JPH0685457B2 - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 偏光面制御素子や反射鏡等で構成された共振器と、半導
体レーザとを一体化し集積化することによって、外部共
振型半導体レーザ装置の組立および調整を簡略化すると
共に、経年変化の可能性を低減し安定化を図ったもので
ある。

〔産業上の利用分野〕

本発明は２周波光源として用いられる半導体レーザ装置
に係り、特に全ての構成部品を集積化してなる外部共振
型半導体レーザ装置に関する。

光通信技術の発展に伴って各種の光回路デバイスを集積
化する技術が急速度で進歩しており、その技術は光通信
システムを構成するデバイスのみならず、光通信以外の
分野で利用される各種の光デバイスにまで波及してい
る。例えば光計測分野において２周波光源として用いら
れる半導体レーザ装置も例外では無く、1/2波長板、1/4
波長板、ファラデー回転子等の偏光面制御素子と反射鏡
で構成された共振器、および半導体レーザ等の光源を集
積化することによって、装置の組立、調整を容易にする
と共に特性の安定化を実現することが要求されている。

〔従来の技術〕

最近距離計測、速度計測等の計測分野においてレーザ光
を応用した光計測装置が増加しているが、その一方式で
ある光ヘテロダイン法を用いてかかる計測を効率良く行
うには、安定した周波数差を持つ二つの光が必要とされ
ている。

第４図は従来の外部共振型の半導体レーザ装置を示す側
面図である。

図において従来の外部共振型の半導体レーザ装置は、単
一周波数（ω）の光を出力する半導体レーザ１と共振器
２からなり、共振器２は1/4波長板31、32、ファラデー
回転子33等の偏光面制御素子と、偏光面制御素子の外側
に配設された反射鏡41、42とを具えている。

1/4波長板31、32は水晶等の複屈折物質で形成すると、
厚さが30〜40μｍになって自立させることが難しく、そ
れぞれ２枚のガラス板の間に挟着しガラス板を保持する
ように形成されている。また半導体レーザ１の1/4波長
板31、32と対向する端面は0.1×0.3mm程度で極めて小さ
い。そこで半導体レーザ１と1/4波長板31、32との間、
および1/4波長板31、32、ファラデー回転子33等の偏光
面制御素子と反射鏡41、42との間に、レンズ21、22、2
3、24を挿入し光の損失を防止している。なお共振器２
を構成する上記の部品は全て接着剤で基板５に固定され
ている。

かかる外部共振型の半導体レーザ装置は半導体レーザと
共振器の作用によって、安定した周波数差を持つ二つの
光を出力することができる。例えば半導体レーザから出
力される光の周波数をωとすると、外部共振型の半導体
レーザ装置からは周波数がω＋Δωの光と、周波数がω
−Δωの光が出力され二つの光の周波数差は２Δωにな
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし従来の半導体レーザ装置は共振器を構成する部
品、即ちレンズ、1/4波長板、ファラデー回転子、反射
鏡等を、半導体レーザと共に空間に配置し接着剤等で基
板に固定しているため、それぞれの間隔や光軸の調整が
困難で精度の“ばらつき”が大きく、しかも組立、調整
に著しい時間と人手を必要とする。その上接着剤の特性
が経年変化によって時間の経過と共に変化する可能性が
あり、組立、調整の直後は高度な精度を有する半導体レ
ーザ装置も、時間の経過と共に精度が徐々に低下する場
合があるという問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明になる半導体レーザ装置の一実施例を示
す図で、第１図（ａ）は側面図、第１図（ｂ）はレーザ
光軸と直交する平面を示す断面図である。なお全図を通
し同じ対象物は同一記号で表している。

上記問題点は共振器を構成する部品、即ち1/4波長板、
ファラデー回転子、反射鏡等をそれぞれ別個に形成し組
立るために生じたもので、本件の発明者等は外部共振型
の半導体レーザ装置を形成する過程で、複屈折性の物質
を用いて基板を形成し基板に半導体レーザを埋め込むこ
とによって、ガラス板に挟着することなく1/4波長板を
自立させることが可能になり、半導体レーザとその前後
に配設する共振器を構成する部品を集積化すると共に、
それ等の間に挿入されていたレンズを省略できることに
気付き、本発明になる外部共振型の半導体レーザ装置を
形成したものである。

即ち上記問題点は第１図に示す如く複屈折性物質からな
り半導体レーザ１を固定する凹部71、および1/4波長板
として作用させる波長板領域72を有する基板７と、基板
７に接合したファラデー回転子33と、それぞれの他端に
形成した反射鏡41および42とで共振器６を構成してなる
本発明の半導体レーザ装置によって解決される。

〔作用〕

第１図において複屈折性物質からなる基板と、ファラデ
ー回転子と、接合された基板とファラデー回転子のそれ
ぞれの他端に形成された反射鏡とで、共振器を構成する
ことによって全ての部品が集積化され、半導体レーザ装
置の組立、調整を容易にすると共に精度を安定化し、し
かも接着剤等経年変化の可能性がある材料を用いていな
いため、組立後の高度な精度を長期間にわたって維持す
ることができる。

〔実施例〕

以下添付図により本発明の実施例について説明する。な
お第２図は本発明になる他の実施例を示す側面図、第３
図は半導体レーザ装置の組立治具を示す図である。

第１図（ａ）において基板７はレーザ光に対し透過率の
良い単軸性の複屈折性物質等で形成され、側面の中間に
は半導体レーザ１に合わせて凹部71が設けられている。
この凹部71は半導体レーザ１を固定すると少なくとも活
性層11が埋没する深さを有し、化学エッチング、プラズ
マエッチング、機械的研削等を併用して形成される。

凹部71の底面には蒸着によって合金層74が形成されてお
り、半導体レーザ１は電極を合金層74に融着することに
よって基板７に固定することができる。また半導体レー
ザ１の側面と凹部71の側面との間隙には、マッチングオ
イル75が充填され反射を最小に抑えている。なおマッチ
ングオイル75は半導体レーザ１の側面に予め被着されて
いる光学膜の等価屈折率と、基板材料の屈折率とで定ま
る屈折率を有するものが使用されている。

第１図（ｂ）に示す如く半導体レーザ１のレーザ光軸と
直交する平面において、基板７の光学軸73に対し半導体
レーザ１の活性層11が45度傾斜する位置に凹部71が形成
されており、第１図（ａ）において基板７の凹部71と端
面の間、即ち波長板領域72が1/4波長板として作用す
る。凹部71と端面との間隔、即ち波長板領域72の長さｌ
は複屈折性物質の常光線に対する屈折率をno、異常光線
に対する屈折率をne、半導体レーザの波長をλとすると
次式で求められる。

上記の基板７とファラデー回転子33はそれぞれの端面に
コーティングされた、境界面における反射を無くす被膜
76を挟んで接着されており、基板７の他の端面には反射
鏡42として作用する被膜が、またファラデー回転子33の
他の端面には反射鏡41として作用する被膜がコーティン
グされている。そして基板７とファラデー回転子33と反
射鏡41および42とで形成された共振器６は、放熱効果を
良くするためヒートシンク８に搭載されている。

また第２図に示す他の実施例において共振器６を構成す
る反射鏡41および42の代わりに、半導体レーザ１の端面
に焦点を有する凹面鏡43および44を、基板７の他の端面
とファラデー回転子33の他の端面に形成することによっ
て、共振器６の効率を一層向上させることが可能にな
る。

このように半導体レーザを埋め込んだ複屈折性物質から
なる基板と、基板の一端に接着されたファラデー回転子
と、基板およびファラデー回転子の他端に形成された反
射鏡とで、共振器を構成することによって全ての部品が
集積化され、半導体レーザ装置の組立、調整を容易にす
ると共に精度を安定化し、しかも接着剤等経年変化の可
能性がある材料を用いていないため、組立後の高度な精
度を長期間にわたって維持することができる。

上記実施例における基板と半導体レーザの組立は、蒸着
によって凹部71の底面に形成された合金層74に、半導体
レーザ１の電極を融着することによって行っている。し
かし半導体レーザの熱容量が小さいために電極を融着す
る際に温度が急激に上昇し、半導体レーザの側面に低温
プロセスで予め被着されている光学膜が、半導体レーザ
本体との熱膨張率の等差によって歪を受けたり剥離を生
じる等の問題がある。本実施例に示す半導体レーザ装置
の組立においては、このような障害を防止するために第
３図に示す組立治具を使用している。

即ち第３図において高熱伝導率物質（例えば銅やダイヤ
モンド等）の放熱体９に、半導体レーザ１の上部が嵌入
する幅と深さを有する溝91を形成し、基板と半導体レー
ザの組立に際して放熱体９を半導体レーザ１の上部に密
着させる。図に破線で示す如く溝91の中央に吸入孔92を
設け半導体レーザ１を吸着しても良い。

基板と半導体レーザの組立に際してこのような組立治具
を用いることによって、半導体レーザの熱容量が増大し
温度の上昇速度が鈍化するために、半導体レーザの側面
に被着されている光学膜が熱膨張率の差等によって、歪
を受けたり剥離を生じる等の問題を防止することができ
る。

なおこのような組立治具は基板と半導体レーザの組立だ
けでなく、例えば半導体レーザを直接ヒートシンクに融
着する際等に用い充分な効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明によれば装置の組立、調整を容易にす
ると共に、特性の安定化を実現する半導体レーザ装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる半導体レーザ装置の一実施例を示
す図、 第２図は本発明になる他の実施例を示す側面図、 第３図は半導体レーザ装置の組立治具、 第４図は従来の外部共振型の半導体レーザ装置を示す側
面図、 である。図において １は半導体レーザ、６は共振器、 ７は基板、８はヒートシンク、 ９は放熱体、11は活性層、 33はファラデー回転子、41、42は反射鏡、 43、44は凹面鏡、71は凹部、 72は波長板領域、73は光学軸、 74は合金層、75はマッチングオイル、 76は被膜、91は溝、 92は吸入孔、 をそれぞれ表す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】集積化された共振器（６）と半導体レーザ
   （１）で構成する外部振動器型半導体レーザ装置であっ
   て、 複屈折性物質からなり半導体レーザ（１）を固定する凹
   部（71）、および1/4波長板として作用させる波長板領
   域（72）を有する基板（７）と、該基板（７）に接合し
   たファラデー回転子（33）と、それぞれの他端に形成し
   た反射鏡（41）および（42）とで共振器（６）を構成し
   てなることを特徴とする半導体レーザ装置。