JPH04352375A - 半導体レーザ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光通信、光情報処理
、光加工等に用いられる多波長マルチビームの半導体レ
ーザに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光空間通信は単一波長のシングル
ビームレーザで行われている。この光源として多波長レ
ーザとして多重光空間通信を行う場合、発振波長の異な
るマルチビームレーザが必要である。図６に示すように
、複数、この例の場合２個の半導体レーザビームを出射
するように、波長の異なるレーザストライプ２、３を設
けた半導体レーザ６が用いられ、この半導体レーザ６の
出射端面７より、発振波長の異なるレーザビームが出射
される。

【０００３】しかし、図７に示すように、この発振波長
の異なるマルチビーム１５を１個のガラスレンズ１６を
介して合成すると、ガラスレンズ１６での色収差により
、ビームを平行光にして飛ばすことはできない。

【０００４】すなわち、通常のガラスレンズ１６の屈折
率は光の波長によって異なるため、焦点距離も異なって
くる。これを色収差と言い、波長が短いほど焦点距離が
短くなる。

【０００５】そのため、図７に示すように、従来の構造
の多波長マルチビームレーザのビーム１５を短い波長の
光に焦点距離を合わせたガラスレンズ１６に通すと、短
波長ビーム１７（例えば、青色レーザビーム）は平行光
になるが長波長ビーム１８（例えば、赤色レーザビーム
）は広がってしまう。これでは、波長の異なる２本のレ
ーザ光を長い距離にわたって同時に伝送することは困難
である。

【０００６】前述したように、マルチビーム半導体レー
ザからのレーザビームを１つのレンズで合成すると、焦
点上に、レーザとレンズの焦点位置の光路長に比例して
分離され、同一場所に焦点を結ぶことはできない。

【０００７】そこで、本願出願人は先に特願昭２−２２
９８４４号として、レーザ素子からの光路長に光学ガラ
ス等からなる光路長補正手段を設け、焦点距離を調整す
る方法を提案している。しかしながらこの方法では、位
置合わせ、光学部品の厚み等の調整が困難である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した難
点を解消するべくなされたものにして、光路長を制御し
、１つのガラスレンズで平行光又は焦点を結ぶことを可
能にした半導体レーザを提供することをその目的とする
。

【０００９】

【課題が解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る半導体レーザは、多波長で発振するマルチビーム半
導体レーザにおいて、波長の短いレーザの出射端面が波
長の長いレーザの出射端面に対して前方になるように、
レーザの光軸方向に出射端面を異ならしめたことを特徴
とする。

【００１０】また、この発明の第２の発明に係る半導体
レーザは、同一基板上に異なる波長で発振する複数の半
導体レーザ素子を形成し、各半導体レーザの出射端面を
レーザの光軸方向に異ならしめて光路長を補正し且つ、
半導体レーザ素子からのレーザビームを選択的に反射又
は透過するダイクロックミラーを光路側に配設し、前記
各半導体レーザ素子からのレーザビームの焦点を同一軸
上、且つ同一地点に結んだことを特徴とする。

【００１１】

【作用】第１の発明によれば、多波長マルチビームレー
ザのビーム出射端面をガラスレンズの色収差だけずらせ
ることにより、波長の異なるビームを１つのガラスレン
ズで同時に平行光にすることができる。

【００１２】また、第２の発明によれば、各半導体レー
ザの出射端面をレーザの光軸方向に異ならしめることで
、光路長が補正され、同一場所に焦点が結ばれる。そし
て、ダイクロイックミラーにより、特定の波長域のレー
ザビームが選択的に反射並びに透過され、同一光軸上に
レーザビームが合成される。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例につき図面を参照し
て説明する。

【００１４】まず、図１および図２に従い第１の発明に
つき説明する。図１は第１の発明の第１の実施例、図２
は第１の発明の第２の実施例を夫々示す概略各側面図で
ある。

【００１５】図１に示すように、この実施例においては
、同一基板上に異なる波長で発振する２つの半導体レー
ザ素子１０、１１を設け、レーザ素子１０のレーザスト
ライプ２からは波長８３０ｎｍのレーザビームが出射端
面４から出射される。

【００１６】また、レーザ素子１１のレーザストライプ
からは波長８２０ｎｍのレーザビームが出射端面５から
出射される。

【００１７】さて、前述したように、多波長マルチビー
ムレーザのビームを例えば、短い波長の焦点距離を合わ
せたガラスレンズに通すと、短波長ビームは平行になる
が長波長ビームは広がってしまう。

【００１８】これでは波長の異なるレーザ光を長い距離
に亘って同時に伝送することは困難である。そこで、こ
の発明は、図１に示すように、長波長のビームの出射端
面４を色収差だけ後方にずらせることにより、１つのガ
ラスレンズで同時に平行光にするものである。

【００１９】ここで、色収差をΔｆ、ガラスレンズの焦
点距離をｆ、ガラスレンズの屈折率をｎ、波長変化によ
る屈折率変化をΔｎとすると、各関係は（１）式のよう
に表せる。 　　たとえば、波長８２０ｎｍに対して、ｆ＝２００ｍ
ｍのＢＫ７のレンズを使うと、屈折率は８２０ｎｍで１
．５０９８、８３０ｎｍで１．５０９７となり、Δｎ＝
０．０００１であるので、（１）式より色収差Δｆは約
３９μｍになる。

【００２０】従って、８３０ｎｍのレーザの出射端面４
を８２０ｎｍのレーザの出射端面５に対して３９μｍ後
方にすれば、１つのガラスレンズで２つの波長の異なっ
たビームを平行光にすることができる。

【００２１】そして、出射端面を異ならしめるためには
、例えば、長波長側のレーザの一方出射端面４をエッチ
ングによって、他方の出射端面５より後方に形成すれば
よい。

【００２２】図２示す実施例は、波長の異なる２つのレ
ーザチップ２０、２１をハイブリッドに集積したもので
あり、２つのビーム出射端面２４、２５を図１の関係に
なるように配置することにより、同様の効果が得られる
。

【００２３】次に、この発明の第２の発明について、図
３ないし図５に従い説明する。

【００２４】図３はこの発明の半導体レーザ装置の一実
施例を示す模式図、図３は各素子の発振波長を示す特性
図、図５はこの実施例における各半導体レーザ素子の波
長とダイクロイックミラーの反射率との関係を示す特性
図である。

【００２５】図３に示すように、この実施例においては
、同一基板上に異なる波長で発振する３つの次半導体レ
ーザ素子３０、３１、３２が設けられる。この半導体レ
ーザ素子３０からは波長λ１のレーザビームが、半導体
レーザ３１からは波長λ２のレーザビームが、半導体レ
ーザ３２からは波長λ３のレーザビームが夫々発振され
る。

【００２６】半導体レーザ素子３０からのレーザビーム
は全反射ミラー３５にてプリズム型の第１のダイクロイ
ックミラー４０の方向に反射される。そして、このダイ
クロイックミラー４０は半導体レーザ素子３０の波長域
に対して１００％反射する特性を有しており、ダイクロ
イックミラー４０で反射された半導体レーザ素子２０の
レーザビームはプリズム型の第２のダイクロイックミラ
ー４１へ導かれる。このダイクロイックミラー４１は半
導体レーザ素子３０の波長域を透過する特性を有してお
り、半導体レーザ素子３０のレーザビームはダイクロイ
ックミラー４１を透過し、図示しないレンズへ集光され
る。

【００２７】また、半導体レーザ素子３１の出射端面は
、上記半導体レーザ３０の出射端面よりｌ１だけ後ろに
なるように、へき開面を化学エッチング等により除去す
ることにより、半導体レーザ素子３１からのレーザビー
ムは光路長を補正され、第１、第２のダイクロイックミ
ラー４０、４１へ導かれる。この第１、第２のダイクロ
イックミラー４０、４１は半導体レーザ素子３１の波長
域を透過する特性を有しており、半導体レーザ素子１１
からのレーザビームが両ダイクロイックミラー４０、４
１を透過してレンズへ集光される。

【００２８】更に半導体レーザ素子３２の出射端面は、
上記半導体レーザ３１の出射端面よりｌ３だけ前方にな
るように、へき開面を化学エッチング等により処理する
ことにより、半導体レーザ素子３２からのレーザビーム
は光路長を補正され、全反射ミラー３６にてプリズム型
の第２のダイクロイックミラー４１の方向に反射される
。そして、このダイクロイックミラー４１は半導体レー
ザ３２の波長域に対して１００％反射する特性を有して
おり、ダイクロイックミラー３２で反射された半導体レ
ーザ３２のレーザビームはレンズへ集光される。

【００２９】このように、第１、第２のダイクロイック
ミラー４０、４１は特定の波長のレーザビームを選択的
に反射並びに透過させるように構成されており、各半導
体レーザ素子から発振されたレーザビームは同一光軸上
に導かれる。

【００３０】次に、この発明による光路長を等しくする
方法図３を参照して更に説明する。

【００３１】各半導体レーザ素子３０、３１、３２の間
隔を１ｄ、ダイクロイックミラー４０、４１の一辺の長
さを１ｍ、その屈折率をｎｍとすると、各半導体レーザ
素子３０、３１、３２からλ１、λ２、λ３のレーザ光
を発する位置から、Ａ点までの距離はそれぞれ次式で示
す、Ｌλ１、Ｌλ２、Ｌλ３になる。

【００３２】 Ｌλ１＝（ｌｓ−２ｌｍ）＋１／２・ｌｍ＋（ｌｄ−１
／２・ｌｍ）＋２ｎｍｌｍ−ｌλ＝２ｎｍｌｍ＋（ｌｓ
−２ｌｍ）＋ｌｄ−ｌ１＝ｌｓ＋（ｌｄ−ｌ１）＋２（
ｎｍ−１）ｌｍＬλ２＝（ｌｓ−２ｌｍ）＋２ｎｍｌｍ
＝ｌｓ＋２（ｎｍ−１）ｌｍＬλ３＝（ｌｓ−１／２・
ｌ３）＋１（ｌｄ−１／２・ｌｍ）＋ｎｍｌｍ−ｌ３＝
ｌｓ＋（ｌｄ−ｌ３）＋（ｎｍ−１）ｌｍ

【００３３】ここで、各光路長は等しいから、Ｌλ１＝
Ｌλ２−Ｌλ３　　となる。よって、ｌｄ−ｌ１＝０　
　となり、ｌ１＝ｌｄ　　となる。

【００３４】また、（ｎｍ−１）ｌｍ＝ｌｄ−ｌ３　　
となり、従って、ｌ３＝ｌｄ−（ｎｍ−１）ｌｍ　　と
なる。

【００３５】このことから、λ１、λ３のレーザを発す
るレーザ端面をｌｄ，ｌｄ−（ｎｍ−１）ｌｍ前方に位
置させるように、へき開面を化学エッチングなどにより
処理すれば良い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の第１の
発明によると、多波長マルチビームレーザのビーム出射
端面をガラスレンズの色収差だけずらせることにより、
波長の異なるビームを１つのガラスレンズで同時に平行
光にすることができる。

【００３７】また、第２の発明によれば、各半導体レー
ザの出射端面をレーザの光軸方向に異ならしめることで
、光路長が補正され、同一場所に焦点が結ばれる。そし
て、ダイクロイックミラーにより、特定の波長域のレー
ザビームが選択的に反射並びに透過され、同一光軸上に
レーザビームを合成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の第１の発明の第１の実施例を示
す概略側面図である。

【図２】　　この発明の第１の発明の第２の実施例を示
す概略側面図である。

【図３】　　この発明の第２の発明に係る実施例を示す
模式図である。

【図４】　　各レーザ素子の発振波長を示す特性図であ
る。

【図５】　　各半導体レーザの波長に対するダイクロイ
ックミラーの反射率を示す特性図である。

【図６】　　従来のマルチビーム半導体レーザを示す概
略側面図である。

【図７】　　ガラスレンズの色収差を示す模式図である
。

【符号の説明】

２　　レーザストライプ ３　　レーザストライプ ４　　出射端面 ５　　出射端面 ３０　　半導体レーザ素子 ３１　　半導体レーザ素子 ３２　　半導体レーザ素子 ３５　　全反射ミラー ３６　　全反射ミラー ４０　　第１のダイクロイックミラー ４１　　第２のダイクロイックミラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　多波長で発振するマルチビーム半導体
   レーザにおいて、波長の短いレーザの出射端面が、波長
   の長いレーザの出射端面に対して前方になるように、レ
   ーザの光軸方向に出射端面を異ならしめたことを特徴と
   する半導体レーザ。
2. 【請求項２】　　同一基板上に異なる波長で発振する複
   数の半導体レーザ素子を形成し、各半導体レーザの出射
   端面をレーザの光軸方向に異ならしめて、光路長を補正
   し、且つ半導体レーザ素子からのレーザビームを選択的
   に反射又は透過するダイクロックミラーを光路側に配設
   し、前記各半導体レーザ素子からのレーザビームの焦点
   を同一軸上且つ同一地点に結んだことを特徴とする半導
   体レーザ。