JP3036254B2 - 短波長光源 - Google Patents
短波長光源Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高密度光ディスクシス
テム等に使用する半導体レーザーと、分極反転型導波路
や固体レーザーを組み合わせた短波長光源の出力安定化
及び高効率化に関するものである。
テム等に使用する半導体レーザーと、分極反転型導波路
や固体レーザーを組み合わせた短波長光源の出力安定化
及び高効率化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザーを励起光源として高効率
波長変換によりグリーン、ブルー光源を得ることが、光
ディスクの高密度記録や画像処理等で要求されている。
ここで得られる出力光は横モードがガウシアンで回折限
界近くまで集光でき、且つ出力が数mW程度で周波数的に
も時間的にも安定であることが必要である。
波長変換によりグリーン、ブルー光源を得ることが、光
ディスクの高密度記録や画像処理等で要求されている。
ここで得られる出力光は横モードがガウシアンで回折限
界近くまで集光でき、且つ出力が数mW程度で周波数的に
も時間的にも安定であることが必要である。
【０００３】半導体レーザーを光源としてmW以上の高出
力短波長光源を得るには、波長変換素子として擬位相整
合（以下、ＱＰＭと記す。）方式の分極反転導波路（山
本他、オプティクス・レターズ Optics Letters Vol.1
6, No.15, 1156 (1991)）を用いたり、半導体レーザー
を励起光源として固体レーザーの共振器内部に波長変換
素子を挿入して高調波を得る内部共振器型が有力であ
る。
力短波長光源を得るには、波長変換素子として擬位相整
合（以下、ＱＰＭと記す。）方式の分極反転導波路（山
本他、オプティクス・レターズ Optics Letters Vol.1
6, No.15, 1156 (1991)）を用いたり、半導体レーザー
を励起光源として固体レーザーの共振器内部に波長変換
素子を挿入して高調波を得る内部共振器型が有力であ
る。
【０００４】図１８に、半導体レーザーとＱＰＭ分極反
転導波路を用いた短波長光源の概略構成図を示す。半導
体レーザーＩ０１から放射された光は、コリメートレン
ズＩ０２により平行ビームに変換され、λ／２板Ｉ０３
で偏向方向を回転させ、N.A.=0.6のフォーカシングレン
ズＩ０４により導波路の入射端面Ｉ０５に集光される。
そして波長変換されたブルー光が得られる。半導体レー
ザーへの戻り光を避けるため入射端面Ｉ０５には無反射
コートを施してあるが、端面Ｉ０５から約1%の戻り光が
生じる。
転導波路を用いた短波長光源の概略構成図を示す。半導
体レーザーＩ０１から放射された光は、コリメートレン
ズＩ０２により平行ビームに変換され、λ／２板Ｉ０３
で偏向方向を回転させ、N.A.=0.6のフォーカシングレン
ズＩ０４により導波路の入射端面Ｉ０５に集光される。
そして波長変換されたブルー光が得られる。半導体レー
ザーへの戻り光を避けるため入射端面Ｉ０５には無反射
コートを施してあるが、端面Ｉ０５から約1%の戻り光が
生じる。
【０００５】図１９に、半導体レーザー励起固体レーザ
ーの内部共振器型短波長光源の概略構成図を示す。半導
体レーザーＪ０１から放射された光は、コリメートレン
ズＪ０２により平行ビームに変換され、フォーカシング
レンズＪ０３によりレーザー材料（Nd:YVO4)Ｊ０４に集
光される。Nd:YVO4Ｊ０４の端面Ｊ０５には半導体レー
ザーの波長(809nm)に対し無反射(AR)コート、発振波長
(1.064μm)及び高調波の波長(532nm)に対し高反射(HR)
コートが施してある。端面Ｊ０６には1.064μm及び532n
mに対しARコートが施してある。出力ミラーＪ０７には
波長1.064μmに対しHRコートが施してあり、出力ミラー
Ｊ０７とレーザー材料Ｊ０４の端面Ｊ０５で基本波1.06
4μmの共振器を構成し、非線形光学材料ＫＴＰ(KTiOP
O4)Ｊ０８で波長変換された高調波が出力ミラーＪ０７
から得られる。
ーの内部共振器型短波長光源の概略構成図を示す。半導
体レーザーＪ０１から放射された光は、コリメートレン
ズＪ０２により平行ビームに変換され、フォーカシング
レンズＪ０３によりレーザー材料（Nd:YVO4)Ｊ０４に集
光される。Nd:YVO4Ｊ０４の端面Ｊ０５には半導体レー
ザーの波長(809nm)に対し無反射(AR)コート、発振波長
(1.064μm)及び高調波の波長(532nm)に対し高反射(HR)
コートが施してある。端面Ｊ０６には1.064μm及び532n
mに対しARコートが施してある。出力ミラーＪ０７には
波長1.064μmに対しHRコートが施してあり、出力ミラー
Ｊ０７とレーザー材料Ｊ０４の端面Ｊ０５で基本波1.06
4μmの共振器を構成し、非線形光学材料ＫＴＰ(KTiOP
O4)Ｊ０８で波長変換された高調波が出力ミラーＪ０７
から得られる。
【０００６】一方、光通信分野で周辺温度が変化しても
安定に単一波長で単一縦モード発振する半導体レーザー
が要求されている。半導体レーザーを安定に発振させる
方法として外部共振器型半導体レーザーが有力視されて
いる（朝倉他、昭和６２年度電子情報通信学会全国大
会）。
安定に単一波長で単一縦モード発振する半導体レーザー
が要求されている。半導体レーザーを安定に発振させる
方法として外部共振器型半導体レーザーが有力視されて
いる（朝倉他、昭和６２年度電子情報通信学会全国大
会）。
【０００７】図２０に外部共振器型半導体レーザーの概
略構成図を示す。Ｋ０１は1.3μm帯のファブリペロー型
半導体レーザー、Ｋ０２はN.A.=0.6のコリメートレン
ズ、Ｋ０３は半導体レーザーの光軸に対して傾斜して配
置された外部共振器鏡であり、その表面の一部には反射
型直線形状の回折格子Ｋ０４が形成されている。
略構成図を示す。Ｋ０１は1.3μm帯のファブリペロー型
半導体レーザー、Ｋ０２はN.A.=0.6のコリメートレン
ズ、Ｋ０３は半導体レーザーの光軸に対して傾斜して配
置された外部共振器鏡であり、その表面の一部には反射
型直線形状の回折格子Ｋ０４が形成されている。
【０００８】半導体レーザーの片端面Ｋ０５から放射さ
れた光は回折格子Ｋ０４の波長分散効果によりある特定
の波長λだけが半導体レーザーの片端面Ｋ０５に集光さ
れ活性層Ｋ０６に光帰還する。他の波長λ’の光は活性
層Ｋ０６の周辺部に集光されるように設計してある。特
定の波長λは、回折格子のピッチと基板の傾斜角に因っ
て決まる。片端面Ｋ０５には無反射コートが施してあ
る。
れた光は回折格子Ｋ０４の波長分散効果によりある特定
の波長λだけが半導体レーザーの片端面Ｋ０５に集光さ
れ活性層Ｋ０６に光帰還する。他の波長λ’の光は活性
層Ｋ０６の周辺部に集光されるように設計してある。特
定の波長λは、回折格子のピッチと基板の傾斜角に因っ
て決まる。片端面Ｋ０５には無反射コートが施してあ
る。
【０００９】回折格子Ｋ０４の形成方法について説明す
る。反射型回折格子はSi基板上に電子線レジストを形成
し、電子ビームを照射しその部分を除去することで形成
している。その表面には高反射を得るためAuの薄膜を形
成してある。
る。反射型回折格子はSi基板上に電子線レジストを形成
し、電子ビームを照射しその部分を除去することで形成
している。その表面には高反射を得るためAuの薄膜を形
成してある。
【００１０】図２１にコリメートレンズの省いた外部共
振器型半導体レーザーの概略構成図を示す。回折格子Ｌ
０３の形状が図２０とは違い円群の一部となっている以
外は、図２０と同じ構成になっている。コリメートレン
ズを省くことで共振器長を短くでき変調周波数が向上で
きる。（特願平１−３０５４７ 外部共振型半導体レー
ザ及び波長多重光伝送装置）
振器型半導体レーザーの概略構成図を示す。回折格子Ｌ
０３の形状が図２０とは違い円群の一部となっている以
外は、図２０と同じ構成になっている。コリメートレン
ズを省くことで共振器長を短くでき変調周波数が向上で
きる。（特願平１−３０５４７ 外部共振型半導体レー
ザ及び波長多重光伝送装置）
【００１１】この系により、約1.3μmの波長で単一縦モ
ード発振が実現できる。
ード発振が実現できる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】図１８に示す概略構成
図において、半導体レーザーの導波路内への入射光強度
35mWに対し1.1mWのブルー光を得た。しかし、ＱＰＭ分
極反転導波路素子は波長許容度が0.2nmしかなく、また
半導体レーザーの温度の変化に対する発振波長の揺らぎ
が0.2nm/℃あり、戻り光によるモードホップが1nm程度
あるため、出力は数秒しか安定しない。そのため、半導
体レーザーの波長安定化が不可欠となる。
図において、半導体レーザーの導波路内への入射光強度
35mWに対し1.1mWのブルー光を得た。しかし、ＱＰＭ分
極反転導波路素子は波長許容度が0.2nmしかなく、また
半導体レーザーの温度の変化に対する発振波長の揺らぎ
が0.2nm/℃あり、戻り光によるモードホップが1nm程度
あるため、出力は数秒しか安定しない。そのため、半導
体レーザーの波長安定化が不可欠となる。
【００１３】また、図１９に示す概略構成図において、
従来までは半導体レーザーは縦モードがマルチモードの
高出力レーザーを励起光源として用いていた。しかし、
最近になって縦モードシングルの半導体レーザーの高出
力化が進んできた。シングルモード半導体レーザーのN
d:YVO4への励起強度が50mWに対し3mW程度のグリーン光
を得ている。同等のグリーン光をマルチモードの半導体
レーザーで得るには約３倍の入射強度が必要であると報
告されている。（第３９回応用物理学会 １９９２年
春季 31a-E-7）Nd:YVO4の端面Ｊ０５に施してある半導
体レーザーの波長に対するARコートが透過率T=93%程度
しか無いため半導体レーザーへの戻り光が生じる。半導
体レーザーの縦モードががマルチモードである場合には
戻り光の影響が大きくはなかった。しかし高効率化を図
るため縦モードシングルのものを使用した場合、戻り光
が生じるとモードホップや縦モードのマルチ化が起こ
る。レーザー材料の吸収スペクトルの半値幅はNd:YVO4
の場合数nmであり、モードホップや縦モードのマルチ化
は出力ノイズの原因となる。そのため、半導体レーザー
の波長安定化が不可欠となる。
従来までは半導体レーザーは縦モードがマルチモードの
高出力レーザーを励起光源として用いていた。しかし、
最近になって縦モードシングルの半導体レーザーの高出
力化が進んできた。シングルモード半導体レーザーのN
d:YVO4への励起強度が50mWに対し3mW程度のグリーン光
を得ている。同等のグリーン光をマルチモードの半導体
レーザーで得るには約３倍の入射強度が必要であると報
告されている。（第３９回応用物理学会 １９９２年
春季 31a-E-7）Nd:YVO4の端面Ｊ０５に施してある半導
体レーザーの波長に対するARコートが透過率T=93%程度
しか無いため半導体レーザーへの戻り光が生じる。半導
体レーザーの縦モードががマルチモードである場合には
戻り光の影響が大きくはなかった。しかし高効率化を図
るため縦モードシングルのものを使用した場合、戻り光
が生じるとモードホップや縦モードのマルチ化が起こ
る。レーザー材料の吸収スペクトルの半値幅はNd:YVO4
の場合数nmであり、モードホップや縦モードのマルチ化
は出力ノイズの原因となる。そのため、半導体レーザー
の波長安定化が不可欠となる。
【００１４】概略構成図１８、１９において戻り光対策
としては、アイソレータを用いるか入射端面のARコート
の向上が考えられる。しかし、アイソレータは高価で大
きなものしかないため素子の小型化が難しく、さらに半
導体レーザー自身の温度変化に対する波長の揺らぎを防
ぐことができないため、実用的でない。また、ARコート
の向上は現状の技術では難しい状態である。
としては、アイソレータを用いるか入射端面のARコート
の向上が考えられる。しかし、アイソレータは高価で大
きなものしかないため素子の小型化が難しく、さらに半
導体レーザー自身の温度変化に対する波長の揺らぎを防
ぐことができないため、実用的でない。また、ARコート
の向上は現状の技術では難しい状態である。
【００１５】また、通信用にではなく励起光源用として
半導体レーザーを用いる場合、波長をロックさせると共
に高効率に出力を取り出さねばならない。
半導体レーザーを用いる場合、波長をロックさせると共
に高効率に出力を取り出さねばならない。
【００１６】本発明は以上示したような半導体レーザー
と分極反転型導波路や固体レーザーを組み合わせた短波
長光源の課題を克服し、小型で高効率且つ安定な高調波
出力を提供することを目的とする。
と分極反転型導波路や固体レーザーを組み合わせた短波
長光源の課題を克服し、小型で高効率且つ安定な高調波
出力を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、 （１）半導体レーザーと、回折格子が形成されたフィー
ドバックをかけるための外部共振器鏡と、波長変換のた
めの擬位相整合方式（ＱＰＭ）分極反転導波路とを備
え、外部共振器鏡が半導体レーザーとＱＰＭ分極反転導
波路の間に位置し、前記外部共振器鏡により前記半導体
レーザーの発振波長を前記ＱＰＭ分極反転導波路の位相
整合波長許容幅内に安定化され、なおかつ前記半導体レ
ーザーの出射光が前記導波路に導かれることにより小型
で高効率且つ安定に高調波出力を得ようとするものであ
る。
ドバックをかけるための外部共振器鏡と、波長変換のた
めの擬位相整合方式（ＱＰＭ）分極反転導波路とを備
え、外部共振器鏡が半導体レーザーとＱＰＭ分極反転導
波路の間に位置し、前記外部共振器鏡により前記半導体
レーザーの発振波長を前記ＱＰＭ分極反転導波路の位相
整合波長許容幅内に安定化され、なおかつ前記半導体レ
ーザーの出射光が前記導波路に導かれることにより小型
で高効率且つ安定に高調波出力を得ようとするものであ
る。
【００１８】
【００１９】本発明は、 （２）励起用の半導体レーザーと、回折格子が形成され
たフィードバックをかけるための外部共振器鏡と、レー
ザー発振材料及び出力ミラーからなる共振器構造を備
え、前記共振器構造内部に波長変換用の非線形光学材料
を有し、前記外部共振器鏡を前記半導体レーザーと前記
レーザー発振材料の間に位置し、前記外部共振器鏡によ
り前記半導体レーザーの発振波長を前記レーザー発振材
料の吸収スペクトル波長内に安定化され、なおかつ前記
半導体レーザーの出射光が前記レーザー発振材料の端面
に導かれること高効率且つ安定に高調波出力を得ようと
するものである。
たフィードバックをかけるための外部共振器鏡と、レー
ザー発振材料及び出力ミラーからなる共振器構造を備
え、前記共振器構造内部に波長変換用の非線形光学材料
を有し、前記外部共振器鏡を前記半導体レーザーと前記
レーザー発振材料の間に位置し、前記外部共振器鏡によ
り前記半導体レーザーの発振波長を前記レーザー発振材
料の吸収スペクトル波長内に安定化され、なおかつ前記
半導体レーザーの出射光が前記レーザー発振材料の端面
に導かれること高効率且つ安定に高調波出力を得ようと
するものである。
【００２０】また本発明は、 （３）外部共振器鏡はレーザーの光線軸に対して傾きを
与えるか、円、楕円或いは方形の開口を空けることによ
り、半導体レーザーの活性層の片端面から放射する発散
光のうち特定波長の光だけを活性層に集光して光帰還す
る機能を有するものである。
与えるか、円、楕円或いは方形の開口を空けることによ
り、半導体レーザーの活性層の片端面から放射する発散
光のうち特定波長の光だけを活性層に集光して光帰還す
る機能を有するものである。
【００２１】（４）外部共振器鏡上の回折格子の回折効
率を低くすることで、その反射光（０次回折光）をレー
ザー出力として利用し、また開口を持つ外部共振器鏡に
対してはその開口からレーザー光を取り出す機能を有す
るものである。
率を低くすることで、その反射光（０次回折光）をレー
ザー出力として利用し、また開口を持つ外部共振器鏡に
対してはその開口からレーザー光を取り出す機能を有す
るものである。
【００２２】さらに本発明は （５）外部共振器鏡上の回折格子は、２次回折光を半導
体レーザーの活性層に集光して光帰還させることがで
き、１次回折光をコリメートされた出力光として取り出
せるコリメートレンズの機能を有するものである。
体レーザーの活性層に集光して光帰還させることがで
き、１次回折光をコリメートされた出力光として取り出
せるコリメートレンズの機能を有するものである。
【００２３】
【作用】本発明は、回折格子が形成されフィードバック
をかけるための外部共振器鏡と半導体レーザーを組み合
わせ、回折格子からの回折光を半導体レーザーに帰還し
て半導体レーザーの縦モードをシングルモードに固定で
き、波長変換素子やレーザー材料端面からの戻り光によ
るモードホップ、マルチモード化を抑制できるため、安
定なグリーンやブルーの高調波光が実現されるものであ
る。
をかけるための外部共振器鏡と半導体レーザーを組み合
わせ、回折格子からの回折光を半導体レーザーに帰還し
て半導体レーザーの縦モードをシングルモードに固定で
き、波長変換素子やレーザー材料端面からの戻り光によ
るモードホップ、マルチモード化を抑制できるため、安
定なグリーンやブルーの高調波光が実現されるものであ
る。
【００２４】更に本発明は、外部共振器鏡をレーザー光
の出射側に設置する。外部共振器鏡を半導体レーザーの
後端面側に設置する場合、回折格子の回折効率を高くし
ないと全て共振器のロスとなってしまうが、出射側に設
置する場合回折効率を低くしても有効に出力光として取
り出せるため、高効率な高調波光が実現されるものであ
る。
の出射側に設置する。外部共振器鏡を半導体レーザーの
後端面側に設置する場合、回折格子の回折効率を高くし
ないと全て共振器のロスとなってしまうが、出射側に設
置する場合回折効率を低くしても有効に出力光として取
り出せるため、高効率な高調波光が実現されるものであ
る。
【００２５】
【実施例】参考例の外部共振器型半導体レーザーとＱＰ
Ｍ分極反転導波路を用いた短波長光源の概略構成図を図
１及び図２に示す。
Ｍ分極反転導波路を用いた短波長光源の概略構成図を図
１及び図２に示す。
【００２６】図１はコリメートレンズを用いた概略構成
図で、１０１は0.83μm帯の50mW級AlGaAs半導体レーザ
ー、１０２はN.A.=0.6のコリメートレンズ、１０３は半
導体レーザーの光軸に対してθだけ傾斜して設置された
外部共振器鏡であり、その上には反射型の回折格子１０
４が形成されている。
図で、１０１は0.83μm帯の50mW級AlGaAs半導体レーザ
ー、１０２はN.A.=0.6のコリメートレンズ、１０３は半
導体レーザーの光軸に対してθだけ傾斜して設置された
外部共振器鏡であり、その上には反射型の回折格子１０
４が形成されている。
【００２７】半導体レーザーの後端面１０５から出射し
たレーザー光はN.A.=0.6のコリメートレンズ１０２によ
り平行光にされ回折格子１０４の波長分散効果によりあ
る特定の波長だけが半導体レーザーの後端面１０５に集
光され活性層１０６に光帰還して半導体レーザーの波長
が安定化する。回折格子１０４は、次式ピッチｄを持つ
直線形状の回折格子である。
たレーザー光はN.A.=0.6のコリメートレンズ１０２によ
り平行光にされ回折格子１０４の波長分散効果によりあ
る特定の波長だけが半導体レーザーの後端面１０５に集
光され活性層１０６に光帰還して半導体レーザーの波長
が安定化する。回折格子１０４は、次式ピッチｄを持つ
直線形状の回折格子である。
【００２８】ｄ＝λ／（２sinθ） （１） 本参考例においては、λ（ＬＤの発振波長）＝0.83μm
に対し、ｄ＝0.83μm、θ＝30゜とした。後端面１０５
には無反射コートが施してあり、後端面１０５と出射端
面１０７で形成される共振器による発振は抑圧されてい
る。この場合、外部共振器鏡からのフィードバック効率
は90％以上が得られ、40mWのレーザー光が端面１０７よ
り得られた。
に対し、ｄ＝0.83μm、θ＝30゜とした。後端面１０５
には無反射コートが施してあり、後端面１０５と出射端
面１０７で形成される共振器による発振は抑圧されてい
る。この場合、外部共振器鏡からのフィードバック効率
は90％以上が得られ、40mWのレーザー光が端面１０７よ
り得られた。
【００２９】端面１０７から出射した波長830nmのレー
ザー光は、コリメートレンズ１０８で平行光にしλ／２
板１０９で偏向方向を回転させ、N.A.=0.6のフォーカシ
ングレンズ１１０で導波路端面１１１に集光され、周期
3.7μmの分極反転層と光導波路を持つ分極反転導波路１
１３を伝ぱんした光は波長415nmに波長変換され、高調
波光が導波路端面１１２より出射される。
ザー光は、コリメートレンズ１０８で平行光にしλ／２
板１０９で偏向方向を回転させ、N.A.=0.6のフォーカシ
ングレンズ１１０で導波路端面１１１に集光され、周期
3.7μmの分極反転層と光導波路を持つ分極反転導波路１
１３を伝ぱんした光は波長415nmに波長変換され、高調
波光が導波路端面１１２より出射される。
【００３０】図２はコリメートレンズを省いた概略構成
図である。図１と異なる点はコリメートレンズ１０２を
省くことにより発散光を直接フィードバックするための
回折格子２０２をもつことである。回折格子２０２の形
状は図１の直線形状でなく円群の一部からなる。この場
合部品点数が１つ減り、共振器長も短くなりコンパクト
な構成となる。
図である。図１と異なる点はコリメートレンズ１０２を
省くことにより発散光を直接フィードバックするための
回折格子２０２をもつことである。回折格子２０２の形
状は図１の直線形状でなく円群の一部からなる。この場
合部品点数が１つ減り、共振器長も短くなりコンパクト
な構成となる。
【００３１】図３を用いて外部共振器鏡の設計原理を示
す。回折格子の形成される平面基板上にｘ，ｙの直交座
標系を仮定し、光の発散点及び集光点となる活性層端面
Ｐが前記座標の原点からの垂線に対し、ｙ軸方向にθの
角をなす線上に存在し、且つ距離ｆの位置に存在すると
する。Ｐから放射した光は回折格子上の点Ｇに到達し反
射されてＰ点に戻る時、その光の位相が揃うように回折
格子が形成されているとき外部共振器鏡として働く。即
ち、 ２ＰＧ＝ｍλ＋（定数） （２） ここでＰＧは点Ｐと点Ｇの距離、λは半導体レーザーの
波長、ｍは整数である。原点における前記定数を零とす
ると次式のようになる。
す。回折格子の形成される平面基板上にｘ，ｙの直交座
標系を仮定し、光の発散点及び集光点となる活性層端面
Ｐが前記座標の原点からの垂線に対し、ｙ軸方向にθの
角をなす線上に存在し、且つ距離ｆの位置に存在すると
する。Ｐから放射した光は回折格子上の点Ｇに到達し反
射されてＰ点に戻る時、その光の位相が揃うように回折
格子が形成されているとき外部共振器鏡として働く。即
ち、 ２ＰＧ＝ｍλ＋（定数） （２） ここでＰＧは点Ｐと点Ｇの距離、λは半導体レーザーの
波長、ｍは整数である。原点における前記定数を零とす
ると次式のようになる。
【００３２】 ｘ2＋（ｙ−ｆsinθ）2＝（ｍλ／２＋ｆ）2−（ｆcosθ）2 （３） ここでｘ，ｙは回折格子の形成される平面基板上の直交
座標であり、ｆは活性層端面と直交座標の原点との距
離、θは活性層端面と原点を結ぶ軸と回折格子の形成さ
れた平面基板の垂線とのなす角、λは半導体レーザーの
発振波長、ｍは整数である。λ＝0.809μm、ｆ＝2mm、
θ＝45゜を用いて外部共振器鏡を作製したところ、電子
ビームの描画可能領域が1mm角程度であるのでフィード
バック効率は30％程度で、得られたレーザー光も10mW程
度であった。
座標であり、ｆは活性層端面と直交座標の原点との距
離、θは活性層端面と原点を結ぶ軸と回折格子の形成さ
れた平面基板の垂線とのなす角、λは半導体レーザーの
発振波長、ｍは整数である。λ＝0.809μm、ｆ＝2mm、
θ＝45゜を用いて外部共振器鏡を作製したところ、電子
ビームの描画可能領域が1mm角程度であるのでフィード
バック効率は30％程度で、得られたレーザー光も10mW程
度であった。
【００３３】他の参考例として外部共振器型半導体レー
ザーと内部共振器型固体レーザーを用いた短波長光源の
概略構成図を図４及び図５に示す。
ザーと内部共振器型固体レーザーを用いた短波長光源の
概略構成図を図４及び図５に示す。
【００３４】図４はコリメートレンズを用いた概略構成
図で、４０１は809nm帯の60mW級AlGaAs半導体レーザ
ー、４０２はN.A.=0.6のコリメートレンズ、４０３は半
導体レーザーの光軸に対してθだけ傾斜して設置された
外部共振器鏡であり、その上には反射型の回折格子４０
４が形成されている。
図で、４０１は809nm帯の60mW級AlGaAs半導体レーザ
ー、４０２はN.A.=0.6のコリメートレンズ、４０３は半
導体レーザーの光軸に対してθだけ傾斜して設置された
外部共振器鏡であり、その上には反射型の回折格子４０
４が形成されている。
【００３５】半導体レーザーの後端面４０５から出射し
たレーザー光はN.A.=0.55のコリメートレンズ４０２に
より平行光にされ回折格子４０４の波長分散効果により
ある特定の波長だけが半導体レーザーの後端面４０５に
集光され活性層４０６に光帰還して半導体レーザーの波
長が安定化する。回折格子４０４は、概略構成図１と同
じピッチｄを持つ直線形状の回折格子である。本参考例
においては、λ（ＬＤの発振波長）＝809nmに対し、ｄ
＝809nm、θ＝30゜とした。後端面４０５には無反射コ
ートが施してあり、後端面４０５と出射端面４０７で形
成される共振器による発振は抑圧されている。この場
合、外部共振器鏡からのフィードバック効率は90％以上
が得られ、45mWのレーザー光が端面４０７より得られ
た。
たレーザー光はN.A.=0.55のコリメートレンズ４０２に
より平行光にされ回折格子４０４の波長分散効果により
ある特定の波長だけが半導体レーザーの後端面４０５に
集光され活性層４０６に光帰還して半導体レーザーの波
長が安定化する。回折格子４０４は、概略構成図１と同
じピッチｄを持つ直線形状の回折格子である。本参考例
においては、λ（ＬＤの発振波長）＝809nmに対し、ｄ
＝809nm、θ＝30゜とした。後端面４０５には無反射コ
ートが施してあり、後端面４０５と出射端面４０７で形
成される共振器による発振は抑圧されている。この場
合、外部共振器鏡からのフィードバック効率は90％以上
が得られ、45mWのレーザー光が端面４０７より得られ
た。
【００３６】端面４０７から出射した波長809nmのレー
ザー光は、コリメートレンズ４０８で平行光にし、焦点
距離f=12.5mmのフォーカシングレンズ４０９でレーザー
材料Nd:YVO4４１０に集光される。Nd:YVO4４１０の端面
４１１には半導体レーザーの波長(809nm)に対しARコー
ト、発振波長(1.064μm)及び高調波の波長(532nm)に対
しHRコートが施してある。端面４１２には1.064μm及び
532nmに対しARコートが施してある。出力ミラー４１３
には波長1.064μmに対しHRコートが施してあり、出力ミ
ラー４１３とNd:YVO4の端面４１１で基本波1.064μmの
共振器を構成し、非線形光学材料(KTP)４１４で波長変
換された高調波が出力ミラー４１３から得られる。
ザー光は、コリメートレンズ４０８で平行光にし、焦点
距離f=12.5mmのフォーカシングレンズ４０９でレーザー
材料Nd:YVO4４１０に集光される。Nd:YVO4４１０の端面
４１１には半導体レーザーの波長(809nm)に対しARコー
ト、発振波長(1.064μm)及び高調波の波長(532nm)に対
しHRコートが施してある。端面４１２には1.064μm及び
532nmに対しARコートが施してある。出力ミラー４１３
には波長1.064μmに対しHRコートが施してあり、出力ミ
ラー４１３とNd:YVO4の端面４１１で基本波1.064μmの
共振器を構成し、非線形光学材料(KTP)４１４で波長変
換された高調波が出力ミラー４１３から得られる。
【００３７】図５はコリメートレンズを省いた概略構成
図である。図４と異なる点はコリメートレンズ４０２を
省くことにより発散光を直接フィードバックするための
回折格子５０２をもつことである。回折格子５０２の形
状は図１の直線形状でなく図３を用いて説明した円群の
一部からなる。この場合部品点数が１つ減り、共振器長
も短くなりコンパクトな構成となる。
図である。図４と異なる点はコリメートレンズ４０２を
省くことにより発散光を直接フィードバックするための
回折格子５０２をもつことである。回折格子５０２の形
状は図１の直線形状でなく図３を用いて説明した円群の
一部からなる。この場合部品点数が１つ減り、共振器長
も短くなりコンパクトな構成となる。
【００３８】本発明の実施例として出射側に外部共振器
鏡を設置し半導体レーザーと分極反転型導波路を組み合
わせた短波長光源の概略構成図を図６に、内部共振器型
固体レーザーを用いた短波長光源の概略構成図を図７に
示す。
鏡を設置し半導体レーザーと分極反転型導波路を組み合
わせた短波長光源の概略構成図を図６に、内部共振器型
固体レーザーを用いた短波長光源の概略構成図を図７に
示す。
【００３９】６０１は0.83μm帯の50mW級AlGaAs半導体
レーザー、６０２はコリメートレンズ、６０３はλ／２
板、６０４はN.A.=0.6のフォーカシングレンズ、６０５
は半導体レーザーの光軸に対してθだけ傾斜して設置さ
れた外部共振器鏡であり、その上には反射型の回折格子
６０６が形成されている。回折格子６０６の形状は
（１）式で与えられるピッチをもつ直線形状である。半
導体レーザーの後面側に外部共振器鏡を置く場合、コリ
メートレンズを設置することで光軸調整が困難になった
り、電子ビーム描画可能領域の制限によりフィードバッ
ク効率上限があったりした。ところが出力側に置く場合
には、10％程度が回折格子６０６により半導体レーザー
の活性層６０９に帰還されれば波長安定化が図れ、それ
以外の帰還しない光は全て反射光として取り出すことが
できるので、90％近くをレーザー出力として取り出すこ
とが出来る。半導体レーザー６０１の後端面６０７には
高反射率コートが、また出射端面６０８には無反射コー
トが施してある。外部共振器鏡で反射した波長830nmの
レーザー光は、N.A.=0.55のコリメートレンズ６０２で
平行光にしλ／２板６０３で偏向方向を回転させフォー
カシングレンズ６０４で導波路端面６１０に集光され、
周期3.7μmの分極反転層をもつ分極反転導型波路６１２
を伝ぱんした光は波長415nmに波長変換され、導波路端
面６１１より出射される。
レーザー、６０２はコリメートレンズ、６０３はλ／２
板、６０４はN.A.=0.6のフォーカシングレンズ、６０５
は半導体レーザーの光軸に対してθだけ傾斜して設置さ
れた外部共振器鏡であり、その上には反射型の回折格子
６０６が形成されている。回折格子６０６の形状は
（１）式で与えられるピッチをもつ直線形状である。半
導体レーザーの後面側に外部共振器鏡を置く場合、コリ
メートレンズを設置することで光軸調整が困難になった
り、電子ビーム描画可能領域の制限によりフィードバッ
ク効率上限があったりした。ところが出力側に置く場合
には、10％程度が回折格子６０６により半導体レーザー
の活性層６０９に帰還されれば波長安定化が図れ、それ
以外の帰還しない光は全て反射光として取り出すことが
できるので、90％近くをレーザー出力として取り出すこ
とが出来る。半導体レーザー６０１の後端面６０７には
高反射率コートが、また出射端面６０８には無反射コー
トが施してある。外部共振器鏡で反射した波長830nmの
レーザー光は、N.A.=0.55のコリメートレンズ６０２で
平行光にしλ／２板６０３で偏向方向を回転させフォー
カシングレンズ６０４で導波路端面６１０に集光され、
周期3.7μmの分極反転層をもつ分極反転導型波路６１２
を伝ぱんした光は波長415nmに波長変換され、導波路端
面６１１より出射される。
【００４０】同様に概略構成図７において、７０１は80
9nm帯の60mW級AlGaAs半導体レーザー、７０２はコリメ
ートレンズ、７０３はf=12.5mmのフォーカシングレン
ズ、７０７は半導体レーザーの光軸に対してθだけ傾斜
して設置された外部共振器鏡であり、その上には反射型
の回折格子７０４が形成されている。回折格子７０４の
形状は（１）式で与えられるピッチを持つ直線形状であ
る。入射角30゜に対し深さ0.29μm、ピッチ0.83μmの
時、回折効率は10％程度が得られ、安定な単一モード発
振が得られた。この時の半導体レーザーの縦モードスペ
クトルを図８に示す。半導体レーザーの端面７０５から
放射された光はコリメートレンズ７０２により平行光に
され回折格子７０４が形成された外部共振器鏡７０７に
より一部が半導体レーザーの活性層７０６に帰還し、残
りは反射光（０次回折光）として、f=12.5mmのフォーカ
シングレンズ７０３によりNd:YVO4７０８の端面７０９
に集光される。出力ミラー７１０とNd:YVO4の端面７０
９で共振した基本波は非線形光学結晶７１１により波長
変換され出力ミラー７１０より出射される。
9nm帯の60mW級AlGaAs半導体レーザー、７０２はコリメ
ートレンズ、７０３はf=12.5mmのフォーカシングレン
ズ、７０７は半導体レーザーの光軸に対してθだけ傾斜
して設置された外部共振器鏡であり、その上には反射型
の回折格子７０４が形成されている。回折格子７０４の
形状は（１）式で与えられるピッチを持つ直線形状であ
る。入射角30゜に対し深さ0.29μm、ピッチ0.83μmの
時、回折効率は10％程度が得られ、安定な単一モード発
振が得られた。この時の半導体レーザーの縦モードスペ
クトルを図８に示す。半導体レーザーの端面７０５から
放射された光はコリメートレンズ７０２により平行光に
され回折格子７０４が形成された外部共振器鏡７０７に
より一部が半導体レーザーの活性層７０６に帰還し、残
りは反射光（０次回折光）として、f=12.5mmのフォーカ
シングレンズ７０３によりNd:YVO4７０８の端面７０９
に集光される。出力ミラー７１０とNd:YVO4の端面７０
９で共振した基本波は非線形光学結晶７１１により波長
変換され出力ミラー７１０より出射される。
【００４１】図９、１０に内部共振器型グリーン光源か
ら出射された高調波出力の時間特性を示す。図９は図８
のように半導体レーザーの縦モードがシングルモードの
時の出力特性を示し、図１０は半導体レーザーの縦モー
ドがマルチ状態になったときの出力特性を示す。図から
も半導体レーザーの縦モードシングル化が出力の安定化
に於て絶対条件であることが分かる。同様に図６の分極
反転型波長変換素子においても半導体レーザーの波長を
縦モードシングルに保ち、波長の揺らぎを素子の波長許
容幅0.2nm以内に抑えることができ安定に高調波出力を
得ることができた。
ら出射された高調波出力の時間特性を示す。図９は図８
のように半導体レーザーの縦モードがシングルモードの
時の出力特性を示し、図１０は半導体レーザーの縦モー
ドがマルチ状態になったときの出力特性を示す。図から
も半導体レーザーの縦モードシングル化が出力の安定化
に於て絶対条件であることが分かる。同様に図６の分極
反転型波長変換素子においても半導体レーザーの波長を
縦モードシングルに保ち、波長の揺らぎを素子の波長許
容幅0.2nm以内に抑えることができ安定に高調波出力を
得ることができた。
【００４２】尚、図６、７の概略構成図で用いられてい
る外部共振器鏡は回折効率が10%程度で直線形状の回折
格子であるため作製が容易で、実用的な構成である。
る外部共振器鏡は回折効率が10%程度で直線形状の回折
格子であるため作製が容易で、実用的な構成である。
【００４３】尚、前記概略構成図６、７に於て、外部共
振器鏡上全体に回折格子が形成されているが、図１１の
ようにフィードバック効率が10％程度になるように、外
部共振器鏡Ｂ０４の一部に円、楕円及び方形等の回折格
子Ｂ０５を形成して、波長安定化を図ることもできる。
振器鏡上全体に回折格子が形成されているが、図１１の
ようにフィードバック効率が10％程度になるように、外
部共振器鏡Ｂ０４の一部に円、楕円及び方形等の回折格
子Ｂ０５を形成して、波長安定化を図ることもできる。
【００４４】また、図１２のように外部共振器鏡ＣＯ４
に円、楕円或いは方形の開口を空けることによっても出
力光を取り出せ、開口部周辺の回折格子Ｃ０５により波
長安定化を図ることが出来る。この場合、個々の部品を
直線状に並べることができる。
に円、楕円或いは方形の開口を空けることによっても出
力光を取り出せ、開口部周辺の回折格子Ｃ０５により波
長安定化を図ることが出来る。この場合、個々の部品を
直線状に並べることができる。
【００４５】図１３は外部共振器鏡をコリメートレンズ
と半導体レーザーの間に設置した概略構成図を表してい
る。Ｄ０１は809nm帯の60mW級AlGaAs半導体レーザー、
Ｄ０２はコリメートレンズ、Ｄ０３はf=12.5mmのフォー
カシングレンズ、Ｄ０４は半導体レーザーの光軸に対し
てθだけ傾斜して設置された外部共振器鏡であり、その
上には反射型の回折格子Ｄ０５が形成されている。回折
格子の形状は（３）式で与えられる円群の一部である。
半導体レーザーの光をコリメートする前に外部共振器鏡
により活性層に帰還する方法では外部共振器鏡の回折効
率が低く効率が上がらなかったが、図１３の概略構成図
においては10%以下の回折効率でよいので高効率にレー
ザー光を利用することができる。
と半導体レーザーの間に設置した概略構成図を表してい
る。Ｄ０１は809nm帯の60mW級AlGaAs半導体レーザー、
Ｄ０２はコリメートレンズ、Ｄ０３はf=12.5mmのフォー
カシングレンズ、Ｄ０４は半導体レーザーの光軸に対し
てθだけ傾斜して設置された外部共振器鏡であり、その
上には反射型の回折格子Ｄ０５が形成されている。回折
格子の形状は（３）式で与えられる円群の一部である。
半導体レーザーの光をコリメートする前に外部共振器鏡
により活性層に帰還する方法では外部共振器鏡の回折効
率が低く効率が上がらなかったが、図１３の概略構成図
においては10%以下の回折効率でよいので高効率にレー
ザー光を利用することができる。
【００４６】尚、前記概略構成図に於て、外部共振器鏡
の反射光を出力光として取り出しているが、図１４や図
１５のような概略構成図のように外部共振器鏡Ｅ０４、
Ｆ０４に円、楕円或いは方形の開口を空けることによっ
ても出力光を取り出せ、開口部周辺の回折格子Ｅ０５，
Ｆ０５により波長安定化を図ることが出来る。この場
合、個々の部品を直線状に並べることができる。
の反射光を出力光として取り出しているが、図１４や図
１５のような概略構成図のように外部共振器鏡Ｅ０４、
Ｆ０４に円、楕円或いは方形の開口を空けることによっ
ても出力光を取り出せ、開口部周辺の回折格子Ｅ０５，
Ｆ０５により波長安定化を図ることが出来る。この場
合、個々の部品を直線状に並べることができる。
【００４７】また、図１６のような概略構成図では、外
部共振器鏡Ｇ０３上の回折格子Ｇ０４が、２次回折光を
半導体レーザーＧ０１の活性層に集光して光帰還させる
ことができ、１次回折光をコリメートされた出力光とし
て取り出せるコリメートレンズの機能を有するため、コ
リメートレンズを省略することができ小型化を図れる。
図１６において、２次回折光が光帰還し１次回折光がコ
リメートさせることができる回折格子Ｇ０４は、同じ波
長λと同じ入射角θに対し２倍のピッチｄを有するもの
である。波長809nmの半導体レーザーに対し、回折格子
はピッチ（ｄ）1.51μm、深さ0.56μm、入射角（θ）3
3.4゜に設計した。この時、１次の回折効率は50％以
上、２次の回折効率は20％程度が得られた。コリメート
された１次回折光はフォーカシングレンズＧ０２でNd:Y
VO4Ｇ０５の端面Ｇ０６に集光され、出力ミラーＧ０７
とNd:YVO4Ｇ０５の端面Ｇ０６で共振した基本波は非線
形光学結晶Ｇ０８により波長変換され出力ミラーＧ０７
より出射される。
部共振器鏡Ｇ０３上の回折格子Ｇ０４が、２次回折光を
半導体レーザーＧ０１の活性層に集光して光帰還させる
ことができ、１次回折光をコリメートされた出力光とし
て取り出せるコリメートレンズの機能を有するため、コ
リメートレンズを省略することができ小型化を図れる。
図１６において、２次回折光が光帰還し１次回折光がコ
リメートさせることができる回折格子Ｇ０４は、同じ波
長λと同じ入射角θに対し２倍のピッチｄを有するもの
である。波長809nmの半導体レーザーに対し、回折格子
はピッチ（ｄ）1.51μm、深さ0.56μm、入射角（θ）3
3.4゜に設計した。この時、１次の回折効率は50％以
上、２次の回折効率は20％程度が得られた。コリメート
された１次回折光はフォーカシングレンズＧ０２でNd:Y
VO4Ｇ０５の端面Ｇ０６に集光され、出力ミラーＧ０７
とNd:YVO4Ｇ０５の端面Ｇ０６で共振した基本波は非線
形光学結晶Ｇ０８により波長変換され出力ミラーＧ０７
より出射される。
【００４８】以上、図１から図１６（図３及び図８、
９、１０を除く）までの概略構成図は半導体レーザーの
偏光方向と回折格子の溝の方向が平行になるように外部
共振器鏡を設置しているが、図１７のように偏光方向と
溝の方向を垂直にしてもよい。
９、１０を除く）までの概略構成図は半導体レーザーの
偏光方向と回折格子の溝の方向が平行になるように外部
共振器鏡を設置しているが、図１７のように偏光方向と
溝の方向を垂直にしてもよい。
【００４９】また、図１１から図１７において外部共振
器型半導体レーザーと内部共振器型固体レーザーを組合
せた短波長光源を用いて説明したが、ＱＰＭ分極反転導
波路を用いても同じように安定で高効率の高調波出力を
得ることができる。
器型半導体レーザーと内部共振器型固体レーザーを組合
せた短波長光源を用いて説明したが、ＱＰＭ分極反転導
波路を用いても同じように安定で高効率の高調波出力を
得ることができる。
【００５０】尚、本実施例では分極反転型導波路におい
ては分極反転の周期にあった波長830nmに、またレーザ
ー材料にNd:YVO4を用いた固体レーザーにおいては半導
体レーザーの波長をNd:YVO4の吸収スペクトルの中心波
長809nmに固定したが、外部共振器鏡と光軸の角度θを
変えることによりレーザーの波長は任意に選択すること
ができるため、分極反転の周期を変化させ他の他の波長
帯の半導体レーザーを用いたり、他の固体レーザー材
料、例えば希土類をドープしたYAG,LiSrF,LiCaF,YLF,NA
B,KNP,LNP,NYAB,NPP,GGGのような材料にも用いることも
でき、近赤外光や波長変換により他の可視光（赤色や青
色 etc.）を得ることができる。内部共振器型の場合、
波長変換材料として本実施例ではKTP(KTiPO4)を用いた
が、有機非線形光学材料や他の無機非線形光学材料、例
えばKN(KNbO3),KAP(KAsPO4),BBO,LBOや、バルク型の分
極反転素子(LiNbO3,LiTaO3等)を使用することもでき
る。
ては分極反転の周期にあった波長830nmに、またレーザ
ー材料にNd:YVO4を用いた固体レーザーにおいては半導
体レーザーの波長をNd:YVO4の吸収スペクトルの中心波
長809nmに固定したが、外部共振器鏡と光軸の角度θを
変えることによりレーザーの波長は任意に選択すること
ができるため、分極反転の周期を変化させ他の他の波長
帯の半導体レーザーを用いたり、他の固体レーザー材
料、例えば希土類をドープしたYAG,LiSrF,LiCaF,YLF,NA
B,KNP,LNP,NYAB,NPP,GGGのような材料にも用いることも
でき、近赤外光や波長変換により他の可視光（赤色や青
色 etc.）を得ることができる。内部共振器型の場合、
波長変換材料として本実施例ではKTP(KTiPO4)を用いた
が、有機非線形光学材料や他の無機非線形光学材料、例
えばKN(KNbO3),KAP(KAsPO4),BBO,LBOや、バルク型の分
極反転素子(LiNbO3,LiTaO3等)を使用することもでき
る。
【００５１】また、Ho,Er,Tm,Sm,Nd等の希土類をドープ
したフッ化物ファイバーを用いたアップコンバージョン
によるレーザーの励起光源用半導体レーザーにも用いる
ことができる。
したフッ化物ファイバーを用いたアップコンバージョン
によるレーザーの励起光源用半導体レーザーにも用いる
ことができる。
【００５２】
【発明の効果】本発明は、回折格子が形成されたフィー
ドバックをかけるための外部共振器鏡を半導体レーザー
の出射側に設置した半導体レーザーと、分極反転型導波
路や内部共振器型固体レーザーを組み合わせることで安
定なグリーンやブルーの短波長光源が実現されるので、
出力が低ノイズで安定であることが必要とされる光ディ
スク用の光源を実現できその実用的効果は大きい。
ドバックをかけるための外部共振器鏡を半導体レーザー
の出射側に設置した半導体レーザーと、分極反転型導波
路や内部共振器型固体レーザーを組み合わせることで安
定なグリーンやブルーの短波長光源が実現されるので、
出力が低ノイズで安定であることが必要とされる光ディ
スク用の光源を実現できその実用的効果は大きい。
【図１】本発明の外部共振器型半導体レーザーとＱＰＭ
分極反転導波路の組み合せによる短波長光源の概略構成
図
分極反転導波路の組み合せによる短波長光源の概略構成
図
【図２】本発明の外部共振器型半導体レーザーとＱＰＭ
分極反転導波路の組み合せによる短波長光源の概略構成
図
分極反転導波路の組み合せによる短波長光源の概略構成
図
【図３】外部共振器鏡上の回折格子の設計原理図
【図４】本発明の外部共振器型半導体レーザーと内部共
振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概略
構成図
振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概略
構成図
【図５】本発明の外部共振器型半導体レーザーと内部共
振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概略
構成図
振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概略
構成図
【図６】本発明の外部共振器型半導体レーザーとＱＰＭ
分極反転導波路の組み合せによる短波長光源の概略構成
図
分極反転導波路の組み合せによる短波長光源の概略構成
図
【図７】本発明の外部共振器型半導体レーザーと内部共
振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概略
構成図
振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概略
構成図
【図８】波長がロックされたときの半導体レーザーのス
ペクトルを示す図
ペクトルを示す図
【図９】半導体レーザーの縦モードが外部共振器鏡によ
り安定にシングルモード化されたときの出力の時間特性
を示す図
り安定にシングルモード化されたときの出力の時間特性
を示す図
【図１０】半導体レーザーの縦モードがマルチモード時
の出力の時間特性を示す図
の出力の時間特性を示す図
【図１１】本発明の外部共振器型半導体レーザーと内部
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
【図１２】本発明の外部共振器型半導体レーザーと内部
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
【図１３】本発明の外部共振器型半導体レーザーと内部
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
【図１４】本発明の外部共振器型半導体レーザーと内部
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
【図１５】本発明の外部共振器型半導体レーザーと内部
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
【図１６】本発明の外部共振器型半導体レーザーと内部
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
【図１７】本発明の外部共振器型半導体レーザーと内部
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
共振器型固体レーザーの組み合せによる短波長光源の概
略構成図
【図１８】従来の半導体レーザーとＱＰＭ分極反転導波
路の組み合せによる短波長光源の概略構成図
路の組み合せによる短波長光源の概略構成図
【図１９】従来の半導体レーザーと内部共振器型固体レ
ーザーの組み合せによる短波長光源の概略構成図
ーザーの組み合せによる短波長光源の概略構成図
【図２０】従来の外部共振器型半導体レーザーの概略構
成図
成図
【図２１】従来の外部共振器型半導体レーザーの概略構
成図
成図
１０１ 半導体レーザー １０２ コリメートレンズ １０３ 外部共振器鏡 １０４ 回折格子 １０５ 端面 １０６ 活性層 １０７ 端面 １０８ コリメートレンズ １０９ λ／２板 １１０ フォーカシングレンズ １１１ 端面 １１２ 端面 １１３ 分極反転導波路 ２０１ 半導体レーザー ２０２ 外部共振器鏡 ２０３ 回折格子 ２０４ コリメートレンズ ２０５ λ／２板 ２０６ フォーカシングレンズ ２０７ 分極反転導波路 ４０１ 半導体レーザー ４０２ コリメートレンズ ４０３ 外部共振器鏡 ４０４ 回折格子 ４０５ 端面 ４０６ 活性層 ４０７ 端面 ４０８ コリメートレンズ ４０９ フォーカシングレンズ ４１０ Nd:YVO4 ４１１ 端面 ４１２ 端面 ４１３ 出力ミラー ４１４ ＫＴＰ ５０１ 半導体レーザー ５０２ 外部共振器鏡 ５０３ 回折格子 ５０４ コリメートレンズ ５０５ フォーカシングレンズ ５０６ Nd:YVO4 ５０７ 出力ミラー ５０８ ＫＴＰ ６０１ 半導体レーザー ６０２ コリメートレンズ ６０３ λ／２板 ６０４ フォーカシングレンズ ６０５ 外部共振器鏡 ６０６ 回折格子 ６０７ 端面 ６０８ 端面 ６０９ 活性層 ６１０ 端面 ６１１ 端面 ６１２ 分極反転導波路 ７０１ 半導体レーザー ７０２ コリメートレンズ ７０３ フォーカシングレンズ ７０４ 回折格子 ７０５ 端面 ７０６ 活性層 ７０７ 外部共振器鏡 ７０８ Nd:YVO4 ７０９ 出力ミラー ７１０ ＫＴＰ Ｂ０１ 半導体レーザー Ｂ０２ コリメートレンズ Ｂ０３ フォーカシングレンズ Ｂ０４ 外部共振器鏡 Ｂ０５ 回折格子 Ｂ０６ Nd:YVO4 Ｂ０７ 出力ミラー Ｂ０８ ＫＴＰ Ｃ０１ 半導体レーザー Ｃ０２ コリメートレンズ Ｃ０３ フォーカシングレンズ Ｃ０４ 外部共振器鏡 Ｃ０５ 回折格子 Ｃ０６ Nd:YVO4 Ｃ０７ 出力ミラー Ｃ０８ ＫＴＰ Ｄ０１ 半導体レーザー Ｄ０２ コリメートレンズ Ｄ０３ フォーカシングレンズ Ｄ０４ 外部共振器鏡 Ｄ０５ 回折格子 Ｄ０６ Nd:YVO4 Ｄ０７ 出力ミラー Ｄ０８ ＫＴＰ Ｅ０１ 半導体レーザー Ｅ０２ コリメートレンズ Ｅ０３ フォーカシングレンズ Ｅ０４ 外部共振器鏡 Ｅ０５ 回折格子 Ｅ０６ Nd:YVO4 Ｅ０７ 出力ミラー Ｅ０８ ＫＴＰ Ｆ０１ 半導体レーザー Ｆ０２ フォーカシングレンズ Ｆ０３ 外部共振器鏡 Ｆ０４ 回折格子 Ｆ０５ Nd:YVO4 Ｆ０６ 端面 Ｆ０７ 出力ミラー Ｆ０８ ＫＴＰ Ｇ０１ 半導体レーザー Ｇ０２ フォーカシングレンズ Ｇ０３ 外部共振器鏡 Ｇ０４ 回折格子 Ｇ０５ Nd:YVO4 Ｇ０６ 端面 Ｇ０７ 出力ミラー Ｇ０８ ＫＴＰ Ｈ０１ 半導体レーザー Ｈ０２ コリメートレンズ Ｈ０３ フォーカシングレンズ Ｈ０４ 外部共振器鏡 Ｈ０５ Nd:YVO4 Ｈ０６ 出力ミラー Ｈ０７ ＫＴＰ Ｉ０１ 半導体レーザー Ｉ０２ コリメートレンズ Ｉ０３ λ／２板 Ｉ０４ フォーカシングレンズ Ｉ０５ 端面 Ｉ０６ 分極反転導波路 Ｊ０１ 半導体レーザー Ｊ０２ コリメートレンズ Ｊ０３ フォーカシングレンズ Ｊ０４ Nd:YVO4 Ｊ０５ 端面 Ｊ０６ 端面 Ｊ０７ 出力ミラー Ｊ０８ ＫＴＰ Ｋ０１ 半導体レーザー Ｋ０２ コリメートレンズ Ｋ０３ 外部共振器鏡 Ｋ０４ 回折格子 Ｋ０５ 端面 Ｋ０６ 活性層 Ｌ０１ 半導体レーザー Ｌ０２ 外部共振器鏡 Ｌ０３ 回折格子 Ｌ０４ 活性層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−107536（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−82872（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−160479（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−35423（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−209784（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−3127（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/377 H01S 3/1055 H01S 3/109 H01S 5/14 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体レーザーと、回折格子が形成され
たフィードバックをかけるための外部共振器鏡と、波長
変換のための擬位相整合方式（ＱＰＭ）分極反転導波路
とを備え、前記外部共振器鏡が前記半導体レーザーと前
記ＱＰＭ分極反転導波路の間に位置し、前記外部共振器
鏡により前記半導体レーザーの発振波長を前記ＱＰＭ分
極反転導波路の位相整合波長許容幅内に安定化し、なお
かつ前記半導体レーザーの出射光が前記導波路に導かれ
ることを特徴とする短波長光源。 - 【請求項２】 半導体レーザーと、回折格子が形成され
たフィードバックをかけるための外部共振器鏡と、レー
ザー発振材料及び出力ミラーからなる共振器構造を備
え、前記共振器構造内部に波長変換用の非線形光学材料
を有し、前記外部共振器鏡を前記半導体レーザーと前記
レーザー発振材料の間に位置し、前記外部共振器鏡によ
り前記半導体レーザーの発振波長を前記レーザー発振材
料の吸収スペクトル波長内に安定化し、なおかつ前記半
導体レーザーの出射光が前記レーザー発振材料の端面に
導かれることを特徴とする短波長光源。 - 【請求項３】 外部共振器型半導体レーザーの外部共振
器鏡において、外部共振器鏡上の回折格子により帰還さ
れない光を反射光（０次回折光）とし、前記ＱＰＭ分極
反転導波路に導くことを特徴とする請求項１に記載の短
波長光源。 - 【請求項４】 外部共振器型半導体レーザーの外部共振
器鏡において、外部共振器鏡上に円、楕円或いは方形の
開口を空けることによって、前記半導体レーザ光を前記
ＱＰＭ分極反転導波路に導くことを特徴とする請求項１
に記載の短波長光源。 - 【請求項５】 外部共振器鏡上の回折格子が、２次回折
光を半導体レーザーの活性層に集光して光帰還させるこ
とができ、１次回折光を前記ＱＰＭ分極反転導波路に導
くことを特徴とする請求項１に記載の短波長光源。 - 【請求項６】 外部共振器型半導体レーザーの外部共振
器鏡において、外部共振器鏡上の回折格子により帰還さ
れない光を反射光（０次回折光）とし、前記レーザー発
振材料に導くことを特徴とする請求項２に記載の短波長
光源。 - 【請求項７】 外部共振器型半導体レーザーの外部共振
器鏡において、外部共振器鏡上に円、楕円或いは方形の
開口を空けることによって、前記半導体レーザ 光を前記
レーザー発振材料に導くことを特徴とする請求項２に記
載の短波長光源。 - 【請求項８】 外部共振器鏡上の回折格子が、２次回折
光を半導体レーザーの活性層に集光して光帰還させるこ
とができ、１次回折光を前記レーザー発振材料に導くこ
とを特徴とする請求項２に記載の短波長光源。
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| JP4-182030 | 1992-07-09 | ||
| JP18203092 | 1992-07-09 | ||
| JP4-45319 | 1992-07-09 | ||
| JP25243892A JP3036254B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-09-22 | 短波長光源 |
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Family Applications (1)
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-
1992
- 1992-09-22 JP JP25243892A patent/JP3036254B2/ja not_active Expired - Lifetime
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