JP2661772B2 - Semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser deviceInfo
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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、高密度光ディスク、分析用励起光源、印刷
分野などの超小型レーザ光源として用いることができる
半導体レーザ装置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device that can be used as a high-density optical disk, an excitation light source for analysis, a micro laser light source in a printing field, and the like.
従来の技術 GaAs系半導体レーザの発振波長は近赤外の780nm〜860
nmであり、コンパクトディスクを始めとする光メモリデ
ィスクの再生／記録用光源や、レーザプリンタの光源な
どの光情報処理装置に広く用いられている。波長を短く
し、可視領域に持って行くことにより光メモリの高密度
化やプリンタの高速化（感光膜の感度が上がるため）な
どの光情報処理装置の高性能化を実現できるため、近年
短波長化への努力がなされている。現在、単体の半導体
レーザ素子としては、波長670nmの赤色レーザが実用化
されており、バーコードリーダなどの応用を中心に、従
来He−Neレーザが用いられていた分野に進出しつつあ
る。さらに波長の短い緑〜青の領域では、単体の半導体
レーザでは実現の目処が立っていないが、GaAs系半導体
レーザ光を波長変換技術によって高調波変換し、390nm
〜430nm帯の青〜紫外域のレーザ光を得る方法がある。
第４図に示す従来の方法は、非線形光学定数の大きいLi
NbO3に、レーザ光を閉じ込めて導波させるための光導波
路を形成し、光導波路に半導体レーザ光を入射させるこ
とにより高調波（SHG）レーザ光を取り出す方法であ
る。第４図において、１は半導体レーザチップで、この
半導体レーザチップ１から出射するレーザ光はレンズ２
を通って光導波路３に入射し、導波路型SHG素子４より
高調波レーザ光として取り出される。この方法では光導
波路３中でのレーザ光の光密度を極めて大きくできるた
め、１％程度の変換効率が得られる。Conventional technology The oscillation wavelength of GaAs-based semiconductor lasers is near infrared 780 nm to 860 nm.
nm, which is widely used in optical information processing devices such as light sources for reproduction / recording of optical memory disks such as compact disks, and light sources of laser printers. By shortening the wavelength and bringing it to the visible region, it is possible to realize higher performance of optical information processing devices such as higher density of optical memory and higher speed of printer (because the sensitivity of photosensitive film increases). Efforts are being made to make this happen. At present, a red laser with a wavelength of 670 nm has been put into practical use as a single semiconductor laser element, and is now entering the field where a He-Ne laser has been used, mainly in applications such as a bar code reader. In the green to blue region where the wavelength is shorter, there is no prospect of realization with a single semiconductor laser.
There is a method of obtaining laser light in the blue to ultraviolet region in the band of 430430 nm.
The conventional method shown in FIG.
This is a method in which an optical waveguide for confining and guiding a laser beam in NbO 3 is formed, and a harmonic (SHG) laser beam is extracted by causing a semiconductor laser beam to enter the optical waveguide. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a semiconductor laser chip, and a laser beam emitted from the semiconductor laser chip 1 is a lens 2.
Then, the light enters the optical waveguide 3 and is extracted from the waveguide type SHG element 4 as harmonic laser light. In this method, the light density of the laser light in the optical waveguide 3 can be extremely increased, so that a conversion efficiency of about 1% can be obtained.
発明が解決しようとする課題 レーザ光のSHGを行なうには、基本波と高調波の位相
整合がとれることが必要である。第４図に示す従来例で
は、光導波路３内を伝搬する基本波に対し、その高調波
が位相整合のとれた角度で放射される（チェレンコフ放
射）ことでSHGを行なっている。この場合、SHG光は波面
収差が大きく、レンズで完全に収差を取ることは不可能
であり、レーザ光の集光特性が悪くなる。即ち、光ディ
スクなどのレーザ光を回析限界まで絞り込んで用いる応
用には使えない。光ディスクに用いるには基本モードの
レーザ光が必要である。高密度光ディスク用の半導体レ
ーザSHG光源を実現するためには以下の条件が必要とな
る。Problems to be Solved by the Invention In order to perform SHG of laser light, it is necessary that the fundamental wave and the harmonic wave be phase-matched. In the conventional example shown in FIG. 4, SHG is performed by radiating a harmonic of the fundamental wave propagating in the optical waveguide 3 at an angle with phase matching (Cherenkov radiation). In this case, the wavefront aberration of the SHG light is large, and it is impossible to completely remove the aberration with a lens, and the light-gathering characteristics of the laser light deteriorate. In other words, it cannot be used for applications in which laser light from an optical disk or the like is narrowed down to the diffraction limit. For use in an optical disc, a laser beam in a fundamental mode is required. In order to realize a semiconductor laser SHG light source for a high-density optical disk, the following conditions are required.
（１）非線形光学結晶による高調波変換効率は、入射レ
ーザ光の光パワー密度の２乗に比例するため、結晶内に
おけるパワー密度を高くする。(1) Since the harmonic conversion efficiency of the nonlinear optical crystal is proportional to the square of the optical power density of the incident laser light, the power density in the crystal is increased.
（２）基本モードのSHGレーザ光を得るために、基本モ
ードが維持される光共振器構造にする。(2) In order to obtain a fundamental mode SHG laser beam, an optical resonator structure that maintains the fundamental mode is used.
本発明は上記従来の課題を解決するもので、光ディス
クなどのレーザ光を回析限界まで集光でき、光情報処理
装置の高性能化に大きく貢献できるようにすることを目
的とする。An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to be able to condense laser light from an optical disk or the like to a diffraction limit and to greatly contribute to higher performance of an optical information processing device.
課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明は、半導体レーザチ
ップの一方の端面に低反射率コーティング膜を有すると
ともに他方の端面に高反射率コーティング膜を有し、前
記低反射率コーティング膜を有する端面から出射するレ
ーザ光を高反射率の凹面鏡の出力ミラーによって再び半
導体レーザチップ内に帰還するように構成し、半導体レ
ーザチップと前記出力ミラーとの間に非線形光学結晶を
介在させ、前記出力ミラーの反射率は半導体レーザチッ
プから出射する半導体レーザ光の波長の半分の波長に対
し低反射率となっているものである。Means for Solving the Problems In order to solve this problem, the present invention has a low reflectivity coating film on one end face of a semiconductor laser chip and a high reflectivity coating film on the other end face. Laser light emitted from the end face having the high-rate coating film is returned to the inside of the semiconductor laser chip by the output mirror of the high-reflection concave mirror, and a nonlinear optical crystal is interposed between the semiconductor laser chip and the output mirror. The output mirror has a low reflectance with respect to half the wavelength of the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser chip.
作用 上記の構成により、共振器内での基本波は基本モード
で、その光密度は極めて高くなり、非線形光学結晶内で
発生した高調波も基本モードで取り出せることになる。Operation With the above configuration, the fundamental wave in the resonator is in the fundamental mode, the light density thereof is extremely high, and harmonics generated in the nonlinear optical crystal can be extracted in the fundamental mode.
実施例 以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明
する。Examples Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、第１図に示す第１実施例について説明すると、
11はGaAs半導体レーザチップで、出力ミラー12と対向す
る側の端面にはSiO、ZrO3などの絶縁材料を用いて４分
の１波長膜により低反射率（AR）コーティングが施さ
れ、反対側の端面にはAl2O3/Siの多層膜または金属膜に
より高反射率（HR）コーティングが施されている。13は
低反射率コーティング膜、14は高反射率コーティング膜
である。前記半導体レーザチップ11の低反射コーティン
グ膜13より出射したレーザ光は凹面鏡である出力ミラー
12で半導体レーザチップ11に帰還される。出力ミラー12
の反射率は半導体レーザチップ11から出射する半導体レ
ーザ光の波長に対しては高反射率、半導体レーザ光の波
長の半分の波長に対して低反射率となっており、この出
力ミラー12と前記半導体レーザチップ11との間にKNbO3
などの非線形光学結晶15が挿入されて共振器を構成して
いる。前記非線形光学結晶15の両端面の反射率は半導体
レーザ光の波長に対しては低反射率、半導体レーザ光の
波長の半分の波長に対しては半導体レーザチップ11側が
高反射率、出力ミラー12側が低反射率となっており、出
力ミラー12を介して高調波レーザ光を取り出せるように
なっている。First, the first embodiment shown in FIG. 1 will be described.
Reference numeral 11 denotes a GaAs semiconductor laser chip. The end face on the side facing the output mirror 12 is coated with a low-reflectance (AR) coating by a quarter-wave film using an insulating material such as SiO or ZrO 3. Is coated with a high reflectivity (HR) coating by a multilayer film of Al 2 O 3 / Si or a metal film. 13 is a low reflectance coating film, and 14 is a high reflectance coating film. The laser light emitted from the low reflection coating film 13 of the semiconductor laser chip 11 is an output mirror which is a concave mirror.
At 12, it is returned to the semiconductor laser chip 11. Output mirror 12
Has a high reflectance with respect to the wavelength of the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser chip 11, and has a low reflectance with respect to half the wavelength of the semiconductor laser light. KNbO 3 between the semiconductor laser chip 11
Such a nonlinear optical crystal 15 is inserted to form a resonator. The reflectivity at both end faces of the nonlinear optical crystal 15 is low for the wavelength of the semiconductor laser light, high for the half wavelength of the semiconductor laser light, and high for the semiconductor laser chip 11 side. The side has a low reflectance, so that harmonic laser light can be extracted through the output mirror 12.
第２図に上記第１実施例において半導体レーザチップ
11に注入する電流とブルーレザー光出力の関係を示す。
注入電流100mAに対し、10mWのブルーレーザ光が得られ
ている。FIG. 2 shows a semiconductor laser chip according to the first embodiment.
11 shows the relationship between the injected current and the blue laser light output.
Blue laser light of 10 mW was obtained for an injection current of 100 mA.
以上第１実施例の構成について述べたが、第３図に示
す第２実施例のように、半導体レーザチップ11と非線形
光学結晶15との間にレンズ16を介在させ、非線形光学結
晶15内でビームを絞るようにすれば、変換効率をさらに
上げることができる。The configuration of the first embodiment has been described above. However, as in the second embodiment shown in FIG. 3, a lens 16 is interposed between the semiconductor laser chip 11 and the nonlinear optical crystal 15 and By narrowing the beam, the conversion efficiency can be further increased.
発明の効果 以上のように本発明によれば、注入電流100mAで390nm
〜430nmのブルーレーザ光10mWが得られ、空間モードが
基本モードであるため、回析限界まで集光でき、高密度
光デイスクなどの光情報処理装置の高性能化に大きく貢
献するものである。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, 390 nm at an injection current of 100 mA
A blue laser beam of 10 mW up to 430 nm can be obtained, and since the spatial mode is the fundamental mode, it can condense to the diffraction limit, greatly contributing to the high performance of optical information processing devices such as high-density optical disks.
第１図は本発明の第１実施例における半導体レーザ装置
の構成図、第２図は同半導体レーザ装置における半導体
レーザチップ注入電流とブルーレーザ光出力との関係を
示すグラフ、第３図は本発明の第２実施例における半導
体レーザ装置の構成図、第４図は従来の半導体レーザ装
置の構成図である。 11…半導体レーザチップ、12…出力ミラー、13…低反射
率コーティング膜、14…高反射率コーティング膜、15…
非線形光学結晶、16…レンズ。FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph showing a relationship between a semiconductor laser chip injection current and a blue laser light output in the semiconductor laser device, and FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the invention, and FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional semiconductor laser device. 11 ... Semiconductor laser chip, 12 ... Output mirror, 13 ... Low reflectivity coating film, 14 ... High reflectivity coating film, 15 ...
Nonlinear optical crystal, 16 ... lens.
Claims (1)
率コーティング膜を有するとともに他方の端面に高反射
率コーティング膜を有し、前記低反射率コーティング膜
を有する端面から出射するレーザ光を高反射率の凹面鏡
の出力ミラーによって再び半導体レーザチップ内に帰還
するように構成し、半導体レーザチップと前記出力ミラ
ーとの間に非線形光学結晶を介在させ、前記出力ミラー
の反射率は半導体レーザチップから出射する半導体レー
ザ光の波長の半分の波長に対し低反射率となっているこ
とを特徴とする半導体レーザ装置。1. A semiconductor laser chip having a low-reflectance coating film on one end face and a high-reflectance coating film on the other end face. The laser light emitted from the end face having the low-reflectance coating film is high. The output mirror of the concave mirror of reflectivity is configured to return to the inside of the semiconductor laser chip again, a nonlinear optical crystal is interposed between the semiconductor laser chip and the output mirror, and the reflectivity of the output mirror is A semiconductor laser device having a low reflectance with respect to half the wavelength of the emitted semiconductor laser light.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10675690A JP2661772B2 (en) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10675690A JP2661772B2 (en) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | Semiconductor laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH045880A JPH045880A (en) | 1992-01-09 |
| JP2661772B2 true JP2661772B2 (en) | 1997-10-08 |
Family
ID=14441760
Family Applications (1)
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| JP10675690A Expired - Lifetime JP2661772B2 (en) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | Semiconductor laser device |
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Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (4)
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| JPS57155455U (en) * | 1981-03-25 | 1982-09-30 | ||
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1990
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Also Published As
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