JP3146717B2 - 光発生装置 - Google Patents
光発生装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザーの発振
波長を回折格子により固定し、高密度光ディスクシステ
ム等に使用する分極反転導波路や固体レーザーの励起光
として用いて得られる安定光源に関するものである。
波長を回折格子により固定し、高密度光ディスクシステ
ム等に使用する分極反転導波路や固体レーザーの励起光
として用いて得られる安定光源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ディスクやレーザープリンタ用の光源
として可視光半導体レーザーの開発が進められている。
可視光半導体レーザーとしては赤色GaAsレーザーや緑
色、青色のZnSe、ZnSレーザーがある。半導体レーザー
を光ディスク等の光源として用いる場合、再生時の出力
と録音時の出力が異なるため注入電流値が変化させなけ
ればならない。このとき半導体レーザーの発振波長にシ
フトが起こる。現在使われている赤外半導体レーザーの
波長領域では、レンズに使われている材料の波長分散が
小さいため波長シフトがあまり問題にならない。しかし
ながら、可視光領域においては、この波長シフトが致命
的になる。レンズ材料の波長分散によりレンズが色収差
を生じるからである。
として可視光半導体レーザーの開発が進められている。
可視光半導体レーザーとしては赤色GaAsレーザーや緑
色、青色のZnSe、ZnSレーザーがある。半導体レーザー
を光ディスク等の光源として用いる場合、再生時の出力
と録音時の出力が異なるため注入電流値が変化させなけ
ればならない。このとき半導体レーザーの発振波長にシ
フトが起こる。現在使われている赤外半導体レーザーの
波長領域では、レンズに使われている材料の波長分散が
小さいため波長シフトがあまり問題にならない。しかし
ながら、可視光領域においては、この波長シフトが致命
的になる。レンズ材料の波長分散によりレンズが色収差
を生じるからである。
【０００３】また、可視光半導体レーザーに代わって、
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
グリーンやブルー光を得ることが、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
力光の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10mW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。ここで短波長光源を得る方法
として有望視されているものには、 (1)Nd:YAGやNd:YVO4等の固体レーザーを半導体レーザー
で励起し、KTP(KTiOPO4)やKN(KNbO3)等の非線形材料に
より波長変換する方法 (2)LT(LiTaO3)やLN(LiNbO3)等を基板とした分極反転型
導波路素子を用いて、半導体レーザーを直接波長変換す
る方法 がある。波長変換を使った場合、得られるグリーン、ブ
ルー光がその出力変化に対し波長シフトが起こることは
ない。
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
グリーンやブルー光を得ることが、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
力光の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10mW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。ここで短波長光源を得る方法
として有望視されているものには、 (1)Nd:YAGやNd:YVO4等の固体レーザーを半導体レーザー
で励起し、KTP(KTiOPO4)やKN(KNbO3)等の非線形材料に
より波長変換する方法 (2)LT(LiTaO3)やLN(LiNbO3)等を基板とした分極反転型
導波路素子を用いて、半導体レーザーを直接波長変換す
る方法 がある。波長変換を使った場合、得られるグリーン、ブ
ルー光がその出力変化に対し波長シフトが起こることは
ない。
【０００４】しかしながら固体レーザーは、その吸収ス
ペクトル（中心波長809nm）の幅が半値で2nm程度と小さ
く、また分極反転型導波路素子もその位相整合の波長許
容幅が0.2nmと厳しい。そのため半導体レーザーの発振
波長を温度により制御しなければならず、安定な発振及
び波長変換を行うことが困難であった。
ペクトル（中心波長809nm）の幅が半値で2nm程度と小さ
く、また分極反転型導波路素子もその位相整合の波長許
容幅が0.2nmと厳しい。そのため半導体レーザーの発振
波長を温度により制御しなければならず、安定な発振及
び波長変換を行うことが困難であった。
【０００５】光通信分野でも周辺温度が変化しても安定
に単一縦モードで発振する半導体レーザーが要求されて
いて、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）。
に単一縦モードで発振する半導体レーザーが要求されて
いて、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）。
【０００６】外部共振器型半導体レーザーのように、回
折格子により半導体レーザーの波長をある特定の波長に
固定し、固体レーザーや分極反転型導波路素子の励起光
として用い、安定なグリーンやブルー光が報告されてい
る（北岡、山本他、平成４年度秋季応用物理学会）。
折格子により半導体レーザーの波長をある特定の波長に
固定し、固体レーザーや分極反転型導波路素子の励起光
として用い、安定なグリーンやブルー光が報告されてい
る（北岡、山本他、平成４年度秋季応用物理学会）。
【０００７】その概略構成図を図１、２に示す。
【０００８】概略構成図１において、１０１は0.81μm
帯の50mW級AlGaAs半導体レーザー、１０２はコリメート
レンズ、１０３はフォーカシングレンズ、１０４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回
折格子であり、その反射型の回折格子１０４は、次式ピ
ッチｄを持つ直線形状の回折格子である。
帯の50mW級AlGaAs半導体レーザー、１０２はコリメート
レンズ、１０３はフォーカシングレンズ、１０４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回
折格子であり、その反射型の回折格子１０４は、次式ピ
ッチｄを持つ直線形状の回折格子である。
【０００９】ｄ＝λ／（２sinθ） （１） ここで用いられた回折格子は１８００本／ｍｍのピッチ
のものである。半導体レーザーの端面１０５から放射さ
れた光はN.A.=0.5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端面１０５に集光され活
性層１０６に帰還し、残りは反射光（０次回折光）とし
て、焦点距離f=14.5mmのフォーカシングレンズ１０３に
よりNd:YVO 4１０７の端面１０８に集光される。出力ミ
ラー１０９とNd:YVO4１０７の端面１０８で共振した基
本波は非線形光学結晶ＫＴＰ１１０により波長変換され
出力ミラー１０９より出射される。
のものである。半導体レーザーの端面１０５から放射さ
れた光はN.A.=0.5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端面１０５に集光され活
性層１０６に帰還し、残りは反射光（０次回折光）とし
て、焦点距離f=14.5mmのフォーカシングレンズ１０３に
よりNd:YVO 4１０７の端面１０８に集光される。出力ミ
ラー１０９とNd:YVO4１０７の端面１０８で共振した基
本波は非線形光学結晶ＫＴＰ１１０により波長変換され
出力ミラー１０９より出射される。
【００１０】概略構成図２において、２０１は0.83μm
帯の100mW級AlGaAs半導体レーザー、２０２はコリメー
トレンズ、２０３はλ／２板、２０４はN.A.=0.6のフォ
ーカシングレンズ、２０５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回折格子である。回折格
子２０５の形状は（１）式で与えられるピッチをもつ直
線形状で、１８００本／ｍｍのピッチである。半導体レ
ーザー２０１の後端面２０６には高反射率コートが施し
てある。半導体レーザーの端面２０７から放射された光
はN.A.=0.5のコリメートレンズ２０２により平行光にさ
れ回折格子２０５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端面２０７に集光され活性層２
０８に帰還し、残りは反射光（０次回折光）としてλ／
２板２０３で偏向方向を回転させフォーカシングレンズ
２０４で導波路端面２０９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２１０を伝ぱんした光
は波長415nmに波長変換され、導波路端面２１１より出
射される。
帯の100mW級AlGaAs半導体レーザー、２０２はコリメー
トレンズ、２０３はλ／２板、２０４はN.A.=0.6のフォ
ーカシングレンズ、２０５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回折格子である。回折格
子２０５の形状は（１）式で与えられるピッチをもつ直
線形状で、１８００本／ｍｍのピッチである。半導体レ
ーザー２０１の後端面２０６には高反射率コートが施し
てある。半導体レーザーの端面２０７から放射された光
はN.A.=0.5のコリメートレンズ２０２により平行光にさ
れ回折格子２０５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端面２０７に集光され活性層２
０８に帰還し、残りは反射光（０次回折光）としてλ／
２板２０３で偏向方向を回転させフォーカシングレンズ
２０４で導波路端面２０９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２１０を伝ぱんした光
は波長415nmに波長変換され、導波路端面２１１より出
射される。
【００１１】このようにして、低ノイズで時間的にも安
定なグリーン、ブルー光源が実現できる。
定なグリーン、ブルー光源が実現できる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】可視光半導体レーザー
において注入電流の変化に伴う波長変化を防ぐため回折
格子により半導体レーザーの波長をある特定波長に固定
するときや、概略構成図１、２のように回折格子により
半導体レーザーの発振波長を固体レーザーの吸収スペク
トル内や分極反転素子の位相整合波長に固定する場合、
活性層に帰還する光が活性層端面上に焦点を結ぶと半導
体レーザーの縦モード単一化が図れ、狭いスペクトル幅
も実現できる。しかし、活性層端面上で焦点を結ぶ場
合、各光学部品の位置決め精度が厳しく、またスペクト
ルが狭いと少しの光学系のズレで固体レーザーの吸収か
ら外れたり位相整合から外れたりし、装置自体が振動や
熱膨張等にも弱くなる。通信用で用いる場合狭スペクト
ルが必要とされるが、光ディスク、レーザープリンタ用
光源や、固体レーザー、分極反転型素子の励起用光源と
して用いる場合、発振波長の固定だけが必要とされ狭ス
ペクトルはあまり必要とされない。
において注入電流の変化に伴う波長変化を防ぐため回折
格子により半導体レーザーの波長をある特定波長に固定
するときや、概略構成図１、２のように回折格子により
半導体レーザーの発振波長を固体レーザーの吸収スペク
トル内や分極反転素子の位相整合波長に固定する場合、
活性層に帰還する光が活性層端面上に焦点を結ぶと半導
体レーザーの縦モード単一化が図れ、狭いスペクトル幅
も実現できる。しかし、活性層端面上で焦点を結ぶ場
合、各光学部品の位置決め精度が厳しく、またスペクト
ルが狭いと少しの光学系のズレで固体レーザーの吸収か
ら外れたり位相整合から外れたりし、装置自体が振動や
熱膨張等にも弱くなる。通信用で用いる場合狭スペクト
ルが必要とされるが、光ディスク、レーザープリンタ用
光源や、固体レーザー、分極反転型素子の励起用光源と
して用いる場合、発振波長の固定だけが必要とされ狭ス
ペクトルはあまり必要とされない。
【００１３】本発明は以上示したような回折格子をもつ
半導体レーザーの課題を克服し、安定なレーザー光源を
提供することを目的とする。
半導体レーザーの課題を克服し、安定なレーザー光源を
提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、 （１）半導体レーザーとフィードバックをかけるための
回折格子を備え、回折格子の波長分散効果により半導体
レーザーの活性層に光帰還させる光学系において、帰還
する光が活性層端面でデフォーカス状態にし、半導体レ
ーザの縦モード状態をマルチモードで発振させることに
より、光学系全体を振動や膨張に対し安定にレーザー光
を得ようとするものである。
回折格子を備え、回折格子の波長分散効果により半導体
レーザーの活性層に光帰還させる光学系において、帰還
する光が活性層端面でデフォーカス状態にし、半導体レ
ーザの縦モード状態をマルチモードで発振させることに
より、光学系全体を振動や膨張に対し安定にレーザー光
を得ようとするものである。
【００１５】また本発明は、（２）半導体レーザーと前
記半導体レーザーから出射される光をコリメートするレ
ンズとフィードバックをかけるための回折格子を備え、
回折格子の波長分散効果により半導体レーザーの活性層
に光帰還させる光学系において、コリメートレンズによ
り活性層に帰還する光が活性層端面でデフォーカス状態
にし、光学系全体を振動や膨張に対し安定にレーザー光
を得ようとするものである。
記半導体レーザーから出射される光をコリメートするレ
ンズとフィードバックをかけるための回折格子を備え、
回折格子の波長分散効果により半導体レーザーの活性層
に光帰還させる光学系において、コリメートレンズによ
り活性層に帰還する光が活性層端面でデフォーカス状態
にし、光学系全体を振動や膨張に対し安定にレーザー光
を得ようとするものである。
【００１６】また本発明は、 （３）半導体レーザーとフィードバックをかけるための
回折格子を備え、回折格子の波長分散効果により半導体
レーザーの活性層に光帰還させる光学系において、回折
格子のグレーティング周期が分割構造またはチャープ構
造をもち、半導体レーザの縦モード状態をマルチモード
で発振させることにより、光学系全体を振動や膨張に対
し安定にレーザー光を得ようとするものである。
回折格子を備え、回折格子の波長分散効果により半導体
レーザーの活性層に光帰還させる光学系において、回折
格子のグレーティング周期が分割構造またはチャープ構
造をもち、半導体レーザの縦モード状態をマルチモード
で発振させることにより、光学系全体を振動や膨張に対
し安定にレーザー光を得ようとするものである。
【００１７】また本発明は、（４）半導体レーザーと前
記半導体レーザーから出射される光をコリメートするレ
ンズとフィードバックをかけるための回折格子を備え、
回折格子の波長分散効果により半導体レーザーの活性層
に光帰還させる光学系において、回折格子のグレーティ
ング周期が分割構造またはチャープ構造をもち、光学系
全体を振動や膨張に対し安定にレーザー光を得ようとす
るものである。
記半導体レーザーから出射される光をコリメートするレ
ンズとフィードバックをかけるための回折格子を備え、
回折格子の波長分散効果により半導体レーザーの活性層
に光帰還させる光学系において、回折格子のグレーティ
ング周期が分割構造またはチャープ構造をもち、光学系
全体を振動や膨張に対し安定にレーザー光を得ようとす
るものである。
【００１８】
【作用】本発明は、回折格子と半導体レーザーを組み合
わせ、回折格子の波長分散効果により半導体レーザーの
波長を固定する時に、活性層に帰還する光を半導体レー
ザーの活性層端面上に焦点を結ぶように集光せず、デフ
ォーカス状態にすることで、スペクトルをマルチ化し安
定な励起を供給し、同時に装置全体を振動や熱膨張等の
環境変化に対して安定な光源が実現できる。
わせ、回折格子の波長分散効果により半導体レーザーの
波長を固定する時に、活性層に帰還する光を半導体レー
ザーの活性層端面上に焦点を結ぶように集光せず、デフ
ォーカス状態にすることで、スペクトルをマルチ化し安
定な励起を供給し、同時に装置全体を振動や熱膨張等の
環境変化に対して安定な光源が実現できる。
【００１９】また、回折格子のグレーティング周期を分
割構造またはチャープ構造にすることで、同様に安定な
光源を実現できる。
割構造またはチャープ構造にすることで、同様に安定な
光源を実現できる。
【００２０】
【実施例】本発明の回折格子から帰還する光を半導体レ
ーザーの活性層端面上でデフォーカス状態にする光学系
について概略構成図６と図３を用いて説明する。
ーザーの活性層端面上でデフォーカス状態にする光学系
について概略構成図６と図３を用いて説明する。
【００２１】図６のコリメートレンズ６０２は、N.A.=
0.5（開口径5mm、f=4.3mm）である。また、半導体レー
ザー６０１の共振器長は600μｍである。縦モードのモ
ード間隔Δλは次式で表され、 Δλ＝λ2／（２ｎＬ） （２） ここでλは半導体レーザーの発振波長、ｎは活性層の屈
折率、Ｌは共振器長である。計算すると用いられた半導
体レーザーのΔλは0.18nmである。ピッチ１８００本／
ｍｍの回折格子を用いたとき、このΔλに対する波長分
散角は0.015degであり、となりの縦モードは活性層端面
では1.14μｍ離れた点に集光される。
0.5（開口径5mm、f=4.3mm）である。また、半導体レー
ザー６０１の共振器長は600μｍである。縦モードのモ
ード間隔Δλは次式で表され、 Δλ＝λ2／（２ｎＬ） （２） ここでλは半導体レーザーの発振波長、ｎは活性層の屈
折率、Ｌは共振器長である。計算すると用いられた半導
体レーザーのΔλは0.18nmである。ピッチ１８００本／
ｍｍの回折格子を用いたとき、このΔλに対する波長分
散角は0.015degであり、となりの縦モードは活性層端面
では1.14μｍ離れた点に集光される。
【００２２】次にN.A.=0.5のレンズで集光したときの焦
点でのスポット径φは次式で表され、 φ＝0.82＊λ／N.A.＝1.32μｍ （３） である。以上、半導体レーザーの端面上での集光スポッ
ト径と波長分散の関係を図３(a)に示す。図からわかる
ように隣の縦モードの光は活性層内に帰還しないので隣
のモードを抑制でき単一化を図ることができる。
点でのスポット径φは次式で表され、 φ＝0.82＊λ／N.A.＝1.32μｍ （３） である。以上、半導体レーザーの端面上での集光スポッ
ト径と波長分散の関係を図３(a)に示す。図からわかる
ように隣の縦モードの光は活性層内に帰還しないので隣
のモードを抑制でき単一化を図ることができる。
【００２３】ここでコリメートレンズ６０２を光軸方向
に３μｍ及び１０μｍ移動させ、デフォーカス状態にし
たときの様子を図３(b)(c)に示す。隣の縦モードの光も
活性層内に帰還し、半導体レーザーの発振状態は図７
(a)のようにマルチ化した。
に３μｍ及び１０μｍ移動させ、デフォーカス状態にし
たときの様子を図３(b)(c)に示す。隣の縦モードの光も
活性層内に帰還し、半導体レーザーの発振状態は図７
(a)のようにマルチ化した。
【００２４】図３(a)の状態では、活性層の横方向（矢
印方向）に対する回折格子の角度調節が困難であるが、
(b)(c)の状態では少しのズレに対しても活性層内に帰還
する。また縦モード単一状態に固定した場合、少しの回
折格子のずれにより、固体レーザーの吸収から外れた
り、分極反転素子の位相整合から外れたりする。しかし
この様に焦点深度以上にデフォーカス状態にすること
で、半導体レーザーの発振スペクトルはマルチ状態にな
り安定に固体レーザーや分極反転素子を励起することが
でき、回折格子の調整も容易で、振動や熱膨張に対して
も安定に発振波長を固定することができた。
印方向）に対する回折格子の角度調節が困難であるが、
(b)(c)の状態では少しのズレに対しても活性層内に帰還
する。また縦モード単一状態に固定した場合、少しの回
折格子のずれにより、固体レーザーの吸収から外れた
り、分極反転素子の位相整合から外れたりする。しかし
この様に焦点深度以上にデフォーカス状態にすること
で、半導体レーザーの発振スペクトルはマルチ状態にな
り安定に固体レーザーや分極反転素子を励起することが
でき、回折格子の調整も容易で、振動や熱膨張に対して
も安定に発振波長を固定することができた。
【００２５】概略構成図６ではコリメートレンズを用い
た構成になっているが、コリメートレンズがない構成に
おいても同様の効果が得られた。この場合、回折格子６
０２の形状が直線形状ではなく、円の一部分となる。
た構成になっているが、コリメートレンズがない構成に
おいても同様の効果が得られた。この場合、回折格子６
０２の形状が直線形状ではなく、円の一部分となる。
【００２６】図４を用いて回折格子の設計原理を示す。
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の位地に存在するとす
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。即ち、 ２ＰＧ＝ｍλ＋（定数） （４） 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の零とす
ると次式のようになる。
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の位地に存在するとす
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。即ち、 ２ＰＧ＝ｍλ＋（定数） （４） 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の零とす
ると次式のようになる。
【００２７】 ｘ2＋（ｙ−ｆsinθ）2＝（ｍλ／２＋ｆ）2−（ｆcosθ）2 （５） 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。
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。
【００２８】概略構成図６において、回折格子６０２の
ピッチは均一に作られている。図５(a)のように分割構
造や(b)ようにチャープ構造を形成することでコリメー
トレンズをデフォーカスせずに半導体レーザーの発振ス
ペクトルを図７(a)のようにマルチ化でき、かつ発振波
長を固定することができた。
ピッチは均一に作られている。図５(a)のように分割構
造や(b)ようにチャープ構造を形成することでコリメー
トレンズをデフォーカスせずに半導体レーザーの発振ス
ペクトルを図７(a)のようにマルチ化でき、かつ発振波
長を固定することができた。
【００２９】図５(a)の概略図は分割数が３の時であ
り、回折格子の描画領域９ｍｍ角に対し各分割領域の長
さは３mmである。分割領域Ｉはグレーティングの数は１
７９９本／ｍｍであり、II及びIII周期はそれぞれ１８
００本／ｍｍ、１８０１本／ｍｍである。領域Ｉから波
長809nmの光が帰還したとき、領域IIからは波長809.4nm
が領域IIIからは波長808.6nmの波長の光が帰還し、半導
体レーザーの発振の縦モードをマルチ化することができ
た。
り、回折格子の描画領域９ｍｍ角に対し各分割領域の長
さは３mmである。分割領域Ｉはグレーティングの数は１
７９９本／ｍｍであり、II及びIII周期はそれぞれ１８
００本／ｍｍ、１８０１本／ｍｍである。領域Ｉから波
長809nmの光が帰還したとき、領域IIからは波長809.4nm
が領域IIIからは波長808.6nmの波長の光が帰還し、半導
体レーザーの発振の縦モードをマルチ化することができ
た。
【００３０】また、図５(b)はグレーティング周期をチ
ャープ構造に形成した時の概略図を示している。回折格
子の描画領域は９ｍｍ角であり、左端のピッチは555nm
で右端のピッチは556nmでありリニアなチャープ構造に
なっている。半導体レーザーの発振スペクトルは約2nm
に広がった。
ャープ構造に形成した時の概略図を示している。回折格
子の描画領域は９ｍｍ角であり、左端のピッチは555nm
で右端のピッチは556nmでありリニアなチャープ構造に
なっている。半導体レーザーの発振スペクトルは約2nm
に広がった。
【００３１】本発明のコリメートレンズをデフォーカス
したり回折格子を分割構造やチャープ構造にすることで
発振縦モードをマルチ化した半導体レーザーは、注入電
流の変化に対する波長シフトも起こらずある特定の波長
に固定されるため、レンズの色収差に関係なく光ディス
クやレーザープリンタ用の光源として用いることができ
た。また固体レーザーや分極反転型導波路素子の励起光
として、グリーンやブルーの発生実験を行ったところ、
得られた光は環境変化や外部からの振動に強く安定であ
った。
したり回折格子を分割構造やチャープ構造にすることで
発振縦モードをマルチ化した半導体レーザーは、注入電
流の変化に対する波長シフトも起こらずある特定の波長
に固定されるため、レンズの色収差に関係なく光ディス
クやレーザープリンタ用の光源として用いることができ
た。また固体レーザーや分極反転型導波路素子の励起光
として、グリーンやブルーの発生実験を行ったところ、
得られた光は環境変化や外部からの振動に強く安定であ
った。
【００３２】また、本実施例では回折格子を半導体レー
ザーの出射側に設置した構成について説明したが、回折
格子を半導体レーザーの後部に設置した構成において
も、コリメートレンズをデフォーカスしたり回折格子を
分割構造やチャープ構造にすることで、発振縦モードマ
ルチ化が図れ本実施例と同じ効果が得られた。
ザーの出射側に設置した構成について説明したが、回折
格子を半導体レーザーの後部に設置した構成において
も、コリメートレンズをデフォーカスしたり回折格子を
分割構造やチャープ構造にすることで、発振縦モードマ
ルチ化が図れ本実施例と同じ効果が得られた。
【００３３】また、図５(a)において各分割領域から半
導体レーザーの活性層に帰還する光の光量が同じになる
ように領域の面積や回折効率を考慮してグレーティング
を設計すると、図７(b)のようにマルチモード化した半
導体レーザーの各縦モードに対する出力強度が同じにな
り、モード競合が低減でき、より安定に発振した。
導体レーザーの活性層に帰還する光の光量が同じになる
ように領域の面積や回折効率を考慮してグレーティング
を設計すると、図７(b)のようにマルチモード化した半
導体レーザーの各縦モードに対する出力強度が同じにな
り、モード競合が低減でき、より安定に発振した。
【００３４】
【発明の効果】本発明は、可視光及び赤外半導体レーザ
ーと回折格子を組み合わせ、半導体レーザーから出射さ
れる光の一部分を回折格子により光帰還し発振波長を固
定する系において、コリメートレンズをデフォーカス状
態にしたり、回折格子のグレーティング周期を分割構造
またはチャープ構造にすることで、縦モードをマルチ化
することができた。この光源はレンズの色収差にも関係
なく光ディスクやレーザープリンタ用光源に用いること
ができ、また固体レーザーや分極反転導波路素子を安定
に励起すると共に、環境変化や外部からの振動に対して
強い光源が得られので、低ノイズで安定な光源が必要と
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。
ーと回折格子を組み合わせ、半導体レーザーから出射さ
れる光の一部分を回折格子により光帰還し発振波長を固
定する系において、コリメートレンズをデフォーカス状
態にしたり、回折格子のグレーティング周期を分割構造
またはチャープ構造にすることで、縦モードをマルチ化
することができた。この光源はレンズの色収差にも関係
なく光ディスクやレーザープリンタ用光源に用いること
ができ、また固体レーザーや分極反転導波路素子を安定
に励起すると共に、環境変化や外部からの振動に対して
強い光源が得られので、低ノイズで安定な光源が必要と
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】本発明の回折格子により発振波長を固定した半
導体レーザーと内部共振器型固体レーザーを組み合わせ
た短波長光源の概略構成図である。
導体レーザーと内部共振器型固体レーザーを組み合わせ
た短波長光源の概略構成図である。
【図２】本発明の回折格子により発振波長を固定した半
導体レーザーと分極反転型導波路素子を組み合わせた短
波長光源の概略構成図である。
導体レーザーと分極反転型導波路素子を組み合わせた短
波長光源の概略構成図である。
【図３】（ａ）本発明の回折格子により帰還した光が半
導体レーザー活性層端面上で集光状態時の、帰還光ビー
ムプロファイルの概略図である。 （ｂ）本発明の回折格子により帰還した光が半導体レー
ザー活性層端面上で３μｍデフォーカス時の、帰還光ビ
ームプロファイルの概略図である。 （ｃ）本発明の回折格子により帰還した光が半導体レー
ザー活性層端面上で１０μｍデフォーカス時の、帰還光
ビームプロファイルの概略図である。
導体レーザー活性層端面上で集光状態時の、帰還光ビー
ムプロファイルの概略図である。 （ｂ）本発明の回折格子により帰還した光が半導体レー
ザー活性層端面上で３μｍデフォーカス時の、帰還光ビ
ームプロファイルの概略図である。 （ｃ）本発明の回折格子により帰還した光が半導体レー
ザー活性層端面上で１０μｍデフォーカス時の、帰還光
ビームプロファイルの概略図である。
【図４】回折格子の設計原理図である。
【図５】（ａ）本発明のグレーティングの周期が分割構
造である回折格子の概略図である。 （ｂ）本発明のグレーティングの周期がチャープ構造で
ある回折格子の概略図である。
造である回折格子の概略図である。 （ｂ）本発明のグレーティングの周期がチャープ構造で
ある回折格子の概略図である。
【図６】本発明の回折格子により発振波長を固定した半
導体レーザーの概略構成図である。
導体レーザーの概略構成図である。
【図７】（ａ）回折格子により半導体レーザーがマルチ
化した時の縦モードスペクトルである。 （ｂ）グレーティングの領域面積や回折効率を考慮して
回折格子により半導体レーザーがマルチ化し各縦モード
の強度が同じであるときの縦モードスペクトルである。
化した時の縦モードスペクトルである。 （ｂ）グレーティングの領域面積や回折効率を考慮して
回折格子により半導体レーザーがマルチ化し各縦モード
の強度が同じであるときの縦モードスペクトルである。
１０１ 半導体レーザー １０２ コリメートレンズ １０３ フォーカシングレンズ １０４ 回折格子 １０５ 端面 １０６ 活性層 １０７ Nd:YVO4 １０８ 端面 １０９ 出力ミラー １１０ ＫＴＰ ２０１ 半導体レーザー ２０２ コリメートレンズ ２０３ λ／２板 ２０４ フォーカシングレンズ ２０５ 回折格子 ２０６ 端面 ２０７ 端面 ２０８ 活性層 ２０９ 端面 ２１０ 分極反転導波路 ２１１ 端面 ６０１ 半導体レーザー ６０２ コリメートレンズ ６０３ 回折格子
───────────────────────────────────────────────────── 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４−265533（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−361584（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01S 3/094
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体レーザーとフィードバックをかけ
るための回折格子を備え、前記回折格子により半導体レ
ーザーの活性層に光帰還させる光学系において、帰還す
る光が活性層端面でデフォーカス状態にあり、前記半導
体レーザの縦モード状態がマルチモードで発振している
ことを特徴とする光発生装置。 - 【請求項２】 半導体レーザーと前記半導体レーザーか
ら出射される光をコリメートするレンズとフィードバッ
クをかけるための回折格子を備え、前記回折格子により
半導体レーザーの活性層に光帰還させる光学系におい
て、前記コリメートレンズにより活性層に帰還する光が
活性層端面でデフォーカス状態にあることを特徴とする
光発生装置。 - 【請求項３】 半導体レーザーとフィードバックをかけ
るための反射型の回折格子と、固体レーザ材料を備え、
前記回折格子により半導体レーザーの活性層に光帰還さ
せる光学系において、前記回折格子のグレーティング周
期が分割構造またはチャープ構造をもち、前記回折格子
の角度を変えることにより前記半導体レーザの発振波長
を可変し、前記固体レーザ材料の吸収波長に調整できる
構成を有することを特徴とする光発生装置。 - 【請求項４】 半導体レーザーと前記半導体レーザーか
ら出射される光をコリメートするレンズと、フィードバ
ックをかけるための反射型の回折格子と、固体レーザ材
料を備え、前記回折格子により半導体レーザーの活性層
に光帰還させる光学系において、前記回折格子のグレー
ティング周期が分割構造またはチャープ構造をもち、前
記回折格子の角度を変えることにより前記半導体レーザ
の発振波長を可変し、前記固体レーザ材料の吸収波長に
調整できる構成を有することを特徴とする光発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2874693A JP3146717B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 光発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2874693A JP3146717B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 光発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06244505A JPH06244505A (ja) | 1994-09-02 |
| JP3146717B2 true JP3146717B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=12256984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2874693A Expired - Fee Related JP3146717B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 光発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3146717B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112004000773B4 (de) * | 2003-05-09 | 2018-09-27 | Hamamatsu Photonics K.K. | Halbleiterlaservorrichtung |
| US20060203873A1 (en) * | 2003-07-31 | 2006-09-14 | Xin Gao | Semiconductor laser diode |
| JP2005191094A (ja) | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ装置 |
-
1993
- 1993-02-18 JP JP2874693A patent/JP3146717B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06244505A (ja) | 1994-09-02 |
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