JPH0667226A - 光学装置 - Google Patents
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- JPH0667226A JPH0667226A JP4321448A JP32144892A JPH0667226A JP H0667226 A JPH0667226 A JP H0667226A JP 4321448 A JP4321448 A JP 4321448A JP 32144892 A JP32144892 A JP 32144892A JP H0667226 A JPH0667226 A JP H0667226A
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- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1106—Mode locking
- H01S3/1109—Active mode locking
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
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- H01S3/1112—Passive mode locking
- H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers
- H01S3/1118—Semiconductor saturable absorbers, e.g. semiconductor saturable absorber mirrors [SESAMs]; Solid-state saturable absorbers, e.g. carbon nanotube [CNT] based
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- G—PHYSICS
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/26—Pulse shaping; Apparatus or methods therefor
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- H—ELECTRICITY
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- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/0813—Configuration of resonator
- H01S3/0817—Configuration of resonator having 5 reflectors, e.g. W-shaped resonators
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 損失とは無関係に非線形性の設計可能な可飽
和吸収体を提供する。 【構成】 可飽和吸収体の飽和強度および損失は、第１
と第２の反射要素により画成されるファブリ・ペロー
（ＦＰ）エタロン内に可飽和吸収体要素を配置すること
により別々に規制することができ、この要素は、ＦＰス
ペクトル応答の反共振部分における光波長（共鳴ピー
ク）に対応する光波長の間で光に対して応答する。各要
素の集合体がＦＰ可飽和吸収体である。この可飽和吸収
体の厚さはＦＰ可飽和吸収体の損失を設定するが、光が
入射する第１の反射要素の反射率の変動は飽和強度を決
定し、可飽和吸収体要素の補償損失を助ける。入射光線
に面する可飽和吸収体要素の端面上に高反射率の第１の
反射要素が配置され、同様な高反射率の第２の反射要素
がその反対側の端面上に配置される。誘電体層は第１の
反射要素を形成し、半導体層は第２の反射要素を形成す
る。複数個の量子井戸およびバリヤ層を使用し、可飽和
吸収体要素を形成する。
和吸収体を提供する。 【構成】 可飽和吸収体の飽和強度および損失は、第１
と第２の反射要素により画成されるファブリ・ペロー
（ＦＰ）エタロン内に可飽和吸収体要素を配置すること
により別々に規制することができ、この要素は、ＦＰス
ペクトル応答の反共振部分における光波長（共鳴ピー
ク）に対応する光波長の間で光に対して応答する。各要
素の集合体がＦＰ可飽和吸収体である。この可飽和吸収
体の厚さはＦＰ可飽和吸収体の損失を設定するが、光が
入射する第１の反射要素の反射率の変動は飽和強度を決
定し、可飽和吸収体要素の補償損失を助ける。入射光線
に面する可飽和吸収体要素の端面上に高反射率の第１の
反射要素が配置され、同様な高反射率の第２の反射要素
がその反対側の端面上に配置される。誘電体層は第１の
反射要素を形成し、半導体層は第２の反射要素を形成す
る。複数個の量子井戸およびバリヤ層を使用し、可飽和
吸収体要素を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は可飽和吸収体要素に関す
る。更に詳細には、本発明はファブリ・ペローエタロン
と併用される可飽和吸収体要素に関する。
る。更に詳細には、本発明はファブリ・ペローエタロン
と併用される可飽和吸収体要素に関する。
【０００２】
【従来の技術】極めて短い光パルスは高速信号処理およ
び通信にとって重要である。このカテゴリーにおける光
パルスは超短光パルスと呼ばれ、ピコ秒およびサブピコ
秒の範囲内の持続時間を有する。超短光パルスはモード
同期のような技法により得られている。モード同期で
は、非線形要素がレーザ共振器内またはレーザ共振器外
の何れかに配置される。このような非線形要素の一例は
可飽和吸収体である。
び通信にとって重要である。このカテゴリーにおける光
パルスは超短光パルスと呼ばれ、ピコ秒およびサブピコ
秒の範囲内の持続時間を有する。超短光パルスはモード
同期のような技法により得られている。モード同期で
は、非線形要素がレーザ共振器内またはレーザ共振器外
の何れかに配置される。このような非線形要素の一例は
可飽和吸収体である。
【０００３】可飽和吸収体は特定の波長の入射輻射線強
度に関連する不透明度の変化を表示する材料である。選
択された動作波長に基づき、可飽和吸収体として、固
体、液体および気体状のものを使用することができる。
可飽和吸収体はシャッターとして機能する。可飽和吸収
体は入射してくる全ての弱い輻射線を吸収する。入射輻
射線の強度が、可飽和吸収体の飽和強度と呼ばれる十分
に高いレベルに達するにつれて、入射輻射線は可飽和吸
収体を通過できるようになる。可飽和吸収体は入射輻射
線の波長において透明状態で飽和されるので、一般的
に、可飽和吸収体により生じる入射輻射線の減衰は比較
的小さい。
度に関連する不透明度の変化を表示する材料である。選
択された動作波長に基づき、可飽和吸収体として、固
体、液体および気体状のものを使用することができる。
可飽和吸収体はシャッターとして機能する。可飽和吸収
体は入射してくる全ての弱い輻射線を吸収する。入射輻
射線の強度が、可飽和吸収体の飽和強度と呼ばれる十分
に高いレベルに達するにつれて、入射輻射線は可飽和吸
収体を通過できるようになる。可飽和吸収体は入射輻射
線の波長において透明状態で飽和されるので、一般的
に、可飽和吸収体により生じる入射輻射線の減衰は比較
的小さい。
【０００４】実際、可飽和吸収体の非線形性およ損失
は、入射輻射線が横切る可飽和吸収体材料の断面積また
は厚さにより効果的に決定される。厚さが厚い材料の場
合、大きな非線形性（飽和強度）が、可飽和吸収体の大
きな損失と共に得られる。一方、厚さが薄い材料の場
合、小さな非線形性が少ない損失量と共に得られる。共
振器内または共振器外要素として使用するどちらの場合
にしろ、可飽和吸収体は、密接に結合される非線形性と
損失を示す。
は、入射輻射線が横切る可飽和吸収体材料の断面積また
は厚さにより効果的に決定される。厚さが厚い材料の場
合、大きな非線形性（飽和強度）が、可飽和吸収体の大
きな損失と共に得られる。一方、厚さが薄い材料の場
合、小さな非線形性が少ない損失量と共に得られる。共
振器内または共振器外要素として使用するどちらの場合
にしろ、可飽和吸収体は、密接に結合される非線形性と
損失を示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】可飽和吸収体の損失と
無関係に非線形性または飽和強度を設計するための利用
可能な技術が存在しないので、公知の可飽和吸収体の設
計の柔軟性が制限される。
無関係に非線形性または飽和強度を設計するための利用
可能な技術が存在しないので、公知の可飽和吸収体の設
計の柔軟性が制限される。
【０００６】従って、本発明の目的は、可飽和吸収体の
損失と無関係に非線形性または飽和強度を設計できる新
規な可飽和吸収体を提供することである。
損失と無関係に非線形性または飽和強度を設計できる新
規な可飽和吸収体を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】非線形性度、すなわち、
可飽和吸収体の飽和強度および損失は、第１および第２
の反射要素により画成されるファブリ・ペローエタロン
内に可飽和吸収体要素を配置することにより概ね別々に
規制することができる。これにより、可飽和吸収体要素
は、ファブリ・ペロースペクトル応答の反共振部分にお
ける光波長、すなわち、共鳴ピークに対応する光波長の
間で光に対して応答する。形成された要素の組み合わせ
はファブリ・ペロー可飽和吸収体と呼ばれる。
可飽和吸収体の飽和強度および損失は、第１および第２
の反射要素により画成されるファブリ・ペローエタロン
内に可飽和吸収体要素を配置することにより概ね別々に
規制することができる。これにより、可飽和吸収体要素
は、ファブリ・ペロースペクトル応答の反共振部分にお
ける光波長、すなわち、共鳴ピークに対応する光波長の
間で光に対して応答する。形成された要素の組み合わせ
はファブリ・ペロー可飽和吸収体と呼ばれる。
【０００８】可飽和吸収体の厚さはファブリ・ペロー可
飽和吸収体の損失を設定するが、光が入射する第１の反
射要素の反射率の変動は飽和強度（非線形性度）を決定
し、可飽和吸収体要素の補償損失を補助する。ファブリ
・ペロー可飽和吸収体は、モード同期、Ｑ−スイッチン
グなどに使用される大抵のレーザの利得帯域よりも大き
な自由スペクトル域を有する。
飽和吸収体の損失を設定するが、光が入射する第１の反
射要素の反射率の変動は飽和強度（非線形性度）を決定
し、可飽和吸収体要素の補償損失を補助する。ファブリ
・ペロー可飽和吸収体は、モード同期、Ｑ−スイッチン
グなどに使用される大抵のレーザの利得帯域よりも大き
な自由スペクトル域を有する。
【０００９】第１の実施例では、入射光線に面する可飽
和吸収体要素の端面上に高反射率の第１の反射要素が配
置され、一方、同様な高反射率の第２の反射要素が可飽
和吸収体の反対側の端面上に配置されている。誘電体層
は第１の反射要素を形成し、半導体層は第２の反射要素
を形成する。複数個の量子井戸およびバリヤ層を使用
し、可飽和吸収体要素を形成する。
和吸収体要素の端面上に高反射率の第１の反射要素が配
置され、一方、同様な高反射率の第２の反射要素が可飽
和吸収体の反対側の端面上に配置されている。誘電体層
は第１の反射要素を形成し、半導体層は第２の反射要素
を形成する。複数個の量子井戸およびバリヤ層を使用
し、可飽和吸収体要素を形成する。
【００１０】第２の実施例では、可飽和吸収体要素の一
方の端面に金属膜を被着することにより第２の反射要素
が形成されている。
方の端面に金属膜を被着することにより第２の反射要素
が形成されている。
【００１１】第２の実施例の場合、ファブリ・ペロー可
飽和吸収体はモノリシック集積構造体であり、可飽和吸
収体要素および反射要素は単一の物体に集積されてい
る。このようなモノリシック構造体は熱負荷に対して殆
ど不感応性であり、大幅な設計自由度を与え、相対的な
共振器長変動を殆ど排除する。この共振器長変動の排除
は、光パルスの最小持続時間の原因になる。
飽和吸収体はモノリシック集積構造体であり、可飽和吸
収体要素および反射要素は単一の物体に集積されてい
る。このようなモノリシック構造体は熱負荷に対して殆
ど不感応性であり、大幅な設計自由度を与え、相対的な
共振器長変動を殆ど排除する。この共振器長変動の排除
は、光パルスの最小持続時間の原因になる。
【００１２】ファブリ・ペロー可飽和吸収体は高反射率
要素を含んでいるので、このファブリ・ペロー可飽和吸
収体は、利得媒体および、ファブリ・ペロー可飽和吸収
体から利得媒体の反対面に設けられた第３の反射要素に
結合された共振器要素として含ませることができる。斯
くして、ファブリ・ペロー可飽和吸収体はモード同期動
作可能なレーザ構造体を完成する。
要素を含んでいるので、このファブリ・ペロー可飽和吸
収体は、利得媒体および、ファブリ・ペロー可飽和吸収
体から利得媒体の反対面に設けられた第３の反射要素に
結合された共振器要素として含ませることができる。斯
くして、ファブリ・ペロー可飽和吸収体はモード同期動
作可能なレーザ構造体を完成する。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細
に説明する。
に説明する。
【００１４】ファブリ・ペロー可飽和吸収体を、レーザ
のモード同期およびＱ−スイッチングに有用な受動可飽
和吸収を行わせることについて以下に説明する。図１に
示されるファブリ・ペロー可飽和吸収体１は、反射要素
２および３と可飽和吸収体要素４を有する。ファブリ・
ペローエタロンを形成するために、反射要素は互いに平
行に分離されている。図示されているように、光線は反
射要素２の方からファブリ・ペロー可飽和吸収体に入射
する。
のモード同期およびＱ−スイッチングに有用な受動可飽
和吸収を行わせることについて以下に説明する。図１に
示されるファブリ・ペロー可飽和吸収体１は、反射要素
２および３と可飽和吸収体要素４を有する。ファブリ・
ペローエタロンを形成するために、反射要素は互いに平
行に分離されている。図示されているように、光線は反
射要素２の方からファブリ・ペロー可飽和吸収体に入射
する。
【００１５】可飽和吸収体要素４は吸収性を有する非線
形材料からなる。可飽和吸収体要素の非線形性は特定の
波長またはその付近の入射光線の強度、吸収断面積およ
び材料厚さの関数である。本発明により使用される吸収
性非線形性の場合、特定の動作波長はファブリ・ペロー
エタロンの非共鳴バンド内であることが好ましい。この
非共鳴バンドは、隣接共鳴波長間の光波長の範囲または
ファブリ・ペローエタロンの共鳴ピーク波長を含む。こ
のタイプの設計を使用することにより、熱およびその他
の設計上の束縛を緩和することができる。ファブリ・ペ
ロー可飽和吸収体における損失を所望の値に設定するた
めに、可飽和吸収体要素４の厚さまたは断面積は最初に
設計される。
形材料からなる。可飽和吸収体要素の非線形性は特定の
波長またはその付近の入射光線の強度、吸収断面積およ
び材料厚さの関数である。本発明により使用される吸収
性非線形性の場合、特定の動作波長はファブリ・ペロー
エタロンの非共鳴バンド内であることが好ましい。この
非共鳴バンドは、隣接共鳴波長間の光波長の範囲または
ファブリ・ペローエタロンの共鳴ピーク波長を含む。こ
のタイプの設計を使用することにより、熱およびその他
の設計上の束縛を緩和することができる。ファブリ・ペ
ロー可飽和吸収体における損失を所望の値に設定するた
めに、可飽和吸収体要素４の厚さまたは断面積は最初に
設計される。
【００１６】反射要素２および３は例えば、誘電体、半
導体または金属反射体などである。要素２および３の反
射率は極めて広い範囲の値にわたって変化する。大抵の
用途では、反射要素２はファブリ・ペロー可飽和吸収体
１のための“入力”である。このことは、利得媒体また
はレーザからの光線が最初に反射要素２から入射するこ
とを意味する。光線がポンピングされたＮｄ：ＹＬＦ結
晶などのような利得媒体からのものである場合、反射要
素２は、図４に示されたような別の終端反射要素と共
に、レーザ共振器を形成する。従って、反射要素２は３
０％以上の反射率を有しなければならない。ファブリ・
ペロー可飽和吸収体の設計では、反射要素間の間隔およ
び反射要素２の反射率が重要である。
導体または金属反射体などである。要素２および３の反
射率は極めて広い範囲の値にわたって変化する。大抵の
用途では、反射要素２はファブリ・ペロー可飽和吸収体
１のための“入力”である。このことは、利得媒体また
はレーザからの光線が最初に反射要素２から入射するこ
とを意味する。光線がポンピングされたＮｄ：ＹＬＦ結
晶などのような利得媒体からのものである場合、反射要
素２は、図４に示されたような別の終端反射要素と共
に、レーザ共振器を形成する。従って、反射要素２は３
０％以上の反射率を有しなければならない。ファブリ・
ペロー可飽和吸収体の設計では、反射要素間の間隔およ
び反射要素２の反射率が重要である。
【００１７】反射要素２および３の間隔Ｌは、この反射
要素間に画成されるファブリ・ペローエタロンの共鳴波
長または周波数を決定する。ここで、“波長”および
“周波数”という用語は、本発明の原理の理解に悪影響
を及ぼすことなく、互換的に使用される。波長（λ）お
よび周波数（ｆ）は公知の方程式λ＝ｃ／ｆ（ここで、
ｃは真空中における光の速度である）により関係付けら
れる。
要素間に画成されるファブリ・ペローエタロンの共鳴波
長または周波数を決定する。ここで、“波長”および
“周波数”という用語は、本発明の原理の理解に悪影響
を及ぼすことなく、互換的に使用される。波長（λ）お
よび周波数（ｆ）は公知の方程式λ＝ｃ／ｆ（ここで、
ｃは真空中における光の速度である）により関係付けら
れる。
【００１８】ファブリ・ペローエタロンの共鳴波長を決
定するために、方程式ｍλ＝２ｎＬ（ここで、ｍは整数
であり、ｎはファブリ・ペローエタロン内の可飽和吸収
体要素の実効屈折率であり、Ｌは反射要素間隔である）
を計算しなければならない。共鳴周波数に関する同等の
方程式はｆ＝ｍ（ｃ／２ｎＬ）で表される。
定するために、方程式ｍλ＝２ｎＬ（ここで、ｍは整数
であり、ｎはファブリ・ペローエタロン内の可飽和吸収
体要素の実効屈折率であり、Ｌは反射要素間隔である）
を計算しなければならない。共鳴周波数に関する同等の
方程式はｆ＝ｍ（ｃ／２ｎＬ）で表される。
【００１９】ｍおよびｍ＋１に対応する隣接共鳴波長間
の分離は次のように決定される Δλ＝λ2 Δｍ／２ｎＬ［１−（λ／ｎ）（ｄｎ／ｄ
λ）］ （ここで、式中の各用語は前記に定義した通りのもので
あり、Δｍはｍとｍ＋１の間の整数差である）。この関
係は、隣接共鳴波長間の波長差について、Δλ≒λ2 ／
２ｎＬとして近似される。隣接共鳴波長は波長の非共鳴
バンドの両端限界を定めるが、非共鳴バンドの範囲は共
鳴波長を除外するΔλを概ねカバーしている。一般的
に、非共鳴バンドの中心部で、ファブリ・ペローエタロ
ンは最大反射率とπの奇数倍数の往復位相シフト（ここ
で、位相シフトは反射要素２および３の両方の進入深さ
を含む）を有する。
の分離は次のように決定される Δλ＝λ2 Δｍ／２ｎＬ［１−（λ／ｎ）（ｄｎ／ｄ
λ）］ （ここで、式中の各用語は前記に定義した通りのもので
あり、Δｍはｍとｍ＋１の間の整数差である）。この関
係は、隣接共鳴波長間の波長差について、Δλ≒λ2 ／
２ｎＬとして近似される。隣接共鳴波長は波長の非共鳴
バンドの両端限界を定めるが、非共鳴バンドの範囲は共
鳴波長を除外するΔλを概ねカバーしている。一般的
に、非共鳴バンドの中心部で、ファブリ・ペローエタロ
ンは最大反射率とπの奇数倍数の往復位相シフト（ここ
で、位相シフトは反射要素２および３の両方の進入深さ
を含む）を有する。
【００２０】図１のファブリ・ペロー可飽和吸収体の一
具体例の断面を図２に示す。図２のファブリ・ペロー可
飽和吸収体は反射要素２および３の間に配置された可飽
和吸収体要素４として、半導体多重量子井戸構造体を有
する。半導体多重量子井戸構造体は、量子井戸がファブ
リ・ペロー可飽和吸収体に入射する光の波長またはその
付近でバンドギャップを有するように設計されている。
図２に示された実施例の場合、量子井戸層のバンドギャ
ップは１．０４７ｍに対応するように選択される。１．
０４７ｍはＮｄ：ＹＬＦクリスタルレーザの発光波長で
ある。Ｎｄ：ＹＬＦクリスタルレーザはファブリ・ペロ
ー可飽和吸収体の反射要素２に入射する光を励起するの
に使用できる。
具体例の断面を図２に示す。図２のファブリ・ペロー可
飽和吸収体は反射要素２および３の間に配置された可飽
和吸収体要素４として、半導体多重量子井戸構造体を有
する。半導体多重量子井戸構造体は、量子井戸がファブ
リ・ペロー可飽和吸収体に入射する光の波長またはその
付近でバンドギャップを有するように設計されている。
図２に示された実施例の場合、量子井戸層のバンドギャ
ップは１．０４７ｍに対応するように選択される。１．
０４７ｍはＮｄ：ＹＬＦクリスタルレーザの発光波長で
ある。Ｎｄ：ＹＬＦクリスタルレーザはファブリ・ペロ
ー可飽和吸収体の反射要素２に入射する光を励起するの
に使用できる。
【００２１】図２に示された可飽和吸収体要素４はＩｎ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造体からなる。バリ
ヤ層４１−１〜４１−Ｎは膜厚４８ÅのＧａＡｓからな
り、量子井戸層４２−１〜４２−Ｎは膜厚８２ÅのＩｎ
x Ｇａ1-x Ａｓからなる。ここで、Ｉｎ濃度ｘは約０．
４８であり、可飽和吸収体に入射する光の波長に近い量
子井戸エネルギーバンドギャップが得られる。エピタキ
シャル成長法により成長された５０周期の量子井戸／バ
リヤ対がＧａＡｓ基板上の半導体ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ反
射体上に存在する。
ＧａＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造体からなる。バリ
ヤ層４１−１〜４１−Ｎは膜厚４８ÅのＧａＡｓからな
り、量子井戸層４２−１〜４２−Ｎは膜厚８２ÅのＩｎ
x Ｇａ1-x Ａｓからなる。ここで、Ｉｎ濃度ｘは約０．
４８であり、可飽和吸収体に入射する光の波長に近い量
子井戸エネルギーバンドギャップが得られる。エピタキ
シャル成長法により成長された５０周期の量子井戸／バ
リヤ対がＧａＡｓ基板上の半導体ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ反
射体上に存在する。
【００２２】各層の膜厚と共に、使用されている周期数
はファブリ・ペローエタロンの反射要素間の間隔を決定
する。本発明によれば、間隔は、入射光の波長（すなわ
ち、可飽和吸収体要素４が応答する波長）がファブリ・
ペローエタロンの非共鳴バンド内に収まるように設定さ
れる。例えば、間隔は約０．６５ｍである。選択された
膜厚、周期数および量子井戸層のエネルギーバンドギャ
ップについて、入射光の波長は、ファブリ・ペローエタ
ロンの２個の隣接共鳴ピークの間で、このファブリ・ペ
ローエタロンの概ね最大反射率の点において、非共鳴バ
ンドの中心付近に存在する。
はファブリ・ペローエタロンの反射要素間の間隔を決定
する。本発明によれば、間隔は、入射光の波長（すなわ
ち、可飽和吸収体要素４が応答する波長）がファブリ・
ペローエタロンの非共鳴バンド内に収まるように設定さ
れる。例えば、間隔は約０．６５ｍである。選択された
膜厚、周期数および量子井戸層のエネルギーバンドギャ
ップについて、入射光の波長は、ファブリ・ペローエタ
ロンの２個の隣接共鳴ピークの間で、このファブリ・ペ
ローエタロンの概ね最大反射率の点において、非共鳴バ
ンドの中心付近に存在する。
【００２３】この構造体については意図的なドーピング
を行わなかったが、半導体層のドーピングは別の実施例
で行った。量子井戸構造体のエピタキシャル成長は、約
３８０℃における低温分子線エピタキシー（ＭＢＥ）に
より行った。このタイプの成長環境はキャリアの寿命を
短くするために使用される。これにより、比較的堅牢な
可飽和吸収体要素４が得られる。前記の実施例における
キャリア寿命は約２５ピコ秒である。
を行わなかったが、半導体層のドーピングは別の実施例
で行った。量子井戸構造体のエピタキシャル成長は、約
３８０℃における低温分子線エピタキシー（ＭＢＥ）に
より行った。このタイプの成長環境はキャリアの寿命を
短くするために使用される。これにより、比較的堅牢な
可飽和吸収体要素４が得られる。前記の実施例における
キャリア寿命は約２５ピコ秒である。
【００２４】低温成長は吸収体要素中の不飽和損失量を
増大するので、本明細書で説明したファブリ・ペロー可
飽和吸収体はこのような不飽和損失に対して低感度を示
す。その結果、堅牢な可飽和吸収体材料をファブリ・ペ
ロー可飽和吸収体中で使用することができる。可飽和吸
収体要素の一例を製造するための方法として低温ＭＢＥ
について説明したが、気相エピタキシー、液相エピタキ
シーおよび標準的なＭＢＥなどのようなその他のエピタ
キシャル成長法も、ファブリ・ペロー可飽和吸収体およ
びその構成要素の製造に使用することができる。
増大するので、本明細書で説明したファブリ・ペロー可
飽和吸収体はこのような不飽和損失に対して低感度を示
す。その結果、堅牢な可飽和吸収体材料をファブリ・ペ
ロー可飽和吸収体中で使用することができる。可飽和吸
収体要素の一例を製造するための方法として低温ＭＢＥ
について説明したが、気相エピタキシー、液相エピタキ
シーおよび標準的なＭＢＥなどのようなその他のエピタ
キシャル成長法も、ファブリ・ペロー可飽和吸収体およ
びその構成要素の製造に使用することができる。
【００２５】図２において、反射要素３は、ＧａＡｓ／
ＡｌＡｓ層対の１６（Ｍ＝１６）周期のスタックとして
図示されている。各層の光学的膜厚は概ね１／４波長
（λ／４ｎ，ここで、ｎは特定の層についての実効屈折
率である）膜厚に等しい。例えば、ＧａＡｓ層３１−１
〜３１−Ｍの膜厚は約７６４Åであるが、ＡｌＡｓ層３
２−１〜３２−Ｍの膜厚は約９０５Åである。６４０℃
で標準的なＭＢＥ成長を行い、ＧａＡｓ基板５０上に反
射要素３を形成した。反射要素３の反射率は、実施例で
使用された入射光波長で約９６％の高い値を示す。図示
された実施例の場合、構造体を損傷する熱作用を避ける
ために、反射要素３の高反射率は好ましい。
ＡｌＡｓ層対の１６（Ｍ＝１６）周期のスタックとして
図示されている。各層の光学的膜厚は概ね１／４波長
（λ／４ｎ，ここで、ｎは特定の層についての実効屈折
率である）膜厚に等しい。例えば、ＧａＡｓ層３１−１
〜３１−Ｍの膜厚は約７６４Åであるが、ＡｌＡｓ層３
２−１〜３２−Ｍの膜厚は約９０５Åである。６４０℃
で標準的なＭＢＥ成長を行い、ＧａＡｓ基板５０上に反
射要素３を形成した。反射要素３の反射率は、実施例で
使用された入射光波長で約９６％の高い値を示す。図示
された実施例の場合、構造体を損傷する熱作用を避ける
ために、反射要素３の高反射率は好ましい。
【００２６】図２において、反射要素２は誘電体層２１
と２２のスタックとして図示されている。層２１および
２２は、可飽和吸収体要素４の多重量子井戸構造体上に
それぞれ堆積されたＴｉＯ2 およびＳｉＯ2 である。こ
の実施例における反射要素２の反射率は入射光の波長で
約９８％である。誘電体層２１および２２の堆積方法お
よび所望の反射率を得るための適正な膜厚を決定する方
法は当業者に周知なので、ここでは特に説明しない。反
射要素２はここでは誘電体層として説明されているが、
誘電体層の代わりに、同様な高反射率を有する半導体層
も使用できる。
と２２のスタックとして図示されている。層２１および
２２は、可飽和吸収体要素４の多重量子井戸構造体上に
それぞれ堆積されたＴｉＯ2 およびＳｉＯ2 である。こ
の実施例における反射要素２の反射率は入射光の波長で
約９８％である。誘電体層２１および２２の堆積方法お
よび所望の反射率を得るための適正な膜厚を決定する方
法は当業者に周知なので、ここでは特に説明しない。反
射要素２はここでは誘電体層として説明されているが、
誘電体層の代わりに、同様な高反射率を有する半導体層
も使用できる。
【００２７】ファブリ・ペロー可飽和吸収体の別の実施
例を図３に示す。この実施例では、要素２および４は前
記に説明したものと同一のものである。ＧａＡｓからな
る基板５１は、可飽和吸収体要素４の終端層を露出する
ためにエッチングされているものとして、その断面が図
示されている。図２から、露出終端層はＩｎＧａＡｓか
らなる層４２−Ｎである。ファブリ・ペロー可飽和吸収
体構造体を完成させるために、金属層４３（例えば、金
のメッキまたは蒸着薄膜）を反射要素３として使用す
る。
例を図３に示す。この実施例では、要素２および４は前
記に説明したものと同一のものである。ＧａＡｓからな
る基板５１は、可飽和吸収体要素４の終端層を露出する
ためにエッチングされているものとして、その断面が図
示されている。図２から、露出終端層はＩｎＧａＡｓか
らなる層４２−Ｎである。ファブリ・ペロー可飽和吸収
体構造体を完成させるために、金属層４３（例えば、金
のメッキまたは蒸着薄膜）を反射要素３として使用す
る。
【００２８】図２および図３に示されたファブリ・ペロ
ー可飽和吸収体の実施例は、可飽和吸収体とモノリシッ
クに集積された反射要素を有する。このような要素のモ
ノリシック集積は、ファブリ・ペロー可飽和吸収体がレ
ーザをモード同期するための共振器要素として使用され
た場合に、相対的な共振器長の変動、従って、光波長変
動を防止する。また、モノリシック集積ファブリ・ペロ
ー可飽和吸収体構造体は、ファブリ・ペロー可飽和吸収
体がレーザ利得媒体と組み合わせて使用された時に、最
小時間のパルスを実現できる最小共振器長差をもたら
す。
ー可飽和吸収体の実施例は、可飽和吸収体とモノリシッ
クに集積された反射要素を有する。このような要素のモ
ノリシック集積は、ファブリ・ペロー可飽和吸収体がレ
ーザをモード同期するための共振器要素として使用され
た場合に、相対的な共振器長の変動、従って、光波長変
動を防止する。また、モノリシック集積ファブリ・ペロ
ー可飽和吸収体構造体は、ファブリ・ペロー可飽和吸収
体がレーザ利得媒体と組み合わせて使用された時に、最
小時間のパルスを実現できる最小共振器長差をもたら
す。
【００２９】図４は、ファブリ・ペロー可飽和吸収体を
利得媒体および反射器と組み合わせて、連続発振（ｃ
ｗ）モード同期およびＱスイッチ動作を行わせるレーザ
の一例を示す。図４に示されたレーザ共振器は、端面ポ
ンピング、定在波、折曲共振器である。利得媒体１０３
は５ｍｍのＮｄ：ＹＬＦクリスタルロッドである。この
ロッドは、ロッドの主進入路に対して垂直な端面にレー
ザ動作波長で高反射を起こす被膜が塗布されており、こ
れにより、この端面は反射要素１１３を形成する。
利得媒体および反射器と組み合わせて、連続発振（ｃ
ｗ）モード同期およびＱスイッチ動作を行わせるレーザ
の一例を示す。図４に示されたレーザ共振器は、端面ポ
ンピング、定在波、折曲共振器である。利得媒体１０３
は５ｍｍのＮｄ：ＹＬＦクリスタルロッドである。この
ロッドは、ロッドの主進入路に対して垂直な端面にレー
ザ動作波長で高反射を起こす被膜が塗布されており、こ
れにより、この端面は反射要素１１３を形成する。
【００３０】この利得媒体１０３の端面には反射防止膜
も塗布されている。この反射防止膜はポンピング源１０
２からの光の波長に対応する特性波長を有する。利得媒
体１０３の反対面はブルースター角でカットされてお
り、Ｎ面１１４を形成している。この実施例では、利得
媒体１０３のレーザ動作波長は約１．０４７ｍであり、
ポンピング源１０２が連続発振Ｔｉ：サファイアレーザ
からなるので、ポンピング源１０２からのポンピング光
の波長は約７９８ｎｍである。
も塗布されている。この反射防止膜はポンピング源１０
２からの光の波長に対応する特性波長を有する。利得媒
体１０３の反対面はブルースター角でカットされてお
り、Ｎ面１１４を形成している。この実施例では、利得
媒体１０３のレーザ動作波長は約１．０４７ｍであり、
ポンピング源１０２が連続発振Ｔｉ：サファイアレーザ
からなるので、ポンピング源１０２からのポンピング光
の波長は約７９８ｎｍである。
【００３１】利得媒体１０３からの光は面１１４から、
曲率２００ｍｍの球面高反射ミラー１０４に放射され
る。ミラー１０４は、レーザ共振器直径を１００ｍ〜７
０ｍの予想スポットサイズに低下させるために使用す
る。この値は低ポンピング出力閾値を確保するのに十分
なほど小さい。ミラー１０４からのビーム１０５は出力
カプラ１０６に向けられる。共振器出力カプラ１０６は
４５度の入射角と１％透過率を有する平面転向ミラーか
らなり、出力ビーム１０７および１０８を介して２％の
総出力結合をもたらす。
曲率２００ｍｍの球面高反射ミラー１０４に放射され
る。ミラー１０４は、レーザ共振器直径を１００ｍ〜７
０ｍの予想スポットサイズに低下させるために使用す
る。この値は低ポンピング出力閾値を確保するのに十分
なほど小さい。ミラー１０４からのビーム１０５は出力
カプラ１０６に向けられる。共振器出力カプラ１０６は
４５度の入射角と１％透過率を有する平面転向ミラーか
らなり、出力ビーム１０７および１０８を介して２％の
総出力結合をもたらす。
【００３２】共振器出力カプラ１０６からのビーム１０
９は、約１００ｍｍの曲率を有する高反射球面ミラー１
１０により、ファブリ・ペロー可飽和吸収体１１２に合
焦される。ミラー１１０で反射されたようなビーム１１
１の予想スポット半径は約４０ｍである。ファブリ・ペ
ロー可飽和吸収体は定在波共振器（すなわち、反射要素
２および１１３により画成される共振器）の他の端面ミ
ラーを構成する。約１６°の折曲角θ1 および約１２°
の折曲角θ2 は、Ｎｄ：ＹＬＦ利得媒体１０３のブルー
スター角面１１４の非点収差を殆ど補償する。
９は、約１００ｍｍの曲率を有する高反射球面ミラー１
１０により、ファブリ・ペロー可飽和吸収体１１２に合
焦される。ミラー１１０で反射されたようなビーム１１
１の予想スポット半径は約４０ｍである。ファブリ・ペ
ロー可飽和吸収体は定在波共振器（すなわち、反射要素
２および１１３により画成される共振器）の他の端面ミ
ラーを構成する。約１６°の折曲角θ1 および約１２°
の折曲角θ2 は、Ｎｄ：ＹＬＦ利得媒体１０３のブルー
スター角面１１４の非点収差を殆ど補償する。
【００３３】ファブリ・ペロー可飽和吸収体１１２は図
２に関連して前記に説明した構造体である。ファブリ・
ペロー可飽和吸収体設計の重要な利点の一つは、その自
由スペクトル域（図２の構造体の場合は約１００ｎｍ）
がＮＤ：ＹＬＦレーザの利得帯域（約０．６ｎｍ）より
も遥かに大きいことである。この設計の観点から、ファ
ブリ・ペロー可飽和吸収体はモード同期レーザを実現す
る際の多くの設計束縛を解きほどき、熱負荷に対する感
受性を除去する。
２に関連して前記に説明した構造体である。ファブリ・
ペロー可飽和吸収体設計の重要な利点の一つは、その自
由スペクトル域（図２の構造体の場合は約１００ｎｍ）
がＮＤ：ＹＬＦレーザの利得帯域（約０．６ｎｍ）より
も遥かに大きいことである。この設計の観点から、ファ
ブリ・ペロー可飽和吸収体はモード同期レーザを実現す
る際の多くの設計束縛を解きほどき、熱負荷に対する感
受性を除去する。
【００３４】ファブリ・ペロー可飽和吸収体を使用する
図４に示されたモード同期レーザ構造体は結合共振器構
造体として見ることができる。この結合共振器構造体で
は、主レーザ共振器は反射要素２および３の間に画成さ
れ、また、可飽和吸収体を含む外部非線形共振器はファ
ブリ・ペロー可飽和吸収体１１２である。両方の結合共
振器は可飽和吸収体要素を除いて干渉計的に重複する。
何れかの共振器におけるあらゆる共振器長の変動は、フ
ァブリ・ペロー可飽和吸収体の存在により、両方の共振
器とも同一なので、これはモノリシック結合共振器に相
当する。
図４に示されたモード同期レーザ構造体は結合共振器構
造体として見ることができる。この結合共振器構造体で
は、主レーザ共振器は反射要素２および３の間に画成さ
れ、また、可飽和吸収体を含む外部非線形共振器はファ
ブリ・ペロー可飽和吸収体１１２である。両方の結合共
振器は可飽和吸収体要素を除いて干渉計的に重複する。
何れかの共振器におけるあらゆる共振器長の変動は、フ
ァブリ・ペロー可飽和吸収体の存在により、両方の共振
器とも同一なので、これはモノリシック結合共振器に相
当する。
【００３５】共振器長脱調は最小になり、これにより、
出力光パルスの持続時間も最小になる。結合共振器のレ
ーザ動作波長は、主（利得媒体）共振器の軸モードと、
結合共振器の最大反射率における波長の両方を必要とす
るという条件により、結合共振器構造体の時間はｃ／２
δＬで与えられる。これは厚さδＬ（ここで、δＬは２
個の結合共振器間の共振器長脱調である）のファブリ・
ペローエタロンの自由スペクトル域に対応する。ファブ
リ・ペロー可飽和吸収体１１２は所望の厚さδＬを有す
るファブリ・ペローエタロンに相当する。
出力光パルスの持続時間も最小になる。結合共振器のレ
ーザ動作波長は、主（利得媒体）共振器の軸モードと、
結合共振器の最大反射率における波長の両方を必要とす
るという条件により、結合共振器構造体の時間はｃ／２
δＬで与えられる。これは厚さδＬ（ここで、δＬは２
個の結合共振器間の共振器長脱調である）のファブリ・
ペローエタロンの自由スペクトル域に対応する。ファブ
リ・ペロー可飽和吸収体１１２は所望の厚さδＬを有す
るファブリ・ペローエタロンに相当する。
【００３６】ファブリ・ペロー可飽和吸収体が図４に示
されるような結合共振器モード同期レーザ構造体におい
て使用される場合、可飽和吸収体要素４の厚さは、ファ
ブリ・ペローエタロンによるパルス幅制限を防止するた
めに、自由スペクトル域が利得媒体の利得帯域よりも大
きなファブリ・ペローエタロンが得られるように賢明に
設定される。図４に示され、また、前記に説明したよう
な実施例の場合、エタロンの自由スペクトル域はＮｄ：
ＹＬＦ利得媒体の利得帯域よりも大きい。
されるような結合共振器モード同期レーザ構造体におい
て使用される場合、可飽和吸収体要素４の厚さは、ファ
ブリ・ペローエタロンによるパルス幅制限を防止するた
めに、自由スペクトル域が利得媒体の利得帯域よりも大
きなファブリ・ペローエタロンが得られるように賢明に
設定される。図４に示され、また、前記に説明したよう
な実施例の場合、エタロンの自由スペクトル域はＮｄ：
ＹＬＦ利得媒体の利得帯域よりも大きい。
【００３７】図４に示されるレーザの場合、安定な、自
己始動モード同期パルスが得られた。出力パルスは、共
振器の往復時間により決定される約２２０ＭＨz の反復
速度で４ｐｓの持続時間を有する双曲正割パルス波形を
有していた。このレーザ構造体は、Ｎｄ：ＹＬＦ利得媒
体の緩和周波数に対応する１２０ｋＨz の反復速度で
１．４秒のパルス持続時間を有する自己誘導Ｑスイッチ
ング特性も示す。図４のレーザからのパルスの平均出力
は、７９８ｎｍの波長における連続発振Ｔｉ：サファイ
アレーザからの１．４Ｗポンプ出力に応じて、４８０ｍ
Ｗであった。
己始動モード同期パルスが得られた。出力パルスは、共
振器の往復時間により決定される約２２０ＭＨz の反復
速度で４ｐｓの持続時間を有する双曲正割パルス波形を
有していた。このレーザ構造体は、Ｎｄ：ＹＬＦ利得媒
体の緩和周波数に対応する１２０ｋＨz の反復速度で
１．４秒のパルス持続時間を有する自己誘導Ｑスイッチ
ング特性も示す。図４のレーザからのパルスの平均出力
は、７９８ｎｍの波長における連続発振Ｔｉ：サファイ
アレーザからの１．４Ｗポンプ出力に応じて、４８０ｍ
Ｗであった。
【００３８】ファブリ・ペロー可飽和吸収体は特定の波
長における共振器可飽和吸収体として動作する。このた
め、反射要素２の反射率に関する適当な値、可飽和吸収
体要素４の厚さおよび可飽和吸収体要素の製造に関する
成長パラメータを選択することにより、非線形性、損失
および非線形性速度（キャリア寿命）を別個に設計する
ことができる。例えば、エピタキシャル成長法における
成長温度を用いて、可飽和吸収体要素の応答時間を所望
の値にすることができる。所望の応答時間はキャリア寿
命に対応する。非線形性の設計に関して、半導体材料の
動作波長は、非線形性を決定する吸収体断面積および飽
和強度を決定する。
長における共振器可飽和吸収体として動作する。このた
め、反射要素２の反射率に関する適当な値、可飽和吸収
体要素４の厚さおよび可飽和吸収体要素の製造に関する
成長パラメータを選択することにより、非線形性、損失
および非線形性速度（キャリア寿命）を別個に設計する
ことができる。例えば、エピタキシャル成長法における
成長温度を用いて、可飽和吸収体要素の応答時間を所望
の値にすることができる。所望の応答時間はキャリア寿
命に対応する。非線形性の設計に関して、半導体材料の
動作波長は、非線形性を決定する吸収体断面積および飽
和強度を決定する。
【００３９】前記の説明から明らかになるその他のファ
ブリ・ペロー可飽和吸収体の具体例は、可飽和要素につ
いてバルク半導体材料の使用を含む。また、広バンド可
飽和吸収体応答は、半導体可飽和材料の組成に勾配をつ
けるか、または、半導体量子井戸の場合には、反射要素
２付近の広バンドギャップから反射要素３付近の狭バン
ドギャップまで、連続的井戸のバンドギャップエネルギ
ーを変化させることにより得られる。別法として、量子
井戸層および／またはバリヤ層の膜厚を変化させ、実効
的な勾配、従って、広バンド動作をもたらすことができ
る。これらの実施例は図示されていないが、本明細書の
記載から当業者には十分に理解できるのものと確信す
る。
ブリ・ペロー可飽和吸収体の具体例は、可飽和要素につ
いてバルク半導体材料の使用を含む。また、広バンド可
飽和吸収体応答は、半導体可飽和材料の組成に勾配をつ
けるか、または、半導体量子井戸の場合には、反射要素
２付近の広バンドギャップから反射要素３付近の狭バン
ドギャップまで、連続的井戸のバンドギャップエネルギ
ーを変化させることにより得られる。別法として、量子
井戸層および／またはバリヤ層の膜厚を変化させ、実効
的な勾配、従って、広バンド動作をもたらすことができ
る。これらの実施例は図示されていないが、本明細書の
記載から当業者には十分に理解できるのものと確信す
る。
【００４０】可飽和吸収体要素の製造についてＧａＡｓ
／ＩｎＧａＡｓの材料系について前記のように説明して
きたが、異なる所望の波長で可飽和吸収を行わせるため
に、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａ
ＡｌＡｓ，ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ，ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＡ
ｌＡｓ，ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ，ＧａＡｓＳｂ／ＧａＡｌ
ＡｓＳｂおよびＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰなどのようなII
I-V 族系の他の半導体からも他の適当な組合せ材料を選
択することができる。これらの半導体系において、レー
ザは適当なＧａＡｓまたはＩｎＰ基板に格子適合させる
ことができる。基板材料上に歪み層を成長させることに
より格子不適合も形成させることができる。最後に、II
-VI 族およびIV族の半導体化合物についてデバイス構造
を延長させることもできる。
／ＩｎＧａＡｓの材料系について前記のように説明して
きたが、異なる所望の波長で可飽和吸収を行わせるため
に、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａ
ＡｌＡｓ，ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ，ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＡ
ｌＡｓ，ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ，ＧａＡｓＳｂ／ＧａＡｌ
ＡｓＳｂおよびＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰなどのようなII
I-V 族系の他の半導体からも他の適当な組合せ材料を選
択することができる。これらの半導体系において、レー
ザは適当なＧａＡｓまたはＩｎＰ基板に格子適合させる
ことができる。基板材料上に歪み層を成長させることに
より格子不適合も形成させることができる。最後に、II
-VI 族およびIV族の半導体化合物についてデバイス構造
を延長させることもできる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可飽和吸収体の損失と無関係に非線形性または飽和強度
を設計できる新規な可飽和吸収体が得られる。また、本
発明のファブリ・ペロー可飽和吸収体は特定の波長にお
ける共振器可飽和吸収体として動作する。このため、反
射要素の反射率に関する適当な値、可飽和吸収体要素の
厚さおよび可飽和吸収体要素の製造に関する成長パラメ
ータを適宜選択することにより、非線形性、損失および
非線形性速度（キャリア寿命）をそれぞれ別個に設計す
ることができる。例えば、エピタキシャル成長法におけ
る成長温度を用いて、可飽和吸収体要素の応答時間を所
望の値にすることができる。所望の応答時間はキャリア
寿命に対応する。非線形性の設計に関して、半導体材料
の動作波長は、非線形性を決定する吸収体断面積および
飽和強度を決定する。
可飽和吸収体の損失と無関係に非線形性または飽和強度
を設計できる新規な可飽和吸収体が得られる。また、本
発明のファブリ・ペロー可飽和吸収体は特定の波長にお
ける共振器可飽和吸収体として動作する。このため、反
射要素の反射率に関する適当な値、可飽和吸収体要素の
厚さおよび可飽和吸収体要素の製造に関する成長パラメ
ータを適宜選択することにより、非線形性、損失および
非線形性速度（キャリア寿命）をそれぞれ別個に設計す
ることができる。例えば、エピタキシャル成長法におけ
る成長温度を用いて、可飽和吸収体要素の応答時間を所
望の値にすることができる。所望の応答時間はキャリア
寿命に対応する。非線形性の設計に関して、半導体材料
の動作波長は、非線形性を決定する吸収体断面積および
飽和強度を決定する。
【図１】ファブリ・ペロー可飽和吸収体の模式図であ
る。
る。
【図２】図１のファブリ・ペロー可飽和吸収体を実現す
るための誘電体および半導体材料層の構造を示す断面図
である。
るための誘電体および半導体材料層の構造を示す断面図
である。
【図３】図２に示されたファブリ・ペロー可飽和吸収体
の別の実施例の模式図である。
の別の実施例の模式図である。
【図４】ファブリ・ペロー可飽和吸収体をレーザモード
同期に応用した模式的構成図である。
同期に応用した模式的構成図である。
１ ファブリ・ペロー可飽和吸収体 ２ 反射要素 ３ 反射要素 ４ 可飽和吸収体要素 ２１ 誘電体層 ２２ 誘電体層 ４３ 金属層 ５０ ＧａＡｓ基板 ５１ 基板 １０２ ポンピング源 １０３ 利得媒体 １０４ ミラー １０６ 出力カプラ １１０ ミラー １１３ 反射要素 １１４ Ｎ面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウルスラ ケラー アメリカ合衆国 07732 ニュージャージ ー ハイランズ、トワイライツ テラス イー14 (72)発明者 デヴィッド エー．ビー．ミラー アメリカ合衆国 07704 ニュージャージ ー フェア ヘイヴン、ヘンス ロード 64
Claims (8)
- 【請求項１】 相互に離間され、それらの間にファブリ
・ペローエタロンを形成する第１および第２の反射要素
と、 概ね所定の光周波数において非線形光吸収を有し、前記
第１および第２の反射要素の間に配置された半導体材料
とからなり、 前記ファブリ・ペローエタロンは複数の光周波数と各周
波数が共鳴条件に対応することを特徴とし、 前記所定の光周波数は前記複数の光周波数内の何れか２
つの隣接光周波数間にあり、これにより、前記所定の光
周波数は概ね、ファブリ・ペローエタロンの非共鳴条件
に対応する光周波数において発生する、ことを特徴とす
る光学装置。 - 【請求項２】 前記第１および第２の反射要素は、半導
体材料と共にモノリシックに集積されていることを特徴
とする請求項１の光学装置。 - 【請求項３】 半導体材料は、 第１のバンドギャップエネルギーを有する第１の材料層
と、 第２のバンドギャップエネルギーを有する第２の材料層
とからなり、 第１のバンドギャップエネルギーは第２のバンドギャッ
プエネルギーよりも大きく、第１の層と第２の層を交互
に積層して多重量子井戸構造体を形成し、第２の層の膜
厚は５００オングストローム以下であることを特徴とす
る請求項２の光学装置。 - 【請求項４】 第１の層はＧａＡｓからなり、第２の層
はＩｎＧａＡｓの組成物からなることを特徴とする請求
項３の光学装置。 - 【請求項５】 半導体材料はバルク半導体材料からなる
ことを特徴とする請求項２の光学装置。 - 【請求項６】 第２の反射要素は、所定の光周波数にお
いて１／４波長の光学厚さを有する第３の半導体材料
層；および、 所定の光周波数において１／４波長の光学厚さを有する
第４の半導体材料層；からなり、 前記第３の層と第４の層を交互に積層して、第２の反射
要素を形成することを特徴とする請求項２の光学装置。 - 【請求項７】 第３の層は、ＧａＡｓを含有し、 第４の層はＡｌＡｓを含有することを特徴とする請求項
６の光学装置。 - 【請求項８】 第１の反射要素はＴｉＯ2 からなる第５
の層とＳｉＯ2 からなる第６の層を含有し、 第６の層は非線形光吸収を有する半導体材料に隣接して
いることを特徴とする請求項２の光学装置。
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