JP2755504B2 - 位相同期型半導体レーザ - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ光を用いて
情報の伝送を行う光通信や情報の記録・読出しを行う光
記録分野に係わるものであり、特に波長が安定しかつ高
出力の半導体レーザに関するものである。
情報の伝送を行う光通信や情報の記録・読出しを行う光
記録分野に係わるものであり、特に波長が安定しかつ高
出力の半導体レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは光通信分野や光記録分野
における小型の光源として重要な役割を果たしている
が、さらに高出力の半導体レーザの開発が要求されてい
る。特に記録消去の可能な光ディスク用の光源として用
いられる際には、回折限界に集光可能でかつ高出力な半
導体レーザは不可欠である。
における小型の光源として重要な役割を果たしている
が、さらに高出力の半導体レーザの開発が要求されてい
る。特に記録消去の可能な光ディスク用の光源として用
いられる際には、回折限界に集光可能でかつ高出力な半
導体レーザは不可欠である。
【０００３】従来、半導体レーザの高出力化を実現する
ために、通常の単一横モードの半導体レーザの導波路構
造を改善する方法。また、活性層のストライプ幅を広く
することにより発光面積を増加させる方法、いわゆるブ
ロードエリア型の半導体レーザを作製する方法。そし
て、互いにモード結合する複数のレーザをアレイ化する
方法、いわゆる位相同期レーザを作製する方法の大きく
三つのアプローチがなされている。
ために、通常の単一横モードの半導体レーザの導波路構
造を改善する方法。また、活性層のストライプ幅を広く
することにより発光面積を増加させる方法、いわゆるブ
ロードエリア型の半導体レーザを作製する方法。そし
て、互いにモード結合する複数のレーザをアレイ化する
方法、いわゆる位相同期レーザを作製する方法の大きく
三つのアプローチがなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、通常構造の
単一ストライプ構造の半導体レーザは優れた集光特性を
有するものの発振出力には限界があり、数10mW程度であ
った。また注入電流により波長が変化し、光ディスクシ
ステムに使用する際には光学レンズの波長分散により収
差が発生するので、波長変動が極力小さな半導体レーザ
が望まれている。
単一ストライプ構造の半導体レーザは優れた集光特性を
有するものの発振出力には限界があり、数10mW程度であ
った。また注入電流により波長が変化し、光ディスクシ
ステムに使用する際には光学レンズの波長分散により収
差が発生するので、波長変動が極力小さな半導体レーザ
が望まれている。
【０００５】また、ブロードエリア型の半導体レーザは
横モードが多モードであり、回折限界に集光することは
不可能であり、光ディスクに用いることは不可能であ
る。位相同期型の半導体レーザの構成を図７に示すが、
この位相同期型半導体レーザは導波路構造を有する複数
の線状の活性層１ａ，１ｂ………が平行して配置され、
かつ互いに導波モードが結合されるアレイ状で、一つ一
つの活性層の端面から出射する光の位相Ａがすべて合っ
ていると、出力Ｂを高出力にすることができる。位相Ａ
が合っていないと弱め合ってしまう。
横モードが多モードであり、回折限界に集光することは
不可能であり、光ディスクに用いることは不可能であ
る。位相同期型の半導体レーザの構成を図７に示すが、
この位相同期型半導体レーザは導波路構造を有する複数
の線状の活性層１ａ，１ｂ………が平行して配置され、
かつ互いに導波モードが結合されるアレイ状で、一つ一
つの活性層の端面から出射する光の位相Ａがすべて合っ
ていると、出力Ｂを高出力にすることができる。位相Ａ
が合っていないと弱め合ってしまう。
【０００６】現実にはすべての位相Ａが完全に位相同期
する０次結合を実現させることは困難であり、特により
高出力化のためにアレイ数を増加させるとより０次結合
が困難になるという問題点がある。一定の条件で０次結
合が実現されても注入電流や周辺温度の変動により各導
波路の伝搬定数などが変化し、そのためにモードの結合
状態が０次結合から変化し、回折限界に集光することは
不可能になる。
する０次結合を実現させることは困難であり、特により
高出力化のためにアレイ数を増加させるとより０次結合
が困難になるという問題点がある。一定の条件で０次結
合が実現されても注入電流や周辺温度の変動により各導
波路の伝搬定数などが変化し、そのためにモードの結合
状態が０次結合から変化し、回折限界に集光することは
不可能になる。
【０００７】したがって、光ディスク用の光源として充
分な特性を有する半導体レーザは実現されていなかっ
た。本発明はこのような従来の高出力半導体レーザの課
題を克服し、高出力でかつ波長が安定し、さらに回折限
界に集光可能な半導体レーザを提供することを目的とす
る。
分な特性を有する半導体レーザは実現されていなかっ
た。本発明はこのような従来の高出力半導体レーザの課
題を克服し、高出力でかつ波長が安定し、さらに回折限
界に集光可能な半導体レーザを提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の位相同期
型半導体レーザは、導波路構造を有する複数の線状の活
性層が平行して配置され、かつ互いに導波モードが結合
されるアレイ状の半導体レーザ本体と、平面基板に形成
された直線状でかつ周期が連続的に変化する回折格子で
あり、かつ半導体レーザ本体の片端面を線光源として放
射する結合モードの放射光のうち特定の波長の光だけを
半導体レーザ本体の前記片端面に線状に直接集光して光
帰還を行う機能を有する反射型の光回折素子とを設けた
ことを特徴とする。
型半導体レーザは、導波路構造を有する複数の線状の活
性層が平行して配置され、かつ互いに導波モードが結合
されるアレイ状の半導体レーザ本体と、平面基板に形成
された直線状でかつ周期が連続的に変化する回折格子で
あり、かつ半導体レーザ本体の片端面を線光源として放
射する結合モードの放射光のうち特定の波長の光だけを
半導体レーザ本体の前記片端面に線状に直接集光して光
帰還を行う機能を有する反射型の光回折素子とを設けた
ことを特徴とする。
【０００９】
【００１０】請求項２記載の位相同期型半導体レーザ
は、請求項１において、回折格子の形状が下記式で表さ
れるＸ方向の直線群であることを特徴とする。 （ ｙ−ｆ・sinθ ）2 ＝（ Ｍ・（mλ／２）＋ｆ ）2 −（ｆ・cosθ）2 ここでｙは回折格子の形成される平面基板上の直交軸Ｘ，ＹのＹ軸の座標 ｆは活性層の端面と前記座標系の原点との設定距離 θは活性層の端面と原点を結ぶ軸と回折格子の形成された平面基板 のＹ軸とのなす角 λは帰還される特定の波長 Ｍおよびｍは整数である。
は、請求項１において、回折格子の形状が下記式で表さ
れるＸ方向の直線群であることを特徴とする。 （ ｙ−ｆ・sinθ ）2 ＝（ Ｍ・（mλ／２）＋ｆ ）2 −（ｆ・cosθ）2 ここでｙは回折格子の形成される平面基板上の直交軸Ｘ，ＹのＹ軸の座標 ｆは活性層の端面と前記座標系の原点との設定距離 θは活性層の端面と原点を結ぶ軸と回折格子の形成された平面基板 のＹ軸とのなす角 λは帰還される特定の波長 Ｍおよびｍは整数である。
【００１１】
【００１２】請求項３記載の位相同期型半導体レーザ
は、導波路構造を有する複数の線状の環状の活性層が平
行して配置され、かつ互いに導波モードが結合されるア
レイ状の半導体レーザ本体と、平面基板に形成された直
線状でかつ周期が連続的に変化する回折格子であり、か
つ半導体レーザ本体の片端面を線光源として放射する結
合モードの放射光のうち特定の波長の光だけを２次の回
折効果により半導体レーザ本体の前記片端面に線状に直
接集光して光帰還を行う機能を有する反射型の光回折素
子とを設けたことを特徴とする。
は、導波路構造を有する複数の線状の環状の活性層が平
行して配置され、かつ互いに導波モードが結合されるア
レイ状の半導体レーザ本体と、平面基板に形成された直
線状でかつ周期が連続的に変化する回折格子であり、か
つ半導体レーザ本体の片端面を線光源として放射する結
合モードの放射光のうち特定の波長の光だけを２次の回
折効果により半導体レーザ本体の前記片端面に線状に直
接集光して光帰還を行う機能を有する反射型の光回折素
子とを設けたことを特徴とする。
【００１３】請求項４記載の位相同期型半導体レーザ
は、請求項３において、回折格子の形状が下記式で表さ
れることを特徴とする。 （ ｙ−ｆ・sinθ ）2 ＝（ ｍλ＋ｆ ）2−（ｆ・cosθ）2 ここでｙは回折格子の形成される平面基板の直交軸Ｘ，ＹのＹ軸の座標 ｆは活性層の端面と前記座標系の原点との設定距離 θは活性層の端面と原点を結ぶ軸と回折格子の形成された平面基板の Ｙ軸とのなす角 λは帰還される特定の波長、ｍは整数である。
は、請求項３において、回折格子の形状が下記式で表さ
れることを特徴とする。 （ ｙ−ｆ・sinθ ）2 ＝（ ｍλ＋ｆ ）2−（ｆ・cosθ）2 ここでｙは回折格子の形成される平面基板の直交軸Ｘ，ＹのＹ軸の座標 ｆは活性層の端面と前記座標系の原点との設定距離 θは活性層の端面と原点を結ぶ軸と回折格子の形成された平面基板の Ｙ軸とのなす角 λは帰還される特定の波長、ｍは整数である。
【００１４】
【作用】本発明は、半導体レーザ本体における０次結合
の位相同期モード光の端面からの放射波面が、線光源か
らの放射波面であることを応用し、特殊形状の回折格子
による回折効果により線光源から放射された波面でかつ
特定の波長を有する光のみを前記端面上に線上に集光さ
せることにより、この波面を有するモードのみに光帰還
を与え、０次結合の位相同期モードがレーザ発振するこ
とに基づくものである。すなわち、図６に示すように光
回折素子４で反射された光のうち、波長の異なる光Ｃは
端面における非活性部Ｄの点Ｅに集光されるので光帰還
されず、また０字結合の位相同期モード以外のモードは
放射波面が異なるので回折素子の収差のために活性層端
面に充分に集光されず、光帰還効率が低下する。その結
果、特定波長でかつ０次結合モードのレーザ発振が可能
となるものである。
の位相同期モード光の端面からの放射波面が、線光源か
らの放射波面であることを応用し、特殊形状の回折格子
による回折効果により線光源から放射された波面でかつ
特定の波長を有する光のみを前記端面上に線上に集光さ
せることにより、この波面を有するモードのみに光帰還
を与え、０次結合の位相同期モードがレーザ発振するこ
とに基づくものである。すなわち、図６に示すように光
回折素子４で反射された光のうち、波長の異なる光Ｃは
端面における非活性部Ｄの点Ｅに集光されるので光帰還
されず、また０字結合の位相同期モード以外のモードは
放射波面が異なるので回折素子の収差のために活性層端
面に充分に集光されず、光帰還効率が低下する。その結
果、特定波長でかつ０次結合モードのレーザ発振が可能
となるものである。
【００１５】また、本発明は２次回折現象を光帰還に用
いることにより、特定波長の０次結合モードのレーザ発
振が可能となるのみならず、その１次回折光が平行ビー
ムとして外部に放射されるので平行ビーム光源が実現さ
れる。
いることにより、特定波長の０次結合モードのレーザ発
振が可能となるのみならず、その１次回折光が平行ビー
ムとして外部に放射されるので平行ビーム光源が実現さ
れる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
第１の実施例の位相同期型半導体レーザは図１〜図４に
示すように構成されている。半導体レーザ本体１はガリ
ウム砒素基板を用い活性層としてアルミニウム・ガリウ
ム・砒素を用いた0.8 μｍ帯のファブリーペロー型半導
体レーザアレイであり、１ａ〜１ｊはストライプ状の活
性領域（レーザストライプ）を示す。レーザストライプ
のそれぞれの間隔は５μｍでありその横モードが相互に
結合している。反射型の光回折素子４は、平面基板５の
表面に周期が連続的に徐々に変化した回折格子を形成し
て構成されており、半導体レーザ本体１の端面２，３の
うちの片端面３から放射され、かつ設定した0.8 μｍの
波長を有する光は、この光回折素子４の光回折効果によ
り直接線状に集光されて半導体レーザ本体１に光帰還さ
れる。半導体レーザ本体１の端面３には反射防止膜が付
設されており、両端面で形成される半導体レーザ本体自
体のファブリーペロー共振器による発振は抑圧されてい
る。
第１の実施例の位相同期型半導体レーザは図１〜図４に
示すように構成されている。半導体レーザ本体１はガリ
ウム砒素基板を用い活性層としてアルミニウム・ガリウ
ム・砒素を用いた0.8 μｍ帯のファブリーペロー型半導
体レーザアレイであり、１ａ〜１ｊはストライプ状の活
性領域（レーザストライプ）を示す。レーザストライプ
のそれぞれの間隔は５μｍでありその横モードが相互に
結合している。反射型の光回折素子４は、平面基板５の
表面に周期が連続的に徐々に変化した回折格子を形成し
て構成されており、半導体レーザ本体１の端面２，３の
うちの片端面３から放射され、かつ設定した0.8 μｍの
波長を有する光は、この光回折素子４の光回折効果によ
り直接線状に集光されて半導体レーザ本体１に光帰還さ
れる。半導体レーザ本体１の端面３には反射防止膜が付
設されており、両端面で形成される半導体レーザ本体自
体のファブリーペロー共振器による発振は抑圧されてい
る。
【００１７】なお、光回折素子４は、半導体レーザ本体
１自体のファブリーペローモードにより発振しやすい隣
接した副モードの波長の光が、図５に示すように活性性
層から約２μｍの離れた位置Ｅに集光されるように設計
されている。
１自体のファブリーペローモードにより発振しやすい隣
接した副モードの波長の光が、図５に示すように活性性
層から約２μｍの離れた位置Ｅに集光されるように設計
されている。
【００１８】半導体レーザ本体１のもう一方の端面２か
ら放射される光５は、シリンドリカルレンズなどを用い
て平行ビームに変換し、さらに凸レンズなどにより光デ
ィスク表面に集光することにより光記録などに用いるこ
とが可能である。
ら放射される光５は、シリンドリカルレンズなどを用い
て平行ビームに変換し、さらに凸レンズなどにより光デ
ィスク表面に集光することにより光記録などに用いるこ
とが可能である。
【００１９】光回折素子４の設計原理を図２を用いて説
明する。ここでは線光源を仮定するので、Ｘ方向には均
一であり、設計はＺ−Ｙ平面を考慮すればよい。そして
回折素子の形成される平面基板上にｙ座標を仮定し、光
発散点および集光点となる活性層端面Ｐが前記座標の原
点から垂直方向に対しＹ軸方向にθの角をなす線上に存
在し、しかも原点からｆの距離に設定されていると仮定
する。Ｐから放射され回折格子の一点Ｇに到達し、反射
されて再度Ｐに戻る光の位相が揃うように回折格子の形
状が設定されているとき、この回折格子は外部共振器鏡
として作用することになる。
明する。ここでは線光源を仮定するので、Ｘ方向には均
一であり、設計はＺ−Ｙ平面を考慮すればよい。そして
回折素子の形成される平面基板上にｙ座標を仮定し、光
発散点および集光点となる活性層端面Ｐが前記座標の原
点から垂直方向に対しＹ軸方向にθの角をなす線上に存
在し、しかも原点からｆの距離に設定されていると仮定
する。Ｐから放射され回折格子の一点Ｇに到達し、反射
されて再度Ｐに戻る光の位相が揃うように回折格子の形
状が設定されているとき、この回折格子は外部共振器鏡
として作用することになる。
【００２０】すなわち、点Ｇを回折格子の等位相点と考
えると、回折格子の形状は次式で与えられる。 ２ＰＧ＝ｍλ＋（定数） ここで、λは半導体レーザ本体の複数の設定発振波長、
ｍは整数で、原点から何本目の回折格子であるかを示し
ている。
えると、回折格子の形状は次式で与えられる。 ２ＰＧ＝ｍλ＋（定数） ここで、λは半導体レーザ本体の複数の設定発振波長、
ｍは整数で、原点から何本目の回折格子であるかを示し
ている。
【００２１】また、 （ｙ−ｆ・sin θ）2 ＝（Ｍ・（ｍλ／２）＋ｆ）2 −（ｆ・cos θ）2 ………（１） ここでｆは活性層の端面と前記座標系の原点との設定距
離、θは活性層の端面と原点を結ぶ軸と回折格子の形成
された平面基板のＹ軸とのなす角、Ｍは整数で何次の回
折光を半導体レーザ本体１に戻すかを示す。
離、θは活性層の端面と原点を結ぶ軸と回折格子の形成
された平面基板のＹ軸とのなす角、Ｍは整数で何次の回
折光を半導体レーザ本体１に戻すかを示す。
【００２２】半導体レーザ本体１に１次回折光を戻す場
合を考えると、“Ｍ＝１”で上記の第１式は、 （ｙ−ｆ・sin θ）2 ＝（（ｍλ／２）＋ｆ）2 −（ｆ・cos θ）2 ………（２） 図３，図４に光回折素子４の概略を示す。
合を考えると、“Ｍ＝１”で上記の第１式は、 （ｙ−ｆ・sin θ）2 ＝（（ｍλ／２）＋ｆ）2 −（ｆ・cos θ）2 ………（２） 図３，図４に光回折素子４の概略を示す。
【００２３】光回折素子４はシリコン基板31の上に形成
された約0.6 μｍの電子線レジスト６に電子ビームを照
射し、現像液に浸すことにより電子ビームの照射された
部分を除去して図３に示すような凹凸構造が形成されて
いる。その凹凸構造の電子ビーム線レジストの表面に金
属薄膜７を形成し、高い反射率の回折格子８が形成され
ている。図４は電子ビームで形成された回折格子の形状
の概略を示す。回折素子の形成されている領域の大きさ
は0.05×0.1cm2である。“Ｍ＝１”の場合の設定パラメ
ータはｆ＝２mm、θ＝48.2°、λ＝ 0.8μｍとすると、
上記の第２式は下記の第３式のように表せ、 ｙ＝ｆ（ｍ） ………（３） ｍをパラメータとして各回折格子の位置が決まる。
された約0.6 μｍの電子線レジスト６に電子ビームを照
射し、現像液に浸すことにより電子ビームの照射された
部分を除去して図３に示すような凹凸構造が形成されて
いる。その凹凸構造の電子ビーム線レジストの表面に金
属薄膜７を形成し、高い反射率の回折格子８が形成され
ている。図４は電子ビームで形成された回折格子の形状
の概略を示す。回折素子の形成されている領域の大きさ
は0.05×0.1cm2である。“Ｍ＝１”の場合の設定パラメ
ータはｆ＝２mm、θ＝48.2°、λ＝ 0.8μｍとすると、
上記の第２式は下記の第３式のように表せ、 ｙ＝ｆ（ｍ） ………（３） ｍをパラメータとして各回折格子の位置が決まる。
【００２４】上記のように形成した光回折格子４を外部
共振器鏡として図１に示した位相同期型半導体レーザを
構成した結果、約 0.8μｍの０次結合モードで発振し
た。しかも注入電流を変化させても発振波長の変化や発
振モードの変化が生じず、100mW 以上の出力を容易に実
現することが可能であった。
共振器鏡として図１に示した位相同期型半導体レーザを
構成した結果、約 0.8μｍの０次結合モードで発振し
た。しかも注入電流を変化させても発振波長の変化や発
振モードの変化が生じず、100mW 以上の出力を容易に実
現することが可能であった。
【００２５】また、発振波長は半導体レーザ本体１の基
板と光回折素子４とのなす角を変化させることにより
0.8μｍを中心に約0.02μｍの波長範囲において連続的
に制御することが可能であった。
板と光回折素子４とのなす角を変化させることにより
0.8μｍを中心に約0.02μｍの波長範囲において連続的
に制御することが可能であった。
【００２６】図５は別の実施例を示す。この実施例では
光回折素子４に形成されている回折格子が前記の実施例
とは異なっており、２次の回折光を半導体レーザ本体１
に戻すよう回折格子の形状は次式で表せる。２次の回折
光を半導体レーザ本体１に戻すため“Ｍ＝２”とする
と、上記の第１式は下記の第４式のようになる。
光回折素子４に形成されている回折格子が前記の実施例
とは異なっており、２次の回折光を半導体レーザ本体１
に戻すよう回折格子の形状は次式で表せる。２次の回折
光を半導体レーザ本体１に戻すため“Ｍ＝２”とする
と、上記の第１式は下記の第４式のようになる。
【００２７】 （ ｙ−ｆ・sinθ ）2 ＝（ ｍλ＋ｆ ） 2−（ｆ・cosθ）2 ………（４） そしてこの回折素子の２次の光回折効果によりレーザの
片端面３から放射され、かつ設定した 0.8μｍの波長
を有する光が直接線状に集光されて光帰還される。ま
た、半導体レーザ本体１自体のファブリーペローモード
により発振しやすい隣接した副モードの波長の光は活性
領域から約２μｍの離れた位置Ｅに集光されるように設
計されている。
片端面３から放射され、かつ設定した 0.8μｍの波長
を有する光が直接線状に集光されて光帰還される。ま
た、半導体レーザ本体１自体のファブリーペローモード
により発振しやすい隣接した副モードの波長の光は活性
領域から約２μｍの離れた位置Ｅに集光されるように設
計されている。
【００２８】そして、１次の回折光は光回折素子４の基
板の垂直方向に平行ビーム９として放射される。この平
行ビーム９は凸レンズなどにより容易に回折限界に絞る
ことが可能であり、光記録装置などにも応用することが
可能である。
板の垂直方向に平行ビーム９として放射される。この平
行ビーム９は凸レンズなどにより容易に回折限界に絞る
ことが可能であり、光記録装置などにも応用することが
可能である。
【００２９】上記の各実施例では半導体レーザ本体とし
て、ガリウム砒素基板を用いた活性層としてアルミニウ
ム・ガリウム・砒素を用いた 0.8μｍ帯のものを用いた
が、アルミニウム・ガリウム・インジウム・りんを活性
層として用いた 0.6μｍ帯、あるいはインジウム・りん
基板を用いインジウム・ガリウム・砒素・りんを活性層
として用いた 1.3μｍ、あるいは 1.5μｍ帯の半導体レ
ーザ本体を用いても全く同様の効果が得られることは自
明である。
て、ガリウム砒素基板を用いた活性層としてアルミニウ
ム・ガリウム・砒素を用いた 0.8μｍ帯のものを用いた
が、アルミニウム・ガリウム・インジウム・りんを活性
層として用いた 0.6μｍ帯、あるいはインジウム・りん
基板を用いインジウム・ガリウム・砒素・りんを活性層
として用いた 1.3μｍ、あるいは 1.5μｍ帯の半導体レ
ーザ本体を用いても全く同様の効果が得られることは自
明である。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明によると、光回折格
子に形成された特殊形状の回折格子のよる回折効果によ
り、半導体レーザ本体の線光源から放射された波面でか
つ特定の波長を有する光だけを半導体レーザ本体の端面
上に線上に集光させることにより、この波面を有するモ
ードのみに光帰還を与え、０次結合の位相同期モードが
レーザ発振させるため、特定波長でかつ０次結合モード
の高出力のレーザ発振が可能となるものである。
子に形成された特殊形状の回折格子のよる回折効果によ
り、半導体レーザ本体の線光源から放射された波面でか
つ特定の波長を有する光だけを半導体レーザ本体の端面
上に線上に集光させることにより、この波面を有するモ
ードのみに光帰還を与え、０次結合の位相同期モードが
レーザ発振させるため、特定波長でかつ０次結合モード
の高出力のレーザ発振が可能となるものである。
【００３１】また、本発明は２次回折現象を光帰還に用
いることにより、特定波長の０次結合モードのレーザ発
振が可能となるのみならず、その１次回折光が平行ビー
ムとして外部に放射されるので平行ビーム光源が実現さ
れる。
いることにより、特定波長の０次結合モードのレーザ発
振が可能となるのみならず、その１次回折光が平行ビー
ムとして外部に放射されるので平行ビーム光源が実現さ
れる。
【００３２】このように回折格子以外の光学系を削除す
ることができ、極めて簡単な構成により小型でかつ高出
力な半導体レーザが実現でき、しかも別途光学系を使用
せずとも平行ビームを取り出すことができるものであ
る。
ることができ、極めて簡単な構成により小型でかつ高出
力な半導体レーザが実現でき、しかも別途光学系を使用
せずとも平行ビームを取り出すことができるものであ
る。
【図１】本発明の位相同期型半導体レーザの構成図であ
る。
る。
【図２】同装置に用いた光回折素子の原理および形状の
説明図である。
説明図である。
【図３】光回折素子の断面図である。
【図４】光回折素子の平面図である。
【図５】別の実施例の構成図である。
【図６】本発明の作用の説明図である。
【図７】アレイ状の半導体レーザ本体の構成図である。
１ 半導体レーザ本体 １ａ，１ｂ………１ｊ 活性層 ２，３ 半導体レーザ本体の端面 ４ 光回折素子 ８ 回折格子
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/00
Claims (4)
- 【請求項１】 導波路構造を有する複数の線状の活性層
が平行して配置され、かつ互いに導波モードが結合され
るアレイ状の半導体レーザ本体と、平面基板に形成され
た直線状でかつ周期が連続的に変化する回折格子であ
り、かつ半導体レーザ本体の片端面を線光源として放射
する結合モードの放射光のうち特定の波長の光だけを半
導体レーザ本体の前記片端面に線状に直接集光して光帰
還を行う機能を有する反射型の光回折素子とを設けた位
相同期型半導体レーザ。 - 【請求項２】 回折格子の形状が下記式で表されるＸ方
向の直線群である請求項１記載の位相同期型半導体レー
ザ。 （ ｙ−ｆ・sinθ ） 2 ＝（ Ｍ・（mλ／２）＋ｆ ） 2 −（ｆ・cosθ） 2 ここでｙは回折格子の形成される平面基板上の直交軸
Ｘ，ＹのＹ軸の座標であり、ｆは活性層の端面と前記座
標系の原点との設定距離、θは活性層の端面と原点を結
ぶ軸と回折格子の形成された平面基板のＹ軸とのなす
角、λは帰還される特定の波長、Ｍおよびｍは整数であ
る。 - 【請求項３】 導波路構造を有する複数の線状の環状の
活性層が平行して配置され、かつ互いに導波モードが結
合されるアレイ状の半導体レーザ本体と、平面基板に形
成された直線状でかつ周期が連続的に変化する回折格子
であり、かつ半導体レーザ本体の片端面を線光源として
放射する結合モードの放射光のうち特定の波長の光だけ
を２次の回折効果により半導体レーザ本体の前記片端面
に線状に直接集光して光帰還を行う機能を有する反射型
の光回折素子とを設けた位相同期型半導体レーザ。 - 【請求項４】 回折格子の形状が下記式で表される請求
項３記載の位相同期型半導体レーザ。 （ ｙ−ｆ・sinθ ） 2 ＝（ ｍλ＋ｆ ） 2 −（ｆ・cosθ） 2 ここでｙは回折格子の形成される平面基板の直交軸Ｘ，
ＹのＹ軸の座標であり、ｆは活性層の端面と前記座標系
の原点との設定距離、θは活性層の端面と原点を結ぶ軸
と回折格子の形成された平面基板のＹ軸とのなす角、λ
は帰還される特定の波長、ｍは整数である。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3136894A JP2755504B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 位相同期型半導体レーザ |
| US07/894,322 US5274657A (en) | 1991-06-10 | 1992-06-04 | Phase lock type semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3136894A JP2755504B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 位相同期型半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04361584A JPH04361584A (ja) | 1992-12-15 |
| JP2755504B2 true JP2755504B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=15186044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3136894A Expired - Fee Related JP2755504B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 位相同期型半導体レーザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5274657A (ja) |
| JP (1) | JP2755504B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5799029A (en) * | 1996-05-14 | 1998-08-25 | Sdl, Inc. | Laser system with reduced power fluctuations for employment in applications requiring continuous stable light intensity delivery |
| USRE41570E1 (en) | 2000-03-16 | 2010-08-24 | Greiner Christoph M | Distributed optical structures in a planar waveguide coupling in-plane and out-of-plane optical signals |
| US7054517B2 (en) * | 2000-03-16 | 2006-05-30 | Lightsmyth Technologies Inc | Multiple-wavelength optical source |
| USRE42206E1 (en) | 2000-03-16 | 2011-03-08 | Steyphi Services De Llc | Multiple wavelength optical source |
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| US7773842B2 (en) * | 2001-08-27 | 2010-08-10 | Greiner Christoph M | Amplitude and phase control in distributed optical structures |
| US6987911B2 (en) | 2000-03-16 | 2006-01-17 | Lightsmyth Technologies, Inc. | Multimode planar waveguide spectral filter |
| EP1143584A3 (en) | 2000-03-31 | 2003-04-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser array |
| US6697192B1 (en) * | 2000-11-08 | 2004-02-24 | Massachusetts Institute Of Technology | High power, spectrally combined laser systems and related methods |
| US6791747B2 (en) | 2001-04-25 | 2004-09-14 | Massachusetts Institute Of Technology | Multichannel laser transmitter suitable for wavelength-division multiplexing applications |
| US7181103B1 (en) | 2004-02-20 | 2007-02-20 | Lightsmyth Technologies Inc | Optical interconnect structures incorporating sets of diffractive elements |
| CN103199439B (zh) * | 2013-03-26 | 2015-06-10 | 温州泛波激光有限公司 | 半导体激光装置 |
| CN103199416B (zh) * | 2013-03-26 | 2015-06-10 | 温州泛波激光有限公司 | 一种半导体激光泵浦的光纤激光器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4656641A (en) * | 1985-02-04 | 1987-04-07 | Xerox Corporation | Laser cavity optical system for stabilizing the beam from a phase locked multi-emitter broad emitter laser |
| EP0240293B1 (en) * | 1986-03-31 | 1992-10-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Frequency stabilized light source |
| JPH0232581A (ja) * | 1988-07-22 | 1990-02-02 | Oki Electric Ind Co Ltd | 集積型半導体レーザ装置 |
| GB2225482B (en) * | 1988-11-23 | 1992-10-14 | Stc Plc | Multichannel cavity laser |
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-
1991
- 1991-06-10 JP JP3136894A patent/JP2755504B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-06-04 US US07/894,322 patent/US5274657A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04361584A (ja) | 1992-12-15 |
| US5274657A (en) | 1993-12-28 |
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