WO2015087914A1 - 外部共振器型発光装置 - Google Patents

外部共振器型発光装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2015087914A1
WO2015087914A1 PCT/JP2014/082687 JP2014082687W WO2015087914A1 WO 2015087914 A1 WO2015087914 A1 WO 2015087914A1 JP 2014082687 W JP2014082687 W JP 2014082687W WO 2015087914 A1 WO2015087914 A1 WO 2015087914A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
grating
wavelength
laser
optical waveguide
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/082687
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
近藤　順悟
哲也 江尻
山口　省一郎
Original Assignee
日本碍子株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本碍子株式会社 filed Critical 日本碍子株式会社
Priority to JP2015552484A priority Critical patent/JPWO2015087914A1/ja
Publication of WO2015087914A1 publication Critical patent/WO2015087914A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction 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
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches

Definitions

  • the present invention relates to an external resonator type light emitting device.
  • a Fabry-Perot (FP) type is generally used in which an optical resonator is sandwiched between mirrors formed on both end faces of an active layer.
  • FP Fabry-Perot
  • Examples of DBR lasers and DFB lasers that have a monolithic grating in the semiconductor laser and external cavity lasers that have a fiber grating (FBG) attached outside the laser are examples of the realization of wavelength-stable semiconductor lasers. it can. These are the principles of realizing wavelength stable operation by feeding back part of the laser light to the laser by a wavelength selective mirror using Bragg reflection.
  • FBG fiber grating
  • the DBR laser realizes a resonator by forming irregularities on the waveguide surface on the extension of the waveguide of the active layer to form a mirror by Bragg reflection (Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 49-128689): Patent) Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 56-148880). Since this laser is provided with diffraction gratings at both ends of the optical waveguide layer, the light emitted from the active layer propagates through the optical waveguide layer, a part of which is reflected by this diffraction grating, returns to the current injection part, and is amplified. Is done. Since only the light of a specific wavelength reflects in the direction determined from the diffraction grating, the wavelength of the laser light is constant.
  • an external resonator type semiconductor laser in which a diffraction grating is a component different from a semiconductor and a resonator is formed externally.
  • This type of laser is a laser with good wavelength stability, temperature stability, and controllability.
  • the external resonator includes a fiber Bragg grating (FBG) (Non-patent Document 1) and a volume hologram grating (VHG) (Non-patent Document 2). Since the diffraction grating is composed of a separate member from the semiconductor laser, it has the feature that the reflectance and resonator length can be individually designed, and it is not affected by temperature rise due to heat generation due to current injection, so the wavelength stability is further improved can do. Further, since the temperature change of the refractive index of the semiconductor is different, the temperature stability can be improved by designing it together with the resonator length.
  • Patent Document 6 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-134833 discloses an external resonator type laser using a grating formed in a quartz glass waveguide. This is to provide a frequency stabilized laser that can be used in an environment where the room temperature changes greatly (for example, 30 ° C. or more) without a temperature controller. Further, it is described that a temperature-independent laser in which mode hopping is suppressed and the oscillation frequency is not temperature-dependent is provided.
  • Patent Document 8 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2010-171252 discloses an optical waveguide having SiO 2 , SiO 1-x N x (x is 0.55 to 0.65), or Si and SiN as a core layer, and the optical waveguide. Discloses an external cavity laser in which a grating is formed. This is an external cavity laser that keeps the oscillation wavelength constant without precise temperature control, and is premised on reducing the temperature change rate of the reflection wavelength of the diffraction grating (temperature coefficient of the Bragg reflection wavelength). In addition, it is described that the power stability can be realized by setting the laser oscillation to the longitudinal mode: multi-mode.
  • Patent Document 9 discloses an external cavity laser using a grating formed on an optical waveguide made of quartz, InP, GaAs, LiNbO 3 , LiTaO 3 , or polyimide resin. This is because the reflectance at the light emission surface of the semiconductor laser as the light source is the effective reflectance R e (substantially 0.1 to 38.4%), and the laser oscillation is set to the longitudinal mode: multimode. It is described that power stability can be realized.
  • Non-Patent Document 1 mentions a mode hop mechanism that impairs the wavelength stability associated with a temperature rise, and an improvement measure thereof.
  • the wavelength variation ⁇ s of the external cavity laser due to the temperature is the change in refractive index ⁇ na of the active layer region of the semiconductor, the length La of the active layer, the refractive index variation ⁇ nf of the FBG region, the length Lf, and the temperature variation ⁇ Ta.
  • ⁇ Tf is expressed by the following equation from the standing wave condition.
  • ⁇ 0 represents the grating reflection wavelength in the initial state.
  • ⁇ G the change ⁇ G in the grating reflection wavelength is expressed by the following equation.
  • the longitudinal mode interval ⁇ is approximately expressed by the following equation.
  • Mathematical formula 5 is established from mathematical formulas 3 and 4.
  • Mode hop is a phenomenon in which the oscillation mode (longitudinal mode) in the resonator changes from one mode to another.
  • the gain and resonator conditions change, the laser oscillation wavelength changes, and the problem arises that optical power fluctuates, which is called kink. Therefore, in the case of an FP type GaAs semiconductor laser, the wavelength usually changes with a temperature coefficient of 0.3 nm / ° C., but when a mode hop occurs, a larger fluctuation occurs. At the same time, the output fluctuates by 5% or more.
  • Patent Document 6 in order to make the temperature independent, the conventional resonator structure is left as it is, and stress is applied to the optical waveguide layer to compensate for the temperature coefficient due to thermal expansion, thereby realizing temperature independence. is doing. For this reason, a metal plate is attached to the element, and a layer for adjusting the temperature coefficient is added to the waveguide. For this reason, there exists a problem that a resonator structure becomes still larger.
  • Non-Patent Documents 4 and 5 it is known that the maximum gain of the semiconductor laser decreases and the oscillation threshold current increases as the temperature rises. For this reason, it is suggested that when the semiconductor laser is driven at a constant current, the light output fluctuates when the environmental temperature fluctuates.
  • the present inventor has disclosed an external resonator type laser structure using an optical waveguide grating element in Patent Document 7.
  • Patent Document 7 when the full width at half maximum ⁇ G of the reflection characteristic of the grating element satisfies a specific expression, laser oscillation with high wavelength stability and no power fluctuation is possible.
  • the semiconductor laser was driven at a constant current by automatic current driving.
  • FIG. 10 there is a problem that the output of the laser beam decreases as the environmental temperature increases.
  • An object of the present invention is to suppress a variation in light emission output accompanying a change in environmental temperature without using automatic temperature control by a Peltier element in an external resonator type light emitting element.
  • the present invention is an external resonator type light emitting device that constitutes an external resonator by a semiconductor laser light source and a grating element,
  • a semiconductor laser light source having an active layer for emitting semiconductor laser light;
  • a ridge-type optical waveguide having an incident surface on which a semiconductor laser beam is incident and an output surface from which emitted light having a desired wavelength is emitted; and a grating element having a Bragg grating made of irregularities formed in the ridge-type optical waveguide; and a light-emitting device
  • a temperature sensor for measuring the temperature of the semiconductor laser, and a drive current of the semiconductor laser light source is controlled in accordance with the temperature measured by the temperature sensor.
  • the inventor has conducted various studies on output fluctuations of the external resonator type light emitting device accompanying changes in the environmental temperature. In other words, as a result of experiments conducted by the present inventors, it has been found that there are cases where the output fluctuation is large and small. When the output fluctuation is large, the temperature of the semiconductor laser also changes following the environmental temperature, which corresponds to the case where the semiconductor laser is mounted on an appropriate heat sink and sufficiently radiated. On the other hand, when the output fluctuation is small, the temperature of the semiconductor laser does not change even when the environmental temperature changes, which corresponds to the case where the heat radiation of the semiconductor laser is not sufficient.
  • the temperature of the semiconductor laser does not change at all with respect to changes in the environmental temperature, it means that an operation without any output fluctuations with respect to temperature fluctuations is possible.
  • the present inventor has studied a configuration in which the temperature of the semiconductor laser light source hardly follows the change in the environmental temperature. That is, in the case of an external resonator type laser using a grating element, heat from the semiconductor laser is also conducted to the grating element in the mounted state, so that it is simultaneously heated.
  • the heat conduction is poor, so there is a heat storage effect, the heat conducted from the semiconductor laser is accumulated and the heat radiation is inhibited, so the heat radiation of the semiconductor laser is suppressed. And found that it can be kept at a high temperature.
  • the grating element is made of a ceramic or glass material with poor thermal conductivity, there is a heat storage effect, and an effect of reducing the temperature difference between the semiconductor laser and the grating element. Furthermore, there is an effect of suppressing the heat dissipation characteristics of the semiconductor laser. Therefore, the variation of the element due to the environmental temperature can be reduced, and there is an effect that the injection current (drive current) can be easily controlled.
  • the temperature of the light emitting device is monitored, and the drive current for driving the semiconductor laser is controlled by the temperature.
  • a temperature control element such as a Peltier element.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an external resonator type light emitting device. It is a cross-sectional view of a grating element. It is a perspective view which shows a grating element typically. It is a cross-sectional view of another grating element. It is a schematic diagram of the external resonator type light-emitting device which concerns on other embodiment. It is a figure explaining the form of a mode hop. It is a figure explaining the form of a mode hop. The example of discrete phase conditions in a suitable example is shown. It is a figure explaining laser oscillation conditions. It is a schematic diagram which shows the relationship between environmental temperature change and output fluctuation
  • (A), (b), (c) is a schematic diagram which shows the cross section of the grating elements 21A, 21B, and 21C using the elongated striped optical waveguides 30 and 30A, respectively.
  • (A), (b) is a schematic diagram which shows the cross section of the grating elements 21D and 21E using the elongate stripe-shaped optical waveguides 30 and 30A, respectively. It is a graph which shows the dependence with respect to the temperature and drive (injection) electric current of the oscillation wavelength and output characteristic of a laser. It is a graph which shows the dependence with respect to the temperature and injection current of the gain characteristic of a laser. An example of the output stabilization operation of the external cavity laser by the grating element is shown.
  • An external resonator type light emitting device 1 schematically shown in FIG. 1 includes a light source 2 that oscillates a semiconductor laser beam and a grating element 9.
  • the light source 2 and the grating element 9 are mounted on the common substrate 3.
  • the light source 2 includes an active layer 5 that oscillates semiconductor laser light.
  • the active layer 5 is provided on the substrate 4.
  • a reflective film 6 is provided on the outer end face of the substrate 4, and a non-reflective layer 7 A is formed on the end face of the active layer 5 on the grating element side.
  • the light source 2 may oscillate alone.
  • laser oscillation alone means that laser oscillation can be performed without configuring a grating element and an external resonator.
  • the light source 2 has a single mode oscillation in the longitudinal mode.
  • the reflection characteristics can have wavelength dependency. Therefore, by controlling the wavelength-dependent shape of the reflection characteristics, the light source 2 can oscillate in a single mode from an external resonator even when the longitudinal mode oscillates in multimode.
  • a highly reflective film 6 is provided on the outer end face of the light source 2, and a film having a reflectance smaller than the reflectance of the grating is formed on the end face 7A on the grating element side.
  • the grating element 7 is provided with an optical material layer 11 having an incident surface 11 a on which the semiconductor laser light A is incident and an emission surface 11 b that emits the emitted light B having a desired wavelength. . C is reflected light.
  • a Bragg grating 12 is formed in the optical material layer 11.
  • a propagation part 13 without a diffraction grating is provided between the incident surface 11 a of the optical material layer 11 and the Bragg grating 12, and the propagation part 13 faces the active layer 5 with a gap 14 therebetween.
  • Reference numeral 7B denotes an antireflective film provided on the incident surface side of the optical material layer 11
  • reference numeral 7C denotes an antireflective film provided on the output surface side of the optical material layer 11.
  • the ridge type optical waveguide 18 is provided in the optical material layer 11.
  • the ridge type optical waveguide may be formed on the same surface as the Bragg grating 12 or may be formed on the opposite surface.
  • the reflectance of the non-reflective layers 7B and 7C may be a value smaller than the grating reflectance, and is preferably 0.1% or less. However, as long as the reflectance at the end face is smaller than the grating reflectance, the non-reflective layer may be omitted and a reflective film may be used.
  • the optical material layer 11 is formed on the substrate 10 via the adhesive layer 15 and the lower buffer layer 16, and the upper buffer layer 17 is formed on the optical material layer 11. ing.
  • a pair of ridge grooves 19 are formed in the optical material layer 11, and a ridge-type optical waveguide 18 is formed between the ridge grooves.
  • the Bragg grating may be formed on the flat surface 11c or may be formed on the 11d surface. From the viewpoint of reducing the shape variation of the Bragg grating and the ridge groove, it is preferable to provide the Bragg grating and the ridge groove 19 on the opposite side of the substrate by forming the Bragg grating on the 11c surface.
  • the optical material layer 11 is formed on the substrate 10 via the adhesive layer 15 and the lower buffer layer 16, and the upper buffer layer 17 is formed on the optical material layer 11. Yes.
  • a pair of ridge grooves 19 are formed on the substrate 10 side of the optical material layer 11, and a ridge-type optical waveguide 18 is formed between the ridge grooves 19.
  • the Bragg grating may be formed on the flat surface 11c side, or may be formed on the 11d surface having the ridge groove.
  • the Bragg grating and the ridge groove 19 are provided on the opposite side of the substrate by forming the Bragg grating on the flat surface 11c surface side.
  • the upper buffer layer 17 may be omitted, and in this case, the air layer can directly contact the grating.
  • the difference in refractive index can be increased without the presence of a grating groove, and the reflectance can be increased with a short grating length.
  • the optical waveguide is a ridge type optical waveguide including a ridge portion and at least a pair of ridge grooves forming the ridge portion.
  • the optical material is left under the ridge groove, and extending portions made of the optical material are also formed outside the ridge groove.
  • the strip-shaped elongated core can be formed by removing the optical material under the ridge groove.
  • the ridge-type optical waveguide is composed of an elongated core made of an optical material, and the cross section of the core forms a convex figure.
  • a buffer layer (cladding layer) and an air layer exist around the core, and the buffer layer and the air layer function as a clad.
  • the convex figure means that a line segment connecting any two points of the outer contour line of the core cross section is located inside the outer contour line of the core cross section.
  • Examples of such figures include triangles, quadrangles, hexagons, octagons, and other polygons, circles, ellipses, and the like.
  • a quadrangle having an upper side, a lower side, and a pair of side surfaces is particularly preferable, and a trapezoid is particularly preferable.
  • the buffer layer 16 is formed on the support substrate 10, and the optical waveguide 30 is formed on the buffer layer 16.
  • the optical waveguide 30 includes a core made of an optical material having a refractive index of 1.8 or more as described above.
  • the cross section of the optical waveguide (cross section in the direction perpendicular to the light propagation direction) is trapezoidal, and the optical waveguide is elongated.
  • the upper side surface of the optical waveguide 30 is narrower than the lower side surface.
  • the incident side propagation part, the Bragg grating, and the emission side propagation part as described above are formed.
  • the buffer layer 22 is formed on the support substrate 10, and the optical waveguide 30 is embedded in the buffer layer 22.
  • the cross section of the optical waveguide (cross section in the direction perpendicular to the light propagation direction) is trapezoidal, and the optical waveguide is elongated.
  • the upper side surface of the optical waveguide 30 is narrower than the lower side surface.
  • the buffer layer 22 includes an upper buffer 22 b on the optical waveguide 30, a lower buffer 22 a, and a side buffer 22 c that covers the side surface of the optical waveguide 30.
  • the buffer layer 22 is formed on the support substrate 10, and the optical waveguide 30 ⁇ / b> A is embedded in the buffer layer 22.
  • the optical waveguide 30A includes a core made of an optical material having a refractive index of 1.8 or more as described above.
  • the cross section of the optical waveguide (cross section in the direction perpendicular to the light propagation direction) is trapezoidal, and the optical waveguide is elongated.
  • the lower side surface of the optical waveguide 30A is narrower than the upper side surface.
  • the buffer layer 16 is formed on the support substrate 10, and the optical waveguide 30 is formed on the buffer layer 16.
  • the optical waveguide 30 is included and buried by another buffer layer 23.
  • the buffer layer 23 includes an upper buffer 23a and a side buffer 23b. In this example, the upper side surface of the optical waveguide 30 is narrower than the lower side surface.
  • the buffer layer 16 is formed on the support substrate 10, and the optical waveguide 30 ⁇ / b> A is formed on the buffer layer 16.
  • the optical waveguide 30 ⁇ / b> A is included and embedded by another buffer layer 23.
  • the buffer layer 23 includes an upper buffer 23a and a side buffer 23b.
  • the lower side surface of the optical waveguide 30A is narrower than the upper side surface.
  • the width Wm of the optical waveguide is the width of the narrowest portion of the width in the cross section of the optical waveguide.
  • a temperature sensor 21 for monitoring the temperature in the apparatus is provided (see FIG. 1).
  • the temperature measured by the temperature sensor 21 is fed back to the semiconductor laser drive circuit 22 to control the drive current injected into the light source 2.
  • the temperature sensor is not limited as long as the temperature at the measurement point in the apparatus can be measured, but a thermistor and a thermocouple can be exemplified. Further, the installation location of the measurement point of the temperature sensor is not particularly limited as long as it can reflect the temperature of the semiconductor laser. For example, it can be installed directly on the semiconductor laser, can be installed on the grating element, or can be installed on the common substrate 3. Alternatively, it can be installed in the vicinity of the semiconductor laser or in the vicinity of the grating element.
  • the semiconductor laser drive circuit As the semiconductor laser drive circuit, a normal electronic circuit that can feedback control the drive current injected into the active layer can be used.
  • FIG. 13 shows the dependence of the laser oscillation wavelength and output characteristics on temperature and drive (injection) current.
  • the oscillation wavelength and output of a semiconductor laser vary depending on temperature and injection current. As the temperature increases, the oscillation wavelength shifts to the longer wavelength side and the output decreases. In the case of a GaAs laser, the oscillation wavelength changes at 0.3 nm / ° C. Even if the injection current is changed, the oscillation wavelength shifts to the longer wavelength side, but is smaller than the change with respect to the temperature change.
  • a constant output operation can be performed by increasing the injection current as the temperature increases.
  • the oscillation wavelength is greatly shifted to the long wavelength side.
  • the output stabilization operation is enabled by increasing the injection current from 180 mA to 220 mA at 20 ° C. to 80 ° C. In this case, the oscillation wavelength changes by 18 nm.
  • FIG. 5 shows an apparatus 1A according to another embodiment. Most of the apparatus 1A is the same as the apparatus 1 of FIG.
  • the light source 2 includes an active layer 5 that oscillates laser light.
  • the antireflection layer 7A is not provided on the end surface of the active layer 5 on the grating element 9 side, and a reflective film 20 is formed instead.
  • the oscillation wavelength of the laser light is determined by the wavelength reflected by the grating. If the reflected light from the grating and the reflected light from the end face of the active layer 5 on the grating element side exceed the laser gain threshold, the oscillation condition is satisfied. Thereby, a laser beam with high wavelength stability can be obtained.
  • FIG. 14 shows the dependence of laser gain characteristics on temperature and injection current.
  • the wavelength width of the gain of the semiconductor laser is wide and has a wavelength width capable of oscillation of 10 nm or more.
  • the injection current is increased, the gain increases and the maximum value is slightly shifted to the longer wavelength side. As the temperature increases, the maximum gain value decreases.
  • the difference in temperature coefficient between the maximum value of the gain of the semiconductor laser (0.3 nm / ° C in the case of GaAs) and the reflection wavelength (center wavelength) of the grating is large.
  • the temperature range in which laser oscillation can be performed is narrow and mode hopping occurs.
  • the optical material layer of the grating element is Ta 2 O 5 .
  • the laser is oscillated at the intermediate temperature of 50 ° C. with the minimum injection current and the maximum gain.
  • the optical material layer is Ta 2 O 5 , the grating reflection wavelength changes at 0.04 nm / ° C., so that the reflection wavelength changes only ⁇ 1.2 nm around a temperature of 50 ° C.
  • the gain peak is on the short wavelength side of 9 nm. For this reason, even if laser oscillation occurs at the same injection current value, the laser output decreases. Therefore, if the gain of the central wavelength of the grating reflection is set so that the injection current is increased and the laser gain is the same as the laser oscillation condition at 50 ° C., laser oscillation is possible without changing the laser output. .
  • the gain peak shifts to the 9 nm long wavelength side as compared with the case of 50 ° C. For this reason, even if laser oscillation occurs at the same injection current value, the laser output decreases. Therefore, if the gain of the central wavelength of the grating reflection is set so that the injection current is increased and the laser gain is the same as the laser oscillation condition at 50 ° C., laser oscillation is possible without changing the laser output. . As described above, by measuring and monitoring the temperature, it is possible to control the injection current and stably operate the output of the external cavity laser.
  • the feedback amount from the grating may be increased.
  • the reflectance of the grating is preferably larger than the reflectance at the end face of the active layer 5.
  • a laser with a highly reliable GaAs-based or InP-based material is suitable.
  • a GaAs laser that oscillates near a wavelength of 1064 nm is used. Since GaAs-based and InP-based lasers have high reliability, a light source such as a one-dimensionally arranged laser array can be realized. It may be a super luminescence diode or a semiconductor optical amplifier (SOA).
  • SOA semiconductor optical amplifier
  • the material and wavelength of the active layer can be selected as appropriate.
  • the center wavelength of the light source 2 is particularly preferably 990 nm or less in order to improve wavelength stability.
  • the center wavelength of the light source 2 is particularly preferably 780 nm or more in order to improve the wavelength stability.
  • the material and wavelength of the active layer can be selected as appropriate.
  • Non-Patent Document 3 Furukawa Electric Times, January 2000, No. 105, p24-29
  • a ridge-type optical waveguide is obtained by, for example, physical processing and molding by cutting with an outer peripheral blade or laser ablation processing.
  • Bragg grating can be formed by physical or chemical etching as follows.
  • a metal film such as Ni or Ti is formed on the optical material layer, and windows are periodically formed by photolithography to form an etching mask. Thereafter, periodic grating grooves are formed by a dry etching apparatus such as reactive ion etching. Finally, it can be formed by removing the metal mask.
  • one or more metals selected from the group consisting of magnesium (Mg), zinc (Zn), scandium (Sc), and indium (In) are used to further improve the optical damage resistance of the optical waveguide. Elements may be included, in which case magnesium is particularly preferred.
  • the crystal can contain a rare earth element as a doping component. As the rare earth element, Nd, Er, Tm, Ho, Dy, and Pr are particularly preferable.
  • the material of the adhesive layer may be an inorganic adhesive, an organic adhesive, or a combination of an inorganic adhesive and an organic adhesive. Further, it may be bonded by direct bonding without using an adhesive layer. In this case, a room temperature direct bonding method, a surface activation method, or an atomic diffusion bonding method can be employed.
  • the optical material layer 11 may be formed by forming a film on a support base by a thin film forming method.
  • a thin film forming method include sputtering, vapor deposition, and CVD.
  • the optical material layer 11 is directly formed on the support substrate, and the above-described adhesive layer does not exist.
  • the specific material of the support substrate is not particularly limited, and examples thereof include glass such as lithium niobate, lithium tantalate, and quartz glass, quartz, Si, alumina, sapphire, aluminum nitride, and SiC.
  • the reflectance of the non-reflective layer must be less than or equal to the grating reflectivity.
  • a film laminated with an oxide such as silicon dioxide or tantalum pentoxide, or metal is also used. Is possible.
  • each end face of the light source element and the grating element may be cut obliquely in order to suppress the end face reflection.
  • the grating element and the support substrate are bonded and fixed in the example of FIG. 2, they may be directly bonded.
  • the heat conduction is poor, so there is a heat storage effect and the temperature difference from the semiconductor laser can be reduced.
  • ceramics and glass lithium niobate (LN), lithium tantalate (LT), tantalum oxide (Ta2O5), zinc oxide (ZnO), alumina oxide (Al2O3), and titanium oxide (TiO2) are particularly preferable.
  • the thermal conductivity of such glass or ceramic is preferably 50 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or less. To increase the heat storage effect, preferably 25W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less, most preferably 10W ⁇ m -1 ⁇ K -1 or less.
  • quartz has a small temperature coefficient of refractive index, so d ⁇ G / dT is small and
  • DELTA temperature range
  • a material having a refractive index of 1.8 or more is used for the waveguide substrate on which the grating is formed.
  • the temperature coefficient of the refractive index can be increased and d ⁇ G / dT can be increased. Therefore,
  • the full width at half maximum ⁇ G at the peak of the Bragg reflectivity is set larger, contrary to the common sense of those skilled in the art.
  • the wavelength interval (longitudinal mode interval) that satisfies the phase condition. For this reason, since it is necessary to shorten the resonator length, the length Lb of the grating element is shortened to 300 ⁇ m or less.
  • the number of longitudinal modes can be adjusted to 2-5. That is, the wavelengths satisfying the phase condition are discrete, and when the number of longitudinal modes in ⁇ G is 2 or more and 5 or less, mode hops are repeated in ⁇ G , and It will not come off. For this reason, since a large mode hop does not occur, wavelength stability can be increased and fluctuations in optical power can be suppressed.
  • the oscillation condition of the semiconductor laser is determined by gain condition ⁇ phase condition as shown in the following equation.
  • ⁇ a, ⁇ g, ⁇ wg, ⁇ gr are the active layer, the gap between the semiconductor laser and the waveguide, the input-side grating raw waveguide portion, and the loss factor of the grating portion, respectively
  • La, Lg, Lwg, Lgr Are the length of the active layer, the gap between the semiconductor laser and the waveguide, the unprocessed waveguide section on the input side, and the grating section, respectively
  • r1 and r2 are the mirror reflectivities (r2 is the reflectivity of the grating)
  • Cout is a coupling loss between the grating element and the light source
  • ⁇ t g t is a gain threshold of the laser medium
  • ⁇ 1 is a phase change amount by the laser side reflection mirror
  • ⁇ 2 is a grating portion The phase change amount at.
  • the gain condition when the gain ⁇ t g th (gain threshold value) of the laser medium exceeds the loss, it indicates that laser oscillation occurs.
  • the gain curve (wavelength dependence) of the laser medium has a full width at half maximum of 50 nm or more and has broad characteristics. Further, since the loss part (right side) has almost no wavelength dependence other than the reflectance of the grating, the gain condition is determined by the grating. For this reason, in the comparison table, the gain condition can be considered only by the grating.
  • phase condition is expressed by the following equation from the equation (2-1).
  • ⁇ 1 is zero.
  • the external resonator type laser a product using a quartz glass waveguide or FBG as an external resonator has been commercialized.
  • the length of the grating portion is 1 mm.
  • the phase condition, the wavelength which satisfies become discrete, in ⁇ lambda G, are designed to be (2-3) equation points 2-3. For this reason, the thing with a long active layer length of a laser medium is needed, and the thing of 1 mm or more is used.
  • the external cavity laser has a feature of high wavelength stability.
  • the temperature change rate of the refractive index ⁇ nf is as small as 1 ⁇ 10 -5 / °C
  • the equivalent refractive index of the light source is 3.6
  • the temperature change of the refractive index is 3 ⁇ 10 -4 / ° C
  • the spectral waveform of the laser beam thus laser-oscillated has a line width of 0.2 nm or less.
  • the lasing wavelength by an external resonator at room temperature of 25 ° C. is longer than the wavelength of the maximum value of the laser gain. It is preferable. In this case, as the temperature rises, the laser oscillation wavelength shifts to the longer wavelength side, and laser oscillation occurs on the shorter wavelength side than the wavelength of the maximum value of the laser gain.
  • the difference between the laser oscillation wavelength by the external resonator at room temperature and the oscillation wavelength of the light source 2 is preferably 0.5 nm or more, and may be 2 nm or more from the viewpoint of widening the temperature tolerance of laser oscillation. However, if the wavelength difference is increased too much, the temperature fluctuation of the power increases, so from this viewpoint, it is preferably 10 nm or less, and more preferably 6 nm or less.
  • ⁇ G TM is a wavelength interval (longitudinal mode interval) that satisfies the phase condition of the external cavity laser.
  • Previously used ⁇ lambda equals ⁇ G TM, ⁇ s is equal to lambda TM.
  • T mh is about 5 ° C. For this reason, mode hops are likely to occur. Therefore, when a mode hop occurs, the power fluctuates based on the reflection characteristics of the grating and fluctuates by 5% or more.
  • the conventional external cavity laser using the glass waveguide or FBG performs temperature control using the Peltier element.
  • a grating element having a small denominator of equation (2-4) is used as a precondition.
  • the denominator of the formula (2-4) is preferably 0.03 nm / ° C. or less, and specific optical material layers include gallium arsenide (GaAs), lithium niobate (LN), lithium tantalate (LT), Tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), zinc oxide (ZnO), alumina oxide (Al 2 O 3 ), and titanium oxide (TiO 2 ) are preferable.
  • the oscillation wavelength changes at 0.1 nm / ° C. based on the temperature characteristics of the grating, but mode hops occur.
  • This structure is a grating length Lb for example 100 ⁇ m in order to increase the ⁇ lambda G, is La in order to increase the ⁇ G TM is set to 250 ⁇ m, for example.
  • the refractive index n b of the material of the Bragg grating is 1.8 or more.
  • a material having a lower refractive index such as quartz, is generally used.
  • the refractive index of the material constituting the Bragg grating is increased. This is because a material with a large refractive index has a large temperature change in the refractive index, so that T mh in equation (2-4) can be increased, and the temperature coefficient d ⁇ G / dT of the grating as described above. It is because it can enlarge. From this viewpoint, nb is more preferably 1.9 or more.
  • n b is not particularly, although the grating pitch is 4 or less from the formation becomes too small it is difficult, it is preferably more than 3.6 or less. From the same viewpoint, the equivalent refractive index of the optical waveguide is preferably 3.3 or less.
  • the full width at half maximum ⁇ G at the peak of the Bragg reflectivity is set to 0.8 nm or more (Formula 1).
  • ⁇ G is the Bragg wavelength. That is, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, when the reflection wavelength by the Bragg grating is taken on the horizontal axis and the reflectance is taken on the vertical axis, the wavelength at which the reflectance becomes maximum is the Bragg wavelength. In the peak centered on the Bragg wavelength, the difference between the two wavelengths at which the reflectance is half of the peak is defined as the full width at half maximum ⁇ G.
  • the full width at half maximum ⁇ G at the peak of the Bragg reflectance is set to 0.8 nm or more (formula (1)). This is to make the reflectance peak broad. From this viewpoint, the full width at half maximum ⁇ G is preferably set to 1.2 nm or more, and more preferably set to 1.5 nm or more. The full width at half maximum ⁇ G is 5 nm or less, more preferably 3 nm or less, and preferably 2 nm or less.
  • the length L b of the Bragg grating to 300 ⁇ m or less (equation 2).
  • the length L b of the Bragg grating is a grating length in the direction of the optical axis of the light propagating through the optical waveguide. Be shorter than the Bragg grating length L b below the conventional 300 ⁇ m is a premise of the design concept of the present embodiment. That is, it is necessary to increase the wavelength interval (longitudinal mode interval) that satisfies the phase condition in order to make mode hopping difficult. For this purpose, it is necessary to shorten the resonator length, and to shorten the length of the grating element. From this viewpoint, it is more preferable that the Bragg grating length L b and 200 ⁇ m or less.
  • Reducing the length of the grating element reduces the loss and can reduce the laser oscillation threshold. As a result, driving with low current, low heat generation, and low energy is possible.
  • the length L b of the grating, in order to obtain a reflectance of 3% or more is preferably at least 5 [mu] m, in order to obtain a reflectance of 5% or more, more preferably more than 10 [mu] m.
  • td is the depth of the unevenness constituting the Bragg grating.
  • ⁇ G can be set to 0.8 nm or more and 250 nm or less, and the number of longitudinal modes can be adjusted to 2 or more and 5 or less in ⁇ G.
  • td is more preferably 30 nm or more, and further preferably 200 nm or less.
  • 150 nm or less is preferable.
  • the reflectance of the grating element is preferably set to 3% or more and 40% or less in order to promote laser oscillation. This reflectivity is more preferably 5% or more in order to further stabilize the output power, and more preferably 25% or less in order to increase the output power.
  • the laser oscillation condition is established from a gain condition and a phase condition. Wavelengths that satisfy the phase condition are discrete and are shown, for example, in FIG. That is, in this structure, the oscillation wavelength can be fixed within ⁇ G by bringing the temperature coefficient of the gain curve (0.3 nm / ° C. in the case of GaAs) close to the temperature coefficient d ⁇ G / dT of the grating.
  • ⁇ lambda G number of longitudinal modes are two or more in, when present 5 or less, the oscillation wavelength repeats mode hopping in the ⁇ lambda G, large because it can reduce the probability of laser oscillation outside the ⁇ lambda G There is no mode hop, the wavelength is stable, and the output power can operate stably.
  • length L a of the active layer also to 500 ⁇ m or less length L a of the active layer. From this viewpoint, it is more preferable to set the length L a of the active layer and 300 ⁇ m or less.
  • the length L a of the active layer with a view to increasing the output of the laser it is preferable that the 150 ⁇ m or more.
  • d ⁇ G / dT is the temperature coefficient of the Bragg wavelength.
  • D ⁇ TM / dT is a temperature coefficient of the wavelength that satisfies the phase condition of the external cavity laser.
  • ⁇ TM is a wavelength that satisfies the phase condition of the external cavity laser, that is, a wavelength that satisfies the above-described phase condition of (Equation 2.3). This is called “vertical mode” in this specification.
  • ⁇ 2 ⁇ neff / ⁇ , where neff is the effective refractive index of the portion, and ⁇ satisfying this is ⁇ TM .
  • ⁇ 2 is the phase change of the Bragg grating, lambda TM is shown in Figure 13.
  • ⁇ G TM is a wavelength interval (longitudinal mode interval) that satisfies the phase condition of the external cavity laser.
  • the numerical value of the formula (6) is more preferably 0.025 or less.
  • the length L WG grating element also to 600 ⁇ m or less.
  • LWG is preferably 400 ⁇ m or less, and more preferably 300 ⁇ m or less. Further, LWG is preferably 50 ⁇ m or more.
  • the distance L g between the light exit surface of the light source and the light guide entrance surface is 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. As a result, stable oscillation is possible.
  • Example 1 An apparatus as shown in FIGS. 3 and 4 was produced. Specifically, Ti was deposited on a z-plate MgO-doped lithium niobate crystal substrate, and a grating pattern was produced in the y-axis direction by photolithography. Thereafter, a grating groove having a pitch interval of ⁇ 222 nm and a length of Lb of 100 ⁇ m was formed by fluorine-based reactive ion etching using the Ti pattern as a mask. The groove depth of the grating was 40 nm.
  • an excimer laser was used to form a groove with a width of Wm 3 ⁇ m and a Tr of 0.5 ⁇ m in the grating portion. Further, a buffer layer 16 made of SiO2 was formed to 0.5 ⁇ m on the groove forming surface by a sputtering apparatus, and the grating forming surface was adhered using a black LN substrate as a supporting substrate.
  • the black LN substrate side was attached to a polishing surface plate, and the back surface of the LN substrate on which the grating was formed was precisely polished to a thickness (Ts) of 1.2 ⁇ m. Thereafter, the surface plate was removed, and the buffer layer 17 made of SiO 2 was formed to a thickness of 0.5 ⁇ m by sputtering.
  • both ends were optically polished, both ends were formed with a 0.1% AR coat, and finally the chip was cut to produce a grating element.
  • the element size was 1 mm wide and L wg 500 ⁇ m long.
  • Optical characteristics of the grating element are measured by using a super luminescence diode (SLD), which is a broadband wavelength light source, and inputting TE mode light into the grating element and analyzing the output light with an optical spectrum analyzer.
  • SLD super luminescence diode
  • the reflection characteristics were evaluated from the characteristics. As a result, a characteristic with a center wavelength of 945 nm, a maximum reflectance of 20%, and a full width at half maximum ⁇ G of 2 nm with respect to the TE mode was obtained.
  • the light source element was a normal GaAs laser, and the exit end face was not coated with AR.
  • the mount was fixed to the mounting board. This mounted substrate showed the role of a heat sink, and the temperature of the semiconductor laser during driving was the same as the ambient temperature. The temperature was measured with a thermistor.
  • Light source element specifications Center wavelength: 977nm Output: 50mW Half width: 0.1nm Laser element length 250 ⁇ m Mounting specifications: Lg: 1 ⁇ m Lm: 20 ⁇ m
  • the semiconductor laser was driven by controlling the injection current based on the measured temperature of the thermistor without using a Peltier element and without using a monitoring photodiode, and the center corresponding to the reflection wavelength of the grating Oscillation was performed at a wavelength of 975 nm, and the output was smaller than that without the grating element, but the laser characteristic was 40 mW.
  • a module was installed in a thermostat and the temperature dependence of the laser oscillation wavelength and output fluctuation were measured. As a result, the temperature coefficient of the oscillation wavelength was 0.05 nm / ° C., the temperature coefficient of the longitudinal mode was 0.07 nm / ° C.
  • Equation 6 the right side of Equation 6 was 0.02 nm / ° C.
  • the mode interval was 0.6 nm.
  • the temperature range for mode hopping was measured and found to be approximately 30 ° C. In this range, the temperature coefficient of the oscillation wavelength changed at 0.07 nm / ° C.
  • the wavelength changes approximately at a temperature coefficient of 0.05 nm / ° C, and the output fluctuation slightly increases, but the temperature range is fixed because it is fixed in the reflected wavelength range due to the grating.
  • the power output fluctuation was within 1% up to 80 °C.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, devices as shown in FIGS. 3 and 5 were produced.
  • a SiO 2 layer 15 which is a lower clad layer is formed on a support substrate 10 made of quartz by a sputtering apparatus to a thickness of 0.5 ⁇ m, and a Ta 2 O 5 film of 1.2 ⁇ m is formed on the SiO 2 layer 15. A layer was formed.
  • Ti was deposited on Ta 2 O 5 and a grating pattern was produced by an EB drawing apparatus. Thereafter, a Bragg grating having a pitch interval of ⁇ 238 nm and a length of Lb of 100 ⁇ m was formed by fluorine reactive ion etching using the Ti pattern as a mask.
  • the groove depth td of the grating was 40 nm.
  • the optical waveguide 13 in order to form the optical waveguide 13, reactive ion etching was performed in the same manner as described above to form the optical waveguide 13 having a width Wm of 3 ⁇ m.
  • the thickness Ts of the optical waveguide is 1.2 ⁇ m.
  • a buffer layer made of SiO 2 serving as an upper clad was formed by 2 ⁇ m sputtering so as to cover the optical waveguide 13.
  • the element size was 1 mm wide and Lwg 500 ⁇ m long.
  • Optical characteristics of the grating element can be obtained by using a super luminescence diode (SLD), which is a broadband wavelength light source, by inputting TE mode light into the grating element and analyzing the output light with an optical spectrum analyzer.
  • SLD super luminescence diode
  • the reflection characteristics were evaluated from the transmission characteristics.
  • the measured reflection center wavelength of the grating element was 975 nm at room temperature of 25 ° C., the reflectance was 18%, and the full width at half maximum ⁇ G was 2 nm.
  • the temperature characteristic of the reflection center wavelength was measured and found to be 0.04 nm / ° C. There was no change in reflectance and full width at half maximum with temperature.
  • the light source element was a normal GaAs laser, and the exit end face was not coated with AR.
  • the mount was fixed to the mounting board.
  • This mounting substrate showed the role of a heat sink, and when the temperature of the semiconductor laser during driving was measured, it was the same as the environmental temperature. The temperature was measured with a thermistor.
  • Light source element specifications Center wavelength: 975nm (temperature 50 °C) Output: 50mW Half width: 0.1nm Laser element length 250 ⁇ m Mounting specifications: Lg: 1 ⁇ m Lm: 20 ⁇ m
  • the semiconductor laser was driven by controlling the injection current based on the measured temperature of the thermistor without installing a module in a thermostat and using a Peltier element, and without using a monitoring photodiode.
  • the temperature was 50 ° C.
  • oscillation occurred at a center wavelength of 976.2 nm corresponding to the reflection wavelength of the grating at an injection current of 180 mA, and the output was smaller than that without the grating element, but the laser characteristic was 40 mW.
  • the temperature dependence of the laser oscillation wavelength was measured without referring to temperature information from the temperature sensor.
  • the temperature coefficient of the oscillation wavelength was 0.04 nm / ° C.
  • the temperature coefficient of the longitudinal mode was 0.07 nm / ° C. (the right side of Equation (6) was 0.03 nm / ° C.).
  • Example 1 the semiconductor laser was driven by normal automatic current control (ACC) without attaching a temperature sensor. Also in this case, the ambient temperature (outside temperature) and the temperature of the semiconductor laser became substantially the same, and the temperature interval for mode hopping was 30 ° C. as in Example 1. However, the optical power was reduced by 10% because the gain of the semiconductor laser was reduced. Furthermore, when the environmental temperature was changed, the output decreased because the laser gain further decreased.
  • ACC automatic current control

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

　外部共振器型発光装置１は、半導体レーザ光を発振する活性層５を有する半導体レーザ光源２；半導体レーザ光が入射する入射面と所望波長の出射光を出射する出射面を有するリッジ型光導波路、およびリッジ型光導波路内に形成された凹凸からなるブラッググレーティング１２を有するグレーティング素子９；および発光装置の温度を測定する温度センサ２１を備える。温度センサ２１によって測定した温度に応じて半導体レーザ光源の駆動電流を制御する。

Description

外部共振器型発光装置
　本発明は、外部共振器型発光装置に関するものである。
　半導体レーザは、一般的に、活性層の両端面に形成したミラーで挟まれた光共振器を構成した、ファブリ－ペロー（ＦＰ）型が利用されている。しかしながら、このＦＰ型レーザは、定在波条件が成立する波長で発振するために、縦モードが多モードになりやすく、とくに電流や温度が変化すると発振波長が変化し、それにより光強度が変化する。
　このため、光通信やガスセンシングなどの目的では、波長安定性の高い単一モード発振のレーザが必要である。このため、分布帰還型（DFB）レーザや分布反射型（DBR）レーザが開発された。これらのレーザは、半導体中に回折格子を設け、その波長依存性を利用して特定の波長のみを発振させるものである。
　波長安定性のある半導体レーザを実現するために、グレーティングを半導体レーザの中にモノリシックに形成したDBRレーザやDFBレーザ、またファイバーグレーティング（FBG）をレーザの外部に取り付けた外部共振器型レーザが例示できる。これらは、ブラッグ反射を利用した波長選択性のあるミラーによりレーザ光の一部をレーザに帰還して波長安定動作を実現する原理である。
　DBRレーザは、活性層の導波路の延長上の導波路面に凹凸を形成しブラッグ反射によるミラーを構成し、共振器を実現している（特許文献１（特開昭49-128689）：特許文献２（特開昭56-148880））。このレーザは、光導波層の両端に回折格子が設けられているので、活性層で発光した光は光導波層を伝搬し、この回折格子で一部が反射され、電流注入部に戻り、増幅される。回折格子から決められた方向に反射するのは、特定の波長の光だけであるので、レーザ光の波長は一定になる。
　また、この応用として、回折格子を半導体とは異なる部品とし、外部で共振器を形成する、外部共振器型半導体レーザが開発されている。このタイプのレーザは、波長安定性、温度安定性、制御性がよいレーザとなる。外部共振器は、ファイバ・ブラッグ・グレーティング（FBG）（非特許文献１）や、ボリューム・ホログラム・グレーティング（VHG）（非特許文献２）がある。回折格子を半導体レーザとは別部材で構成するので、反射率、共振器長を個別に設計できるという特徴があり、電流注入による発熱による温度上昇の影響を受けないので、波長安定性をさらに良くすることができる。また、半導体の屈折率の温度変化が異なるので、共振器長と合わせて設計することにより、温度安定性を高めることができる。
　特許文献６（特開2002-134833）には、石英ガラス導波路に形成したグレーティングを利用した外部共振器型レーザが開示されている。これは温度コントローラなしで室温が大きく（例えば30℃以上）変化する環境で使える、周波数安定化レーザを提供しようとするものである。また、モードホッピングが抑圧され、かつ発振周波数の温度依存性がない温度無依存レーザを提供することが記載されている。
特許文献８（特開2010-171252）には、ＳｉＯ２、ＳｉＯ１－ｘＮｘ（ｘは０．５５乃至０．６５）、あるいはＳｉとＳｉＮをコア層とする光導波路、およびこの光導波路にグレーティングを形成した外部共振器型レーザが開示されている。これは精密な温度制御なしで発振波長を一定に保つ外部共振器レーザで、回折格子の反射波長の温度変化率（ブラッグ反射波長の温度係数）を小さくすることを前提条件としている。その上でレーザ発振を縦モード：マルチモードとすることでパワー安定性を実現できることが記載されている。
特許文献９（特許第3667209）には、石英、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ポリイミド樹脂とする光導波路に形成したグレーティングを利用した外部共振器レーザが開示されている。これは、光源である半導体レーザの光射出面における反射率が実効反射率Ｒｅ（実質的に０．１～３８．４％）であり、その上でレーザ発振を縦モード：マルチモードとすることでパワー安定性を実現できることが記載されている。
特開昭49-128689 特開昭56-148880 WO2013/034813 特開2000-082864 特開2006-222399 特開2002-134833 特願２０１３－１２０９９９ 特開2010-171252 特許第3667209
電子情報通信学会論文誌　C‐II　Vol.J81, No.7 pp.664-665, 1998年7月 電子情報通信学会技術研究報告　LQE, 2005年 105巻 52号 pp.17-20 古河電工時報　平成12年1月　第105号　p24-29 M.Asada,etal, "Gain and intervalence band absorption in quantum-well lasers", IEEE J. Quantumn Electron, QE-2(7), p.745-753, 1984. Y.Suematsu, A.R.Adams, "Handbook of semiconductor lasers and photonic integrated circuits", Ohmsha Ltd.,p.334-337, 1994.
　非特許文献１には、温度上昇に伴う波長安定性を損なうモードホップのメカニズムと、その改善策について言及している。温度による外部共振器レーザの波長変化量δλｓは、半導体の活性層領域の屈折率変化△ｎa、活性層の長さLa、FBG領域の屈折率変化△ｎf、長さLf、それぞれの温度変化δTa、δTfに対して、定在波条件より下式により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
　ここで、λ0は初期状態でのグレーティング反射波長を表す。
　また、グレーティング反射波長の変化δλGは、下式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  
　モードホップは、外部共振器の縦モード間隔△λが波長変化量δλsとグレーティング反射波長の変化量δλGの差に等しくなったときに発生するので、次式が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  
　縦モード間隔△λは、近似的に下式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
  
 
　数式３と数式４より、数式５が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
  
　モードホップを抑制するためには、△Tall以下の温度内で使用する必要があり、ペルチェ素子にて温度制御している。数式５では、活性層とグレーティング層の屈折率変化が同じ場合（△ｎａ／ｎａ＝△ｎｆ／ｎｆ）、分母が零になり、モードホップが生じる温度が無限大になり、モードホップがなくなることを示している。しかしながら、モノリシックDBRレーザでは、レーザ発振させるために、活性層は電流注入がなされるために、活性層とグレーティング層の屈折率変化は一致させることができないので、モードホップが生じてしまう。
　モードホップは、共振器内の発振モード（縦モード）が、あるモードから違うモードに移る現象である。温度や注入電流が変化すると、ゲインや共振器の条件が異なり、レーザ発振波長が変化し、キンクといわれる、光パワーが変動するという問題を生じる。したがって、FP型のGaAs半導体レーザの場合、通常、波長が0.3nm／℃の温度係数で変化するが、モードホップが生じると、これよりも大きな変動が起こる。それと同時に、出力が５％以上変動する。
　このため、モードホップを抑制するために、ペルチェ素子を用いて温度制御している。しかし、このために部品点数が増え、モジュールが大きくなり、コストが高くなる。
　特許文献６では、温度無依存にするために、従来の共振器構造はそのままで光導波路層に応力を与えることで、熱膨張に起因する温度係数を補償することにより、温度無依存性を実現している。このため、素子に金属板を貼りつけ、さらに導波路中に温度係数を調整する層を付加させている。このため共振器構造が、さらに大きくなるという問題がある。
　また、非特許文献４、５に示すように、半導体レーザは温度が上昇すると最大のゲインが低下し、かつ発振閾値電流が上昇することがわかっている。このために半導体レーザを電流一定駆動させた場合には、環境温度が変動した場合に光出力が変動することを示唆している。
　本発明者は、光導波路型グレーティング素子を用いた外部共振器型のレーザ構造を、特許文献７において開示した。この出願では、グレーティング素子の反射特性の半値全幅△λGが特定の式を満足する場合に、波長安定性が高くパワー変動のないレーザ発振が可能としている。
　しかし、従来は、自動電流駆動によって、電流一定にて半導体レーザを駆動していた。しかし、図１０に示すように、環境温度が上がるとレーザ光の出力が低下するという問題があった。これを抑制するにはペルチェ素子を設置してレーザ光源の温度を一定に管理することが知られているが、しかしコストが高くなり、望ましくない。
　本発明の課題は、外部共振器型発光素子において、ペルチェ素子による自動温度制御を利用することなしに、環境温度の変化に伴う発光出力の変動を抑制することである。
　本発明は、半導体レーザ光源とグレーティング素子とによって外部共振器を構成する外部共振器型発光装置であって、
　半導体レーザ光を発振する活性層を有する半導体レーザ光源；
　半導体レーザ光が入射する入射面と所望波長の出射光を出射する出射面を有するリッジ型光導波路、およびこのリッジ型光導波路内に形成された凹凸からなるブラッググレーティングを有するグレーティング素子；および
　発光装置の温度を測定する温度センサを備えており、温度センサによって測定した温度に応じて半導体レーザ光源の駆動電流を制御することを特徴とする。
　本発明者は、環境温度の変化に伴う外部共振器型発光装置の出力変動について種々検討した。
　すなわち、本発明者の実験検討の結果、出力変動が大きい場合と小さい場合とがあることがわかった。出力変動が大きい場合は、環境温度によって半導体レーザの温度も追従して変化する場合であり、半導体レーザが適正なヒートシンクに実装されて十分に放熱されている場合に相当する。これに対して、出力変動が小さい場合は、環境温度が変化しても半導体レーザの温度が変化しない場合であり、半導体レーザの放熱が十分でない場合に相当する。
　かりに環境温度の変化に対して半導体レーザの温度が全く変化しない場合は、温度変動に対して出力変動が全くない動作が可能であることを意味している。
　これらの知見に基づき、本発明者は、環境温度の変化に対して半導体レーザ光源の温度が追従しにくい構成を検討した。
　すなわち、グレーティング素子を用いた外部共振器型レーザの場合、実装状態においてはグレーティング素子にも半導体レーザからの熱が伝導するので、同時に加熱される。
　ここで、グレーティング素子がセラミックやガラス材料で構成される場合には、熱伝導が悪いので、蓄熱効果があり、半導体レーザから伝導した熱を蓄積し、放熱を阻害するので半導体レーザの放熱を抑制して高温に保持できることがわかった。
　また、グレーティング素子が熱伝導性の悪いセラミックやガラス材料からなる場合、蓄熱効果があり、半導体レーザとグレーティング素子の温度差を小さくする効果がある。さらに、半導体レーザの放熱特性を抑制する効果がある。このことから、環境温度による素子の変動を小さくすることができ、注入電流（駆動電流）の制御を容易にする効果がある。
　ここで、本発明では、発光装置の温度をモニターし、その温度によって半導体レーザを駆動する駆動電流を制御する。これによって、ペルチェ素子などの温度制御素子なにし、環境温度変化にともなう発光出力の変動を抑制することができる。
図１は、外部共振器型発光装置の模式図である。 グレーティング素子の横断面図である。 グレーティング素子を模式的に示す斜視図である。 他のグレーティング素子の横断面図である。 他の実施形態に係る外部共振器型発光装置の模式図である。 モードホップの形態を説明する図である。 モードホップの形態を説明する図である。 好適例における、離散的な位相条件例を示す。 レーザ発振条件を説明する図である。 駆動電流が一定である場合の、環境温度変化と出力変動との関係を示す模式図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、細長いストライプ状の光導波路３０、３０Ａを用いたグレーティング素子２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの横断面を示す模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ、細長いストライプ状の光導波路３０、３０Ａを用いたグレーティング素子２１Ｄ、２１Ｅの横断面を示す模式図である。 レーザの発振波長と出力特性との温度および駆動（注入）電流に対する依存性を示すグラフである。 レーザのゲイン特性の温度および注入電流に対する依存性を示すグラフである。 グレーティング素子による外部共振器レーザの出力安定化動作の例を示す。
　図１に模式的に示す外部共振器型発光装置１は、半導体レーザ光を発振する光源２と、グレーティング素子９とを備えている。光源２とグレーティング素子９とは、共通基板３上にマウントされている。
　光源２は、半導体レーザ光を発振する活性層５を備えている。本実施形態では、活性層５は基体４に設けられている。基体４の外側端面には反射膜６が設けられており、活性層５のグレーティング素子側の端面には無反射層７Ａが形成されている。
また、光源２は、単独でレーザ発振するものであってよい。ここで、単独でレーザ発振するとは、グレーティング素子と外部共振器を構成することなしにレーザ発振できることを意味する。この場合、光源２は、縦モードがシングルモード発振するものが好ましい。しかし、グレーティング素子を使用した外部共振器型レーザの場合、反射特性に波長依存性を持たせることができる。このため、反射特性の波長依存性の形状を制御することにより、光源２は縦モードがマルチモード発振していても、外部共振器からはシングルモード発振させることが可能である。
　この場合、光源２の外側端面には高反射膜６が設けられており、グレーティング素子側の端面７Ａにはグレーティングの反射率よりも小さい反射率の膜が形成されている。
　図１、図３に示すように、グレーティング素子７には、半導体レーザ光Ａが入射する入射面１１ａと所望波長の出射光Ｂを出射する出射面１１ｂを有する光学材料層１１が設けられている。Ｃは反射光である。光学材料層１１内には、ブラッググレーティング１２が形成されている。光学材料層１１の入射面１１ａとブラッググレーティング１２との間には、回折格子のない伝搬部１３が設けられており、伝搬部１３が活性層５と間隙１４を介して対向している。７Ｂは、光学材料層１１の入射面側に設けられた無反射膜であり、７Ｃは、光学材料層１１の出射面側に設けられた無反射膜である。リッジ型光導波路１８は光学材料層１１に設けられている。リッジ型光導波路は、ブラッググレーティング１２と同一面に形成されていてもよく、相対する面に形成されていてもよい。
　無反射層７Ｂ、７Ｃの反射率は、グレーティング反射率よりも小さい値であればよく、さらに０．１％以下が好ましい。しかし、端面における反射率がグレーティング反射率よりも小さい値であれば、無反射層はなくてもよく、反射膜であってもよい。
　図２に示すように、本例では、基板１０上に接着層１５、下側バッファ層１６を介して光学材料層１１が形成されており、光学材料層１１上に上側バッファ層１７が形成されている。光学材料層１１には例えば一対のリッジ溝１９が形成されており、リッジ溝の間にリッジ型の光導波路１８が形成されている。この場合、ブラッググレーティングは平坦面１１ｃ面に形成していてもよく、１１ｄ面に形成していてもよい。ブラッググレーティング、およびリッジ溝の形状ばらつきを低減するという観点では、ブラッググレーティングを１１ｃ面上に形成することによって、ブラッググレーティングとリッジ溝１９とを基板の反対側に設けることが好ましい。
　また、図４に示す素子９Ａでは、基板１０上に接着層１５、下側バッファ層１６を介して光学材料層１１が形成されており、光学材料層１１上に上側バッファ層１７が形成されている。光学材料層１１の基板１０側には、例えば一対のリッジ溝１９が形成されており、リッジ溝１９の間にリッジ型の光導波路１８が形成されている。この場合、ブラッググレーティングは平坦面１１ｃ側に形成していてもよく、リッジ溝のある１１ｄ面に形成していてもよい。ブラッググレーティング、およびリッジ溝の形状ばらつきを低減するという観点では、ブラッググレーティングを平坦面１１ｃ面側に形成することによって、ブラッググレーティングとリッジ溝１９とを基板の反対側に設けることが好ましい。また、上側バッファ層１７はなくてもよく、この場合、空気層が直接グレーティングに接することができる。これによりグレーティング溝が有る無しで屈折率差を大きくすることができ、短いグレーティング長で反射率を大きくすることができる。
　上述の例では、光導波路が、リッジ部と、このリッジ部を成形する少なくとも一対のリッジ溝からなるリッジ型光導波路である。この場合には、リッジ溝の下に光学材料が残されており、かつリッジ溝の外側にもそれぞれ光学材料からなる延在部が形成されている。
　しかし、リッジ型光導波路において、リッジ溝の下にある光学材料を除去してしまうことで、ストライプ状の細長いコアを形成することもできる。この場合には、リッジ型光導波路が、光学材料からなる細長いコアからなり、コアの横断面が凸図形をなしている。このコアの周りには、バッファ層（クラッド層）や空気層が存在しており、バッファ層や空気層がクラッドとして機能する。
　凸図形とは、コアの横断面の外側輪郭線の任意の二点を結ぶ線分が、コアの横断面の外側輪郭線の内側に位置することを意味する。このような図形としては、三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形、円形、楕円形などを例示できる。四角形としては、特に、上辺と下辺と一対の側面を有する四角形が好ましく、台形が特に好ましい。
　図１１、図１２は、この実施形態に係るものである。
　図１１（ａ）のグレーティング素子２１Ａでは、支持基板１０上にバッファ層１６が形成されており、バッファ層１６上に光導波路３０が形成されている。光導波路３０は、前述したような屈折率１．８以上の光学材料からなるコアからなる。光導波路の横断面（光伝搬方向と垂直な方向の断面）形状は台形であり、光導波路は細長く伸びている。本例では、光導波路３０の上側面が下側面よりも狭くなっている。光導波路３０内には、前述したような入射側伝搬部、ブラッググレーティング、出射側伝搬部が形成されている。
　図１１（ｂ）のグレーティング素子２１Ｂでは、支持基板１０上にバッファ層２２が形成されており、バッファ層２２内に光導波路３０が埋設されている。光導波路の横断面（光伝搬方向と垂直な方向の断面）形状は台形であり、光導波路は細長く伸びている。本例では、光導波路３０の上側面が下側面よりも狭くなっている。バッファ層２２は、光導波路３０上の上側バッファ２２ｂ、下側バッファ２２ａおよび光導波路３０の側面を被覆する側面バッファ２２ｃを含む。
　図１１（ｃ）のグレーティング素子２１Ｃでは、支持基板１０上にバッファ層２２が形成されており、バッファ層２２内に光導波路３０Ａが埋設されている。光導波路３０Ａは、前述したような屈折率１．８以上の光学材料からなるコアからなる。光導波路の横断面（光伝搬方向と垂直な方向の断面）形状は台形であり、光導波路は細長く伸びている。本例では、光導波路３０Ａの下側面が上側面よりも狭くなっている。
　図１２（ａ）のグレーティング素子２１Ｄでは、支持基板１０上にバッファ層１６が形成されており、バッファ層１６上に光導波路３０が形成されている。そして、光導波路３０が、別のバッファ層２３によって包含され、埋設されている。バッファ層２３は、上側バッファ２３ａおよび側面バッファ２３ｂからなる。本例では、光導波路３０の上側面が下側面よりも狭くなっている。
　図１２（ｂ）のグレーティング素子２１Ｅでは、支持基板１０上にバッファ層１６が形成されており、バッファ層１６上に光導波路３０Ａが形成されている。そして、光導波路３０Ａが、別のバッファ層２３によって包含され、埋設されている。バッファ層２３は、上側バッファ２３ａおよび側面バッファ２３ｂからなる。本例では、光導波路３０Ａの下側面が上側面よりも狭くなっている。
　なお、光導波路の幅Ｗｍは、光導波路の横断面における幅のうち最も狭い部分の幅とする。
　本発明では、装置内の温度をモニターするための温度センサ２１を設ける（図１参照）。そして、温度センサ２１によって測定した温度を、半導体レーザ駆動回路２２にフィードバックし、光源２に注入する駆動電流を制御する。
　温度センサは、装置内の測定点の温度を測定可能であれば限定されないが、サーミスタ、熱電対を例示できる。また、温度センサの測定点の設置場所は、半導体レーザの温度を反映できる場所であれば特に限定する必要はない。例えば、半導体レーザに直接設置でき、あるいはグレーティング素子に設置でき、あるいは共通基板３上に設置できる。あるいは、半導体レーザの近傍やグレーティング素子の近傍に設置することもできる。
　半導体レーザの駆動回路は、活性層に対して注入する駆動電流をフィードバック制御できる、通常の電子回路を使用できる。
　図１３には、レーザの発振波長と出力特性との温度および駆動（注入）電流に対する依存性を示す。一般的に半導体レーザは、温度や注入電流によって発振波長と出力は変化する。温度が増加すると、発振波長は長波長側にシフトし、出力は低下する。ＧａＡｓ系のレーザの場合に発振波長は０．３ｎｍ/℃で変化する。また、注入電流を変化しても発振波長は長波長側にシフトするが、温度変化に対する変化よりも小さい。
　グレーティング素子を使用せずレーザのみで動作させる場合、温度センサを使用して出力制御するには、温度の増加とともに注入電流を増加させることにより出力一定動作ができる。しかしながら、発振波長は大きく長波長側にシフトすることになる。図１３の例においては、２０℃から８０℃において注入電流を１８０ｍＡから２２０ｍＡまで増加させることにより出力安定化動作を可能にしている。この場合、発振波長は１８ｎｍ変化することになる。
　図５は、他の実施形態に係る装置１Ａを示す。本装置１Ａの大部分は図１の装置１と同様のものである。光源２は、レーザ光を発振する活性層５を備えているが、活性層５のグレーティング素子９側の端面に無反射層７Ａを設けず、その代わりに反射膜２０が形成されている。
　この場合、レーザ光の発振波長は、グレーティングにより反射される波長で決定される。グレーティングによる反射光と活性層５のグレーティング素子側の端面からの反射光がレーザのゲイン閾値を上回れば、発振条件を満足する。これにより波長安定性の高いレーザ光を得ることができる。
　図１４は、レーザのゲイン特性の温度および注入電流に対する依存性を示す。半導体レーザのゲインの波長幅は広く、１０ｎｍ以上の発振可能な波長幅をもつ。注入電流を増加するとゲインは大きくなり、その最大値は若干であるが長波長側にシフトする。温度が増加すると、ゲインの最大値は低下することになる。
　グレーティング素子を利用した外部共振型レーザの場合、半導体レーザのゲインの最大値の温度係数（ＧａＡｓの場合、０．３ｎｍ／℃）とグレーティングの反射波長（中心波長）の温度係数の違いが大きいので、レーザ発振可能な温度範囲が狭いことやモードホップするという課題があった。しかし図１４のレーザのゲイン特性を利用し、さらに温度センサによる温度情報を参照することによりレーザ発振波長の変化を小さくし、かつ出力を安定に動作することが可能である。
　グレーティング素子による外部共振器レーザの出力安定化動作の例を図１５に示す。この場合、グレーティング素子の光学材料層はＴａ２Ｏ５としている。温度２０℃～８０℃で動作させる場合に、その中間の温度５０℃で注入電流が最小でかつゲインの最大値でレーザ発振するように設定する。光学材料層がＴａ２Ｏ５の場合、グレーティング反射波長は０．０４ｎｍ／℃で変化するので、温度５０℃を中心に反射波長は±１．２ｎｍしか変化しない。
　温度２０℃の場合には、ゲインのピークは９ｎｍ短波長側に存在する。このため同じ注入電流値ではレーザ発振したとしてもレーザ出力は低下する。したがって、注入電流を大きくしてレーザのゲインを５０℃でレーザ発振する条件と同じになるようにグレーティング反射の中心波長のゲインを設定すれば、レーザ出力が変化することなくレーザ発振が可能である。
温度８０℃の場合には、５０℃の場合と比較して、ゲインのピークは９ｎｍ長波長側にシフトする。このため同じ注入電流値ではレーザ発振したとしてもレーザ出力は低下する。したがって、注入電流を大きくしてレーザのゲインを５０℃でレーザ発振する条件と同じになるようにグレーティング反射の中心波長のゲインを設定すれば、レーザ出力が変化することなくレーザ発振が可能である。
以上により、温度を計測してモニターすることにより注入電流を制御して外部共振器レーザの出力を安定に動作することが可能である。
　波長安定性をより高くするには、グレーティングからの帰還量を大きくすればよく、この観点からグレーティングの反射率は活性層５の端面における反射率よりも大きくする方が好ましい。
　光源としては、高い信頼性を有するＧａＡｓ系やＩｎＰ系材料によるレーザが好適である。本願構造の応用として、例えば、非線形光学素子を利用して第２高調波である緑色レーザを発振させる場合は、波長１０６４ｎｍ付近で発振するＧａＡｓ系のレーザを用いることになる。ＧａＡｓ系やＩｎＰ系のレーザは信頼性が高いため、一次元状に配列したレーザアレイ等の光源も実現可能である。スーパールミネッセンスダイオードや半導体光アンプ（ＳＯＡ）であってもよい。また、活性層の材質や波長も適宜選択できる。
　波長が長くなるとブラッグ波長の温度変化が大きくなることから、波長安定性を高めるには、光源２の中心波長は９９０ｎｍ以下が特に好ましい。一方、波長が短くなると半導体の屈折率変化△ｎａが大きくなりすぎるため、波長安定性を高めるためには光源２の中心波長は、７８０ｎｍ以上が特に好ましい。
　また、活性層の材質や波長も適宜選択できる。
　なお、半導体レーザとグレーティング素子との組み合わせでパワー安定化を行う方法は、下記に開示されている。
（非特許文献３：　古河電工時報　平成12年1月　第105号　p24-29）
　リッジ型の光導波路は、例えば外周刃による切削加工やレーザアブレーション加工することによって物理的に加工し、成形することによって得られる。
　ブラッググレーティングは以下のようにして物理的、あるいは化学的なエッチングにより形成することができる。
　具体例として、Ｎｉ、Ｔｉなどの金属膜を光学材料層に成膜し、フォトリソグラフィーにより周期的に窓を形成しエッチング用マスクを形成する。その後、反応性イオンエッチングなどのドライエッチング装置で周期的なグレーティング溝を形成する。最後に金属マスクを除去することにより形成できる。
　光学材料層中には、光導波路の耐光損傷性を更に向上させるために、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）及びインジウム（Ｉｎ）からなる群より選ばれる１種以上の金属元素を含有させてもよく、この場合、マグネシウムが特に好ましい。また結晶中には、ドープ成分として、希土類元素を含有させることができる。希土類元素としては、特にＮｄ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｐｒが好ましい。
　接着層の材質は、無機接着剤であってよく、有機接着剤であってよく、無機接着剤と有機接着剤との組み合わせであってよい。また、接着層を使用せず直接接合による貼り合せであってもよい。この場合、常温直接接合法、表面活性化法、原子拡散接合法を採用することができる。
　また、光学材料層１１は、支持基体上に薄膜形成法によって成膜して形成してもよい。こうした薄膜形成法としては、スパッタ、蒸着、ＣＶＤを例示できる。この場合には、光学材料層１１は支持基体に直接形成されており、上述した接着層は存在しない。
　支持基体の具体的材質は特に限定されず，ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、石英ガラスなどのガラスや水晶、Si、アルミナ、サファイア、窒化アルミ、ＳｉＣなどを例示することができる。
　無反射層の反射率は、グレーティング反射率以下である必要があり、無反射層に成膜する膜材としては、二酸化珪素、五酸化タンタルなどの酸化物で積層した膜や、金属類も使用可能である。
　また、光源素子、グレーティング素子の各端面は、それぞれ、端面反射を抑制するために斜めカットしていてもよい。また、グレーティング素子と支持基板の接合は、図２の例では接着固定だが、直接接合でもよい。
　グレーティング素子がセラミックやガラス材料で構成される場合には、熱伝導が悪いので、蓄熱効果があり、半導体レーザとの温度差を小さくできる。こうしたセラミックス、ガラスとしては、ニオブ酸リチウム（LN）、タンタル酸リチウム（LT）、酸化タンタル（Ta2O5）、酸化亜鉛（ZnO）、酸化アルミナ（Al2O3）、酸化チタン（TiO2）が特に好ましい。
　また、こうしたガラス、セラミックスの熱伝導率は、５０W・m-1・K-1以下が好ましい。蓄熱効果を高めるためには、２５W・m-1・K-1以下が好ましく、１０W・m-1・K-1以下がもっとも好ましい。
　グレーティング素子に関して、一般的に、ファイバグレーティングを使用する場合に、石英は屈折率の温度係数が小さいのでdλG／dTが小さく、｜dλG／dT―dλTM／dT｜が大きくなる。このためモードホップがおこる温度域△Tが小さくなってしまう傾向がある。
　このため、好適な実施形態においては、グレーティングが形成される導波路基板の屈折率が１．８以上の材料を使用する。これにより屈折率の温度係数を大きくでき、dλG／dTが大きくできるので、｜dλG／dT―dλTM／dT｜を小さくでき、モードホップがおこる温度域△Tを大きくできる。
　そして、好適な実施形態においては、これを前提として、当業者の常識に反して、ブラッグ反射率のピークにおける半値全幅△λGを大きめに設定している。その上で、モードホップが起こりにくいようにするために、位相条件を満足する波長間隔（縦モード間隔）を大きくする必要がある。このため、共振器長を短くする必要があるので、グレーティング素子の長さＬｂを３００μｍ以下と短くした。
　その上で、ブラッググレーティングを構成する凹凸の深さｔｄを２０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下の範囲内で調節することによって、△λGを０．８ｎｍ以上、６ｎｍ以下にすることができ、この△λGの範囲内に縦モードの数を２～５に調節できる。すなわち、位相条件を満足する波長は離散的であり、△λGの中に縦モードの数が２以上、５以下存在しているときには、△λGの中でモードホップを繰り返し、この外にはずれることはない。このため大きなモードホップが起きないので、波長安定性を高くし、光パワー変動を抑制できる。
　以下、図８に示すような構成において、好適な条件について更に述べる。
　ただし、数式は抽象的で理解しにくいので、最初に、従来技術の典型的な形態と本実施形態とを端的に比較し、次いで、好適な各条件について述べていくこととする。
　まず、半導体レーザの発振条件は、下式のようにゲイン条件×位相条件で決まる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
  
 
　ゲイン条件は、（2-1）式より下式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
  
 
　ただし、αa、αg、αwg、αgrは、それぞれ、活性層、半導体レーザと導波路間のギャップ、入力側のグレーティング未加工導波路部、グレーティング部の損失係数であり、La、Lg、Lwg 、Lgrは、それぞれ、活性層、半導体レーザと導波路間のギャップ、入力側のグレーティング未加工導波路部、グレーティング部の長さであり、r1、r2は、ミラー反射率（r2はグレーティングの反射率）であり、Ｃoutは、グレーティング素子と光源との結合損失であり、ξtgtは、レーザ媒体のゲイン閾値であり、φ1は、レーザ側反射ミラーによる位相変化量であり、φ2は、グレーティング部での位相変化量である。
　（2-2）式より、レーザ媒体のゲインξtgth（ゲイン閾値）が損失を上回れば、レーザ発振することを表す。レーザ媒体のゲインカーブ（波長依存性）は、半値全幅は50nm以上あり、ブロードな特性をもっている。また、損失部（右辺）は、グレーティングの反射率以外はほとんど波長依存性がないので、ゲイン条件はグレーティングにより決まる。このため、比較表では、ゲイン条件はグレーティングのみで考えることができる。
　一方、位相条件は（2-1）式から、下式のようになる。ただし、φ1については零となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
  
光源２がレーザ発振している場合は、複合共振器になるために上記の（2-1）、（2-2）、（2-3）式は複雑な数式になり、レーザ発振の目安として考えることができる。
　外部共振器型レーザは、外部共振器として、石英系ガラス導波路、FBGを用いたものが製品化されている。従来の設計コンセプトは、図６と図７に示すように、グレーティングの反射特性は△λG=0.2nm程度、反射率10%となっている。このことから、グレーティング部の長さは１ｍｍとなっている。一方、位相条件については、満足する波長は離散的になり、△λG内に、(2-3)式が2～3点あるように設計されている。このため、レーザ媒体の活性層長さが長いものが必要になり、１ｍｍ以上のものが使用されている。
　ガラス導波路やFBGの場合、λgの温度依存性は非常に小さく、dλG/dT＝0.01nm/℃程度となる。このことから、外部共振器型レーザは、波長安定性が高いという特徴をもつ。
　しかし、位相条件を満足する波長の温度依存性は、これに比してdλs/dT＝dλTM/dT＝ 0.05nm/℃と大きく、その差は0.04nm/℃となる。
　また、コア層としてSi02やSiO(1-x)Nxを使用する場合、屈折率の温度変化率△ｎｆは1×10-5／℃と小さく、波長1.3μｍではλgの温度依存性は非常に小さくdλG/dT＝0.01nm/℃となる。一方、外部共振器の位相条件が成り立つ波長（発振波長）の温度係数について、InGaAsP系レーザを使用した場合、光源の等価屈折率3.6、屈折率の温度変化3×10-4／℃、長さＬａ＝400μｍ、回折格子の等価屈折率1.54、1×10-5／℃、長さ155μｍとすると、dλG/dT＝dλTM/dT＝ 0.09nm/℃となる。したがって、その差は0.08 nm/℃となる。
　このようにしてレーザ発振したレーザ光のスペクトル波形は、線幅は０．２ｎｍ以下となる。広い温度範囲でレーザ発振するために、さらにモードホップしない温度範囲をより広くするために、室温２５℃における外部共振器によるレーザ発振波長はレーザのゲインの最大値の波長よりも長波長側であることが好ましい。この場合、温度が上昇するにつれてレーザ発振波長は長波長側にシフトしてレーザのゲインの最大値の波長よりも短波長側でレーザ発振することになる。
　室温での外部共振器によるレーザ発振波長と光源２の発振波長の差は、レーザ発振の温度許容範囲を広くする観点において、０．５ｎｍ以上が好ましく、さらに２ｎｍ以上であってもよい。しかし、波長差を大きくしすぎると、パワーの温度変動が大きくなるので、この観点から１０ｎｍ以下が好ましく、さらに６ｎｍ以下が好ましい。
　一般的に、モードホップが起こる温度Tmhは、非特許文献１より下式のように考えることができる（Ta=Tfとして考える）。
　ΔＧＴＭは、外部共振器レーザの位相条件を満足する波長間隔（縦モード間隔）である。先に用いた△λは△GTMに等しく、λｓはλTMに等しい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
  
 
　これより従来の場合、Tmhは5℃程度となる。このためモードホップが起こりやすい。したがって、モードホップが起こってしまうと、グレーティングの反射特性に基づきパワーが変動し、５％以上変動することになる。
　以上から、実動作において、従来のガラス導波路やFBGを利用した外部共振器型レーザは、ペルチェ素子を利用して温度制御を行っていた。
　これに対し、好適な実施形態においては、前提条件として(2-4)式の分母が小さくなるグレーティング素子を使用する。(2-4)式の分母は、0.03nm/℃以下にすることが好ましく、具体的な光学材料層としては、ガリウム砒素（GaAs）、ニオブ酸リチウム（LN）、タンタル酸リチウム（LT）、酸化タンタル（Ta2O5）、酸化亜鉛（ZnO）、酸化アルミナ（Al2O3）、酸化チタン（TiO2）が好ましい。
　位相条件を満足する波長は、△λG内に５点以下存在していれば、モードホップが起こったとしても、安定なレーザ発振条件で動作が可能であることがわかった。
　すなわち、本形態の構造では，例えば、ＬＮのｚ軸の偏光を使用する場合に温度変化に対して、発振波長はグレーティングの温度特性に基づき0.１nm／℃で変化するが、モードホップは起こしてもパワー変動が起こりにくくすることが可能である。本構造は、△λGを大きくするためにグレーティング長Lbは例えば100μｍとし、△ＧTMを大きくするためにLaは例えば250μｍとしている。
　なお、特許文献６との相違についても補足する。
　本願は、グレーティング波長の温度係数と半導体のゲインカーブの温度係数を近づけることを前提としている。このことから屈折率が１．８以上の材料を使用することとしている。さらにグレーティングの溝深さｔｄを２０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以上とし、反射率を３％以上、６０％以下で、かつその半値全幅△λGを０．８ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下としている。これらにより共振器構造をコンパクトにでき、かつ付加するものをなくして温度無依存性が実現できる。特許文献６では、各パラメータは以下のように記載されており、いずれも従来技術の範疇となっている。
　△λG＝0.4nm
　縦モード間隔△GTM＝0.2nm
　グレーティング長Lb＝3mm
　LD活性層長さLa＝600μｍ
　伝搬部の長さ＝1.5mm
　以下の各条件について更に具体的に述べる。
　０．８ｎｍ≦△λG≦６．０ｎｍ・・・（１）
１０μｍ≦Ｌｂ≦３００μｍ　　・・・（２）
２０ｎｍ≦ｔｄ≦２５０ｎｍ　　・・・（３）
ｎｂ≧１．８　　　　　　　　　・・・（４）
　式（４）において、ブラッググレーティングを構成する材質の屈折率ｎｂは１．８以上とする。
　従来は石英などの、より屈折率の低い材料が一般的であったが、本実施形態の思想では、ブラッググレーティングを構成する材質の屈折率を高くする。この理由は、屈折率が大きい材料は屈折率の温度変化が大きいからであり、（2-4）式のＴmhを大きくすることができ、さらに前述のようにグレーティングの温度係数dλG/dTを大きくできるからである。この観点からは、ｎｂは１．９以上であることが更に好ましい。また、ｎｂの上限は特にないが、グレーティングピッチが小さくなりすぎて形成が困難になることから４以下であるが、さらに３．６以下であることが好ましい。また、同じ観点で光導波路の等価屈折率は３．３以下であることが好ましい。
　ブラッグ反射率のピークにおける半値全幅△λGを０．８ｎｍ以上とする（式１）。λＧはブラッグ波長である。すなわち、図６、図７に示すように、横軸にブラッググレーティングによる反射波長をとり、縦軸に反射率をとったとき、反射率が最大となる波長をブラッグ波長とする。またブラッグ波長を中心とするピークにおいて、反射率がピークの半分になる二つの波長の差を半値全幅△λGとする。
　ブラッグ反射率のピークにおける半値全幅△λGを０．８ｎｍ以上とする（式（１））。これは、反射率ピークをブロードにするためである。この観点からは、半値全幅△λGを1.２ｎｍ以上とすることが好ましく、１.５ｎｍ以上とすることが更に好ましい。また、半値全幅△λGを５ｎｍ以下とするが、３ｎｍ以下とすることが更に好ましく、２ｎｍ以下とすることが好ましい。
　ブラッググレーティングの長さＬｂは３００μｍ以下とする（式２）。ブラッググレーティングの長さＬｂは、光導波路を伝搬する光の光軸の方向におけるグレーティング長である。ブラッググレーティングの長さＬｂを３００μｍ以下と従来に比べて短くすることは、本実施形態の設計思想の前提となる。すなわち、モードホップをしにくくするために位相条件を満足する波長間隔（縦モード間隔）を大きくする必要がある。このためには、共振器長を短くする必要がありグレーティング素子の長さを短くする。この観点からは、ブラッググレーティングの長さＬｂを２００μｍ以下とすることがいっそう好ましい。
　グレーティング素子の長さを短くすることは、損失を小さくすることになりレーザ発振の閾値を低減できる。この結果、低電流、低発熱、低エネルギーで駆動が可能となる。
　また、グレーティングの長さＬｂは、３％以上の反射率を得るためには、５μｍ以上が好ましく、５％以上の反射率を得るためには、１０μｍ以上が更に好ましい。
　式（３）において、ｔｄは、前記ブラッググレーティングを構成する凹凸の深さである。２０ｎｍ≦ｔｄ≦２５０ｎｍとすることで、△λGを０．８ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下とすることができ、縦モードの数を△λGの中に２以上、５以下に調整することができる。こうした観点からは、ｔｄは、３０ｎｍ以上が更に好ましく、また、２００ｎｍ以下が更に好ましい。半値全幅を３ｎｍ以下とするには１５０ｎｍ以下が好ましい。
　好適な実施形態においては、レーザ発振を促進するために、グレーティング素子の反射率は３％以上、４０％以下に設定することが好ましい。この反射率は、より出力パワーを安定させるために５％以上が更に好ましく、また、出力パワーを大きくするためには２５％以下が更に好ましい。
　レーザ発振条件は、図８に示すように、ゲイン条件と位相条件から成立する。位相条件を満足する波長は離散的であり、たとえば図９に示される。すなわち、本構造ではゲインカーブの温度係数（GaAsの場合０．３ｎｍ／℃）とグレーティングの温度係数dλG/dTを近づけることにより、発振波長を△λGの中に固定することができる。さらに△λGの中に縦モードの数が２以上、５以下存在するときには、発振波長は△λGの中でモードホップを繰り返し、△λGの外でレーザ発振する確率を低減できることから大きなモードホップが起こることがなく、さらに波長が安定で、出力パワーが安定に動作できる。
　好適な実施形態においては、活性層の長さＬａも５００μｍ以下とする。この観点からは、活性層の長さＬａを３００μｍ以下とすることが更に好ましい。また、レーザの出力を大きくするという観点では活性層の長さＬａは、１５０μｍ以上とすることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
  
 
　式（６）において、dλG／ｄＴは、ブラッグ波長の温度係数である。
　また、dλＴＭ／ｄＴは、外部共振器レーザの位相条件を満足する波長の温度係数である。
　ここで、λＴＭは、外部共振器レーザの位相条件を満足する波長であり、つまり前述した（2.3式）の位相条件を満足する波長である。これを本明細書では「縦モード」と呼ぶ。
　以下、縦モードについて補足する。
　（2.3）式の中のβ＝2πｎeff／λであり、ｎeffはその部の実効屈折率であり、これを満足するλがλTMとなる。φ2は、ブラッググレーティングの位相変化であり、λTMは図１３で示される。
　△GTMは、外部共振器レーザの位相条件を満足する波長間隔（縦モード間隔）である。λTMは、複数存在するので、複数のλTMの差を意味する。
　したがって、式（６）を満足することで、モードホップが起こる温度を高くし、事実上モードホップを抑制することができる。式（６）の数値は、０.０２５以下とすることが更に好ましい。
　好適な実施形態においては、グレーティング素子の長さＬＷＧも６００μｍ以下とする。ＬＷＧは４００μｍ以下が好ましく、３００μｍ以下が更に好ましい。また、ＬＷＧは５０μｍ以上が好ましい。
　好適な実施形態においては、光源の出射面と光導波路の入射面との距離Ｌｇは、1μｍ以上、１０μｍ以下とする。これによって安定した発振が可能となる。
（実施例１）
　図３および図４に示すような装置を作製した。
　具体的には、ｚ板MgOドープのニオブ酸リチウム結晶基板にＴｉを成膜して、フォトリソグラフィー技術によりy軸方向にグレーティングパターンを作製した。その後、Ｔｉパターンをマスクにしてフッ素系の反応性イオンエッチングにより、ピッチ間隔Λ222nm、長さLb 100μｍのグレーティング溝を形成した。グレーティングの溝深さは40nmであった。また、ｙ軸伝搬の光導波路を形成するために、エキシマレーザにて、グレーティング部に、幅Wm3μｍ、Tr0.5μｍの溝加工を実施した。さらに、溝形成面にSiO2からなるバッファ層１６をスパッタ装置で0.5μｍ成膜し、支持基板としてブラックＬＮ基板を使用してグレーティング形成面を接着した。
　次に、ブラックＬＮ基板側を研磨定盤に貼り付け、グレーティングを形成したＬＮ基板の裏面を精密研磨して1.2μｍの厚み（Ｔｓ）とした。その後、定盤から外し、研磨面をスパッタにてSiO2からなるバッファ層１７を0.5μｍ成膜した。
　その後、ダイシング装置にてバー状に切断し、両端面を光学研磨し、両端面を0.1％のARコートを形成し、最後にチップ切断を行いグレーティング素子を作製した。素子サイズは幅1mm、長さLwg　500μmとした。
　グレーティング素子の光学特性は、広帯域波長光源であるスーパ・ルミネッセンス・ダイオード（SLD）を使用して、グレーティング素子にTEモードの光を入力して出力光を光スペクトルアナライザで分析することにより、その透過特性から反射特性を評価した。その結果、TEモードに対して中心波長945nm、最大反射率は２０％で、半値全幅△λGは2nmの特性を得た。
　次に、図５に示すようにレーザモジュールを実装した。光源素子は通常のGaAs系レーザで出射端面にはARコートなしとした。マウントは実装基板に固定した。この実装基板はヒートシンクの役割を示し、駆動時の半導体レーザの温度を測定したところ環境温度と同じであった。温度はサーミスタにより測定した。
光源素子仕様：
　中心波長：　　　977nm
　出力：　　　　　50mW
　半値幅：　　　　0.1nm
　レーザ素子長　　250μｍ
実装仕様：
　Lg：　　　　　　1μｍ
　Lm：　　　　　20μｍ
　モジュール実装後、ペルチェ素子を使用することなく、またモニター用フォトダイオードを使用することなく、サーミスタの測定温度に基づき注入電流を制御して半導体レーザを駆動したところ、グレーティングの反射波長に対応した中心波長975nmで発振し、出力はグレーティング素子がない場合よりも小さくなるが、40ｍＷのレーザ特性であった。また動作温度範囲を評価するために恒温槽内にモジュールを設置し、レーザ発振波長の温度依存性、出力変動を測定した。その結果、発振波長の温度係数は0.05nm／℃、縦モードの温度係数は0.07nm／℃であり（6式の右辺は0.02nm／℃であった）、モード間隔は０．６ｎｍであった。本構造の場合、環境温度（外気温度）と半導体レーザの温度がほぼ同じ温度となった。モードホップする温度範囲を測定したところ、ほぼ３０℃であった。この範囲では発振波長の温度係数は0.07nm／℃で変化した。
　さらに温度を変化させた場合、モードホップがおき、近似的に温度係数0.05nm／℃で波長が変化し、出力変動が若干大きくなるものの、グレーティングによる反射波長域に固定されるために温度域は80℃までパワー出力変動は１％以内であった。
（実施例２）
　実施例１と同様にして、図３、図５に示すような装置を作製した。
　具体的には、石英からなる支持基板１０にスパッタ装置にて下側クラッド層になるSiＯ2層１５を0.5μｍ成膜し、またその上にTa2O5を1.2μｍ成膜して光学材料層を形成した。次に、Ta2O5上にＴｉを成膜して、ＥＢ描画装置によりグレーティングパターンを作製した。その後、Ｔｉパターンをマスクにしてフッ素系の反応性イオンエッチングにより、ピッチ間隔Λ238nm、長さLb　１００μｍのブラッググレーティングを形成した。グレーティングの溝深さｔｄは40nmとした。
　さらに光導波路１３を形成するために、上記と同様な方法で反応性イオンエッチングし、幅Wm３μｍの光導波路１３を形成した。光導波路の厚さＴｓは１．２μｍである。
　最後に、上側クラッドとなるSiO2からなるバッファ層を光導波路１３を覆うように２μｍスパッタにて形成した。
　その後、ダイシング装置にてバー状に切断し、両端面を光学研磨し、両端面を0.1％のARコートを形成し、最後にチップ切断を行いグレーティング素子を作製した。素子サイズは幅1mm、長さLwg　500μmとした。
　グレーティング素子の光学特性は、広帯域波長光源であるスーパ・ルミネッセンス・ダイオード（SLD）を使用して、グレーティング素子にTEモードの光を入力して、出力光を光スペクトルアナライザで分析することにより、その透過特性から反射特性を評価した。
　測定したグレーティング素子の反射中心波長は、室温２５℃にて975ｎｍであり、反射率は１８％、半値全幅△λGは2nmの特性を得た。また、反射中心波長の温度特性を測定したところ、０．０４ｎｍ／℃であった。温度による反射率、半値全幅の変化はなかった。
　次に、図５に示すようにレーザモジュールを実装した。光源素子は通常のGaAs系レーザで出射端面にはARコートなしとした。マウントは実装基板に固定した。この実装基板はヒートシンクの役割を示し、駆動時の半導体レーザの温度を測定したところ、環境温度と同じであった。温度はサーミスタにより測定した。
　光源素子仕様：
　中心波長：　　　975nm（温度５０℃）
　出力：　　　　　50mW
　半値幅：　　　　0.1nm
　レーザ素子長　　250μｍ
実装仕様：
　Lg：　　　　　　1μｍ
　Lm：　　　　　20μｍ
　モジュール実装後、恒温槽内にモジュールを設置してペルチェ素子を使用することなく、またモニター用フォトダイオードを使用することなく、サーミスタの測定温度に基づき注入電流を制御して半導体レーザを駆動した。温度５０℃にした場合、注入電流１８０ｍＡにてグレーティングの反射波長に対応した中心波長976.2nmで発振し、出力はグレーティング素子がない場合よりも小さくなるが、40ｍＷのレーザ特性であった。
また温度特性を評価するために、温度センサによる温度情報を参照しない状態でレーザ発振波長の温度依存性を測定した。その結果、発振波長の温度係数は0.04nm／℃、縦モードの温度係数は0.07nm／℃（式（６）の右辺は0.03nm／℃であった）であった。
次に、温度センサによる温度情報を参照して、かつ注入電流を制御して動作実験を行った。温度２５℃の場合、注入電流を１９０ｍＡにすることにより、波長９７５ｎｍで出力４０ｍＷでレーザ発振を確認できた。２５℃から５０℃の温度領域では、測定した温度とともに注入電流を徐々に小さくすることにより、出力変動±１％以内で動作することできた。
温度８０℃の場合、注入電流を２３０ｍＡにすることにより、波長９７７．４ｎｍで出力４０ｍＷでレーザ発振を確認できた。２５℃から５０℃の温度領域では、測定した温度とともに注入電流を徐々に小さくすることにより、出力変動±１％以内で動作することできた。
（比較例１）
　実施例１において、温度センサを取り付けずに、通常の自動電流制御（ＡＣＣ）で半導体レーザを駆動させた。この場合も、環境温度（外気温度）と半導体レーザの温度がほぼ同じ温度となり、モードホップする温度間隔は、実施例１と同様に３０℃であった。しかし、半導体レーザのゲインが低下したために、光パワーが１０％低下した。さらに、環境温度を変化させた場合、さらにレーザゲインが低下するために出力低下がおこった。

Claims (11)

  1. 　半導体レーザ光源とグレーティング素子とによって外部共振器を構成する外部共振器型発光装置であって、
    　半導体レーザ光を発振する活性層を有する半導体レーザ光源；
    　前記半導体レーザ光が入射する入射面と所望波長の出射光を出射する出射面を有するリッジ型光導波路、およびこのリッジ型光導波路内に形成された凹凸からなるブラッググレーティングを有するグレーティング素子；および
    　前記発光装置の温度を測定する温度センサを備えており、前記温度センサによって測定した温度に応じて前記半導体レーザ光源の駆動電流を制御することを特徴とする、外部共振器型発光装置。
  2. 　前記グレーティング素子が、支持基板、および前記支持基板上に設けられた光学材料層であって、厚さ０．５μｍ以上、３．０μｍ以下の光学材料層を備えており、前記リッジ型光導波路が前記光学材料層内に設けられており、下記式（１）～式（４）の関係が満足されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
     
    ０．８ｎｍ≦△λG≦６．０ｎｍ・・・（１）
    １０μｍ≦Ｌｂ≦３００μｍ　　・・・（２）
    ２０ｎｍ≦ｔｄ≦２５０ｎｍ　　・・・（３）
    ｎｂ≧１．８　　　　　　　　　・・・（４）
     
    （式（１）において、△λGは、ブラッグ反射率のピークにおける半値全幅である。
    　式（２）において、Ｌｂは、前記ブラッググレーティングの長さである。
    　式（３）において、ｔｄは、前記ブラッググレーティングを構成する凹凸の深さである。
    　式（４）において、ｎｂは、前記ブラッググレーティングを構成する材質の屈折率である。）
     
  3. 　前記支持基板と前記光学材料層とを接合する接合層を備えていることを特徴とする、請求項２記載の装置。
     
  4. 　前記ブラッググレーティングを構成する材質が、ガリウム砒素、ニオブ酸リチウム単結晶、酸化タンタル、酸化亜鉛および酸化アルミナからなる群より選択されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一つの請求項に記載の装置。
     
  5. 　下記式（５）の関係が満足されることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一つの請求項に記載の装置。
     
    　ＬＷＧ　≦５００μｍ　　　　・・・（５）
     
    （式（５）において、ＬＷＧは、前記グレーティング素子の長さである。）
     
  6. 　前記光導波路が細長いコアからなり、前記コアの横断面が凸図形をなしていることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一つの請求項に記載の装置。
  7. 　前記光導波路が、リッジ部と、このリッジ部を成形する少なくとも一対のリッジ溝からなることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一つの請求項に記載の装置。
  8. 　前記半値全幅△λGの中に、レーザ発振の位相条件が満足可能な波長が２以上、５以下存在することを特徴とする、請求項２～７のいずれか一つの請求項に記載の装置。
  9. 　下記式（６）の関係が満足されることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一つの請求項に記載の装置。
     
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
      
    （式（６）において、dλG／ｄＴは、ブラッグ波長の温度係数である。
    　dλＴＭ／ｄＴは、外部共振器レーザの位相条件を満足する波長の温度係数である。）
  10. 　前記外部共振器型発光装置が単一モード発振することを特徴とする、請求項１～９のいずれか一つの請求項に記載の装置。
  11. 　前記リッジ型光導波路の横モードがマルチモードであって、前記外部共振器型発光装置から出力するレーザ光の横モードが基本モードであることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一つの請求項に記載の装置。
PCT/JP2014/082687 2013-12-11 2014-12-10 外部共振器型発光装置 WO2015087914A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015552484A JPWO2015087914A1 (ja) 2013-12-11 2014-12-10 外部共振器型発光装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-256185 2013-12-11
JP2013256185 2013-12-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015087914A1 true WO2015087914A1 (ja) 2015-06-18

Family

ID=53371215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/082687 WO2015087914A1 (ja) 2013-12-11 2014-12-10 外部共振器型発光装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2015087914A1 (ja)
WO (1) WO2015087914A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63136585A (ja) * 1986-11-27 1988-06-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体レ−ザの光出力自動制御装置
JP2003168844A (ja) * 2001-11-30 2003-06-13 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置および光増幅装置
JP2010171252A (ja) * 2009-01-23 2010-08-05 Fujitsu Ltd 光送信装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63136585A (ja) * 1986-11-27 1988-06-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体レ−ザの光出力自動制御装置
JP2003168844A (ja) * 2001-11-30 2003-06-13 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置および光増幅装置
JP2010171252A (ja) * 2009-01-23 2010-08-05 Fujitsu Ltd 光送信装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2015087914A1 (ja) 2017-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6125631B2 (ja) 外部共振器型発光装置
JP5936771B2 (ja) 外部共振器型発光装置
JP6554035B2 (ja) グレーティング素子および外部共振器型発光装置
US9331454B2 (en) External resonator type light emitting system
WO2015107960A1 (ja) 外部共振器型発光装置
JP5641631B1 (ja) 外部共振器型発光装置
JP5936777B2 (ja) グレーティング素子および外部共振器型発光装置
JP6572209B2 (ja) 光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法
WO2015190569A1 (ja) 外部共振器型発光装置
WO2015087914A1 (ja) 外部共振器型発光装置
WO2015190385A1 (ja) 外部共振器型発光装置
WO2016093187A1 (ja) 外部共振器型発光装置
JP2015115457A (ja) 外部共振器型発光装置
JP2015039011A (ja) 外部共振器型発光装置
WO2015108197A1 (ja) 外部共振器型発光装置
WO2017043222A1 (ja) 光学デバイス
JP2017126625A (ja) 外部共振器型発光装置
JP2015103732A (ja) グレーティング素子および外部共振器型発光装置
WO2016152730A1 (ja) 外部共振器型発光装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14868786

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015552484

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14868786

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1