KR0174775B1 - Lasing system with wavelength=conversion waveguide - Google Patents
Lasing system with wavelength=conversion waveguide Download PDFInfo
- Publication number
- KR0174775B1 KR0174775B1 KR1019950004102A KR19950004102A KR0174775B1 KR 0174775 B1 KR0174775 B1 KR 0174775B1 KR 1019950004102 A KR1019950004102 A KR 1019950004102A KR 19950004102 A KR19950004102 A KR 19950004102A KR 0174775 B1 KR0174775 B1 KR 0174775B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- laser light
- wavelength conversion
- conversion waveguide
- light source
- Prior art date
Links
Abstract
반도체 레이저는 TM 모드의 반도체 레이저광을 발진한다. 반도체 레이저광은 제1의 콜리메이터렌즈에 의해 평행광으로 된 후, 브루스터면의 P 편광방향이 반도체 레이저광의 편광방향과 일치하도록 배치된 브루스터판을 투과하고, 포커스 렌즈에 의해 파장변환 도파로의 입사면에 결합된다. 반도체 레이저광은 파장변환 도파로를 통과하면서 분극반전영역에 의해 제2고조파광으로 변화된다. 파장변환 도파로의 출사면에서 출사된 반도체 레이저광은 출력밀러에 의해 회절격자에 반사되어서 상기 회절격자에 의해 파장조정이 행하여진다. 파장변환 도파로의 출사면에서 출사된 제2고조파광은 출력 밀러에서 출력된다.The semiconductor laser oscillates the semiconductor laser light of TM mode. After the semiconductor laser light becomes parallel light by the first collimator lens, the P laser polarization direction of the Brewster surface passes through the Brewster plate arranged so as to coincide with the polarization direction of the semiconductor laser light, and the incident lens enters the wavelength conversion waveguide by the focus lens. Is coupled to. The semiconductor laser light is converted into the second harmonic light by the polarization inversion region while passing through the wavelength conversion waveguide. The semiconductor laser light emitted from the emission surface of the wavelength conversion waveguide is reflected by the output mirror to the diffraction grating, and the wavelength is adjusted by the diffraction grating. The second harmonic light emitted from the emission surface of the wavelength conversion waveguide is output from the output mirror.
Description
제1도는 본 발명의 제1실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성도.1 is a block diagram of a wavelength conversion waveguide type laser device according to a first embodiment of the present invention.
제2도는 본 발명의 제2실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성도.2 is a configuration diagram of a wavelength conversion waveguide type laser device according to a second embodiment of the present invention.
제3도는 본 발명의 제3실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성도.3 is a block diagram of a wavelength conversion waveguide type laser device according to a third embodiment of the present invention.
제4도는 본 발명의 제4실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성도.4 is a block diagram of a wavelength conversion waveguide type laser device according to a fourth embodiment of the present invention.
제5도는 상기 제4실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성도.5 is a configuration diagram of a wavelength conversion waveguide type laser device according to the fourth embodiment.
제6도는 본 발명의 제1∼제4실시예에 사용하는 브루스터판의 P 편광에 대한 투과율을 나타낸 도면.FIG. 6 is a diagram showing the transmittance with respect to P polarization of a Brewster plate used in the first to fourth embodiments of the present invention. FIG.
제7도는 본 발명의 제4실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 입출력 특성을 나타낸 도면.7 is a diagram showing input / output characteristics of the wavelength conversion waveguide type laser device according to the fourth embodiment of the present invention.
제8도는 본 발명의 제5실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성도.8 is a configuration diagram of a wavelength conversion waveguide type laser device according to a fifth embodiment of the present invention.
제9도는 본 발명의 제6실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성도.9 is a block diagram of a wavelength conversion waveguide type laser device according to a sixth embodiment of the present invention.
제10도는 본 발명의 제7실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성도.10 is a block diagram of a wavelength conversion waveguide type laser device according to the seventh embodiment of the present invention.
제11도는 상기 제5∼제7실시예에 사용하는 자려발진하는 반도체 레이저의 광출력 파형을 나타낸 도면.FIG. 11 shows light output waveforms of self-oscillating semiconductor lasers used in the fifth to seventh embodiments. FIG.
제12도는 상기 제5실시예에 관한 자려발진하는 반도체 레이저를 사용한 파장변환 도파로형 레이저 장치 및 자려발진하지 않는 반도체 레이저를 사용한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 입출력 특성을 나타내는 도면.Fig. 12 is a diagram showing the input / output characteristics of the wavelength conversion waveguide laser device using the self-oscillating semiconductor laser and the wavelength conversion waveguide laser device using the non-oscillating semiconductor laser according to the fifth embodiment.
제13도는 종래의 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성도.13 is a block diagram of a conventional wavelength conversion waveguide type laser device.
제14도는 종래의 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성도.14 is a block diagram of a conventional wavelength conversion waveguide type laser device.
제15a도는 종래의 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성이고,15A is a configuration of a conventional wavelength conversion waveguide type laser device,
제15b도는 제15a도에 도시된 파장변환 도파로형 레이저 장치에 있어 반도체 레이저광 및 제2고조파광의 편광방향을 나타내는 도면.FIG. 15B is a view showing polarization directions of semiconductor laser light and second harmonic light in the wavelength conversion waveguide type laser device shown in FIG. 15A.
제16a도는 종래의 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성도이고,16A is a configuration diagram of a conventional wavelength conversion waveguide type laser device,
제16b도는 제16a도에 도시된 파장변환 도파로형 레이저 장치에 있어 반도체 레이저광 및 제2고조파광의 편광방향을 표시하는 도면이다.FIG. 16B is a view showing polarization directions of semiconductor laser light and second harmonic light in the wavelength conversion waveguide type laser device shown in FIG. 16A.
[발명의 배경][Background of invention]
본 발명은 반도체 레이저광을 제2고조파광으로 변환하면서 전파하는 파장변환 도파로를 구비한 파장변환 도파로형 레이저 장치에 관한 것으로, 특히 광디스크의 기록재생장치, 레이저 프린터 또는 레이저 응용계측 장치 등에 사용되는 파장변환 도파로형 레이저 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength conversion waveguide type laser device having a wavelength conversion waveguide for propagating while converting semiconductor laser light into second harmonic light. Particularly, the present invention relates to a wavelength reproducing device for an optical disc, a laser printer or a laser application measuring device. A conversion waveguide type laser device.
광디스크의 고밀도화나 레이저 프린터의 고품위화를 위하여 단파장의 반도체 레이저 광원이 요망되고 있다. 현재, 실용화되고 있는 반도체 레이저 광원은 파장이 약 630㎚인 적색까지를 출사하는 것이고, 반도체 레이저 광원 단체(單體)의 보다 단파장화(녹색,청색,자외)를 위한 노력은 지금부터의 과제이다.A short wavelength semiconductor laser light source is desired for high density optical discs and high quality laser printers. Currently, the semiconductor laser light source that has been put into practical use emits red light having a wavelength of about 630 nm, and efforts for shorter wavelengths (green, blue, and ultraviolet) of the semiconductor laser light source alone are a task from now on. .
한편, 반도체 레이저를 사용하는 단파장 레이저 장치로서는 반도체 레이저에 출사된 근적외의 반도체 레이저광을 제2고조파광을 변환하여 청색 또는 자외의 레이저광을 출사하는 방식의 것이 제안되고 있다.On the other hand, as a short wavelength laser apparatus using a semiconductor laser, a system of emitting blue or ultraviolet laser light by converting second harmonic light into near-infrared semiconductor laser light emitted to the semiconductor laser has been proposed.
일반적으로, 비선형 광학재료에 의해 제2고조파를 고효율로 발생시키기 위해서는 기본파의 전파정수와 제2고조파의 전파정수를 같게 할 필요가 있다. 그를 위해서는 기본파에 대한 굴절률 Nω와 제2고조파에 대한 굴절률 N2ω가 같도록 하여야 되지만, 벌크(bulk) 재료의 경우, 통상은 굴절률의 파장 분산 때문에 N2ωNω로 되어 제2고조파광의 발생조건을 충족시키지 못한다.In general, in order to generate the second harmonic with high efficiency by the nonlinear optical material, it is necessary to make the propagation constant of the fundamental wave equal to the propagation constant of the second harmonic. For this purpose, the refractive index Nω for the fundamental wave and the refractive index N 2 ω for the second harmonic should be the same.However, in the case of bulk materials, it is usually N 2 ωNω due to the wavelength dispersion of the refractive index, so that the generation conditions of the second harmonic light Does not meet
그런데 파장변환 도파로의 경우, 파장변환 도파로 내를 진행하는 광은 특정의 전파정수를 가지는 고유모드로 되어, 그 전파모드의 전파정수는 파장변환 도파로의 사이즈에 의존하므로 파장변환 도파로의 폭이나 깊이를 바꾸는 것에 의해 기본파의 전파정수 Bω의 2배와 제2고조파의 B2ω가 같게 되는 조건을 충족시킬 수가 있다. 파장변환 도파로를 사용하는 경우, 기본파와 제2고조파의 파장변환 도파로 내에 있어 중첩이 크고 또한 기본파의 파워밀도가 높을수록 높은 변환효율을 얻게 되므로 저차 모드를 이용하는 것이 바람직하다.However, in the case of the wavelength conversion waveguide, the light propagating in the wavelength conversion waveguide becomes the inherent mode having a specific propagation constant, and the propagation constant of the propagation mode depends on the size of the wavelength conversion waveguide. by changing it is possible to satisfy the condition that B 2 ω 2 times with the second harmonic of the propagation constant of the fundamental wave is equal Bω. In the case of using the wavelength conversion waveguide, it is preferable to use the lower order mode because the higher the overlapping efficiency and the higher the power density of the fundamental wave is obtained in the wavelength conversion waveguide of the fundamental wave and the second harmonic.
최근에는 높은 비선형 광학정수를 갖는 LiNbO3기판, LiTaO3기판 또는 KTiO PO4(이하, KTP라고 함) 기판에 형성된 파장변환 도파로에 반도체 레이저광을 결합하여 제2고조파광으로 변환하는 방식의 것이 높은 변환효율을 얻을 수 있으므로 주목되고 있다.Recently, a semiconductor laser light is coupled to a wavelength conversion waveguide formed on a LiNbO 3 substrate, a LiTaO 3 substrate, or a KTiO PO 4 substrate (hereinafter referred to as KTP) substrate having a high nonlinear optical constant, thereby converting it into a second harmonic light. Attention is drawn because conversion efficiency can be obtained.
이하, 제13도를 참조하여 종래의 파장변환 도파로형 레이저 장치에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a conventional wavelength conversion waveguide type laser device will be described with reference to FIG. 13.
제13도에 도시하는 바와 같이 반도체 레이저(50)에서 출사된 파장 860㎚의 반도체 레이저광은 콜리메이터 렌즈(51) 및 포커스 렌즈(52)를 투과하여 Z축의 컷 면을 갖는 LiTaO3기판(53)으로 형성된 파장변환 도파로(54)의 입사면에 결합된다. 파장 860㎚의 반도체 레이저광은 파장변환 도파로(54)내를 전파할 때에 LiTaO3기판(53)으로 형성된 분극 반전영역(55)에 의해 파장 430㎚의 제2고조파광으로 변환된다.As shown in FIG. 13, a semiconductor laser light having a wavelength of 860 nm emitted from the semiconductor laser 50 passes through the collimator lens 51 and the focus lens 52 and has a Z-axis cut surface LiTaO 3 substrate 53. It is coupled to the incident surface of the wavelength conversion waveguide 54 formed by. The semiconductor laser light having a wavelength of 860 nm is converted into second harmonic light having a wavelength of 430 nm by the polarization inversion region 55 formed of the LiTaO 3 substrate 53 when propagating in the wavelength conversion waveguide 54.
파장변환 도파로(54) 및 분극 반전영역(55)은 프로톤 교환에 의해 LiTaO3기판(53)상에 형성되어 있고, 분극 반전영역(55)의 주기는 변환하는 반도체 레이저광의 파장에 의해 정해진다.The wavelength conversion waveguide 54 and the polarization inversion region 55 are formed on the LiTaO 3 substrate 53 by proton exchange, and the period of the polarization inversion region 55 is determined by the wavelength of the semiconductor laser light to be converted.
프로톤 교환에 의해 형성된 분극 반전영역(55)의 주기는 통상, 설계치에 대하여 변위를 가지고 있기 때문에, 반도체 레이저광의 파장을 최대 변환효율이 얻어지는 파장으로 조정하는 방법이 채용되고 있다. 반도체 레이저광의 파장은 온도나 출력에 의존하므로 높은 변환효율을 얻기 위해서는 무엇인가의 파장조정을 행하는 기구가 필요하다.Since the period of the polarization inversion region 55 formed by proton exchange usually has a displacement with respect to a design value, the method of adjusting the wavelength of a semiconductor laser light to the wavelength from which maximum conversion efficiency is obtained is employ | adopted. Since the wavelength of the semiconductor laser light depends on the temperature and the output, a mechanism for adjusting the wavelength is required to obtain high conversion efficiency.
파장변환 도파로(54)에서 출사된 제2고조파광은 콜리메이터 렌즈(56)에 의해 평행광으로 되어진 후 출력 미러(57)에서 출사되지만, 제13도에 있어서는 회절격자(58)에서의 회절반사광을 반도체 레이저(50)에 피드백하는 것에 의해 파장을 조정하는 방식을 표시하고 있다. 반도체 레이저광의 회절격자(58)에서의 입사각을 조정하는 것에 의해 반도체 레이저광의 발진파장을 조정할 수가 있다. 또한 콜리메이터 렌즈(51)와 포커스 렌즈(52)간에 편광자(60)를 설치한 이유에 대해서는 후술한다.The second harmonic light emitted from the wavelength conversion waveguide 54 becomes parallel light by the collimator lens 56 and then exits from the output mirror 57. However, in FIG. 13, the diffracted reflection light of the diffraction grating 58 The method of adjusting the wavelength by feeding back to the semiconductor laser 50 is shown. The oscillation wavelength of the semiconductor laser light can be adjusted by adjusting the incident angle at the diffraction grating 58 of the semiconductor laser light. The reason why the polarizer 60 is provided between the collimator lens 51 and the focus lens 52 will be described later.
반도체 레이저(50)와 출력 미러(57)로 외부 공진기를 구성하기 위하여 반도체 레이저(50)의 출사면에는 반도체 레이저광에 대하여 무반사(AR)로 되도록 하는 코팅이 시행되고 있고, 출력 미러(57)에는 반도체 레이저광에 대하여 고반사(HR)로 되어 제2고조파광에 대하여서는 무반사로 되는 것과 같은 코팅이 시행되고 있다. 또, 파장변환 도파로(54)의 양 단면에는 반도체 레이저광에 대한 손실을 저감하기 위해 무반사의 코팅이 시행되고 있다.In order to form an external resonator with the semiconductor laser 50 and the output mirror 57, a coating is applied to the emission surface of the semiconductor laser 50 so as to be anti-reflective (AR) with respect to the semiconductor laser light, and the output mirror 57 In this case, coating is performed such that high reflection (HR) is applied to the semiconductor laser light and no reflection is applied to the second harmonic light. In addition, antireflection coating is applied to both end surfaces of the wavelength conversion waveguide 54 in order to reduce the loss to the semiconductor laser light.
그런데 LiNbO3기판, LITaO3기판 또는 KTP 기판으로 형성된 파장변환 도파로(54)에서 높은 변환효율을 얻기 위해서는 TM 모드로 발진하는 반도체 레이저광을 파장변환 도파로(54)에 도입할 필요가 있다.However, in order to obtain high conversion efficiency in the wavelength conversion waveguide 54 formed of the LiNbO 3 substrate, the LITaO 3 substrate, or the KTP substrate, it is necessary to introduce the semiconductor laser light oscillating in the TM mode into the wavelength conversion waveguide 54.
종래의 파장변환 도파로형 레이저 장치에 있어서는, 반도체 레이저(50)에서 출사된 반도체 레이저광은 TE(Transverse Electric wave:편광방향의 적층면 내에 있는 광파) 모드로 발진한다. 이 때문에, 제15a도에 도시된 바와 같이 반도체 레이저(50)와 LiTaO3기판(55)을 서로 평행한 평면에 배치하는 경우, 제15b도에 도시된 바와 같이 반도체 레이저광의 편광방향과 제2고조파광의 편광방향이 직교하여 위상정합이 취해지지 않으므로, 반도체 레이저광은 제2고조파광으로 변환되지 않는다. 한편 제16a도에 도시된 바와 같이, 반도체 레이저(50)와 LiTaO3기판(53)을 서로 직교하는 평면에 배치하는 경우, 제16b도에 도시된 바와 같이 반도체 레이저광의 편광방향과 제2고조파광의 편광방향은 일치하나, 타원형상을 표시하는 반도체 레이저광의 장축방향과 타원형상을 표시하는 제2고조파광의 단축방향이 일치하기 때문에 결합효율이 낮게 되어 변환효율이 저하한다.In the conventional wavelength conversion waveguide type laser device, the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser 50 is oscillated in TE (Transverse Electric wave) mode. For this reason, when the semiconductor laser 50 and the LiTaO 3 substrate 55 are arranged in parallel planes as shown in FIG. 15A, the polarization direction and the second harmonic of the semiconductor laser light as shown in FIG. 15B are shown. Since the polarization direction of the light is orthogonal and no phase matching is taken, the semiconductor laser light is not converted to the second harmonic light. On the other hand, as shown in FIG. 16A, when the semiconductor laser 50 and the LiTaO 3 substrate 53 are arranged in a plane perpendicular to each other, as shown in FIG. 16B, the polarization direction of the semiconductor laser light and the second harmonic light Although the polarization directions coincide, the long axis direction of the semiconductor laser light displaying the elliptical shape and the short axis direction of the second harmonic light displaying the elliptical shape coincide with each other, so that the coupling efficiency is lowered and the conversion efficiency is lowered.
그러므로 반도체 레이저광의 빔 형상과 제2고조파광의 분포형상을 일치시키기 위하여 통상, 반도체 레이저(50)에서 출사된 반도체 레이저광을 TE 모드에서 TM(Tr ansverse Magnetic wave:편광방향이 z축 방향에 있는 광파) 모드로 변환하여 파장변환 도파로(54)의 입사면에 결합하는 방법이 채용되고 있다. 반도체 레이저광을 TE 모드에서 TM 모드로 변환하는 방법으로서는 제13도에 도시하는 바와 같이 콜리메이터 렌즈(51)와 포커스 렌즈(52)간에 편광자(60)를 배치하는 방법, 또는 제14도에 도시하는 바와 같이 콜리메이터 렌즈(51)와 포커스 렌즈(52)간에 반도체 레이저광에 λ/2의 위상차를 제공하는 λ/2 파장판(60)을 삽입하는 방법이 채용되고 있다.Therefore, in order to match the beam shape of the semiconductor laser light and the distribution shape of the second harmonic light, the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser 50 is generally used in the TE mode in the TM (Tr ansverse Magnetic wave: light wave in which the polarization direction is in the z-axis direction). A method of converting into a) mode and coupling to the incident surface of the wavelength conversion waveguide 54 is adopted. As a method of converting the semiconductor laser light from the TE mode to the TM mode, as shown in FIG. 13, a method of arranging the polarizer 60 between the collimator lens 51 and the focus lens 52, or as shown in FIG. As described above, a method of inserting the [lambda] / 2 wave plate 60 providing a phase difference of [lambda] / 2 to the semiconductor laser light between the collimator lens 51 and the focus lens 52 is adopted.
그런데 제13도에 도시된 바와 같이 편광자(60)를 삽입하여 반도체 레이저광을 TE 모드에서 TM 모드로 변환하는 방식은, 반도체 레이저광의 TE 모드 성분에 높은 손실을 가하면서 TM 모드의 반도체 레이저광을 발진시키므로 반도체 레이저(50)의 발진 임계치 전류의 대폭적인 증가 및 미분효율의 저하를 초래한다고 하는 문제가 있다.However, as shown in FIG. 13, the method of converting the semiconductor laser light from the TE mode to the TM mode by inserting the polarizer 60 provides a high loss to the TE mode component of the semiconductor laser light while applying the TM laser to the TM mode semiconductor laser light. The oscillation causes a problem that the oscillation threshold current of the semiconductor laser 50 is greatly increased and the differential efficiency is lowered.
한편, 제14도에 도시된 바와 같이, λ/2 파장판(59)을 삽입하여 반도체 레이저광을 TE 모드에서 TM 모드로 변환하는 방식은 λ/2 파장판(59)이 외부 공진기내에 있기 때문에 λ/2 파장판(59)의 투과손실에 의해 반도체 레이저 광원의 발진 임계치 전류의 증가 및 미분효율의 저하를 초래한다고 하는 문제가 있다.On the other hand, as shown in FIG. 14, the method of converting the semiconductor laser light from the TE mode to the TM mode by inserting the λ / 2 wave plate 59 is because the λ / 2 wave plate 59 is in the external resonator. There is a problem that the transmission loss of the λ / 2 wave plate 59 causes an increase in the oscillation threshold current of the semiconductor laser light source and a decrease in the differential efficiency.
반도체 레이저의 발진 임계치 전류의 증가 및 미분효율의 저하는 반도체 레이저의 동작전류가 증가하는 원인이 되므로 바람직하지 않다.An increase in the oscillation threshold current of the semiconductor laser and a decrease in the differential efficiency are not preferable because they cause an increase in the operating current of the semiconductor laser.
[발명의 개요][Overview of invention]
상기에 감안하여 본 발명은 반도체 레이저의 발진 임계치 전류의 증가 및 미분효과의 저하를 초래하지 않고, 단파장의 제2고조파광을 얻을 수 있는 파장변환 도파로형 레이저 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of the above, it is an object of the present invention to provide a wavelength conversion waveguide type laser device capable of obtaining a second harmonic light having a short wavelength without causing an increase in the oscillation threshold current of a semiconductor laser and a decrease in the differential effect.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반도체 레이저 광원으로서 TM 모드로 발진하고 또한 편광방향이 파장변환 도파로의 TM 모드 방향과 일치하는 반도체 레이저를 사용하는 것이다.In order to achieve the above object, the present invention is to use a semiconductor laser that oscillates in TM mode as the semiconductor laser light source and whose polarization direction coincides with the TM mode direction of the wavelength conversion waveguide.
본 발명의 제1의 파장변환 도파로형 레이저 장치는, 반도체 레이저광을 제2고조파광으로 변환하면서 전파하는 파장변환 도파로와, 출사면에서 반도체 레이저광을 TM 모드로 발진하고 또한 발진하는 반도체 레이저광의 편광방향이 상기 파장변환 도파로의 TM 모드 방향과 일치하도록 배치된 반도체 레이저 광원과, 상기 반도체 레이저 광원에서 출사된 반도체 레이저광을 상기 파장변환 도파로의 입사면에 집광하는 집광렌즈와, 상기 반도체 레이저 광원에서 출사된 반도체 레이저광을 공진하는 외부 공진기를 구비하고 있다.The first wavelength conversion waveguide type laser device of the present invention is a wavelength conversion waveguide that propagates while converting semiconductor laser light into second harmonic light, and a semiconductor laser light that oscillates and emits a semiconductor laser light in TM mode at an exit surface. A semiconductor laser light source disposed so that the polarization direction coincides with the TM mode direction of the wavelength conversion waveguide, a condensing lens for condensing the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser light source on the incident surface of the wavelength conversion waveguide, and the semiconductor laser light source And an external resonator for resonating the semiconductor laser light emitted from the laser beam.
제1의 파장변환 도파로형 레이저 장치에 의하면, 반도체 레이저광을 TE 모드에서 TM 모드로 변환할 필요가 없기 때문에, 모드 변환에 수반하는 손실을 억제할 수 있으므로 반도체 레이저 광원의 동작전류를 증가시키지 않고 단파장의 제2고조파광, 예를 들면 청색의 레이저광을 얻는 것이 가능하게 된다.According to the first wavelength conversion waveguide type laser device, since the semiconductor laser light does not need to be converted from the TE mode to the TM mode, the loss accompanying the mode conversion can be suppressed, without increasing the operating current of the semiconductor laser light source. The second harmonic light of short wavelength, for example, blue laser light, can be obtained.
상기 반도체 레이저 광원은 반도체 레이저광을 TM 모드로 자려발진하는 반도체 레이저인 것이 바람직하다.It is preferable that the said semiconductor laser light source is a semiconductor laser which oscillates a semiconductor laser light in TM mode.
이와 같이 하면, 반도체 레이저 광원으로서 자려발진하는 반도체 레이저를 사용하고 있기 때문에 불필요한 복수(輻射)의 원인으로 되는 발진기 전원을 사용하지 않아도 되므로 발진기 회로 및 불필요한 복사를 차단하기 위한 시일드 기구가 필요없게 된다. 이 때문에, 소형의 파장변환 도파로형 레이저 장치를 실현할 수 있다.This eliminates the need for using an oscillator power source that causes unnecessary pluralities, since the semiconductor laser that is self-oscillating is used as the semiconductor laser light source, thereby eliminating the need for an oscillator circuit and a shield mechanism for blocking unnecessary radiation. . For this reason, a small wavelength conversion waveguide type laser device can be realized.
상기 외부 공진기내에 브루스터(Brewster)면의 P 편광방향이 상기 반도체 레이저 광원에서 출사된 반도체 레이저광의 편광방향과 일치하도록 배치된 브루스터판을 구비하고 있는 것이 바람직하다.Preferably, the external resonator includes a Brewster plate arranged such that the P polarization direction of the Brewster surface coincides with the polarization direction of the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser light source.
브루스터판은 P 편광의 반도체 레이저광에 대하여 100%의 투과율이기 때문에, 브루스터판을 외부 공진기내에 배치하여도 반도체 레이저 광원의 발진 임계치 전류의 증가 및 미분효율의 저하를 초래하지 않고, 반도체 레이저 광원의 동작전류는 거의 증가하지 않으므로 고효율의 단파장 레이저광을 얻을 수가 있다.Since the Brewster plate has a transmittance of 100% with respect to the P-polarized semiconductor laser light, even if the Brewster plate is placed in the external resonator, the increase in the oscillation threshold current of the semiconductor laser light source and the deterioration of the differential efficiency are not caused. Since the operating current hardly increases, a high efficiency short wavelength laser light can be obtained.
제1의 파장변환 도파로형 레이저 장치에 있어서, 외부 공진기내에 배치되고, 반도체 레이저 광원에서 출사된 반도체 레이저광의 파장에 대하여 협대역(狹帶域)의 밴드패스특성을 가지는 밴드패스 필터를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와같이 하면 반도체 레이저 광원에서 출사되는 반도체 레이저광의 파장을 협대역으로 조정할 수가 있다.A first wavelength conversion waveguide type laser device comprising a band pass filter disposed in an external resonator and having a narrow band pass characteristic with respect to a wavelength of a semiconductor laser light emitted from a semiconductor laser light source. It is preferable. In this way, the wavelength of the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser light source can be adjusted to a narrow band.
외부 공진기내에 밴드패스 필터를 구비하는 대신에 브루스터판 1개의 면에 반도체 레이저 광원에서 출사된 반도체 레이저광의 파장에 대하여 협대역의 밴드패스 특성을 가지는 밴드패스 필터층이 설치되어 있어도 된다. 이와 같이 하면 반도체 레이저 광원의 발진 임계치 전류의 증가 및 미분효율의 저하의 억제와, 반도체 레이저광의 파장조정을 1개의 디바이스에 의해 실현할 수 있으므로, 파장변환 도파로형 레이저 장치의 컴팩트화를 도모할 수가 있다.Instead of providing a band pass filter in the external resonator, a band pass filter layer having narrow band pass characteristics with respect to the wavelength of the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser light source may be provided on one surface of the Brewster plate. In this way, the increase in the oscillation threshold current of the semiconductor laser light source, the reduction of the differential efficiency, and the wavelength adjustment of the semiconductor laser light can be realized by one device, so that the wavelength conversion waveguide laser device can be made compact. .
제1의 파장변환 도파로형 레이저 장치에 있어서, 반도체 레이저 광원은 상기 반도체 레이저 광원에서 출사된 반도체 레이저광이 상기 파장변환 도파로의 입사면에 브루스터각으로 입사하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 브루스터판을 설치하지 않고 반도체 레이저 광원의 발진임계치 전류의 증가 및 미분효율의 저하의 억제를 도모할 수가 있다.In the first wavelength conversion waveguide type laser device, the semiconductor laser light source is preferably arranged such that the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser light source is incident on the incident surface of the wavelength conversion waveguide at Brewster's angle. In this way, it is possible to suppress the increase in the oscillation threshold current of the semiconductor laser light source and the decrease in the differential efficiency without providing the Brewster plate.
제1의 파장변환 도파로형 레이저 장치에 있어서, 집광렌즈는 평탄면이 브루스터면인 반구상의 렌즈로 되고, 또한 브루스터면의 P 편광방향이 반도체 레이저 광원에서 출사된 반도체 레이저의 편광방향과 일치하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 집광렌즈가 브루스터판의 기능을 가지고 있으므로 브루스터판을 설치하지 않고, 반도체 레이저 광원의 발진 임계치 전류의 증가 및 미분효율 저하의 억제를 도모할 수가 있다.In the first wavelength conversion waveguide type laser device, the condenser lens is a hemispherical lens whose flat surface is the Brewster surface, and the P polarization direction of the Brewster surface is arranged so as to coincide with the polarization direction of the semiconductor laser emitted from the semiconductor laser light source. It is preferable that it is done. In this way, since the condenser lens has a function of the Brewster plate, it is possible to suppress the increase in the oscillation threshold current of the semiconductor laser light source and the decrease in the differential efficiency without providing the Brewster plate.
제1의 파장변환 도파로형 레이저 장치에 있어서, 집광렌즈는 평탄면이 브루스터면인 제1의 반구렌즈와 상기 제1의 반구렌즈의 평탄면과 대향하는 평탄면을 가지는 제2의 반구렌즈로 되는 구(球)렌즈이고, 브루스터면의 P 편광방향이 상기 반도체 레이저 광원에서 출사된 반도체 레이저광의 편광방향과 일치하도록 배치되어 있고, 제2의 반구렌즈의 평탄면에는 반도체 레이저 광원에서 출사된 반도체 레이저광의 파장에 대하여 협대역의 밴드패스 특성을 가지는 밴드패스 필터가 설치되어 있는 것이 바람직하다.In the first wavelength conversion waveguide type laser device, the condensing lens comprises a first hemisphere lens having a flat surface and a second hemisphere lens having a flat surface opposite to the flat surface of the first hemisphere lens. Is a spherical lens, and the P polarization direction of the Brewster surface is arranged to coincide with the polarization direction of the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser light source, and the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser light source is arranged on the flat surface of the second hemispherical lens. It is preferable that a band pass filter having a narrow band band pass characteristic with respect to the wavelength of light is provided.
이와 같이 하면, 집광렌즈가 브루스터판 및 밴드패스 필터의 기능을 가지고 있으므로 파장변환 도파로가 컴팩트하게 된다. 또 집광렌즈가 구렌즈이고, 상기 구렌즈를 반도체 레이저광의 광축에 대하여 회전하여도 초점위치가 어긋나지 않기 때문에, 반도체 레이저광을 파장변환 도파로에 집광한 상태로 브루스터면의 P 편광방향을 반도체 레이저 광원에서 출사된 반도체 레이저광의 편광방향과 일치시키는 작업 및 반도체 레이저광의 파장조정작업을 행할 수가 있으므로 이들의 작업이 용이하게 된다.In this way, the condensing lens has the functions of the Brewster plate and the bandpass filter, thereby making the wavelength conversion waveguide compact. Also, since the condenser lens is a spherical lens and the spherical lens is rotated with respect to the optical axis of the semiconductor laser light, the focal position is not shifted. Therefore, the P polarization direction of the Brewster surface is changed to the semiconductor laser light source while the semiconductor laser light is focused on the wavelength conversion waveguide. The operation of matching the polarization direction of the semiconductor laser light emitted from and the wavelength adjustment operation of the semiconductor laser light can be performed, thereby facilitating these operations.
제1의 파장변환 도파로형 레이저 장치에 있어서, 반도체 레이저 광원은 실굴절률 도파 구조의 활성층을 가지는 반도체 레이저, 활성층에 변형을 제공한 반도체 레이저, 외부에서 TM 모드와 평행한 편광방향에서 발진하는 반도체 레이저광의 입사를 받는 것에 의해 TM 모드로 발진하는 반도체 레이저광을 출사하는 반도체 레이저, 또는 DFB 반도체 레이저인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 출사면에서 반도체 레이저광을 TM 모드로 발진하는 반도체 레이저 광원을 확실하게 실현할 수 있다.In the first wavelength conversion waveguide type laser device, the semiconductor laser light source includes a semiconductor laser having an active layer of a real refractive index waveguide structure, a semiconductor laser providing strain to the active layer, and a semiconductor laser oscillating in a polarization direction parallel to the TM mode from the outside. It is preferable that it is a semiconductor laser or DFB semiconductor laser which emits the semiconductor laser light oscillating in TM mode by receiving light incident. By doing in this way, the semiconductor laser light source which oscillates a semiconductor laser light in TM mode from an emission surface can be reliably realized.
본 발명에 관한 제2의 파장변환 도파로형 레이저 장치는 반도체 레이저광을 제2고조파광에 변환하면서 전파하는 파장변환 도파로와, 발진하는 반도체 레이저광의 편광방향이 상기 파장변환 도파로의 TM 모드방향과 일치하도록 배치된 면 발광 반도체 레이저로 되는 반도체 레이저 광원과, 상기 반도체 레이저 광원에서 출사된 반도체 레이저광을 상기 파장변환 도파로의 입사면에 집광하는 집광렌즈와, 상기 반도체 레이저 광원에서 출사된 반도체 레이저광을 공진하는 외부 공진기를 구비하고 있다.In the second wavelength conversion waveguide laser device according to the present invention, the wavelength conversion waveguide propagating while converting the semiconductor laser light into the second harmonic light and the polarization direction of the oscillating semiconductor laser light coincide with the TM mode direction of the wavelength conversion waveguide. A semiconductor laser light source comprising a surface-emitting semiconductor laser arranged so as to be condensed, a condensing lens for condensing the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser light source onto the incident surface of the wavelength conversion waveguide, and a semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser light source. An external resonator for resonating is provided.
제2의 파장변환 도파로형 레이저 장치에 의하면, 반도체 레이저광을 TE 모드에서 TM 모드로 변환할 필요가 없기 때문에, 모드변환에 수반하는 손실을 억제할 수 있다. 반도체 레이저 광원의 동작전류를 증가시키지 않고 단파장의 제2고조파광, 예를 들면, 청색의 레이저광을 얻는 것이 가능하게 된다.According to the second wavelength conversion waveguide type laser device, since the semiconductor laser light does not need to be converted from the TE mode to the TM mode, the loss accompanying the mode conversion can be suppressed. It is possible to obtain short wavelength second harmonic light, for example, blue laser light, without increasing the operating current of the semiconductor laser light source.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다.The above and other objects and features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
[실시예]EXAMPLE
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성을 표시하고 있고, 제1도에 있어서, 10은 발진파장 860㎚의 실굴절귤 도파구조의 활성층을 가지고 TM 모드로 발진하는 반도체 레이저광을 출사면에서 출사하는 반도체 레이저 광원으로서의 반도체 레이저, 11은 반도체 레이저(10)에서 출사된 반도체 레이저광을 평행광으로 하는 제1의 콜리메이터 렌즈, 12는 브루스터면의 P 편광방향이 반도체 레이저(10)에서 출사된 반도체 레이저광의 편광방향과 일치하도록 배치된 두께 0.5밀리의 BK7 유리로 되는 브루스터판, 13은 브루스터판(12)을 투과한 반도체 레이저광을 파장변환 도파로(14)의 입사면에 집광하는 포커스 렌즈이다. 파장변환 도파로(14)는 LiTaO3기판(15)상에 형성되어 있고, 또, 파장변환 도파로(14)에는 파장 860㎚의 반도체 레이저광을 파장 460㎚의 제2고조파광으로 변환하기 위한 분극 반전영역(16)이 형성되어 있다. 또, 제1도에 있어서, 17은 파장변환 도파로(14)의 출사면에서 출사된 반도체 레이저광을 평행광으로 하는 제2의 콜리메이터 렌즈, 18은 반도체 레이저광을 회절격자(19)에 반사하는 동시에 제2고조파광을 출력하는 출력 미러이다.FIG. 1 shows the configuration of the wavelength conversion waveguide type laser device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 10 is an TM layer having an active layer having an oscillation wavelength of 860 nm and having a real refractive index waveguide structure. A semiconductor laser serving as a semiconductor laser light source for emitting oscillating semiconductor laser light from an emission surface, 11 is a first collimator lens having the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser 10 as parallel light, and 12 is a P polarization direction of the Brewster surface. The Brewster plate made of BK7 glass having a thickness of 0.5 millimeters arranged to coincide with the polarization direction of the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser 10, 13 converts the semiconductor laser light transmitted through the Brewster plate 12 into the wavelength conversion waveguide 14 Is a focus lens for condensing on the incident surface. The wavelength conversion waveguide 14 is formed on the LiTaO 3 substrate 15, and the wavelength conversion waveguide 14 has polarization inversion for converting semiconductor laser light having a wavelength of 860 nm into second harmonic light having a wavelength of 460 nm. The region 16 is formed. In FIG. 1, reference numeral 17 denotes a second collimator lens in which the semiconductor laser light emitted from the emission surface of the wavelength conversion waveguide 14 is parallel light, and 18 denotes reflection of the semiconductor laser light on the diffraction grating 19. It is an output mirror which outputs a second harmonic light at the same time.
회절격자(19)가 반도체 레이저광의 파장을 조정하는 기구, 반도체 레이저(10)의 출사면 및 출력 미러(18)에 의해 외부 공진기를 구성하기 때문에 반도체 레이저(10)의 출사면에 반도체 레이저광에 대하여 무반사의 코팅이 시행되고 있는 것 및 출력 미러(18)에 반도체 레이저광에 대하여 고반사로 제2고조파광에 대하여 무반사 코팅이 시행되고 있는 것에 대해서는 종래와 동일하다.Since the diffraction grating 19 constitutes an external resonator by the mechanism for adjusting the wavelength of the semiconductor laser light, the emission surface of the semiconductor laser 10 and the output mirror 18, the emission surface of the semiconductor laser 10 is applied to the semiconductor laser light. The antireflective coating is applied to the output mirror 18 and the antireflective coating is applied to the output mirror 18 with respect to the second harmonic light at high reflection with respect to the semiconductor laser light.
일반적으로, 반도체 레이저에 있어서는 TE 모드의 이득은 TM 모드의 이득보다도 충분히 높기 때문에 TE 모드로 발진한다. 그런데, 활성층의 전류밀도가 높은 상태나 활성층에 왜곡이 생긴 상태에서는 TM 모드의 이득이 높게 되므로, TE 모드와 함께 TM 모드도 발진할 수가 있다. 이 때문에, TE 모드에 손실을 가하면 TM 모드만을 발진시킬 수가 있다.In general, in the semiconductor laser, since the gain of the TE mode is sufficiently higher than the gain of the TM mode, oscillation is performed in the TE mode. By the way, in the state where the current density of the active layer is high or the distortion is generated in the active layer, the gain of the TM mode becomes high, so that the TM mode can also be oscillated together with the TE mode. For this reason, when a loss is added to the TE mode, only the TM mode can be started.
그러므로 제1실시예에 있어서는 외부 공진기내에 브루스터판(12)을 배치하고, 반도체 레이저(10)에서 발진하는 반도체 레이저광의 TE 모드에 손실을 주는 것에 의해, TM 모드발진을 실현하고 있다. 브루스터판(12)은 반도체 레이저광의 입사각이 브루스터각(BK7 유리의 경우, 대략 56°이다)으로 되도록 배치되어 있고, 이것에 의해 브루스터판(12)의 P 편광방향은 반도체 레이저(10)에서 출사되는 반도체 레이저광의 편광방향과 일치하고 있다.Therefore, in the first embodiment, TM mode oscillation is realized by disposing the Brewster plate 12 in the external resonator and causing the TE mode of the semiconductor laser light oscillated by the semiconductor laser 10 to be lost. The Brewster plate 12 is arranged so that the incident angle of the semiconductor laser light becomes the Brewster angle (approximately 56 degrees in the case of BK7 glass), whereby the P polarization direction of the Brewster plate 12 is emitted from the semiconductor laser 10. It coincides with the polarization direction of the semiconductor laser light.
또 상기 제1실시예에 있어 브루스터판(12)을 설치하지 않고 반도체 레이저(10)를 상기 반도체 레이저(10)에서 출사된 반도체 레이저광이 파장변환 도파로(14)의 입사면에 브루스터각으로 입사하도록 배치하여도 된다.In the first embodiment, the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser 10 is incident on the incident surface of the wavelength conversion waveguide 14 at the Brewster angle without providing the Brewster plate 12. It may be arranged so as to.
반도체 레이저(10)는 그 출사면에서 발진하는 TM 모드의 반도체 레이저광의 편광방향이 파장변환 도파로(14)의 TM 모드 방향과 일치하도록 배치되어 있다.The semiconductor laser 10 is arranged so that the polarization direction of the TM mode semiconductor laser light oscillating at its exit surface coincides with the TM mode direction of the wavelength conversion waveguide 14.
제2도는 본 발명의 제2실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성을 표시하고 있다. 제2실시예에 있어서는 제1실시예와 같은 구성요소에 대해서는 제1실시예와 같은 부호를 붙이는 것으로 설명은 생략한다.2 shows the configuration of the wavelength conversion waveguide type laser device according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the same components as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof is omitted.
제2실시예의 특징으로서, 반도체 레이저광의 파장을 조성하기 위하여, 제1실시예에 있어 회절격자(19)에 대신하여 브루스터판(12)과 포커스 렌즈(13) 사이에 파장 860㎚이 반도체 레이저광에 대하여 협대역의 밴드패스 특성을 가지는 밴드패스 필터(20)가 배치되어 있다. 밴드패스 필터(20)는 BK7 유리의 일면에 반도체 레이저광의 파장(대략 860㎚)에 대하여 협대역의 밴드패스 특성을 가질 수 있는 유전체 다층막이 형성되어, 상기 BK7 유리의 다른 면에 무반사의 코팅이 시행되는 것에 의해 제작되어 있다. 반도체 레이저광의 파장 조정은 반도체 레이저광이 밴드패스 필터(20)에 입사하는 각도를 조정하는 것에 의해 행한다.As a feature of the second embodiment, in order to create the wavelength of the semiconductor laser light, the wavelength of the semiconductor laser light is 860 nm between the Brewster plate 12 and the focus lens 13 in place of the diffraction grating 19 in the first embodiment. A band pass filter 20 having a narrow band band pass characteristic is disposed. The bandpass filter 20 has a dielectric multilayer film formed on one surface of the BK7 glass, which can have a narrow band passband characteristic with respect to the wavelength of the semiconductor laser light (approximately 860 nm), so that the antireflective coating is applied on the other side of the BK7 glass. It is produced by being carried out. The wavelength adjustment of the semiconductor laser light is performed by adjusting the angle at which the semiconductor laser light is incident on the band pass filter 20.
제2실시예에 있어서는, 반도체 레이저(10)와 출력 미러(18)에 의하여 외부 공진기를 구성하기 때문에 반도체 레이저(10)의 출사면에 반도체 레이저광에 대하여 무반사의 코팅이 시행되어 있는 동시에, 출력 미러(18)에 반도체 레이저광에 대하여 고반사로 제2고조파광에 대하여 무반사 코팅층이 형성되어 있다.In the second embodiment, since the external resonator is constituted by the semiconductor laser 10 and the output mirror 18, the antireflection coating is applied to the emission surface of the semiconductor laser 10 with respect to the semiconductor laser light, and the output The antireflection coating layer is formed on the mirror 18 with respect to the second harmonic light with high reflection with respect to the semiconductor laser light.
제3도는 본 발명의 제3실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성을 표시하고 있다. 제3실시예에 있어서는, 제1실시예 또는 제2실시예와 같은 구성요소에 대해서는 제1실시예 또는 제2실시예와 같으 부호를 붙이고 설명은 생략한다.3 shows the configuration of the wavelength conversion waveguide type laser device according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the same components as in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals as in the first or second embodiment, and description is omitted.
제3실시예의 특징으로서, 제2실시예의 기능을 손상시키지 않고도 광학계를 간소화하고 소형화를 도모하기 위해 브루스터판(12)에서 LiTaO3기판(15)측의 면에 밴드패스 필터층(21)이 설치되어 있다. 즉, 브루스터판(12)에 있어 반도체 레이저(10)측의 면은 기초이고, LiTaO3기판(15)측의 면에는 반도체 레이저광의 파장(대략 860㎚)에 대하여 협대역의 밴드패스 특성을 가질 수 있는 유전체 다층막이 형성되어 있다. 제6도에 도시하는 바와 같이 브루스터판(12)의 투과특성은 브루스터각의 근방에서는 P 편광에 대한 투과율이 대략 100%에 가까운 특성을 표시하는 한편, S 편광에 대해서는 10 수 퍼센트의 손실을 주는 특성을 표시하고 있다. 따라서, 브루스터각 근방에 있어서는 반도체 레이저광의 입사각을 적게 바꾸는 것에 의해, 브루스터판(12)의 기능을 손상하지 않고 최적한 밴드패스 특성을 얻을 수가 있으므로 1개의 디바이스에 의해 P 편광에 대하여 대략 100%의 투과율을 확보하면서 반도체 레이저광의 파장조정을 행할 수가 있다.As a feature of the third embodiment, the bandpass filter layer 21 is provided on the surface of the LiTaO 3 substrate 15 side of the Brewster plate 12 in order to simplify and miniaturize the optical system without impairing the function of the second embodiment. have. That is, the surface on the side of the semiconductor laser 10 in the Brewster plate 12 is the base, and the surface on the side of the LiTaO 3 substrate 15 has narrow band pass characteristics with respect to the wavelength of the semiconductor laser light (approximately 860 nm). A dielectric multilayer film that can be formed is formed. As shown in FIG. 6, the transmission characteristic of the Brewster plate 12 shows a characteristic near 100% of transmittance for P polarization near the Brewster angle, while giving a loss of 10 several percent for S polarization. Characteristic is displayed. Therefore, by changing the incident angle of the semiconductor laser light in the vicinity of the Brewster angle, an optimum bandpass characteristic can be obtained without impairing the function of the Brewster plate 12, so that approximately 100% of P polarization can be achieved by one device. The wavelength of the semiconductor laser light can be adjusted while ensuring the transmittance.
제3실시예에 있어서는, 반도체 레이저(10)와 파장변환 도파로(14)의 출사면(15a)에 의해 외부 공진기를 구성하기 위해 반도체 레이저(10)의 출사면에 반도체 레이저광에 대하여 무반사 코팅이 시행되고 있는 동시에, 파장변환 도파로(14)의 출사면(15a)에 반도체 레이저광에 대하여 고반사로 제2고조파광에 대하여 무반사 코팅이 시행되고 있다.In the third embodiment, the antireflective coating is applied to the emission surface of the semiconductor laser 10 with respect to the semiconductor laser light in order to configure the external resonator by the emission surface 15a of the semiconductor laser 10 and the wavelength conversion waveguide 14. At the same time, the emission surface 15a of the wavelength conversion waveguide 14 is subjected to high reflection with respect to the semiconductor laser light and antireflective coating is applied to the second harmonic light.
제4도는 본 발명의 제4실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성을 표시하고 있다. 제4실시예에 있어서도, 제1실시예 또는 제2실시예와 같은 구성요소에 대해서는 제1실시예 또는 제2실시예와 같은 부호를 붙이는 것으로 설명은 생략한다.4 shows the configuration of the wavelength conversion waveguide type laser device according to the fourth embodiment of the present invention. Also in the fourth embodiment, the same components as in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals as in the first or second embodiment, and description thereof is omitted.
제4실시예의 특징으로서, 제2실시예의 기능을 손상시키지 않고도 광학계를 보다 간소화하여 파장변환 도파로형 레이저 장치의 한층 더 컴팩트화를 도모하기 위해 제2실시예에 있어 제1의 콜리메이터 렌즈(11), 브루스터판(12), 투과필터(20) 및 포커스 렌즈(13)의 기능을 함께 갖는 구상(球狀)의 마이크로렌즈(22)를 설치하고 있다.As a feature of the fourth embodiment, the first collimator lens 11 in the second embodiment is further simplified to further simplify the optical system without impairing the function of the second embodiment to further compact the wavelength conversion waveguide type laser device. And a spherical microlens 22 having the functions of the Brewster plate 12, the transmission filter 20, and the focus lens 13 are provided.
제5도는 구상의 마이크로렌즈(22)의 분해구조를 표시하고 있고, 상기 마이크로렌즈(22)는 직경 5㎜의 BK7 유리로 되는 제1의 반구렌즈(22a)와 제2의 반구렌즈(22b)가 두께 약 0.1㎜의 링 형상의 스페이서(22c)를 통하여 일체화되고 있다. 또한 마이크로렌즈(22)는 제1 및 제2의 반구렌즈(22a,22b)와 스페이서(22c)에 의해 진구상(眞球狀)으로 형성되어 있다. 제1의 반구렌즈(22a)의 평탄면은 BK7 유리의 기초상태로 되는 브루스터면이고, 제2의 반구렌즈(22b)의 평탄면에는 반도체 레이저광의 파장(대략 860㎚)에 대하여 협대역의 밴드패스 특성을 가지는 유전체 다층막이 코팅되어 있다. 마이크로렌즈(22)는 제1의 반구렌즈(22a)의 평탄면(브루스터면)의 P 편광방향이 반도체 레이저 광원(10)에서 출사된 반도체 레이저광의 편광방향과 일치하도록 배치되어 있다.5 shows an exploded structure of the spherical microlenses 22. The microlenses 22 are the first hemisphere lens 22a and the second hemisphere lens 22b made of BK7 glass having a diameter of 5 mm. Is integrated through a ring-shaped spacer 22c having a thickness of about 0.1 mm. The microlenses 22 are formed in a spherical shape by the first and second hemispherical lenses 22a and 22b and the spacers 22c. The flat surface of the first hemispheric lens 22a is a Brewster surface which is the base state of BK7 glass, and the flat surface of the second hemispherical lens 22b has a narrow band with respect to the wavelength of the semiconductor laser light (approximately 860 nm). A dielectric multilayer film having a pass characteristic is coated. The microlenses 22 are arranged such that the P polarization direction of the flat surface (brewer surface) of the first hemisphere lens 22a coincides with the polarization direction of the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser light source 10.
반도체 레이저(10)에서 출사된 반도체 레이저광을 파장변환 도파로(14)에 집광하기 위해 마이크로렌즈(22)는 제1의 반구렌즈(22a)의 평탄면 및 제2의 반구렌즈(22b)의 평탄면이 함께 상기 반도체 레이저광에 대하여 브루스터각으로 될 수 있는 위치에 배치되어 있다. 또, 상기 반도체 레이저광의 파장조정은 마이크로렌즈(22)를 회전하는 것에 의해 행한다. 제4실시예에 있어서는, 전구상의 마이크로렌즈(22)가 사용되고 있기 때문에 상기 마이크로렌즈(22)를 상기 반도체 레이저광의 광축에 대하여 회전하여도 마이크로렌즈(22)의 초점위치 변위는 생기지 않는다. 이 때문에 반도체 레이저(10)에서 출사된 반도체 레이저광을 파장변환 도파로(14)의 입사면에 집광한 상태에서 파장조정을 할 수가 있다.In order to focus the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser 10 onto the wavelength conversion waveguide 14, the microlens 22 has a flat surface of the first hemisphere lens 22a and a flat surface of the second hemisphere lens 22b. Surfaces are placed together at positions that can be Brewster's angle with respect to the semiconductor laser light. The wavelength adjustment of the semiconductor laser light is performed by rotating the microlens 22. In the fourth embodiment, since the bulb-shaped microlens 22 is used, even if the microlens 22 is rotated with respect to the optical axis of the semiconductor laser light, the focal position displacement of the microlens 22 does not occur. For this reason, wavelength adjustment can be performed in the state which condensed the semiconductor laser light radiate | emitted from the semiconductor laser 10 to the incident surface of the wavelength conversion waveguide 14.
제7도는 제4실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치 및 종래의 파장변환 도파로형 레이저 장치의 입출력 특성을 표시하고 있다. 제4실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치에 의하면, 동작전류가 100㎃일 때에 3.5㎽의 청색 레이저광을 얻을 수 있었다.FIG. 7 shows the input / output characteristics of the wavelength conversion waveguide type laser device and the conventional wavelength conversion waveguide type laser device according to the fourth embodiment. According to the wavelength conversion waveguide type laser device according to the fourth embodiment, blue laser light of 3.5 mA can be obtained when the operating current is 100 mA.
또한 상기 제1∼제4실시예에 있어서는, 파장변환 도파로(14)를 형성하는 기판으로서 LiTaO3기판(15)을 사용하였으나, 이것에 대신하여 LiNbO3기판이나 KTP 기판 등의 다른 비선형 광학결정으로 되는 기판을 사용하여도 된다.In the first to fourth embodiments, the LiTaO 3 substrate 15 was used as the substrate for forming the wavelength conversion waveguide 14, but instead of other nonlinear optical crystals such as a LiNbO 3 substrate or a KTP substrate. You may use the board | substrate which becomes.
상기 제1∼제4의 실시예에 있어서는 펄스전원에 의해 구동되는 반도체 레이저(10)를 사용하였으나, 이하 설명하는 제5∼제7의 실시예에 있어서는 DC 전원에 의해 구동되어 펄스발진(자려발진)하는 반도체 레이저를 사용하고 있다.In the first to fourth embodiments, the semiconductor laser 10 driven by the pulse power source is used. In the fifth to seventh embodiments described below, the pulsed oscillation is driven by the DC power source. Is using a semiconductor laser.
일반적으로, 제2고조파광으로의 변환효율은 기본파의 파워밀도에 비례하기 때문에 기본파, 즉 반도체 레이저광의 출력이 클수록 높은 변환효율을 얻을 수 있다. 반도체 레이저에 있어서는, CW(continuous wave) 구동보다도 펄스 구동쪽이 고출력을 얻게 된다. 따라서, 펄스의 반복 주파수가 충분히 높으면(수백 ㎒ 이상), 제2고조파광의 평균출력으로서는 CW 구동의 반도체 레이저를 사용하는 것보다도 펄스구동의 반도체 레이저를 사용하는 쪽이 높은 출력을 얻을 수가 있다.In general, since the conversion efficiency to the second harmonic light is proportional to the power density of the fundamental wave, the higher the output of the fundamental wave, that is, the semiconductor laser light, the higher the conversion efficiency can be obtained. In the semiconductor laser, the pulse driving side obtains higher output than the CW (continuous wave) driving. Therefore, if the repetition frequency of the pulse is sufficiently high (hundreds of MHz or more), the output of the pulse driving semiconductor laser can be higher than that of the CW driving semiconductor laser as the average output of the second harmonic light.
그런데 반도체 레이저에서 높은 출력의 반도체 레이저광을 얻기 위해서는 큰 진폭의 전류에 의해 반도체 레이저를 구동할 필요가 있다. 그러나 높은 주파수이면서 큰 진폭의 전류에 의해 반도체 레이저를 구동하는 발진기 전원은 필요없는 복사가 크므로 필요없는 복사를 차단하지 않으면 안된다. 그러나 한정된 공간에 있어서 필요없는 복사에 대하여 충분한 시일드 효과를 가지게 하는 것은 일반용의 기기에 있어서는 매우 곤란하다.However, in order to obtain a high output semiconductor laser light from the semiconductor laser, it is necessary to drive the semiconductor laser by a large amplitude current. However, the oscillator power source driving the semiconductor laser by the high frequency and the large amplitude current has a large amount of unnecessary radiation, so the unnecessary radiation must be blocked. However, it is very difficult for general purpose equipment to have a sufficient shielding effect against unnecessary radiation in a limited space.
그러므로 이하 제5∼제7의 실시예에 있어서는 반도체 레이저 광원으로서 발진기 전원에 의해 펄스 구동되는 반도체 레이저에 대신하여 DC 전원에 의해 구동되어 펄스발진(자려발진)하는 반도체 레이저를 사용한다.Therefore, in the fifth to seventh embodiments, a semiconductor laser that is driven by a DC power source and pulsed (self oscillates) is used in place of the semiconductor laser pulsed by the oscillator power source as the semiconductor laser light source.
제8도는 본 발명의 제5실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성을 표시하고 있다. 제5실시예에 있어서는, 제1실시예 또는 제2실시예와 같은 구성요소에 대해서는 제1실시예 또는 제2실시예와 같은 부호를 붙이는 것에 의해 설명은 생략한다.8 shows the configuration of the wavelength conversion waveguide type laser device according to the fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, the same components as in the first embodiment or the second embodiment are denoted by the same reference numerals as in the first or second embodiment, and description thereof is omitted.
제5실시예의 특징으로서, 반도체 레이저 광원으로서 자려발진하는 반도체 레이저(30)를 사용하고 있다. 이것에 의해, 반도체 레이저를 펄스 구동하기 위한 발진기 전원을 사용하지 않아도 되기 때문에 상기 불필요한 복사의 문제를 해결할 수 있다. 게다가, 발진기 회로가 필요없게 되므로 소형의 파장변환 도파로형 레이저 장치를 실현할 수가 있다.As a feature of the fifth embodiment, a semiconductor laser 30 that self oscillates as a semiconductor laser light source is used. This eliminates the need for using an oscillator power supply for pulse driving a semiconductor laser, thereby solving the problem of unnecessary radiation. In addition, since the oscillator circuit is not required, a small wavelength conversion waveguide type laser device can be realized.
CD 플레이어 등의 광원으로서 사용되고 있는 이득 도파 구조를 가지는 자려발진형 반도체 레이저는 일반적으로 평균 출력이 대략 5㎽(펄스 피크 출력은 20㎽ 정도이다) 이하에서는 자려발진 상태에 있으나, 평균출력이 대략 5㎽ 이상으로 되면 자려발진하지 않게 된다. 그런데 본 실시예에 있어서는 실굴절률 도파로 구조를 가지는 반도체 레이저(30)를 사용하고 있으므로 평균출력이 수백 ㎽(펄스피크 출력은 1W 정도이다)로 될 때까지 자려발진이 계속한다. 상기한 바와 같이, 제2고조파광에의 변환효율은 기본파의 파워밀도에 비례하기 때문에 파장변환 도파로형 레이저 장치의 광원으로서는 고펄스 출력을 얻게 되는 실굴절률 도파로 구조를 가지는 반도체 레이저가 적합하다. 본 실시예에 있어 반도체 레이저(30)는 발진파장 860㎚의 실굴절률 도파구조의 활성층을 가지고 있다.A self-oscillating semiconductor laser having a gain waveguide structure used as a light source of a CD player or the like generally has an autonomous state at an average power of about 5 mW or less (a pulse peak output is about 20 mW), but has an average power of about 5 mW. If you are over 자 will not be a rash. However, in this embodiment, since the semiconductor laser 30 having the real refractive index waveguide structure is used, self-oscillation continues until the average output becomes several hundreds of kilowatts (the pulse peak output is about 1 W). As described above, since the conversion efficiency to the second harmonic light is proportional to the power density of the fundamental wave, a semiconductor laser having a real refractive index waveguide structure that obtains a high pulse output is suitable as a light source of the wavelength conversion waveguide type laser device. In this embodiment, the semiconductor laser 30 has an active layer of a real refractive index waveguide structure having an oscillation wavelength of 860 nm.
제11도는 자려발진하는 반도체 레이저(30)의 광출력 파형을 표시하고 있고, 피크 펄스 출력은 1W(평균출력은 100㎽이다), 펄스 주파수는 2㎓이다.11 shows the light output waveform of the self-oscillating semiconductor laser 30. The peak pulse output is 1W (average output is 100 Hz) and the pulse frequency is 2 Hz.
제5실시예에 있어서는 파장변환 도파로(31)는 KTP 기판(32)의 Ka 이온이 주기적으로 Rb 이온에 의해 치환되는 것에 의해 형성되어 있다. 또 KTP 기판(32)에 있어서는 Ka→Rb의 이온교환이 행하여지게 되지만, LiNbO3기판 또는 LiTaO3기판에 있어서는 Li→H의 이온교환이 행하여진다. 기판면에 대하여 평행한 x축 또는 y축 방향보다 기판면에 대하여 수직인 z축 방향으로 이온을 신속히 확산시키기 때문에 파장변환 도파로(31)는 KTP 기판(31)의 z면 상에 형성한다. KTP 기판(31)의 결정은 정의 복굴절성을 가지고 있기 때문에 z축 방향의 굴절률은 x축 방향 또는 y축 방향의 굴절률보다도 높게 된다. 또, KTP 기판(31)의 결정은 z축에 관계하는 비선형 광학정수가 높다.In the fifth embodiment, the wavelength conversion waveguide 31 is formed by periodically replacing Ka ions of the KTP substrate 32 with Rb ions. In the KTP substrate 32, ion exchange of Ka → Rb is performed. On the LiNbO 3 substrate or LiTaO 3 substrate, ion exchange of Li → H is performed. The wavelength conversion waveguide 31 is formed on the z surface of the KTP substrate 31 because the ions diffuse quickly in the z-axis direction perpendicular to the substrate surface rather than in the x-axis or y-axis direction parallel to the substrate surface. Since the crystal of the KTP substrate 31 has positive birefringence, the refractive index in the z-axis direction is higher than that in the x-axis direction or the y-axis direction. In addition, the crystal of the KTP substrate 31 has a high nonlinear optical constant related to the z-axis.
제5실시예에 있어서는, 반도체 레이저(30)와 파장변환 도파로(31)에 의해 외부 공진기를 구성하기 위해 반도체 레이저(30)의 출사면에 반도체 레이저광에 대하여 무반사의 코팅이 시행되고 파장변환 도파로(31)의 입사면(31a)에 반도체 레이저광에 대하여 고반사로 제2고조파광에 대하여 무반사의 코팅이 시행되고 있다.In the fifth embodiment, the antireflection coating is applied to the emission surface of the semiconductor laser 30 with respect to the semiconductor laser light to form an external resonator by the semiconductor laser 30 and the wavelength conversion waveguide 31 and the wavelength conversion waveguide The antireflection coating is applied to the incident surface 31a of (31) with respect to the second harmonic light with high reflection with respect to the semiconductor laser light.
제2실시예와 동일, 반도체 레이저(30)는 그 출사면에서 발진하는 TM 모드의 반도체 레이저광의 편광방향이 파장변환 도파로(31)의 TM 모드 방향과 일치하도록 배치되어 있다.As in the second embodiment, the semiconductor laser 30 is disposed so that the polarization direction of the TM mode semiconductor laser light oscillating at its exit surface coincides with the TM mode direction of the wavelength conversion waveguide 31.
또 브루스터판(12)은 반도체 레이저광의 입사각이 브루스터각으로 되도록 배치되어 있고, 이것에 의해 브루스터판(12)의 P 편광방향은 반도체 레이저(30)에서 출사되는 반도체 레이저광의 편광방향과 일치하고 있다.The Brewster plate 12 is arranged so that the incident angle of the semiconductor laser light becomes the Brewster angle, whereby the P polarization direction of the Brewster plate 12 coincides with the polarization direction of the semiconductor laser light emitted from the semiconductor laser 30. .
자려발진하는 반도체 레이저(30)의 발진상태는 다수 종(從)모드이나, 제5실시예와 같이 외부 공진기내에 협대역의 밴드패스 필터(20)를 설치하면 반도체 레이저(30)는 밴드패스 필터(20)에 의해 선택된 파장으로 단일 종모드 발진한다.The oscillation state of the self-oscillating semiconductor laser 30 is in a multiple mode, but as in the fifth embodiment, when the narrow band bandpass filter 20 is installed in an external resonator, the semiconductor laser 30 is a bandpass filter. Single-mode oscillation at the wavelength selected by (20).
제12도는 제5실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 입출력 특성(○표시)을 하고 있다. 횡축은 파장변환 도파로(31)로의 입력 Pω로서의 반도체 레이저(30)의 평균출력을 표시하고, 종축은 파장변환 도파로에서의 제2고조파광의 평균출력 P2ω를 표시한다. 제12도에 있어서는 비교를 위하여 CW 발진하는 반도체 레이저를 광원으로서 사용한 경우의 입출력 특성(●표시)도 표시하고 있다.12 shows input / output characteristics (○ mark) of the wavelength conversion waveguide type laser device according to the fifth embodiment. The horizontal axis represents the average output of the semiconductor laser 30 as the input Pω to the wavelength conversion waveguide 31, and the vertical axis represents the average output P 2 ω of the second harmonic light in the wavelength conversion waveguide. In FIG. 12, the input / output characteristics (#) are also shown in the case where a semiconductor laser CW oscillating is used as a light source for comparison.
자려발진하지 않는 반도체 레이저를 광원으로서 사용한 경우에는 반도체 레이저의 출력이 100㎽일 때의 파장변환 도파로(31)에서의 제2고조파광의 출력은 5㎽이다. 한편, 제5실시예와 같이 자려발진하는 반도체 레이저를 광원으로서 사용한 경우에는 반도체 레이저의 평균출력이 100㎽일 때의 파장변환 도파로(31)에서의 제2고조파광의 출력은 50㎽이다. 자려발진하는 반도체 레이저를 파장변환 도파로형 레이저 장치의 광원으로 사용하는 것에 의해 10배의 변환효율을 얻게 되는 것을 알게 된다.In the case where a self-oscillating semiconductor laser is used as a light source, the output of the second harmonic light in the wavelength conversion waveguide 31 when the output of the semiconductor laser is 100 mW is 5 mW. On the other hand, when the self-oscillating semiconductor laser is used as the light source as in the fifth embodiment, the output of the second harmonic light in the wavelength conversion waveguide 31 when the average output of the semiconductor laser is 100 mW is 50 mW. By using the self-oscillating semiconductor laser as a light source of the wavelength conversion waveguide type laser device, it is found that the conversion efficiency of 10 times is obtained.
또한 광원으로 되는 반도체 레이저가 자려발진하고 있으면 제2고조파광도 반도체 레이저의 자려발진 주파수와 같은 주파수(수 ㎓)로 변조된다. 그러나 본 실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치를 광디스크 장치의 광원으로 사용하는 경우 제2고조파광의 주파수는 광디스크 장치의 신호주파수(수십 ㎒)보다 충분히 높으므로 영향은 없다.When the semiconductor laser serving as the light source is self oscillating, the second harmonic light is also modulated at the same frequency (several Hz) as that of the semiconductor laser. However, when the wavelength conversion waveguide type laser device according to the present embodiment is used as a light source of the optical disk device, the frequency of the second harmonic light is sufficiently higher than the signal frequency (tens of MHz) of the optical disk device.
광디스크 장치 등의 광원으로서 파장변환 도파로형 레이저 장치를 사용하기 위해서는 소형이 아니면 안된다.In order to use the wavelength conversion waveguide type laser device as a light source such as an optical disk device, it must be small.
제9도는 제5실시예의 기능을 손상시키지 않고도 광학계를 간소화하여 소형화를 도모한 제6실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성을 도시하고 있다. 제6실시예는 제3실시예와 제5실시예를 합한 구조이므로 제3실시예 또는 제5실시예와 같은 구성요소에 대해서는 같은 부호를 붙이는 것으로 설명은 생략한다.9 shows the configuration of the wavelength conversion waveguide type laser device according to the sixth embodiment, in which the optical system is simplified and downsized without impairing the function of the fifth embodiment. Since the sixth embodiment is a structure in which the third embodiment and the fifth embodiment are combined, the same components as in the third or fifth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
제10도는 제5실시예의 기능을 손상시키지 않고도 광학계를 더욱 간소화하여 한층 더 소형화를 도모한 제7실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치의 구성을 도시하고 있다.FIG. 10 shows the configuration of the wavelength conversion waveguide type laser device according to the seventh embodiment, which further simplifies the optical system without further impairing the function of the fifth embodiment to further miniaturize.
제7실시예에 있어서는, 제5실시예에 있어 제1의 콜리메이터 렌즈(11), 브루스터판(12), 밴드패스 필터(20) 및 포커스 렌즈(13)의 기능을 합하여 가진 직경 5㎜의 구상 마이크로렌즈(33)를 설치하고 있다. 제7실시예에 있어 구상의 마이크로렌즈(32)가 제4실시예에 있어 구상의 마이크로렌즈(22)와 다른 것은 스페이서(22c)가 설치되어 있지 않는 점과, 제1의 반구렌즈(33a) 및 제2의 반구렌즈(33b)만에 의해 진구상으로 형성되어 있는 점이다. 제7실시예의 마이크로렌즈(33)에 있어서도, 제4실시예의 마이크로렌즈(22)와 마찬가지로, 제1의 반구렌즈(33a)의 평탄면은 BK7 유리의 기초상태로 되는 브루스터면이고, 제2의 반구렌즈(33b)의 평탄면에는 반도체 레이저광의 파장(대략 86㎚)에 대하여 협대역의 밴드패스 특성을 가지는 유전체 다층막이 코팅되어 있다.In the seventh embodiment, in the fifth embodiment, a sphere having a diameter of 5 mm having the functions of the first collimator lens 11, the Brewster plate 12, the bandpass filter 20, and the focus lens 13 in combination The microlens 33 is provided. The spherical microlens 32 in the seventh embodiment is different from the spherical microlens 22 in the fourth embodiment in that the spacer 22c is not provided and the first hemispherical lens 33a is provided. And only the second hemispherical lens 33b is formed in a true spherical shape. Also in the microlens 33 of the seventh embodiment, similarly to the microlens 22 of the fourth embodiment, the flat surface of the first hemisphere lens 33a is the Brewster surface which becomes the basic state of BK7 glass, The flat surface of the hemispherical lens 33b is coated with a dielectric multilayer film having narrow band pass characteristics with respect to the wavelength of the semiconductor laser light (approximately 86 nm).
제6실시예 및 제7실시예에 관한 파장변환 도파로형 레이저 장치에 있어서도, 제5실시예의 파장변환 도파로형 레이저 장치와 동등한 성능을 얻게 된다.Also in the wavelength conversion waveguide type laser device according to the sixth and seventh embodiments, the performance equivalent to that of the wavelength conversion waveguide type laser device of the fifth embodiment is obtained.
또한 상기 각 실시예에 있어서는, 브루스터판(12), 밴드패스 필터(20) 및 마이크로렌즈(22,33)의 재료로서는 BK7 유리를 사용하였으나, 이것에 대신하여 다른 광학유리, 광학수지 또는 유기재료를 사용하여도 같은 효과를 얻을 수가 있다.In each of the above embodiments, BK7 glass was used as the material of the Brewster plate 12, the bandpass filter 20, and the microlenses 22 and 33, but other optical glass, optical resins or organic materials were used instead. You can get the same effect by using.
또 상기 각 실시예에 있어서는 반도체 레이저(10,30)로서, 실굴절률 도파구조의 활성층을 가지는 반도체 레이저를 사용하였으나, 이 실굴절률 도파구조의 반도체 레이저(10,30)에 있어서는 전류 협착층에 반도체 레이저광에 대하여 투명으로 되는 재료를 사용하여 광의 저손실화를 도모하기 위해 TE 모드와 TM 모드의 이득차가 작으므로 TM 모드 발진을 얻게 된다.In each of the above embodiments, a semiconductor laser having an active layer having a real refractive index waveguide structure is used as the semiconductor lasers 10 and 30. However, in the semiconductor lasers 10 and 30 having a real refractive index waveguide structure, a semiconductor is formed in the current confinement layer. TM mode oscillation is obtained because the gain difference between the TE mode and the TM mode is small in order to reduce the loss of light by using a material that is transparent to the laser light.
실굴절률 도파구조의 활성층을 가지는 반도체 레이저(10,30)에 대신하여 활성층에 변형을 준 반도체 레이저, 외부에서 TM 모드의 레이저광이 주입된 반도체 레이저 또는 DFB(Distributed Feedback:분포귀환)형 반도체 레이저를 사용하여도 된다.A semiconductor laser in which the active layer is deformed in place of the semiconductor lasers 10 and 30 having an active layer having a real refractive index waveguide structure, a semiconductor laser into which a TM mode laser light is injected from outside, or a DFB type semiconductor laser. May be used.
활성층에 변형을 준 반도체 레이저는 활성층에 변형을 주어서 밴드 구조를 바꾸는 것에 의해 TM 모드의 이득을 높게 하고, 이것에 의해 TM 모드발진을 얻게 된다.The semiconductor laser having a strain on the active layer increases the TM mode gain by changing the band structure by straining the active layer, thereby obtaining TM mode oscillation.
외부에서 TM 모드의 레이저광이 주입되는 반도체 레이저에 의하면, TM 모드의 이득이 높게 되므로 TM 모드 발진을 얻게 된다.According to the semiconductor laser in which the TM mode laser light is injected from the outside, TM mode oscillation is obtained because the TM mode gain is high.
DEF 반도체 레이저는 TM 모드에 귀환이 행하여지도록 설계된 격자에 의해 TM 모드의 이득을 높게 하고, 이것에 의해 TM 모드 발진을 얻게 된다.The DEF semiconductor laser increases the gain of the TM mode by a grating designed to be fed back to the TM mode, thereby obtaining TM mode oscillation.
또 제1∼제4실시예에 있어서, 반도체 레이저(10)로서 면발광 반도체 레이저를 사용하여도 된다. 이 경우에는 상기 면발광 반도체 레이저에서 발진하는 반도체 레이저광의 편광방향이 파장변환 도파로(14)의 TM 모드 방향과 일치하도록 배치한다.In the first to fourth embodiments, a surface emitting semiconductor laser may be used as the semiconductor laser 10. In this case, the polarization direction of the semiconductor laser light oscillated by the surface emitting semiconductor laser is arranged so as to coincide with the TM mode direction of the wavelength conversion waveguide 14.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5754194 | 1994-03-28 | ||
| JP94-057541 | 1994-03-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR0174775B1 true KR0174775B1 (en) | 1999-04-01 |
Family
ID=13058633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019950004102A KR0174775B1 (en) | 1994-03-28 | 1995-02-28 | Lasing system with wavelength=conversion waveguide |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR0174775B1 (en) |
| CN (1) | CN1116724C (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100734831B1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-07-03 | 한국전자통신연구원 | Wavelength conversion device using TM-mode laser diode and fabricating method thereof |
| KR101424601B1 (en) * | 2014-01-27 | 2014-08-01 | 주식회사 엘티에스 | Apparatus for transforming laser beam using optical waveguide film |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100547897B1 (en) * | 2003-06-30 | 2006-01-31 | 삼성전자주식회사 | Tunable Laser Device |
| CN101165584B (en) * | 2006-10-19 | 2011-03-23 | 精工爱普生株式会社 | Light source device and image displaying device |
| US7457031B1 (en) * | 2007-07-20 | 2008-11-25 | Corning, Incorporated | Optical configurations for wavelength-converted laser sources |
| US8073024B2 (en) * | 2007-07-30 | 2011-12-06 | Mitsubishi Electronics Corporation | Wavelength conversion laser device |
| EP3007288B1 (en) * | 2013-06-06 | 2021-07-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Waveguide-type laser device |
| CN106505280A (en) * | 2016-11-17 | 2017-03-15 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | A kind of millimeter wave multi-frequency multi-mode mode excitation device |
| CN108321670B (en) * | 2018-03-22 | 2023-12-01 | 华南理工大学 | Cascaded pumped microcavity laser |
| CN109638640B (en) * | 2019-01-08 | 2020-08-14 | 惠州学院 | Semiconductor laser device |
| CN111244758A (en) * | 2020-01-22 | 2020-06-05 | 上海交通大学 | Silicon-based narrow-linewidth high-power external cavity laser based on transverse magnetic mode |
| CN112630876B (en) * | 2020-12-04 | 2022-03-04 | 西安电子科技大学 | Microsphere lens for generating and focusing columnar polarized light |
-
1995
- 1995-02-28 KR KR1019950004102A patent/KR0174775B1/en not_active IP Right Cessation
- 1995-03-27 CN CN 95103587 patent/CN1116724C/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100734831B1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-07-03 | 한국전자통신연구원 | Wavelength conversion device using TM-mode laser diode and fabricating method thereof |
| KR101424601B1 (en) * | 2014-01-27 | 2014-08-01 | 주식회사 엘티에스 | Apparatus for transforming laser beam using optical waveguide film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1116724C (en) | 2003-07-30 |
| CN1115916A (en) | 1996-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1288156C (en) | Wide tolerance, modulated blue laser source | |
| US5809048A (en) | Wavelength stabilized light source | |
| US5499256A (en) | Polarized frequency-selective optical source | |
| US5513196A (en) | Optical source with mode reshaping | |
| US5640405A (en) | Multi quasi phase matched interactions in a non-linear crystal | |
| US5095491A (en) | Laser system and method | |
| US5638388A (en) | Diode pumped, multi axial mode intracavity doubled laser | |
| US6241720B1 (en) | Diode pumped, multi axial mode intracavity doubled laser | |
| US5617435A (en) | Lasing system with wavelength-conversion waveguide | |
| KR0174775B1 (en) | Lasing system with wavelength=conversion waveguide | |
| US6931037B2 (en) | Diode pumped, multi axial mode intracavity doubled laser | |
| US6287298B1 (en) | Diode pumped, multi axial mode intracavity doubled laser | |
| US5394414A (en) | Laser system and method having a nonlinear crystal resonator | |
| US5982788A (en) | Semi-monolithic cavity for external resonant frequency doubling and method of performing the same | |
| JPH05265058A (en) | Wavelength converter | |
| US5197072A (en) | Optical wavelength converting device, and laser diode pumped solid laser | |
| JPS6290618A (en) | Light modulator | |
| KR930006854B1 (en) | Laser generation system | |
| EP0608866B1 (en) | Laser generating apparatus | |
| JPH077135B2 (en) | Optical waveguide, optical wavelength conversion element, and method for manufacturing short wavelength laser light source | |
| US6628692B2 (en) | Solid-state laser device and solid-state laser amplifier provided therewith | |
| JPH06102545A (en) | Wavelength converter | |
| EP1180717B1 (en) | Optical harmonic generator | |
| JPH06160930A (en) | Second harmonic wave generating element and second harmonic wave generator and its production | |
| US5384796A (en) | Second harmonic generating method and apparatus thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20041025 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |