から外側へ向かって利得が変化する。半導体ウエハの利得分布に沿って半導体チップを切り出すことにより、利得媒質２０として好適に使用することができる。なお、利得媒質２０として、半導体ウエハをそのまま用いてもよいし、その周縁部を切り落とした半導体ウエハを用いてもよい。利得媒質２０は、例えば、基板上に直接形成された活性層を有してもよい。活性層はｎ型半導体層およびｐ型半導体層に挟まれる必要はない。

実施形態１において、利得媒質２０は、発光面２０ｓ１のＸ方向において変化する利得分布を有する。図１Ａには、利得媒質２０の発光面２０ｓ１の５つの代表的な箇所（丸印）における利得スペクトル（利得と波長との関係）が示されている。図１Ａに示す例において、利得のブロードなピークは、＋Ｘ方向に沿って短波長側にシフトする。利得媒質２０において、利得が極大になる波長は、発光面２０ｓ１内の一方向に沿って、利得媒質２０の一方の端から他方の端に向けて短くなるように変化してよく、好ましくは単調に変化してもよい。利得のピーク波長は、全体として＋Ｘ方向に沿って短くなる傾向にあればよく、単調に短くなる必要はない。上記のような勾配を有する利得分布により、利得媒質２０を面発光光源として利用し、合波しつつ、利得媒質２０の発光面２０ｓ１の光密度を下げることができる。利得媒質２０における上記の利得分布は、例えば半導体ウエハの作製時に、例えば温度および／またはガスの条件を変化させることによって実現できる。なお、利得媒質２０における上記の利得分布の有無は、例えばフォトルミネッセンス測定により、利得媒質２０の発光面２０ｓ１における発光波長の分布を調べることによって確認できる。

活性層は、例えば、インジウムおよび／またはアルミニウムを含む窒化物半導体から形成され得る。活性層は、複数の井戸層と複数の障壁層とを有する多重量子井戸構造を備えていてもよい。井戸層は、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＡｌＧａＮから形成され、障壁層は、例えばＡｌＧａＮ又はＧａＮから形成され得る。

窒化物半導体におけるインジウムおよび／またはアルミニウムの含有量は、発光面２０ｓ１内において分布を有する。例えば、窒化物半導体におけるインジウムおよび／またはアルミニウムの含有量は、発光面２０ｓ１においてＸ方向に沿って変化する分布を有する。Ｘ方向に沿って変化する利得の範囲は、例えば３００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲に収まる。利得のピーク波長の範囲は、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の波長幅を有し得る。利得媒質２０の任意の箇所における利得のピークは、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下のピーク幅を有する。ある例において、Ｘ方向における利得媒質２０が有する利得は、一端において４５０ｎｍであり、他端において５００ｎｍであり得る。すなわち、利得幅は、４５０ｎｍから５００ｎｍの範囲であり得る。なお、利得のピーク波長の範囲を、６５０ｎｍよりも長波長の範囲に収める場合、活性層は、例えばヒ化物半導体またはリン化物半導体から形成され得る。

利得媒質２０は、例えば以下のような寸法を有し得る。利得媒質２０が直方体形状を有する場合、利得媒質２０の利得が変化する方向（例えば、Ｘ方向）における寸法は例えば１ｃｍ以上１０ｃｍ以下、または１ｃｍ以上５ｃｍ以下であり、利得が変化しない方向（例えば、Ｙ方向）における寸法は例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下であり、厚さ方向（Ｚ方向）における寸法は例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下であり得る。利得媒質２０が円板形状を有する場合、直径は例えば１ｃｍ以上１０ｃｍ以下、または１ｃｍ以上５ｃｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下であり得る。

利得媒質２０の屈折率は、発光面２０ｓ１のＸ方向において連続的かつ滑らかであり、単調に変化してもよい。ただし、利得媒質２０は、発光面２０ｓ１の周縁領域において例えば凹部を有し、利得媒質２０の屈折率は、当該凹部の界面において急峻に変化し得る。当該凹部は、他の部材で埋められていてもよい。利得媒質の発光面２０ｓ１の面積全体における凹部の面積割合は、例えば１０％以下、または５％以下であり得る。また、光を安定的に共振させる観点で言えば、利得媒質の発光面２０ｓ１のうち、周縁領域によって囲まれる内側領域は、凹凸面ではなく平面を有することが好ましい。当該内側領域の表面粗さ（Ｒａ）は、例えば１００ｎｍ以下であり得る。

［利得媒質２０の光励起］
図１Ａに示す白抜きの矢印は、利得媒質２０を励起する励起光を表す。励起光は、例えばレーザ光、またはＬＥＤ光であり得る。励起光により利得媒質２０が励起される。利得媒質２０から発せられる光が第１ミラー１０ａおよび第２ミラー１０ｂによって外部共振し、外部共振した光が第２ミラー１０ｂから取り出される。

第１ミラー１０ａは、励起光を８０％以上、好ましくは９０％以上の透過率で透過させ、かつ利得媒質２０から発せられる光をほぼ１００％で反射する。第１ミラー１０ａは、例えば誘電体多層膜を有し得る。誘電体多層膜は、例えばＳｉＯ_２／Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２／ＨｆＯ_２、またはＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２のように、互いに屈折率の異なる２種類の誘電体を交互に周期的に積層して形成され得る。誘電体多層膜は、例えば、分布ブラッグ反射器として機能する。

第２ミラー１０ｂは、利得媒質２０から発せられる光の一部を反射し、残りの部分を透過する。利得媒質２０から発せられる光に対する第２ミラー１０ｂの反射率は、例えば９６％以上９９．５％以下であり得る。第２ミラー１０ｂは、例えばＣａＦ_２から形成され得る。あるいは、第２ミラー１０ｂは、ＢＫ７（ボロシリケートクラウンガラス）または合成石英のような透光性部材に金属薄膜が設けられるミラーであり得る。本明細書において、透光性とは、利得媒質２０から発せられる光に対して透過率が６０％以上であることを意味する。

反射防止膜３０は単層または多層を含み、利得媒質２０から発せられる光をほとんど反射させることなく、利得媒質２０の発光面２０ｓ１から出射させる。例えば、利得媒質２０から発せられる光に対する反射防止膜３０の吸収率は０．２％未満のものであってよい。反射防止膜３０は、例えばＳｉＯ_２／Ｔａ_２Ｏ_５またはＳｉＯ_２／ＨｆＯ_２、またはＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２のように、互いに屈折率の異なる２種類の誘電体を交互に積層して形成され得る。ただし、上記の分布ブラッグ反射器と比較して、誘電体の厚さの分布が異なる。

［共振器内でのレーザ発振］
次に、共振器内でレーザ発振が生じる原理を説明する。利得媒質２０から発せられる光は、光学素子４０によってコリメートされて、回折格子５０へ入射する。回折格子５０を通過する複数の光線２０Ｌは、波長ビーム結合されて同軸に結合される。波長ビーム結合した光の一部は、第２ミラー１０ｂによって反射されて、利得媒質２０へフィードバックされる。このとき、再び回折格子５０を通過するので、波長ビーム結合した光は、波長毎に回折条件を満たすように回折して、利得媒質２０へフィードバックされる。フィードバックされる光は、第１ミラー１０ａで反射されて、再度、利得媒質２０を通過する。このようにして第１ミラー１０ａと第２ミラー１０ｂとを何度も往復することにより、光が増幅される。

利得媒質の発光面２０ｓ１上において、フィードバックされる光の波長は一方向に向けて短くなるように整列する。例えば、フィードバックされる光の波長は利得媒質２０の長手方向に波長が整列してもよい。図１Ａに示す例では、－Ｘ方向側の一端から＋Ｘ方向側の他端に向かって波長が短くなるように整列する。図１Ａに示す太線は、複数の光線２０Ｌのうち、活性層の５つの代表的な箇所からそれぞれ出射される５本の光線を表す。５本の光線の波長はλ１からλ５であり、λ１＜λ２＜λ３＜λ４＜λ５の関係が成り立つ。

利得媒質２０は、発光面２０ｓ１内において利得分布を有するため、波長ビーム結合のための面発光光源として利用される。これにより、光密度を利得媒質２０の発光面２０ｓ１全体に分散させることができるので、リッジを有する端面出射型のレーザ素子と比べて、利得媒質２０の発光面２０ｓ１の光損傷を低減することができる。端面出射型のレーザ素子では横モードが閉じ込められるので、レーザ光の出射端面に光密度が集中し、当該出射端面が光損傷する可能性がある。これに対して、実施形態１によるレーザ装置１００Ａは、利得媒質２０の発光面２０ｓ１全体に対して光密度が分散される面発光光源であるので、発光面２０ｓ１と平行な方向に対して光が閉じ込められていない。したがって、発光面２０ｓ１の光損傷を低減することができる。

また、光密度を利得媒質２０の発光面２０ｓ１全体に分散させることができるので、利得媒質２０の発光面２０ｓ１の一部に熱が集中することを低減することができる。

また、利得媒質２０は、発光面２０ｓ１内において利得分布を有する面発光光源である。フィードバックされた光の波長は、発光面２０ｓ１の各位置における利得の範囲に含まれる。したがって、利得媒質２０の発光面２０ｓ１の全体が共振に寄与して、回折格子５０で波長ビーム結合し、外部に取り出される光の出力を高めることができる。外部に取り出される光の出力は、例えば、１Ｗ以上１００Ｗ以下であり得る。

光学素子４０は、複数の光線２０Ｌの各々をコリメートするように配置されている。光学素子４０は、さらに、回折格子５０の表面５０ｓにおける同一の領域５２で複数の光線２０Ｌを含む光を交差させるように配置されている。本明細書において、コリメートとは、完全に平行光にすることだけでなく、光の拡がりを低減することも意味する。

利得媒質２０は、光学素子４０の主点と利得媒質２０の発光面２０ｓ１との距離が、光学素子４０の焦点距離にほぼ等しくなるように配置されている。したがって、光学素子４０は、複数の光線２０Ｌの各々を上記のようにコリメートすることができる。さらに、回折格子５０は、光学素子４０の主点と回折格子５０の表面５０ｓとの距離が、光学素子４０の焦点距離にほぼ等しくなるように配置されている。したがって、光学素子４０は、複数の光線２０Ｌを含む光を回折格子５０の表面５０ｓにおける同一の領域５２へ交差させることができる。焦点距離は、例えば１ｃｍ以上２０ｃｍ以下であり得る。本明細書において、ある距離が、光学素子の焦点距離にほぼ等しいとは、両距離の差の絶対値が、１ｍｍ以下であることを意味する。

［回折格子５０による波長合波］
次に、図２を参照して、回折格子５０による波長合波を説明する。回折格子５０は、複数の光線２０Ｌを回折して同軸に結合する。図２は、複数の光線２０Ｌのうち、ピーク波長λ１からλ５の５本の光線２０Ｌが回折格子５０によって同軸に結合される様子を模式的に示す上面図である。回折格子５０の表面５０ｓに対して垂直な方向（一点鎖線）を基準として、波長λを有する光線の入射角をα、回折角をβとすると、以下の式（１）が成り立つ。
ｓｉｎ（α） ＋ ｓｉｎ（β） ＝ Ｎ・ｍ・λ ・・・（１）
ここで、Ｎは回折格子５０の１ｍｍあたりの回折溝の本数、ｍは回折次数である。Ｎは、例えば１０００本／ｍｍ以上５０００本／ｍｍであり得る。

実施形態１において、回折された透過光は、固定された回折角βで図１Ａに示す第２ミラー１０ｂに向かって進行する。回折角βは、例えば２０°以上５０°以下であり得る。ピーク波長λが短いほど、入射角αは小さくなる。したがって、波長λ１からλ５を有する光線の入射角をそれぞれα１からα５とすると、図２に示すように、α１＜α２＜α３＜α４＜α５の関係が成り立つ。

式（１）を満たす入射角αおよび波長λを有する光線が、図１Ａに示す第１ミラー１０ａと第２ミラー１０ｂとの間に形成される。式（１）を満たす入射角αおよび波長λの組み合わせは無数に存在する。したがって、複数の光線２０Ｌのピーク波長は互いに異なり、利得媒質２０の発光面２０ｓ１における＋Ｘ方向に沿って連続的かつ単調に短くなる。図１Ａには、利得媒質２０の発光面２０ｓ１の代表的な５箇所からそれぞれ出射される５本の光線の発光スペクトル（発光強度と波長との関係）が示されている。各発光ピークは、その箇所における利得のピークよりも狭くなる。発光のピーク波長は、利得のピーク波長に一致していてもよいし、一致していなくてもよい。

活性層が前述した窒化物半導体から形成される場合、例えば、複数の光線２０Ｌのピーク波長は３５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲にあってもよい。例えば、第２ミラー１０ｂから外部に取り出されるレーザ光は、銅のような金属の加工に好適に用いることができる。複数の光線２０Ｌのピーク波長の範囲は、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の波長幅を有し得る。ある例において、複数の光線２０Ｌのピーク波長の範囲は、４００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下である幅５０ｎｍの範囲であり得る。

（実施形態１の変形例）
次に、図３Ａから図３Ｅを参照して、実施形態１によるレーザ装置１００Ａの変形例１から４の構成を説明する。

（変形例１）
図３Ａは、実施形態１によるレーザ装置の変形例１の構成を模式的に示す上面図である。図３Ｂは、図３Ａに示すＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線の断面図である。図３Ａおよび図３Ｂに示すレーザ装置１１０Ａが図１Ａおよび図１Ｂに示すレーザ装置１００Ａとは異なる点は、レーザ装置１１０Ａが、図１Ａおよび図１Ｂに示す光学素子４０が１枚のレンズではなく、第１レンズ４０ａおよび第２レンズ４０ｂを備えることである。第１レンズ４０ａは、ＦＡＣ（Ｆａｓｔ－Ａｘｉｓ Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ）レンズである。第１レンズ４０ａは、例えば、Ｘ方向に沿って延びるシリンドリカルレンズである。第２レンズ４０ｂは、ＳＡＣ（Ｓｌｏｗ－Ａｘｉｓ Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ）レンズである。第２レンズ４０ｂは、例えば、Ｙ方向に沿って延びるシリンドリカルレンズである。第１レンズ４０ａは、利得媒質２０と第２レンズ４０ｂとの間に配置されている。

第１レンズ４０ａは、複数の光線２０Ｌを速軸方向においてコリメートするように配置されている。第２レンズ４０ｂは、複数の光線２０Ｌの各々を遅軸方向においてコリメートするように配置されている。さらに、第２レンズ４０ｂは、複数の光線２０Ｌを含む光を回折格子５０の表面５０ｓにおける同一の領域５２へ交差させるように配置されている。

利得媒質２０は、第１レンズ４０ａの主点と利得媒質２０の発光面２０ｓ１との距離が、第１レンズ４０ａの焦点距離にほぼ等しくなるように配置されている。したがって、第１レンズ４０ａは、複数の光線２０Ｌの各々を上記のようにコリメートすることができる。同様に、利得媒質２０は、第２レンズ４０ｂの主点と利得媒質２０の発光面２０ｓ１との距離が、第２レンズ４０ｂの焦点距離にほぼ等しくなるように配置されている。したがって、第２レンズ４０ｂは、複数の光線２０Ｌの各々を上記のようにコリメートすることができる。回折格子５０は、第２レンズ４０ｂの主点と回折格子５０の表面５０ｓとの距離が、第２レンズ４０ｂの焦点距離にほぼ等しくなるように配置されている。

レーザ装置１１０Ａでは、図１Ａおよび図１Ｂに示す光学素子４０を、第１および第２レンズ４０ａ、４０ｂに置き換えることにより、レーザ装置１１０Ａの設計の自由度を向上させることができる。

（変形例２）
図３Ｃは、実施形態１によるレーザ装置の変形例２の構成を模式的に示す上面図である。図３Ｃに示すレーザ装置１２０Ａが図１Ａに示すレーザ装置１００Ａとは異なる点は、レーザ装置１２０Ａが、回折格子５０と第２ミラー１０ｂとの間にブリュースター窓６０を備えることである。ブリュースター窓６０は、例えばガラスのような透光性部材から形成され得る。ブリュースター窓６０は、ブリュースター角と呼ばれる入射角で入射するＰ偏光をほぼ１００％の透過率で透過させ、その入射角で入射するＳ偏光を３０％以上７０％以下程度の透過率で透過させる。Ｐ偏光はＸＺ平面に対して平行であり、Ｓ偏光はＹ方向に対して平行である。ブリュースター窓６０により、共振器では、Ｐ偏光のＱ値がＳ偏光のＱ値よりもはるかに高くなり、Ｐ偏光の複数の光線２０Ｌが強く共振される。したがって、レーザ装置１２０Ａでは、第２ミラー１０ｂから外部に取り出されるレーザ光の主成分をＰ偏光にすることができる。

（変形例３）
図３Ｄは、実施形態１によるレーザ装置の変形例３の構成を模式的に示す上面図である。図３Ｄに示すレーザ装置１３０Ａが図１Ａに示すレーザ装置１００Ａとは異なる点は、レーザ装置１３０Ａが、凹面ミラーである第２ミラー１０ｂ１を備えることである。利得媒質２０は、光学素子４０の主点と利得媒質２０の発光面２０ｓ１との距離が、光学素子４０の焦点距離よりも短くなるように配置されている。第２ミラー１０ｂ１は、その凹面により、同軸に結合される複数の光線２０Ｌを含む光の一部を反射し、残りの部分を透過する。第２ミラー１０ｂ１の材料は、図１Ａに示す第２ミラー１０ｂの材料と同じであってもよい。

上記のように配置することにより、ビーム径ｄの分布を有する光線が利得媒質から放出された場合、第２ミラー１０ｂで反射されて利得媒質へ戻る光線のビーム径もｄに等しくなり、その結果ｄの値が１つに限定される。すなわち、共振器によって光線のビーム径が１つに定義されることになり、シングルモード発振が維持されやすくなる。

したがって、レーザ装置１３０Ａは、利得媒質２０の発光面２０ｓ１の光損傷を低減しつつ、横モードをシングルモードとすることができる。

（変形例４）
図３Ｅは、実施形態１によるレーザ装置の変形例４の構成を模式的に示す上面図である。図３Ｅに示すレーザ装置１４０Ａが図３Ｄに示すレーザ装置１３０Ａとは異なる点は、レーザ装置１４０Ａが、凹面ミラーである第２ミラー１０ｂ１だけでなく、凸面ミラーである第３ミラー１０ｃを備えることである。第３ミラー１０ｃは、共振器内の光路上に配置されており、回折格子５０から出射される光を第２ミラー１０ｂ１に向けてほぼ１００％の反射率で反射する。第３ミラー１０ｃは、例えば、分布ブラッグ反射器を有し得る。レーザ装置１４０Ａは、利得媒質２０の発光面２０ｓ１の光損傷を低減しつつ、横モードをシングルモードとすることができる。

（実施形態２）
次に、図４を参照して実施形態１と同様に利得媒質の発光面の光損傷を低減することが可能な、本開示の実施形態２によるレーザ装置の構成例を説明する。以下において、実施形態１によるレーザ装置１００Ａとは異なる点を中心に説明する。

［レーザ装置の構成］
図４は、本開示の例示的な実施形態２によるレーザ装置の構成を模式的に示す上面図である。図４に示すレーザ装置１００Ｂは、共振器を形成する第１ミラー１０ａおよび第２ミラー１０ｂと、第１ミラー１０ａと第２ミラー１０ｂの間に配置される利得媒質２０とを備える。レーザ装置１００Ｂは、さらに、利得媒質２０と第２ミラー１０ｂとの間において、利得媒質２０に近い方から順に、反射防止膜３０と、レンズアレイ４０Ａと、第１回折格子４０Ｂと、回折格子５０（実施形態２では、第２回折格子５０と呼ぶ。）と、アイリス７０とを備える。実施形態１における少なくとも１つの光学素子４０として、レンズアレイ４０Ａと第１回折格子４０Ｂが用いられる。

利得媒質２０において、利得のピーク波長は、図１Ａに示す例とは反対の方向、すなわち－Ｘ方向に沿って、利得媒質２０の一方の端から他方の端に向けて短くなる。反射防止膜３０は、利得媒質２０の発光面２０ｓ１に設けられている。

レンズアレイ４０Ａは、利得媒質２０と第２ミラー１０ｂとの間に配置されている。レンズアレイ４０Ａは、Ｘ方向に沿って配列される複数のコリメート部４２と、複数のコリメート部４２をつなぐ連結部４４とを備える。各コリメート部４２は、ＸＺ平面およびＹＺ平面において曲率を有する。レンズアレイ４０Ａは、複数のコリメート部４２によって複数の光線２０ＬをそれぞれＸＺ平面およびＹＺ平面においてコリメートして出射する。図４に示す例において、複数のコリメート部４２の数は５であり、複数の光線２０Ｌの数は５である。５本の光線２０Ｌのピーク波長は、利得媒質２０の発光面２０ｓ１における－Ｘ方向に沿って短くなる。図４に示すピーク波長λ１からλ５の大小関係は、実施形態１において説明した通りである。レンズアレイ４０Ａにより、複数の光線２０Ｌを空間的に分離することができる。すなわち、利得媒質２０から発せられる光は、コリメート部４２でコリメートされる複数の光線２０Ｌと、連結部４４を通過してコリメートされない光とに分けられる。その結果、複数の光線２０Ｌのうち、互いに隣接する２つの光線同士が干渉し合ってそれらのピーク波長が所望のピーク波長からずれるというクロストーク効果を抑制できる。

第１回折格子４０Ｂおよび第２回折格子５０は、互いに平行に配置されている。第１回折格子４０Ｂおよび第２回折格子５０は同一の構造を備える。第１回折格子４０Ｂの複数の回折溝と、第２回折格子５０の複数の回折溝とは、同じＹ方向に沿って延びている。第１回折格子４０Ｂの回折溝の周期と、第２回折格子５０の回折溝の周期とはほぼ同じである。第１および第２回折格子４０Ｂ、５０の各々は、透過型の回折格子である。前述したように、透過型の回折格子の方が、反射型の回折格子よりも高い回折効率を有する。ただし、第１および第２回折格子４０Ｂ、５０の各々は反射型の回折格子であってもよい。その場合、第２回折格子５０は、第１回折格子４０Ｂが回折して反射する光を受ける位置に配置され、第２ミラー１０ｂは、第２回折格子５０が回折して反射する光を受ける位置に配置される。アイリス７０は開口７２を有し、第２回折格子５０と第２ミラー１０ｂとの間に配置されている。

第１回折格子４０Ｂは、利得媒質２０からの光を第２回折格子５０へ回折し、第２回折格子５０は、第１回折格子４０Ｂで回折された光を第２ミラー１０ｂに向けてさらに回折して合波する。すなわち、第１回折格子４０Ｂは、回折によって第２回折格子５０の表面における同一の領域５２に複数の光線２０Ｌを入射させる。第２回折格子５０は、第１回折格子によって回折された複数の光線２０Ｌを、回折によって同軸に結合して第２ミラー１０ｂに向けて出射する。同一の構造を備える第１回折格子４０Ｂおよび第２回折格子５０により、第２回折格子５０から出射される光の進行方向は、第１回折格子４０Ｂに入射する複数の光線２０Ｌの進行方向に対して平行になる。第２ミラー１０ｂは、第２回折格子５０から出射され、アイリス７０の開口７２を通過する光の一部を反射し、残りの部分を透過する。アイリス７０の開口７２を通過する光のみが共振器において共振される結果、同軸に結合される複数の光線２０Ｌを含む光が、第２ミラー１０ｂから外部に取り出される。アイリス７０の開口７２の最小径は、例えば各光線２０Ｌのビーム径の１倍以上であり、アイリス７０の開口７２の最大径は、例えば各光線２０Ｌのビーム径の２倍以下である。

実施形態１では、前述した図１Ａに示すように、光学素子４０が、複数の光線２０Ｌを含む光を回折格子５０の表面５０ｓにおける同一の領域５２に交差させ、かつ複数の光線２０Ｌの各々をコリメートする。これに対して、実施形態２では、図４に示すように、レンズアレイ４０Ａと、第１回折格子４０Ｂとに、光学素子４０の役割を分ける。すなわち、レンズアレイ４０Ａが複数の光線２０Ｌの各々をコリメートし、第１回折格子４０Ｂが、複数の光線２０Ｌを含む光を第２回折格子５０の表面５０ｓにおける同一の領域５２へ交差させる。図４に示す第１回折格子４０Ｂは、レンズアレイ４０Ａでコリメートされた光が第１回折格子４０Ｂに入射する光の断面積とほぼ同じ断面積を保ったまま、第２回折格子５０の表面５０ｓにおける同一の領域５２へ複数の光線２０Ｌを回折する。したがって、図４に示す第２回折格子５０の表面５０ｓにおける同一の領域５２における光密度は、図１Ａに示す回折格子５０の表面５０ｓにおける同一の領域５２における光密度よりも低くなり、第２回折格子５０の光損傷を抑制することができる。

［第１および第２回折格子４０Ｂ、５０による波長合波］
次に、図５を参照して、第１および第２回折格子４０Ｂ、５０による波長合波を説明する。図５は、ピーク波長λ１からλ５の５本の光線２０Ｌが第１および第２回折格子４０Ｂ、５０によって同軸に結合される様子を模式的に示す図である。第２回折格子５０について、ピーク波長λを有する光線の入射角をα、回折角をβとすると、前述した式（１）が成り立つ。回折角βは固定されており、ピーク波長λが短いほど、入射角αは小さくなる。したがって、図５に示すように、α１＜α２＜α３＜α４＜α５の関係が成り立つ。

ただし、前述した図２に示す例では、光線２０Ｌが、回折格子５０の－Ｘ方向側から入射するのに対して、図５に示す例では、光線２０Ｌが第２回折格子５０の＋Ｘ方向側から入射する。したがって、図４に示す例において、複数の光線２０Ｌのピーク波長は、図１Ａに示す例とは反対の方向、すなわち－Ｘ方向に沿って短くなる。図４に示す利得媒質２０においても、利得のピーク波長は、－Ｘ方向に沿って、利得媒質２０の一方の端から他方の端に向けて単調に短くなる。したがって、複数の光線２０Ｌのピーク強度はほぼ一定である。なお、アイリス７０の位置を±Ｘ方向にずらすことにより、開口７２の位置および第２回折格子５０における同一の領域５２の位置もずらすことができる。これにより、第２回折格子５０における複数の光線２０Ｌの入射角をそれぞれ変化させ、共振波長を変化させることができる。すなわち、アイリス７０の位置によって共振波長を選択することができるので、レーザ装置１１０Ｂの設計の自由度を高めることができる。

（実施形態２の変形例）
次に、図６Ａから図６Ｃを参照して、実施形態２によるレーザ装置１００Ｂの変形例５から７の構成を説明する。変形例の番号付けに関して、実施形態１および実施形態２の区別はしていない。

（変形例５）
図６Ａは、実施形態２によるレーザ装置の変形例５の構成を模式的に示す上面図である。図６Ａに示すレーザ装置１１０Ｂが図４に示すレーザ装置１００Ｂとは異なる点は、レーザ装置１１０Ｂが、図４に示すレンズアレイ４０Ａではなく、レンズアレイ４０Ａ１およびレンズ４０ｃを備えることである。レンズアレイ４０Ａ１は、複数のコリメート部４２ａと、複数のコリメート部４２ａをつなぐ連結部４４とを備える。各コリメート部４２ａは、ＳＡＣレンズを構成する。各コリメート部４２ａはシリンドリカルレンズである。レンズ４０ｃは、ＦＡＣレンズとして機能する。レンズ４０ｃはシリンドリカルレンズである。レーザ装置１１０Ｂでは、図１Ａに示すレンズアレイ４０Ａを、複数のシリンドリカルレンズを有するレンズアレイ４０Ａ１、およびシリンドリカルレンズであるレンズ４０ｃに置き換えることができる。したがって、レーザ装置１１０Ｂの設計の自由度を向上させることができる。

（変形例６）
図６Ｂは、実施形態２によるレーザ装置の変形例６の構成を模式的に示す上面図である。図６Ｂに示すレーザ装置１２０Ｂが図４に示すレーザ装置１００Ｂとは異なる点は、アイリス７０および第２ミラー１０ｂが一体になっていることである。アイリス７０の開口７２によって第２ミラー１０ｂの反射面の一部が露出していれば、レーザ装置１２０Ｂは、レーザ装置１００Ｂと同様に動作する。

（変形例７）
図６Ｃは、実施形態２によるレーザ装置の変形例７の構成を模式的に示す上面図である。図６Ｃに示すレーザ装置１３０Ｂが図４に示すレーザ装置１００Ｂとは異なる点は、レーザ装置１３０Ｂがアイリス７０を備えていないことである。その代わり、図６Ｃに示す第２ミラー１０ｂ２のＸＹ平面における寸法が、それぞれ、図４に示すアイリス７０の開口７２のＸＹ平面における寸法と同程度である。第２ミラー１０ｂ２が、共振器を構成するミラーとしての役割と、アイリスとしての役割を担うので、レーザ装置１００Ｂと同様に動作することができる。第２ミラー１０ｂ２の反射面の最小径は、例えば各光線２０Ｌのビーム径の１倍以上であり、第２ミラー１０ｂ２の反射面の最大径は、例えば各光線２０Ｌのビーム径の２倍以下である。

（実施形態１および２における利得媒質２０の光励起方法）
次に、図７Ａから図７Ｃを参照して、実施形態１および実施形態２における利得媒質２０を光励起する例を説明する。図７Ａは、利得媒質２０を光励起する第１の例を模式的に示す上面図である。実施形態１によるレーザ装置１００Ａおよび実施形態２によるレーザ装置１００Ｂは、利得媒質２０の発光面２０ｓ１とは反対側の裏面２０ｓ２、または利得媒質の側面２０ｓ３に向けて励起光を出射する少なくとも１つの光源８０を備える。実施形態１によるレーザ装置１００Ａおよび実施形態２によるレーザ装置１００Ｂは、利得媒質２０の裏面２０ｓ２に向けて励起光を出射する複数の光源８０を備える。図７Ａに示す直線の矢印は、各光源８０から出射される励起光を表す。光源８０は、例えばＬＤまたはＬＥＤであり得る。複数の光源８０ではなく単一の光源８０を用いてもよい。複数の光源８０から出射される励起光で裏面２０ｓ２の全体を均一に照射してもよいし、裏面２０ｓ２の一部の領域を照射してもよい。裏面２０ｓ２の全体を均一に照射する方が、裏面２０ｓ２の一部の領域を照射するよりも、高出力のレーザ光を取り出すことができる。利得媒質２０は、発光面２０ｓ１および裏面２０ｓ２に加えて、側面２０ｓ３を有する。複数の光源８０は、利得媒質２０の発光面２０ｓ１または側面２０ｓ３に向けて励起光を出射してもよい。

図７Ｂは、利得媒質２０を光励起する第２の例を模式的に示す上面図である。実施形態１によるレーザ装置１００Ａおよび実施形態２によるレーザ装置１００Ｂは、複数の光源８０に加えて、複数の光源８０から出射される励起光を伝搬させ、利得媒質２０の裏面２０ｓ２または側面２０ｓ３に向けて当該励起光を出射する光ファイバ８２を備える。好ましくは、光ファイバ８２によって集束される励起光で利得媒質２０の裏面２０ｓ２を照射する。複数の光源８０でそれぞれ利得媒質２０を励起する場合と比べて、励起光の出力が高くなるので利得媒質２０をより強く励起することができる。これにより、利得媒質２０が励起されるときに発する光が強くなるので、レーザ装置１００Ａ、１００Ｂから高出力のレーザ光を取り出すことができる。光ファイバ８２によって集束される励起光で利得媒質２０の裏面２０ｓ２を照射する方が、利得媒質２０の発光面２０ｓ１または側面２０ｓ３を照射よりも、取り出されるレーザ光の出力はより高くなる。

図７Ｃは、利得媒質２０を光励起する第３の例を模式的に示す上面図である。実施形態１によるレーザ装置１００Ａおよび実施形態２によるレーザ装置１００Ｂは、複数の光源８０および光ファイバ８２に加えて、利得媒質２０の裏面２０ｓ２に熱的に接触するヒートシンク９０を備える。ヒートシンク９０は、レーザ装置１００Ａ、１００Ｂの駆動時に利得媒質２０で発生する熱を効率的に外部に伝えることができる。ヒートシンク９０の熱伝導率は、例えば１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上８００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり得る。

利得媒質２０のＺ方向における寸法は小さいので、利得媒質２０で発生する熱を効率的にヒートシンク９０に伝えることができ、利得媒質２０における熱レンズ効果を抑制し、共振を安定化させることが可能になる。

光ファイバ８２によって集束された励起光で利得媒質２０の裏面２０ｓ２を照射する場合、ヒートシンク９０は、熱伝導性を有し、かつ励起光に対する透光性を有する材料から形成される。そのような材料は、例えばＡｌＮ、またはダイヤモンドであり得る。

光ファイバ８２によって集束された励起光で利得媒質２０の発光面２０ｓ１または側面２０ｓ３を照射する場合、ヒートシンク９０は、熱伝導性を有するが、励起光に対する透光性を有しない材料から形成されてもよい。そのような材料は、例えば銅、または金属およびダイヤモンドの複合材料であり得る。

なお、利得媒質２０を電流注入によって励起してもよい。その場合、利得媒質２０は、Ｚ方向において、活性層に加えて、当該活性層を挟むｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層と、ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層にそれぞれ電気的に接続されるｐ側電極およびｎ側電極とを備える。ｐ側電極およびｎ側電極を介して、利得媒質２０に順方向電流を注入することにより、利得媒質２０を励起することができる。

本開示は、以下の項目に記載のレーザ装置を含む。
［項目１］
共振器を形成する第１ミラーおよび第２ミラーと、
前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に配置され、発光面を有する利得媒質と、
前記利得媒質の前記発光面に設けられた反射防止膜と、
前記利得媒質と前記第２ミラーとの間に配置された少なくとも１つの光学素子と、
前記光学素子と前記第２ミラーとの間に配置された回折格子と、
を備え、
前記利得媒質は、活性層を含み、かつ前記発光面内の少なくとも一方向において利得分布を有する半導体積層体であり、
前記利得媒質は、導波路を有さない、レーザ装置。
［項目２］
前記利得媒質において利得が極大になる波長は、前記発光面内の前記一方向に沿って一方の端から他方の端に向けて短くなるように変化する、項目１に記載のレーザ装置。
［項目３］
前記活性層は、インジウムおよび／またはアルミニウムを含む窒化物半導体を含み、
前記窒化物半導体における前記インジウムおよび／または前記アルミニウムの含有量は、前記発光面内において分布を有する、項目１または２に記載のレーザ装置。
［項目４］
前記共振器から外部へ取り出された光は、複数の光線を含み、
前記複数の光線のピーク波長は、前記利得媒質の前記発光面における前記一方向に沿って単調に変化する、項目１から３のいずれか１項に記載のレーザ装置。
［項目５］
前記複数の光線の前記ピーク波長は、３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にある、項目４に記載のレーザ装置。
［項目６］
前記第２ミラーは凹面ミラーであり、
前記利得媒質は、前記利得媒質の前記発光面と前記光学素子の主点との距離が、前記光学素子の焦点距離よりも短くなるように配置されている、項目１から５のいずれか１項に記載のレーザ装置。
［項目７］
前記回折格子と前記第２ミラーとの間に配置されたブリュースター窓を備える、項目１から６のいずれか１項に記載のレーザ装置。
［項目８］
前記利得媒質の前記発光面とは反対側の裏面、または前記利得媒質の側面に向けて励起光を出射する少なくとも１つの光源を備える、項目１から７のいずれか１項に記載のレーザ装置。
［項目９］
前記励起光を伝搬させ、前記利得媒質の前記裏面または前記側面に向けて前記励起光を出射する光ファイバを備える、項目８に記載のレーザ装置。
［項目１０］
前記利得媒質の前記発光面とは反対側の裏面に熱的に接触するヒートシンクをさらに備える、項目１から９のいずれか１項に記載のレーザ装置。
［項目１１］
前記少なくとも１つの光学素子は、レンズアレイと、第１回折格子を含み、
前記レンズアレイは、複数のコリメート部と、前記複数のコリメート部をつなぐ複数の連結部とを含み、
前記回折格子は、前記レンズアレイと前記第２ミラーとの間において、前記第１回折格子と平行に配置された第２回折格子であり、
前記第２回折格子と前記第２ミラーとの間にアイリスをさらに備え、
前記第１回折格子は、前記利得媒質からの光を前記第２回折格子へ回折し、
前記第２回折格子は、前記第１回折格子で回折された光を合波し、前記第２ミラーへ回折する、項目１から１０のいずれか１項に記載のレーザ装置。
［項目１２］
共振器を形成する第１ミラーおよび第２ミラーと、
前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に配置され、発光面を有する利得媒質と、
前記利得媒質の前記発光面に設けられた反射防止膜と、
前記利得媒質と前記第２ミラーとの間に配置された少なくとも１つの光学素子と、
前記光学素子と前記第２ミラーとの間に配置された回折格子と、
を備え、
前記利得媒質は、活性層を含み、かつ前記発光面内の少なくとも一方向において利得分布を有する半導体積層体であり、
前記利得媒質は、面発光光源である、レーザ装置。

本開示のレーザ装置は、高出力のレーザ光源が必要とされる産業用分野、例えば各種材料の切断、穴あけ、局所的熱処理、表面処理、金属の溶接、および３Ｄプリンティングなどに利用され得る。

１０ａ 第１ミラー
１０ｂ、１０ｂ１、１０ｂ２ 第２ミラー
１０ｃ 第３ミラー
２０ 利得媒質
２０Ｌ 光線
２０ｓ１ 発光面
２０ｓ２ 裏面
２０ｓ３ 側面
３０ 反射防止膜
４０ 光学素子
４０Ａ、４０Ａ１ レンズアレイ
４０Ｂ 第１回折格子
４０ａ 第１レンズ
４０ｂ 第２レンズ
４０ｃ レンズ
４２、４２ａ コリメート部
４４ 連結部
５０ 回折格子、第２回折格子
５０ｓ 回折格子の表面、第２回折格子の表面
５２ 同一の領域
６０ ブリュースター窓
７０ アイリス
７２ 開口
８０ 光源
８２ 光ファイバ
９０ ヒートシンク
１００Ａ、１１０Ａ、１２０Ａ、１３０Ａ、１４０Ａ レーザ装置
１００Ｂ、１１０Ｂ、１２０Ｂ、１３０Ｂ レーザ装置

Claims (12)

1. 共振器を形成する第１ミラーおよび第２ミラーと、
   前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に配置され、発光面を有する利得媒質と、
   前記利得媒質の前記発光面に設けられた反射防止膜と、
   前記利得媒質と前記第２ミラーとの間に配置された少なくとも１つの光学素子と、
   前記光学素子と前記第２ミラーとの間に配置された回折格子と、
   を備え、
   前記利得媒質は、活性層を含み、かつ前記発光面内の少なくとも一方向において利得分布を有する半導体積層体であり、
   前記利得媒質は、導波路を有さない、レーザ装置。
2. 前記利得媒質において利得が極大になる波長は、前記発光面内の前記一方向に沿って一方の端から他方の端に向けて短くなるように変化する、請求項１に記載のレーザ装置。
3. 前記活性層は、インジウムおよび／またはアルミニウムを含む窒化物半導体を含み、
   前記窒化物半導体における前記インジウムおよび／または前記アルミニウムの含有量は、前記発光面内において分布を有する、請求項１または２に記載のレーザ装置。
4. 前記共振器から外部へ取り出された光は、複数の光線を含み、
   前記複数の光線のピーク波長は、前記利得媒質の前記発光面における前記一方向に沿って単調に変化する、請求項１または２に記載のレーザ装置。
5. 前記複数の光線の前記ピーク波長は、３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にある、請求項４に記載のレーザ装置。
6. 前記第２ミラーは凹面ミラーであり、
   前記利得媒質は、前記利得媒質の前記発光面と前記光学素子の主点との距離が、前記光学素子の焦点距離よりも短くなるように配置されている、請求項１または２に記載のレーザ装置。
7. 前記回折格子と前記第２ミラーとの間に配置されたブリュースター窓を備える、請求項１または２に記載のレーザ装置。
8. 前記利得媒質の前記発光面とは反対側の裏面、または前記利得媒質の側面に向けて励起光を出射する少なくとも１つの光源を備える、請求項１または２に記載のレーザ装置。
9. 前記励起光を伝搬させ、前記利得媒質の前記裏面または前記側面に向けて前記励起光を出射する光ファイバを備える、請求項８に記載のレーザ装置。
10. 前記利得媒質の前記発光面とは反対側の裏面に熱的に接触するヒートシンクをさらに備える、請求項１または２に記載のレーザ装置。
11. 前記少なくとも１つの光学素子は、レンズアレイと、第１回折格子を含み、
    前記レンズアレイは、複数のコリメート部と、前記複数のコリメート部をつなぐ複数の連結部とを含み、
    前記回折格子は、前記レンズアレイと前記第２ミラーとの間において、前記第１回折格子と平行に配置された第２回折格子であり、
    前記第２回折格子と前記第２ミラーとの間にアイリスをさらに備え、
    前記第１回折格子は、前記利得媒質からの光を前記第２回折格子へ回折し、
    前記第２回折格子は、前記第１回折格子で回折された光を合波し、前記第２ミラーへ回折する、請求項１または２に記載のレーザ装置。
12. 共振器を形成する第１ミラーおよび第２ミラーと、
    前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に配置され、発光面を有する利得媒質と、
    前記利得媒質の前記発光面に設けられた反射防止膜と、
    前記利得媒質と前記第２ミラーとの間に配置された少なくとも１つの光学素子と、
    前記光学素子と前記第２ミラーとの間に配置された回折格子と、
    を備え、
    前記利得媒質は、活性層を含み、かつ前記発光面内の少なくとも一方向において利得分布を有する半導体積層体であり、
    前記利得媒質は、面発光光源である、レーザ装置。

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