JPH1084157A - モード選択機能付マイクロレーザーキャビティおよびマイクロレーザーならびにその製造方法 - Google Patents
モード選択機能付マイクロレーザーキャビティおよびマイクロレーザーならびにその製造方法Info
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- JPH1084157A JPH1084157A JP9200543A JP20054397A JPH1084157A JP H1084157 A JPH1084157 A JP H1084157A JP 9200543 A JP9200543 A JP 9200543A JP 20054397 A JP20054397 A JP 20054397A JP H1084157 A JPH1084157 A JP H1084157A
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- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のマイクロレーザーにおいては、単一モ
ードでの発振を得ることが困難であった。 【解決手段】 入力ミラー３４、出力ミラー３６、活性
レーザー媒質３２を具備するマイクロレーザーキャビテ
ィであって、このキャビティがポンピングされる場合
に、キャビティの横方向モードのうちの１つまたはいく
つかを発振可能とし、かつ、それ以外の横方向モードの
発振を阻止するための、キャビティ横方向モード選択手
段（直径φ0 のディスクの形態とされた入力ミラー３
４）を具備している。
ードでの発振を得ることが困難であった。 【解決手段】 入力ミラー３４、出力ミラー３６、活性
レーザー媒質３２を具備するマイクロレーザーキャビテ
ィであって、このキャビティがポンピングされる場合
に、キャビティの横方向モードのうちの１つまたはいく
つかを発振可能とし、かつ、それ以外の横方向モードの
発振を阻止するための、キャビティ横方向モード選択手
段（直径φ0 のディスクの形態とされた入力ミラー３
４）を具備している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、活性媒質が固体で
あるような、マイクロレーザーまたはマイクロレーザー
キャビティの分野に関するものである。
あるような、マイクロレーザーまたはマイクロレーザー
キャビティの分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マイクロレーザーは、車産業、環境、科
学計測、および、遠隔制御と同じくらい幅広い分野にお
いて、多数の応用を有している。
学計測、および、遠隔制御と同じくらい幅広い分野にお
いて、多数の応用を有している。
【０００３】マイクロレーザーの構造は、多層の積層構
造である。活性レーザー媒質は、限られた厚さ（１５０
〜１０００μｍ）および小さなサイズ（数ｍｍ2） の材
料により構成されている。この材料上には、直接的に、
誘電性キャビティミラーが成膜される。この活性媒質
は、マイクロレーザー上に直接組み付けられたあるいは
光ファイバによりマイクロレーザーに接続された III−
V レーザーダイオードにより、ポンピングすることがで
きる。マイクロエレクトロニクス的手段を使用した集中
生産が可能であることにより、そのようなマイクロレー
ザーを非常に低コストで大量生産することができる。
造である。活性レーザー媒質は、限られた厚さ（１５０
〜１０００μｍ）および小さなサイズ（数ｍｍ2） の材
料により構成されている。この材料上には、直接的に、
誘電性キャビティミラーが成膜される。この活性媒質
は、マイクロレーザー上に直接組み付けられたあるいは
光ファイバによりマイクロレーザーに接続された III−
V レーザーダイオードにより、ポンピングすることがで
きる。マイクロエレクトロニクス的手段を使用した集中
生産が可能であることにより、そのようなマイクロレー
ザーを非常に低コストで大量生産することができる。
【０００４】添付の図１および図２は、今日では従来技
術となったマイクロレーザーの構造を示している。図１
の構造は、平面−平面マイクロレーザーキャビティに対
応している。これに対して、図２の構造は、平凹マイク
ロレーザーキャビティに対応している。凹面−凹面マイ
クロレーザーキャビティを形成することも、また可能で
ある。これらすべての場合において、基本構造は、活性
レーザー媒質２と、入力ミラー４および出力ミラー６に
より制限されたマイクロレーザーキャビティと、から形
成されている。これらキャビティには、また、例えば欧
州特許第６５３８２４号（米国特許第５ ４９５ ４９４
号）に開示されているように薄膜の形態で成膜された可
飽和吸収体材料のような、他のキャビティ内素子を組み
込むことができる。
術となったマイクロレーザーの構造を示している。図１
の構造は、平面−平面マイクロレーザーキャビティに対
応している。これに対して、図２の構造は、平凹マイク
ロレーザーキャビティに対応している。凹面−凹面マイ
クロレーザーキャビティを形成することも、また可能で
ある。これらすべての場合において、基本構造は、活性
レーザー媒質２と、入力ミラー４および出力ミラー６に
より制限されたマイクロレーザーキャビティと、から形
成されている。これらキャビティには、また、例えば欧
州特許第６５３８２４号（米国特許第５ ４９５ ４９４
号）に開示されているように薄膜の形態で成膜された可
飽和吸収体材料のような、他のキャビティ内素子を組み
込むことができる。
【０００５】レーザーキャビティの構造にかかわらず、
このようなタイプのレーザーキャビティ内においては、
複数の横方向モードあるいは長さ方向モードが振動する
ことができる。これらモードは、異なる周波数で共振す
る。そして、キャビティ内にいくつかのモードが存在す
ることにより、マイクロレーザーから放出されるビーム
のスペクトルが広がってしまい、広がりの程度がより大
きくなってしまうことになる。
このようなタイプのレーザーキャビティ内においては、
複数の横方向モードあるいは長さ方向モードが振動する
ことができる。これらモードは、異なる周波数で共振す
る。そして、キャビティ内にいくつかのモードが存在す
ることにより、マイクロレーザーから放出されるビーム
のスペクトルが広がってしまい、広がりの程度がより大
きくなってしまうことになる。
【０００６】活性レーザー媒質２またはマイクロレーザ
ーキャビティの厚さを計算することができ、これによ
り、ただ１つだけの長さ方向モードを得ることができ
る。このような計算およびその例は、欧州特許第６５３
８２４号に与えられている。
ーキャビティの厚さを計算することができ、これによ
り、ただ１つだけの長さ方向モードを得ることができ
る。このような計算およびその例は、欧州特許第６５３
８２４号に与えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】レーザーダイオード
が、マイクロレーザーキャビティをポンピングするため
の従来手段をなすことを、上述した。しかしながら、レ
ーザーダイオードビームは、好ましくない形状特性を有
しており、マイクロレーザーキャビティの基本モード内
において、容易に焦点合わせすることができない。つま
り、図１および図２において、参照符号８は、直径がφ
l のレーザーダイオードからのポンピングビーム出力を
示している。これに対して、キャビティの基本モード
は、直径がφ0であり（図１）、また少なくともＷ0 で
ある（図２）。したがって、ポンピングビームは、通
常、マイクロレーザーキャビティの基本モードとは異な
る他の横方向モードを励振することにより領域内に吸収
される。ポンピングによりキャビティ内に生成されたゲ
インは、マイクロレーザーキャビティから放出されるレ
ーザービームにおいて高次の横方向モードの出現を喚起
してしまう。
が、マイクロレーザーキャビティをポンピングするため
の従来手段をなすことを、上述した。しかしながら、レ
ーザーダイオードビームは、好ましくない形状特性を有
しており、マイクロレーザーキャビティの基本モード内
において、容易に焦点合わせすることができない。つま
り、図１および図２において、参照符号８は、直径がφ
l のレーザーダイオードからのポンピングビーム出力を
示している。これに対して、キャビティの基本モード
は、直径がφ0であり（図１）、また少なくともＷ0 で
ある（図２）。したがって、ポンピングビームは、通
常、マイクロレーザーキャビティの基本モードとは異な
る他の横方向モードを励振することにより領域内に吸収
される。ポンピングによりキャビティ内に生成されたゲ
インは、マイクロレーザーキャビティから放出されるレ
ーザービームにおいて高次の横方向モードの出現を喚起
してしまう。
【０００８】この現象は、平面−平面キャビティ（図
１）においてよりも、特に平凹キャビティ（図２）のよ
うな安定キャビティにおいて顕著である。というのは、
平凹キャビティにおける基本モードのサイズが、平面−
平面キャビティにおける基本モードのサイズよりも小さ
いからである。同様に、キャビティ形状により導入され
た高次モードの比例損失は、平面−平面キャビティの場
合よりも、平凹キャビティの場合の方が弱い。しかしな
がら、どちらの場合においても、横方向モードの出現
は、マイクロレーザービームの空間的品質およびスペク
トル的品質を劣化させる。一般に、平凹マイクロレーザ
ーがパワーダイオードによりポンピングされたときに
は、横方向モードが発生するしきい値は、基本モードが
出現するしきい値に近い。したがって、このようなタイ
プのレーザーは、とりわけ、高パワーポンピングが行わ
れて、ポンピングビームが高次の横方向モードに対して
ゲインを生成する場合には、横方向に単一モードで動作
することはできない。
１）においてよりも、特に平凹キャビティ（図２）のよ
うな安定キャビティにおいて顕著である。というのは、
平凹キャビティにおける基本モードのサイズが、平面−
平面キャビティにおける基本モードのサイズよりも小さ
いからである。同様に、キャビティ形状により導入され
た高次モードの比例損失は、平面−平面キャビティの場
合よりも、平凹キャビティの場合の方が弱い。しかしな
がら、どちらの場合においても、横方向モードの出現
は、マイクロレーザービームの空間的品質およびスペク
トル的品質を劣化させる。一般に、平凹マイクロレーザ
ーがパワーダイオードによりポンピングされたときに
は、横方向モードが発生するしきい値は、基本モードが
出現するしきい値に近い。したがって、このようなタイ
プのレーザーは、とりわけ、高パワーポンピングが行わ
れて、ポンピングビームが高次の横方向モードに対して
ゲインを生成する場合には、横方向に単一モードで動作
することはできない。
【０００９】したがって、原理的に、ポンピングビーム
がレーザービームよりも大きい場合（例えば、安定化キ
ャビティの場合）には、また、ポンピングパワーが非常
に大きい場合には、マイクロレーザーは、横方向の単一
モード状態で動作することができない。
がレーザービームよりも大きい場合（例えば、安定化キ
ャビティの場合）には、また、ポンピングパワーが非常
に大きい場合には、マイクロレーザーは、横方向の単一
モード状態で動作することができない。
【００１０】一般に、キャビティ内のいくつかのモード
が共振可能でありかつそれ以外のモードが禁止されてい
る構造を有するマイクロレーザーは、知られていない。
が共振可能でありかつそれ以外のモードが禁止されてい
る構造を有するマイクロレーザーは、知られていない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決することを意図している。
決することを意図している。
【００１２】つまり、本発明の目的は、入力ミラー、出
力ミラー、活性レーザー媒質、および、キャビティがポ
ンピングされる場合にキャビティ横方向モードを選択す
るための手段を具備する一体型マイクロレーザーキャビ
ティであり、これにより、キャビティの１つまたはいく
つかの横方向モードを発振可能とし、かつ、それ以外の
横方向モードの発振を阻止することができる。
力ミラー、活性レーザー媒質、および、キャビティがポ
ンピングされる場合にキャビティ横方向モードを選択す
るための手段を具備する一体型マイクロレーザーキャビ
ティであり、これにより、キャビティの１つまたはいく
つかの横方向モードを発振可能とし、かつ、それ以外の
横方向モードの発振を阻止することができる。
【００１３】キャビティ横方向モード選択手段は、少な
くとも１つのキャビティ内ダイヤフラムを備えることが
でき、このダイヤフラムは、キャビティモードのうちの
１つまたはいくつかを発振可能とし、かつ、それ以外の
キャビティモードの発振を阻止するための円形または環
状開口を有している。変形例の１つとしては、ダイヤフ
ラムを、キャビティミラーの一方上に配置しても良い。
くとも１つのキャビティ内ダイヤフラムを備えることが
でき、このダイヤフラムは、キャビティモードのうちの
１つまたはいくつかを発振可能とし、かつ、それ以外の
キャビティモードの発振を阻止するための円形または環
状開口を有している。変形例の１つとしては、ダイヤフ
ラムを、キャビティミラーの一方上に配置しても良い。
【００１４】本発明の他の目的は、入力ミラー、出力ミ
ラー、活性レーザー媒質を具備する一体型マイクロレー
ザーキャビティであって、この場合、２つのミラーのう
ち少なくとも一方が、１つまたはいくつかのキャビティ
横方向モードの発振を可能とし（あるいは可能な形状
に）、かつ、それ以外のキャビティ横方向モードの発振
を阻止するために、彫刻されているあるいは成膜されて
いる。
ラー、活性レーザー媒質を具備する一体型マイクロレー
ザーキャビティであって、この場合、２つのミラーのう
ち少なくとも一方が、１つまたはいくつかのキャビティ
横方向モードの発振を可能とし（あるいは可能な形状
に）、かつ、それ以外のキャビティ横方向モードの発振
を阻止するために、彫刻されているあるいは成膜されて
いる。
【００１５】このような構造は、横方向モードの数を減
少させ、キャビティの１つまたはいくつかの特定の動作
モードを励起する。すべての場合において、いくつかの
横方向モードが出現するしきい値が増加し、他のモード
は禁止される。
少させ、キャビティの１つまたはいくつかの特定の動作
モードを励起する。すべての場合において、いくつかの
横方向モードが出現するしきい値が増加し、他のモード
は禁止される。
【００１６】また、上記構造は、マイクロレーザーの製
造に使用されるマイクエレクトロニクス手段を利用し
た、大量生産方法に適している。
造に使用されるマイクエレクトロニクス手段を利用し
た、大量生産方法に適している。
【００１７】すべての場合において、特に有効な実施形
態は、基本モードを発振可能とし、かつ、それ以外のモ
ードの発振を禁止することである。これにより、スペク
トル的にかつ空間的に良好な品質のマイクロレーザービ
ームが得られる。平面−平面マイクロレーザーキャビテ
ィの場合には、入力マイクロミラーまたは出力マイクロ
ミラーを、与えられたポンピングパワーに適するよう計
算された直径のディスクの形態とすることで、高次モー
ドの損失を増大させてこれら高次モードのレーザー効果
を阻止することができ、上記結果を得ることができる。
キャビティが（平凹キャビティの形態で）安定化されて
いる場合には、平面ディスク形状のミラーを、上記のよ
うに計算された直径とすることで、常に、基本モードだ
けの単一モード動作を得ることができる。平面ミラーに
おける基本モードの直径は、λをマイクロレーザー基本
モードの波長、ｎをキャビティ内材料の屈折率、Ｌをマ
イクロレーザーキャビティの長さ、Ｒを凹面ミラーの曲
率半径としたときに、
態は、基本モードを発振可能とし、かつ、それ以外のモ
ードの発振を禁止することである。これにより、スペク
トル的にかつ空間的に良好な品質のマイクロレーザービ
ームが得られる。平面−平面マイクロレーザーキャビテ
ィの場合には、入力マイクロミラーまたは出力マイクロ
ミラーを、与えられたポンピングパワーに適するよう計
算された直径のディスクの形態とすることで、高次モー
ドの損失を増大させてこれら高次モードのレーザー効果
を阻止することができ、上記結果を得ることができる。
キャビティが（平凹キャビティの形態で）安定化されて
いる場合には、平面ディスク形状のミラーを、上記のよ
うに計算された直径とすることで、常に、基本モードだ
けの単一モード動作を得ることができる。平面ミラーに
おける基本モードの直径は、λをマイクロレーザー基本
モードの波長、ｎをキャビティ内材料の屈折率、Ｌをマ
イクロレーザーキャビティの長さ、Ｒを凹面ミラーの曲
率半径としたときに、
【数５】 で与えられる。１つの変形例においては、凹面ミラーが
上記のように計算された直径とされている。この場合、
凹面ミラーのところにおける基本モードの直径は、上記
と同じ記号を使用して、
上記のように計算された直径とされている。この場合、
凹面ミラーのところにおける基本モードの直径は、上記
と同じ記号を使用して、
【数６】 で与えられる。
【００１８】本発明の他の目的は、キャビティ横方向モ
ード選択手段の製造ステップを具備する一体型マイクロ
レーザーキャビティの製造方法である。
ード選択手段の製造ステップを具備する一体型マイクロ
レーザーキャビティの製造方法である。
【００１９】さらに詳細には、キャビティ横方向モード
選択手段の製造ステップは、キャビティモードのうちの
１つまたはいくつかを発振可能としかつそれ以外のキャ
ビティモードの発振を阻止するための円形または環状開
口が形成されたダイヤフラム、あるいは、キャビティモ
ードのうちの１つまたはいくつかを発振可能としかつそ
れ以外のキャビティモードの発振を阻止し得る形状とさ
れたダイヤフラムの製造ステップを備えている。このタ
イプのダイヤフラムは、マイクロレーザーキャビティ内
において、キャビティミラーの一方上に配置することが
できる。
選択手段の製造ステップは、キャビティモードのうちの
１つまたはいくつかを発振可能としかつそれ以外のキャ
ビティモードの発振を阻止するための円形または環状開
口が形成されたダイヤフラム、あるいは、キャビティモ
ードのうちの１つまたはいくつかを発振可能としかつそ
れ以外のキャビティモードの発振を阻止し得る形状とさ
れたダイヤフラムの製造ステップを備えている。このタ
イプのダイヤフラムは、マイクロレーザーキャビティ内
において、キャビティミラーの一方上に配置することが
できる。
【００２０】また、マイクロレーザーキャビティの入出
力ミラーの一方を彫刻することができる。例えば、彫刻
は、ミラー上へのマスクの形成後に、イオン衝撃、ある
いは、反応性イオンエッチング、あるいは、エッチング
により行うことができる。１つの変形例においては、彫
刻は、蒸発により行うことができる。
力ミラーの一方を彫刻することができる。例えば、彫刻
は、ミラー上へのマスクの形成後に、イオン衝撃、ある
いは、反応性イオンエッチング、あるいは、エッチング
により行うことができる。１つの変形例においては、彫
刻は、蒸発により行うことができる。
【００２１】一方または双方のミラーを彫刻することに
代えて、キャビティミラーの少なくとも一方の面上にお
いて、選択成膜ステップを行うことができる。この場合
の成膜は、１つまたはいくつかのキャビティモードの反
射を可能とし、かつ、それ以外のキャビティモードを反
射しないような領域のみにおいて行われる。この成膜
は、マスクが形成されて、ミラー成膜領域におけるマス
クがエッチングされた後に行うことができる。
代えて、キャビティミラーの少なくとも一方の面上にお
いて、選択成膜ステップを行うことができる。この場合
の成膜は、１つまたはいくつかのキャビティモードの反
射を可能とし、かつ、それ以外のキャビティモードを反
射しないような領域のみにおいて行われる。この成膜
は、マスクが形成されて、ミラー成膜領域におけるマス
クがエッチングされた後に行うことができる。
【００２２】本発明の他の目的は、上記のようなマイク
ロレーザーキャビティと、マイクロレーザーキャビティ
ポンピング手段と、を具備するマイクロレーザーであ
る。
ロレーザーキャビティと、マイクロレーザーキャビティ
ポンピング手段と、を具備するマイクロレーザーであ
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の他の特徴点および利点
は、単に例示のためのものであって本発明を何ら制限す
るものではなくまた添付図面を参照してなされる以下の
説明から明瞭に理解されるであろう。
は、単に例示のためのものであって本発明を何ら制限す
るものではなくまた添付図面を参照してなされる以下の
説明から明瞭に理解されるであろう。
【００２４】図１および図２は、既に説明済みのもので
あって、従来技術によるマイクロレーザーキャビティを
示す図である。図３および図４は、本発明によるマイク
ロレーザーキャビティの第１実施形態およびその変形を
示す図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、平面−
平面キャビティに対する本発明の他の実施形態を示す図
である。図６は、平凹キャビティに対する本発明の実施
形態の変形を示す図である。図７〜図９は、本発明によ
るマイクロレーザーキャビティを示す図であって、活性
レーザー媒質および他のキャビティ内素子を備えてい
る。図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明のマイクロレーザ
ーキャビティの製造ステップを示す図である。図１１
（ａ）〜（ｄ）は、本発明のマイクロレーザーキャビテ
ィの他の製造ステップを示す図である。図１２（ａ）お
よび図１２（ｂ）は、本発明によるマイクロレーザーを
示す図である。図１３（ａ）〜（ｅ）は、本発明のマイ
クロレーザーキャビティを作るための、ミラーのエッチ
ングステップを示す図である。図１４（ａ）〜（ｄ）
は、本発明のマイクロレーザーキャビティを作るため
の、ミラーの選択成膜を行うためのステップを示す図で
ある。
あって、従来技術によるマイクロレーザーキャビティを
示す図である。図３および図４は、本発明によるマイク
ロレーザーキャビティの第１実施形態およびその変形を
示す図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、平面−
平面キャビティに対する本発明の他の実施形態を示す図
である。図６は、平凹キャビティに対する本発明の実施
形態の変形を示す図である。図７〜図９は、本発明によ
るマイクロレーザーキャビティを示す図であって、活性
レーザー媒質および他のキャビティ内素子を備えてい
る。図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明のマイクロレーザ
ーキャビティの製造ステップを示す図である。図１１
（ａ）〜（ｄ）は、本発明のマイクロレーザーキャビテ
ィの他の製造ステップを示す図である。図１２（ａ）お
よび図１２（ｂ）は、本発明によるマイクロレーザーを
示す図である。図１３（ａ）〜（ｅ）は、本発明のマイ
クロレーザーキャビティを作るための、ミラーのエッチ
ングステップを示す図である。図１４（ａ）〜（ｄ）
は、本発明のマイクロレーザーキャビティを作るため
の、ミラーの選択成膜を行うためのステップを示す図で
ある。
【００２５】例えば図１に示すような不安定キャビティ
の場合には、基本モードは、例えば６０μｍといったよ
うに数十μｍの程度の直径φ0 を有している。正確なサ
イズは、ビーム解析器および校正カメラを使用して決定
することができる。
の場合には、基本モードは、例えば６０μｍといったよ
うに数十μｍの程度の直径φ0 を有している。正確なサ
イズは、ビーム解析器および校正カメラを使用して決定
することができる。
【００２６】平面−平面キャビティの場合には、高次の
横方向モードは、基本モードよりも約１．５倍ほど大き
な直径を有している。
横方向モードは、基本モードよりも約１．５倍ほど大き
な直径を有している。
【００２７】安定キャビティの場合には、特に図２に示
すような平凹キャビティの場合には、平面ミラー６のと
ころにおける基本モードの直径Ｗ0 は、
すような平凹キャビティの場合には、平面ミラー６のと
ころにおける基本モードの直径Ｗ0 は、
【数７】 により与えられる。ここで、λは基本モードの波長、ｎ
はキャビティ内材料の屈折率（キャビティ内材料が複数
存在する場合には、基本モードの直径は、様々な媒質内
における伝搬を考慮して計算される）、Ｌはマイクロレ
ーザーキャビティの長さ、Ｒは凹面ミラーの曲率半径で
ある。
はキャビティ内材料の屈折率（キャビティ内材料が複数
存在する場合には、基本モードの直径は、様々な媒質内
における伝搬を考慮して計算される）、Ｌはマイクロレ
ーザーキャビティの長さ、Ｒは凹面ミラーの曲率半径で
ある。
【００２８】凹面ミラーのところにおいては、モード直
径は、
径は、
【数８】 に等しい。
【００２９】平凹構造の場合には、高次の横方向モード
の直径は、基本モードよりも、約１．５倍ほど大きい。
の直径は、基本モードよりも、約１．５倍ほど大きい。
【００３０】したがって、キャビティの形状にかかわら
ず、すべての場合において、各モードの直径は、明瞭に
決定される。本発明は、”ダイヤフラム”を作るために
使用することができる。ダイヤフラムの形状特性は、ダ
イヤフラムがいくつかのキャビティモードのうちの１つ
だけを挿通させることができ、かつ、高次モードに対し
てはキャビティの特性を十分に低減させるよう、設定さ
れる。
ず、すべての場合において、各モードの直径は、明瞭に
決定される。本発明は、”ダイヤフラム”を作るために
使用することができる。ダイヤフラムの形状特性は、ダ
イヤフラムがいくつかのキャビティモードのうちの１つ
だけを挿通させることができ、かつ、高次モードに対し
てはキャビティの特性を十分に低減させるよう、設定さ
れる。
【００３１】基本モードの場合には、キャビティの内部
に配置された（例えば金属製の）ダイヤフラムを作るこ
とができる。好ましくは、ダイヤフラムは、入力ミラー
上または出力ミラー上のいずれかに配置される。このダ
イヤフラムは、例えば円形であり、サイズが上記のよう
にして計算された開口を有している。
に配置された（例えば金属製の）ダイヤフラムを作るこ
とができる。好ましくは、ダイヤフラムは、入力ミラー
上または出力ミラー上のいずれかに配置される。このダ
イヤフラムは、例えば円形であり、サイズが上記のよう
にして計算された開口を有している。
【００３２】つまり、図３において、マイクロレーザー
は、活性媒質１２（および、存在する場合には他のキャ
ビティ内素子）とは別に、キャビティ入出力ミラー１
４、１６およびダイヤフラム１８（図３においては、キ
ャビティ内ダイヤフラム）を具備している。よって、マ
イクロレーザーキャビティ内においては、基本モードの
みが発振することができる。その結果、高品質のレーザ
ービームを得ることができる。この場合、レーザービー
ムの空間的およびスペクトル的特性は、単に、基本モー
ドの空間的およびスペクトル的特性にのみ依存する。
は、活性媒質１２（および、存在する場合には他のキャ
ビティ内素子）とは別に、キャビティ入出力ミラー１
４、１６およびダイヤフラム１８（図３においては、キ
ャビティ内ダイヤフラム）を具備している。よって、マ
イクロレーザーキャビティ内においては、基本モードの
みが発振することができる。その結果、高品質のレーザ
ービームを得ることができる。この場合、レーザービー
ムの空間的およびスペクトル的特性は、単に、基本モー
ドの空間的およびスペクトル的特性にのみ依存する。
【００３３】図４は、安定な平凹マイクロレーザーキャ
ビティを示している。このキャビティは、活性媒質２２
（および、存在する場合には他のキャビティ内素子）、
および、キャビティ入力ミラー２４、出力ミラー２６を
具備している。キャビティは、キャビティ内ダイヤフラ
ム２７（図４）を具備している。図４の場合において
は、ダイヤフラム２７は、上記のようにして計算された
直径を有する開口２８を具備している。
ビティを示している。このキャビティは、活性媒質２２
（および、存在する場合には他のキャビティ内素子）、
および、キャビティ入力ミラー２４、出力ミラー２６を
具備している。キャビティは、キャビティ内ダイヤフラ
ム２７（図４）を具備している。図４の場合において
は、ダイヤフラム２７は、上記のようにして計算された
直径を有する開口２８を具備している。
【００３４】図示しないある変形例においては、キャビ
ティ内ダイヤフラムは、また、上記のようにして計算さ
れた同一の開口形状特性をもって、ミラー２４の内部に
成膜することもできる。
ティ内ダイヤフラムは、また、上記のようにして計算さ
れた同一の開口形状特性をもって、ミラー２４の内部に
成膜することもできる。
【００３５】本発明の他の実施形態について、図５〜図
６を参照して説明する。この実施形態においては、キャ
ビティにおける一方のミラーの形状が、モード選択のた
めに使用される。つまり、図５（ａ）および図５（ｂ）
においては、マイクロレーザーは、活性レーザー媒質３
２（および、存在する場合には非線形タイプの他のキャ
ビティ内素子）、および、入力ミラー３４、３８、およ
び、出力ミラー３６、４０を具備している。ここで、入
出力ミラーのうちの一方を、例えば、上記のようにして
計算された直径を有するディスクの形態とすることがで
きる。例えばレーザーダイオードにより得られたポンピ
ングビーム４４は、キャビティ内において、基本モード
よりも高次の横方向モードで発振することができない。
基本モードだけが、２つのミラー間において発振するこ
とができる。というのは、一方のミラーの横方向長さが
制限されているからである。
６を参照して説明する。この実施形態においては、キャ
ビティにおける一方のミラーの形状が、モード選択のた
めに使用される。つまり、図５（ａ）および図５（ｂ）
においては、マイクロレーザーは、活性レーザー媒質３
２（および、存在する場合には非線形タイプの他のキャ
ビティ内素子）、および、入力ミラー３４、３８、およ
び、出力ミラー３６、４０を具備している。ここで、入
出力ミラーのうちの一方を、例えば、上記のようにして
計算された直径を有するディスクの形態とすることがで
きる。例えばレーザーダイオードにより得られたポンピ
ングビーム４４は、キャビティ内において、基本モード
よりも高次の横方向モードで発振することができない。
基本モードだけが、２つのミラー間において発振するこ
とができる。というのは、一方のミラーの横方向長さが
制限されているからである。
【００３６】例えば、平凹キャビティの場合には（図
６）、凹面ミラー４６は、上記のようにして計算された
値または直径に制限された長さを有することができる。
変形例においては、出力ミラー４８の横方向長さが制限
される。
６）、凹面ミラー４６は、上記のようにして計算された
値または直径に制限された長さを有することができる。
変形例においては、出力ミラー４８の横方向長さが制限
される。
【００３７】図３〜図６に関連して例示されたマイクロ
レーザーキャビティ構造の例は、マイクロレーザーキャ
ビティの基本モードのみを維持して、他のすべての横方
向モードを除去する。モード選択手段として適切な形状
を使用することにより、すなわち、ダイヤフラムまたは
キャビティ入力ミラーまたはキャビティ出力ミラーの形
状を適切なものとすることにより、例えば基本モードを
除去して、他の横方向モードを選択することができる。
レーザーキャビティ構造の例は、マイクロレーザーキャ
ビティの基本モードのみを維持して、他のすべての横方
向モードを除去する。モード選択手段として適切な形状
を使用することにより、すなわち、ダイヤフラムまたは
キャビティ入力ミラーまたはキャビティ出力ミラーの形
状を適切なものとすることにより、例えば基本モードを
除去して、他の横方向モードを選択することができる。
【００３８】考慮している実施形態にかかわらず、活性
レーザー材料は、本質的に、活性レーザーイオンがドー
ピングされたベース材料を備えている。
レーザー材料は、本質的に、活性レーザーイオンがドー
ピングされたベース材料を備えている。
【００３９】ベース材料は、ＹＡＧ（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）、
ＬＭＡ（ＬａＭｇＡｌ11Ｏ19）、ＹＶＯ4、 ＹＳＯ（Ｙ
2ＳｉＯ5）、ＹＬＦ（ＹＬｉＦ4）、 あるいは、 Ｇｄ
ＶＯ4 等のような材料から選択された１つの材料のよう
な、結晶性材料とすることができる。あるいは、ガラス
のようなタイプのものとすることができる。このような
材料のうちからのある材料あるいは他の材料の選択基準
は、欧州特許第６５３８２４号（米国特許第５ ４９５
４９４号）に開示されている。この文献には、また、活
性レーザー媒質の厚さｅの選択、とりわけ単一モードレ
ーザーを得るための活性レーザー媒質の厚さｅの選択に
関する情報も開示されている。代表的には、活性媒質の
厚さは、おおよそ、 −ＹＡＧ 活性媒質の場合には、７５０μｍであり、 −ＹＶＯ4活性媒質の場合には、５００μｍであり、 −ＬＭＡ 活性媒質の場合には、１５０μｍである。
ＬＭＡ（ＬａＭｇＡｌ11Ｏ19）、ＹＶＯ4、 ＹＳＯ（Ｙ
2ＳｉＯ5）、ＹＬＦ（ＹＬｉＦ4）、 あるいは、 Ｇｄ
ＶＯ4 等のような材料から選択された１つの材料のよう
な、結晶性材料とすることができる。あるいは、ガラス
のようなタイプのものとすることができる。このような
材料のうちからのある材料あるいは他の材料の選択基準
は、欧州特許第６５３８２４号（米国特許第５ ４９５
４９４号）に開示されている。この文献には、また、活
性レーザー媒質の厚さｅの選択、とりわけ単一モードレ
ーザーを得るための活性レーザー媒質の厚さｅの選択に
関する情報も開示されている。代表的には、活性媒質の
厚さは、おおよそ、 −ＹＡＧ 活性媒質の場合には、７５０μｍであり、 −ＹＶＯ4活性媒質の場合には、５００μｍであり、 −ＬＭＡ 活性媒質の場合には、１５０μｍである。
【００４０】ドーピングイオンに関しては、１．０６μ
ｍ付近のレーザー発光を得るためには、通常、ネオジウ
ム（Ｎｄ）が選択される。これに代えて、１．５μｍ付
近の発光を得るためには、エルビウム（Ｅｒ）、また
は、エルビウム−イッテルビウムのコドーピング（Ｅｒ
−Ｙｂ）を選択することができる。２μｍ付近の発光に
対しては、タリウム（Ｔｍ）、または、ホルミウム（Ｈ
ｏ）、または、タリウム−ホルミウムのコドーピングが
選択される。イッテルビウムだけをドーピングすること
により、ＹＡＧにおいて、１．０３μｍの発光を得るこ
とができる。
ｍ付近のレーザー発光を得るためには、通常、ネオジウ
ム（Ｎｄ）が選択される。これに代えて、１．５μｍ付
近の発光を得るためには、エルビウム（Ｅｒ）、また
は、エルビウム−イッテルビウムのコドーピング（Ｅｒ
−Ｙｂ）を選択することができる。２μｍ付近の発光に
対しては、タリウム（Ｔｍ）、または、ホルミウム（Ｈ
ｏ）、または、タリウム−ホルミウムのコドーピングが
選択される。イッテルビウムだけをドーピングすること
により、ＹＡＧにおいて、１．０３μｍの発光を得るこ
とができる。
【００４１】マイクロレーザーキャビティ内には、他の
素子を導入することができる。図７に示すように、可飽
和吸収体５０を導入することができる。可飽和吸収体
を、固体活性媒質３２上に直接的に成膜された可飽和吸
収体材料の薄い層とすることが、特に有利である。この
ような可飽和吸収体層のための１つの特に有利な実施形
態は、液相エピタキシーである。この場合、層５０は、
固体活性媒質３２を構成しているベース材料と同じベー
ス材料から構成され、可飽和吸収特性をもたらすような
イオン、例えばクロミウムイオン（Ｃｒ4+）あるいはエ
ルビウムイオン（Ｅｒ3+）のようなイオンでドーピング
されている。したがって、可飽和吸収性層を、最大５０
０μｍの厚さで、活性レーザー媒質上に直接的に成膜す
ることができる。可飽和吸収性層を有するこのタイプの
実施形態の製造に関して必要なすべての情報は、欧州特
許第６５３ ８２４号（米国特許第５ ４９５ ４９４
号）に与えられている。特に、活性レーザー媒質３２の
両面に可飽和吸収体を成膜することができ、活性レーザ
ー媒質上に直接的に成膜された２つの可飽和吸収材料層
を備えるマイクロレーザーキャビティを得ることができ
る。
素子を導入することができる。図７に示すように、可飽
和吸収体５０を導入することができる。可飽和吸収体
を、固体活性媒質３２上に直接的に成膜された可飽和吸
収体材料の薄い層とすることが、特に有利である。この
ような可飽和吸収体層のための１つの特に有利な実施形
態は、液相エピタキシーである。この場合、層５０は、
固体活性媒質３２を構成しているベース材料と同じベー
ス材料から構成され、可飽和吸収特性をもたらすような
イオン、例えばクロミウムイオン（Ｃｒ4+）あるいはエ
ルビウムイオン（Ｅｒ3+）のようなイオンでドーピング
されている。したがって、可飽和吸収性層を、最大５０
０μｍの厚さで、活性レーザー媒質上に直接的に成膜す
ることができる。可飽和吸収性層を有するこのタイプの
実施形態の製造に関して必要なすべての情報は、欧州特
許第６５３ ８２４号（米国特許第５ ４９５ ４９４
号）に与えられている。特に、活性レーザー媒質３２の
両面に可飽和吸収体を成膜することができ、活性レーザ
ー媒質上に直接的に成膜された２つの可飽和吸収材料層
を備えるマイクロレーザーキャビティを得ることができ
る。
【００４２】また、活性レーザー材料３２の表面上に、
マイクロミラー４３を作ることができる。この場合に
も、このようなマイクロレンズの製造に関して必要なす
べての情報は、欧州特許第６５３ ８２４号に与えられ
ている。このようなマイクロミラーは、マイクロレーザ
ーキャビティを安定化させることができる。
マイクロミラー４３を作ることができる。この場合に
も、このようなマイクロレンズの製造に関して必要なす
べての情報は、欧州特許第６５３ ８２４号に与えられ
ている。このようなマイクロミラーは、マイクロレーザ
ーキャビティを安定化させることができる。
【００４３】マイクロレーザーキャビティの活性レーザ
ー材料は、さらに、キャビティ内に配置された能動型ト
リガー手段を備えることができる。この実施形態は、図
９に示されている。ここで、符号３２は、先と同じく、
活性レーザー媒質を示している。そして、キャビティ
は、入力ミラー４６および出力ミラー４８により拘束さ
れている。実際、中間ミラー４７が２つのキャビティに
区切っている。すなわち、第１共鳴キャビティは、活性
レーザー媒質により構成され、第２共鳴キャビティは、
外部擾乱の関数として屈折率を変化させ得る材料５２に
より構成されている。この材料５２は、例えばＬｉＴａ
Ｏ3 のような、電気光学材料とすることができる。材料
５２には、２つの電極５４、５６を利用して電位差が印
加される。入力ミラー４６には、ポンピングビーム５８
が導入される。このミラーは、凹面であり、その寸法に
よって、本発明における情報に基づいて、モード選択す
ることができる。このミラーは、また、電気光学材料５
２内におけるレーザービームのサイズを減少させる。こ
のミラーの曲率半径に関する条件、および、図９の構造
の製造方法は、仏国特許出願第９５ ００７６７号（米
国特許出願第０８ ５８７ ４７７号）に与えられてい
る。
ー材料は、さらに、キャビティ内に配置された能動型ト
リガー手段を備えることができる。この実施形態は、図
９に示されている。ここで、符号３２は、先と同じく、
活性レーザー媒質を示している。そして、キャビティ
は、入力ミラー４６および出力ミラー４８により拘束さ
れている。実際、中間ミラー４７が２つのキャビティに
区切っている。すなわち、第１共鳴キャビティは、活性
レーザー媒質により構成され、第２共鳴キャビティは、
外部擾乱の関数として屈折率を変化させ得る材料５２に
より構成されている。この材料５２は、例えばＬｉＴａ
Ｏ3 のような、電気光学材料とすることができる。材料
５２には、２つの電極５４、５６を利用して電位差が印
加される。入力ミラー４６には、ポンピングビーム５８
が導入される。このミラーは、凹面であり、その寸法に
よって、本発明における情報に基づいて、モード選択す
ることができる。このミラーは、また、電気光学材料５
２内におけるレーザービームのサイズを減少させる。こ
のミラーの曲率半径に関する条件、および、図９の構造
の製造方法は、仏国特許出願第９５ ００７６７号（米
国特許出願第０８ ５８７ ４７７号）に与えられてい
る。
【００４４】上記図７〜図９に示す例は、モードがミラ
ー形状により選択される構造であるという点において関
心がある。しかしながら、可飽和吸収体５０（例えば、
薄い層の形態で形成されている）、あるいは、マイクロ
ミラー４３、あるいは、能動型キャビティトリガー手段
５２が存在することは、キャビティ内ダイヤフラム１
８、２７（図３および図４）と適合している。
ー形状により選択される構造であるという点において関
心がある。しかしながら、可飽和吸収体５０（例えば、
薄い層の形態で形成されている）、あるいは、マイクロ
ミラー４３、あるいは、能動型キャビティトリガー手段
５２が存在することは、キャビティ内ダイヤフラム１
８、２７（図３および図４）と適合している。
【００４５】最後に、例えば光学的非線形素子（仏国特
許出願第９５ ０５６５０号に記載されているような周
波数２倍化結晶または３倍化結晶、あるいは、仏国特許
出願第９５ ０５６５４号に記載されているような光学
的パラメトリック発振器）のような、他のキャビティ内
素子を設けることもできる。
許出願第９５ ０５６５０号に記載されているような周
波数２倍化結晶または３倍化結晶、あるいは、仏国特許
出願第９５ ０５６５４号に記載されているような光学
的パラメトリック発振器）のような、他のキャビティ内
素子を設けることもできる。
【００４６】図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明によるマ
イクロレーザーの製造ステップを示している。ここで、
キャビティ入出力ミラーの一方または双方を適切な形状
とすることにより、横方向モード選択手段が得られてい
る。
イクロレーザーの製造ステップを示している。ここで、
キャビティ入出力ミラーの一方または双方を適切な形状
とすることにより、横方向モード選択手段が得られてい
る。
【００４７】第１ステップ（図１０（ａ））において
は、活性レーザー材料が適切に選択されている。様々な
可能な材料については、上述されている。この材料は、
ストリップ６０へと、例えば０．５〜５ｍｍの厚さにス
ライスされる。その後、このストリップは、両面が研磨
される。
は、活性レーザー材料が適切に選択されている。様々な
可能な材料については、上述されている。この材料は、
ストリップ６０へと、例えば０．５〜５ｍｍの厚さにス
ライスされる。その後、このストリップは、両面が研磨
される。
【００４８】図１０（ｂ）に示すように、その後、上記
ステップにおいて得られた部材の各面上に、入出力ミラ
ー６２、６４が成膜される。入出力ミラーは、通常、当
業者には周知なように、商業的に利用可能な誘電性複数
層の成膜により得られた二色性ミラーである。その後、
入力ミラーまたは出力ミラーを所望の形状として、本発
明のモード選択機能をもたらし得るように、ミラーのう
ちの少なくとも一方がエッチングされる。このエッチン
グステップに関しては、詳細に後述する。ある変形例に
おいては、ミラーが選択的に成膜され、これにより、反
射面が、レーザーキャビティの１つのモードを反射する
ことを意図した領域上にのみ成膜される。この変形例に
ついては、また、後述する。
ステップにおいて得られた部材の各面上に、入出力ミラ
ー６２、６４が成膜される。入出力ミラーは、通常、当
業者には周知なように、商業的に利用可能な誘電性複数
層の成膜により得られた二色性ミラーである。その後、
入力ミラーまたは出力ミラーを所望の形状として、本発
明のモード選択機能をもたらし得るように、ミラーのう
ちの少なくとも一方がエッチングされる。このエッチン
グステップに関しては、詳細に後述する。ある変形例に
おいては、ミラーが選択的に成膜され、これにより、反
射面が、レーザーキャビティの１つのモードを反射する
ことを意図した領域上にのみ成膜される。この変形例に
ついては、また、後述する。
【００４９】図１０（ｃ）に示すように、得られた複数
層構造は、マイクロレーザーチップ６６−１、６６−
２、等を得るためにカットされる。このカットは、（シ
リコンチップにカットするためにマイクロエレクトロニ
クスにおいて使用されるタイプの）ダイヤモンドソーに
より行うことができる。得られたチップは、数平方ミリ
メートルの断面積とすることができる。
層構造は、マイクロレーザーチップ６６−１、６６−
２、等を得るためにカットされる。このカットは、（シ
リコンチップにカットするためにマイクロエレクトロニ
クスにおいて使用されるタイプの）ダイヤモンドソーに
より行うことができる。得られたチップは、数平方ミリ
メートルの断面積とすることができる。
【００５０】得られた構造のどちらかの面上に、マイク
ロミラーのネットワークを形成することが要望された場
合には、付加的なステップを設けることができる。好ま
しくは、マイクロミラーは、マイクロエレクトロニクス
において周知の技術を利用して、レーザー材料上におい
て直接的にエッチングされる。
ロミラーのネットワークを形成することが要望された場
合には、付加的なステップを設けることができる。好ま
しくは、マイクロミラーは、マイクロエレクトロニクス
において周知の技術を利用して、レーザー材料上におい
て直接的にエッチングされる。
【００５１】ダイヤフラムによってモード選択がなされ
ている場合には（図３および図４の場合）、本発明によ
るマイクロレーザーの製造ステップは、以下のようにし
て行われる（図１１（ａ）〜（ｄ））。
ている場合には（図３および図４の場合）、本発明によ
るマイクロレーザーの製造ステップは、以下のようにし
て行われる（図１１（ａ）〜（ｄ））。
【００５２】第１ステップは、図１０（ａ）に関して説
明した上記ステップと同じである。
明した上記ステップと同じである。
【００５３】次に、例えば金属材料製の材料層６１が成
膜される（図１１（ｂ））。この材料層６１は、ダイヤ
フラムを作るために使用されることとなる。この成膜
は、例えばマイクロレーザーチップの各々において開口
１９、２８（図３および図４）を形成するために、選択
的成膜とすることができる。この場合、ダイヤフラム
は、即座に得られる。あるいは、連続層６１を成膜し
て、その後、所望形状の円形または環状開口を形成する
ようにエッチングすることができる。
膜される（図１１（ｂ））。この材料層６１は、ダイヤ
フラムを作るために使用されることとなる。この成膜
は、例えばマイクロレーザーチップの各々において開口
１９、２８（図３および図４）を形成するために、選択
的成膜とすることができる。この場合、ダイヤフラム
は、即座に得られる。あるいは、連続層６１を成膜し
て、その後、所望形状の円形または環状開口を形成する
ようにエッチングすることができる。
【００５４】以降のステップ（図１１（ｃ）に示すよう
な、ミラーを形成するための誘電性層の成膜、さらに、
図１１（ｄ）に示すような、基本的なマイクロレーザー
チップへのカット）は、図１０（ｂ）および図１０
（ｃ）に関して説明したステップと同じである。
な、ミラーを形成するための誘電性層の成膜、さらに、
図１１（ｄ）に示すような、基本的なマイクロレーザー
チップへのカット）は、図１０（ｂ）および図１０
（ｃ）に関して説明したステップと同じである。
【００５５】すべての場合において、得られた構造は、
様々な部材が同時に光学的に軸合わせされている必要は
ない。さらに、いかなる光学的接着剤をも必要としな
い。
様々な部材が同時に光学的に軸合わせされている必要は
ない。さらに、いかなる光学的接着剤をも必要としな
い。
【００５６】キャビティは、好ましくは、光学的ポンピ
ングによりポンピングされる。よって、III−Vレーザー
ダイオードが、マイクロレーザーキャビティをポンピン
グするするのに特に好適である。
ングによりポンピングされる。よって、III−Vレーザー
ダイオードが、マイクロレーザーキャビティをポンピン
グするするのに特に好適である。
【００５７】図１２（ａ）に示すように、上記のように
して得られたマイクロレーザーキャビティ６８は、ポン
ピング用レーザーダイオード７２を含有して構成された
機械ボックス７０内に搭載することができる。符号７４
は、得られた連続レーザービームあるいはパルス状レー
ザービームを示している。他の実施形態においては、２
つの分離したパッケージ７０−１、７０−２を設けるこ
とができる。パッケージの一方は、マイクロレーザーキ
ャビティ６８を含有するためのものであり、他方は、ポ
ンピング用レーザーダイオード７２を保持するためのも
のである。２つのパッケージは、パッケージの各々に設
けられたコネクタ７６−１、７６−２を利用して、光フ
ァイバ７４を介して互いに接続されている。
して得られたマイクロレーザーキャビティ６８は、ポン
ピング用レーザーダイオード７２を含有して構成された
機械ボックス７０内に搭載することができる。符号７４
は、得られた連続レーザービームあるいはパルス状レー
ザービームを示している。他の実施形態においては、２
つの分離したパッケージ７０−１、７０−２を設けるこ
とができる。パッケージの一方は、マイクロレーザーキ
ャビティ６８を含有するためのものであり、他方は、ポ
ンピング用レーザーダイオード７２を保持するためのも
のである。２つのパッケージは、パッケージの各々に設
けられたコネクタ７６−１、７６−２を利用して、光フ
ァイバ７４を介して互いに接続されている。
【００５８】ポンピングビームは、レーザービームより
も大きな寸法を有することができる（これは、ダイオー
ドによりポンピングされる安定化キャビティの場合であ
る）。あるいは、ポンピングパワーを大きくすることが
できる。本発明によるマイクロレーザーの構造は、必要
な（１つまたは複数の）横方向モードだけを選択するこ
とができる。
も大きな寸法を有することができる（これは、ダイオー
ドによりポンピングされる安定化キャビティの場合であ
る）。あるいは、ポンピングパワーを大きくすることが
できる。本発明によるマイクロレーザーの構造は、必要
な（１つまたは複数の）横方向モードだけを選択するこ
とができる。
【００５９】次に、モード選択のための適切な形状を得
るために、選択的成膜により形成されたミラー、あるい
は、エッチングにより形成されたミラーの詳細な実施形
態について説明する。
るために、選択的成膜により形成されたミラー、あるい
は、エッチングにより形成されたミラーの詳細な実施形
態について説明する。
【００６０】図１３（ａ）〜（ｅ）は、活性レーザー媒
質６０のストリップ上に、直径がφとされたミラー６４
の層を成膜するためのステップを示している。目的は、
例えば基本モードのような１つのモードを選択し得るキ
ャビティを製造することである。
質６０のストリップ上に、直径がφとされたミラー６４
の層を成膜するためのステップを示している。目的は、
例えば基本モードのような１つのモードを選択し得るキ
ャビティを製造することである。
【００６１】ミラー層６４を成膜した（図１３（ａ））
後に、樹脂層８０が、広げられる（図１３（ｂ））。マ
スクをかけて光リソグラフィーを行うことにより、ミラ
ー６４を残したい箇所に、樹脂のパッチ８２が残される
（図１３（ｃ））。そして、ミラー表面が、イオン衝撃
あるいは反応性イオンエッチングによりアタックされる
（図１３（ｄ））。樹脂パッチ８２が残された領域にお
いては、ミラーが残ることとなる。これに対して、他の
領域においては、ミラーは、アタックされる。さらに、
ミラー６３がそのまま残った領域から、樹脂が除去され
る（図１３（ｅ））。
後に、樹脂層８０が、広げられる（図１３（ｂ））。マ
スクをかけて光リソグラフィーを行うことにより、ミラ
ー６４を残したい箇所に、樹脂のパッチ８２が残される
（図１３（ｃ））。そして、ミラー表面が、イオン衝撃
あるいは反応性イオンエッチングによりアタックされる
（図１３（ｄ））。樹脂パッチ８２が残された領域にお
いては、ミラーが残ることとなる。これに対して、他の
領域においては、ミラーは、アタックされる。さらに、
ミラー６３がそのまま残った領域から、樹脂が除去され
る（図１３（ｅ））。
【００６２】ミラーを選択的に成膜するステップは、図
１４（ａ）〜（ｄ）に示されている。感光性樹脂８４の
層が、レーザー材料６０のストリップ上に広げられる
（図１４（ａ））。樹脂層は、その後、樹脂層の露光お
よびエッチングにより、ミラーが成膜されるべき領域８
６において除去される（図１４（ｂ））。そして、上記
と同様にして、ミラー層６４が、薄い層として成膜され
る。これにより、例えば基本モードのようなモードを選
択するために作られるべきダイヤフラムの寸法に対応し
た寸法の領域においてのみ、ミラー層が得られる（図１
４（ｃ））。さらに、例えばマイクロエレクトロニクス
において周知の”リフト−オフ”プロセスを利用して、
樹脂が、ミラー領域の外部へと除去される（図１４
（ｄ））。
１４（ａ）〜（ｄ）に示されている。感光性樹脂８４の
層が、レーザー材料６０のストリップ上に広げられる
（図１４（ａ））。樹脂層は、その後、樹脂層の露光お
よびエッチングにより、ミラーが成膜されるべき領域８
６において除去される（図１４（ｂ））。そして、上記
と同様にして、ミラー層６４が、薄い層として成膜され
る。これにより、例えば基本モードのようなモードを選
択するために作られるべきダイヤフラムの寸法に対応し
た寸法の領域においてのみ、ミラー層が得られる（図１
４（ｃ））。さらに、例えばマイクロエレクトロニクス
において周知の”リフト−オフ”プロセスを利用して、
樹脂が、ミラー領域の外部へと除去される（図１４
（ｄ））。
【００６３】図示しないものの、第３方法においては、
（（図１３（ａ）に示すようにして）活性レーザー材料
のストリップ上にミラー層を作り、次に、蒸発による成
膜後にミラーを機械的にアタックすることである。ミラ
ーが除去されるべき領域は、回転刃により、アタックす
ることができる。
（（図１３（ａ）に示すようにして）活性レーザー材料
のストリップ上にミラー層を作り、次に、蒸発による成
膜後にミラーを機械的にアタックすることである。ミラ
ーが除去されるべき領域は、回転刃により、アタックす
ることができる。
【００６４】本発明による一体型マイクロレーザーキャ
ビティの構造は、伝搬モードの数を低減することによ
り、また、伝搬モードのいくつかを選択することによ
り、レーザービームの空間的およびスペクトル的品質を
向上させることができる。特に、本発明は、ＴＥＭ00動
作、あるいは、基本横方向モードにおける動作に対して
有効に適用することができる。本発明によるマイクロレ
ーザーキャビティの構造は、横方向モードが出現するし
きい値を、さらには、これら横方向モードを示すしきい
値さえも、増大させることができる。さらに、本発明の
構造は、マイクロレーザーの集中的な生産工程に適して
いる。マイクロエレクトロニクスにおける技術を使用す
ることができる。よって、非常に低コストでの大量生産
を行うことができる。
ビティの構造は、伝搬モードの数を低減することによ
り、また、伝搬モードのいくつかを選択することによ
り、レーザービームの空間的およびスペクトル的品質を
向上させることができる。特に、本発明は、ＴＥＭ00動
作、あるいは、基本横方向モードにおける動作に対して
有効に適用することができる。本発明によるマイクロレ
ーザーキャビティの構造は、横方向モードが出現するし
きい値を、さらには、これら横方向モードを示すしきい
値さえも、増大させることができる。さらに、本発明の
構造は、マイクロレーザーの集中的な生産工程に適して
いる。マイクロエレクトロニクスにおける技術を使用す
ることができる。よって、非常に低コストでの大量生産
を行うことができる。
【図１】 従来技術によるマイクロレーザーキャビティ
を示す図である。
を示す図である。
【図２】 従来技術によるマイクロレーザーキャビティ
を示す図である。
を示す図である。
【図３】 本発明によるマイクロレーザーキャビティの
第１実施形態を示す図である。
第１実施形態を示す図である。
【図４】 本発明によるマイクロレーザーキャビティの
第１実施形態の変形を示す図である。
第１実施形態の変形を示す図である。
【図５】 平面−平面キャビティに対する本発明の他の
実施形態を示す図である。
実施形態を示す図である。
【図６】 平凹キャビティに対する本発明の実施形態の
変形を示す図である。
変形を示す図である。
【図７】 本発明によるマイクロレーザーキャビティを
示す図であって、活性レーザー媒質および他のキャビテ
ィ内素子を備えている。
示す図であって、活性レーザー媒質および他のキャビテ
ィ内素子を備えている。
【図８】 本発明によるマイクロレーザーキャビティを
示す図であって、活性レーザー媒質および他のキャビテ
ィ内素子を備えている。
示す図であって、活性レーザー媒質および他のキャビテ
ィ内素子を備えている。
【図９】 本発明によるマイクロレーザーキャビティを
示す図であって、活性レーザー媒質および他のキャビテ
ィ内素子を備えている。
示す図であって、活性レーザー媒質および他のキャビテ
ィ内素子を備えている。
【図１０】 本発明のマイクロレーザーキャビティの製
造ステップを示す図である。
造ステップを示す図である。
【図１１】 本発明のマイクロレーザーキャビティの他
の製造ステップを示す図である。
の製造ステップを示す図である。
【図１２】 本発明によるマイクロレーザーを示す図で
ある。
ある。
【図１３】 本発明のマイクロレーザーキャビティを作
るための、ミラーのエッチングステップを示す図であ
る。
るための、ミラーのエッチングステップを示す図であ
る。
【図１４】 本発明のマイクロレーザーキャビティを作
るための、ミラーの選択成膜を行うためのステップを示
す図である。
るための、ミラーの選択成膜を行うためのステップを示
す図である。
１２、２２、３２、６０ 活性レーザー媒質 １４、２４、３４、３８、４６、６２ 入力ミラー １６、２６、３６、４０、４８、６４ 出力ミラー １８、２７ ダイヤフラム １９、２８ 開口 ６８ マイクロレーザーキャビティ
Claims (30)
- 【請求項１】 入力ミラー、出力ミラー、活性レーザー
媒質を具備するマイクロレーザーキャビティであって、 前記キャビティがポンピングされる場合に、前記キャビ
ティの横方向モードのうちの１つまたはいくつかを発振
可能とし、かつ、それ以外の前記横方向モードの発振を
阻止するための、キャビティ横方向モード選択手段を具
備することを特徴とするマイクロレーザーキャビティ。 - 【請求項２】 前記キャビティモード選択手段は、少な
くとも１つのキャビティ内ダイヤフラムを備え、 該ダイヤフラムは、キャビティモードのうちの１つまた
はいくつかを発振可能とし、かつ、それ以外のキャビテ
ィモードの発振を阻止するための円形または環状開口を
有していることを特徴とする請求項１記載のマイクロレ
ーザーキャビティ。 - 【請求項３】 前記キャビティモード選択手段は、前記
ミラーの一方上に成膜された少なくとも１つのダイヤフ
ラムを備え、 該ダイヤフラムは、キャビティモードのうちの１つまた
はいくつかを発振可能とし、かつ、それ以外のキャビテ
ィモードの発振を阻止するための円形または環状開口を
有していることを特徴とする請求項１記載のマイクロレ
ーザーキャビティ。 - 【請求項４】 前記キャビティモード選択手段は、基本
モードの発振を可能とし、かつ、それ以外のモードの発
振を阻止することを特徴とする請求項１、２、または３
記載のマイクロレーザーキャビティ。 - 【請求項５】 前記キャビティが、平面−平面キャビテ
ィであることを特徴とする請求項１記載のマイクロレー
ザーキャビティ。 - 【請求項６】 前記キャビティが、安定化されているこ
とを特徴とする請求項１記載のマイクロレーザーキャビ
ティ。 - 【請求項７】 入力ミラー、出力ミラー、活性レーザー
媒質を具備するマイクロレーザーキャビティであって、 前記２つのミラーのうち少なくとも一方が、１つまたは
いくつかのキャビティモードの発振を可能とし、かつ、
それ以外のキャビティモードの発振を阻止するために、
彫刻されているあるいは成膜されていることを特徴とす
るマイクロレーザーキャビティ。 - 【請求項８】 前記ミラーは、キャビティ基本モードの
発振を可能とし、かつ、それ以外のキャビティモードの
発振を阻止するために、彫刻されているあるいは成膜さ
れていることを特徴とする請求項７記載のマイクロレー
ザーキャビティ。 - 【請求項９】 前記キャビティが、平面−平面キャビテ
ィであることを特徴とする請求項７または８記載のマイ
クロレーザーキャビティ。 - 【請求項１０】 前記ミラーの少なくとも一方は、前記
基本モードの直径（φ0） 以下の直径を有するディスク
の形態であることを特徴とする請求項８または９記載の
マイクロレーザーキャビティ。 - 【請求項１１】 前記キャビティが、安定化されている
ことを特徴とする請求項７または８記載のキャビティ。 - 【請求項１２】 前記キャビティは、平凹キャビティで
あり、 平面ミラーは、λをマイクロレーザー基本モードの波
長、ｎをレーザー材料の屈折率、Ｌをマイクロレーザー
キャビティの長さ、Ｒを凹面ミラーの曲率半径としたと
きに、 【数１】 以下の直径とされたディスクの形態であることを特徴と
する請求項８または１１記載のキャビティ。 - 【請求項１３】 前記キャビティは、平凹キャビティで
あり、 凹面ミラーは、λをマイクロレーザー基本モードの波
長、ｎをレーザー材料の屈折率、Ｌをマイクロレーザー
キャビティの長さ、Ｒを凹面ミラーの曲率半径としたと
きに、 【数２】 以下の直径を有していることを特徴とする請求項８また
は１１記載のキャビティ。 - 【請求項１４】 キャビティ横方向モード選択手段の製
造ステップを具備することを特徴とするマイクロレーザ
ーキャビティの製造方法。 - 【請求項１５】 前記キャビティ横方向モード選択手段
の製造ステップは、キャビティモードのうちの１つまた
はいくつかを発振可能としかつそれ以外のキャビティモ
ードの発振を阻止するための円形または環状開口が形成
されたダイヤフラムの製造ステップを備えていることを
特徴とする請求項１４記載の方法。 - 【請求項１６】 前記ダイヤフラムは、前記マイクロレ
ーザーキャビティの内部に配置されていることを特徴と
する請求項１５記載の方法。 - 【請求項１７】 前記マイクロレーザーキャビティは、
出力ミラーおよび入力ミラーを具備し、 前記ダイヤフラムは、前記ミラーの一方上に配置されて
いることを特徴とする請求項１５記載の方法。 - 【請求項１８】 １つまたはいくつかのキャビティモー
ドの発振を可能とし、かつ、それ以外のキャビティモー
ドの発振を阻止するために、キャビティ入力ミラーある
いは出力ミラーのいずれかを彫刻するステップを具備す
ることを特徴とするマイクロレーザーキャビティの製造
方法。 - 【請求項１９】 前記ミラーは、前記ミラー上へのマス
クの形成後に彫刻されることを特徴とする請求項１８記
載の方法。 - 【請求項２０】 前記彫刻は、イオン衝撃、あるいは、
反応性イオンエッチング、あるいは、エッチングにより
行われることを特徴とする請求項１９記載の方法。 - 【請求項２１】 前記彫刻は、蒸発により行われること
を特徴とする請求項１８記載の方法。 - 【請求項２２】 マイクロレーザーキャビティの製造方
法であって、 マイクロレーザーキャビティ内におけるミラーの少なく
とも一方を利用した選択成膜ステップを具備し、 前記成膜は、１つまたはいくつかのキャビティモードの
反射を可能とし、かつ、それ以外のキャビティモードを
反射しないような領域のみにおいて行われることを特徴
とする方法。 - 【請求項２３】 前記ミラーの前記成膜は、マスクが形
成されて、ミラー成膜領域におけるマスクがアタックさ
れた後に行われることを特徴とする請求項２２記載の方
法。 - 【請求項２４】 前記１つまたは複数のミラーは、キャ
ビティ基本モードの発振を可能とし、かつ、それ以外の
キャビティモードの発振を阻止するために、形成される
ことを特徴とする請求項１８または２２記載の方法。 - 【請求項２５】 前記キャビティが、平面−平面キャビ
ティであることを特徴とする請求項１４、１８または２
２記載の方法。 - 【請求項２６】 前記ミラーの少なくとも一方は、前記
マイクロレーザーキャビティの前記基本モードの直径
（φ0） 以下の直径を有するディスクの形態に形成され
ることを特徴とする請求項２４または２５記載の方法。 - 【請求項２７】 前記キャビティが、安定化されている
ことを特徴とする請求項１４、１８または２２記載の方
法。 - 【請求項２８】 前記キャビティは、平凹キャビティで
あり、 平面ミラーは、λをマイクロレーザー基本モードの波
長、ｎをレーザー材料の屈折率、Ｌをマイクロレーザー
キャビティの長さ、Ｒを凹面ミラーの曲率半径としたと
きに、 【数３】 以下の直径とされたディスクの形態に形成されることを
特徴とする請求項２４または２５記載の方法。 - 【請求項２９】 前記キャビティは、平凹キャビティで
あり、 凹面ミラーは、λをマイクロレーザーの動作波長の１
つ、ｎをレーザー材料の屈折率、Ｌをマイクロレーザー
キャビティの長さ、Ｒを凹面ミラーの曲率半径としたと
きに、 【数４】 以下の直径（φ4） に形成されていることを特徴とする
請求項２４または２５記載の方法。 - 【請求項３０】 請求項１ないし７のいずれかに記載の
マイクロレーザーキャビティと、該マイクロレーザーキ
ャビティのポンピング手段と、を具備することを特徴と
するマイクロレーザー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9609436 | 1996-07-26 | ||
| FR9609436A FR2751795B1 (fr) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | Cavite microlaser et microlaser a selection de mode, et procedes de fabrication |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1084157A true JPH1084157A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=9494519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9200543A Withdrawn JPH1084157A (ja) | 1996-07-26 | 1997-07-25 | モード選択機能付マイクロレーザーキャビティおよびマイクロレーザーならびにその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5963578A (ja) |
| EP (1) | EP0821452A1 (ja) |
| JP (1) | JPH1084157A (ja) |
| FR (1) | FR2751795B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004296706A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Sony Corp | 光共振器及びレーザ発振器 |
| WO2013168587A1 (ja) * | 2012-05-09 | 2013-11-14 | 三菱電機株式会社 | 受動ｑスイッチ素子および受動ｑスイッチレーザ装置 |
| JP2014135421A (ja) * | 2013-01-11 | 2014-07-24 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体レーザデバイス及びその製造方法 |
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| US6810062B2 (en) * | 2001-04-11 | 2004-10-26 | Axsun Technologies, Inc. | Passive optical resonator with mirror structure suppressing higher order transverse spatial modes |
| US20070002922A1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-04 | Intel Corporation | Retro-reflecting lens for external cavity optics |
| DE102013214219B4 (de) * | 2013-07-19 | 2017-02-23 | Trumpf Laser Gmbh | Laseranordnung zum Erzeugen frequenzkonvertierter Laserstrahlung |
| US11594859B2 (en) * | 2017-07-18 | 2023-02-28 | Sony Corporation | Light emitting element and light emitting element array |
| JP6771442B2 (ja) * | 2017-09-20 | 2020-10-21 | 株式会社東芝 | 光学素子 |
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|---|---|---|---|---|
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| KR910008990B1 (ko) * | 1987-06-03 | 1991-10-26 | 미츠비시 덴키 가부시키가이샤 | 레이저장치 |
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| GB9404053D0 (en) * | 1994-03-03 | 1994-04-20 | Univ St Andrews | High efficiency laser |
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| CA2154726A1 (en) * | 1994-07-27 | 1996-01-28 | Robert M. Curran | Laser etching of transverse mode discrimination apertures on ring laser gyro mirrors |
| FR2729796A1 (fr) * | 1995-01-24 | 1996-07-26 | Commissariat Energie Atomique | Microlaser solide monolithique a declenchement actif par tension de commande faible |
| FR2734093B1 (fr) * | 1995-05-12 | 1997-06-06 | Commissariat Energie Atomique | Oscillateur parametrique optique monolithique pompe par un microlaser |
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-
1996
- 1996-07-26 FR FR9609436A patent/FR2751795B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-07-15 US US08/893,176 patent/US5963578A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-07-24 EP EP97401788A patent/EP0821452A1/fr not_active Withdrawn
- 1997-07-25 JP JP9200543A patent/JPH1084157A/ja not_active Withdrawn
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| WO2013168587A1 (ja) * | 2012-05-09 | 2013-11-14 | 三菱電機株式会社 | 受動ｑスイッチ素子および受動ｑスイッチレーザ装置 |
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| JP2014135421A (ja) * | 2013-01-11 | 2014-07-24 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体レーザデバイス及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0821452A1 (fr) | 1998-01-28 |
| FR2751795A1 (fr) | 1998-01-30 |
| US5963578A (en) | 1999-10-05 |
| FR2751795B1 (fr) | 1998-08-28 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041005 |