JPS61183985A - 位相ロツクされたマルチエミツタ・幅広エミツタレーザからのビームを安定化するためのレーザ共振器光学系 - Google Patents
位相ロツクされたマルチエミツタ・幅広エミツタレーザからのビームを安定化するためのレーザ共振器光学系Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔発明の背景〕
本発明は、フェーズドアレイ半導体レーザ、例えば共通
ｐ−ｎ平面接合から放出された位相ロックされた放射パ
ターンを有するマルチエミッタ或いは幅広エミッタ半導
体レーザからのビームの安定を規定するためのレーザ共
振器光学系に関する。 １９８２年７月２８日に出願された米国特許出願第４０
２、６９５号には、フェーズドアレイレーザの出力を単
一スポットに集束させるための光学系が開示されている
。この先願に記述されているのは位相コックレーザを集
束させる方法であって、そこでは、そのようなレーザか
らの近視野レーザスポットは、像平面上に垂直方向に、
すなわちｐ−ｎ接合の面に直角に像が形成され、そして
遠視野パターンは、水平方向に、すなわちｐ−ｎ接合の
面に平行に像が形成される。第４０２．６９５号の第７
図には、位相ロック半導体レーザは一般に数個の遠視野
ロープを放出するので、−次の横フィールド干渉ローブ
を除く全部を除去するために、光学系において横遠視野
焦点で開口を使用することが示されている。通常、−次
の遠視野ローブのみを集束することが望ましく、目立た
ない二次ローブを阻止するために光学系において上記開
口が使用される。 位相ロックレーザのために第４０２，６９５号において
提案された像形成の方法は、約７５ｍＷの出力までは良
好に動作するが、そのようなレーザは、この点からレー
ザ遠視野パターンの移動が電力出力対電流曲線において
「ねじれ」を生じさせる。主遠視野ローブを捕捉するた
めに開口を使用するこの光学系においては、横位置或い
は角度出力のいずれにしても、遠視野パターンにおける
ビームの移動は捕捉された主遠視野ローブの移動を引き
起こすので、それはもはや光学系の開口とは位置が合わ
ない。このような開口されたレーザ共振器光学系におい
て必要なことは、そのような遠視野ビームの移動を防止
し、それにより高出力レーザの要件のために系の開口に
対して移動したビームを再び位置合わせする必要を除去
する手段である。 〔発明の要約〕 本発明によれば、レーザの遠視野主ローブを安定化する
ためにレーザ共振器光学系が提供されるのでビーム移動
は生じない。 本発明のレーザ共振器光学系は、第１の空間方向にある
単一のビームウェスト位置を有するレーザの近視野パタ
ーンを像形成するため、及び、最−ムウェスト位置に集
束した後に、第２の空間方向に遠視野パターンを再び像
形成するために、フェーズドアレイ半導体レーザの一方
のファセットに配置されたレンズ系を含むにのレーザ共
振器光学系の改良は、レーザビームを安定化し、より高
い動作出力及び動作温度におけるレーザビームの移動を
防止するために、第２の空間方向のビームウェスト位置
に配置された、部分的に反射し、部分的に通過する鏡を
含む。系に設けられた帰還手段は、上記反射光出力の一
部において現れる遠視野ロープに対して空間的或いは角
度的のいずれでも弁別することができる。また、鏡は波
長選択性フィルタであってもよい。更に、ビームの開口
の角度を制限し、それにより遠視野に現れる第２の、よ
り支配的でないローブを遮断するために、スリット開口
が、第２の空間方向のビームウェスト位置に配置されて
もよい。波長選択性反射を提供するために、格子、プリ
ズム或いはスペクトルフィルタのような、レーザからの
放出の波長を制外部光学共振器内に設けられてもよい。 本発明、の完全な理解と共に、他の目的及び達成は、添
付の図面に関連して、以下の記載及び特許請求の範囲を
参照することにより明らかになり且つ認識される。
ｐ−ｎ平面接合から放出された位相ロックされた放射パ
ターンを有するマルチエミッタ或いは幅広エミッタ半導
体レーザからのビームの安定を規定するためのレーザ共
振器光学系に関する。 １９８２年７月２８日に出願された米国特許出願第４０
２、６９５号には、フェーズドアレイレーザの出力を単
一スポットに集束させるための光学系が開示されている
。この先願に記述されているのは位相コックレーザを集
束させる方法であって、そこでは、そのようなレーザか
らの近視野レーザスポットは、像平面上に垂直方向に、
すなわちｐ−ｎ接合の面に直角に像が形成され、そして
遠視野パターンは、水平方向に、すなわちｐ−ｎ接合の
面に平行に像が形成される。第４０２．６９５号の第７
図には、位相ロック半導体レーザは一般に数個の遠視野
ロープを放出するので、−次の横フィールド干渉ローブ
を除く全部を除去するために、光学系において横遠視野
焦点で開口を使用することが示されている。通常、−次
の遠視野ローブのみを集束することが望ましく、目立た
ない二次ローブを阻止するために光学系において上記開
口が使用される。 位相ロックレーザのために第４０２，６９５号において
提案された像形成の方法は、約７５ｍＷの出力までは良
好に動作するが、そのようなレーザは、この点からレー
ザ遠視野パターンの移動が電力出力対電流曲線において
「ねじれ」を生じさせる。主遠視野ローブを捕捉するた
めに開口を使用するこの光学系においては、横位置或い
は角度出力のいずれにしても、遠視野パターンにおける
ビームの移動は捕捉された主遠視野ローブの移動を引き
起こすので、それはもはや光学系の開口とは位置が合わ
ない。このような開口されたレーザ共振器光学系におい
て必要なことは、そのような遠視野ビームの移動を防止
し、それにより高出力レーザの要件のために系の開口に
対して移動したビームを再び位置合わせする必要を除去
する手段である。 〔発明の要約〕 本発明によれば、レーザの遠視野主ローブを安定化する
ためにレーザ共振器光学系が提供されるのでビーム移動
は生じない。 本発明のレーザ共振器光学系は、第１の空間方向にある
単一のビームウェスト位置を有するレーザの近視野パタ
ーンを像形成するため、及び、最−ムウェスト位置に集
束した後に、第２の空間方向に遠視野パターンを再び像
形成するために、フェーズドアレイ半導体レーザの一方
のファセットに配置されたレンズ系を含むにのレーザ共
振器光学系の改良は、レーザビームを安定化し、より高
い動作出力及び動作温度におけるレーザビームの移動を
防止するために、第２の空間方向のビームウェスト位置
に配置された、部分的に反射し、部分的に通過する鏡を
含む。系に設けられた帰還手段は、上記反射光出力の一
部において現れる遠視野ロープに対して空間的或いは角
度的のいずれでも弁別することができる。また、鏡は波
長選択性フィルタであってもよい。更に、ビームの開口
の角度を制限し、それにより遠視野に現れる第２の、よ
り支配的でないローブを遮断するために、スリット開口
が、第２の空間方向のビームウェスト位置に配置されて
もよい。波長選択性反射を提供するために、格子、プリ
ズム或いはスペクトルフィルタのような、レーザからの
放出の波長を制外部光学共振器内に設けられてもよい。 本発明、の完全な理解と共に、他の目的及び達成は、添
付の図面に関連して、以下の記載及び特許請求の範囲を
参照することにより明らかになり且つ認識される。
第１Ａ図及び第１Ｂ図は、どのような入手することがで
きる光学出力においても有用であるフェーズドアレイ半
導体レーザからのビームを安定化するための本発明を含
む外部光学共振器を有するレーザ共振器光学系を示す。 第２Ａ図及び第２Ｂ図は、スボ−／ ）集束レンズがな
いが、遠視野主ローブにおいて予め決められた選択され
た周波数を与えるためにフェーズドアレイレーザ周波数
を同調する光学的手段を含んでいることを除けば、第１
Ａ図及び第１Ｂ図に示されたレーザ共振器光学系を示す
。 第２Ｃ図及び第２Ｄ図は、部分的に反射する鏡が、系の
出力光学部分の開口から除去された第２Ａ図及び第２Ｂ
図のレーザ共振器光学系を示す。 第２Ｅ図及び第２Ｆ図は、開口及び部分的に反射する鏡
の両方が、系の出力光学部分から除去された第２Ａ図及
び第２Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第２Ｇ図及び第２Ｈ図は、回折格子が平面鏡或いは波長
選択性誘電体スタック鏡で置換された第２Ａ図及び第２
Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第３図は、系の出力光学部分における遠視野主ローブに
おいて、予め決められた選択された周波数を与えるため
に、フェーズドアレイレーザ周波数を同調するための、
第２図のレーザ共振器光学系のための他の実施例を示す
。 第４Ａ図及び第４Ｂ図は、ビーム制御を行うために、後
方外部光学共振器内の横遠視野放射パターンの像点に、
開口された後方平面反射器が配置されたレーザ共振器光
学系の他の実施例を示す。 第４Ｃ図及び第４Ｄ図は、部分的に反射する鏡が、系の
出力光学部分の開口された板から除去された第４Ａ図及
び第４Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第４Ｅ図及び第４Ｆ図は、開口された板と部分的に反射
する鏡の両方が、系の出力光学部分から除去された第４
Ａ図及び第４Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第４Ｇ図及び第４Ｈ図は、平面反射器或いは鏡が、系の
後方外部光学共振器内の開口された鏡板で置換された第
４Ａ図及び第４Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第４■図及び第４Ｊ図は、ビーム制御のための鏡の直交
運動を可能にするために、系の出力光学部分に回転可能
に取りつけられた部分的に反射する前方ファセット平面
鏡を備えた第１Ａ図及び第１Ｂ図のレーザ共振器光学系
を示す。 第５Ａ図及び第５Ｂ図は、凹面の或いは湾曲した鏡が、
ビーム制御のために系の後方外部光学共振器内に配置さ
れた第２Ａ図及び第２Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す
。 第５Ｃ図及び第５Ｄ図は、開口された板が、系の後方外
部光学共振器から取り除かれたことを除を示す。 第６Ａ図及び第６Ｂ図は、ビーム制御のために後方外部
光学共振器において使用される円筒レンズを備えている
ことを別にすれば、第５Ａ図及び第５Ｂ図のレーザ共振
器光学系を示す。 第６Ｃ図及び第６Ｄ図は、ビーム制御のために球面レン
ズの代わりに系の前方外部光学共振器内で円筒レンズが
使用される第１Ａ図及び第１Ｂ図のレーザ共振器光学系
を示す。 第７Ａ図及び第７Ｂ図は、ビーム制御のために系の後方
外部光学共振器内に固定していない共振器を備えた第４
Ａ図及び第４Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第７Ｃ図及び第７Ｄ図は、ビーム制御のために系の前方
外部光学共振器内に固定していない共振器を備えた第１
Ａ図及び第１Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第８Ａ図及び第８Ｂ図は、ビーム制御のために球面鏡が
、系の後方外部光学共振器に配置されたす。 〔好適な実施例の説明〕 この図面の簡単な説明に関し、開口板の位置において、
ビーム線及び開口構造がより明確に観察できるように、
厳密な公差が故意に示されていないことに注意すべきで
ある。 いま、第１Ａ図及び第１Ｂ図を参照するに、光学系１０
はフェーズドアレイ半導体レーザ１２、例えばマルチエ
ミッタの単−或いは多重量子井戸レーデ、ヘテロ構造成
いは他の半導体レーザを含み、同レーザは、そのｐ−ｎ
平面接合１４に平行な広い放出領域及びレーザ前方ファ
セット１８に配置された接合１４に直角な垂直面にビー
ムウェスト位置１６を有する。ファセット１８には、反
射防止（Ａ Ｒ）被覆或いは部分反射防止（Ｐ Ａ Ｒ
）被覆１７が備えられる。レーザファセット１９は、よ
り低い開動作のために、反射的に被覆されもよい。 第１Ｂ図の平面図に示されるように、レーザ１２は２０
において多ストライプコンタクト構造成いは位相ロック
レーザ出力を生成する他の手段を有すの位相の揃った放
射放出源を形成する。 位相ロックレーザ１２は、屈折率或いは利得ガイド型の
いずれでもよい。第１Ａ図に示されるレーザ１０の垂直
放出方向において、レーザ出力ビームは球面レンズ２８
により視準される。これは、ファセット１８から１焦点
距離離れてレンズ２８を置くことにより達成される。横
方向には、第１Ｂ図に示されるように、出力ビームはレ
ーザ１２の位相ロックコンタクト構造２０によりほぼ視
準される。それゆえ、レーザ１２の遠視野放射パターン
３６は横方向には位置４０で焦点に達する。すなわち、
第１Ｂ図に示されるようにラインスポット４０で集束す
る。 空間的に安定した出力ビームを提供するために、光吸収
板３０に開口された開口３３の直線の部分的に反射する
開口鏡３１が、レーザラインスポット４０に一致して配
置される。 光吸収板３０の開口３３内に配置された、部分的に反射
し、部分的に通過する鏡を含む鏡３１は、ビーム開口板
を形成する。例えば、鏡３１は、３０％反射性で７０％
通過性である。部分的に反射する鏡３１は、前方レーザ
ファセット１８と後方レーザファセット１９の間にそれ
自身光学共振器を確立する０部分的に反射する鏡３１は
、レーザ動作の安定化のために光の一部分を系１０の光
学系の残りに通過させ、また同様にレーザ光の一部分を
接合１４の位置で示されるレーザ光学共振器内に反射し
て戻す。 もし、レーザが異なった方向、すなわち、移動したビー
ム位置でレーザ動作をしようとしても、好ましい超ロー
ブ動作により、そのような企ては抑圧される。なぜなら
、レーザ動作のための閾が、開口鏡３１に集束する特定
の遠視野主回折ロープのためには低いからである。レー
ザ閾は、レーザ光学共振器に戻された部分的に反射した
光により低減され、そして、遠視野ビームパターンは安
定化される。すなわち、ビームが横方向に移動或いはジ
ャンプすることがなく、また、角度光学出力において変
化することがない。どのような、そんな企てもレーザ閾
の上昇を引き起こし、それにより、その企てがフェーズ
ドアレイレーザ１２のレイジング動作期間には自然には
起きることはない。 ファセット１８上のＡＲ或いはＰＡＲ被覆１７は、開口
された鏡３１の効果を増加させる。被覆１７は述べられ
たように、反射率のレベルが鏡３１のそれより低い限り
部分的に反射するので、レーザ１２は、その帰還動作に
ついては、鏡のファセット１８よりむしろ鏡３１の影響
を一層受ける。例えば、ＰＡＲ被覆１７は１０％程度の
部分反射率を有してもよい。 もし鏡３１が、板３０或いはどのようなその他の表面或
いは板３０に置換される構成要素からの実効反射率に比
べて、充分に高い反射率でレーザ１２の活性領域１４に
戻すなら、鏡３１用の吸収板３０は必ずしも必要ではな
いことに注目すべきである。ここで使用されるように、
「実効反射率」は、ストライプ領域２０の下方に確立さ
れたレーザ共振器領域の範囲内で活性領域１４内に反射
して戻される光のパーセントを意味する。これらの環境
のもとでは、光吸収板３０の必要はなく、部分的に反射
し、部分的に通過する鏡３１のみが必要である。このよ
うな実施例が以下に続く図面に示される。 更に鏡３１は、部分的に反射し、部分的に通過する能力
を備えた誘電体波長選択性フィルタであってもよいこと
に注目すべきである。選択性波長反射フィルタと同様に
、レーザ１２の波長は同様に選択的に予め決められても
よい。この概念の変形は以下の図面に示される。 安定したビームパターンがレーザ１２のための鏡３１に
より達成されるので、鏡３１を通過した光を、集束され
たライン源４０から１焦点距離の位置に配置された円筒
レンズ３２に視準することにより、レーザ光を、回折が
制限された安定なスポット２２に集束させることができ
る。一旦、水平及び垂直方向の両方に視準され、回折が
制限された単一光スポット２２を、球面レンズ３４によ
り像平面２４上に生成することができる。 第２Ａ図及び第２Ｂ図のレーザ共振器光学系５０は、安
定化動作に加えて波長制御を行うように設計されている
。フェーズドアレイレーザ５２は、電流動作で位相ロッ
クされたレイジングを生成するために、ｐ−ｎ接合５４
及び５６における多ストライ方ファセット６２及び後方
ファセット６４上に、それぞれＡＲ或いはＰＡＲ被覆５
８及び６０を存する。 第１図の光学系１０の場合のように、光学系５０はビー
ム６６を縦近視野（第２Ｂ図）及び横遠視野（第２Ａ図
）に視準する。系５０は、ビーム６６を縦放出方向に視
準する球面レンズ６８を含む。横放出方向では、同じ球
面レンズ６８が、遠視野パターン６７を開口鏡７１にお
いてラインスポット６９に再び像形成させる。スポット
６９は、円筒レンズ７２により再び像形成され視準され
たビーム６６となる。 関口鏡７１は、光吸収板７０に備えられた開口内に、部
分的に反射し、部分的に通過する鏡７１を含む。 鏡７１は、スポット６９に集束された支配的な遠視野ロ
ープのための最も低い開動作を提供するので、ビーム６
６の移動は、本質的に避けられるレーザ閾の増加を引き
起こし、ビーム６６の移動は防止される。 光学系５０は、更にレーザ５２の後方ファセット６４に
光学的に結合された外部光学共振器５１を有する。 共振器５１は、ビーム７６を垂直放出方向（第２Ｂ図）
に視準するための球面レンズ７４を含む。視準されたビ
ーム７６の経路は、光吸収板８Ｇ内の開口８４を介して
格子７８に向けられる。横放出方向（第２Ａ図）におい
ては、同じ球面レンズ７４が、遠視野放出パターン８０
をラインビームウェスト或いは板８６内の開口８４でス
ポット８２に再び像形成する。スポット８２は、それか
ら円筒レンズ８日によりにより格子７８に向いた視準さ
れたビーム７６に再び像形成する。 格子７８は、高反射のブレーズされた（ｂｌａｚｅｄ）
格子であり、レーザ５２のマルチエミッタ光学共振器に
帰還される波長選択性反射を備えたスペクトルフィルタ
として機能する。レーザ５２の波長は、格子７８を介し
て選択的に同調されてもよい。波長は、従来技術で良く
知られているように、格子７８を回転することにより変
更或いは選択される。格子７８のオリエンテーションは
、第２Ａ図及び第２Ｂ図に示されるものに対して直角に
方向づけられてもよい。同様に、レンズ８８の位置は、
ｐ−ｎ接合を横切る波易拡散を防止する調整のために僅
かに動かされてもよい。 選択性波長手段としての格子７８の代わりに、波長選択
性反射を提供するためにスペクトルフィルタを使用して
もよい。同様に、波長選択性反射を提供するために、格
子７８の代わりにプリズム／平板鏡の組み合わせを使用
してもよい。 第２Ｃ図及び第２Ｄ図に示されるレーザ共振器光学系５
０は、部分的に反射する鏡７１が、系から除去されてい
ることが第２Ａ図及び第２Ｂ図に示される系１０と異な
る。この実施例においては、アレイレーザ５２は、後方
レーザファセット６４に結合された外部光学共振器５１
により安定化される。この実施例においては、格子７８
は波長同調と同様にローブ選択を提供する。鏡７１から
前方ファセット６２に反射して戻される帰還放射がない
ので、前方ファセット６２は、好ましくは、全部はＡＲ
被被覆れない。 第２Ｅ図及び第２Ｆ図は、鏡７１と共に開口板７０が、
系５０の出力光学部分から除去されたレーザ共振器光学
系５０の更に他の変形例を示す。遠視野でのローブ選択
は、後方外部光学共振器５１により達成される。 第２Ｇ図及び第２Ｈ図は、前の実施例における後方外部
光学共振器５１．格子７８が、平面鏡７８Ａで置き換え
られたレーザ共振器光学系５０の更に他の変形例を示す
。この鏡は、レーザ波長の安定化のために、スペクトル
的に依存した反射率を有してもよい。前回に示された格
子７８と共に、鏡７８Ａはアレイレーザ５２に外部光学
帰還を提供ｒる。また、鏡７８Ａは波長選択性誘電体ス
タック鏡を含んでもよい。もし、凹面鏡表面からの反射
光が、レーザ５２のレーザ共振器に戻って光学的に結合
されるように、レンズ７４及び８８の位置が適正に調整
されたときは、鏡７８Ａは凹面鏡を含んでもよい。 第３図に示されるレーザ共振器光学系９０は、レーザ５
２の視準された出力ビームロ６を安定化するための系５
０の出力光学部分に関しては、第２Ａ図及び第２Ｂ図の
レーザ共振器光学系５０と同じである。 これに関連して、系の同様な構成要素は、同じ参照番号
を有し、光学系５０におけるこれらの構成要素の説明は
光学系９０にも同様に適用できる。 系９０において、レーザ動作の波長を選択するための手
段が異なっており、半周期ＧＲＴＮロッドレンズ９２を
含んでいる。レンズ９２は、遠視野放出パターン８０を
受け取るようにその一端に位置されたＡＲ或いはＰＡＲ
被覆を有する。レンズ９２の他端は、レンズ９２に入射
するビーム８０からの光の全てを実質的に反射する多層
誘電体鏡スタック９６を含む。スタック９６は、また、
充分に波長選択性であり、その波長選択能力は従来技術
で知られているように、スタック９６の製造において設
計される。 従来技術で知られているように、スタック９６は、５ｉ
０２及びＡｌ２Ｏ，の交番層を含んでもよい。スタック
９６の層の厚みを適切に設計することにより、このスタ
ックは、アレイレーザ５２の光学共振器内に戻される光
の特定の波長が選択されるように製造することができる
。 以下に述べられる構成と同様に、前述の構成はまた、そ
れらの現在示されている構成の代わりに、後方外部光学
共振器内で、ＧＲＩＮロフトレンズ９２を使用してもよ
い。 第４Ａ図及び第４Ｂ図は、開口された部分的に反射する
鏡７１及び後方外部光学共振器１５０’内の、開口され
た全部或いは部分的に反射する鏡１５１の両方によりビ
ーム安定化が達成される修正されたレーザ共振器光学系
１５０を示す。鏡１５１は、後方外部光学共振器１５０
゛内の横遠視野パターンのビームウェスト位置に配置さ
れる。もし、横出力ビーム８０が、鏡１５１に集束され
たライン像を移動しようとし、そして集束されたビーム
８０を板８６の非反射或いは光吸収部分に動かそうとす
ると、レーザ５２の開動作が増加する。そのような振る
舞いは、その通りにはならず、ビーム８０は「移動」せ
ず、レーザ閾動作を低く維持し且つ安定化するために鏡
１５１に集束したままとなる。 後方外部光学共振器１５０゛のみが安定化を提供する他
の構成が、第４Ｃ図及び第４Ｄ図、及び第４Ｅ図及び第
４Ｆ図に示される。第４Ｃ図及び第４Ｄ図においては、
部分的に反射する鏡７１が、第２Ｃ図及び第２Ｄ図の実
施例のように、系１５０の出力光学部分から除去されて
いる。被覆５８は、それゆえ、少なくともＰＡＲである
べきである。第２Ｅ図及び第２Ｆ図においては、第２Ｅ
図及び第２Ｆ図の実施例と同様、開口された板７ｏは同
様に鏡７１と共に取り除かれる。更に、帰還用にファセ
ット反射を利用するために、被覆５８は、少なくともＰ
ＡＲであるか或いは存在しない。 第４Ｇ図及び第４Ｈ図においては、後方外部光学共振器
１５０′内の全体の後方反射器或いは境１５２が、開口
された鏡板１５１に置き換わったことを除いて、第４Ａ
図及び第４Ｂ図において示された系１５０が示される。 反射器１５２は、第４Ｇ図に矢印８７で示されるように
、レーザ５２の横方向の面内で回転される。反射器１５
２の回転は、レーザビーム出力の安定化を可能にする、
構造５６で示される横方向の平行レイジング素子或いは
マルチエミッタの間で空間的１選択的な結合を提供する
。 第４■図及び第４Ｊ図は、開口された板３ｏが部分反射
平面鏡３０Ａで置換されていることを除いて第１Ａ図及
び第１Ｂ図に示される系１０を示す。鏡３０Ａは、矢印
２７で示されるようにレーザ１２の横方向の面内で回転
成いは角度的に調整されてもよく、或いは矢印２９で示
されるようにレーザ１２の縦方向の面内で回転されても
よい。調整は、何れか一方或いは両方の面内でよい。鏡
３〇八は、レーザ１２の光学共振器内に戻って結合する
最適化された主ローブを達成し、安定化された出力すな
わち単一ロープ動作を提供するために、それぞれ角度的
に調整される。 第５Ａ図及び第５Ｂ図は、第５Ａ図及び第５Ｂ図の後方
外部光学共振器１６０が、それが格子７８を含んでいな
い平面曲面（ｐｌａｎａｒ ｃｕｒｖｅｄ）鏡９１、す
なわち一方の直交方向に湾曲した鏡９１により置換され
ていることを除いて、第２Ａ図及び第２Ｂ図のレーザ共
振器光学系５０を示す。鏡９１は、安定化されたレーザ
動作を提供するために、レーザ５２の光学共振器への選
択性主ローブ光学帰還を提供するように機能する。 第５Ｃ図及び第５Ｄ図において、第５Ａ図及び第５Ｂ図
の系５０が、後方が修正された後方外部光て、開口され
た板８６は除去されている。湾曲腕９１は、集束された
ビーム８０の位置が維持されるように、注意深く軸ビー
ム位置に調整されなければならない。 前述の実施例で示されるように、前方外部出力光学共振
器における開口された仮７０及び／又は鏡７１は、後方
外部出力光学共振器１６０或いは１６０゛の採用に関連
して除去してもよい。 第８Ａ図及び第８Ｂ図において、系５０’ は、第８Ａ
図及び第８Ｂ図の後方外部光学共振器１６０に湾曲腕９
１の代わりに球面鏡９３が備わっていることを除いて、
第５Ａ図及び第５Ｂ図に示されるものと同様である。鏡
９３は、断面が示されており、反射表面９３Ａ及びリム
９３Ｂを有する。球面鏡９３は、安定化されたレーザ動
作を提供するために、レーザ５２の光学共振器に選択性
主ローブ（基本すなわち最低次モード）の光学的帰還を
提供する。この構成においては、球面鏡９３は、ＡＲ被
被覆れた或いは部分的に反射する、後方ファセット６４
の後方に配置され、レーザ５０゛ のｐ−ｎ接合５４で
示されるように、レーザ５０′からの光が、レーザ共振
器内に戻されて再集束する。１個或いは２個のナイフェ
ツジ或いは直線エツジ９５＾及び９５Ｂを含む開口９５
は、それぞれ矢印９７Ａ及び９７Ｂで示されるように、
開口幅が調整されるので、点線９９で示され、るように
、高次の横モードは低反射率を呈するか或いは全く反射
されない。これは高次のモードが後方ファセット６４か
ら放出される低次のモードに比べて大きな発散を呈する
からである。このように、球面鏡９３からの帰還は、基
本すなわち最低次のモードに対して高次のモードのため
に、より低く、その最低次のモードは他のモードに比べ
て最高レベルの帰還を有する。 第６Ａ図及び第６Ｂ図において、修正された後方外部光
学共振器１７０゛が示される。この図においては、平面
反射器１７１が円筒レンズ７４Ａを介して視準された光
を受け取りそして反射する。このように、横遠視野ビー
ム８０の視準された低発散部分のみが、レーザ５２の光
学共振器或いはマルチエミッタレイジング領域への帰還
を提供する。もし、ビーム８０が横移動しようとしても
、より少ない光学的帰還しか得られず、これによりレー
ザ閾を増加させる。このように、ビーム移動は生じない
。 第６Ｃ図及び第６Ｄ図は、鏡３０Ａが開口された板３０
にとって代わり、円筒レンズ２８Ａが球面レンズ２８に
とって代わった点を除いて、第１Ａ図及び第１Ｂ図の系
１０を示す。直交する横方向（第６Ｄ図）において、遠
視野ビーム３６が鏡３０＾を介して部分的に反射される
一方、円筒レンズ２８Ａは、近視野スポット１６（第６
Ｃ図）から放射される光を視準する。マルチエミッタレ
ーザ共振器に帰還されるこの反射光は、横遠視野ビーム
を安定化するために役立つ。 第７Ａ図及び第７Ｂ図において、レーザ共振器光学系５
０には、後方外部光学共振器１８０内に、固定していな
い共振器光学系が備わっている。凸面反射器１８１は、
第７Ａ図に示されるように一方の直交方向に湾曲される
。鏡１８１は、一方の直交方向に湾曲されるので、鏡の
表面１８３が矢印１８２により示される調整手段により
、横方向に適切に配置されたときにのみ、鏡の表面上に
集束したスポット８２がレーザ５２の光学共振器内に反
射して戻される。鏡１８１の湾曲表面は、レーザ５２の
マルチエミッタ間に効率的な光学的結合を生じさせるこ
とを可能にする。ビーム８０による角度移動のどのよう
な企ても実質的にレーザ５２の閾電流を変えるので、そ
のようなビームの移動は生じない。 また、凸面の球面表面鏡或いは反射器は、凸面反射器或
いは鏡１８１と置換されてもよい。この代わりの実施例
においては、レンズ７４が除去されてもよい。高次で高
発散のモードは、レーザ共振器に反射して戻されず、凸
面の球面表面鏡は、レーザ共振器に対しての適正な凸面
の球面表面鏡の調整により、基本すなわち最低次モード
の戻り反射を促進する。 第７Ａ図及び第７Ｂ図の構成は、前述の実施例において
示された別の前方外部光学共振器構成の何れかに関連し
て使用されてもよい。帰還手段を備えた唯一個の外部共
振器があれば、本発明の自筆７Ｃ図及び第７Ｄ図におい
て、レーザ共振器光学系１０のための他の固定していな
い共振器構成が示される。この図において、部分的に反
射する鏡３０Ｂには前方湾曲表面３０Ｃが備わっている
。鏡３０Ｂは、遠視野パターンにおける一次すなわち主
ローブをレーザ１２の光学共振器内に反射して戻すよう
に適正に鏡３０Ｂを位置させるために、矢印３００で示
されるように、横方向に調整されてもよい。 第７Ａ図及び第７Ｂ図の場合は、鏡３０Ｂはレーザ１２
に空間的に選択性帰還を提供し、それにより、生成され
るべき安定した出力ビーム３６を可能にする。 本発明は、特定の実施例に関連して記述されたが、先の
記述に照らして、当業者にとって種々の置換、修正及び
変形がなされることは明白である。 したがって、本発明は、従属の特許請求の範囲の精神及
び範囲内に存するすべてのそのような置換。 修正及び変形を包括することを意図するものである。
きる光学出力においても有用であるフェーズドアレイ半
導体レーザからのビームを安定化するための本発明を含
む外部光学共振器を有するレーザ共振器光学系を示す。 第２Ａ図及び第２Ｂ図は、スボ−／ ）集束レンズがな
いが、遠視野主ローブにおいて予め決められた選択され
た周波数を与えるためにフェーズドアレイレーザ周波数
を同調する光学的手段を含んでいることを除けば、第１
Ａ図及び第１Ｂ図に示されたレーザ共振器光学系を示す
。 第２Ｃ図及び第２Ｄ図は、部分的に反射する鏡が、系の
出力光学部分の開口から除去された第２Ａ図及び第２Ｂ
図のレーザ共振器光学系を示す。 第２Ｅ図及び第２Ｆ図は、開口及び部分的に反射する鏡
の両方が、系の出力光学部分から除去された第２Ａ図及
び第２Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第２Ｇ図及び第２Ｈ図は、回折格子が平面鏡或いは波長
選択性誘電体スタック鏡で置換された第２Ａ図及び第２
Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第３図は、系の出力光学部分における遠視野主ローブに
おいて、予め決められた選択された周波数を与えるため
に、フェーズドアレイレーザ周波数を同調するための、
第２図のレーザ共振器光学系のための他の実施例を示す
。 第４Ａ図及び第４Ｂ図は、ビーム制御を行うために、後
方外部光学共振器内の横遠視野放射パターンの像点に、
開口された後方平面反射器が配置されたレーザ共振器光
学系の他の実施例を示す。 第４Ｃ図及び第４Ｄ図は、部分的に反射する鏡が、系の
出力光学部分の開口された板から除去された第４Ａ図及
び第４Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第４Ｅ図及び第４Ｆ図は、開口された板と部分的に反射
する鏡の両方が、系の出力光学部分から除去された第４
Ａ図及び第４Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第４Ｇ図及び第４Ｈ図は、平面反射器或いは鏡が、系の
後方外部光学共振器内の開口された鏡板で置換された第
４Ａ図及び第４Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第４■図及び第４Ｊ図は、ビーム制御のための鏡の直交
運動を可能にするために、系の出力光学部分に回転可能
に取りつけられた部分的に反射する前方ファセット平面
鏡を備えた第１Ａ図及び第１Ｂ図のレーザ共振器光学系
を示す。 第５Ａ図及び第５Ｂ図は、凹面の或いは湾曲した鏡が、
ビーム制御のために系の後方外部光学共振器内に配置さ
れた第２Ａ図及び第２Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す
。 第５Ｃ図及び第５Ｄ図は、開口された板が、系の後方外
部光学共振器から取り除かれたことを除を示す。 第６Ａ図及び第６Ｂ図は、ビーム制御のために後方外部
光学共振器において使用される円筒レンズを備えている
ことを別にすれば、第５Ａ図及び第５Ｂ図のレーザ共振
器光学系を示す。 第６Ｃ図及び第６Ｄ図は、ビーム制御のために球面レン
ズの代わりに系の前方外部光学共振器内で円筒レンズが
使用される第１Ａ図及び第１Ｂ図のレーザ共振器光学系
を示す。 第７Ａ図及び第７Ｂ図は、ビーム制御のために系の後方
外部光学共振器内に固定していない共振器を備えた第４
Ａ図及び第４Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第７Ｃ図及び第７Ｄ図は、ビーム制御のために系の前方
外部光学共振器内に固定していない共振器を備えた第１
Ａ図及び第１Ｂ図のレーザ共振器光学系を示す。 第８Ａ図及び第８Ｂ図は、ビーム制御のために球面鏡が
、系の後方外部光学共振器に配置されたす。 〔好適な実施例の説明〕 この図面の簡単な説明に関し、開口板の位置において、
ビーム線及び開口構造がより明確に観察できるように、
厳密な公差が故意に示されていないことに注意すべきで
ある。 いま、第１Ａ図及び第１Ｂ図を参照するに、光学系１０
はフェーズドアレイ半導体レーザ１２、例えばマルチエ
ミッタの単−或いは多重量子井戸レーデ、ヘテロ構造成
いは他の半導体レーザを含み、同レーザは、そのｐ−ｎ
平面接合１４に平行な広い放出領域及びレーザ前方ファ
セット１８に配置された接合１４に直角な垂直面にビー
ムウェスト位置１６を有する。ファセット１８には、反
射防止（Ａ Ｒ）被覆或いは部分反射防止（Ｐ Ａ Ｒ
）被覆１７が備えられる。レーザファセット１９は、よ
り低い開動作のために、反射的に被覆されもよい。 第１Ｂ図の平面図に示されるように、レーザ１２は２０
において多ストライプコンタクト構造成いは位相ロック
レーザ出力を生成する他の手段を有すの位相の揃った放
射放出源を形成する。 位相ロックレーザ１２は、屈折率或いは利得ガイド型の
いずれでもよい。第１Ａ図に示されるレーザ１０の垂直
放出方向において、レーザ出力ビームは球面レンズ２８
により視準される。これは、ファセット１８から１焦点
距離離れてレンズ２８を置くことにより達成される。横
方向には、第１Ｂ図に示されるように、出力ビームはレ
ーザ１２の位相ロックコンタクト構造２０によりほぼ視
準される。それゆえ、レーザ１２の遠視野放射パターン
３６は横方向には位置４０で焦点に達する。すなわち、
第１Ｂ図に示されるようにラインスポット４０で集束す
る。 空間的に安定した出力ビームを提供するために、光吸収
板３０に開口された開口３３の直線の部分的に反射する
開口鏡３１が、レーザラインスポット４０に一致して配
置される。 光吸収板３０の開口３３内に配置された、部分的に反射
し、部分的に通過する鏡を含む鏡３１は、ビーム開口板
を形成する。例えば、鏡３１は、３０％反射性で７０％
通過性である。部分的に反射する鏡３１は、前方レーザ
ファセット１８と後方レーザファセット１９の間にそれ
自身光学共振器を確立する０部分的に反射する鏡３１は
、レーザ動作の安定化のために光の一部分を系１０の光
学系の残りに通過させ、また同様にレーザ光の一部分を
接合１４の位置で示されるレーザ光学共振器内に反射し
て戻す。 もし、レーザが異なった方向、すなわち、移動したビー
ム位置でレーザ動作をしようとしても、好ましい超ロー
ブ動作により、そのような企ては抑圧される。なぜなら
、レーザ動作のための閾が、開口鏡３１に集束する特定
の遠視野主回折ロープのためには低いからである。レー
ザ閾は、レーザ光学共振器に戻された部分的に反射した
光により低減され、そして、遠視野ビームパターンは安
定化される。すなわち、ビームが横方向に移動或いはジ
ャンプすることがなく、また、角度光学出力において変
化することがない。どのような、そんな企てもレーザ閾
の上昇を引き起こし、それにより、その企てがフェーズ
ドアレイレーザ１２のレイジング動作期間には自然には
起きることはない。 ファセット１８上のＡＲ或いはＰＡＲ被覆１７は、開口
された鏡３１の効果を増加させる。被覆１７は述べられ
たように、反射率のレベルが鏡３１のそれより低い限り
部分的に反射するので、レーザ１２は、その帰還動作に
ついては、鏡のファセット１８よりむしろ鏡３１の影響
を一層受ける。例えば、ＰＡＲ被覆１７は１０％程度の
部分反射率を有してもよい。 もし鏡３１が、板３０或いはどのようなその他の表面或
いは板３０に置換される構成要素からの実効反射率に比
べて、充分に高い反射率でレーザ１２の活性領域１４に
戻すなら、鏡３１用の吸収板３０は必ずしも必要ではな
いことに注目すべきである。ここで使用されるように、
「実効反射率」は、ストライプ領域２０の下方に確立さ
れたレーザ共振器領域の範囲内で活性領域１４内に反射
して戻される光のパーセントを意味する。これらの環境
のもとでは、光吸収板３０の必要はなく、部分的に反射
し、部分的に通過する鏡３１のみが必要である。このよ
うな実施例が以下に続く図面に示される。 更に鏡３１は、部分的に反射し、部分的に通過する能力
を備えた誘電体波長選択性フィルタであってもよいこと
に注目すべきである。選択性波長反射フィルタと同様に
、レーザ１２の波長は同様に選択的に予め決められても
よい。この概念の変形は以下の図面に示される。 安定したビームパターンがレーザ１２のための鏡３１に
より達成されるので、鏡３１を通過した光を、集束され
たライン源４０から１焦点距離の位置に配置された円筒
レンズ３２に視準することにより、レーザ光を、回折が
制限された安定なスポット２２に集束させることができ
る。一旦、水平及び垂直方向の両方に視準され、回折が
制限された単一光スポット２２を、球面レンズ３４によ
り像平面２４上に生成することができる。 第２Ａ図及び第２Ｂ図のレーザ共振器光学系５０は、安
定化動作に加えて波長制御を行うように設計されている
。フェーズドアレイレーザ５２は、電流動作で位相ロッ
クされたレイジングを生成するために、ｐ−ｎ接合５４
及び５６における多ストライ方ファセット６２及び後方
ファセット６４上に、それぞれＡＲ或いはＰＡＲ被覆５
８及び６０を存する。 第１図の光学系１０の場合のように、光学系５０はビー
ム６６を縦近視野（第２Ｂ図）及び横遠視野（第２Ａ図
）に視準する。系５０は、ビーム６６を縦放出方向に視
準する球面レンズ６８を含む。横放出方向では、同じ球
面レンズ６８が、遠視野パターン６７を開口鏡７１にお
いてラインスポット６９に再び像形成させる。スポット
６９は、円筒レンズ７２により再び像形成され視準され
たビーム６６となる。 関口鏡７１は、光吸収板７０に備えられた開口内に、部
分的に反射し、部分的に通過する鏡７１を含む。 鏡７１は、スポット６９に集束された支配的な遠視野ロ
ープのための最も低い開動作を提供するので、ビーム６
６の移動は、本質的に避けられるレーザ閾の増加を引き
起こし、ビーム６６の移動は防止される。 光学系５０は、更にレーザ５２の後方ファセット６４に
光学的に結合された外部光学共振器５１を有する。 共振器５１は、ビーム７６を垂直放出方向（第２Ｂ図）
に視準するための球面レンズ７４を含む。視準されたビ
ーム７６の経路は、光吸収板８Ｇ内の開口８４を介して
格子７８に向けられる。横放出方向（第２Ａ図）におい
ては、同じ球面レンズ７４が、遠視野放出パターン８０
をラインビームウェスト或いは板８６内の開口８４でス
ポット８２に再び像形成する。スポット８２は、それか
ら円筒レンズ８日によりにより格子７８に向いた視準さ
れたビーム７６に再び像形成する。 格子７８は、高反射のブレーズされた（ｂｌａｚｅｄ）
格子であり、レーザ５２のマルチエミッタ光学共振器に
帰還される波長選択性反射を備えたスペクトルフィルタ
として機能する。レーザ５２の波長は、格子７８を介し
て選択的に同調されてもよい。波長は、従来技術で良く
知られているように、格子７８を回転することにより変
更或いは選択される。格子７８のオリエンテーションは
、第２Ａ図及び第２Ｂ図に示されるものに対して直角に
方向づけられてもよい。同様に、レンズ８８の位置は、
ｐ−ｎ接合を横切る波易拡散を防止する調整のために僅
かに動かされてもよい。 選択性波長手段としての格子７８の代わりに、波長選択
性反射を提供するためにスペクトルフィルタを使用して
もよい。同様に、波長選択性反射を提供するために、格
子７８の代わりにプリズム／平板鏡の組み合わせを使用
してもよい。 第２Ｃ図及び第２Ｄ図に示されるレーザ共振器光学系５
０は、部分的に反射する鏡７１が、系から除去されてい
ることが第２Ａ図及び第２Ｂ図に示される系１０と異な
る。この実施例においては、アレイレーザ５２は、後方
レーザファセット６４に結合された外部光学共振器５１
により安定化される。この実施例においては、格子７８
は波長同調と同様にローブ選択を提供する。鏡７１から
前方ファセット６２に反射して戻される帰還放射がない
ので、前方ファセット６２は、好ましくは、全部はＡＲ
被被覆れない。 第２Ｅ図及び第２Ｆ図は、鏡７１と共に開口板７０が、
系５０の出力光学部分から除去されたレーザ共振器光学
系５０の更に他の変形例を示す。遠視野でのローブ選択
は、後方外部光学共振器５１により達成される。 第２Ｇ図及び第２Ｈ図は、前の実施例における後方外部
光学共振器５１．格子７８が、平面鏡７８Ａで置き換え
られたレーザ共振器光学系５０の更に他の変形例を示す
。この鏡は、レーザ波長の安定化のために、スペクトル
的に依存した反射率を有してもよい。前回に示された格
子７８と共に、鏡７８Ａはアレイレーザ５２に外部光学
帰還を提供ｒる。また、鏡７８Ａは波長選択性誘電体ス
タック鏡を含んでもよい。もし、凹面鏡表面からの反射
光が、レーザ５２のレーザ共振器に戻って光学的に結合
されるように、レンズ７４及び８８の位置が適正に調整
されたときは、鏡７８Ａは凹面鏡を含んでもよい。 第３図に示されるレーザ共振器光学系９０は、レーザ５
２の視準された出力ビームロ６を安定化するための系５
０の出力光学部分に関しては、第２Ａ図及び第２Ｂ図の
レーザ共振器光学系５０と同じである。 これに関連して、系の同様な構成要素は、同じ参照番号
を有し、光学系５０におけるこれらの構成要素の説明は
光学系９０にも同様に適用できる。 系９０において、レーザ動作の波長を選択するための手
段が異なっており、半周期ＧＲＴＮロッドレンズ９２を
含んでいる。レンズ９２は、遠視野放出パターン８０を
受け取るようにその一端に位置されたＡＲ或いはＰＡＲ
被覆を有する。レンズ９２の他端は、レンズ９２に入射
するビーム８０からの光の全てを実質的に反射する多層
誘電体鏡スタック９６を含む。スタック９６は、また、
充分に波長選択性であり、その波長選択能力は従来技術
で知られているように、スタック９６の製造において設
計される。 従来技術で知られているように、スタック９６は、５ｉ
０２及びＡｌ２Ｏ，の交番層を含んでもよい。スタック
９６の層の厚みを適切に設計することにより、このスタ
ックは、アレイレーザ５２の光学共振器内に戻される光
の特定の波長が選択されるように製造することができる
。 以下に述べられる構成と同様に、前述の構成はまた、そ
れらの現在示されている構成の代わりに、後方外部光学
共振器内で、ＧＲＩＮロフトレンズ９２を使用してもよ
い。 第４Ａ図及び第４Ｂ図は、開口された部分的に反射する
鏡７１及び後方外部光学共振器１５０’内の、開口され
た全部或いは部分的に反射する鏡１５１の両方によりビ
ーム安定化が達成される修正されたレーザ共振器光学系
１５０を示す。鏡１５１は、後方外部光学共振器１５０
゛内の横遠視野パターンのビームウェスト位置に配置さ
れる。もし、横出力ビーム８０が、鏡１５１に集束され
たライン像を移動しようとし、そして集束されたビーム
８０を板８６の非反射或いは光吸収部分に動かそうとす
ると、レーザ５２の開動作が増加する。そのような振る
舞いは、その通りにはならず、ビーム８０は「移動」せ
ず、レーザ閾動作を低く維持し且つ安定化するために鏡
１５１に集束したままとなる。 後方外部光学共振器１５０゛のみが安定化を提供する他
の構成が、第４Ｃ図及び第４Ｄ図、及び第４Ｅ図及び第
４Ｆ図に示される。第４Ｃ図及び第４Ｄ図においては、
部分的に反射する鏡７１が、第２Ｃ図及び第２Ｄ図の実
施例のように、系１５０の出力光学部分から除去されて
いる。被覆５８は、それゆえ、少なくともＰＡＲである
べきである。第２Ｅ図及び第２Ｆ図においては、第２Ｅ
図及び第２Ｆ図の実施例と同様、開口された板７ｏは同
様に鏡７１と共に取り除かれる。更に、帰還用にファセ
ット反射を利用するために、被覆５８は、少なくともＰ
ＡＲであるか或いは存在しない。 第４Ｇ図及び第４Ｈ図においては、後方外部光学共振器
１５０′内の全体の後方反射器或いは境１５２が、開口
された鏡板１５１に置き換わったことを除いて、第４Ａ
図及び第４Ｂ図において示された系１５０が示される。 反射器１５２は、第４Ｇ図に矢印８７で示されるように
、レーザ５２の横方向の面内で回転される。反射器１５
２の回転は、レーザビーム出力の安定化を可能にする、
構造５６で示される横方向の平行レイジング素子或いは
マルチエミッタの間で空間的１選択的な結合を提供する
。 第４■図及び第４Ｊ図は、開口された板３ｏが部分反射
平面鏡３０Ａで置換されていることを除いて第１Ａ図及
び第１Ｂ図に示される系１０を示す。鏡３０Ａは、矢印
２７で示されるようにレーザ１２の横方向の面内で回転
成いは角度的に調整されてもよく、或いは矢印２９で示
されるようにレーザ１２の縦方向の面内で回転されても
よい。調整は、何れか一方或いは両方の面内でよい。鏡
３〇八は、レーザ１２の光学共振器内に戻って結合する
最適化された主ローブを達成し、安定化された出力すな
わち単一ロープ動作を提供するために、それぞれ角度的
に調整される。 第５Ａ図及び第５Ｂ図は、第５Ａ図及び第５Ｂ図の後方
外部光学共振器１６０が、それが格子７８を含んでいな
い平面曲面（ｐｌａｎａｒ ｃｕｒｖｅｄ）鏡９１、す
なわち一方の直交方向に湾曲した鏡９１により置換され
ていることを除いて、第２Ａ図及び第２Ｂ図のレーザ共
振器光学系５０を示す。鏡９１は、安定化されたレーザ
動作を提供するために、レーザ５２の光学共振器への選
択性主ローブ光学帰還を提供するように機能する。 第５Ｃ図及び第５Ｄ図において、第５Ａ図及び第５Ｂ図
の系５０が、後方が修正された後方外部光て、開口され
た板８６は除去されている。湾曲腕９１は、集束された
ビーム８０の位置が維持されるように、注意深く軸ビー
ム位置に調整されなければならない。 前述の実施例で示されるように、前方外部出力光学共振
器における開口された仮７０及び／又は鏡７１は、後方
外部出力光学共振器１６０或いは１６０゛の採用に関連
して除去してもよい。 第８Ａ図及び第８Ｂ図において、系５０’ は、第８Ａ
図及び第８Ｂ図の後方外部光学共振器１６０に湾曲腕９
１の代わりに球面鏡９３が備わっていることを除いて、
第５Ａ図及び第５Ｂ図に示されるものと同様である。鏡
９３は、断面が示されており、反射表面９３Ａ及びリム
９３Ｂを有する。球面鏡９３は、安定化されたレーザ動
作を提供するために、レーザ５２の光学共振器に選択性
主ローブ（基本すなわち最低次モード）の光学的帰還を
提供する。この構成においては、球面鏡９３は、ＡＲ被
被覆れた或いは部分的に反射する、後方ファセット６４
の後方に配置され、レーザ５０゛ のｐ−ｎ接合５４で
示されるように、レーザ５０′からの光が、レーザ共振
器内に戻されて再集束する。１個或いは２個のナイフェ
ツジ或いは直線エツジ９５＾及び９５Ｂを含む開口９５
は、それぞれ矢印９７Ａ及び９７Ｂで示されるように、
開口幅が調整されるので、点線９９で示され、るように
、高次の横モードは低反射率を呈するか或いは全く反射
されない。これは高次のモードが後方ファセット６４か
ら放出される低次のモードに比べて大きな発散を呈する
からである。このように、球面鏡９３からの帰還は、基
本すなわち最低次のモードに対して高次のモードのため
に、より低く、その最低次のモードは他のモードに比べ
て最高レベルの帰還を有する。 第６Ａ図及び第６Ｂ図において、修正された後方外部光
学共振器１７０゛が示される。この図においては、平面
反射器１７１が円筒レンズ７４Ａを介して視準された光
を受け取りそして反射する。このように、横遠視野ビー
ム８０の視準された低発散部分のみが、レーザ５２の光
学共振器或いはマルチエミッタレイジング領域への帰還
を提供する。もし、ビーム８０が横移動しようとしても
、より少ない光学的帰還しか得られず、これによりレー
ザ閾を増加させる。このように、ビーム移動は生じない
。 第６Ｃ図及び第６Ｄ図は、鏡３０Ａが開口された板３０
にとって代わり、円筒レンズ２８Ａが球面レンズ２８に
とって代わった点を除いて、第１Ａ図及び第１Ｂ図の系
１０を示す。直交する横方向（第６Ｄ図）において、遠
視野ビーム３６が鏡３０＾を介して部分的に反射される
一方、円筒レンズ２８Ａは、近視野スポット１６（第６
Ｃ図）から放射される光を視準する。マルチエミッタレ
ーザ共振器に帰還されるこの反射光は、横遠視野ビーム
を安定化するために役立つ。 第７Ａ図及び第７Ｂ図において、レーザ共振器光学系５
０には、後方外部光学共振器１８０内に、固定していな
い共振器光学系が備わっている。凸面反射器１８１は、
第７Ａ図に示されるように一方の直交方向に湾曲される
。鏡１８１は、一方の直交方向に湾曲されるので、鏡の
表面１８３が矢印１８２により示される調整手段により
、横方向に適切に配置されたときにのみ、鏡の表面上に
集束したスポット８２がレーザ５２の光学共振器内に反
射して戻される。鏡１８１の湾曲表面は、レーザ５２の
マルチエミッタ間に効率的な光学的結合を生じさせるこ
とを可能にする。ビーム８０による角度移動のどのよう
な企ても実質的にレーザ５２の閾電流を変えるので、そ
のようなビームの移動は生じない。 また、凸面の球面表面鏡或いは反射器は、凸面反射器或
いは鏡１８１と置換されてもよい。この代わりの実施例
においては、レンズ７４が除去されてもよい。高次で高
発散のモードは、レーザ共振器に反射して戻されず、凸
面の球面表面鏡は、レーザ共振器に対しての適正な凸面
の球面表面鏡の調整により、基本すなわち最低次モード
の戻り反射を促進する。 第７Ａ図及び第７Ｂ図の構成は、前述の実施例において
示された別の前方外部光学共振器構成の何れかに関連し
て使用されてもよい。帰還手段を備えた唯一個の外部共
振器があれば、本発明の自筆７Ｃ図及び第７Ｄ図におい
て、レーザ共振器光学系１０のための他の固定していな
い共振器構成が示される。この図において、部分的に反
射する鏡３０Ｂには前方湾曲表面３０Ｃが備わっている
。鏡３０Ｂは、遠視野パターンにおける一次すなわち主
ローブをレーザ１２の光学共振器内に反射して戻すよう
に適正に鏡３０Ｂを位置させるために、矢印３００で示
されるように、横方向に調整されてもよい。 第７Ａ図及び第７Ｂ図の場合は、鏡３０Ｂはレーザ１２
に空間的に選択性帰還を提供し、それにより、生成され
るべき安定した出力ビーム３６を可能にする。 本発明は、特定の実施例に関連して記述されたが、先の
記述に照らして、当業者にとって種々の置換、修正及び
変形がなされることは明白である。 したがって、本発明は、従属の特許請求の範囲の精神及
び範囲内に存するすべてのそのような置換。 修正及び変形を包括することを意図するものである。
第１Ａ図及び第１Ｂ図は、本発明を含む外部光学共振器
を有するレーザ共振器光学系を示す。第２Ａ図〜第２Ｈ
図は、フェーズドアレイレーザ周波数を同調する手段を
含んでいるレーザ共振器光学系を示す。第３図は、フェ
ーズドアレイレーザ周波数を同調するための更に他の実
施例を示す。 第４Ａ図〜第４Ｊ図は、反射器を備えたレーザ共振器光
学系を示す。第５Ａ図〜第５Ｄ図は、凹面の或いは湾曲
した鏡を備えたレーザ共振器光学系を示す。第６Ａ図〜
第６Ｄ図は、円筒レンズを備えたレーザ共振器光学系を
示す。第７Ａ図〜第７Ｄ図は固定していない共振器を備
えたレーザ共振器光学系を示す。第８Ａ図及び第８Ｂ図
は、球面鏡を備えたレーザ共振器光学系を示す。 １０：光学系 １２：フェーズドアレイ半導体レーザ １７：被覆 １８．１９：レーザフッセント ２８、３２．３４ ：レンズ ３０：光吸収板 ３１：鏡 ３３：開口 特許出願人 ゼロックス コーポレーションＦＩＧ
、７Ａ ＦＩＧ、ＩＢ ・ −褒Ｉ ” へ へ
へＦＩＧ、 ４ ／ 平面図 ＦＩＧ、 ４１ ＦＩＧ、 ６Ｃ 平面図 ＦＩＧ、 ６Ｄ ＦＩＧ、７Ｃ ＃−ｄｉｉ７図 ＦＩＧ、７Ｄ
を有するレーザ共振器光学系を示す。第２Ａ図〜第２Ｈ
図は、フェーズドアレイレーザ周波数を同調する手段を
含んでいるレーザ共振器光学系を示す。第３図は、フェ
ーズドアレイレーザ周波数を同調するための更に他の実
施例を示す。 第４Ａ図〜第４Ｊ図は、反射器を備えたレーザ共振器光
学系を示す。第５Ａ図〜第５Ｄ図は、凹面の或いは湾曲
した鏡を備えたレーザ共振器光学系を示す。第６Ａ図〜
第６Ｄ図は、円筒レンズを備えたレーザ共振器光学系を
示す。第７Ａ図〜第７Ｄ図は固定していない共振器を備
えたレーザ共振器光学系を示す。第８Ａ図及び第８Ｂ図
は、球面鏡を備えたレーザ共振器光学系を示す。 １０：光学系 １２：フェーズドアレイ半導体レーザ １７：被覆 １８．１９：レーザフッセント ２８、３２．３４ ：レンズ ３０：光吸収板 ３１：鏡 ３３：開口 特許出願人 ゼロックス コーポレーションＦＩＧ
、７Ａ ＦＩＧ、ＩＢ ・ −褒Ｉ ” へ へ
へＦＩＧ、 ４ ／ 平面図 ＦＩＧ、 ４１ ＦＩＧ、 ６Ｃ 平面図 ＦＩＧ、 ６Ｄ ＦＩＧ、７Ｃ ＃−ｄｉｉ７図 ＦＩＧ、７Ｄ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、レーザから多重或いは幅広の低発散出力ビームを生
成することができるマルチエミッタ或いは幅広エミッタ
半導体レーザからの光出力を視準するためのレーザ共振
器光学系であって、上記レーザの近視野は、上記レーザ
の放出ファセットの近傍の第１の空間方向にある単一ビ
ームウェスト位置を有すると共に、第２の空間方向にお
いて引きのばされているが位相が揃った遠視野放出パタ
ーンを有し、上記単一ビームウェスト位置の上記近視野
を上記第１の空間方向に像形成すると共に、最初に上記
第２の空間方向の上記パターンを単一のビームウェスト
位置に集束した後に、上記遠視野パターンを上記第２の
空間方向に再び像形成するために、上記レーザの一方の
ファセットに配置されたレンズ系が設けられ、上記光学
システムにおける改良は、上記光出力の少なくとも一部
分を上記レーザ光学共振器内に反射して戻すために配置
された光学的帰還手段であるレーザ共振器光学系。 ２、上記反射された光出力の上記一部分は、上記出力ビ
ームを安定化するために、上記帰還手段により空間的に
弁別される特許請求の範囲第１項記載のレーザ共振器光
学系。 ３、上記反射された光出力の上記一部分は、上記出力ビ
ームを安定化するために、上記帰還手段により角度的に
弁別される特許請求の範囲第１項記載のレーザ共振器光
学系。 ４、上記帰還手段は、平面鏡を含む特許請求の範囲第１
項記載のレーザ共振器光学系。 ５、上記平面鏡は、上記第２の空間方向の面内で回転可
能である特許請求の範囲第１項記載のレーザ共振器光学
系。 ６、スロット開口が、上記平面鏡と上記レーザ光学共振
器との間において、上記第２の空間方向のビームウェス
ト位置に配置される特許請求の範囲第４項記載のレーザ
共振器光学系。 ７、上記平面鏡は、光吸収板の開口内に設けられている
特許請求の範囲第４項記載のレーザ共振器光学系。 ８、上記帰還手段は、上記光出力の一部分をレーザ光学
共振器内に反射して戻すために配置された内側表面を備
えた湾曲鏡を含む特許請求の範囲第１項記載のレーザ共
振器光学系。 ９、スロット開口が、上記湾曲鏡と上記レーザ光学共振
器との間において、上記第２の空間方向のビームウェス
ト位置に位置する特許請求の範囲第８項記載のレーザ共
振器光学系。 １０、上記鏡の曲率半径が、第２の空間方向内にある特
許請求の範囲第８項記載のレーザ共振器光学系。 １１、スロット開口が、上記湾曲鏡と上記レーザ光学共
振器との間において、上記第２の空間方向のビームウェ
スト位置に配置される特許請求の範囲第１０項記載のレ
ーザ共振器光学系。 １２、上記帰還手段は、上記光出力の一部分をレーザ光
学共振器内に反射して戻すように配置された内側表面を
備えた球面鏡を含む特許請求の範囲第１項記載のレーザ
共振器光学系。 １３、直線エッジ開口が、上記球面鏡における上記ビー
ムの受入角を制限するために、上記レーザファセットと
上記球面鏡との間に位置する特許請求の範囲第１２項記
載のレーザ共振器光学系。 １４、上記帰還手段は、上記光出力の一部分をレーザ光
学共振器内に反射して戻すように配置された外側表面を
備えた湾曲鏡を含む特許請求の範囲第１項記載のレーザ
共振器光学系。 １５、上記帰還手段は、上記レーザビームを安定化する
ために、上記第２の空間方向のビームウェスト位置にお
いて、部分的に反射し部分的に通過する鏡を含む特許請
求の範囲第１項記載のレーザ共振器光学系。 １６、スリット開口が、上記ビームの受入角を制限する
ために、上記第２の空間方向のビームウェスト位置に配
置し、上記鏡は上記開口に設けられた特許請求の範囲第
１５項記載のレーザ共振器光学系。 １７、上記鏡は、部分的に反射し、部分的に通過する波
長選択性フィルタである特許請求の範囲第１５項記載の
レーザ共振器光学系。 １８、上記レーザへの帰還として、レーザ放出から所望
の波長を選択的に反射するために、上記レーザの他方の
ファセットに配置された手段がある特許請求の範囲第１
５項記載のレーザ共振器光学系。 １９、上記選択性手段は、格子、プリズムに加えるに平
面鏡、平面鏡、凹面鏡、波長選択性鏡を含む特許請求の
範囲第１８項記載のレーザ共振器光学系。 ２０、上記波長は、上記格子の回転により選択される特
許請求の範囲第１９項記載のレーザ共振器光学系。 ２１、上記選択性手段は、波長選択性鏡を含む特許請求
の範囲第２０項記載のレーザ共振器光学系。 ２２、上記波長選択性鏡は、多層誘電体スタックである
特許請求の範囲第２１項記載のレーザ共振器光学系。 ２３、上記選択性波長反射手段は、上記放出を受け取る
ために位置合わせされたスペクトルフィルタを含む特許
請求の範囲第１８項記載のレーザ共振器光学系。 ２４、上記選択性波長反射手段は、上記出力を受け取る
ために位置合わせされた一端とは反対側の上記ロッドの
一端上に設けられた多層誘電体反射スタックを備え、上
記光出力を受け取るために位置合わせされたＧＲＩＮロ
ッドレンズを含む特許請求の範囲第１８項記載のレーザ
共振器光学系。 ２５、ＡＲ被覆が、ロッド出力受け取り端に備えられて
いる特許請求の範囲第２４項記載のレーザ共振器光学系
。 ２６、ＰＡＲ被覆が、上記ロッド出力受け取り端に備え
られている特許請求の範囲第２４項記載のレーザ共振器
光学系。 ２７、上記帰還手段と上記レーザとの間に、空間的に配
置された開口手段を含む特許請求の範囲第１項記載のレ
ーザ共振器光学系。 ２８、上記帰還は、空間モード制御を行うために、上記
出力の経路に対して角度的に調整可能である特許請求の
範囲第１項記載のレーザ共振器光学系。 ２９、上記帰還は、空間モード制御を行うために、上記
出力の経路に対して横方向に調整可能である特許請求の
範囲第１項記載のレーザ共振器光学系。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/697,811 US4656641A (en) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | Laser cavity optical system for stabilizing the beam from a phase locked multi-emitter broad emitter laser |
| US697811 | 1991-05-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61183985A true JPS61183985A (ja) | 1986-08-16 |
| JPH0569317B2 JPH0569317B2 (ja) | 1993-09-30 |
Family
ID=24802650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61019175A Granted JPS61183985A (ja) | 1985-02-04 | 1986-01-29 | 位相ロツクされたマルチエミツタ・幅広エミツタレーザからのビームを安定化するためのレーザ共振器光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4656641A (ja) |
| JP (1) | JPS61183985A (ja) |
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