JPH036076A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、コンパクトディスクやレーザディスク等に用
いられている半導体レーザ（略称ＬＤ）の発振戻り光に
よる発振光の雑音を低減させる半導体レーザ装置に関す
る。

［従来の技術］ 現在、コンパクトディスクやレーザディスク等に用いら
れている半導体レーザ（略称ＬＤ）が用いられている。

発振されたレーザ光の内、幾分かは、レンズやデバイス
内の反射によって、半導体レーザ発振素子に戻ってきて
しまう。

この戻り光は、モードホッピングを引き起こし、半導体
レーザ素子の光の発振を不安定にしてしまう原因となり
、コンパクトディスクやレーザディスクにおけるノイズ
となってあられれる。

これを防止するように、半導体レーザ素子を覆うキャッ
プのレーザ光を出射する窓に、ファラデー回転素子を設
けた半導体レーザ素子用キャップが提案されている（特
願平１−８５７０２号）［発明が解決しようとする課題
］ しかしながら、ただ単にファラデー回転素子を半導体レ
ーザ素子用キャップの窓材に用いてしまうと、半導体レ
ーザ素子から発振されたレーザ光は、ファラデー回転素
子の表面で反射してしまい、この近端反射が生じてしま
うとかえって戻り光雑音を大きくしてしまう。

第３図はマルチモード発振をする半導体レーザの放射特
性を示す図である。第３図において、半導体レーザ３０
から発振された放射光３１．３２について、この放射方
向に垂直な面内において、Ｘ、Ｙ軸を夫々強度として、
これに垂直に交差する方向Ｙ、Ｘでの各位置における分
布（垂直横モード７及び水平横モード）３４．３５を求
めたものが、第４図（ａ）、第４図（ｂ）である。

第４図（ａ）、第４図（ｂ）は、放射角度が大きくなる
に従って、半導体レーザの光出力が次第に弱くなってい
くことを示している。

半導体レーザ素子から放射された光は、マルチモードで
ある場合は、第３図、第４図のように発散していく。こ
の放射される全ての光の近端反射を防ぐために、ファラ
デー回転素子を傾斜させるとＬＤ自体が大型化してしま
う。

従って、効率の良いファラデー回転素子の傾斜角度を設
定することか重要になってくる。

そこで、本発明の技術的課題は、戻り光り雑音の少なく
、効率の良い傾斜角度を有するファラデー回転素子を備
えたキャップを有する半導体レーザ装置を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、シングルモード発振をする半導体レー
ザ素子を覆うキャップに、磁気飽和した状態で光偏波面
を４５度回転させることができるファラデー回転子を取
り付けて、前記ファラデー回転子により前記半導体レー
ザ素子からの出射光の反射戻り光を防止する半導体レー
ザ装置において、前記ファラデー回転素子は前記半導体
レーザ素子からの発振光強度が最大光強度分布の出力の
３０％以下の光強度を示す放射角度成分を直角に入射さ
せるような面上に配されていることを特徴とする半導体
レーザ装置が得られる。

［作　用］ 原理的に半導体レーザ発振素子に戻ってくる戻り光は、
雑音防止のために完全に遮断することが難しいが、シン
グルモードの発振においては、発振偏波に対して直交す
る偏波を持つ戻り光であれば、雑音発生の原因とならな
い。

従って、偏光素子を持つ光アイソレータを用いる必要は
ない。つまり、ファラデー回転素子のみを用い、発振−
波を４５度回転させ、半導体レーザ発振素子に戻る反射
戻り光が、発振偏波に対して直交するようにすれば、光
雑音を低減し、戻り光を低減させる、言わば、光アイソ
レータとして充分機能することになる。本発明の半導体
レーザ装置においては、シングルモード発振をする半導
体レーザ素子を覆うキャップ、磁気飽和した状態で光偏
波面を４５度回転させることができるファラデー回転子
を取り付けて、前記半導体レーザ素子からの出射光の反
射戻り光を防止する機能を備えている。

このファラデー回転素子は、この半導体レーザ素子から
の発振光強度が最大光強度分布の出力の３０％以下の光
強度を示す放射角度成分を直角に入射させるような面上
に配されている。

このため、安定な光を発振させることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図（ａ）及び第１図（ｂ）は本発明の第１の実施例
に係る半導体レーザ装置の構成を示す図で、（ａ）は斜
視図、（ｂ）は断面図である。

第１図（ａ）及び第１図（ｂ）において、半導体レーザ
装置１０は、シングルモードの光を発振するレーザチッ
プ１を固定し、下端に延在する３本のビン２ａを有する
半導体レーザ素子と、下端に鍔状の板体３ａを有し、こ
のレーザチップ１を覆う筒状のキャップ３と、このキャ
ップの上端に傾斜して設けられたファラデー回転素子４
と、このファラデー回転素子４の周囲に配され、レーザ
チップ１から放射された光１ａの放射方向に磁化Ｍされ
た筒状マグネット５とを備えている。

筒状のキャップ３の先端は、光の出力偏波に対して、所
定角度θをもって傾斜して配されている。

また、ファラデー回転素子４はＡＲコートを施されてい
る。

第２図（ａ）及び第２図（ｂ）は本発明の第２の実施例
に係る半導体レーザ装置の構成を示す図で、（ａ）は斜
視図、（ｂ）は断面図である。

第２図（ａ）及びＴＪ２図（ｂ）において、半導体レー
ザ装置２０は、レーザチップ１１を固定し、下端に延在
する３本のビン１２ａを有する半導体レーザ素子と、レ
ーザチップ１１から放射されたシングルモードの光１１
ａの放射方向に磁化Ｍされた筒状マグネット２１と、こ
のマグネット２１内にレーザ光１１ａの偏波に対して、
所定角度θをもって傾斜して配されているファラデー回
転素子２３とを備えている。

また、ファラデー回転素子２３は第１の実施例と同様に
、ＡＲコートを施されている。

尚、図中の符号１２ｂは、１２ａから１２を貫通して延
出した通電用のビンの一端である。

第１及び第２の実施例の実施例に使用した、ＡＲコート
を施したファラデー回転素子は、０．　３％以下の反射
係数を持つので、ある程度の光出力の強い領域で近端反
射がおこならなければ、充分な機能が得られることにな
る。

従って、最大反射戻り光強度を半導体レーザの最大光出
力の０．１％以下にするには、反射戻り光となる光の光
強度を３０％以下にすれば良いことになる。

この反射戻り光となる光の光強度を３０％にするために
は、半導体レーザからの光を入射するファラデー回転素
子は、この半導体レーザ素子の発振面に対しての傾斜角
度θを、例えば、第４図（ａ）及び（ｂ）を例に挙げる
と、第４図（ａ）または（ｂ）のような最大出力光の強
度の３０％となる角度θ゛２　θ゛°に調整されなけれ
ばならない。

従って、本実施例では、半導体レーザ装置において、フ
ァラデー回転素子を傾斜角度θが、その半導体レーザ光
の光強度が最大光分布の３０％以下の光強度を示す放射
角度の成分が直角に入射するような面上になるように（
即ち、偏波に傾斜して）、半導体レーザ用キャップに取
り付けている。

このことによって、ファラデー回転素子自体での戻り光
を、実質、全体光量の０．００１％以下に抑えることが
できるため、反射戻り光による雑音を防止することがで
きる。これは、この半導体レーザを用いるコンパクトデ
ィスクにおけるノイズ防止にもつながってくる。

本発明の実施例に係る半導体レーザ装置の製造方法につ
いて述べる。

第１図に示す第１の実施例の半導体レーザ装置は次のよ
うに製造された。比較のために、ファラデー回転素子が
傾斜していない半導体レーザ装置を製造した。夫々のフ
ァラデー回転素子４は、（ＧｄＢｌ）３　　（ＦｅＡＩ
Ｇａ）５０１２なる組成のガーネット厚膜４ａをＬＰＥ
法で育成し、ファラデー回転角が４５度となるように研
磨加工を施した。この研磨加工終了時のファラデー回転
角は、傾斜型に用いたものが４４．８ｄｅｇで、傾斜し
ていない比較例では、４４．６ｄｅｇで、夫々挿入損失
２．１ｄＢ、消光比が３５ｄＢ以上であった。

次に、これらのファラデー回転素子に、両面対空気ＡＲ
コートを施し、反射係数を０．３％以下に抑えた。

マグネット５は、希土類プラスチックマグネットに防塵
用塗装を施し、ファラデー回転素子にかかるビーム出射
方向の磁界強度が５００　０ｅ以上になるように、設計
製作したものを用いた。

半導体レーザ発振素子１は、シングルモードの発振で波
長０．７８μｍ（規定値）、最大放射発散角（ビームの
拡がり角ψ）は４８ｄｅｇのものを用いた。傾斜角度θ
の決定は、（最大放射発散角度／２）Ｘｏ、２５を基に
算出し、６ｄｅｇとした。

このマグネット５、半導体レーザ発振素子１、ファラデ
ー回転素子４は、第１図のように別のＬＤキャップ２を
６ｄｅｇ傾くように斜めに研磨し、ガーネット膜４側が
、ビーム出射側になるように、配置して接着して、半導
体レーザ装置゛（第１の実施例）とした。

これとは別に、比較のために、実施例と同様のマグネッ
ト５、実施例と同様の半導体レーザ発振素子１、前述し
たファラデー回転素子５４を用意し、まず、第５図のよ
うに、ＬＤキャップ５３上に丸く切り抜いたガーネット
膜５４をガーネットＭ　５４　ａ側が半導体レーザ発振
素子１からのビーム出射側になるように配置して接着し
て、比較例の半導体レーザ装置５０とした。

第１図、第５図のように、マグネット５は、夫々のガー
ネット膜の中心点がマグネット中間位置に位置するよう
に浮かせて接着した。マグネット５の磁化方向は、第１
図及び第５図に示した方向Ｍとなるように配置した。

このようにして製作したファラデー回転素子付きの半導
体レーザ装置１０．５０を用いて、発振光に対する反射
光の比率によって、どの程度の戻り光雑音が防止できる
かを調査した。

この時の半導体レーザ１の出力は、波長ｏ、７８μｍで
ガーネット膜の挿入損失を考慮して、５μｍとした（素
子出力は３　ｍ　Ｗ　）。

Ｍ１定結果は、比較例及び第１の実施例の双方とも光ア
イソレータ付きであれば、１，０％の戻り光に対しても
一１４０ｄＢ以下のＲＩＮ特性を示し、安定な出力が得
られることが分かった。

また、傾斜型と無傾斜型の比較を行うために、第１の実
施例及び比較例において、同一なシングルモード半導体
レーザ素子を使用して、光スペクトルの測定を行ったと
ころ、比較例の半導体レーザ装置５０では、使用波長付
近での小さなモードホッピングが確認されたものの、第
１の実施例の半導体レーザ装置１０では確認できなかっ
た。

従って、傾斜型である第１及び第２の実施例の半導体レ
ーザ装置１０．２０の優れていることが証明された。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、戻り光り雑音の
少なく、安定な光を発生するとともに、効率の良い傾斜
角度を有するファラデー回転素子を備えた半導体レーザ
素子用キャップを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施例に係る
半導体レーザ装置の構成を示す図で、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は断面図、第２図（ａ、　）及び（ｂ）は本発明
の第２の実施例に係る半導体レーザ装置の構成を示す図
で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図、第３図は半導体
レーザの放射パターンを示す図、第４図は半導体レーザ
の放射角度における光出力特性を示す図、第５図は比較
例に係る半導体レーザ装置を構成を示す断面図である。 図中１はレーザチップ、２は台座、２ａはピン、３ａは
鍔、３はキャップ、４はファラデー回転素子、４ａはガ
ーネット膜、５はマグネット、８はピン、１０は半導体
レーザ装置、１１はレーザチップ、１２ａ、１２ｂはピ
ン、２１はマグネット、２３はファラデー回転素子、３
０は半導体レーザチップ、３１は放射光、３４は放射光
の垂直横モード、３５は放射光の水平横モード、５ｏは
半導体レーザ装置、５３はキャップ、５４はファラデー
回転素子である。 第１図（（１） 第３図 と 第４図 第２図（α） 第２図（ｂ） 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シングルモード発振をする半導体レーザ素子を覆う
   キャップに、磁気飽和した状態で光偏波面を４５度回転
   させることができるファラデー回転子を取り付けて、前
   記ファラデー回転子により前記半導体レーザ素子からの
   出射光の反射戻り光を防止する半導体レーザ装置におい
   て、 前記ファラデー回転素子は、前記半導体レーザ素子から
   の発振強度を示す光強度が最大光強度分布の出力の３０
   ％以下の光強度を示す放射角度成分を直角に入射させる
   面上に配されていることを特徴とする半導体レーザ装置
   。