JPH05297313A - 半導体レーザ偏向素子 - Google Patents
半導体レーザ偏向素子Info
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- JPH05297313A JPH05297313A JP4124252A JP12425292A JPH05297313A JP H05297313 A JPH05297313 A JP H05297313A JP 4124252 A JP4124252 A JP 4124252A JP 12425292 A JP12425292 A JP 12425292A JP H05297313 A JPH05297313 A JP H05297313A
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- optical waveguide
- lever
- shaped optical
- waveguide element
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/3502—Optical coupling means having switching means involving direct waveguide displacement, e.g. cantilever type waveguide displacement involving waveguide bending, or displacing an interposed waveguide between stationary waveguides
- G02B6/3504—Rotating, tilting or pivoting the waveguides, or with the waveguides describing a curved path
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/103—Scanning systems having movable or deformable optical fibres, light guides or waveguides as scanning elements
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- G02B6/24—Coupling light guides
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- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/3564—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
- G02B6/3568—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details characterised by the actuating force
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- G02B6/26—Optical coupling means
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 空間光変調器、光記録等に有用な光源である
半導体レーザ偏向素子である。 【構成】 電流注入の可能な半導体レーザ素子［Ｉ］
と、圧電体層１３と電極１２、１４などから成る変位可
能なカンチレバー状光導波路素子［ＩＩ］とが、同一基
板１上にモノリシックに形成される。半導体レーザ素子
とカンチレバー状光導波路素子へは独立に電流注入が可
能である。半導体レーザ素子から出射した光は、カンチ
レバー状光導波路素子を通って外部へ偏向して出射され
る。
半導体レーザ偏向素子である。 【構成】 電流注入の可能な半導体レーザ素子［Ｉ］
と、圧電体層１３と電極１２、１４などから成る変位可
能なカンチレバー状光導波路素子［ＩＩ］とが、同一基
板１上にモノリシックに形成される。半導体レーザ素子
とカンチレバー状光導波路素子へは独立に電流注入が可
能である。半導体レーザ素子から出射した光は、カンチ
レバー状光導波路素子を通って外部へ偏向して出射され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空間光変調器、光記録
等に有用な光源である半導体レーザ偏向素子に関するも
のである。特に、レーザ光走査システム、レーザビーム
プリンタ（ＬＢＰ）等用光源に関する。
等に有用な光源である半導体レーザ偏向素子に関するも
のである。特に、レーザ光走査システム、レーザビーム
プリンタ（ＬＢＰ）等用光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザビームプリンタ等のレーザ
光走査光学系は、図１０に示したように、半導体レー
ザ、コリメートレンズ、ポリゴンミラー、ｆθレンズな
どにより構成されており、半導体レーザから出た光はコ
リメートレンズを通って平行光に整形され、ポリゴンミ
ラー上に一旦結像する。ポリゴンミラーが角速度ωで回
転しているとすると、レーザ光は走査角θ＝ωｔ（ｔ：
時間）で走査され、焦点距離ｆのｆθレンズを通ること
によって感光ドラム上でｈ＝ｆθだけ走査されるように
工夫されている。
光走査光学系は、図１０に示したように、半導体レー
ザ、コリメートレンズ、ポリゴンミラー、ｆθレンズな
どにより構成されており、半導体レーザから出た光はコ
リメートレンズを通って平行光に整形され、ポリゴンミ
ラー上に一旦結像する。ポリゴンミラーが角速度ωで回
転しているとすると、レーザ光は走査角θ＝ωｔ（ｔ：
時間）で走査され、焦点距離ｆのｆθレンズを通ること
によって感光ドラム上でｈ＝ｆθだけ走査されるように
工夫されている。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、ポリゴンミラーがレーザ光走査光学系に
おいて実質的に全ての特性、性質等を制限していた。こ
こで簡単にポリゴンミラーを説明する。ポリゴンミラー
は８角形や１０角形の形をしており、ポリゴンミラーの
各鏡面には波面収差が発生しないように、λ／８以下の
表面精度が必要とされる。更に、走査されるレーザ光の
位置がいつも一定になるように、鏡面粗さ１００Å以
下、鏡面間の平行度誤差±３秒以下といった超精密加工
技術が必要とされる。また、機械的には数千〜数万回転
／分の回転数範囲で速度変動１０-4以下、鏡面の傾き誤
差±２〜５秒以下といった高安定度が要求される。この
為、ポリゴンミラーには高い技術が必要となり、よって
高価なものになってしまうといった欠点がある。また、
ポリゴンミラーの回転が一定になるまでに数秒間時間を
要するという欠点もあった。
記従来例では、ポリゴンミラーがレーザ光走査光学系に
おいて実質的に全ての特性、性質等を制限していた。こ
こで簡単にポリゴンミラーを説明する。ポリゴンミラー
は８角形や１０角形の形をしており、ポリゴンミラーの
各鏡面には波面収差が発生しないように、λ／８以下の
表面精度が必要とされる。更に、走査されるレーザ光の
位置がいつも一定になるように、鏡面粗さ１００Å以
下、鏡面間の平行度誤差±３秒以下といった超精密加工
技術が必要とされる。また、機械的には数千〜数万回転
／分の回転数範囲で速度変動１０-4以下、鏡面の傾き誤
差±２〜５秒以下といった高安定度が要求される。この
為、ポリゴンミラーには高い技術が必要となり、よって
高価なものになってしまうといった欠点がある。また、
ポリゴンミラーの回転が一定になるまでに数秒間時間を
要するという欠点もあった。
【０００４】また、一般的にも、比較的簡単な構成で性
能の良い半導体レーザ偏向素子を実現するという要求も
あった。
能の良い半導体レーザ偏向素子を実現するという要求も
あった。
【０００５】従って、本発明の目的は、上記の課題に鑑
み、比較的簡単な構成で比較的安価に実現できる性能の
良い半導体レーザ偏向素子を提供することにある。
み、比較的簡単な構成で比較的安価に実現できる性能の
良い半導体レーザ偏向素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の半導体レーザ偏向素子は、電流注入の可能な半導体
レーザ素子と、少なくとも圧電体と電極から成る変位可
能なレバー状光導波路素子とが形成され、該半導体レー
ザ素子と該レバー状光導波路素子へは独立に電流注入が
可能であり、該半導体レーザ素子から出射した光は該レ
バー状光導波路素子を通って外部へ偏向して出射するこ
とを特徴とする。
明の半導体レーザ偏向素子は、電流注入の可能な半導体
レーザ素子と、少なくとも圧電体と電極から成る変位可
能なレバー状光導波路素子とが形成され、該半導体レー
ザ素子と該レバー状光導波路素子へは独立に電流注入が
可能であり、該半導体レーザ素子から出射した光は該レ
バー状光導波路素子を通って外部へ偏向して出射するこ
とを特徴とする。
【０００７】本発明は、前記レーザ光走査光学系を根本
的に変更、改善できるものである。即ち、半導体レーザ
素子とカンチレバー状などの光導波路素子を、例えば、
同一半導体基板上に集積し、両素子を光学的に結合させ
ることによって、レーザ光を電気信号により直接走査す
ることが可能となった。
的に変更、改善できるものである。即ち、半導体レーザ
素子とカンチレバー状などの光導波路素子を、例えば、
同一半導体基板上に集積し、両素子を光学的に結合させ
ることによって、レーザ光を電気信号により直接走査す
ることが可能となった。
【０００８】本素子は半導体レーザ素子とレバー状光導
波路素子へ独立に電流注入が可能である為に、半導体レ
ーザ素子へは記録用または情報信号が入れられ、またレ
バーへは走査の為の信号または空間変調信号を夫々独立
にまたは同期して入力することができる。
波路素子へ独立に電流注入が可能である為に、半導体レ
ーザ素子へは記録用または情報信号が入れられ、またレ
バーへは走査の為の信号または空間変調信号を夫々独立
にまたは同期して入力することができる。
【０００９】また、レバー状光導波路は、圧電体薄膜と
その上下面の電極及び弾性体薄膜よりなっていても、ま
たは圧電体薄膜と電極のバイモルフ構造より成っていて
も良い。また、レバー状光導波路は、屈折率の異なる３
層構造からなってもよく、こうすれば光の閉じ込めが良
く、透過損失が少ない構造と出来る。
その上下面の電極及び弾性体薄膜よりなっていても、ま
たは圧電体薄膜と電極のバイモルフ構造より成っていて
も良い。また、レバー状光導波路は、屈折率の異なる３
層構造からなってもよく、こうすれば光の閉じ込めが良
く、透過損失が少ない構造と出来る。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の実施例を示す半導体レーザ
偏向素子の断面図を示す。３つの部分からなり、半導体
レーザ部分［Ｉ］（長さ３００μｍ）、カンチレバー支
持部分［ＩＩ］（長さ５０μｍ）、カンチレバー部分
［ＩＩＩ］（長さ５００μｍ）である。層構造は、先
ず、レーザ部分は図１、図３に示したようにＧａＡｓ基
板１上にＧａＡｓバッファ層２、Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓク
ラッド層３、活性層４、Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓクラッド層
５、ＧａＡｓキャップ層６が積層されており、領域９は
Ｓｉ拡散を施し領域１０はＺｎ拡散を施している。ここ
で、活性層４は通常のバルクのダブルヘテロ構造でも、
量子井戸構造でもよく、また上下に光・電子の閉じ込め
層があっても良い。電流注入は夫々ｎ電極７、ｐ電極８
を通して可能である。
偏向素子の断面図を示す。３つの部分からなり、半導体
レーザ部分［Ｉ］（長さ３００μｍ）、カンチレバー支
持部分［ＩＩ］（長さ５０μｍ）、カンチレバー部分
［ＩＩＩ］（長さ５００μｍ）である。層構造は、先
ず、レーザ部分は図１、図３に示したようにＧａＡｓ基
板１上にＧａＡｓバッファ層２、Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓク
ラッド層３、活性層４、Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓクラッド層
５、ＧａＡｓキャップ層６が積層されており、領域９は
Ｓｉ拡散を施し領域１０はＺｎ拡散を施している。ここ
で、活性層４は通常のバルクのダブルヘテロ構造でも、
量子井戸構造でもよく、また上下に光・電子の閉じ込め
層があっても良い。電流注入は夫々ｎ電極７、ｐ電極８
を通して可能である。
【００１１】図２に、図１の本実施例の半導体レーザ偏
向素子の斜視図を示す。カンチレバー状光導波路の構成
は、図４に断面図を示したが、図１、図２において、Ｇ
ａＡｓ基板１上に、ＳｉＯ2弾性体層１１、下部電極１
２、ＺｎＯ圧電体層１３、上部電極１４が形成されてい
る。図４に示すように、電極１２、１４はカンチレバー
の外端部に沿って形成されている。この為、半導体レー
ザ部分［Ｉ］からの導波光は金属装荷されていない中心
部分だけ導波することになり、図４の構成により光はカ
ンチレバー部分［ＩＩＩ］からに沿って光導波路内を伝
搬することができる。
向素子の斜視図を示す。カンチレバー状光導波路の構成
は、図４に断面図を示したが、図１、図２において、Ｇ
ａＡｓ基板１上に、ＳｉＯ2弾性体層１１、下部電極１
２、ＺｎＯ圧電体層１３、上部電極１４が形成されてい
る。図４に示すように、電極１２、１４はカンチレバー
の外端部に沿って形成されている。この為、半導体レー
ザ部分［Ｉ］からの導波光は金属装荷されていない中心
部分だけ導波することになり、図４の構成により光はカ
ンチレバー部分［ＩＩＩ］からに沿って光導波路内を伝
搬することができる。
【００１２】カンチレバー部分［ＩＩＩ］の先端面によ
る反射戻り光を防ぐ為に、ここに無反射コーティングを
施すか、または図１に示す様に垂直から角度をもって端
面を形成しておくのが良い。なお、カンチレバー部分の
サイズは、厚さ２μｍ、幅１０μｍ、長さ５００μｍで
ある。カンチレバー支持部分［ＩＩ］はカンチレバーの
変位制御用電極１２、１４の取り出しとカンチレバー支
持を兼ねており、図２に示した様に上部電極１４と下部
電極１２を各々カンチレバーの上下両側に形成してい
る。
る反射戻り光を防ぐ為に、ここに無反射コーティングを
施すか、または図１に示す様に垂直から角度をもって端
面を形成しておくのが良い。なお、カンチレバー部分の
サイズは、厚さ２μｍ、幅１０μｍ、長さ５００μｍで
ある。カンチレバー支持部分［ＩＩ］はカンチレバーの
変位制御用電極１２、１４の取り出しとカンチレバー支
持を兼ねており、図２に示した様に上部電極１４と下部
電極１２を各々カンチレバーの上下両側に形成してい
る。
【００１３】次に、本素子の作製方法を述べる。まず、
ＧａＡｓ基板１上に、ＧａＡｓバッファ層２、Ａｌ0.6
Ｇａ0.4Ａｓクラッド層３、ＧａＡｓ活性層４、Ａｌ0.6
Ｇａ0.4Ａｓクラッド層６を通常の手段によりエピタキ
シャル成長し、次にレーザ光導波路部の両側に図３に示
す様にＳｉ拡散、Ｚｎ拡散を行なう。これは、交互にマ
スクを施して２度拡散を行なうことで実行する。その
後、半導体レーザ部分［Ｉ］を、ＳｉＯ2またはＳｉ3Ｎ
4等を形成してマスクし、カンチレバー支持部分及びカ
ンチレバー部分にあたるところをエッチングにより基板
１付近まで除去する。除去した部分にＳｉＯ2をＣＶＤ
法により成膜し、フォトリソ工程及びＣＦ4ドライエッ
チングにより弾性体薄膜１１を所望の形状にパターニン
グ形成し、次に、下部電極Ａｕ／Ｃｒ１２を成膜後図２
の様にパターニングする。その後、ＺｎＯ圧電体をスパ
ッタにより形成し、パターニング後、上部電極１４を下
部電極１２と同様に図２の様に形成する。
ＧａＡｓ基板１上に、ＧａＡｓバッファ層２、Ａｌ0.6
Ｇａ0.4Ａｓクラッド層３、ＧａＡｓ活性層４、Ａｌ0.6
Ｇａ0.4Ａｓクラッド層６を通常の手段によりエピタキ
シャル成長し、次にレーザ光導波路部の両側に図３に示
す様にＳｉ拡散、Ｚｎ拡散を行なう。これは、交互にマ
スクを施して２度拡散を行なうことで実行する。その
後、半導体レーザ部分［Ｉ］を、ＳｉＯ2またはＳｉ3Ｎ
4等を形成してマスクし、カンチレバー支持部分及びカ
ンチレバー部分にあたるところをエッチングにより基板
１付近まで除去する。除去した部分にＳｉＯ2をＣＶＤ
法により成膜し、フォトリソ工程及びＣＦ4ドライエッ
チングにより弾性体薄膜１１を所望の形状にパターニン
グ形成し、次に、下部電極Ａｕ／Ｃｒ１２を成膜後図２
の様にパターニングする。その後、ＺｎＯ圧電体をスパ
ッタにより形成し、パターニング後、上部電極１４を下
部電極１２と同様に図２の様に形成する。
【００１４】最後に、ＧａＡｓ基板１の所望の部分（カ
ンチレバー支持部分にあたるところ）をエッチングによ
り除去し、半導体レーザ偏向素子を作製した。作製上注
意する点は、半導体レーザ導波路とカンチレバー導波路
を光学的に結合させておく点であり、これは膜厚制御に
より実現は容易である。
ンチレバー支持部分にあたるところ）をエッチングによ
り除去し、半導体レーザ偏向素子を作製した。作製上注
意する点は、半導体レーザ導波路とカンチレバー導波路
を光学的に結合させておく点であり、これは膜厚制御に
より実現は容易である。
【００１５】本素子の駆動は、以下のように行なう。半
導体レーザへの変調信号は、電極７、８を通して行な
い、変調されたレーザ光が半導体レーザ部分［Ｉ］から
カンチレバー支持部分［ＩＩ］、カンチレバー部分［Ｉ
ＩＩ］へ入射する。カンチレバーは光導波路になってい
るため光はカンチレバー部分前端面から出射する。この
際、半導体レーザへの変調信号とタイミングをとって、
電極１２、１３へカンチレバー変位の為の信号を入力す
ることによって、レ−ザ光は上下に所望の方向へ向かっ
て出射され（図１、図２の破線矢印参照）、空間的に変
調される。
導体レーザへの変調信号は、電極７、８を通して行な
い、変調されたレーザ光が半導体レーザ部分［Ｉ］から
カンチレバー支持部分［ＩＩ］、カンチレバー部分［Ｉ
ＩＩ］へ入射する。カンチレバーは光導波路になってい
るため光はカンチレバー部分前端面から出射する。この
際、半導体レーザへの変調信号とタイミングをとって、
電極１２、１３へカンチレバー変位の為の信号を入力す
ることによって、レ−ザ光は上下に所望の方向へ向かっ
て出射され（図１、図２の破線矢印参照）、空間的に変
調される。
【００１６】本実施例のカンチレバー状光導波路に交流
電界を加えると、上下方向に±５μｍ程度まで振動を生
じた。この際、変位量は電界の強さに比例し、およそ５
ｋＨｚ程度の周波数まで良好に応答した。従来のＬＢＰ
の走査速度はせいぜい１．２ｋＨｚ程度であるので、お
よそ４倍に速度が向上する可能性がある。
電界を加えると、上下方向に±５μｍ程度まで振動を生
じた。この際、変位量は電界の強さに比例し、およそ５
ｋＨｚ程度の周波数まで良好に応答した。従来のＬＢＰ
の走査速度はせいぜい１．２ｋＨｚ程度であるので、お
よそ４倍に速度が向上する可能性がある。
【００１７】本実施例の半導体レーザ偏向素子をＬＢＰ
等の光源として用いるには、新しい光学系が必要である
が、ポリゴンミラーが不要になる為に安価になる。ま
た、本素子を空間光変調器としても用いることができ
る。
等の光源として用いるには、新しい光学系が必要である
が、ポリゴンミラーが不要になる為に安価になる。ま
た、本素子を空間光変調器としても用いることができ
る。
【００１８】図５（図４と同様の断面図）に、本発明の
カンチレバー状光導波路部分の構成が圧電バイモルフか
らなる場合の例を示す。カンチレバーの上電極１４と中
電極２２の間にはさまれる圧電体領域２４、下電極１２
と中電極２２の間にはさまれる圧電体領域２１、さらに
中電極２２の間にはさまれる光導波路領域２３からな
り、圧電体２１、２４はＺｎＯ（屈折率２．０１５）、
光導波路２３はＺｎＳ（屈折率２．３５）からなりレー
ザ光はＺｎＳ内に閉じ込められる。
カンチレバー状光導波路部分の構成が圧電バイモルフか
らなる場合の例を示す。カンチレバーの上電極１４と中
電極２２の間にはさまれる圧電体領域２４、下電極１２
と中電極２２の間にはさまれる圧電体領域２１、さらに
中電極２２の間にはさまれる光導波路領域２３からな
り、圧電体２１、２４はＺｎＯ（屈折率２．０１５）、
光導波路２３はＺｎＳ（屈折率２．３５）からなりレー
ザ光はＺｎＳ内に閉じ込められる。
【００１９】カンチレバーへ印加する電圧は図５の様に
上電極１４と下電極１２を等電位にする。これにより、
該カンチレバーは電圧印加に対して上下に約±１０μｍ
変位させられる。
上電極１４と下電極１２を等電位にする。これにより、
該カンチレバーは電圧印加に対して上下に約±１０μｍ
変位させられる。
【００２０】図６に、本発明の半導体レーザ偏向素子を
アレイに集積化した実施例の概略図を示す。本素子の各
々の間隔は１００μｍ程度であり、空間光変調器用光源
等に有用である。各半導体レーザ偏向素子の構造は上記
実施例のものと基本的に同じである。
アレイに集積化した実施例の概略図を示す。本素子の各
々の間隔は１００μｍ程度であり、空間光変調器用光源
等に有用である。各半導体レーザ偏向素子の構造は上記
実施例のものと基本的に同じである。
【００２１】図７（ａ）、（ｂ）は、半導体レーザ部分
とカンチレバー状光導波路部分が夫々空間と方向性結合
器や光合分波器を介して結合されている２つの実施例の
側面と上面を示す。図７（ａ）では、シリコン（Ｓｉ）
基板３１上に形成されたレーザ素子３２で発振された光
は空間を経てカンチレバー状光導波路部分３３に導か
れ、その端面から出射される。一方、図７（ｂ）では、
基板４１上に形成された２つのレーザ素子（発振波長λ
1、λ2）４２、４３で同時に或は選択的に発振された光
は、方向性結合器４４によりカンチレバー状光導波路部
分４５に導かれ、その端面から出射される。これらのカ
ンチレバー状光導波路部分３３、４５は上記の原理で変
位する。各部の詳しい構成は上記実施例と基本的に同じ
であるので、図７では省略してある。
とカンチレバー状光導波路部分が夫々空間と方向性結合
器や光合分波器を介して結合されている２つの実施例の
側面と上面を示す。図７（ａ）では、シリコン（Ｓｉ）
基板３１上に形成されたレーザ素子３２で発振された光
は空間を経てカンチレバー状光導波路部分３３に導か
れ、その端面から出射される。一方、図７（ｂ）では、
基板４１上に形成された２つのレーザ素子（発振波長λ
1、λ2）４２、４３で同時に或は選択的に発振された光
は、方向性結合器４４によりカンチレバー状光導波路部
分４５に導かれ、その端面から出射される。これらのカ
ンチレバー状光導波路部分３３、４５は上記の原理で変
位する。各部の詳しい構成は上記実施例と基本的に同じ
であるので、図７では省略してある。
【００２２】図８は、半導体レーザ部分５１と光学的に
結合したレバー状光導波路部分５２が両持ち梁式となっ
た実施例の側面と上面を示す。基板上に形成されたレー
ザ素子５１で発振された光は、他端を支持体５３で支え
られたレバー状光導波路部分５２に導かれ、その中間部
に設けられた４５°反射面５４で反射されて上部に出射
される。このレバー状光導波路部分５２は上記の原理で
変位するが（図８（ａ）中破線で示す）、それにつれて
反射面５４の角度が図８（ａ）のごとく変化して光ビー
ムが偏向走査される。各部の詳しい構成は上記実施例と
基本的に同じであるので、図８でも省略してある。
結合したレバー状光導波路部分５２が両持ち梁式となっ
た実施例の側面と上面を示す。基板上に形成されたレー
ザ素子５１で発振された光は、他端を支持体５３で支え
られたレバー状光導波路部分５２に導かれ、その中間部
に設けられた４５°反射面５４で反射されて上部に出射
される。このレバー状光導波路部分５２は上記の原理で
変位するが（図８（ａ）中破線で示す）、それにつれて
反射面５４の角度が図８（ａ）のごとく変化して光ビー
ムが偏向走査される。各部の詳しい構成は上記実施例と
基本的に同じであるので、図８でも省略してある。
【００２３】図９はカンチレバー状光導波路部分６１の
断面を示し、この実施例では電極が２対（１つの対は６
２ａと６２ｂ、他の対は６３ａと６３ｂ）に設けられて
いて、各対への変調信号を独立かつ適当に制御すること
で、カンチレバー状光導波路部分６１は、図示のごと
く、２つの方向Ａ、Ｂの変位が可能となり、またそれら
の合成によってＣ方向で示す回転変位も出来る様になっ
ている。
断面を示し、この実施例では電極が２対（１つの対は６
２ａと６２ｂ、他の対は６３ａと６３ｂ）に設けられて
いて、各対への変調信号を独立かつ適当に制御すること
で、カンチレバー状光導波路部分６１は、図示のごと
く、２つの方向Ａ、Ｂの変位が可能となり、またそれら
の合成によってＣ方向で示す回転変位も出来る様になっ
ている。
【００２４】以上実施例として、基板にはＧａＡｓ、Ｓ
ｉを用いて記述してきたがもちろんＩｎＰでも他の半導
体基板でも良い。Ｓｉ基板を用いる際、ＧａＡｓ系半導
体レーザを集積するには〈１１０〉方向に２°オフした
（１００）面Ｓｉ基板を用いると良好なＬＤ特性が得ら
れる。
ｉを用いて記述してきたがもちろんＩｎＰでも他の半導
体基板でも良い。Ｓｉ基板を用いる際、ＧａＡｓ系半導
体レーザを集積するには〈１１０〉方向に２°オフした
（１００）面Ｓｉ基板を用いると良好なＬＤ特性が得ら
れる。
【００２５】また、半導体レーザの材料はＡｌＧａＡｓ
系のみならず、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系
等，また活性層も通常のダブルヘテロ構造だけでなく、
量子井戸構造、歪超格子構造でも良いのはいうまでもな
い。
系のみならず、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系
等，また活性層も通常のダブルヘテロ構造だけでなく、
量子井戸構造、歪超格子構造でも良いのはいうまでもな
い。
【００２６】半導体レーザの断面方向（横方向）光・電
子の狭窄構造は実施例に示した横方向注入型だけでな
く、全てのレーザ構造が適用できる。また、半導体レー
ザ部分とレバー状光導波路部分とは光学的に結合してお
ればよく、方向性結合器や光合分波器と空間を介して結
合する外、他の手段によっても良い。
子の狭窄構造は実施例に示した横方向注入型だけでな
く、全てのレーザ構造が適用できる。また、半導体レー
ザ部分とレバー状光導波路部分とは光学的に結合してお
ればよく、方向性結合器や光合分波器と空間を介して結
合する外、他の手段によっても良い。
【００２７】また、レバーの応答周波数はレバーの長さ
を短くすれば早くなる。所望の応答周波数にレバーの固
有振動数を考慮し、レバー長や膜厚構成を設計すること
ができることはいうまでもない。上記実施例に圧電体と
してＺｎＯを示したのが他の圧電体を用いることも可能
である。
を短くすれば早くなる。所望の応答周波数にレバーの固
有振動数を考慮し、レバー長や膜厚構成を設計すること
ができることはいうまでもない。上記実施例に圧電体と
してＺｎＯを示したのが他の圧電体を用いることも可能
である。
【００２８】更に、半導体レーザはファブリペロー型の
ものを示したが、ＤＦＢ、ＤＢＲ型などの他の形式のも
のを用いられる。また、光を振る方向も、図２に示す上
下方向に限らず、必要に応じて左右方向等にも振ること
ができる。その際、電極の設け方、レバー状光導波路部
分の厚さ等を適当に変更させれば良い。
ものを示したが、ＤＦＢ、ＤＢＲ型などの他の形式のも
のを用いられる。また、光を振る方向も、図２に示す上
下方向に限らず、必要に応じて左右方向等にも振ること
ができる。その際、電極の設け方、レバー状光導波路部
分の厚さ等を適当に変更させれば良い。
【００２９】
【発明の効果】以上説明した様に、半導体レーザと光導
波路レバー部を集積化し、光学的に結合させることによ
り、半導体レーザから出射した光はレバー部へ入射し、
レバー部へ印加する電気信号に従って偏向させることが
可能となった。
波路レバー部を集積化し、光学的に結合させることによ
り、半導体レーザから出射した光はレバー部へ入射し、
レバー部へ印加する電気信号に従って偏向させることが
可能となった。
【００３０】これにより、本素子をＬＢＰ等の光源に用
いた場合、レーザ光走査光学系におけるポリゴンミラー
は不要となり、安価な光学系を実現することができるよ
うになった。また、本素子は空間光変調器用光源に適し
ており、光交換器、光合分波器等のシャッターをレバー
部の変位により実現できるようになった
いた場合、レーザ光走査光学系におけるポリゴンミラー
は不要となり、安価な光学系を実現することができるよ
うになった。また、本素子は空間光変調器用光源に適し
ており、光交換器、光合分波器等のシャッターをレバー
部の変位により実現できるようになった
【図１】本発明を実施した半導体レーザ偏向素子の第１
の実施例の断面図。
の実施例の断面図。
【図２】本発明を実施した図１の半導体レーザ偏向素子
の斜視図。
の斜視図。
【図３】本発明を実施した図１の半導体レーザ偏向素子
の半導体レーザ部分の断面図。
の半導体レーザ部分の断面図。
【図４】本発明を実施した図１の半導体レーザ偏向素子
のカンチレバー部分の断面図。
のカンチレバー部分の断面図。
【図５】本発明を実施した他の半導体レーザ偏向素子の
カンチレバー部分の断面図。
カンチレバー部分の断面図。
【図６】本発明を実施したアレイ状に並んだ半導体レー
ザ偏向素子の斜視図。
ザ偏向素子の斜視図。
【図７】（ａ）、（ｂ）は夫々本発明を実施した半導体
レーザ偏向素子の他の実施例の側面図と上面図。
レーザ偏向素子の他の実施例の側面図と上面図。
【図８】本発明を実施した他の半導体レーザ偏向素子の
側面図と上面図。
側面図と上面図。
【図９】本発明を実施した他の半導体レーザ偏向素子の
カンチレバー部分の断面図。
カンチレバー部分の断面図。
【図１０】従来のレーザ光走査光学系の一例を示す斜視
図。
図。
１，３１，４１ 基板 ２ バッファ層 ３，５ クラッド層 ４ 活性層 ６ キャップ層 ７，８ 上部電極 ９ Ｓｉ拡散領域 １０ Ｚｎ拡散領域 １１ 弾性体層 １２ 下電極 １３，２１，２４ 圧電体層 １４ 上電極 ２２ 中電極 ２３ 誘電体層 ［Ｉ］，３２，４２，４３，５１ 半導体レーザ領域 ［ＩＩ］ カンチレバー支持領域 ［ＩＩＩ］，３３，４５，６１ カンチレバー領域 ４４ 方向性結合器 ５２ 両持ち梁式レバー領域 ５３ 支持体 ５４ 反射面 ６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ 電極
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18
Claims (9)
- 【請求項１】 電流注入の可能な半導体レーザ素子と、
少なくとも圧電体と電極から成る変位可能なレバー状光
導波路素子とが形成され、該半導体レーザ素子と該レバ
ー状光導波路素子へは独立に電流注入が可能であり、該
半導体レーザ素子から出射した光は該レバー状光導波路
素子を通って外部へ偏向して出射することを特徴とする
半導体レーザ偏向素子。 - 【請求項２】 前記半導体レーザ素子とレバー状光導波
路素子とが同一半導体基板上にモノリシックに形成され
ていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ偏
向素子。 - 【請求項３】 前記レバー状光導波路素子がカンチレバ
ー状光導波路素子であることを特徴とする請求項１記載
の半導体レーザ偏向素子。 - 【請求項４】 前記レバー状光導波路素子が、圧電体薄
膜の上下面に該圧電体薄膜を圧電効果により変位させる
為の電極と、上面と下面のどちらか一方に弾性体薄膜を
設けて成ることを特徴とする請求項１記載の半導体レー
ザ偏向素子。 - 【請求項５】 前記レバー状光導波路素子が圧電体と電
極のバイモルフ構造から成ることを特徴とする請求項１
記載の半導体レーザ偏向素子。 - 【請求項６】 前記レバー状光導波路素子が屈折率の大
きい薄膜とその上下面に屈折率の小さい薄膜をもつ３層
構造であることを特徴とする請求項４又は５記載の半導
体レーザ偏向素子。 - 【請求項７】 前記レバー状光導波路素子が両持ち梁式
レバー状光導波路素子であることを特徴とする請求項１
記載の半導体レーザ偏向素子。 - 【請求項８】 前記半導体レーザ素子からの光が方向性
結合器や光合分波器を介して前記レバー状光導波路素子
に光学的に結合されていることを特徴とする請求項１記
載の半導体レーザ偏向素子。 - 【請求項９】 請求項１記載の半導体レーザ偏向素子が
アレイ状に複数集積されたことを特徴とする半導体レー
ザ偏向素子アレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124252A JPH05297313A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 半導体レーザ偏向素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124252A JPH05297313A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 半導体レーザ偏向素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05297313A true JPH05297313A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=14880732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4124252A Pending JPH05297313A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 半導体レーザ偏向素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05297313A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006504988A (ja) * | 2002-10-30 | 2006-02-09 | オプティスキャン ピーティーワイ リミテッド | 走査方法および装置 |
| WO2017006425A1 (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-12 | 富士通株式会社 | 光デバイス |
| WO2018005959A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | Acacia Communications, Inc. | Cantilevers with one-or two-dimensional actuation for on-chip active waveguide coupling alignment |
| JP2018528457A (ja) * | 2015-07-20 | 2018-09-27 | マジック リープ， インコーポレイテッドＭａｇｉｃ Ｌｅａｐ，Ｉｎｃ． | 仮想／拡張現実システムにおける内向き角度を用いてファイバスキャナをコリメートする設計 |
| US10317690B2 (en) | 2014-01-31 | 2019-06-11 | Magic Leap, Inc. | Multi-focal display system and method |
| US10338391B2 (en) | 2015-10-06 | 2019-07-02 | Magic Leap, Inc. | Virtual/augmented reality system having reverse angle diffraction grating |
| US10587848B2 (en) | 2016-01-20 | 2020-03-10 | Magic Leap, Inc. | Polarizing maintaining optical fiber in virtual/augmented reality system |
| JP2021504738A (ja) * | 2017-11-22 | 2021-02-15 | マジック リープ， インコーポレイテッドＭａｇｉｃ Ｌｅａｐ，Ｉｎｃ． | 熱作動型カンチレバー式ビーム光学スキャナ |
| US11016298B2 (en) | 2015-10-05 | 2021-05-25 | Magic Leap, Inc. | Microlens collimator for scanning optical fiber in virtual/augmented reality system |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP4124252A patent/JPH05297313A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11150489B2 (en) | 2014-01-31 | 2021-10-19 | Magic Leap, Inc. | Multi-focal display system and method |
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| EP3671317A1 (en) * | 2015-07-20 | 2020-06-24 | Magic Leap, Inc. | Collimating fiber scanner design with inward pointing angles in virtual/augmented reality system |
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| US11906739B2 (en) | 2015-10-05 | 2024-02-20 | Magic Leap, Inc. | Microlens collimator for scanning optical fiber in virtual/augmented reality system |
| US10935792B2 (en) | 2015-10-06 | 2021-03-02 | Magic Leap, Inc. | Virtual/augmented reality system having reverse angle diffraction grating |
| US10338391B2 (en) | 2015-10-06 | 2019-07-02 | Magic Leap, Inc. | Virtual/augmented reality system having reverse angle diffraction grating |
| US11662585B2 (en) | 2015-10-06 | 2023-05-30 | Magic Leap, Inc. | Virtual/augmented reality system having reverse angle diffraction grating |
| US10587848B2 (en) | 2016-01-20 | 2020-03-10 | Magic Leap, Inc. | Polarizing maintaining optical fiber in virtual/augmented reality system |
| US11317064B2 (en) | 2016-01-20 | 2022-04-26 | Magic Leap, Inc. | Polarizing maintaining optical fiber in virtual/augmented reality system |
| US10895690B1 (en) | 2016-06-30 | 2021-01-19 | Acacia Communications, Inc. | Cantilevers with one- or two-dimensional actuation for on-chip active waveguide coupling alignment |
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| US11598950B2 (en) | 2017-11-22 | 2023-03-07 | Magic Leap, Inc. | Thermally actuated cantilevered beam optical scanner |
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