JP2004503118A - 半導体レーザ・ポンピング固体レーザ・システムに使用するvcselおよび集積マイクロレンズを有するvcselアレイ - Google Patents
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Abstract
改良されたパワーおよびビーム特徴を有する垂直キャビティ表面放射レーザ(VCSEL)デバイス。VCSELデバイスは、1つのVCSELまたはVCSELのアレイを含む。各VCSELは対応する集積マイクロレンズを有し、VCSELデバイスのデバイス側にヒート・シンクが取り付けられる。ヒート・シンクによって放熱が改善され、それによってVCSELデバイスの出力レーザ・ビームのパワー特徴が改善される。マイクロレンズまたはマイクロレンズ・アレイによって、VCSELデバイスの出力レーザ・ビームをより簡単かつコンパクトに集束することができる。VCSELデバイスは、多様な光学システムに使用することができ、その改善されたパワーおよび集束特徴は、コンパクトで低パワー、低コストのレーザ・システムを提供する。
Description
【0001】
(発明の分野)
本発明はデバイス側ヒート・シンクおよび集積マイクロレンズを有する垂直キャビティ表面放射レーザ(VCSEL)に関する。このようなVCSELは、半導体レーザ・ポンピング固体レーザ・システムなどの様々な通信システム、特にVCSELで固体レーザをポンピングする電気通信およびデータ通信分野の光生成および発光システムに使用できるので有利である。
【0002】
(発明の背景)
コンパクトで低コストかつ低騒音のレーザは、光ファイバ伝送システムなどの高性能アナログフォトニック・システムの開発に必要不可欠である。しかし、このようなレーザはまだ十分に開発されていない。
【0003】
例えば、外部でポンピングした固体レーザを使用して、光ファイバ伝送のレーザ・ビームを生成することが、よく知られている。このようなレーザ・システムは、Er:Ybをドープしたガラス・マイクロチップ・レーザを含むことがあり、これは特に、光通信システムに適切な波長(つまり1530〜1560nm)を有する光ビームを生成するのに有用である。しかし、このようなレーザ・システムは、通常、フラッシュ・ランプなどの高価または非効率的なポンピング機構を使用する必要がある。
【0004】
ダイオード・レーザは比較的安価で効率的なポンピング機構であることが知られているが、このようなレーザは、通常、広範囲の用途に有効であるためにはパワーもビーム品質も低すぎる。特に、約2〜5mWのパワー出力を有する低パワー垂直キャビティ表面放出レーザ(VCSEL)は、安価で生産しやすいことが知られている。さらに、VCSELは、VCSELの円形放射ファセットを同様の形状の光ファイバ・ケーブル芯に一致させるのが容易であるので、例えば多モード・ファイバでの低パワー伝送など、特定の光ファイバ用途によく適している。
【0005】
しかし、従来のVCSELはエッジ放射ダイオード・レーザと同様に、上述したEr:Ybなどのドーピングしたガラス・レーザのポンピング機構として効果的に働くには、パワーが低すぎる。さらに、単一のVCSELの出力パワーは、このようなVCSELの放熱特性が劣るため、放射ファセットの表面積のサイズを増加しても効果的に向上させることができない。この欠点は、複数のVCSELをアレイ状に配列し、VCSELの(基板側とは反対の)デバイス側に取り付けたヒート・シンクを含めることによって克服されうることが知られている。しかし、このようなVCSELの高パワー・アレイは、光学的点火機構の状況でしか想定されなかった。最後に、VCSELデバイスを含む従来のレーザ・システムは、通常、VCSEL出力ビームを効果的に使用するために別個の外部レンズ・システムを広範に使用する必要がある。このようなレンズ・システムを含めた配置構成を有する必要があるので、システムのサイズおよび費用が増加する。
【0006】
(発明の概要)
本発明の実施形態におけるVCSELは、基板側ではなくデバイス側にヒート・シンクを含み、それによって熱放射を改善することで、高パワー出力を達成する底部放射VCSELである。1つのアレイにこのようなVCSELを複数配列し、合計のパワー出力をさらに増加させることができる。また、屈折性マイクロレンズを1つまたは複数のVCSELの基板と一体化し、出力ビームの発散減少と、多様な通信システムのビームの集束および/または視準に役立つようにする。したがって、費用とスペースを使う外部レンズの必要性が低下する。
【0007】
結果として得られるVCSELデバイスは、コンパクトかつ安価で、しかも外部光学エレメントと効果的に結合できる高パワー高品質の出力ビームを生成する。
【0008】
本発明によるVCSELデバイス、特に本発明のVCSELデバイス・アレイは、Er:Ybをドープしたガラス・レーザなどのドープ・ガラス・レーザのポンピング機構として使用でき、それによってコンパクト、低コスト、低騒音、高パワーのレーザ・システムを提供できるので有利である。
【0009】
Er:Ybガラス・レーザは、波長可変レーザのゲイン媒質として使用することもでき、本発明によるレーザ・システムは、単周波でも波長可変でも、多種多様な光通信用途に使用することができる。
【0010】
(好ましい実施形態の詳細な説明)
図1は、本発明によるVCSEL100の例示的実施形態を示す。VCSEL100は、適切な半導体材料の基板101を備え、その上でVCSEL100の他の材料、例えばGaAs、Si、InPなどが成長することができる。基板101は、対向する内面および外面102および103を有し、好ましくはN型の導電性である。Nオーム接触層104が表面103に付着して、以下で述べるように光を通して放射させ領域105を画成する。領域105は、反射防止誘電層(図示せず)で被覆される。基板101の内面102には第1ミラー・スタック106がある。ミラー・スタック106は分散型ブラッグ反射鏡であり、異なる屈折率を有する半導体材料の交互の層106および108で形成される。これは、例えばAlGaAaなどの異なる組成の材料を使用することによって達成され、層107の材料中のアルミニウム量が、層108の材料中のアルミニウム量と異なる。周知のように、層107および108の厚さおよび特定の組成が、VCSELによって放射される光の波長を決定する。第1ミラー・スタック106の層107および108の材料は、例えばN型の導電性がある。
【0011】
第1ミラー・スタック106上には絶縁体109があり、これは***し、活性層111、VCSELの第2ミラー・スタック113(以下で詳述する)、および第2クラッディング層112とともに活性層111を挟むクラッディング110の周囲を囲んでいる。活性層111はドープされない。活性領域111は、よく知られている量子井戸構造か、多量子井戸構造でよい。活性領域の厚さは、例えば放射波長の半分または1放射波長でよい。
【0012】
第2ミラー・スタック113は活性層111の上にある。第2ミラー・スタック113も分散型ブラッグ反射鏡であり、第1ミラー・スタック106と同様、異なる屈折率を有する材料の交互の層114および115を備える。第2ミラー・スタック113の層114および115は、第1ミラー・スタック106の層107および108と同じ材料でよい。しかし、第2ミラー・スタック113の層114および115は、第1ミラー・スタック106の層107および108とは反対の導電性であり、例えばここで層114および115はP型の導電性である。金属などの導電性材料の接触層116を第2ミラー・スタック113に被覆する。
【0013】
ダイアモンドまたは金属などの熱伝導性材料のディスクでできたヒート・シンク本体118を、はんだなどの適切な結合材料117で接触層116に装着する。従来のVCSELデバイスは、通常、ヒート・シンクを含むが、このヒート・シンクはVCSELの基板側に装着する。基板の厚さ(通常は100ミクロン以上)のため、VCSELからの熱は十分に散逸しない。これに対して、本発明のヒート・シンク本体118は、VCSELの半導体材料からの熱をより直接的に除去し、したがってVCSELの超過加熱の防止にははるかに効果的である。これによって、VCSELを、少なくとも50〜100mWの範囲において、はるかに高いパワーで動作させることができる。
【0014】
また、基板101の外面103は、例えば化学エッチングなどで湾曲面に形成することができる。この湾曲面103は、VCSELが放射ウィンドウ105を通して放射する光線のためのマイクロレンズを形成する。図1に示す1つのVCSELデバイスでは、マイクロレンズが、VCSELの放射したレーザ・ビームのビーム発散を減少させることができる。このマイクロレンズがない場合、VCSELデバイスのビーム発散は約10〜15°になる。しかし、本発明のマイクロレンズは、ビーム発散を約0〜1°まで減少させ、それによってスポット・サイズを小型化し、伝送用光ファイバ・ケーブルの結合をさらに容易にすることができる。多モード光ファイバ伝送用の結合など、特定の用途では、マイクロレンズを含む上述の配置構成で十分であり、外部レンズ構成の必要がない。
【0015】
あるいは、図2Aおよび図2B(同様の参照番号は図1に示した同様の部品を指す。図2から図4には結合材料117およびヒート・シンク118が図示されていないことにも留意されたい)に示すように、基板101の外面をエッチングし、同心円を形成する階段状表面を形成して、回折マイクロレンズを提供することができる。このようなマイクロレンズも、VCSELの出力ビームを直接集束することができる。
【0016】
図3に示すように、図1に関して説明したVCSELを使用して、VCSELアレイ300を形成することができる(この場合も、同様の参照番号は図1に示した同様の部品を指す)。したがって、VCSELデバイス301、302および303をVCSELアレイとして一緒に形成することができ、ここで各デバイスはそれぞれ光ビーム304、305および306を出力し、それによって累積的にVCSELアレイ出力ビームを提供する。個々のエレメントは、P型層を通してエッチングし、その後に誘電表面不活性化の後、最終的な相互接続金属層を電気的接触のために付着させて形成する。これによって、基板のN型オーム接触層104および第2ミラー・スタックのP型オーム接触層116を通して平行に電気的にバイアスがかかった放射エレメントのアレイが形成される。ヒート・シンク本体は、図1に示すように、接触層116に装着し、固定することができる。
【0017】
基板101の外面103は、複数の個別マイクロレンズ307、308、309になるよう形成し、マイクロレンズのアレイを形成する。効率的な発光のため、マイクロレンズに誘電反射防止コーティング層(図示せず)を付着させる。アレイ300の各VCSELデバイスからの光は、別個のマイクロレンズ307、308、309のうち対応する1つを通過する。
【0018】
下から見ると、上述したアレイは、例えば円形、長方形または六角形など、多様な形状およびサイズで配列することができる。上述したようなVCSELデバイスのサイズは、例えば150〜200ミクロンという大きなものにすることができ、アレイのサイズは100以上が可能である。6×6のアレイ・サイズが、約1Wの合計パワー出力を容易に提供することができる。
【0019】
図3に示すように、屈折マイクロレンズを配列して、合成ビームを形成する平行ビームの出力を提供することができる。したがって、事実上<1°のビーム発散の場合、例えばアレイ・サイズが特定の高パワー用途にとって比較的大きく、比較的小さい開口数を有する光ファイバ・ケーブルを結合するためなどで、追加の集束が必要なら、別個のレンズで、このような平行ビーム(つまり合成ビーム)の集束を容易に達成することができる。パワーやアレイ・サイズが比較的小さい場合は、追加の集束が必要なく、したがってビームを例えば開口が広い多モード光ファイバ・ケーブルに直接結合することができる。
【0020】
図4に示すように、マイクロレンズ407、408、409を通して集束ビーム40、405、406を出力するよう、VCSELデバイス401、402、403を有する屈折マイクロレンズ・アレイ400を設計することができる。この配置構成は、VCSELによるビーム出力のビーム発散を全体として効果的に減少させ、それによって、必要に応じて外部レンズによる集束をさらに簡単にし、効果的にすることができる。特に、外部レンズは、VCSELアレイ内の対応するVCSELの出力軸からアレイの中心の方向に向かってオフセットし、それによってアレイの出力ビームを全体としてさらに効果的に(漸進的に)集束させることができる。この配置構成は、VCSELの出力ビームを電気通信用途の単モード・ファイバに結合するのに、特に有用である。図3および図4の両方で、VCSELデバイス301〜303と401〜403間の垂直線は、VCSELデバイス間の概念的分離ポイントを示すだけのものと意図され、本発明の文字通りの特徴または物理的特徴を意味するものではない。
【0021】
上述したVCSELおよび/またはVCSELアレイを利用する本発明によるレーザ・システムの形態を、参照番号500で総称して図5および図6に示す。レーザ・システム500は、銅またはコバールなどの熱伝導性が良好な材料で、ほぼ長方形の形状を有するハウジング501を備える。ハウジング501は、平坦なベース・プレート502、およびベース・プレート502の側部から延在する1対の側壁503を備える。ハウジング501は、ベース・プレート502の端部に後端壁および前端壁504および505を有する。カバー506が側壁503および端壁504および505に指し渡して延在し、これに固定される。ハウジング501内にはVCSEL(例えば図1から図4に示す構造を含むことがある)があり、後端壁504の内面に装着される。(図5には図示されていないが)上述したようなVCSEL(アレイ)507に取り付けたヒート・シンク本体118の寸法は、ハウジング501の外壁の内寸とほぼ同じであり、したがってヒート・シンク本体118はハウジング501にぴったり填ることに留意されたい。
【0022】
ハウジング501の内部でVCSEL507の前方には、固体マイクロチップ・レーザ・アセンブリ508がある。固体マイクロチップ・レーザ・アセンブリ508は、熱伝導性が良好な材料で、ハウジング501に填る装着ブロック509を備える。装着ブロック509は、前面にある窪み509a、および窪み509aの底部から装着ブロック509の後部へと延在する開口509bを有する。マイクロチップ・レーザ510は、装着ブロック509の窪み509aの中にある。マイクロチップ・レーザ510は、例えばエルビウムまたはイッテルビウムをドープしたガラスなどで作成することができ、光学的に透明で熱伝導性が良好な材料の装着プレート511に装着される。装着ブロック509も、銅またはコバールなどの熱伝導性が良好な金属でよく、マイクロチップ・レーザ510からの光が通ることができる開口を有する。装着プレート511は、装着ブロック509の前部に延在し、これに固定される。装着プレート511の前部には光学フィルタ512を装着する。装着ブロック509の開口509bにレンズ513を装着する。
【0023】
光学デバイス500の作動時には、VCSEL(アレイ)を通して電流を加え、活性層111で光を生成する。光は、活性層111内で第1ミラー・スタック106と第2ミラー・スタック113間にて反射する。しかし、第1ミラー・スタック106は、部分的に光を通過させ、したがって生成された光は、VCSELから基板101を後方に出射す。放射された光ビームは、レンズ513によってドープ・ガラス・レーザ・ディスク510に向かう。したがって、VCSELが放射した光ビームはガラス・レーザ・ディスク510に集束し、それによってガラス・レーザ・ディスク510をポンピングして、光ビームを生成、放射させる。
【0024】
ハウジング501の内部で固体マイクロチップ・レーザ・アセンブリ508の前方には、光学アセンブリ514がある。光学アセンブリ514は管状マウント515を含み、これは、アセンブリ508に近いその端部に隣接して光アイソレータ516を有する。管状マウント515の反対側の端部に近くで光視準レンズ517もその中に装着されている。フォトダイオード518がマウント515の壁の中で、光アイソレータ516と視準レンズ517の間にある。プラグ519が、視準レンズ517に隣接して、マウント518の他方端にある。プラグを通って単モード光ファイバ520が延在し、それに装着される。光ファイバ520の内端521は視準レンズ517と整列し、したがって視準レンズ517からの光を受け、デバイス500の出力部として働く。光ファイバ520は、ハウジング500の前壁505にある開口を通って延在し、それに固定される。
【0025】
固体レーザ・ディスクによって生成される出力光ビームは、VCSEL507によって放射される光の波長とは異なる波長であり、フィルタ512に向かう。VCSEL507からの光の大部分はレーザ・ガラス・ディスク510をポンピングするが、VCSEL507からの光の一部はガラス・ディスク510を通過し、これもフィルタ512に向かう。フィルタ512は、固体レーザ510から放射された光ビームは通過できるが、VCSEL507からの光は全て遮断するよう設計されている。したがって、固体レーザ510からの光ビームのみがフィルタ512を通過する。
【0026】
次に、固体レーザ510からの光ビームは光アイソレータ516に入る。光アイソレータ516は、固体レーザ510からの光ビームは通過させるが、光学デバイス500の他のエレメントから反射した光のフィードバックは防止する任意の周知の構造でよい。光アイソレータ516を通過する光ビームは、次に視準レンズ517に入る。視準レンズ517は、光ビームを光ファイバ520の内端521に配向する。光は次に、光ファイバ520を通って光学デバイス500を出て、データ通信または電気通信での使用など、所望の目的を実行する。フォトダイオード518は、マウント515内に装着され、固体マイクロチップ・レーザ510から放射された光ビームの出力を監視する働きをする。
【0027】
上述したVCSELアレイは、直前に述べたレーザ・システムとの関連で使用すると、同様の従来のレーザ・システムと比較して、全体としてレーザ・システムのサイズおよび費用を大幅に削減できることが重要である。特に、(ヒート・シンク118によって)VCSELアレイからのビーム出力のパワーが増加するので、VCSELデバイスをレーザ・ポンプとして使用することができる。上述したように、VCSELデバイスは、従来のポンピング機構よりはるかに安価で、小さく、生産が容易である。さらに、集積マイクロレンズを使用すれば、レーザ・システムのサイズで小さくし、費用の低減を可能とする。実際、上述した集積マイクロレンズがないと、VCSELの物理的サイズは、図5および図6に示したものと同様のデバイスに実装するのを非常に困難にする。つまり、十分に短い焦点距離を有する外部レンズ(またはレンズ・システム)をレンズ513として使用すると、集束光の視準が困難となることが判明した。より長い焦点距離のレンズを使用すると、視準は改善されるが、放射された光ビームの発散のせいで、ガラス・レーザ・ディスク510にて十分に小さいスポット・サイズを獲得することが困難になる。したがって、集積マイクロレンズを含まないVCSELアレイを、図5および図6に示したような構成に使用することは、理論的には可能かもしれないが、このような実装は、サイズおよび困難さの点で非常に非実際的である。
【0028】
このような実際的な障害は、上述した集積マイクロレンズを有するVCSELアレイを使用することにより、容易に克服される。つまり、開示されたアレイを使用すると、ガラス・レーザ・ディスク510のポンピングに外部レンズを配置し、使用する必要性が低下するか、必要なくなり、デバイスの費用、サイズおよび品質が全体として大幅に改善される。特に、上述した構成は、屈折マイクロレンズのアレイがVCSELアレイ出力ビームを集束させる働きをし、レンズ・システム513の各レンズが、対応する単一のVCSELデバイスの出力ビーム軸からずれていることは、ガラス・レーザ・ディスク510の効果的なポンピングにとって特に望ましい。
【0029】
最後に、図7を参照すると、本発明の光学デバイスの別の実施形態が参照番号700として図示され、波長可変出力ビームを提供するよう設計されている。光学デバイス700は、VCSEL100またはVCSELアレイ300/400と同じVCSEL701を含む点で、図5および図6に示す光学デバイス500と同様である。デバイス700は、VCSEL701からの光を固体レーザ・ディスク703に集束させる集束レンズ702も含む。固体レーザ・ディスク703は、固体レーザ・ディスク510と同様であるが、その両面の光学コーティングの特徴が異なり、熱伝導性のサブマウント705に装着されて放熱が良好な基板704に付着している。装着ブロック706には、電気的に、または圧電で駆動する薄いエタロン707または電気的に駆動する波長可変光学フィルタが装着される。レーザ出力結合器708も装着ブロック706に装着される。したがって広い波長の波長可変レーザは、エルビウムおよびイッテルビウムをドープし、両面に適切な光学コーティングがあるガラスなどのレーザ・ガラス・ゲイン媒質ディスク703、薄いエタロンまたは波長可変フィルタなどの波長選択デバイス707、および光結合器708で構成される。圧電駆動の薄いエタロン707または電気駆動の波長可変フィルタは、例えば1530〜1575nmの波長範囲で、レーザの広い波長を調整するようになっている。レーザの出力からの光は、図5に示したのと同じ方法で光ファイバ(図示せず)に配向される。また、光学デバイス700は、図5に示すようにハウジング(図示せず)に装着する。
【0030】
したがって、本発明により、VCSELまたはVCSELアレイを使用して固体レーザをポンピングし、電気通信またはデータ通信のために光ファイバを通して光ビームを提供する光学デバイスが提供される。固体レーザは、光ファイバに配向される光ビームを生成して、放射する。VCSELまたはVCSELアレイは、基板に装着された半導体材料の本体を含み、半導体本体で生成された光が基板を通して放射される。基板は、1つの面に沿って形成されたレンズまたはレンズ・アレイを有し、これがVCSELによって放射された光を集束/視準する。ヒート・シンクは、ダイアモンドまたは他の熱伝導性が良好な材料であることが好ましく、基板から遠い方の半導体本体の側に装着され、半導体本体からの熱を伝導する。ヒート・シンクは、半導体本体の冷却を改善するよう、半導体本体の光を生成する部分付近に装着される。これによって、VCSELをより高いバイアスで動作させ、VCSELからのパワーを増大させることができる。
【0031】
本発明を上記の実施形態に関して説明してきたが、これらの実施形態は例示のためにのみ設計され柄、本発明を制限するものではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明で使用し、集積した屈折性マイクロレンズを有する単一VCSELデバイスの断面図である。
【図2】
図2Aは、本発明で使用し、VCSELデバイスが放射したビームを集束する集積回折マイクロレンズを有する単一VCSELデバイスの断面図である。
図2Bは、図2Aで示したVCSELデバイスの底面図である。
【図3】
本発明のデバイスに使用することができ、平行ビーム出力のための集積回折マイクロレンズを含む典型的なVCSELアレイの断面図である。
【図4】
図3で図示され、集束ビーム出力のための集積屈折マイクロレンズを含むVCSELデバイスのアレイの断面図である。
【図5】
ハウジングのカバーを外した状態の本発明の出力デバイスの上面図である。
【図6】
図5の線6−6に沿って切り取った断面図である。
【図7】
本発明による波長可変レーザ・システムの概略図である。
(発明の分野)
本発明はデバイス側ヒート・シンクおよび集積マイクロレンズを有する垂直キャビティ表面放射レーザ(VCSEL)に関する。このようなVCSELは、半導体レーザ・ポンピング固体レーザ・システムなどの様々な通信システム、特にVCSELで固体レーザをポンピングする電気通信およびデータ通信分野の光生成および発光システムに使用できるので有利である。
【0002】
(発明の背景)
コンパクトで低コストかつ低騒音のレーザは、光ファイバ伝送システムなどの高性能アナログフォトニック・システムの開発に必要不可欠である。しかし、このようなレーザはまだ十分に開発されていない。
【0003】
例えば、外部でポンピングした固体レーザを使用して、光ファイバ伝送のレーザ・ビームを生成することが、よく知られている。このようなレーザ・システムは、Er:Ybをドープしたガラス・マイクロチップ・レーザを含むことがあり、これは特に、光通信システムに適切な波長(つまり1530〜1560nm)を有する光ビームを生成するのに有用である。しかし、このようなレーザ・システムは、通常、フラッシュ・ランプなどの高価または非効率的なポンピング機構を使用する必要がある。
【0004】
ダイオード・レーザは比較的安価で効率的なポンピング機構であることが知られているが、このようなレーザは、通常、広範囲の用途に有効であるためにはパワーもビーム品質も低すぎる。特に、約2〜5mWのパワー出力を有する低パワー垂直キャビティ表面放出レーザ(VCSEL)は、安価で生産しやすいことが知られている。さらに、VCSELは、VCSELの円形放射ファセットを同様の形状の光ファイバ・ケーブル芯に一致させるのが容易であるので、例えば多モード・ファイバでの低パワー伝送など、特定の光ファイバ用途によく適している。
【0005】
しかし、従来のVCSELはエッジ放射ダイオード・レーザと同様に、上述したEr:Ybなどのドーピングしたガラス・レーザのポンピング機構として効果的に働くには、パワーが低すぎる。さらに、単一のVCSELの出力パワーは、このようなVCSELの放熱特性が劣るため、放射ファセットの表面積のサイズを増加しても効果的に向上させることができない。この欠点は、複数のVCSELをアレイ状に配列し、VCSELの(基板側とは反対の)デバイス側に取り付けたヒート・シンクを含めることによって克服されうることが知られている。しかし、このようなVCSELの高パワー・アレイは、光学的点火機構の状況でしか想定されなかった。最後に、VCSELデバイスを含む従来のレーザ・システムは、通常、VCSEL出力ビームを効果的に使用するために別個の外部レンズ・システムを広範に使用する必要がある。このようなレンズ・システムを含めた配置構成を有する必要があるので、システムのサイズおよび費用が増加する。
【0006】
(発明の概要)
本発明の実施形態におけるVCSELは、基板側ではなくデバイス側にヒート・シンクを含み、それによって熱放射を改善することで、高パワー出力を達成する底部放射VCSELである。1つのアレイにこのようなVCSELを複数配列し、合計のパワー出力をさらに増加させることができる。また、屈折性マイクロレンズを1つまたは複数のVCSELの基板と一体化し、出力ビームの発散減少と、多様な通信システムのビームの集束および/または視準に役立つようにする。したがって、費用とスペースを使う外部レンズの必要性が低下する。
【0007】
結果として得られるVCSELデバイスは、コンパクトかつ安価で、しかも外部光学エレメントと効果的に結合できる高パワー高品質の出力ビームを生成する。
【0008】
本発明によるVCSELデバイス、特に本発明のVCSELデバイス・アレイは、Er:Ybをドープしたガラス・レーザなどのドープ・ガラス・レーザのポンピング機構として使用でき、それによってコンパクト、低コスト、低騒音、高パワーのレーザ・システムを提供できるので有利である。
【0009】
Er:Ybガラス・レーザは、波長可変レーザのゲイン媒質として使用することもでき、本発明によるレーザ・システムは、単周波でも波長可変でも、多種多様な光通信用途に使用することができる。
【0010】
(好ましい実施形態の詳細な説明)
図1は、本発明によるVCSEL100の例示的実施形態を示す。VCSEL100は、適切な半導体材料の基板101を備え、その上でVCSEL100の他の材料、例えばGaAs、Si、InPなどが成長することができる。基板101は、対向する内面および外面102および103を有し、好ましくはN型の導電性である。Nオーム接触層104が表面103に付着して、以下で述べるように光を通して放射させ領域105を画成する。領域105は、反射防止誘電層(図示せず)で被覆される。基板101の内面102には第1ミラー・スタック106がある。ミラー・スタック106は分散型ブラッグ反射鏡であり、異なる屈折率を有する半導体材料の交互の層106および108で形成される。これは、例えばAlGaAaなどの異なる組成の材料を使用することによって達成され、層107の材料中のアルミニウム量が、層108の材料中のアルミニウム量と異なる。周知のように、層107および108の厚さおよび特定の組成が、VCSELによって放射される光の波長を決定する。第1ミラー・スタック106の層107および108の材料は、例えばN型の導電性がある。
【0011】
第1ミラー・スタック106上には絶縁体109があり、これは***し、活性層111、VCSELの第2ミラー・スタック113(以下で詳述する)、および第2クラッディング層112とともに活性層111を挟むクラッディング110の周囲を囲んでいる。活性層111はドープされない。活性領域111は、よく知られている量子井戸構造か、多量子井戸構造でよい。活性領域の厚さは、例えば放射波長の半分または1放射波長でよい。
【0012】
第2ミラー・スタック113は活性層111の上にある。第2ミラー・スタック113も分散型ブラッグ反射鏡であり、第1ミラー・スタック106と同様、異なる屈折率を有する材料の交互の層114および115を備える。第2ミラー・スタック113の層114および115は、第1ミラー・スタック106の層107および108と同じ材料でよい。しかし、第2ミラー・スタック113の層114および115は、第1ミラー・スタック106の層107および108とは反対の導電性であり、例えばここで層114および115はP型の導電性である。金属などの導電性材料の接触層116を第2ミラー・スタック113に被覆する。
【0013】
ダイアモンドまたは金属などの熱伝導性材料のディスクでできたヒート・シンク本体118を、はんだなどの適切な結合材料117で接触層116に装着する。従来のVCSELデバイスは、通常、ヒート・シンクを含むが、このヒート・シンクはVCSELの基板側に装着する。基板の厚さ(通常は100ミクロン以上)のため、VCSELからの熱は十分に散逸しない。これに対して、本発明のヒート・シンク本体118は、VCSELの半導体材料からの熱をより直接的に除去し、したがってVCSELの超過加熱の防止にははるかに効果的である。これによって、VCSELを、少なくとも50〜100mWの範囲において、はるかに高いパワーで動作させることができる。
【0014】
また、基板101の外面103は、例えば化学エッチングなどで湾曲面に形成することができる。この湾曲面103は、VCSELが放射ウィンドウ105を通して放射する光線のためのマイクロレンズを形成する。図1に示す1つのVCSELデバイスでは、マイクロレンズが、VCSELの放射したレーザ・ビームのビーム発散を減少させることができる。このマイクロレンズがない場合、VCSELデバイスのビーム発散は約10〜15°になる。しかし、本発明のマイクロレンズは、ビーム発散を約0〜1°まで減少させ、それによってスポット・サイズを小型化し、伝送用光ファイバ・ケーブルの結合をさらに容易にすることができる。多モード光ファイバ伝送用の結合など、特定の用途では、マイクロレンズを含む上述の配置構成で十分であり、外部レンズ構成の必要がない。
【0015】
あるいは、図2Aおよび図2B(同様の参照番号は図1に示した同様の部品を指す。図2から図4には結合材料117およびヒート・シンク118が図示されていないことにも留意されたい)に示すように、基板101の外面をエッチングし、同心円を形成する階段状表面を形成して、回折マイクロレンズを提供することができる。このようなマイクロレンズも、VCSELの出力ビームを直接集束することができる。
【0016】
図3に示すように、図1に関して説明したVCSELを使用して、VCSELアレイ300を形成することができる(この場合も、同様の参照番号は図1に示した同様の部品を指す)。したがって、VCSELデバイス301、302および303をVCSELアレイとして一緒に形成することができ、ここで各デバイスはそれぞれ光ビーム304、305および306を出力し、それによって累積的にVCSELアレイ出力ビームを提供する。個々のエレメントは、P型層を通してエッチングし、その後に誘電表面不活性化の後、最終的な相互接続金属層を電気的接触のために付着させて形成する。これによって、基板のN型オーム接触層104および第2ミラー・スタックのP型オーム接触層116を通して平行に電気的にバイアスがかかった放射エレメントのアレイが形成される。ヒート・シンク本体は、図1に示すように、接触層116に装着し、固定することができる。
【0017】
基板101の外面103は、複数の個別マイクロレンズ307、308、309になるよう形成し、マイクロレンズのアレイを形成する。効率的な発光のため、マイクロレンズに誘電反射防止コーティング層(図示せず)を付着させる。アレイ300の各VCSELデバイスからの光は、別個のマイクロレンズ307、308、309のうち対応する1つを通過する。
【0018】
下から見ると、上述したアレイは、例えば円形、長方形または六角形など、多様な形状およびサイズで配列することができる。上述したようなVCSELデバイスのサイズは、例えば150〜200ミクロンという大きなものにすることができ、アレイのサイズは100以上が可能である。6×6のアレイ・サイズが、約1Wの合計パワー出力を容易に提供することができる。
【0019】
図3に示すように、屈折マイクロレンズを配列して、合成ビームを形成する平行ビームの出力を提供することができる。したがって、事実上<1°のビーム発散の場合、例えばアレイ・サイズが特定の高パワー用途にとって比較的大きく、比較的小さい開口数を有する光ファイバ・ケーブルを結合するためなどで、追加の集束が必要なら、別個のレンズで、このような平行ビーム(つまり合成ビーム)の集束を容易に達成することができる。パワーやアレイ・サイズが比較的小さい場合は、追加の集束が必要なく、したがってビームを例えば開口が広い多モード光ファイバ・ケーブルに直接結合することができる。
【0020】
図4に示すように、マイクロレンズ407、408、409を通して集束ビーム40、405、406を出力するよう、VCSELデバイス401、402、403を有する屈折マイクロレンズ・アレイ400を設計することができる。この配置構成は、VCSELによるビーム出力のビーム発散を全体として効果的に減少させ、それによって、必要に応じて外部レンズによる集束をさらに簡単にし、効果的にすることができる。特に、外部レンズは、VCSELアレイ内の対応するVCSELの出力軸からアレイの中心の方向に向かってオフセットし、それによってアレイの出力ビームを全体としてさらに効果的に(漸進的に)集束させることができる。この配置構成は、VCSELの出力ビームを電気通信用途の単モード・ファイバに結合するのに、特に有用である。図3および図4の両方で、VCSELデバイス301〜303と401〜403間の垂直線は、VCSELデバイス間の概念的分離ポイントを示すだけのものと意図され、本発明の文字通りの特徴または物理的特徴を意味するものではない。
【0021】
上述したVCSELおよび/またはVCSELアレイを利用する本発明によるレーザ・システムの形態を、参照番号500で総称して図5および図6に示す。レーザ・システム500は、銅またはコバールなどの熱伝導性が良好な材料で、ほぼ長方形の形状を有するハウジング501を備える。ハウジング501は、平坦なベース・プレート502、およびベース・プレート502の側部から延在する1対の側壁503を備える。ハウジング501は、ベース・プレート502の端部に後端壁および前端壁504および505を有する。カバー506が側壁503および端壁504および505に指し渡して延在し、これに固定される。ハウジング501内にはVCSEL(例えば図1から図4に示す構造を含むことがある)があり、後端壁504の内面に装着される。(図5には図示されていないが)上述したようなVCSEL(アレイ)507に取り付けたヒート・シンク本体118の寸法は、ハウジング501の外壁の内寸とほぼ同じであり、したがってヒート・シンク本体118はハウジング501にぴったり填ることに留意されたい。
【0022】
ハウジング501の内部でVCSEL507の前方には、固体マイクロチップ・レーザ・アセンブリ508がある。固体マイクロチップ・レーザ・アセンブリ508は、熱伝導性が良好な材料で、ハウジング501に填る装着ブロック509を備える。装着ブロック509は、前面にある窪み509a、および窪み509aの底部から装着ブロック509の後部へと延在する開口509bを有する。マイクロチップ・レーザ510は、装着ブロック509の窪み509aの中にある。マイクロチップ・レーザ510は、例えばエルビウムまたはイッテルビウムをドープしたガラスなどで作成することができ、光学的に透明で熱伝導性が良好な材料の装着プレート511に装着される。装着ブロック509も、銅またはコバールなどの熱伝導性が良好な金属でよく、マイクロチップ・レーザ510からの光が通ることができる開口を有する。装着プレート511は、装着ブロック509の前部に延在し、これに固定される。装着プレート511の前部には光学フィルタ512を装着する。装着ブロック509の開口509bにレンズ513を装着する。
【0023】
光学デバイス500の作動時には、VCSEL(アレイ)を通して電流を加え、活性層111で光を生成する。光は、活性層111内で第1ミラー・スタック106と第2ミラー・スタック113間にて反射する。しかし、第1ミラー・スタック106は、部分的に光を通過させ、したがって生成された光は、VCSELから基板101を後方に出射す。放射された光ビームは、レンズ513によってドープ・ガラス・レーザ・ディスク510に向かう。したがって、VCSELが放射した光ビームはガラス・レーザ・ディスク510に集束し、それによってガラス・レーザ・ディスク510をポンピングして、光ビームを生成、放射させる。
【0024】
ハウジング501の内部で固体マイクロチップ・レーザ・アセンブリ508の前方には、光学アセンブリ514がある。光学アセンブリ514は管状マウント515を含み、これは、アセンブリ508に近いその端部に隣接して光アイソレータ516を有する。管状マウント515の反対側の端部に近くで光視準レンズ517もその中に装着されている。フォトダイオード518がマウント515の壁の中で、光アイソレータ516と視準レンズ517の間にある。プラグ519が、視準レンズ517に隣接して、マウント518の他方端にある。プラグを通って単モード光ファイバ520が延在し、それに装着される。光ファイバ520の内端521は視準レンズ517と整列し、したがって視準レンズ517からの光を受け、デバイス500の出力部として働く。光ファイバ520は、ハウジング500の前壁505にある開口を通って延在し、それに固定される。
【0025】
固体レーザ・ディスクによって生成される出力光ビームは、VCSEL507によって放射される光の波長とは異なる波長であり、フィルタ512に向かう。VCSEL507からの光の大部分はレーザ・ガラス・ディスク510をポンピングするが、VCSEL507からの光の一部はガラス・ディスク510を通過し、これもフィルタ512に向かう。フィルタ512は、固体レーザ510から放射された光ビームは通過できるが、VCSEL507からの光は全て遮断するよう設計されている。したがって、固体レーザ510からの光ビームのみがフィルタ512を通過する。
【0026】
次に、固体レーザ510からの光ビームは光アイソレータ516に入る。光アイソレータ516は、固体レーザ510からの光ビームは通過させるが、光学デバイス500の他のエレメントから反射した光のフィードバックは防止する任意の周知の構造でよい。光アイソレータ516を通過する光ビームは、次に視準レンズ517に入る。視準レンズ517は、光ビームを光ファイバ520の内端521に配向する。光は次に、光ファイバ520を通って光学デバイス500を出て、データ通信または電気通信での使用など、所望の目的を実行する。フォトダイオード518は、マウント515内に装着され、固体マイクロチップ・レーザ510から放射された光ビームの出力を監視する働きをする。
【0027】
上述したVCSELアレイは、直前に述べたレーザ・システムとの関連で使用すると、同様の従来のレーザ・システムと比較して、全体としてレーザ・システムのサイズおよび費用を大幅に削減できることが重要である。特に、(ヒート・シンク118によって)VCSELアレイからのビーム出力のパワーが増加するので、VCSELデバイスをレーザ・ポンプとして使用することができる。上述したように、VCSELデバイスは、従来のポンピング機構よりはるかに安価で、小さく、生産が容易である。さらに、集積マイクロレンズを使用すれば、レーザ・システムのサイズで小さくし、費用の低減を可能とする。実際、上述した集積マイクロレンズがないと、VCSELの物理的サイズは、図5および図6に示したものと同様のデバイスに実装するのを非常に困難にする。つまり、十分に短い焦点距離を有する外部レンズ(またはレンズ・システム)をレンズ513として使用すると、集束光の視準が困難となることが判明した。より長い焦点距離のレンズを使用すると、視準は改善されるが、放射された光ビームの発散のせいで、ガラス・レーザ・ディスク510にて十分に小さいスポット・サイズを獲得することが困難になる。したがって、集積マイクロレンズを含まないVCSELアレイを、図5および図6に示したような構成に使用することは、理論的には可能かもしれないが、このような実装は、サイズおよび困難さの点で非常に非実際的である。
【0028】
このような実際的な障害は、上述した集積マイクロレンズを有するVCSELアレイを使用することにより、容易に克服される。つまり、開示されたアレイを使用すると、ガラス・レーザ・ディスク510のポンピングに外部レンズを配置し、使用する必要性が低下するか、必要なくなり、デバイスの費用、サイズおよび品質が全体として大幅に改善される。特に、上述した構成は、屈折マイクロレンズのアレイがVCSELアレイ出力ビームを集束させる働きをし、レンズ・システム513の各レンズが、対応する単一のVCSELデバイスの出力ビーム軸からずれていることは、ガラス・レーザ・ディスク510の効果的なポンピングにとって特に望ましい。
【0029】
最後に、図7を参照すると、本発明の光学デバイスの別の実施形態が参照番号700として図示され、波長可変出力ビームを提供するよう設計されている。光学デバイス700は、VCSEL100またはVCSELアレイ300/400と同じVCSEL701を含む点で、図5および図6に示す光学デバイス500と同様である。デバイス700は、VCSEL701からの光を固体レーザ・ディスク703に集束させる集束レンズ702も含む。固体レーザ・ディスク703は、固体レーザ・ディスク510と同様であるが、その両面の光学コーティングの特徴が異なり、熱伝導性のサブマウント705に装着されて放熱が良好な基板704に付着している。装着ブロック706には、電気的に、または圧電で駆動する薄いエタロン707または電気的に駆動する波長可変光学フィルタが装着される。レーザ出力結合器708も装着ブロック706に装着される。したがって広い波長の波長可変レーザは、エルビウムおよびイッテルビウムをドープし、両面に適切な光学コーティングがあるガラスなどのレーザ・ガラス・ゲイン媒質ディスク703、薄いエタロンまたは波長可変フィルタなどの波長選択デバイス707、および光結合器708で構成される。圧電駆動の薄いエタロン707または電気駆動の波長可変フィルタは、例えば1530〜1575nmの波長範囲で、レーザの広い波長を調整するようになっている。レーザの出力からの光は、図5に示したのと同じ方法で光ファイバ(図示せず)に配向される。また、光学デバイス700は、図5に示すようにハウジング(図示せず)に装着する。
【0030】
したがって、本発明により、VCSELまたはVCSELアレイを使用して固体レーザをポンピングし、電気通信またはデータ通信のために光ファイバを通して光ビームを提供する光学デバイスが提供される。固体レーザは、光ファイバに配向される光ビームを生成して、放射する。VCSELまたはVCSELアレイは、基板に装着された半導体材料の本体を含み、半導体本体で生成された光が基板を通して放射される。基板は、1つの面に沿って形成されたレンズまたはレンズ・アレイを有し、これがVCSELによって放射された光を集束/視準する。ヒート・シンクは、ダイアモンドまたは他の熱伝導性が良好な材料であることが好ましく、基板から遠い方の半導体本体の側に装着され、半導体本体からの熱を伝導する。ヒート・シンクは、半導体本体の冷却を改善するよう、半導体本体の光を生成する部分付近に装着される。これによって、VCSELをより高いバイアスで動作させ、VCSELからのパワーを増大させることができる。
【0031】
本発明を上記の実施形態に関して説明してきたが、これらの実施形態は例示のためにのみ設計され柄、本発明を制限するものではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明で使用し、集積した屈折性マイクロレンズを有する単一VCSELデバイスの断面図である。
【図2】
図2Aは、本発明で使用し、VCSELデバイスが放射したビームを集束する集積回折マイクロレンズを有する単一VCSELデバイスの断面図である。
図2Bは、図2Aで示したVCSELデバイスの底面図である。
【図3】
本発明のデバイスに使用することができ、平行ビーム出力のための集積回折マイクロレンズを含む典型的なVCSELアレイの断面図である。
【図4】
図3で図示され、集束ビーム出力のための集積屈折マイクロレンズを含むVCSELデバイスのアレイの断面図である。
【図5】
ハウジングのカバーを外した状態の本発明の出力デバイスの上面図である。
【図6】
図5の線6−6に沿って切り取った断面図である。
【図7】
本発明による波長可変レーザ・システムの概略図である。
Claims (29)
- 垂直キャビティ表面放射レーザ(VCSEL)デバイス内の構造で、
自身内に形成されたマイクロレンズを有する基板と、
前記基板上に形成された第1ミラー領域と、
前記第1ミラー領域上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された第2ミラー領域と、
前記第2ミラー領域上に形成されたヒート・シンクとを備える構造。 - さらに、
第2ミラー領域上の接触層と、
ヒート・シンクの第2ミラー領域に面する面上の層と、
金属層と接触層を結合する結合材料とを備える、請求項1に記載の構造。 - 前記ヒート・シンクがダイアモンドを備える、請求項1に記載の構造。
- マイクロレンズが、出力レーザ・ビームの発散を減少させる屈折または回折マイクロレンズである、請求項1に記載の構造。
- マイクロレンズが、出力レーザ・ビームを集束させる屈折または回折マイクロレンズである、請求項1に記載の構造。
- マイクロレンズが、基板に形成された複数の同心円の階段状構造を備える回折マイクロレンズである、請求項5に記載の構造。
- 基板上に配置された複数のVCSELデバイスを有し、各VCSELデバイスが個々の出力レーザ・ビームを出力し、したがってVCSELデバイス・アレイが個々の出力レーザ・ビームで構成された合成出力レーザ・ビームを出力するVCSELデバイスアレイにて、複数のVCSELデバイスのサブセットの各部材内にある構造で、
前記基板内に形成されたマイクロレンズと、
前記基板上に形成された第1ミラー領域と、
前記第1ミラー領域上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された第2ミラー領域と、
前記第2ミラー領域上に形成されたヒート・シンクとを備える構造。 - さらに、
第2ミラー領域上の接触層と、
ヒート・シンクの第2ミラー領域に面する表面上の金属層と、
金属層と接触層を結合する結合材料とを備える、請求項7に記載のVCSELデバイス・アレイ内の構造。 - ヒート・シンクがダイアモンドを備える、請求項7に記載のVCSELデバイス・アレイ内の構造。
- マイクロレンズが、個々の出力レーザの発散を減少させる屈折マイクロレンズであり、それによって合成出力レーザ・ビームの発散を減少させる、請求項7に記載のVCSELデバイス・アレイ内の構造。
- マイクロレンズ・アレイがVCSELデバイスの個々の出力ビームを集束させ、それによってVCSELデバイス・アレイの合成出力レーザ・ビームを集束させる、請求項7に記載のVCSELデバイス・アレイ内の構造。
- マイクロレンズ・アレイがVCSELデバイス・アレイの合成出力ビームの発散を1°未満まで減少させ、それによってVCSELアレイの合成出力ビームを視準する、請求項7に記載のVCSELデバイス。
- レーザ・システムで、
自身内に形成され、それに組み込まれるレンズ・システムを含む少なくとも1つのレーザ・ダイオードと、
前記少なくとも1つのレーザ・ダイオードと光学的に結合して、そこからの出力を受けるドープ・ガラス・レーザ・マイクロチップとを備えるレーザ・システム。 - 前記ドープ・ガラス・レーザ・マイクロチップが、Er:Ybをドープしたガラス・レーザ・マイクロチップである、請求項13に記載のレーザ・システム。
- さらに、
前記出力レーザ・ビームの所望の波長を選択する選択手段と、
前記出力レーザ・ビームを部分的に反射し、部分的に透過させる光学結合器とを備える、請求項13に記載のレーザ・システム。 - 前記選択手段が、電気または圧電駆動の薄いエタロンを備える、請求項15に記載のレーザ・システム。
- 前記選択手段が、電気駆動の波長可変光学フィルタを備える、請求項15に記載のレーザ・システム。
- 前記少なくとも1つのレーザ・ダイオードがVCSELデバイスを備える、請求項13に記載のレーザ・システム。
- 前記VCSELデバイスが、
自身内に形成されたマイクロレンズを有する基板と、
前記基板上に形成された第1ミラー領域と、
前記第1ミラー領域上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された第2ミラー領域と、
前記第2ミラー領域上に形成されたヒート・シンクとを備える、請求項18に記載のレーザ・システム。 - 前記VCSELデバイスが、さらに、
第2ミラー領域上の接触層と、
ヒート・シンクの第2ミラー領域に面する表面上の金属層と、
金属層と接触層を結合する結合材料とを備える、請求項19に記載のレーザ・システム。 - 前記ヒート・シンクがダイアモンドを備える、請求項19に記載のレーザ・システム。
- マイクロレンズが、ダイオード・レーザ・ビームの発散を減少させる屈折または回折マイクロレンズである、請求項19に記載のレーザ・システム。
- マイクロレンズが、ダイオード・レーザ・ビームを集束する屈折または回折マイクロレンズである、請求項19に記載のレーザ・システム。
- 少なくとも1つのダイオードが、基板上に対称に配置された複数のVCSELデバイスを含むVCSELデバイス・アレイを備え、各VCSELデバイスが個々の出力レーザ・ビームを出力し、したがってVCSELデバイス・アレイが、個々の出力レーザ・ビームで構成されたダイオード・レーザ・ビームを出力し、さらに前記VCSELデバイスがそれぞれ、
自身内に形成されたマイクロレンズを有する基板と、
前記基板上に形成された第1ミラー領域と、
前記第1ミラー領域上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された第2ミラー領域と、
前記第2ミラー領域上に形成されたヒート・シンクとを備える、請求項13に記載のレーザ・システム。 - 各マイクロレンズが、個々の出力レーザ・ビームの一次軸上に整列した屈折マイクロレンズであり、さらに各マイクロレンズが個別出力レーザ・ビームそれぞれの発散を減少させ、それによってダイオード・レーザ・ビームの発散を減少させる、請求項24に記載のレーザ・システム。
- 各マイクロレンズが、個々の出力レーザ・ビームの一次軸上で整列した屈折マイクロレンズであり、さらに各マイクロレンズが個別出力ビームを中心点に集束させ、それによってダイオード・レーザ・ビームを集束させる、請求項24に記載のレーザ・システム。
- 前記レンズ・システムが、VCSELデバイス・アレイの中心に向かう方向に、個別出力レーザ・ビームの一次軸からずれ、それによってダイオード・レーザ・ビームを漸進的に集束させる外部レンズを含む、請求項26に記載のレーザ・システム。
- 各マイクロレンズが、個別出力レーザ・ビームの一次軸上に整列した屈折マイクロレンズであり、さらにマクロレンズがVCSELデバイス・アレイの合成出力ビームの発散を1°未満に減少させ、それによってダイオード・レーザ・ビームを視準する、請求項24に記載のレーザ・システム。
- レーザ・ビームを生成して放射する方法で、
レーザ・ダイオード内でダイオード・レーザ・ビームを生成することと、
レーザ・ダイオードから、レーザ・ダイオードの基板内に集積されたマイクロレンズを通してダイオード・レーザ・ビームを放射することと、
マイクロレンズを備えるレンズ・システムで、ダイオード・レーザ・ビームをドープ・ガラス・レーザ・マイクロチップに集束させることと、
前記ダイオード・レーザ・ビームで前記ドープ・ガラス・レーザ・マイクロチップをポンピングすることと、
前記ドープ・ガラス・マイクロチップ・レーザ内で出力レーザ・ビームを生成することと、
前記出力レーザ・ビームを放射することとを含む方法。
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