JP6028510B2 - 半導体レーザモジュール - Google Patents
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(2m−1)×λ/(2n)
を満たし、光出射端面からのレーザビームの出射方向に対しては、
λ/n
を満たしていてもよい。この場合、上述した、光を弱め合う干渉と光を強め合う干渉とを適切に生じさせることができる。
φ=tan−1{sinθ/(2cos2(θ/2))}
を満たし、
λ/(n×sinθ)
を満たし、格子構造の一方の基本並進ベクトルに直交する方向での格子点の周期が、mを任意の自然数としたときに、
(2m−1)×λ/(2n)
を満たしていてもよい。この場合、各レーザビームの出射角度を適切に設定することができる。
複数の領域が並ぶ前記方向に平行な座標軸をX軸として、X軸に沿った位置Xにおける、活性層が延びる方向に平行な平面内における複数の曲面の各々の曲率半径r(X)は、位置Xにおける平板集光要素の屈折率をn(X)とし、位置Xにおいて対物面から出射されるレーザビームが光出射端面の法線に対してなす角度をθout(X)とし、θout(X)=0である場合の平板集光要素のX軸方向の焦点距離をf0として、
r(X)=f0・{n(X)−1}/cos(θout(X))
に基づいて決定されている、ことを特徴とする。
・コンタクト層6:P型のGaAs/50〜500nm
・上部クラッド層5:P型のAlGaAs(Al0.4Ga0.6As)/1.0〜3.0μm
・フォトニック結晶層4:
基本層4A:GaAs/50〜400nm
埋め込み層(異屈折率部)4B:AlGaAs(Al0.4Ga0.6As)/50〜400nm
・上部光ガイド層3C:
上層:GaAs/10〜200nm
下層:p型または真性のAlGaAs/10〜100nm
・活性層3B(多重量子井戸構造):
AlGaAs/InGaAs MQW/10〜100nm
・下部光ガイド層3A:AlGaAs/0〜300nm
・下部クラッド層2:N型のAlGaAs/1.0〜3.0μm
・半導体基板1:N型のGaAs/80〜350μm
λ0/n1
に設定されている。λ0は、レーザ光の、真空中での波長である。n1は、第一フォトニック結晶層41における光の等価屈折率である。
2−1/2×λ0/n1
に設定されている。この場合も、主要光波の進行方向は、図中の矢印で示されるように、X軸方向及びY軸方向に沿う方向となる。
λ0/n1
に設定されている。この場合、主要光波の進行方向は、図中の矢印で示される60°間隔の方向となる。図7の(c)では、埋め込み層4Bは、三角格子のJ点にそれぞれ配置されている。埋め込み層4Bの周期P4は、
2×3−1/2×λ0/n1
に設定されている。この場合、主要光波の進行方向は、図中の矢印で示される60°間隔の方向となる。
φ=tan−1{sinθ/(2cos2(θ/2))}
を満たしている。
λ0/(n2×sinθ)
を満たしている。第二フォトニック結晶層43における埋め込み層4Bの格子構造の一方の基本並進ベクトルに直交する方向での格子点の周期P6は、mを任意の自然数としたときに、
(2m−1)×λ0/(2n2)
を満たしている。n2は、第二フォトニック結晶層43における光の等価屈折率である。
(2m−1)×λ0/(2n2)
に設定されている。光出射端面LESに平行なX軸方向での埋め込み層4Bの周期は、
λ0/(n2×sinθ)
に設定されている。
φ=tan−1{sinθ/(2cos2(θ/2))}
を満たし、第二フォトニック結晶層43における埋め込み層4Bの格子構造の一方の基本並進ベクトルに沿う方向での格子点の周期が、
λ0/(n2×sinθ)
を満たし、第二フォトニック結晶層43における埋め込み層4Bの格子構造の一方の基本並進ベクトルに直交する方向での格子点の周期が、mを任意の自然数としたときに、
(2m−1)×λ0/(2n2)
を満たしている。
r(X)=f0・{n(X)−1}/cos(θout(X) ・・・ (1)
r(X)=f(X)・{n(X)−1} ・・・ (2)
f(X)≒f0/cos(θout(X)) ・・・ (3)
θin=sin−1(sinθout/n2)
を満たす。このとき、第二フォトニック結晶層43から光出射端面LESに至るレーザビームとy軸方向とが成す角をθdifとすると、
θdif=γ−θin
を満たす。
φ=tan−1{sinθdif/(2cos2(θdif/2))}
を満たしている。第二フォトニック結晶層43における埋め込み層4Bの格子構造の一方の基本並進ベクトルに沿う方向での格子点の周期P5は、
λ0/(n2×sinθdif)
を満たしている。第二フォトニック結晶層43における埋め込み層4Bの格子構造の一方の基本並進ベクトルに直交する方向での格子点の周期P6が、mを任意の自然数としたときに、
(2m−1)×λ0/(2n2)
を満たしている。
θdif=γ
θin=0
θout=0
を満たす。
γ=45°
n2=3.36
λ0=970nm
に設定されている。
Claims (15)
- 端面発光型の半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子の光出射端面に対向して配置される平板集光要素と、を備え、
前記半導体レーザ素子は、
複数のレーザビームを生成し、生成した複数のレーザビームを同一の方向に出力する発振部と、
前記発振部から同一の方向に出力された複数のレーザビームをそれぞれ異なる方向に偏向して前記光出射端面から出射させる偏向部と、を備え、
前記発振部は、
基板上に形成された下部クラッド層と、
上部クラッド層と、
前記下部クラッド層と前記上部クラッド層との間に介在する活性層と、
前記活性層と前記上部及び下部クラッド層の少なくともいずれか一方との間に介在する第一フォトニック結晶層と、
前記活性層における、前記光出射端面に平行で且つ前記活性層が延びる方向に並んで位置する複数の領域に駆動電流を供給するための複数の駆動電極と、を有し、
前記偏向部は、
第二フォトニック結晶層を有し、
前記第一フォトニック結晶層は、前記複数の領域に対応する領域にわたり、周囲と屈折率が異なる異屈折率部の配列周期が同じとされた周期構造を有し、
前記第二フォトニック結晶層は、前記複数の領域に対応する領域毎に、周囲と屈折率が異なる異屈折率部の配列周期が異なる周期構造を有し、
前記平板集光要素は、前記光出射端面に対向する側と反対側に対物面を有し、
前記対物面は、前記光出射端面に直交する方向から見て前記複数の領域が並ぶ方向に配列された複数の曲面を含んでおり、
前記複数の曲面の各々は、前記半導体レーザ素子から当該曲面に入射するレーザビームに垂直な平面に接しており、
前記複数の領域が並ぶ前記方向に平行な座標軸をX軸として、前記X軸に沿った位置Xにおける、前記活性層が延びる方向に平行な平面内における前記複数の曲面の各々の曲率半径r(X)は、位置Xにおける前記平板集光要素の屈折率をn(X)とし、位置Xにおいて前記対物面から出射されるレーザビームが前記光出射端面の法線に対してなす角度をθout(X)とし、θout(X)=0である場合の前記平板集光要素のX軸方向の焦点距離をf0として、
r(X)=f0・{n(X)−1}/cos(θout(X))
に基づいて決定されている、
ことを特徴とする半導体レーザモジュール。 - 前記複数の曲面の各々は、決定された前記曲率半径に基づく曲率に対して、収差補正のために非球面化されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記複数の曲面は、前記半導体レーザ素子から当該曲面に入射するレーザビームが前記光出射端面の法線に対してなす角度が大きい曲面ほど、前記光出射端面との距離が短い、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記複数の曲面の各々は、前記活性層が延びる方向に垂直な方向の曲率を有する、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第二フォトニック結晶層は、前記複数の領域に対応する前記領域毎で、前記発振部からのレーザビームの出力方向と同じ方向に透過する光を弱め合う干渉を生じさせると共に、前記光出射端面からのレーザビームの出射方向に回折する光を強め合う干渉を生じさせる、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記半導体レーザ素子の厚み方向から見た場合、
前記偏向部における光の等価屈折率をnとし、前記発振部から出力されたレーザビームの波長をλとして、前記第二フォトニック結晶層の前記周期構造が、
前記発振部からのレーザビームの出力方向と同じ方向に対しては、mを任意の自然数としたときに、
(2m−1)×λ/(2n)
を満たし、前記光出射端面からのレーザビームの出射方向に対しては、
λ/n
を満たしている、
ことを特徴とする請求項5に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記半導体レーザ素子の厚み方向から見た場合、
前記第二フォトニック結晶層における前記異屈折率部は、その格子構造の格子点位置に配置されており、
前記格子構造の二つの基本並進ベクトルがなす角をφとし、
前記格子構造の一方の前記基本並進ベクトルに直交する方向とレーザビームの出射方向とがなす角をθとして、
φ=tan−1{sinθ/(2cos2(θ/2))}
を満たし、
前記偏向部における光の等価屈折率をnとし、前記発振部から出力されたレーザビームの波長をλとして、
前記格子構造の前記一方の基本並進ベクトルに沿う方向での格子点の周期が、
λ/(n×sinθ)
を満たし、前記格子構造の前記一方の基本並進ベクトルに直交する方向での格子点の周期が、mを任意の自然数としたときに、
(2m−1)×λ/(2n)
を満たしている、
ことを特徴とする請求項5に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第一フォトニック結晶層の格子構造は、正方格子又は三角格子である、
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記第一フォトニック結晶層と前記第二フォトニック結晶層とが、同一層に位置している、
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。 - コンタクト層が、前記上部クラッド層上に形成されており、
前記複数の駆動電極は、前記コンタクト層上における前記複数の領域に対応する領域に配置され、
前記コンタクト層上における前記複数の駆動電極が配置された前記領域以外の領域を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に配置され、前記複数の駆動電極のうち対応する駆動電極と電気的に接続された複数の電極パッドと、を更に備える、
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記複数の駆動電極を覆う絶縁膜を更に備える、
ことを特徴とする請求項10に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記半導体レーザ素子が実装される基板を更に備え、
前記基板には、前記半導体レーザ素子が備える前記複数の電極パッドのうち対応する電極パッドにそれぞれ電気的に接続される複数の基板側電極パッドと、前記複数の基板側電極パッドに電気的に接続されると共に前記半導体レーザ素子を駆動するための駆動回路と、が配置されている、
ことを特徴とする請求項10又は11に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記複数の電極パッドと前記複数の基板側電極パッドとが、ワイヤボンディングにより接続されている、
ことを特徴とする請求項12に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記複数の電極パッドと前記複数の基板側電極パッドとが、フリップチップボンディングにより接続されている、
ことを特徴とする請求項12に記載の半導体レーザモジュール。 - 記憶手段と、
前記半導体レーザ素子及び前記記憶手段に接続された駆動手段と、を更に備え、
前記記憶手段は、レーザビームを出射する方向に関する情報と、該方向にレーザビームを出射するために駆動電流を供給する駆動電極に関する情報と、を対応付けた対応情報を予め記憶しており、
前記駆動手段は、
レーザビームを出射する方向に関する情報及び前記記憶手段に記憶された前記対応情報に基づいて、前記複数の駆動電極から駆動電極を選択する選択部と、
前記選択部により選択された駆動電極に駆動電流を供給する駆動電流供給部と、を有し、
前記対応情報は、前記駆動電極を選択する信号と、前記駆動電極を選択する信号により選択された前記駆動電極に駆動電流が供給されることにより前記半導体レーザ素子から出射されたレーザビームの方向と、の関係に基づいて予め決定された情報である、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザモジュール。
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