JP2639394B2 - 半導体ラマンレーザ - Google Patents
半導体ラマンレーザInfo
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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、光通信及び光計測に利用され得る半導体ラ
マンレーザに関する。
マンレーザに関する。
本発明者らは、特公昭51−17397号公報や『エサキダ
イオードと長波長レーザー』と題する電子技術第７巻第
３号第102〜106頁（1965年発行）の論文等により半導体
ラマンレーザの提案を行っており、この技術に基づいて
小型化可能な導波路形半導体ラマンレーザを実現し、
「Applied Physics Letter」Vol.51（18）第1457頁（19
87年発行）において『Lateral optical confinement of
the heterostructure semiconductor Raman laser』と
題する論文にて発表している。
イオードと長波長レーザー』と題する電子技術第７巻第
３号第102〜106頁（1965年発行）の論文等により半導体
ラマンレーザの提案を行っており、この技術に基づいて
小型化可能な導波路形半導体ラマンレーザを実現し、
「Applied Physics Letter」Vol.51（18）第1457頁（19
87年発行）において『Lateral optical confinement of
the heterostructure semiconductor Raman laser』と
題する論文にて発表している。
この導波路形半導体ラマンレーザは第３図に示すよう
に、GaP基板３上に、GaPコア層１及びAlXGa1-XPクラッ
ド層２を形成すると共に、GaP補助層４をこれらの上側
に形成し、次いでこれらの一部に多層誘電体反射膜６を
形成し且つリソグラフィ技術により励起光入射窓８を設
けることにより構成されており、このラマンレーザに、
GaPに対して透明な領域の任意の周波数ωＬを持つレー
ザ光で励起することにより、ストークス光ωＳの発振を
得ることができる。
に、GaP基板３上に、GaPコア層１及びAlXGa1-XPクラッ
ド層２を形成すると共に、GaP補助層４をこれらの上側
に形成し、次いでこれらの一部に多層誘電体反射膜６を
形成し且つリソグラフィ技術により励起光入射窓８を設
けることにより構成されており、このラマンレーザに、
GaPに対して透明な領域の任意の周波数ωＬを持つレー
ザ光で励起することにより、ストークス光ωＳの発振を
得ることができる。
ここで、ωＬとωＳの関係は光学フォノン周波数をω
phとすると ωＬ＝ωＳ＋ωph （１） の関係にある。
phとすると ωＬ＝ωＳ＋ωph （１） の関係にある。
ところで、半導体ラマンレーザは、励起光の周波数を
任意に選択し、上記関係を満たす任意の周波数ωＳを増
幅発振させることができる光の周波数選択形増幅発振器
であり、本発明者らによる特開昭62−219992号公報で開
示されているように、現在のpinホトダイオードや雪崩
ホトダイオードで直接検波できかいテラヘルツ帯に達す
るような広帯域変調された光波の光ヘテロダイン検波の
手段となる。
任意に選択し、上記関係を満たす任意の周波数ωＳを増
幅発振させることができる光の周波数選択形増幅発振器
であり、本発明者らによる特開昭62−219992号公報で開
示されているように、現在のpinホトダイオードや雪崩
ホトダイオードで直接検波できかいテラヘルツ帯に達す
るような広帯域変調された光波の光ヘテロダイン検波の
手段となる。
ストークス光の発振を得ようとする場合、コア部分に
周波数ωＬのレーザ光を入射することが必要であるが、
従来の方式のものは、第１図に示すごとく高反射率誘電
膜６を両端面に蒸着し、その一部分にリソグラフィ技術
により励起光入射窓８を開口していた。この高反射率誘
電体膜６は上記『Lateral optical confinement of the
heterostructure semiconductor Raman laser』に記載
しているように、SiO2とTiO2をλ/4ごとの厚さで10〜15
層交互に蒸着し、反射率90〜99％の間の適宜の値を実現
している。
周波数ωＬのレーザ光を入射することが必要であるが、
従来の方式のものは、第１図に示すごとく高反射率誘電
膜６を両端面に蒸着し、その一部分にリソグラフィ技術
により励起光入射窓８を開口していた。この高反射率誘
電体膜６は上記『Lateral optical confinement of the
heterostructure semiconductor Raman laser』に記載
しているように、SiO2とTiO2をλ/4ごとの厚さで10〜15
層交互に蒸着し、反射率90〜99％の間の適宜の値を実現
している。
ところで、レーザダイオードは種々の任意の波長が得
られるので、ラマンレーザの励起光源として最適である
が、光強度が大きくない。
られるので、ラマンレーザの励起光源として最適である
が、光強度が大きくない。
したがって、励起光のしきい値光強度を低くすること
が必要であるが、そのためにはコア断面積（ストライプ
の幅×ストライプの厚み）を小さくすることが必要であ
る。すなわち、ラマンレーザ内の増幅度は励起光パワー
密度に比例するからである。
が必要であるが、そのためにはコア断面積（ストライプ
の幅×ストライプの厚み）を小さくすることが必要であ
る。すなわち、ラマンレーザ内の増幅度は励起光パワー
密度に比例するからである。
しかしながら、リソグラフィ技術をもってしては、励
起光入射窓８を５μ×５μ以下にすることは困難であ
り、しかもストークス光に対しては、このような励起光
入射窓８を開口することは損失となることから、90〜99
％の高反射率を有するように該反射率膜を蒸着したとし
ても、実質反射率は70％程度あるいはそれ以下にも低下
していたため、コア断面積を小さくすることによる効果
が得られず、励起光の低しきい値化が達成され得ないと
いう問題があった。
起光入射窓８を５μ×５μ以下にすることは困難であ
り、しかもストークス光に対しては、このような励起光
入射窓８を開口することは損失となることから、90〜99
％の高反射率を有するように該反射率膜を蒸着したとし
ても、実質反射率は70％程度あるいはそれ以下にも低下
していたため、コア断面積を小さくすることによる効果
が得られず、励起光の低しきい値化が達成され得ないと
いう問題があった。
本発明は上記問題点に鑑み、簡単な構造で容易に製造
することができ、しかも励起光のしきい値を非常に小さ
くすることが可能な、半導体ラマンレーザを提供するこ
とを目的としている。
することができ、しかも励起光のしきい値を非常に小さ
くすることが可能な、半導体ラマンレーザを提供するこ
とを目的としている。
上記目的は、本発明によれば、GaPコア層とこのコア
層を囲むAlXGa1-XPクラッド層と少なくとも入射側端面
のコア部分に励起光に対して高い透過率を有し第一スト
ークス光に対して高い反射率を有する狭帯域透過多層誘
電体膜とを含む半導体ラマンレーザにより、達成され
る。
層を囲むAlXGa1-XPクラッド層と少なくとも入射側端面
のコア部分に励起光に対して高い透過率を有し第一スト
ークス光に対して高い反射率を有する狭帯域透過多層誘
電体膜とを含む半導体ラマンレーザにより、達成され
る。
本発明によれば、さらに、出力側端面のコア部分に、
第二ストークス光に対して高い透過率を有し且つ第一ス
トークス光に対して高い反射率を有する狭帯域透過多層
誘電体膜を形成することができる。また、狭帯域透過多
層誘電体膜を、所定の出力波長を得るべく選択された狭
帯域透過誘電体膜の中心波長（λＬ）のλ/4の厚さの多
層膜を、λの厚さの層で張り合わせて形成する構成とし
得る。
第二ストークス光に対して高い透過率を有し且つ第一ス
トークス光に対して高い反射率を有する狭帯域透過多層
誘電体膜を形成することができる。また、狭帯域透過多
層誘電体膜を、所定の出力波長を得るべく選択された狭
帯域透過誘電体膜の中心波長（λＬ）のλ/4の厚さの多
層膜を、λの厚さの層で張り合わせて形成する構成とし
得る。
前記GaPコア層は、レンズ又は光ファイバによって入
射する励起レーザ光のビームの回折限界程度あるいはそ
れ以下の大きさの断面を有するものとする。
射する励起レーザ光のビームの回折限界程度あるいはそ
れ以下の大きさの断面を有するものとする。
本発明によれば、少なくとも励起光の入射端面に、励
起光ωＬに対して高い透過率を有すると共に、ストーク
ス光ωＳに対しては逆に高い反射率を有する選択波長形
の蒸着膜が蒸着形成されていることから、これによって
入射光はコア断面積全体を照射すればよいので、該コア
断面積を従来のものに比べて非常に小さくすることがで
き、レンズやファイバを使った入射ビームの絞り込みも
ごく容易になる。即ち、従来の方式ではコア断面積が40
μｍ×10μｍが実質的な限界であったが、本発明によれ
ばコア断面積を１μｍ×１μｍと小さくすることができ
る。
起光ωＬに対して高い透過率を有すると共に、ストーク
ス光ωＳに対しては逆に高い反射率を有する選択波長形
の蒸着膜が蒸着形成されていることから、これによって
入射光はコア断面積全体を照射すればよいので、該コア
断面積を従来のものに比べて非常に小さくすることがで
き、レンズやファイバを使った入射ビームの絞り込みも
ごく容易になる。即ち、従来の方式ではコア断面積が40
μｍ×10μｍが実質的な限界であったが、本発明によれ
ばコア断面積を１μｍ×１μｍと小さくすることができ
る。
また、従来型のラマンレーザのように、励起光の入射
端面に窓の開口を形成する必要もないので、リソグラフ
ィを必要としないばかりでなく、レーザの製作が極めて
容易となる。
端面に窓の開口を形成する必要もないので、リソグラフ
ィを必要としないばかりでなく、レーザの製作が極めて
容易となる。
更に、本発明によれば、ストークス光に関して励起光
入射窓による損失がないことから、高い反射率が得られ
る結果となり、しきい値光パワー密度を低くすることが
できる。従来型のラマンレーザによれば、励起光入射窓
を形成していたため、しきい値パワー密度が大きく、少
なくとも1W以上の入射光強度を必要としていたが、本発
明によれば、1W以下の出力でよく、光パワー密度は上記
した従来型のものに比し同じ入射強度に対して400倍に
も達し得る。
入射窓による損失がないことから、高い反射率が得られ
る結果となり、しきい値光パワー密度を低くすることが
できる。従来型のラマンレーザによれば、励起光入射窓
を形成していたため、しきい値パワー密度が大きく、少
なくとも1W以上の入射光強度を必要としていたが、本発
明によれば、1W以下の出力でよく、光パワー密度は上記
した従来型のものに比し同じ入射強度に対して400倍に
も達し得る。
なお、従来方式では入射光の多重内部反射効果がある
ので、実質入射光は内部を２〜３往復しており、これに
対して本発明では１往復であるから、実質的には200倍
程度であるが、効果が著しいことは明白である。
ので、実質入射光は内部を２〜３往復しており、これに
対して本発明では１往復であるから、実質的には200倍
程度であるが、効果が著しいことは明白である。
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明す
る。
る。
第１図は、本発明のラマンレーザ10の入射端面の構造
を示し、また第２図はその軸方向の断面の構造を示す模
式図である。
を示し、また第２図はその軸方向の断面の構造を示す模
式図である。
第１図及び第２図において、11はGaPコア層、12はAlX
Ga1-XPクラッド層、13はGaP基板、14はGaP補助層であ
る。16は、励起光に対して高い透過率を有し且つ第一ス
トークス光に対して高い反射率を有する多層誘電体膜で
あり、該誘電体膜16はGaPコア層11とこのコア層11を囲
むAlXGa1-XPクラッド層12及びコア11部分の入射側端面
に蒸着形成されている。
Ga1-XPクラッド層、13はGaP基板、14はGaP補助層であ
る。16は、励起光に対して高い透過率を有し且つ第一ス
トークス光に対して高い反射率を有する多層誘電体膜で
あり、該誘電体膜16はGaPコア層11とこのコア層11を囲
むAlXGa1-XPクラッド層12及びコア11部分の入射側端面
に蒸着形成されている。
このような選択透過反射膜16は従来知られている多層
誘電体膜により構成され得る。「レーザーハンドブッ
ク」（レーザー学会編，オーム社発行）にも記載されて
いるように、たとえばTiO2とSiO2とをλ/4ずつの厚さで
中心波長λＬの多層膜を２組互いにλの間隔で張り合わ
せた構成のものを、15〜20層積層することにより、λＬ
にて透過率Ｔ＝90〜95％、λＳで反射率Ｒ＝98〜99％が
得られる。
誘電体膜により構成され得る。「レーザーハンドブッ
ク」（レーザー学会編，オーム社発行）にも記載されて
いるように、たとえばTiO2とSiO2とをλ/4ずつの厚さで
中心波長λＬの多層膜を２組互いにλの間隔で張り合わ
せた構成のものを、15〜20層積層することにより、λＬ
にて透過率Ｔ＝90〜95％、λＳで反射率Ｒ＝98〜99％が
得られる。
ここで、GaP結晶においては、光学フォノン周波数は
縦形光学フォノンの場合ωph＝12T Hzであるから、例え
ばωＬ＝282T Hzの場合、ωＳ＝270T Hz、これを波長に
換算すると、λＬ＝1.064μm,λＳ＝1.112μｍ、すなわ
ち波長の差で48nmである。従ってλＬで90％以上の透過
率を得、λＳで99％の反射率を得ることは容易である。
縦形光学フォノンの場合ωph＝12T Hzであるから、例え
ばωＬ＝282T Hzの場合、ωＳ＝270T Hz、これを波長に
換算すると、λＬ＝1.064μm,λＳ＝1.112μｍ、すなわ
ち波長の差で48nmである。従ってλＬで90％以上の透過
率を得、λＳで99％の反射率を得ることは容易である。
ラマンレーザへの入射手段としてはレンズによる集光
又は光ファイバの直結が採用され得る。
又は光ファイバの直結が採用され得る。
レンズによる集光の場合には、ビームの半径rminは、
回折限界においてrmin（λ/D）・ｆであることは一般
光学書に述べられている。ここで、Ｄは入射平行ビーム
の直径,fはレンズの焦点距離である。たとえばｆ≒10m
m,D2mmの場合、rmin４μｍであるから、ラマンレー
ザのコア断面積は８μｍ×８μｍ程度あるいはそれ以下
にできる。なお、入射レンズの焦点距離を小さくしすぎ
ると、入射ビームの入射角度の広がりが大きくなりすぎ
るので、コア内に光を閉じ込められなくなってしまう。
回折限界においてrmin（λ/D）・ｆであることは一般
光学書に述べられている。ここで、Ｄは入射平行ビーム
の直径,fはレンズの焦点距離である。たとえばｆ≒10m
m,D2mmの場合、rmin４μｍであるから、ラマンレー
ザのコア断面積は８μｍ×８μｍ程度あるいはそれ以下
にできる。なお、入射レンズの焦点距離を小さくしすぎ
ると、入射ビームの入射角度の広がりが大きくなりすぎ
るので、コア内に光を閉じ込められなくなってしまう。
限界の入射角とクラッド層として要求されるAl組成と
の関係は、K.Suto,S.Ogasawara,T.Kimura,J.Nishizawa
による『Semiconductor Raman laser as a tool for wi
deband optical communications』と題する論文（IEEE
PROCEEDINGS,Vol.137,Pt.J,No.1,第43頁,1990年２月）
に記載されているが、結晶性を劣化させないためには、
その範囲内でAl組成ｘを小さくすることが必要である。
また、コアの断面積を入射ビームの回折限界程度あるい
はそれ以下にしておくことにより、ラマンレーザのコア
は一様に近い形で照射されるから、コア内を導波する励
起光は横方向最低次数の基本モードとなり、ストークス
光の基本モードを励起するには最も望ましいこととな
る。
の関係は、K.Suto,S.Ogasawara,T.Kimura,J.Nishizawa
による『Semiconductor Raman laser as a tool for wi
deband optical communications』と題する論文（IEEE
PROCEEDINGS,Vol.137,Pt.J,No.1,第43頁,1990年２月）
に記載されているが、結晶性を劣化させないためには、
その範囲内でAl組成ｘを小さくすることが必要である。
また、コアの断面積を入射ビームの回折限界程度あるい
はそれ以下にしておくことにより、ラマンレーザのコア
は一様に近い形で照射されるから、コア内を導波する励
起光は横方向最低次数の基本モードとなり、ストークス
光の基本モードを励起するには最も望ましいこととな
る。
光ファイバを直結することにより励起光を入射する場
合も同様である。シングルモードファイバの場合、ファ
イバコア径は数μｍであるから、ラマンレーザのコア断
面を同程度の寸法あるいはそれ以下にし、直結、すなわ
ち極めて接近させ、マッチング用の液体をラマンレーザ
の端面とファイバ端面のすき間に侵入させることによ
り、励起光はほとんどロスなく入射され得る。ファイバ
の端面に半球レンズを装着した場合については、レンズ
による入射の場合と同様に、励起光の入射が行われる。
合も同様である。シングルモードファイバの場合、ファ
イバコア径は数μｍであるから、ラマンレーザのコア断
面を同程度の寸法あるいはそれ以下にし、直結、すなわ
ち極めて接近させ、マッチング用の液体をラマンレーザ
の端面とファイバ端面のすき間に侵入させることによ
り、励起光はほとんどロスなく入射され得る。ファイバ
の端面に半球レンズを装着した場合については、レンズ
による入射の場合と同様に、励起光の入射が行われる。
さらに、入射側端面に選択透過・反射膜16を用いると
同時に、出力側端面にも選択透過・反射膜17を用いれ
ば、従来の半導体ラマンレーザでは得られない効果を有
する新規な半導体ラマンレーザが得られる。
同時に、出力側端面にも選択透過・反射膜17を用いれ
ば、従来の半導体ラマンレーザでは得られない効果を有
する新規な半導体ラマンレーザが得られる。
すなわち、出力側端面に関しては、ストークス光（第
一ストークス光）ωS1＝ωＬ−ωphにおいては高い反射
率を有し且つ第二ストークス光ωS2＝ωＬ−２ωphにお
いては高い透過率を有するような誘電体膜が使用され
る。その結果、第一ストークス光ωS1は、両端面が高い
反射率を有するためにレーザ発振に至る。ここで、反射
率が両端面とも98〜99％ある場合には、第一ストークス
光の光電界強度が入射光の強度と同程度に達しても、両
端面を通しての出力は入射光入力の数％にも達しないこ
とから、入射パワーの低下はほとんど生じない。
一ストークス光）ωS1＝ωＬ−ωphにおいては高い反射
率を有し且つ第二ストークス光ωS2＝ωＬ−２ωphにお
いては高い透過率を有するような誘電体膜が使用され
る。その結果、第一ストークス光ωS1は、両端面が高い
反射率を有するためにレーザ発振に至る。ここで、反射
率が両端面とも98〜99％ある場合には、第一ストークス
光の光電界強度が入射光の強度と同程度に達しても、両
端面を通しての出力は入射光入力の数％にも達しないこ
とから、入射パワーの低下はほとんど生じない。
このことは、第一ストークス光の内部強度は容易に入
射光強度を上まわってしまうことを意味している。その
結果、第一ストークス光は入射光と同じメカニズムでし
かもより高い増幅率で、 ωS2＝ωS1−ωph＝ωＬ−２ωph で与えられる第二ストークス光を励起する。すなわち、
第一ストークス光の発振している時は第二ストークス光
に対しては第一ストークス光よりも高い増幅度が得られ
ることになる。
射光強度を上まわってしまうことを意味している。その
結果、第一ストークス光は入射光と同じメカニズムでし
かもより高い増幅率で、 ωS2＝ωS1−ωph＝ωＬ−２ωph で与えられる第二ストークス光を励起する。すなわち、
第一ストークス光の発振している時は第二ストークス光
に対しては第一ストークス光よりも高い増幅度が得られ
ることになる。
さらに、出力側端面を、第二ストークス光に対して高
い透過率を与える蒸着膜にしておけば、出力側端面（入
射側と反対側という意味）よりωＬ−２ωphなる第二ス
トークス波長帯の信号光を入射すると、第二ストークス
光は第一ストークス発振光により増幅されつつ、入射側
端面（励起光を入射する側）で反射され再び出力側端面
にもどってくるから、この増幅された光をファラデー回
転器を使用することにより分離して取り出すことができ
る。すなわち光増幅器として作用することになる。この
方式によって、半導体ラマンレーザを光ヘテロダイン復
調器として使う場合、増幅度が第一ストークス光を使っ
た場合より高いだけ、帯域外の光に対するアイソレーシ
ョンも高いという効果が得られる。またこのような構造
にすることによって、第二ストークスの発振は生じない
ので、第一ストークス発振光のパワーの飽和が生じるよ
うなことはないという利点もある。
い透過率を与える蒸着膜にしておけば、出力側端面（入
射側と反対側という意味）よりωＬ−２ωphなる第二ス
トークス波長帯の信号光を入射すると、第二ストークス
光は第一ストークス発振光により増幅されつつ、入射側
端面（励起光を入射する側）で反射され再び出力側端面
にもどってくるから、この増幅された光をファラデー回
転器を使用することにより分離して取り出すことができ
る。すなわち光増幅器として作用することになる。この
方式によって、半導体ラマンレーザを光ヘテロダイン復
調器として使う場合、増幅度が第一ストークス光を使っ
た場合より高いだけ、帯域外の光に対するアイソレーシ
ョンも高いという効果が得られる。またこのような構造
にすることによって、第二ストークスの発振は生じない
ので、第一ストークス発振光のパワーの飽和が生じるよ
うなことはないという利点もある。
以下、本発明を具体例によりさらに説明する。
〔具体例１〕 第１図に示すように、半導体ラマンレーザ本体の入射
側端面において、GaPでなるコア層11を、ストライプ層1
0μｍ、ストライプ厚み10μｍのほぼ矩形断面とし、ま
たAlXGa1-XPでなるクラッド層12は、ｘ0.2とする。
側端面において、GaPでなるコア層11を、ストライプ層1
0μｍ、ストライプ厚み10μｍのほぼ矩形断面とし、ま
たAlXGa1-XPでなるクラッド層12は、ｘ0.2とする。
第２図はラマンレーザ本体の軸方向断面とレンズ15に
よる励起光入射を示す。軸長は4mmであり、レンズによ
る最小ビーム径の位置にラマンレーザ本体の入射端面の
コア部分が配置されている。入射側多層蒸着膜16は、約
15層からなっていて、波長1.064μ帯に対して透過率Ｔ
90％、第一ストークス光波長1.112μ帯で反射率Ｒ≧9
8％となる狭帯域透過形多層蒸着膜である。蒸着膜は屈
折率の低いSiO2のλ/4厚みの膜（Ｌ）と屈折率の高いTi
O2のλ/4厚みの膜（Ｈ）の多層構造を有している。他
方、出力側の蒸着膜17は従来と同様の構成であり、1.06
4〜1.11μ帯で98〜99％の反射率を有する。
よる励起光入射を示す。軸長は4mmであり、レンズによ
る最小ビーム径の位置にラマンレーザ本体の入射端面の
コア部分が配置されている。入射側多層蒸着膜16は、約
15層からなっていて、波長1.064μ帯に対して透過率Ｔ
90％、第一ストークス光波長1.112μ帯で反射率Ｒ≧9
8％となる狭帯域透過形多層蒸着膜である。蒸着膜は屈
折率の低いSiO2のλ/4厚みの膜（Ｌ）と屈折率の高いTi
O2のλ/4厚みの膜（Ｈ）の多層構造を有している。他
方、出力側の蒸着膜17は従来と同様の構成であり、1.06
4〜1.11μ帯で98〜99％の反射率を有する。
入射レーザビームに関しては、直径2mmのCW.YAGレー
ザビームと、焦点距離ｆ10mmのレンズを使用すること
により、実質的なビームの最小直径は約８μｍとなり、
コア断面積に近い径になっている。
ザビームと、焦点距離ｆ10mmのレンズを使用すること
により、実質的なビームの最小直径は約８μｍとなり、
コア断面積に近い径になっている。
本例の場合、入射光強度が800mWで発振する。発振出
力は数十mWで、波長は1.112μである。
力は数十mWで、波長は1.112μである。
〔具体例２〕 コア断面３μｍ×３μm,長さ4mmのラマンレーザを使
用し、誘電体膜は、透過波長830nmで、透過率90％、第
一ストークス光860nmで反射率Ｒ〜98％を有している。
用し、誘電体膜は、透過波長830nmで、透過率90％、第
一ストークス光860nmで反射率Ｒ〜98％を有している。
励起光として、GaAlAs系レーザダイオード光をコア径
数μｍのシングルモードファイバの一端に対して通常の
手段で導入し、該ファイバの他端を前述した方法でラマ
ンレーザのコアに直結する。
数μｍのシングルモードファイバの一端に対して通常の
手段で導入し、該ファイバの他端を前述した方法でラマ
ンレーザのコアに直結する。
これにより、約100mWの入射強度（波長830nm）で発振
が行われる。出力は数mWで、波長860nmである。
が行われる。出力は数mWで、波長860nmである。
〔具体例３〕 コア断面２μ×２μとする他は、誘電体膜及び励起レ
ーザは具体例２と同じである。
ーザは具体例２と同じである。
シングルモードファイバの出力端面に半球レンズを接
続し、回折限界約１μ半径のスポット位置にラマンレー
ザのコア端面を配置して入射する。
続し、回折限界約１μ半径のスポット位置にラマンレー
ザのコア端面を配置して入射する。
この場合、約50mWの入射光強度で発振が行われる。出
力は数mWで、波長860nmである。
力は数mWで、波長860nmである。
〔具体例４〕 入射側端面及び入射法は具体例１の場合と同一条件と
し、出力側端面は入射側端面と同じ構造であるが、中心
透過波長を、第二ストークス光波長1.164μｍとし、そ
の透過率Ｔ90％を有している。この場合、第一ストー
クス光1.112μ及び入射光1.064μに対しては、反射率98
〜99％となる。
し、出力側端面は入射側端面と同じ構造であるが、中心
透過波長を、第二ストークス光波長1.164μｍとし、そ
の透過率Ｔ90％を有している。この場合、第一ストー
クス光1.112μ及び入射光1.064μに対しては、反射率98
〜99％となる。
出力側端面から波長1.164μを有する信号光を入射す
ると、増幅度が10倍となる。信号光としてはYAGレーザ
で励起される別のラマンレーザの第二ストークス発振光
を利用する。
ると、増幅度が10倍となる。信号光としてはYAGレーザ
で励起される別のラマンレーザの第二ストークス発振光
を利用する。
〔具体例５〕 具体例４と同様であるが、励起光として波長1.35μで
出力100mWのレーザダイオードを利用する。第一ストー
クス光波長は1.44μ，第二ストークス光波長は1.51μで
ある。信号光は、波長1.51μのレーザダイオード光であ
り、具体例４の場合と同様に増幅度が10倍となる。
出力100mWのレーザダイオードを利用する。第一ストー
クス光波長は1.44μ，第二ストークス光波長は1.51μで
ある。信号光は、波長1.51μのレーザダイオード光であ
り、具体例４の場合と同様に増幅度が10倍となる。
以上述べたように、本発明によれば、入射端面に窓を
設けずに、励起光に対して高い透過率を有し且つストー
クス光に対して高い反射率を有する選択波長形の蒸着膜
を設けることにより、ストークス光に対する窓による損
失が排除され、従って高い反射率が得られることになる
ので、しきい値パワー密度を低くすることが可能とな
り、これによりコア断面積をより小さくすることができ
ると共に、一定の入射強度に対してより高い光パワー密
度が得られることになる。
設けずに、励起光に対して高い透過率を有し且つストー
クス光に対して高い反射率を有する選択波長形の蒸着膜
を設けることにより、ストークス光に対する窓による損
失が排除され、従って高い反射率が得られることになる
ので、しきい値パワー密度を低くすることが可能とな
り、これによりコア断面積をより小さくすることができ
ると共に、一定の入射強度に対してより高い光パワー密
度が得られることになる。
また、出力側端面にも選択透過・反射膜を用いた場合
には、第一ストークス光が第二ストークス光に対して高
い透過率を有するようにしておけば、第二ストークス光
を取り出すことにより、光増幅器として作用し、帯域外
の光に対するアイソレーションを高くすることが可能
で、且つ第一ストークス光のパワー飽和も排除され得る
等、種々の効果が達成される。
には、第一ストークス光が第二ストークス光に対して高
い透過率を有するようにしておけば、第二ストークス光
を取り出すことにより、光増幅器として作用し、帯域外
の光に対するアイソレーションを高くすることが可能
で、且つ第一ストークス光のパワー飽和も排除され得る
等、種々の効果が達成される。
第１図は本発明の半導体ラマンレーザの入射端面の構造
を示す概略断面図、第２図はその軸方向の断面の構造を
示す模式図である。 第３図は従来の半導体ラマンレーザの構造を示す概略断
面図である。 10……半導体ラマンレーザ;11……コア層;12……クラッ
ド層;13……GaP基板;14……補助層;15……レンズ;16,17
……多層誘電体膜（選択透過・反射膜）。
を示す概略断面図、第２図はその軸方向の断面の構造を
示す模式図である。 第３図は従来の半導体ラマンレーザの構造を示す概略断
面図である。 10……半導体ラマンレーザ;11……コア層;12……クラッ
ド層;13……GaP基板;14……補助層;15……レンズ;16,17
……多層誘電体膜（選択透過・反射膜）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 建 宮城県仙台市青葉区吉成１丁目５番11号 (56)参考文献 特開 平１−105589（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−219992（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−213391（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−122461（ＪＰ，Ｕ)
Claims (4)
- 【請求項１】GaPコア層と、該コア層を囲むAlXGa1-XPク
ラッド層と、少なくとも入射側端面のコア部分に励起光
に対して高い透過率を有し且つ第一ストークス光に対し
て高い反射率を有する狭帯域透過多層誘電体膜と、を含
むことを特徴とする半導体ラマンレーザ。 - 【請求項２】出力側端面のコア部分に、第二ストークス
光に対して高い透過率を有し且つ第一ストークス光に対
して高い反射率を有する狭帯域透過多層誘電体膜を有す
ることを特徴とする、請求項１に記載の半導体ラマンレ
ーザ。 - 【請求項３】前記狭帯域透過多層誘電体膜を、所望の出
力波長を得るべく選択された狭帯域透過誘電体膜の中心
波長（λＬ）のλ/4の厚さの多層膜を、λの厚さの層で
張り合わせて形成したことを特徴とする、請求項１に記
載の半導体ラマンレーザ。 - 【請求項４】前記GaPコア層が、レンズ又は光ファイバ
によって入射する励起レーザ光のビームの回折限界程度
あるいはそれ以下の大きさの断面を有することを特徴と
する、請求項１乃至３に記載の半導体ラマンレーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2274111A JP2639394B2 (ja) | 1990-10-13 | 1990-10-13 | 半導体ラマンレーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2274111A JP2639394B2 (ja) | 1990-10-13 | 1990-10-13 | 半導体ラマンレーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04150083A JPH04150083A (ja) | 1992-05-22 |
| JP2639394B2 true JP2639394B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=17537165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2274111A Expired - Fee Related JP2639394B2 (ja) | 1990-10-13 | 1990-10-13 | 半導体ラマンレーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2639394B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62219992A (ja) * | 1986-03-22 | 1987-09-28 | Semiconductor Res Found | 半導体ラマンレ−ザ |
| JPH0736463B2 (ja) * | 1987-03-02 | 1995-04-19 | 日本電信電話株式会社 | 光フアイバラマンレ−ザ |
| JPH01105589A (ja) * | 1987-10-17 | 1989-04-24 | Semiconductor Res Found | 半導体ラマンレーザ |
| JP2599087Y2 (ja) * | 1988-05-28 | 1999-08-30 | 株式会社トーキン | Ｌｄ励起固体レーザ装置 |
-
1990
- 1990-10-13 JP JP2274111A patent/JP2639394B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04150083A (ja) | 1992-05-22 |
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