JPS5821436B2 - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS5821436B2
JPS5821436B2 JP54003566A JP356679A JPS5821436B2 JP S5821436 B2 JPS5821436 B2 JP S5821436B2 JP 54003566 A JP54003566 A JP 54003566A JP 356679 A JP356679 A JP 356679A JP S5821436 B2 JPS5821436 B2 JP S5821436B2
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JP
Japan
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semiconductor laser
laser beam
wavelength
external resonator
laser
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JP54003566A
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金田哲也
繩田喜代志
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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【発明の詳細な説明】 本発明は半導体レーザ装置に関する。
一般に、通常の半導体レーザな用いた半導体レーザ装置
は、これよりレーザ光を連続せるものとして得る場合は
、その半導体レーザに、大なるバイアス電流を与えなく
ても、レーザ光を単一モードレーザ光として得ることか
可能である。
然しなから、レーザ光を高速パルス変調信号にて変調さ
れたものとして得る場合は、その半導体レーザに、その
閾値電流の1.1〜1.2培程度のごとき犬なるバイア
ス電流を与えない限り、レーザ光を単一モードレーザ光
として得ることが困難な)ものである。
従って一般に、通常の半導体レーザを用いた半導体レー
ザ装置は、これより高速パルス変調信号にて変調された
レーザ光を、単一モードレーザ光として得んとする場合
は、その半導体レーザが、それへの犬なるバイアス電流
によって早期に劣化することにより、信頼性が低下する
という欠点を有していた。
又半導体レーザに対する犬なるバイアス電流の為に、無
変調時に於てもレーザ光か得られ、この為、レーザ光の
パルス変調信号のオン時の利得とオフ時の利得との比を
犬なるものとして得るごとが出来ない、という欠点も有
していた。
この為、従来、分布帰還型に構成された半導体レーザ、
複共振器型に構成された半導体レーザ等の特殊な半導体
レーザを用いた半導体レーザ装置が種々提案されている
が、いずれもその特殊な半導体レーザを、歩留り良く容
易に得ることか出来なかったりする欠点を有していた。
又、斯る特殊な半導体レーザを用いた半導体レーザ装置
の場合、これよりパルス変調信号によって変調されたレ
ーザ光を、単一モードレーザ光として得ることが出来る
としても、そのレーザ光の利得が、半導体レーザの湿度
変化に応じて大きく変化したりし、又これを補償せんと
しても、それが困難である等の欠点を有していた。
依って本発明は、通常の半導体レーザを用いるも、そし
てレーザ光を高速パルス変調信号にて変調されたものと
して得る場合であっても、上述せる欠点なしに単一モー
ドレーザ光か得られ、しかも、その単一モードレーザ光
の波長か、湿度変化に応じて変化しても、単一モードレ
ーザ光の利得か低下することのない様に構成された、新
規な半導体レーザ装置を提案せんとするもので、以下詳
述する所より明らかとなるであろう。
第1図は、本発明の基礎となる半導体レーザ装置の一例
を示し、相対向する側面1a及び1b上に夫hストライ
プ状(紙面と垂直方向に延長せる)のレーザ出射面2a
及び2bを有するそれ自体は公知の、例えばダブルへテ
ロ接合型に構成された通常の半導体レーザ3を有し、そ
の半導体レーザ3に、そのレーザ光出射面2bとレンズ
4を介して対向せる反射鏡5を含んで構成された外部共
振器6か結合されてなる構成を有する。
この場合、半導体レーザ3は、これに外部共振器6が結
合されていない状態で且つ閾値電流と同程度又はそれ以
下のバイアス電流しか流していない状態で、高速パルス
変調信号にて変調されたレーザ光を得る場合に於て、そ
のレーザ光が、第2図のスペクトラム(横軸を波長λ、
縦軸を利得Gとしている)で示す如く、多縦モードを有
する多モードレーザ光として得られる構成を有するもの
とする。
又、外部共振器6を構成せるレンズ4はその光学軸かレ
ーザ光出射面2bと垂直となる様に、半導体レーザ3の
レーザ光出射面2bと対向して配されているものである
が、半導体レーザ3のレーザ出射面2b側の半円柱面7
aと半導体レーザ3側とは反対側の平らな面7bとを有
し、レーザ光出射面2bより出射して得られるレーザ光
を面γb上でこのレンズ4の光学軸と平行ならしめるガ
ラスレンズ8を以て構成されている。
又、反射鏡5は、レンズ4を構成せるガラスレンズ8の
平らな面7b上への金属蒸着により形成された金属蒸着
膜9を以て構成されている。
更に、これ等レンズ4及び反射鏡5を以て構成せる外部
共振器6の光路長即ち半導体レーザ3のレーザ光出射面
2b及び反射鏡5間の光路長(これをLeとする)が、
第2図のスペクトラムに於ける最大利得を呈するモード
の波長(これをλ0とする。
)の半。整数培即ちλoX(N/2)(但しN=1,2
・・・・・・・・・)に選定されでいる。
以上が本発明の基礎となる半導体レーザ装置の一例構成
であるが、斯る構成によれば、その半導体レーザ3が、
それに外部共振器6が結合されていない状態で且つ閾値
電流と同程度又はそれ以下のバイアス電流しか流してい
ない状態で、高速パルス変調信号にて変調されたレーザ
光を得る場合に於て、そのレーザ光が、第2図のスペク
トラムで示す如く、多モードレーザ光として得られると
いう半導体レーザであっても、その半導体レーザ3に第
2図のスペクトラムに於ける最大利得を呈するモードの
波長λ0の半整数培に選定された光ν路長Le(Le=
λoX(N/2))を有する外部共振器6が結合されて
いるので、半導体レーザ装置の損失の波長依存性が、第
3図(横軸を波長λ、縦軸を損失りとしている)に示す
如く、波長λ0(λ0+NX(λ”o/L’e))で極
小値を呈・するものとして得られ、依ってレーザ光を、
高速パルス変調信号にて変調されたものとして得る場合
であっても、そのレーザ光を、半導体レーザ3に、その
閾値電流の1.1〜1.2倍程度のごとき犬なるバイア
ス電流を与えることを要せずして、第4図のスペクトラ
ム(横軸を波長λ、縦軸を利得Gとしている)に示す如
く、実質的に波長λ0の単一モードレーザ光として得る
ことが出来るものである。
尚、この場合の単一モードレーザ光は、半導体レーザ3
の外部共振器6側とは反対側のレーザ光出射面2a側よ
り外部に導出し得るものである。
依って、第1図にて上述せる本発明の基礎となる半導体
レーザ装置の一例構成によれば、通常の半導体レーザ装
置を用いるも、そしてレーザ光を高速パルス変調信号に
て変調されたものとして得る場合であっても、冒頭にて
前述せる欠点なしに、単一モードレーザ光を得ることが
出来る犬なる特徴を有するものである。
尚上述に於ては、外部共振器6を構成せるレンズ4が、
半導体レーザ3のレーザ光出射面2b側の半円柱面7a
と半導体レーザ3側とは反対側の平らな面7bとを有す
るガラスレンズ8を以て構成され、又、反射鏡5が、そ
のガラスレンズ8の面7b上に形成された金属蒸着膜9
を以て構成されている場合につき述べたが、第5図に示
す如く、レンズ4が、半導体レーザ3のレーザ光出射面
2bよりのレーザ光をコリメートする通常のガラスレン
ズ10を以て構成され、又、反射鏡5が、そのガラスレ
ンズ10と対向せる平面鏡11を以て構成されている場
合であっても、又、第6図に示す如く、レンズ4が、半
導体レーザ3よりのレーザ光をコリメートする円柱レン
ズ又は球レンズ12を以て構成され又、反射鏡5が、そ
の円柱レンズ又は球レンズ12と対向せる第5図の場合
と同様の平面鏡11を以て構成されている場合であって
も、更に、第7図に示す如く、レンズ4が、半導体レー
ザ3側の球面13aと半導体レーザ3側とは反対側の平
らな面13bとを有するガラスレンズ14を以て構成さ
れ、又、反射鏡5が、そのガラスレンズ14f)面13
b上に形成された第1図の場合と同様の金属蒸着膜9を
以て構成されている場合であっても、向夏に、第8図に
示す如く、レンズ4が、半導体レーザ3側及びそれと反
対側の平らな面14a及び14bを有し、半導体レーザ
3のレーザ光出射面2bより出射して得られる収束性ロ
ッドレンズ15を以て構成され、又、反射鏡5が、その
収束性ロッドレンズ15の面14bに形成された第2図
の場合と同様の金属蒸着膜9を以て構成されている場合
であっても、第1図にて上述せると同様の作用効果を得
ることが出来ること明らかであろう。
又、上述に於ては、外部共振器6が、レンズ4及び反射
鏡5を含んで構成されている場合につき述べたが、外部
共振器6か、第9図に示す如く、レンズを用いることな
しに、半導体レーザ3のレーザ光出射面2bに、上述せ
る外部共振器6の光路長Leの1/2の焦点距離を有す
る凹面鏡又は円柱面鏡16を、光路長Leの距離を保っ
て対向せ[1,めてなる構成であっても、第1図にて上
述せると同様の作用効果を得ることが出来ること明らか
であろう。
以上にて本発明の基礎となる半導体レーザ装置の実施例
か明らかとなったか、それ等の実施例にによる場合、上
述せる如くに得られる単一モードレーザ光の波長λ0は
、温度変化に応じて変化する(通常温度が高くなればこ
れに応じて波長λ0が人となる)ものであり、この為、
その変化に応じて外部共振器6の光路長Leを変化せし
めない限り、単一モードレーザ光の利得が低下するもの
である。
依って、本発明は、上述せる如くに得られる単一モード
レーザ光の波長λ0が、温度変化に応じて変化しても、
その単一モードレーザ光の利得が低下することのない様
に構成された、新規な半導体レーザ装置を提案せんとす
るもので、以下述べる所より明らかとなるであろう。
第10図は、第1図にて上述せる半導体レーザ装置を基
礎として構成された本発明による半導体レーザ装置の実
施例を示し、第1図との対応部分には同一符号を附し詳
細説明はこれを省略するも、半導体レーザ3か支持体2
1上に配設され、一方その支持体21か外部共振器6側
に延長され、然1してその延長遊端面22上に、他の支
持体23が半導体レーザ3側に向って延長して支持され
、そしてその延長遊端面25上に、外部共振器6を構成
せる反射鏡5かレンズ4と共に配設させている。
この場合、支持体21及び23の外部共振器6の光路長
Leをとる方向の熱膨張係数を夫hα及びβ、支持体2
1の半導体レーザ3のレーザ光出射面2bに対応する位
置と支持体21の遊端面22に対応する位置との間の支
持体21の外部共振器6の光路長Leをとる方向の長さ
をLa、支持体21の遊端面22に対応する位置と支持
体23の遊端面25に対応する位置との間の支持体23
と同様の方向の長さをLbとし、一方、第1図にて上述
せる如くに得られる単一モードレーザ光の波長λ0が温
度変化に応じて△λ(A/度)だけ変化するものとした
場合、熱膨張係数α及びβ、及び長さLa及びLaが、 △L=lβLb−αLa1 ・・・・・・・・・・・
・(1)λo×(△L/Le)二△λ ・・・・・・・
・・・・・(2)なる関係を満足すべく選定されている
ものである。
但し、この場合、外部共振器6が不必要に機械的に振動
することなからしめる為、Lbの値を出来る丈げ小とし
、1β1〉〉1α1なる関係とするとき、βくOなる関
係を有するものである。
斯る構成によれば、第1図にて上述せる如くに得られる
単一モードレーザ光の波長λ0が、温度の変化に応じて
△λ(A/度)だけ変化するとしても、半導体レーザ3
を配設せる支持体21及び外部共振器6を構成せる反射
鏡5を配設せる支持体23の、外部共振器6の光路長L
eをとる方向の熱膨張係数α及びβ;及び長さLa及び
Lbが上述せる(1)及び(2)式なる関係を満足すべ
く即ち得んとする単一モードレーザ光の波長の温度変化
に応じて外部共振器6の光路長が温度変化すべく選定さ
れているので、得られる単一モードレーザ光を常に最大
利得を以って得ることが出来るものである。
尚、第10図は、支持体23のβが、β〈Oなる関係を
有する場合の実施例を示したものであるか、支持体23
のβが、β〉0なる関係を有する場合は、第11図に示
す如く、第10図との対応部分に同一符号を附して詳細
説明はこれを省略するも、第10図にて上述せる構成に
於いて、支持体21及び23を、第10図とは逆方向に
延長せしめたことを除いては第10図の場合と同様とす
れば良いものである。
又第10図及び第11図は、第1図にて上述せる半導体
レーザ装置を基礎として構成された本発明の実施例を示
したものであるが、図示せざるも、第5図〜第8図にて
上述せる半導体レーザ装置を基礎として構成された実施
例を得ることも出来、又、勿論、第10図及び第11図
にて上述せる実施例に夫々対応するものとして、示され
ている第12図及び第13図に示す如く、第9図にて上
述せる半導体レーザ装置を基礎として構成された実施例
を得ることも出来、その他車発明の精神を脱することな
しに種々の変型変更をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基礎となる半導体レーザ装置の一例を
示す路線図、第2図はその半導体レーザ装置にて得られ
るレーザ光のスペクトラム、第3図は第1図に示す半導
体レーザ装置の損失の波長依存性を示す図、第4図は第
1図に示す半導体レーザ装置にて得られるレーザ光のス
ペクトラムである。 第5図、第6図、第7図、第8図及び第9図は本発明の
基礎となる半導体レーザ装置の他の例を示す路線図であ
る。 第10図及び第11図は夫々第1図に示す半導体レーザ
装置を基礎として構成された本発明による半導体レーザ
装置の実施例を示す路線図である。 第12図及び第13図は夫々第9図に示す半導体レーザ
装置を基礎として構成された本発明による半導体レーザ
装置の他の実施例を示す路線図である。 図中、2a及び2bはレーザ光出射面、3は半導体レー
ザ、4はレンズ、5は反射鏡、6は外部共振器、21及
び23は支持体を夫々示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体レーザに、そのレーザ光出射面とレンズ系を
    介して又は介することなしに対向せる反射鏡を含んで構
    成され且つ得んとする単一モードレーザ光の波長の半整
    数陪の光路長を有する外部共振器が結合され、上記半導
    体レーザ及び上記反射鏡か格別の支持体上に夫々配設さ
    れ、該支持体の上記外部共振器の光路長をとる方向の熱
    膨張係数及び長さか、上記単一モードレーザ光の波長の
    湿度変化に応じて上記外部共振器の光路長が、上記単一
    モードレーザ光が湿度変化に応じて変化せる波長に於い
    て最大利得が得られるように、湿度変化すべく選定され
    てなる事を特徴とする半導体レーザ装置。
JP54003566A 1979-01-16 1979-01-16 半導体レ−ザ装置 Expired JPS5821436B2 (ja)

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JPS5595389A JPS5595389A (en) 1980-07-19
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GB2115217B (en) * 1982-02-09 1986-04-03 Standard Telephones Cables Ltd Semiconductor lasers
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