JPS62174993A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS62174993A
JPS62174993A JP61018697A JP1869786A JPS62174993A JP S62174993 A JPS62174993 A JP S62174993A JP 61018697 A JP61018697 A JP 61018697A JP 1869786 A JP1869786 A JP 1869786A JP S62174993 A JPS62174993 A JP S62174993A
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JP
Japan
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semiconductor laser
laser element
light
laser device
beams
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Osamu Yamamoto
修 山本
Shigeki Maei
茂樹 前井
Nobuyuki Miyauchi
宮内 伸幸
Hiroshi Hayashi
寛 林
Saburo Yamamoto
三郎 山本
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14External cavity lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/023Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は通信、計測、情報処理等種々の分野に利用され
る発振波長の安定化された半導体レーザ装置に関するも
のである。
〈従来技術〉 光通信、光計測、光情報処理等の光応用分野における半
導体レーザの用途が拡大されるに従って発振波長の安定
化された半導体レージが必要とされる様になってき念。
通常一般に用いられている半導体レーザは、温度変化や
電流変化によって発振波長が連続的あるいは不連続に変
化し寸た同時に大きな光出力維音が発生するため、シス
テムとして組み込んだ場合に精度や信頼性の面で大きな
障害となる。この様な問題全解決する手段の一つとして
、外部共振器型半導体レーザが開発された。
従来の外部共振器型半導体レーザの一例を第4図に示す
。半導体レーザ素子lは放熱を良くするためにエピタキ
シャル成長層を下側にしてマウントベース2に固着され
ている。マウントベース2から数μm以内にある活性層
10の前方発光端面より出射されたレーザ光は出射窓5
より外部に放射される。マウントベース2は出射窓5と
台6及び側壁7より構成されでいる外囲器に固着されて
おり、また反射部材3はマウントベース2Vc固着され
、レーザ素子lの後方出射光の一部が反射部材3の反射
面4で反射されてレーザ素子lに帰還される。本図では
電流経路となる配線等は省略している。反射部材は、臂
開面上i/CAh等の金属や誘電体の多層反射膜を被覆
して反射面4を形成した半導体チップを用いると簡単に
装着することができる。
上記構成において半導体レーザ素子lの後方出射端面と
反射面4との距離dで定まる謂ゆる外部縦モードλe=
=2d/(me十%)が生じる。このため、半導体レー
ザ素子】はその共振器長ノで定まるレーザ縦モードA=
2nノ/mと上記外部縦モードλ。の合致(又は近似)
する利得分布のピーク近傍の縦モードでのみ安定に発振
するゾとになる。m、meは整数、τは半導体レーザ導
波路の実効屈折率である。実験結果によれば、外部共振
器長d=50μmで第5図に示す様に一定光出力で81
’Cの広い温度範囲の間、一つの縦モードで安定に発振
する半導体レーザ装置が実現されシステムの要求を十分
に満す特性を有するものが得られている。しかし、一般
に半導体レーザは出力光強度の安定を図るため後方出射
光を受光器により検出し、前方光出力強度をモニターす
るモニター構造を具備しているが、第4図に示す構成で
は反射部材8によって後方出射光が遮られ、これ?モニ
タ手段として用いることができなくなる。
この念め新たに前方出射光の一部を分離して受光器3に
導く方式を導入しなければならなかった。
従コて、光学部品等を精度良く配置しなければなず、ま
た前方出射光からモニタ光を分離するため光出力強度が
若干弱くなるという欠点を有していた。
〈発明の目的〉 本発明は上記現状に鑑み、製造工程が簡単で、発振波長
の安定性に優れたかつレーザ光の強度?検知する機能が
具備された半導体レーザ装置を提供することを目的とす
る。
〈発明の構成と原理〉 本発明は上述の目的を達成するために、外部共振器型半
導体レーザ装置において、半導体レーザ素子の後方出射
端面に対向して配置された反射部材のさらに後方に受光
器を配置し、反射鏡と半導体レーザ端面間を少なくとも
1回以上往復反射した後方レーザ出射光が反射鏡の後方
で受光器に受光される構成とするものである。
一般に半導体レーザの出射レーザ光は、出射端面より謂
ゆるガウシアン分布に近い分布をもって放射状に拡かっ
ている。即ち、活性層と垂直方向のレーザビーム拡がり
の半値半幅は10”〜20’である。以下、この放射角
と後方の受光器へ到達する光量を考える。半導体レーザ
素子の後方出射光のうち、反射部材の反射面に遮られる
ことなく反射部材の後方へ届く光の放射角θ。はである
。ここでhMは反射部材の高さのうち半導体レーザの活
性層より上方のレベルにある厚みであり、dは外部共振
器長即ち反射部材の反射面と半導体レーザ素子の後方出
射端面間の距離である。
また、反射面と半導体レーザ素子it回づつ反射して反
射部材の後方へ届く放射角θ1はであり、またこの時、
後方に届く光量は半導体レーザ素子の出射光が反射面と
レーザ後方端面に反射されるときに減衰し、光看受光率
α1は7□ヨRr−R,l(甲・・・・・・・ (3)
となる。
Rrはレーザ素子後方端面の反射率、RMは反射部材の
反射面の反射率である。この様にして、反射面とレーザ
素子の後方出射端面をm回往復反射するレーザ光の放射
角θmと光量受光率α□は以下の如くとなる。
αm ”” (Rr ’ RM )    −・・・・
・・・f51(m−0,1,2,8・・・・・) 第8図にこの関係を示す。第3図はhM=40μm。
d=50μm、Rr=0.82.RM=0.9の場合で
ある。図中の破線はレーザ素子の出射光分布における半
値半幅15°の光量比を示しており、実線はレーザ放射
角θと光量受光率αの関係を示す。
この図よシ明らかな様にθが大きいところでは直接後方
に光が到達する。この例ではθシ89°でαm1である
がレーザの出射光量自体が微弱である。また、θが小さ
い場合[i;!レーザ素子の出射光量自体は大きいが、
出射光が後方へ到達するためには反射部材の反射面とレ
ーザ後方端面聞を出射光が繰り返し多重反射するため、
αが微小となる。すなわちθ力゛;大きくても小さくて
も、後方に届く光量は少なくなる。従って、上記例の場
合、m=1の15°〜39°1m−2の9°〜15°及
びm=aの6.5°〜9°の最小と最大の範囲である6
、5°〜39°の間で適宜θ値を決定することが有効で
ある。(4)及び(5)式かられかる様に、d、Rr。
RMが大きい程またhMが小さい程、後方へ届く光量す
なわちモニタ光量を大きくすることができる。しかしd
は発振波長の安定化のためには、実験的に30〜70μ
mに制限されており、R4は大きくするとレーザ素子内
に帰還する光量が減少し、外部共振器の効果が薄くなる
ため必要以上に大きくすることはできない。RMは0,
9〜1と大きくする方が良い。一方、レーザ素子に光?
戻して外部共振器を構成するのは共振器の共振方向の延
長上にある反射面の微小部分のみであり、原理的にhM
は小さくできる。
一方、半導体レーザの活性層より上にある厚みhLO層
がhMの2倍以下であると反射面で反射したレーザ光が
半導体レーザ後方端面に当らずに前方へ出射されること
になるのでこの点を考慮する必要がある。
以上の如<hMを小さくすることにより、反射面とレー
ザ端面を少なくとも1回以上反射したレーザ光を受光す
れば、波長安定化の機能を損なわずに簡単にモニター光
量を得ることができる。
〈実施例〉 第1図は本発明の1実施例を示す半導体レーザ装置の構
成図である。
半導体レーザ素子lがマウントベース2上に固有され、
半導体レーザ素子lの後方出射光端面9に対向してマウ
ントベース2上に反射部材3が配置されている。反射部
材30反射面4は半導体レーザ素子1の後方端面9と若
干の距離を隔てて対面し、この間で外部共振器が形成さ
れる。反射部材3のさらに後方には太陽電池等の受光器
8がマウントベース2に固定されて配置されている。ま
たこれらは全て第4図同様に外囲器内に収容保持され、
外囲器の出射窓よりレーザ光が放射される。
半導体レーザ素子IK駆動電流を注入してレーザ発振さ
せると半導体レーザ素子夏の活性層10より前方と後方
にレーザ光が出射される。前方のレーザ光は使用に供し
、後方のレーザ光は反射部材3の反射面4で反射された
後再度レーザ素子の後方端面9に帰還される。この外部
共振器の付設により前述した如く半導体レーザ素子1は
安定な縦モードでレーザ発振する。また後方端面9へ帰
還された反射光はこの面で再度反射され再度反射面4へ
進行する。後方端面より出射されたレーザ光は放射角を
有する放射光であるため、このように後方端面9と反射
面4の間を多重往復反射されたレーザ光は順次反射面4
の上方へ拡がり1反射部材3を外れて後方の受光器8ヘ
モニター光として照射される。この受光器8で光強度が
検出され光強度に対応した電気信号が出力される。従っ
て受光器8に照射される光−J!1に対応して出力され
る電気信号を検知することによって半導体レーザ素子1
のレーザ出力光強度をモニターすることができ、またこ
の電気信号を半導体レーザ素子1の駆動回路へフィード
バックさせて半導体レーザ素子lの駆動電流を制御する
ことにより、半導体レーザ素子1の出力光2常に一定の
強度に制御設定することができる。
上記実施例において、活性層10はマウント面より5μ
mの高さにある。また後方端面9と反射面4間の距離に
相当する外部共振器長dは50μmであゆ、反射部材3
の厚みは45μmである。そして反射面4の反射率は0
.9としている。反射面4は金属の蒸着膜又はメッキ膜
で形成している。
一方、半導体レーザ素子lの後方端面9の反射率は0.
32とする。以上よりhM= 40μm 、 d =5
0μm、Rr=0.82 、RM=0.9となり、第3
図にて説明した様に受光器8によって光出力をモニター
することが可能となる。
第2図は未発明の他の実施例であり活性層10はレーザ
素子の略々中央レベル付近即ちマウント面から60μm
Kある。また反射部材3は100μmの厚さに設定され
ている。他の構成は第1図と同一である。この場合も第
1図と同様のモニタ光量が得られた。通常、活性層は放
熱を良くするために第1図の様にマウント面近傍に位置
する様に形成するが本実施例の様にレーザ素子の中央付
近に設定しても、信頼性に問題のないことが判明し念。
このようにすることで、反射部材が薄くて製造しにぐい
という欠点を補うことができる。
〈発明の効果〉 以上の如く未発明によれば、簡単に発振波長の安定化さ
れ念出力光強度検知機能を有する半導体レーザ装置を実
現することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は未発明の一実施例2示す半導体レーザ装置の構
成図である。第2図は未発明の他の実施例を示す半導体
レーザ装置の構成図である。第3図は垂直方向の放射角
とレーザの光量比及び先駆受光率を示す説明図である。 第4図は従来の半導体レーザ装置の構成図である。第5
図は外部共振器型半導体レーザ装置の温度−発振波長を
示す説明図である。 l:半導体レーザ素子、2:マウントベース、3:反射
部材、4:反射面、8:受光器、9:レーザ後方端面、
lO:活性層 代理人 弁理士 杉 山 毅 至(他1名)第 l 図 弓2− 第3図 85m  ″J″炎

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体レーザ素子の一方のレーザ光出射端面から至
    近距離に配置された出力レーザ光の一部を前記半導体レ
    ーザ素子に帰還させる反射面を有する反射部材を備えた
    外部共振器型半導体レーザ装置において、前記反射部材
    の後方に受光器を配置し、前記反射面と前記レーザ光出
    射端面間の各々を少なくとも1回以上反射したレーザ光
    をモニター光として前記受光器により検出することを特
    徴とする半導体レーザ装置。 2、半導体レーザ素子の活性層を含む平面より上側にあ
    る反射部材の厚みが前記半導体レーザ素子と反射面間の
    距離よりも小さく設定された特許請求の範囲第1項記載
    の半導体レーザ装置。 3、半導体レーザ素子の活性層が前記半導体レーザ素子
    の厚みの中央レベル付近に位置する特許請求の範囲第1
    項又は第2項記載の半導体レーザ装置。 4、半導体レーザ素子の活性層を含む平面より上側にあ
    る反射部材の厚みが前記半導体レーザ素子の活性層より
    上にある厚みの半分以下である特許請求の範囲第1項、
    第2項又は第3項記載の半導体レーザ装置。
JP61018697A 1985-12-10 1986-01-28 半導体レ−ザ装置 Granted JPS62174993A (ja)

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JP61018697A JPS62174993A (ja) 1986-01-28 1986-01-28 半導体レ−ザ装置
US06/937,969 US4817109A (en) 1985-12-10 1986-12-04 External resonator type semiconductor laser apparatus
DE3642445A DE3642445C2 (de) 1985-12-10 1986-12-09 Halbleiterlaser mit externem Resonator und einem Fotodetektor
GB8629386A GB2186112B (en) 1985-12-10 1986-12-09 Semi-conductor laser apparatus

Applications Claiming Priority (1)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02133977A (ja) * 1988-11-14 1990-05-23 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02133977A (ja) * 1988-11-14 1990-05-23 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置
JP2715484B2 (ja) * 1988-11-14 1998-02-18 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置

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