JP2510348B2 - Laser device for short pulse generation - Google Patents

Laser device for short pulse generation

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JP2510348B2 JP27236890A JP27236890A JP2510348B2 JP 2510348 B2 JP2510348 B2 JP 2510348B2 JP 27236890 A JP27236890 A JP 27236890A JP 27236890 A JP27236890 A JP 27236890A JP 2510348 B2 JP2510348 B2 JP 2510348B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は通信、情報処理、高速の計測において、短パ
ルスを発生する半導体レーザ装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor laser device that generates a short pulse in communication, information processing, and high-speed measurement.

ここで、短パルスとはパルス幅が10-12秒領域以下の
パルスのことである。
Here, the short pulse is a pulse having a pulse width of 10 -12 seconds or less.

(従来の技術および発明が解決しようとする課題) 従来の半導体レーザを用いた光パルス発生は、半導体
レーザ単体を用いるもの(イ)、外部共振器の中に無反
射コートを端面に施した半導体レーザを増幅媒質として
入れたもの(ロ)に分けられる。
(Problems to be Solved by Conventional Techniques and Inventions) Optical pulse generation using a conventional semiconductor laser uses a semiconductor laser alone (a), a semiconductor in which an antireflection coating is applied to an end face in an external resonator. It can be divided into one (b) containing a laser as an amplification medium.

(イ)従来のこの方式では、電流パルスで半導体レー
ザを励起する。パルスの電流振幅が発振閾値電流より大
きくなった時に発光し、電流振幅が小さくなった時に発
光が止まることによって光パルスを形成する。しかしな
がら、光パルス幅は、電流パルス幅によって決定される
ので、10-11秒領域のパルスしか得られていない。ま
た、半導体レーザの電極を分割し、反転分布を形成する
増幅媒質部分、反転分布を形成しない可飽和吸収媒質部
分に分け、増幅媒質部分を連続注入励起し、可飽和吸収
媒質の作用で受動モード同期(注1参照)をかけること
によってパルスを発生させようとする試みもある。
(B) In this conventional method, a semiconductor laser is excited by a current pulse. When the current amplitude of the pulse becomes larger than the oscillation threshold current, light is emitted, and when the current amplitude becomes small, the light emission is stopped to form an optical pulse. However, since the light pulse width is determined by the current pulse width, only pulses in the 10 -11 second region are obtained. In addition, the electrode of the semiconductor laser is divided into an amplifying medium portion that forms a population inversion and a saturable absorbing medium portion that does not form a population inversion. The amplifying medium portion is continuously injected and excited, and the passive mode is generated by the action of the saturable absorbing medium. There have also been attempts to generate pulses by applying synchronization (see Note 1).

注1 受動モード同期 第5図に示すように、利得が損失を越えるところにパ
ルスが発生する。可飽和吸収媒質は、利得曲線に対し
て、このような損失曲線を持つものである。またそのよ
うな振舞いを受動モード同期がかかったという。
Note 1 Passive mode synchronization As shown in Fig. 5, a pulse occurs when the gain exceeds the loss. The saturable absorbing medium has such a loss curve with respect to the gain curve. In addition, such behavior is said to have taken passive mode synchronization.

しかしながら、このような系では、光パルスの繰り返
し時間(約10-11秒)が利得や吸収の回復時間よりも短
いので、モード同期がかかりにくい欠点があった。
However, in such a system, the repetition time of the optical pulse (about 10 -11 seconds) is shorter than the recovery time of the gain and absorption, so that there is a drawback that mode locking is difficult to take.

(ロ)従来のこの方式では、片面反射防止膜、片面高
反射膜コートした半導体レーザを一つの終端反射器とし
て構成した共振器を用いるもの(第4図参照)と、両面
反射防止膜コートした半導体レーザと別の二つのミラー
で共振器を構成したものがあった。これを、共振器の光
の往復時間に同期した電流パルスで励起して、短パルス
を発生させるか、または半導体レーザ中に可飽和吸収帯
を設け、受動モード同期により短パルスを発生させてい
た。パルス幅は、それぞれ10-11秒、10-12秒程度であ
る。また平均光出力は数mWである。このように、色素レ
ーザや固体レーザに比べて、平均光出力も小さく、また
パルス幅も狭くならないのは、主に次に列挙する理由に
よっていた。
(B) In this conventional method, a semiconductor laser having a single-sided antireflection film and a single-sided high-reflection film is used as a single end reflector (see FIG. 4), and a double-sided antireflection film is applied. There was one in which a resonator was composed of a semiconductor laser and two other mirrors. This was excited by a current pulse synchronized with the round-trip time of the light of the resonator to generate a short pulse, or a saturable absorption band was provided in the semiconductor laser to generate a short pulse by passive mode locking. . The pulse widths are about 10 -11 seconds and 10 -12 seconds, respectively. The average light output is several mW. As described above, the reason why the average light output is smaller and the pulse width is not narrower than that of the dye laser and the solid-state laser is mainly due to the following reasons.

(1)半導体レーザの発振モードのスポットサイズは端
面で小さく、このため、端面が高出力に耐えられない。
(1) Since the spot size of the oscillation mode of the semiconductor laser is small on the end face, the end face cannot withstand high output.

(2)構造的要因から反射防止膜をコーティングするこ
とが難しく、複合共振器として動作し、このため、安定
したパルスが得にくい。
(2) It is difficult to coat the antireflection film due to structural factors, and it operates as a composite resonator, and thus it is difficult to obtain a stable pulse.

(3)発振モードのスポットサイズが小さく、外部共振
器のモードと半導体レーザの内部モードの結合効率が悪
い。
(3) The spot size of the oscillation mode is small, and the coupling efficiency between the mode of the external resonator and the internal mode of the semiconductor laser is poor.

(4)活性領域が数百ミクロンと長く分布しているの
で、半導体レーザ増幅媒質自体の能動的なファブリペロ
ー効果により、モード同期の効率が落ちる。
(4) Since the active region is distributed as long as several hundreds of microns, the mode-locking efficiency decreases due to the active Fabry-Perot effect of the semiconductor laser amplification medium itself.

(課題を解決するための手段) 前記課題を解決するために、本発明は、結晶成長方向
に発光する面発光半導体レーザを増幅媒質として外部共
振器内に配置し(第6図参照)、モード同期をかけるこ
とによって、高平均出力(10mW以上)の短パルス(幅が
10-12秒以下)を発生できることを特徴とする面発光半
導体レーザが、前記課題を解決できる理由を、以下に列
挙する。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, according to the present invention, a surface emitting semiconductor laser that emits light in a crystal growth direction is arranged as an amplification medium in an external resonator (see FIG. 6), and a mode is set. By synchronizing, short pulse (width is high) of high average output (10mW or more)
The reasons why the surface emitting semiconductor laser, which is capable of generating 10 −12 seconds or less), can solve the above problems are listed below.

(1)面発光半導体は、発光領域の面積が大きいので、
通常の端面発光半導体レーザと同じ出力密度でも、大き
な出力が得られる。
(1) Since the surface emitting semiconductor has a large light emitting area,
A large output can be obtained even with the same output density as that of a normal edge emitting semiconductor laser.

(2)発光領域の面積が大きいので、反射防止膜コーテ
ィングが容易である。また斜め研磨も容易であるので、
複合共振器としての動作をさらに抑圧できる。
(2) Since the area of the light emitting region is large, the antireflection film coating is easy. Also, since diagonal polishing is easy,
The operation as a composite resonator can be further suppressed.

(3)発光領域の面積が大きいので、外部共振器モード
との結合効率が高い。
(3) Since the area of the light emitting region is large, the coupling efficiency with the external resonator mode is high.

(4)活性領域幅が充分短いので、半導体レーザ増幅媒
質自体の能動的なファブリペロー効果が抑圧できる。
(4) Since the width of the active region is sufficiently short, the active Fabry-Perot effect of the semiconductor laser amplification medium itself can be suppressed.

本発明には、前記の特徴以外に、以下に示される特徴
も持つ。
The present invention has the following features in addition to the features described above.

(1)半導体レーザ媒質は、空間的にGaussian分布をし
たポンプ光で励起されるので、ポンプ光の中心部分は、
増幅媒質として作動し、ポンプ光の周辺部分では、可飽
和吸収媒質として作動する。このため、外部共振器に別
の可飽和吸収媒質を入れなくても、受動モード同期がか
かるので、系が簡単になる。
(1) Since the semiconductor laser medium is excited by the pump light spatially having a Gaussian distribution, the central part of the pump light is
It acts as an amplifying medium and acts as a saturable absorbing medium in the peripheral portion of the pump light. For this reason, passive mode-locking is applied without inserting another saturable absorbing medium in the external resonator, so that the system is simplified.

(2)発光波長は、半導体基板の吸収端波長に近く、し
かも透明領域に設定できる。また通常の半導体レーザと
異なり、共振器内の光ピークパワーが高いので、半導体
基板の3次の非線形に自己位相変調が大きく、ソリトン
効果(注2参照)によってパルス圧縮することができ
る。
(2) The emission wavelength is close to the absorption edge wavelength of the semiconductor substrate and can be set in the transparent region. Also, unlike ordinary semiconductor lasers, the optical peak power in the resonator is high, so the self-phase modulation is large due to the third-order nonlinearity of the semiconductor substrate, and pulse compression can be performed by the soliton effect (see Note 2).

注2 ソリトン効果 通常、光パルスは3次の非線形媒質(ここでは半導
体)を伝搬する際、第8図(a)に示すように、3次の
非線形によって先端部分では長い波長に、尻尾部分では
短い波長になるような変調を受ける。長い波長の部分
は、短い波長の部分より遅く進むので、安定な伝搬が得
られない。しかしながら、パルス幅が充分狭くなると、
3次の非線形とそれにつりあう負の分散によって、安定
な伝搬特性をもつパルス、すなわち第8図(b)に示す
ようなソリトンが形成される。またそのような過程をソ
リトン効果と呼ぶ。
Note 2 Soliton effect Normally, when an optical pulse propagates through a third-order nonlinear medium (here, a semiconductor), as shown in Fig. 8 (a), due to the third-order nonlinearity, the tip part has a long wavelength and the tail part has a long wavelength. It is modulated to have a short wavelength. Since the long wavelength portion travels slower than the short wavelength portion, stable propagation cannot be obtained. However, if the pulse width becomes narrow enough,
A pulse having a stable propagation characteristic, that is, a soliton as shown in FIG. 8B is formed by the third-order nonlinearity and the negative dispersion proportional to the nonlinearity. Moreover, such a process is called the soliton effect.

(3)半導体レーザの発光波長は、半導体混晶の組成を
変えてバンドギャップをシフトすることにより可変にで
きる。従って、面発光半導体レーザ媒質の組成を面内で
変えておけば、発光領域がスライドすることにより、広
範囲に発振波長を変えることができる(第7図参照)。
(3) The emission wavelength of the semiconductor laser can be made variable by changing the composition of the semiconductor mixed crystal to shift the band gap. Therefore, if the composition of the surface emitting semiconductor laser medium is changed within the surface, the oscillation wavelength can be changed over a wide range by sliding the light emitting region (see FIG. 7).

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

実施例1 第1図(a)は、本発明の第1の実施例を示し、レー
ザ光に対して反射するミラーと面発光半導体レーザ媒質
の片側に金コートした反射ミラーを終端反射器として共
振器を構成したレーザ装置の構成図である。
Example 1 FIG. 1 (a) shows a first example of the present invention, in which a mirror for reflecting laser light and a reflecting mirror in which gold is coated on one side of a surface emitting semiconductor laser medium are used as terminal reflectors for resonance. It is a block diagram of the laser apparatus which comprised the container.

第1図(a)において、1は光アイソレータであっ
て、反射されたポンプ光がポンプ光レーザ装置に入らな
いようにしている。2はポンプ光であって、モード同期
によってパルス光になっている。3はダイクロイックミ
ラーであって、ポンプ光を反射し、信号光を透過させる
ものである。4はポンプ光に対し透過し、レーザ光に対
し反射する終端反射器、5は片面に反射防止膜、片面に
金コートされた増幅媒質用半導体であって、4と5の金
コートされた面によって外部共振器を形成している。6
はレンズであって、光を増幅媒質5に集光している。7
は出力光である。
In FIG. 1A, reference numeral 1 is an optical isolator, which prevents the reflected pump light from entering the pump light laser device. Reference numeral 2 is a pump light, which is a pulsed light due to mode locking. A dichroic mirror 3 reflects the pump light and transmits the signal light. Reference numeral 4 denotes a terminal reflector that transmits pump light and reflects laser light. Reference numeral 5 denotes an amplification medium semiconductor having an antireflection film on one surface and gold coating on one surface. Form an external resonator. 6
Is a lens, which collects light on the amplification medium 5. 7
Is the output light.

以上のような系で、ポンプ発生装置としてモード同期
Nd Yagレーザ(発光波長1.32ミクロン)、半導体レーザ
媒質として1.55ミクロンに吸収端波長を持つ多重量子井
戸InGaAs半導体(ウエル層厚15nm、全井戸層数200、InP
バリア層厚7.5nm)を用いて得られた結果は、以下の通
りである。
In the above system, mode synchronization as a pump generator
Nd Yag laser (emission wavelength 1.32 μm), multiple quantum well InGaAs semiconductor with absorption edge wavelength at 1.55 μm as a semiconductor laser medium (well layer thickness 15 nm, total well layer number 200, InP
The results obtained with a barrier layer thickness of 7.5 nm) are as follows.

(1) 200mWの平均出力(>数mW)、すなわち約20%
の量子効率(第9図参照) (2) 安定なモード同期パルス(繰り返し100MHz) (第10図参照) 第10図は、出力パルス光波形が安定であることを示し
ている。ただし、実際には出力パルス光幅は約700fsで
あるが、受光素子の性能限界のため見かけ上、約100ps
となっている。
(1) 200mW average output (> several mW), ie about 20%
Quantum efficiency (see Fig. 9) (2) Stable mode-locked pulse (100MHz repetition) (see Fig. 10) Fig. 10 shows that the output pulse light waveform is stable. However, the output pulse light width is actually about 700 fs, but it is apparently about 100 ps due to the performance limit of the light receiving element.
Has become.

(3) 30nmの蛍光スペクトル幅(第11図参照) 30nmの蛍光スペクトル幅を持つということは、10-13
領域のパルスが得られる可能性を示している。
(3) Fluorescence spectrum width of 30 nm (see Fig. 11) Having a fluorescence spectrum width of 30 nm means 10 -13
It shows the possibility of obtaining a pulse in the region.

なお、増幅媒質用半導体5の片端面には、反射防止膜
が施されているが、さらに斜め研磨し、傾斜端面とする
ことにより、増幅媒質用半導体5の共振器長で規定され
るファブリペローモードを精度良く完全に抑制すること
ができる。この反射防止膜を有する端面を傾斜端面とす
る構造は、以下に述べる他の実施例においても当然有効
であることは言うまでもない。
Although an antireflection film is applied to one end surface of the semiconductor 5 for amplification medium, it is further polished obliquely to form an inclined end surface, so that the Fabry-Perot is defined by the cavity length of the semiconductor 5 for amplification medium. The mode can be suppressed completely with high accuracy. Needless to say, the structure in which the end face having the antireflection film is an inclined end face is also effective in other embodiments described below.

実施例2 第1図(b)は、本発明の第2の実施例を示し、面発
光半導体をレーザ媒質とし、レーザ光に対して反射する
ミラー二つを、終端反射器として共振器を構成したレー
ザ装置の構成図である。
Embodiment 2 FIG. 1 (b) shows a second embodiment of the present invention in which a surface emitting semiconductor is used as a laser medium, two mirrors for reflecting laser light are used, and a resonator is used as a terminal reflector. It is a block diagram of the laser device.

第1図(b)において、終端反射器8はポンプ光に対
し透過し、レーザ光に対し反射する終端反射器であっ
て、終端反射器4と組になって外部共振器を形成してい
る。9は両面に反射防止膜コートされた増幅媒質用半導
体である。10と11はレンズであって、光を増幅媒質に集
光している。12はポンプ透過光である。
In FIG. 1B, a terminal reflector 8 is a terminal reflector that transmits pump light and reflects laser light. The terminal reflector 8 forms an external resonator in combination with the terminal reflector 4. . Reference numeral 9 denotes a semiconductor for an amplification medium whose both surfaces are coated with an antireflection film. Lenses 10 and 11 focus light on the amplification medium. Reference numeral 12 is pump transmitted light.

実施例3 第2図(a)は、本発明の第3の実施例を示し、レー
ザ光に対して反射するミラーと面発光半導体レーザ媒質
の片側に金コートした反射ミラーを終端反射器として共
振器を構成し、その光軸内に可飽和吸収媒質としての別
の半導体が配置されているレーザ装置の構成図である。
Embodiment 3 FIG. 2 (a) shows a third embodiment of the present invention, in which a mirror for reflecting laser light and a reflecting mirror in which gold is coated on one side of a surface emitting semiconductor laser medium are used as a terminal reflector for resonance. FIG. 3 is a configuration diagram of a laser device that configures a container, and another semiconductor as a saturable absorption medium is arranged in the optical axis thereof.

第2図(a)において、13はポンプ光に対し透過し、
レーザ光に対し反射するミラーであって、ポンプ光が可
飽和吸収媒質15に光があたらないようにしている。14は
終端反射器であって、増幅媒質用半導体5の金コートさ
れた面と組になって、外部共振器を形成している。16と
17はレンズであって、パルス幅を短くする作用を持つ可
飽和吸収媒質15に光を集光している。
In FIG. 2 (a), 13 transmits the pump light,
It is a mirror that reflects the laser light so that the pump light does not hit the saturable absorption medium 15. Reference numeral 14 denotes a terminal reflector, which forms a pair with the gold-coated surface of the semiconductor 5 for an amplification medium to form an external resonator. 16 and
Reference numeral 17 denotes a lens, which collects light on the saturable absorbing medium 15 which has a function of shortening the pulse width.

実施例4 第2図(b)は、本発明の第4の実施例を示し、面発
光半導体をレーザ媒質とし、レーザ光に対して反射する
ミラー二つを、終端反射器として共振器を構成し、その
光軸内に可飽和吸収媒質としての別の半導体が配置され
ているレーザ装置の構成図である。
Example 4 FIG. 2 (b) shows a fourth example of the present invention in which a surface emitting semiconductor is used as a laser medium, two mirrors for reflecting laser light are used, and a resonator is configured as a terminal reflector. FIG. 3 is a configuration diagram of a laser device in which another semiconductor as a saturable absorbing medium is arranged in its optical axis.

第2図(b)において、4と14は終端反射器であっ
て、外部共振器を形成している。18と19はカーブミラー
であって、光を増幅媒質9に集光している。また19はポ
ンプ光に対し透過し、レーザ光に対し反射するミラーで
あって、ポンプ光を可飽和吸収媒質15にあたらないよう
にしている。20と21はカーブミラーであって、光を可飽
和吸収媒質15に集光している。
In FIG. 2 (b), 4 and 14 are terminal reflectors, which form external resonators. Curved mirrors 18 and 19 focus the light on the amplification medium 9. Numeral 19 is a mirror that transmits the pump light and reflects the laser light so that the pump light does not hit the saturable absorption medium 15. Curve mirrors 20 and 21 focus light on the saturable absorbing medium 15.

実施例5 第3図(a)は、本発明の第5の実施例を示し、レー
ザ光に対して反射するミラーと面発光半導体レーザ媒質
の片側に金コートした反射ミラーを終端反射器として共
振器を構成し、その光軸内に可飽和吸収媒質としての別
の半導体とソリトン効果を生じさせるためのプリズムが
配置されているレーザ装置の構成図である。
Fifth Embodiment FIG. 3 (a) shows a fifth embodiment of the present invention, in which a mirror for reflecting laser light and a reflecting mirror in which gold is coated on one side of a surface emitting semiconductor laser medium are used as terminal reflectors for resonance. FIG. 3 is a configuration diagram of a laser device that constitutes a container, and another semiconductor as a saturable absorption medium and a prism for generating a soliton effect are arranged in the optical axis thereof.

第3図(a)において、14は終端反射器であって、増
幅媒質用半導体5の金コートされた面と組になって、外
部共振器を形成している。22,23は線形プリズムであっ
て、増幅媒質用半導体5および可飽和吸収媒質15によっ
て生じた光の位相変化を補償するように分散を与える。
In FIG. 3 (a), 14 is a terminal reflector, which forms an external resonator in combination with the gold-coated surface of the semiconductor 5 for amplification medium. Reference numerals 22 and 23 denote linear prisms, which provide dispersion so as to compensate for the phase change of light generated by the semiconductor 5 for amplification medium and the saturable absorption medium 15.

実施例6 第3図(b)は、本発明の第6の実施例を示し、面発
光半導体をレーザ媒質とし、レーザ光に対して反射する
ミラー二つを、終端反射器として共振器を構成し、その
光軸内に可飽和吸収媒質としての別の半導体とソリトン
効果を生じさせるためのプリズムが配置されているレー
ザ装置の構成図である。
Embodiment 6 FIG. 3 (b) shows a sixth embodiment of the present invention in which a surface emitting semiconductor is used as a laser medium, two mirrors for reflecting laser light are used, and a resonator is used as a terminal reflector. FIG. 3 is a configuration diagram of a laser device in which another semiconductor as a saturable absorbing medium and a prism for producing a soliton effect are arranged in the optical axis.

第3図(b)において、終端反射器4と終端反射器14
によって、外部共振器を形成する。
In FIG. 3B, the end reflector 4 and the end reflector 14
Form an external resonator.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明の短パルス発生用レーザ
装置を用いれば、通信、情報処理および高速の精密計測
に応用可能な10-12秒以下のフェムト秒領域で、かつ波
長可変で、高出力の光パルスを半導体レーザを用いて発
生できる。
(Effects of the Invention) As described above, by using the laser device for generating a short pulse of the present invention, it is possible to apply to communication, information processing, and high-speed precision measurement in the femtosecond region of 10 -12 seconds or less, and wavelength Variable, high power light pulses can be generated using a semiconductor laser.

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

第1図(a)はレーザ光に対して反射するミラーと面発
光半導体レーザ媒質の片側に金コートした反射ミラーを
終端反射器として共振器を構成したレーザ装置の構成
図、 第1図(b)は面発光半導体をレーザ媒質とし、レーザ
光に対して反射するミラー二つを、終端反射器として共
振器を構成したレーザ装置の構成図、 第2図(a)はレーザ光に対して反射するミラーと面発
光半導体レーザ媒質の片側に金コートした反射ミラーを
終端反射器として共振器を構成し、その光軸内に可飽和
吸収媒質としての別の半導体が配置されているレーザ装
置の構成図、 第2図(b)は面発光半導体をレーザ媒質とし、レーザ
光に対して反射するミラー二つを、終端反射器として共
振器を構成し、その光軸内に可飽和吸収媒質としての別
の半導体が配置されているレーザ装置の構成図、 第3図(a)はレーザ光に対して反射するミラーと面発
光半導体レーザ媒質の片側に金コートした反射ミラーを
終端反射器として共振器を構成し、その光軸内に可飽和
吸収媒質としての別の半導体とソリトン効果を生じさせ
るためのプリズムが配置されているレーザ装置の構成
図、 第3図(b)は面発光半導体をレーザ媒質とし、レーザ
光に対して反射するミラー二つを、終端反射器として共
振器を構成し、その光軸内に可飽和吸収媒質としての別
の半導体とソリトン効果を生じさせるためのプリズムが
配置されているレーザ装置の構成図、 第4図は従来の、外部共振器をもった端面発光半導体レ
ーザを用いたモード同期レーザ装置の構成図、 第5図は受動モード同期によるパルス発生の機構を説明
する図、 第6図は本発明の、外部共振器をもった面発光半導体レ
ーザを用いたモード同期レーザ装置の構成図、 第7図は面発光半導体混晶の組成を変化させることによ
り、波長可変になることを説明する図、 第8図(a)は非線形媒質を伝搬する通常のパルスを示
す図、 第8図(b)は非線形媒質を伝搬するソリトンパルスを
示す図、 第9図は本発明のレーザ装置のレーザ出力パワーと光ポ
ンプ用レーザ入力パワーの関係を示す図、 第10図は本発明のレーザ装置のレーザパルス波形を示す
図、 第11図は本発明の実施例1で用いたレーザ媒質の螢光ス
ペクトルを示す図である。 1……光アイソレータ、2……ポンプ光 3……ダイクロイックミラー 4……終端反射器 5……片面に反射防止膜、片面に金コートされた増幅媒
質用半導体 6……レンズ、7……出力光 8……終端反射器 9……両面に反射防止膜コートされた増幅媒質用半導体 10……レンズ、11……レンズ 12……ポンプ透過光 13……ダイクロイックミラー 14……終端反射器、15……可飽和吸収媒質 16……レンズ、17……レンズ 18……ダイクロイックカーブミラー 19……カーブミラー、20……カーブミラー 21……カーブミラー、22……線形プリズム 23……線形プリズム、24……半導体レーザ 25……高反射コート、26……活性層 27……無反射コート、28……レンズ 29……ミラー
FIG. 1 (a) is a configuration diagram of a laser device in which a resonator is configured with a mirror that reflects laser light and a reflecting mirror having one surface of a surface emitting semiconductor laser medium coated with gold as a terminal reflector, and FIG. ) Is a configuration diagram of a laser device in which a surface emitting semiconductor is used as a laser medium, two mirrors that reflect laser light are configured, and a resonator is configured as a terminal reflector, and FIG. A laser device in which a mirror and a reflecting mirror coated with gold on one side of a surface-emitting semiconductor laser medium are used as terminal reflectors to form a resonator, and another semiconductor serving as a saturable absorbing medium is arranged in the optical axis of the resonator. FIG. 2 (b) shows that a surface-emitting semiconductor is used as a laser medium, two mirrors that reflect laser light are used as a terminal reflector to form a resonator, and a saturable absorption medium is formed in the optical axis thereof. Another semiconductor placed FIG. 3 (a) is a configuration diagram of a laser device in which a resonator is configured by using a mirror that reflects laser light and a reflecting mirror that is gold-coated on one side of a surface-emitting semiconductor laser medium as a terminal reflector. FIG. 3B is a configuration diagram of a laser device in which another semiconductor as a saturable absorption medium and a prism for generating a soliton effect are arranged in the axis, and FIG. A laser device in which two mirrors that reflect each other constitute a resonator as a terminal reflector, and another semiconductor as a saturable absorbing medium and a prism for producing a soliton effect are arranged in the optical axis of the resonator Configuration diagram, FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional mode-locked laser device using an edge-emitting semiconductor laser having an external resonator, and FIG. 5 is a diagram illustrating a mechanism of pulse generation by passive mode-locking, FIG. 6 is a block diagram of a mode-locked laser device using a surface-emitting semiconductor laser having an external resonator according to the present invention, and FIG. 7 shows a wavelength tunable by changing the composition of the surface-emitting semiconductor mixed crystal. FIG. 8 (a) shows a normal pulse propagating in a nonlinear medium, FIG. 8 (b) shows a soliton pulse propagating in a nonlinear medium, and FIG. 9 shows the present invention. The figure which shows the relationship between the laser output power of a laser apparatus and the laser input power for optical pumps, FIG. 10 is a figure which shows the laser pulse waveform of the laser apparatus of this invention, FIG. 11 is the laser used in Example 1 of this invention. It is a figure which shows the fluorescence spectrum of a medium. 1 ... Optical isolator, 2 ... Pump light 3 ... Dichroic mirror 4 ... Terminal reflector 5 ... Antireflection film on one surface, gold-coated semiconductor for amplification medium on one surface 6 ... Lens, 7 ... Output Light 8 …… Terminal reflector 9 …… Semiconductor for amplification medium coated with antireflection coating on both sides 10 …… Lens, 11 …… Lens 12 …… Pump transmitted light 13 …… Dichroic mirror 14 …… Terminal reflector, 15 …… Saturable absorption medium 16 …… Lens, 17 …… Lens 18 …… Dichroic curve mirror 19 …… Curve mirror, 20 …… Curve mirror 21 …… Curve mirror, 22 …… Linear prism 23 …… Linear prism, 24 ...... Semiconductor laser 25 …… High-reflection coating, 26 …… Active layer 27 …… Non-reflection coating, 28 …… Lens 29 …… Mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蒋 文斌 中華人民共和国上海市南市区老西門曹家 街25号 (56)参考文献 特開 平4−56293(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor, Jiang Wen-Jin, No. 25 Laoximen Cao Street, Nanshi District, Shanghai City, People's Republic of China (56) Reference JP-A-4-56293 (JP, A)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザ光に対して反射するミラーと、半導
体増幅媒質の片側にコートした反射ミラーを、それぞれ
終端反射器として構成した共振器において、該半導体増
幅媒質は面発光の増幅媒質であり、該半導体増幅媒質は
該反射ミラーをコートした面と反対側の面に無反射コー
トが施されており、ポンプ光が該共振器の光の往復時間
と同じ周期の繰り返しパルスであることを特徴とする短
パルス発生用レーザ装置。
1. A resonator comprising a mirror reflecting laser light and a reflecting mirror coated on one side of a semiconductor amplifying medium as terminal reflectors, wherein the semiconductor amplifying medium is a surface emitting amplifying medium. The semiconductor amplification medium has a non-reflection coating on the surface opposite to the surface coated with the reflection mirror, and the pump light is a repetitive pulse having the same cycle as the round trip time of the light of the resonator. Laser device for short pulse generation.
【請求項2】レーザ光に対して反射するミラーと、別の
高反射ミラーを、それぞれ終端反射器として構成した共
振器において、面発光のレーザ媒質として作動する両面
を無反射コートした半導体増幅媒質が該共振器内に配置
されており、ポンプ光が該共振器の光の往復時間と同じ
周期の繰り返しパルスであることを特徴とする短パルス
発生用レーザ装置。
2. A semiconductor amplification medium in which a mirror for reflecting laser light and another high-reflection mirror are respectively configured as terminal reflectors, and both surfaces of which act as surface-emitting laser medium are antireflection coated. Is disposed in the resonator, and the pump light is a repetitive pulse having the same cycle as the round-trip time of the light of the resonator.
【請求項3】請求項1または請求項2に記載の短パルス
発生用レーザ装置の該共振器内において、両面を無反射
コートした別の半導体可飽和吸収媒質が配置されてお
り、該半導体可飽和吸収媒質にポンプ光が入射しないよ
うに、ポンプ光に対し透過し、レーザ光に対し反射する
ミラーが該共振器内に配置されており、該半導体可飽和
吸収媒質の吸収端の波長がレーザ光の波長とほぼ一致し
ていることを特徴とする短パルス発生用レーザ装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein another semiconductor saturable absorption medium having antireflection coating on both sides is arranged in the resonator of the laser device for generating short pulses. A mirror that transmits the pump light and reflects the laser light is arranged in the resonator so that the pump light does not enter the saturated absorption medium, and the wavelength at the absorption edge of the semiconductor saturable absorption medium is the laser. A laser device for generating a short pulse, which has a wavelength substantially equal to that of light.
【請求項4】請求項3に記載の短パルス発生用レーザ装
置の該共振器内において、該半導体増幅媒質または該半
導体可飽和吸収媒質における3次の非線形によって生じ
る自己位相変調を補償する負の周波数分散を有する分散
媒質が配置されており、該分散媒質にポンプ光が入射し
ないように配置されていることを特徴とする短パルス発
生用レーザ装置。
4. A negative pulse compensating for self-phase modulation caused by third-order nonlinearity in the semiconductor amplifying medium or the semiconductor saturable absorbing medium in the resonator of the short pulse generating laser device according to claim 3. A short pulse generating laser device, wherein a dispersion medium having frequency dispersion is arranged, and the dispersion medium is arranged so that pump light does not enter the dispersion medium.
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