JPS63186487A - 単一ビ−ム位相同期半導体レ−ザアレイ - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高出力でかつ指向性の強い出射ビームを有す
る半導体レーザ、特に単一ビーム位相同期半導体レーザ
アレイに関するものである。

［従来の技術］ 半導体レーザの出射ビームを高出力でかつ指向性の強い
ものにするために、半導体の同一チップ内に、互に平行
に、複数個の発振ストライプを隣接して設け、発振スト
ライプ間で光学的な結合を起こさせて、位相同期を達成
するように構成した位相同期半導体レーザアレイの研究
が進められている。

この様な構造のレーザには、複数のモードが存在するこ
とが知られている。

第４図には発振ストライプ数が５の場合の最低次モード
と最高次モードについて、レーザ内の電磁界分布とそれ
に対応した遠視野像な示す。ハツチング部はレーザ端面
における発振ストライプの横方向の位置を示す、レーザ
内の電磁界分布は、最低次モードでは同じ極性で分布し
ているが、最高次モードでは隣接する発振ストライプ間
で逆の極性となっている０図かられかるように、最低次
モードでは遠視野像が単一ローブになるが、最高次モー
ドをはじめ各種高次モードでは遠視野像は単一ローブに
はならない。

遠視野像を高出力で指向性の大計なものにするためには
、位相同期半導体レーザアレイは最低次モードで発振す
ることが望まれる。

一方、レーザ内電磁界分布を見ると、発振ストライプ外
の損失の大きな領域での電磁界は、最高次モードの場合
が最も小さい、従って、最高次モードの発振閾値は他の
モードよりも低くなるため、位相同期半導体レーザアレ
イを通常の条件で動作させると、最高次モードで発振し
てしまうという問題があった。

これを解決する方法として、例えば論文（Ｆ、Ｗｅｌｃ
ｈ　（ｔ！１″Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　
ｆｒｏｍ　Ｉｎｄｅｘ　−Ｇｕｉｄｅｄ　Ｌａ５ｅｒ　
Ａｒｒａｙ　ｕｐ　ｔｏ　４００ｍＷ”　、Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、　Ｖｏｌ、２２　Ｎｏ、
８．ｐｐ、２９３−２９４）にあるように、第５図に示
すようなＹ分岐状の発振ストライプ構造が提案されてい
る。

第５図において、１は位相同期半導体レーザアレイ、２
は発振ストライプ、３および４は位相同期半導体レーザ
アレイ１の端面である。

しかしながら、この構造ではＹ分岐部で光が分岐１合成
されるときに生じる損失がレーザのＱ値を下げることに
なり、たとえ最低次モードで発振できたとしても、発振
閾値電流が大きなものになってしまうという欠点があっ
た。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明の目的は、出射ビームの遠視野像が単一
ローブにならないという上述した問題を解決して車−ロ
ーブ化を実現するように構成した４区 位相同期半導体レーザを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、互に平行
な発振ストライプを有する位相同期半導体レーザアレイ
に対して、一方の端部に反射部を設けた単一モード光導
波路の他方の端部を光学的に結合させる。

［作　用］ 従来技術では、位相同期半導体レーザアレイの発振スト
ライプ構造を変える方法が採られていたが、本発明では
、このように発振ストライプ構造を一切変えることなく
、外部において、上記のような反射部付きの単一モード
光導波路を結合させることにより、単一ローブの遠視野
像を実現することができる。これにより高出力でかつ指
向性の強いレーザビームが得られる。

［実施例］ 以下に図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す。ここで、１は位
相同期半導体レーザアレイ、２はその発振ストライプ、
３および４は位相同期半導体レーザアレイ１の端面であ
る。５は位相同期半導体レーザアレイ１の出射光を整形
、！＃、光するためのレンズ系である。６は単一モード
光導波路のコア部、７は単一モード光導波路のコア部６
の一方の”４面に設けた反射部、８は単一モード光導波
路の反射部のない端部である。

位相同期半導体レーザアレイ１の端面３からの出射光は
レンズ系５を介して単一モード光導波路のコア部６の反
Ｊｌｔ部のない端面８と光学的に結合している。

位相同期半導体レーザアレイ１においては、その端面３
および４で光の一部を内部に反射させ、それによって形
成される共振器をもとにレーザ発振が行われる。ここで
、４１−モード光導波路のコア部６を位相同期半導体レ
ーザアレイ１に光学的に結合させると、Ａ１−モード光
導波路のコア部６に高い効率で結合するため、第４図に
示した最低次モードは、反射部７の影響を受けることに
なる。一方、第４図に示した最高次モードは、単一モー
ド光導波路のコア部６にほとんど結合しないため、反射
部７の影Ｕは極めて小さい。

最低次モードと最高次モードに対するレーザアレイチッ
プにおける１往復時の発振ストライプ内での損失の差を
Δｔｇとする。また、端面３および牟−モード光導波路
コア部６での反射を総合的に見たときの、最低次モード
と最高次モードとの間での反射損失の差をΔＬ「とする
。このとき、ΔＬ「〉ΔＬｇなる条件を満たすことによ
り、最低次モードに対するＱ値が最高次モードに対する
Ｑ値よりも大きくなる。これにともない、最低次モード
の発振閾値電流が他のモードに比べて最小になるので、
通常の条件下においても、最低次モードが安定して発振
可能となる。その結果、単一ローブの遠視野像を持つ位
相同期半導体レーザアレイを実現することができること
になる。

第２図は本発明の第２の実施例であって、ここでは位相
同期半導体レーザアレイ１と、単一モード光導波路コア
部６とが、レンズ系を介することなく直接接続されてい
る。位相同期半導体レーザアレイ１の発振ストライプ２
と、単一モード光導波路コア部６との、断面内での相対
的位置関係を第３図に示す。この場合には、一般的に単
一モード光導波路コア部６の断面形状は偏平なものにな
る。単一モード光導波路コア部６の２つの端部のうち位
相同期半導体レーザアレイ１と結合していない端部には
、第１の実施例と同様に反射部７が設けられている。第
２の実施例による効果は第１の実施例と同じである。

以上の第１および第２の実施例においては、発振ストラ
イプ２の数が５の場合についてのみ図示したが、複数で
あれば発振ストライプの本数はいくつであってもよい。

更に位相同期半導体レーザアレイ１の端部３および単一
モード光導波路コア部６の端部８には必要に応じて無反
射コーティング層を設けて機能を向上させることも可能
である。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、従来の位相同期
半導体レーザアレイの発振ストライプ構造に変更を加え
ることなく、外部に反射部付きのＡ１−モード光導波路
を結合させることにより、単一ローブの遠視野像な実現
することができる。これにより高出力でかつ指向性の強
いレーザビームが得られ、レーザ光の空間伝搬、光ファ
イバとの結合、局部的な照射等の高能率化に応用できる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、 第２図は本発明の第２の実施例を示す構成図、 第３図は第２図における断面内の相対的位置関係を示す
断面図、 第４図は従来の位相同期半導体レーザアレイの動作特性
を示す説明図、 第５図は単一ローブ遠視野像を得るための従来の位相同
期半導体レーザアレイの構造例を示す構成図である。 １・・・位相同期半導体レーザアレイ、２・・・発振ス
トライプ、 ３．４・・・位相同期半導体レーザアレイ１の端面、５
・・・レンズ系、 ６・・・単−モード光導波路コア部、 ７・・・反射部、 ８・・・単一モード光導波路６の端部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 互に平行な複数の発振ストライプを有する位相同期半導
   体レーザアレイと、 内部を伝搬する光に対する反射部を一方の端部に設けた
   単一モード光導波路とを具え、 前記位相同期半導体レーザアレイの出射端部と前記単一
   モード光導波路の反射部を付与していない側の端部とを
   光学的に結合したことを特徴とする単一ビーム位相同期
   半導体レーザアレイ。