JPH04150083A - Semiconductor raman laser - Google Patents

Semiconductor raman laser

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JPH04150083A
JPH04150083A JP27411190A JP27411190A JPH04150083A JP H04150083 A JPH04150083 A JP H04150083A JP 27411190 A JP27411190 A JP 27411190A JP 27411190 A JP27411190 A JP 27411190A JP H04150083 A JPH04150083 A JP H04150083A
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core
stokes
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潤一 西澤
Ken Sudo
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Abstract

PURPOSE:To enable a threshold value of an excitation light to be extremely small by including an Al-Ga-P clad layer which surrounds a GaP core layer and a multilayer dielectric film with a high transmission for the excitating light at a core part of an end face at an incidence side. CONSTITUTION:A Gap core layer 11 is surrounded by an Al-Ga-P clad layer 12. Then, a multilayer dielectric film 16 with a high transmission for the excitating light and a high transmission for a first Stokes light is formed by deposition on the GaP core layer 11, the Al-Ga-P clad layer 12 surrounding it, and an end face at an incidence side of a layer part of the core 11. Further, a selective transmission/reflection film 17 is used for an end face at output side. Then, the entered laser beam is reflected by both end faces 16 and 17, thus resulting in laser oscillation. Also, no windows are provided on the incidence end face, thus enabling loss due to the windows for the Stokes light to be excluded and obtaining a high reflectivity so that a threshold value power density can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は、光通信及び光計測に利用され得る半導体ラマ
ンレーザに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor Raman laser that can be used for optical communication and optical measurement.

[従来の技術] 本発明者らは、特公昭51−17397号公報やrエサ
キダイオードと長波長レーザー」と題する電子技術第7
巻第3号第102〜106頁(1965年発行)の論文
等により半導体ラマンレーザの提案を行っており、この
技術に基づいて小型化可能な導波路形半導体ラマンレー
ザを実現し、” AppliedPhysics Le
tterJVol、 51(18)第1457頁(19
87年発行)においてrLateral optica
l confinementof  the  het
erostructure  5eIliconduc
tor  Ramanlaser Jと題する論文にて
発表している。
[Prior Art] The present inventors have published Japanese Patent Publication No. 51-17397 and Electronic Technology No.
We have proposed semiconductor Raman lasers in papers such as Vol. 3, No. 102-106 (published in 1965), and based on this technology we have realized a waveguide-type semiconductor Raman laser that can be miniaturized.
terJVol, 51(18), page 1457(19
(published in 1987), rLateral optica
Confinement of the het
erostructure 5eIliconduc
tor Ramanlaser J.

この導波路形半導体ラマンレーザは第3図に示すように
、GaP基板3上に、GaPコア層1及びAlxGa1
−0Pクラッド層2を形成すると共に、GaP補助層4
をこれらの上側に形成し、次いでこれらの一部に多層誘
電体反射膜6を形成し且つリソグラフィ技術により励起
光入射窓8を設けることにより構成されており、このラ
マンレーザに、GaPに対して透明な領域の任意の周波
数ω、を持つレーザ光で励起することにより、ストーク
ス光ω、の発振を得ることができる。
As shown in FIG. 3, this waveguide type semiconductor Raman laser has a GaP core layer 1 and an AlxGa1 layer on a GaP substrate 3.
-0P cladding layer 2 is formed, and GaP auxiliary layer 4 is formed.
is formed on top of these, then a multilayer dielectric reflective film 6 is formed on a part of these, and an excitation light entrance window 8 is provided using lithography technology. Oscillation of Stokes light ω can be obtained by excitation with a laser beam having an arbitrary frequency ω in the range.

ここで、ω、とω、の関係は光学フォノン周波数をω、
とすると ω1.−ωS+ω、h(1) の関係にある。
Here, the relationship between ω and ω is the optical phonon frequency ω,
Then ω1. The relationship is -ωS+ω, h(1).

ところで、半導体ラマンレーザは、励起光の周波数を任
意に選択し、上記関係を満たす任意の周波数ω、を増幅
発振させることができる光の周波数選択形増幅発振器で
あり、本発明者らによる特開昭62−219992号公
報で開示されているように、現在のpinホトダイオー
ドや雪崩ホトダイオードで直接検波できないテラヘルツ
帯に達するような広帯域変調された光波の光ヘテロダイ
ン検波の手段となる。
Incidentally, a semiconductor Raman laser is an optical frequency selective amplification oscillator that can arbitrarily select the frequency of pumping light and amplify and oscillate an arbitrary frequency ω that satisfies the above relationship. As disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-219992, it is a means for optical heterodyne detection of broadband modulated light waves that reach the terahertz band, which cannot be detected directly by current pin photodiodes or avalanche photodiodes.

ストークス光の発振を得ようとする場合、コア部分に周
波数ω、のレーザ光を入射することが必要であるが、従
来の方式のものは、第1図に示ずごと(高反射率誘電膜
6を両端面に蒸着し、その一部分にリソグラフィ技術に
より励起光入射窓8を開口していた。この高反射率誘電
体膜6は上記rLateral optical co
nfinen+entof、the heter。
In order to obtain Stokes light oscillation, it is necessary to inject a laser beam with a frequency of ω into the core part. 6 was vapor-deposited on both end faces, and an excitation light entrance window 8 was opened in a part thereof by lithography technology.This high reflectance dielectric film 6
nfinen+entof, the heter.

5tructure semiconductor R
aman 1aser Jに記載しているように、Si
O□とTiO□をλ/4ごとの厚さで10〜15層交互
に蒸着し、反射率90〜99%の間の適宜の値を実現し
ている。
5structure semiconductor R
As described in Aman 1aser J, Si
10 to 15 layers of O□ and TiO□ are deposited alternately to a thickness of λ/4 to achieve a reflectance of 90 to 99%.

〔発明が解決しようとする課題] ところで、レーザダイオードは種々任意の波長が得られ
るので、ラマンレーザの励起光源として最適であるが、
光強度が大きくない。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, laser diodes are ideal as excitation light sources for Raman lasers because they can provide various arbitrary wavelengths.
The light intensity is not high.

したがって、励起光のしきい値光強度を低くすることが
必要であるが、そのためにはコア断面積(ストライプの
輻×ストライプの厚み)を小さくすることが必要である
。すなわち、ラマンレーザ内の増幅度は励起光パワー密
度に比例するからである。
Therefore, it is necessary to lower the threshold light intensity of the excitation light, which requires reducing the core cross-sectional area (stripe radius x stripe thickness). That is, the amplification degree within the Raman laser is proportional to the pumping light power density.

しかしながら、リソグラフィ技術をもってしては、励起
光入射窓8を5μ×5μ以下にすることは困難であり、
しかもストークス光に対しては、このような励起光入射
窓8を開口することは損失となることから、90〜99
%の高反射率を存するように該反射率膜を蒸着したとし
ても、実質反射率は70%程度あるいはそれ以下にも低
下していたため、コア断面積を小さくすることによる効
果が得られず、励起光の低しきい値化が達成され得ない
という問題があった。
However, with lithography technology, it is difficult to make the excitation light entrance window 8 smaller than 5μ x 5μ.
Moreover, for Stokes light, opening such an excitation light entrance window 8 results in a loss;
Even if the reflectance film was deposited so as to have a high reflectance of 70%, the actual reflectance was reduced to about 70% or even lower, so the effect of reducing the core cross-sectional area could not be obtained. There was a problem in that it was not possible to achieve a low threshold of excitation light.

本発明は上記問題点に鑑み、簡単な構造で容易に製造す
ることができ、しかも励起光のしきい値を非常に小さく
することが可能な、半導体ラマンレーザを提供すること
を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor Raman laser that has a simple structure, can be easily manufactured, and can have a very small threshold of excitation light.

(課題を解決するための手段) 上記目的は、本発明によれば、GaPコア層とこのコア
層を囲む^lうGa、−XPクラッド層と少なくとも入
射側端面のコア部分に励起光に対して襄い透過率を存し
第一ストークス光に対して高い反射率を有する多層誘電
体膜とを含む半導体ラマンレーザにより、達成される。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, the above object is achieved by providing a GaP core layer, a Ga, -XP cladding layer surrounding the core layer, and at least the core portion of the incident side end face with respect to excitation light. This is achieved by a semiconductor Raman laser including a multilayer dielectric film having a low transmittance and a high reflectance for the first Stokes light.

本発明によれば、さらに、出力側端面のコア部分に、第
二ストークス光に対して高い透過率を有し且つ第一スト
ークス光に対して高い反射率を有する多層誘電体膜を形
成することができる。
According to the present invention, a multilayer dielectric film having a high transmittance for the second Stokes light and a high reflectance for the first Stokes light is further formed in the core portion of the output end face. I can do it.

前記GaP コア層は、レンズ又は光ファイバによって
入射する励起レーザ光のビームの回折限界程度あるいは
それ以下の大きさの断面を有するものとする。
The GaP core layer has a cross section of a size equal to or smaller than the diffraction limit of a beam of excitation laser light incident through a lens or an optical fiber.

〔作 用〕 本発明によれば、少なくとも励起光の入射端面に、励起
光ω、に対して高い透過率を有すると共に、ストークス
光ω、に対しては逆に高い反射率を有する選択波長形の
菓着膜が草着形成されていることから、これによって入
射光はコア断面積全体を照射すればよいので、該コア断
面積を従来のものに比べて非常に小さくすることができ
、レンズやファイバを使った入射ビームの絞り込みもご
く容易になる。即ち、従来の方式ではコア断面積が40
μm×10μmが実質的な限界であったが、本発明によ
ればコア断面積を1 umX 1 pmと小さくするこ
とができる。
[Function] According to the present invention, a selective wavelength shape having high transmittance for the excitation light ω and conversely a high reflectance for the Stokes light ω is provided at least at the incident end face of the excitation light. Since the adhesive film of the lens is formed as a weed, the incident light only needs to irradiate the entire core cross-sectional area, so the core cross-sectional area can be made very small compared to conventional lenses. It also becomes very easy to narrow down the incident beam using a fiber. That is, in the conventional method, the core cross-sectional area is 40
The practical limit was μm×10 μm, but according to the present invention, the core cross-sectional area can be reduced to 1 um×1 pm.

マタ、従来型のラマンレーザのように、励起光の入射端
面に窓の開口を形成する必要もないので、リソグラフィ
を必要としないばかりでなく、レーザの製作が極めて容
易となる。
Unlike conventional Raman lasers, there is no need to form a window opening on the excitation light incident end face, so not only does lithography not be required, but the laser is extremely easy to manufacture.

更に、本発明によれば、ストークス光に関して励起光入
射窓による損失がないことから、高い反射率が得られる
結果となり、しきい値光パワー密度を低くすることがで
きる。従来型のラマンレーザによれば、励起光入射窓を
形成していたため、しきい値パワー密度が大きく、少な
くとも】W以上の入射光強度を必要としていたが、本発
明によれば、IW以下の出力でよく、光パワー密度は上
記した従来型のものに比し同し入射強度に対して400
倍にも達し得る。
Further, according to the present invention, since there is no loss of Stokes light due to the excitation light entrance window, a high reflectance can be obtained and the threshold light power density can be lowered. According to the conventional Raman laser, the threshold power density is large because an excitation light entrance window is formed, and an incident light intensity of at least ]W or more is required, but according to the present invention, an output of less than IW is required. The optical power density is 400% for the same incident intensity compared to the conventional type mentioned above.
It can even double.

なお、従来方式では入射光の多重内部反射効果があるの
で、実質入射光は内部を2〜3往復しており、これに対
して本発明では1往復であるから、実質的には200倍
程度であるが、効果が著しいことは明白である。
In addition, in the conventional method, there is a multiple internal reflection effect of the incident light, so the incident light actually makes two to three round trips inside the system, whereas in the present invention, it only makes one round trip, so it is actually about 200 times more efficient. However, it is clear that the effect is significant.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on examples.

第1図は、本発明のラマンレーザ10の入射端面の構造
を示し、また第2図はその軸方向の断面の構造を示す模
式図である。
FIG. 1 shows the structure of the incident end face of the Raman laser 10 of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of its axial cross section.

第1図及び第2図において、11はGaPコア層、12
はAlx Ga1−x Pクラッド層、13はGaP基
板、14はGaP補助層である。16は、励起光に対し
て高い透過率を有し且つ第一ストークス光に対して高い
反射率を有する多層誘電体膜であり、5 B電体膜16
はGaPコア層11とこのコア層11を囲むAlxGa
1−アPクラッド層12及びコア11部分の入射側端面
に莫着形成されている。
In FIGS. 1 and 2, 11 is a GaP core layer; 12 is a GaP core layer;
1 is an Alx Ga1-x P cladding layer, 13 is a GaP substrate, and 14 is a GaP auxiliary layer. 16 is a multilayer dielectric film having high transmittance for excitation light and high reflectance for first Stokes light;
is the GaP core layer 11 and the AlxGa surrounding this core layer 11.
1-A bonding layer is formed on the incident side end face of the 1-A P cladding layer 12 and core 11 portion.

このような選択透過反射膜16は従来知られている多層
誘電体膜により構成され得る。「レーザーハンドブック
」 (レーザー学会編、オーム社発行)にも記載されて
いるように、たとえばTi0zと5iozとをλ/4ず
つの厚さで中心波長λLの多層膜を2組互いにλの間隔
で張り合わせた構成のものを、15〜20層積層するこ
とにより、λ、にて透過率T=90〜95%、λ、で反
射率R=98〜99%が得られる。
Such a selective transmission reflection film 16 may be constituted by a conventionally known multilayer dielectric film. As described in the "Laser Handbook" (edited by the Laser Society of Japan, published by Ohmsha), for example, two sets of Ti0z and 5ioz multilayer films with a thickness of λ/4 and a center wavelength of λL are formed at a distance of λ from each other. By laminating 15 to 20 layers of laminated structures, it is possible to obtain a transmittance T of 90 to 95% at λ and a reflectance R of 98 to 99% at λ.

ここで、GaP結晶においては、光学フォノン周波数は
縦形光学フォノンの場合ωph=12 TH2であるか
ら、例えばωL =2827+(zの場合、ω。
Here, in the GaP crystal, the optical phonon frequency is ωph = 12 TH2 in the case of vertical optical phonons, so for example ωL = 2827 + (in the case of z, ω.

=2707Hz、これを波長に換夏すると、λ、=1.
064 μm、λs =1.112μm、すなわち波長
の差で48nmである。従ってλ、で90%以上の透過
率を得、λ、で99%の反射率を得ることは容易である
=2707Hz, and converting this into a wavelength, λ, =1.
064 μm, λs = 1.112 μm, that is, the difference in wavelength is 48 nm. Therefore, it is easy to obtain a transmittance of 90% or more at λ and a reflectance of 99% at λ.

ラマンレーザへの入射手段としてはレンズによる集光又
は光ファイバの直結が採用され得る。
As a means for inputting light into the Raman laser, condensing light using a lens or direct connection with an optical fiber may be employed.

レンズによる集光の場合には、ビームの半径r□7は、
回折限界においてr□、、〉(λ/D)・fであること
は一般光学書に述べられている。
In the case of focusing by a lens, the beam radius r□7 is
It is stated in general optics books that at the diffraction limit, r□, , >(λ/D)·f.

ここで、Dは入射平行ビームの直径、fはレンズの焦点
距離である。たとえばf!:1lOss+Dさ2慨−の
場合、r□、1z4μmであるから、ラマンレーザのコ
ア断面積は84mX8μm程度あるいはそれ以下にでき
る。なお、入射レンズの線点距離を小さくしすぎると、
入射ビームの入射角度の広がりが大きくなりすぎるので
、コア内に光を閉し込められなくなってしまう。
Here, D is the diameter of the incident parallel beam and f is the focal length of the lens. For example f! : 1lOss + D 2 -, since r□ and 1z are 4 μm, the core cross-sectional area of the Raman laser can be about 84 m×8 μm or less. In addition, if the line point distance of the input lens is made too small,
The spread of the incident angle of the incident beam becomes too large, making it impossible to confine the light within the core.

限界の入射角とクランド層として要求されるA1組成と
の関係は、K、 5uto、  S、 Ogasawa
ra、  T。
The relationship between the critical incident angle and the A1 composition required for the gland layer is described by K, 5uto, S, Ogasawa.
ra, T.

Kimura  J、 NiN15hizaによるrs
etaiconductorRaman  1aser
  as  a  tool  for  wideb
and  opticalcoeu+unicatio
ns4 と題する論文(IEEE PI?0CEE[1
INGS、 Vol、 137. PtJ、 No、1
.第43頁、1990年2月)に記載されているが、結
晶性を劣化させないためには、その範囲内でA1組組成
を小さくすることが必要である。また、コアの断面積を
入射ビームの回折限界程度あるいはそれ以下にしておく
ことにより、ラマンレーザのコアは一様に近い形で照射
されるから、コア内を導波する励起光は横方向最低次数
の基本モードとなり、ストークス光の基本モードを励起
するには最も望ましいこととなる。
Kimura J, rs by NiN15hiza
etaiconductorRaman 1aser
as a tool for wideb
and optical coeu + unicatio
A paper entitled ns4 (IEEE PI?0CEE[1
INGS, Vol. 137. PtJ, No. 1
.. (Page 43, February 1990), in order not to deteriorate the crystallinity, it is necessary to reduce the A1 group composition within this range. In addition, by keeping the cross-sectional area of the core at or below the diffraction limit of the incident beam, the core of the Raman laser is irradiated in a nearly uniform manner, so the excitation light guided within the core is of the lowest order in the lateral direction. This is the most desirable mode for exciting the fundamental mode of Stokes light.

光ファイバを直結することにより励起光を入射する場合
も同様である。ノングルモートコアイノ\の場合、ファ
イバコア径は数μmであるから、ラマンレーザのコア断
面を同程度の寸法あるいはそれ以下にし、直結、すなわ
ち極めて接近させ、マツチング用の液体をラマンレーザ
の端面とファイバ端面のすき間に侵入させることにより
、励起光はほとんどロスなく入射され得る。コアイノ\
の端面に半球レンズを装着した場合については、レンズ
による入射の場合と同様に、励起光の入射が行われる。
The same applies to the case where the excitation light is input by directly connecting an optical fiber. In the case of nonglumot core ino, the fiber core diameter is several micrometers, so the core cross section of the Raman laser is made to have the same size or smaller, and the matching liquid is connected directly to the end face of the Raman laser and the fiber. By entering the gap between the end faces, the excitation light can be incident with almost no loss. Koaino\
In the case where a hemispherical lens is attached to the end face of the excitation light, the excitation light is incident in the same way as in the case of incidence through the lens.

さらに、入射側端面に選択透過・反射膜16を用いると
同時に、出力側端面にも選択透過・反射膜17を用いれ
ば、従来の半導体ラマンレーザでは得られない効果を有
する新規な半導体ラマンレザが得られる。
Furthermore, by using the selective transmission/reflection film 16 on the incident side end face and at the same time use the selective transmission/reflection film 17 on the output side end face, a new semiconductor Raman laser can be obtained that has effects that cannot be obtained with conventional semiconductor Raman lasers. .

すなわち、出力側端面に関しては、ストークス光(第一
ストークス光)ω、1=ω1−ω、においては高い反射
率を有し且つ第二ストークス光ω5□−ωL   2ω
p6においては高い透過率を有するような誘電体膜が使
用される。その結果、第一ストークス光ω5Iは、両端
面が高い反射率を有するためにレーザ発振に至る。ここ
で、反射率が両端面とも98〜99%ある場合には、第
一ストークス光の光電異強度が入射光の強度と同程度に
達しても、両端面を通しての出力は入射光入力の数%に
も達しないことから、入射パワーの低下はほとんど生し
ない。
That is, regarding the output side end face, it has a high reflectance for the Stokes light (first Stokes light) ω, 1=ω1−ω, and has a high reflectance for the second Stokes light ω5□−ωL 2ω.
For p6, a dielectric film having high transmittance is used. As a result, the first Stokes light ω5I results in laser oscillation because both end faces have high reflectance. Here, when the reflectance is 98 to 99% on both end faces, even if the photoelectric intensity of the first Stokes light reaches the same level as the intensity of the incident light, the output through both end faces is the same as the number of incident light inputs. %, so there is almost no reduction in the incident power.

このことは、第一ストークス光の内部強度は容易に入射
光強度を上まわってしまうことを意味している。その結
果、第一ストークス光は入射光と同じメカニズムでしか
もより高い増幅率で、ωs2−ωsI−ωph−ωし 
−2ω2hで与えられる第二ストークス光を励起する。
This means that the internal intensity of the first Stokes light easily exceeds the intensity of the incident light. As a result, the first Stokes light has the same mechanism as the incident light but with a higher amplification factor, and is ωs2−ωsI−ωph−ω.
Excite the second Stokes light given by −2ω2h.

すなわち、第一ストークス光の発振している時は第二ス
トークス光に対しては第一ストークス光よりも高い増幅
度が得られることになる。
That is, when the first Stokes light is oscillating, a higher degree of amplification is obtained for the second Stokes light than for the first Stokes light.

さらに、出力側端面を、第二ストークス光に対して高い
透過率を与える蒸着膜にしておけば、出力側端面(入射
側と反対側という意味)よりω。
Furthermore, if the output side end face is made of a vapor-deposited film that provides high transmittance to the second Stokes beam, the output side end face (meaning the side opposite to the incident side) will be more ω.

2ω2.なる第二ストークス波長帯の信号光を入射する
と、第二ストークス光は第一ストークス発振光により増
幅されつつ、入射側端面(励起光を入射する側)で反射
され再び出力側端面にもどってくるから、この増幅され
た光をファラデー回転器を使用することにより分離して
取り出すことができる。すなわち光増幅器として作用す
ることになる。この方式によって、半導体ラマンレーザ
を光へテロゲイン復調器として使う場合、増幅度が第一
ストークス光を使った場合より高いだけ、帯域外の光に
対するアイソレーションも高いという効果が得られる。
2ω2. When signal light in the second Stokes wavelength band is input, the second Stokes light is amplified by the first Stokes oscillation light and is reflected at the input side end face (the side where the excitation light is incident) and returns to the output side end face. This amplified light can be separated and extracted using a Faraday rotator. In other words, it functions as an optical amplifier. With this method, when a semiconductor Raman laser is used as an optical heterogain demodulator, it is possible to obtain the effect that the amplification degree is higher than when using the first Stokes beam, and the isolation against light outside the band is also high.

またこのような構造にすることによって、第二ストーク
スの発振は生しないので、第一ストークス発振光のパワ
ーの飽和が生しるようなことはないという利点もある。
Further, by adopting such a structure, since the second Stokes oscillation does not occur, there is also the advantage that saturation of the power of the first Stokes oscillation light does not occur.

以下、本発明を具体例によりさらに説明する。The present invention will be further explained below using specific examples.

〔具体例1〕 第1図に示すように、半導体ラマンレーザ本体の入射側
端面において、GaPでなるコア層11を、ストライプ
幅10μm、ストライプ厚み10μmのほぼ矩形断面と
し、またA1. Ga1−0Pでなるクラット層12は
、Xユ02とする。
[Specific Example 1] As shown in FIG. 1, the core layer 11 made of GaP has a substantially rectangular cross section with a stripe width of 10 μm and a stripe thickness of 10 μm on the incident side end face of the semiconductor Raman laser body, and A1. The crat layer 12 made of Ga1-0P is XY02.

第2図はラマンレーザ本体の軸方向断面とレンズ15に
よる励起光入射を示す。軸長は4■であり、レンズによ
る最小ビーム径の位置にラマンレーザ本体の入射端面の
コア部分が配置されている。
FIG. 2 shows an axial cross section of the Raman laser body and the incidence of excitation light through the lens 15. The axial length is 4 mm, and the core portion of the incident end face of the Raman laser body is located at the position of the minimum beam diameter by the lens.

入射側多層蒸着膜16は、約15層からなっていて、波
長1.064 μ帯に対して透過率T=90%、第一ス
トークス光波長1.112 μ帯で反射率R≧98%と
なる狭帯域透過形多層蒸着膜である。蒸着膜は屈折率の
低いSiO□のλ/4厚みの膜(L)と屈折率の高いT
iO□のλ/4厚みの膜(H)の多層構造を有している
。他方、出力側の蒸着膜17は従来と同様の構成であり
、1.064〜1.11μ帯で98〜99%の反射率を
有する。
The multilayer vapor deposited film 16 on the incident side is composed of about 15 layers, and has a transmittance T=90% for the wavelength band of 1.064 μ and a reflectance R≧98% for the first Stokes light wavelength band of 1.112 μ. This is a narrow band transmission type multilayer vapor deposited film. The deposited film is a λ/4 thick film (L) of SiO□ with a low refractive index and a T film with a high refractive index.
It has a multilayer structure of a film (H) of iO□ with a thickness of λ/4. On the other hand, the vapor deposited film 17 on the output side has the same structure as the conventional one, and has a reflectance of 98 to 99% in the 1.064 to 1.11 μ band.

入射レーザビームに関しては、直径2■のCW。For the incident laser beam, a CW with a diameter of 2cm.

YAGレーザビームと、角点距離f=10mmのレンズ
を使用することにより、実質的なビームの最小直径は約
8μmとなり、コア断面積に近い径になっている。
By using a YAG laser beam and a lens with a corner distance f=10 mm, the effective minimum beam diameter is about 8 μm, which is close to the core cross-sectional area.

本例の場合、入射光強度が8001で発振する。In this example, the incident light intensity oscillates at 8001.

発振出力は数十11−で、波長は1.112・μである
The oscillation output is several tens of 11−, and the wavelength is 1.112·μ.

(具体例2) コア断面3μmX3μm、長さ4■のラマンレーザを使
用し、誘電体膜は、透過波長830n−で、透過率90
%、第一ストークス光860nmで反射率R〜98%を
有している。
(Specific Example 2) A Raman laser with a core cross section of 3 μm x 3 μm and a length of 4 μm is used, and the dielectric film has a transmission wavelength of 830 n- and a transmittance of 90.
%, and has a reflectance R~98% at 860 nm of the first Stokes light.

励起光として、GaAlAs系レーザダイオード光をコ
ア径数μmのシングルモードファイバの一端に対して通
常の手段で導入し、該ファイバの他端を前述した方法で
ラマンレーザのコアに直結する。
As excitation light, GaAlAs laser diode light is introduced into one end of a single-mode fiber with a core diameter of several μm by conventional means, and the other end of the fiber is directly connected to the core of the Raman laser by the method described above.

これにより、約100mWの入射強度(波長830nm
)で発振が行われる。出力は数Ta−で、波長860r
+−である。
This results in an incident intensity of approximately 100 mW (wavelength 830 nm).
) oscillation occurs. The output is several Ta- and the wavelength is 860r.
It is +-.

(具体例3〕 コア断面2μ×2μとする他は、誘電体膜及び励起レー
ザは具体例2と同しである。
(Specific Example 3) The dielectric film and excitation laser were the same as those in Specific Example 2, except that the core cross section was 2μ×2μ.

シングルモードファイバの出力端面に半球レンズを接続
し、回折限界約1μ半径のスポット位置にラマンレーザ
のコア端面を配置して入射する。
A hemispherical lens is connected to the output end face of the single mode fiber, and the core end face of the Raman laser is placed at a spot position with a diffraction limit radius of about 1 μm, and the light is incident thereon.

この場合、約5()+Wの入射光強度で発振が行われる
。出力は数1で、波長は860n−である。
In this case, oscillation occurs with an incident light intensity of approximately 5()+W. The output is the number 1 and the wavelength is 860n-.

〔具体例4] 入射側端面及び入射法は具体例1の場合と同一条件とし
、出力側端面ば入射側端面と同しII造であるが、中心
透過波長を、第二ストークス光波長1.164 μmと
し、その透過率T−=90%を有している。この場合、
第一ストークス光1.112 μ及び入射光1.064
 μに対しては、反射率98〜99%となる。
[Specific Example 4] The incident side end face and the incidence method are the same as those in Specific Example 1, and the output side end face is of the same type II structure as the incident side end face, but the center transmission wavelength is changed to the second Stokes light wavelength 1. 164 μm, and has a transmittance T-=90%. in this case,
First Stokes light 1.112 μ and incident light 1.064
For μ, the reflectance is 98-99%.

出力側端面から波長1゜164 μを有する信号光を入
射すると、増幅度が10倍となる。信号光としてはYA
Gレーザで励起される別のラマンレーザの第二ストーク
ス発振光を利用する。
When a signal light having a wavelength of 1° 164 μm is input from the output side end face, the degree of amplification becomes 10 times. YA as signal light
The second Stokes oscillation light of another Raman laser excited by the G laser is used.

〔具体例5〕 具体例4と同様であるが、励起光として波長1.35 
μで出力100mWのレーザダイオードを利用する。第
一ストークス光波長は1.44μ、第二ストークス光波
長は1.51μである。信号光は、波長1.51μのレ
ーザダイオード光であり、具体例4の場合と同様に増幅
度が10倍となる。
[Specific Example 5] Same as Specific Example 4, but with a wavelength of 1.35 as the excitation light.
A laser diode with μ and an output of 100 mW is used. The first Stokes light wavelength is 1.44μ, and the second Stokes light wavelength is 1.51μ. The signal light is a laser diode light with a wavelength of 1.51μ, and the amplification degree is 10 times as in the case of the fourth example.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、入射端面に窓を設
けずに、励起光に対して高い透過率を有し且つストーク
ス光に対して高い反射率を有する選択波長形の蒸着膜を
設けることにより、ストークス光に対する窓による損失
が排除され、従って高い反射率が得られることになるの
で、しきい値パワー密度を低くすることが可能となり、
これによりコア断面積をより小さくすることができると
共に、一定の入射強度に対してより高い光パワー密度が
得られることになる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a selected wavelength having a high transmittance for excitation light and a high reflectance for Stokes light can be obtained without providing a window on the incident end face. By providing a shaped vapor-deposited film, the loss due to the window for Stokes light is eliminated, and therefore a high reflectance is obtained, making it possible to lower the threshold power density.
This makes it possible to further reduce the core cross-sectional area and to obtain higher optical power density for a given incident intensity.

また、出力側端面にも選択透過・反射膜を用いた場合に
は、第一ストークス光が第二ストークス光に対して高い
透過率を有するようにしておけば、第二ストークス光を
取り出すことにより、光増幅器として作用し、帯域外の
光に対するアイソレーションを高くすることが可能で、
且つ第一ストークス光のパワー飽和も排除され得る等、
種々の効果が達成される。
In addition, if a selective transmission/reflection film is also used on the output side end face, if the first Stokes light has a high transmittance with respect to the second Stokes light, the second Stokes light can be extracted. , which acts as an optical amplifier and can provide high isolation for out-of-band light.
In addition, power saturation of the first Stokes light can also be eliminated, etc.
Various effects are achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の半導体ラマンレーザの入射端面の構造
を示す概略断面図、第2図はその軸方向の断面の構造を
示す模式図である。 第3Vは従来の半導体ラマンレーザの構造を示す概略断
面図である。 10・・・半導体ラマンレーザ; 11・・・コア層;
12・・・クラッド層: 13・・・GaP基板; 1
4補助層:15・・・レンズ;  16,17・・・多
層誘電体膜(選択透過・反射膜)。 : 断接 :西 :須 人:弁理士 :弁理士 :弁理士
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the incident end face of the semiconductor Raman laser of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view showing the structure of the axial cross-section. 3V is a schematic cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor Raman laser. 10... Semiconductor Raman laser; 11... Core layer;
12...Clad layer: 13...GaP substrate; 1
4 auxiliary layers: 15... Lens; 16, 17... Multilayer dielectric film (selective transmission/reflection film). : Disconnection: Nishi: Suto: Patent attorney: Patent attorney: Patent attorney

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)GaPコア層と、該コア層を囲むAl_xGa_
1_−_xPクラッド層と、少なくとも入射側端面のコ
ア部分に励起光に対して高い透過率を有し且つ第一スト
ークス光に対して高い反射率を有する多層誘電体膜と、
を含むこと特徴とする、半導体ラマンレーザ。
(1) GaP core layer and Al_xGa_ surrounding the core layer
1_-_xP cladding layer, a multilayer dielectric film having high transmittance for excitation light and high reflectance for first Stokes light at least in the core portion of the incident side end surface;
A semiconductor Raman laser characterized by comprising:
(2)出力側端面のコア部分に、第二ストークス光に対
して高い透過率を有し且つ第一ストークス光に対して高
い反射率を有する多層誘電体膜を有することを特徴とす
る、請求項1に記載の半導体ラマンレーザ。
(2) A claim characterized in that the core portion of the output side end face has a multilayer dielectric film having a high transmittance for the second Stokes light and a high reflectance for the first Stokes light. The semiconductor Raman laser according to item 1.
(3)前記GaPコア層が、レンズ又は光ファイバによ
って入射する励起レーザ光のビームの回折限界程度ある
いはそれ以下の大きさの断面を有することを特徴とする
、請求項1または2に記載の半導体ラマンレーザ。
(3) The semiconductor according to claim 1 or 2, wherein the GaP core layer has a cross section of a size equal to or smaller than the diffraction limit of a beam of excitation laser light incident through a lens or an optical fiber. Raman laser.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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