JP2005322660A - Surface-emitting semiconductor laser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光通信用の面発光型半導体レーザーの構造に関するものである。
更に詳述すれば、固定波長または可変波長面発光型半導体レーザーを含む面発光型半導体レーザーに関するものである。
The present invention relates to the structure of a surface emitting semiconductor laser for optical communication.
More specifically, the present invention relates to a surface emitting semiconductor laser including a fixed wavelength or variable wavelength surface emitting semiconductor laser.
面発光型半導体レーザーに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
図１０は、非特許文献１に示されているような、このような従来の面発光型半導体レーザーの一例を示す要部構成説明図である。
図において、１はＩｎＰ基板、２はＩｎＰ基板１に、支持ポスト３を介して形成された薄膜である。
第１のミラー層４は薄膜３に形成されている。
FIG. 10 is an explanatory view of the main part configuration showing an example of such a conventional surface emitting semiconductor laser as shown in Non-Patent
In the figure, 1 is an InP substrate, and 2 is a thin film formed on an
The first mirror layer 4 is formed on the
第１のミラー層４は、ミラー形成時に発生する応力により凹面形状に形成されている。
５はＩｎＰ基板１に形成された活性層である。
６はＩｎＰ基板１に形成された凹部である。
７は凹部６の底面に活性層５に接して設けられた第２のミラー層である。
The first mirror layer 4 is formed in a concave shape due to stress generated during mirror formation.
Reference numeral 5 denotes an active layer formed on the
Reference numeral 7 denotes a second mirror layer provided on the bottom surface of the
以上の構成において、この場合は、９８０ｎｍの光が注入されて１５５０ｎｍのレーザーが出射される
即ち、ＩｎＰ基板１中の活性層５中の励起エネルギーの注入方式は光励起方式である。
そして、薄膜３とＩｎＰ基板１との間に電圧を印加し、静電気力により、第１、第２のミラー層４，７間（共振器長）を変化させて発振波長を変化させる。
In the above configuration, in this case, light of 980 nm is injected and laser of 1550 nm is emitted. That is, the excitation energy injection method in the active layer 5 in the
A voltage is applied between the
図１１は、非特許文献１に示されているような、このような従来の面発光型半導体レーザーの一例を示す要部構成説明図である。
図において、１１はｎ−ＧａＡｓ基板、１２はｎ−ＧａＡｓ基板１１に設けられた第１のミラー層である。
FIG. 11 is an explanatory view of the main part configuration showing an example of such a conventional surface emitting semiconductor laser as shown in Non-Patent
In the figure, 11 is an n-GaAs substrate, and 12 is a first mirror layer provided on the n-GaAs substrate 11.
１３は第１のミラー層１２に対向してｎ−ＧａＡｓ基板１１に設けられた第２のミラー層である。
活性層１４は、第１の光学ミラー層１２と第２のミラー層１３との間に配置されている。
以上の構成において、第１，第２のミラー層１２，１３の両方の位置が固定されているので、発振周波数が固定された固定波長レーザーとなっている。
Reference numeral 13 denotes a second mirror layer provided on the n-GaAs substrate 11 so as to face the first mirror layer 12.
The active layer 14 is disposed between the first optical mirror layer 12 and the second mirror layer 13.
In the above configuration, since the positions of both the first and second mirror layers 12 and 13 are fixed, the fixed wavelength laser has a fixed oscillation frequency.
以上のような構造を有するレーザーに用いられてきた光共振器は、共振器の回折損失（共振器からのエネルギー損失）を極力減らすため、最悪でも平行平板鏡、または片側が平面鏡、もう片側が凹面鏡、あるいは２枚の鏡ともに凹面鏡が用いられている。 Optical resonators that have been used in lasers having the above-described structure reduce the diffraction loss of the resonator (energy loss from the resonator) as much as possible. Therefore, at the worst, a parallel plate mirror, or a flat mirror on one side and a flat mirror on the other side A concave mirror or a concave mirror is used for both mirrors.
しかし、このような方法で共振器の回折損失を低減すると、共振器のギャップ長で決まる所定の縦モード共振周波数（以下、任意の縦モードに属する最低次の横モードのことを単に「縦モード」と表記する。）以外にも、各縦モード共振周波数に付随して発生する高次の横モード（以下、任意の縦モードに属する横モードで最低次以外の横モードを総称して「横モード」と表記する。）共振も発生しやすく、単一モード発振を行うことが困難となり、特に大出力発振の際には多モード発振になってしまう問題があった。 However, when the diffraction loss of the resonator is reduced by such a method, the predetermined longitudinal mode resonance frequency (hereinafter referred to as the lowest transverse mode belonging to an arbitrary longitudinal mode) simply determined by the resonator gap length is simply referred to as “longitudinal mode. Other than the lowest order among the transverse modes belonging to an arbitrary longitudinal mode (hereinafter referred to as “horizontal mode”). Represents “mode”.) Resonance is also likely to occur, making it difficult to perform single-mode oscillation, and there has been a problem that multi-mode oscillation occurs, particularly in the case of high-power oscillation.
この横モード(レーザー発振には不必要なモード)による励振を抑制するため、レーザー媒質の位置や大きさを最適配置する方法等があったが、大出力化すると多モード発振してしまう。 In order to suppress excitation by this transverse mode (a mode unnecessary for laser oscillation), there has been a method of optimally arranging the position and size of the laser medium. However, when the output is increased, multimode oscillation occurs.
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、単一モード発振するようにした面発光型半導体レーザーを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a surface emitting semiconductor laser that can oscillate in a single mode.
このような課題を解決するために、本発明では、請求項１の面発光型半導体レーザーにおいては、
第１のミラー層と第２のミラー層との間に活性層が設けられた面発光型半導体レーザーにおいて、
前記第１のミラー層と第２のミラー層の少なくとも一方の所定個所に少なくとも一個設けられた貫通穴を具備したことを特徴とする面発光型半導体レーザー。
In order to solve such a problem, in the present invention, in the surface emitting semiconductor laser of
In the surface emitting semiconductor laser in which the active layer is provided between the first mirror layer and the second mirror layer,
A surface-emitting type semiconductor laser comprising at least one through hole provided at a predetermined position of at least one of the first mirror layer and the second mirror layer.
本発明の請求項２においては、請求項１記載の面発光型半導体レーザーにおいて、
前記第１のミラー層と前記第２のミラー層との両方の所定個所に少なくとも一個設けられた貫通穴を具備したことを特徴とする。
According to
It is characterized in that at least one through hole is provided at a predetermined location on both the first mirror layer and the second mirror layer.
請求項３の面発光型半導体レーザーにおいては、
第１のミラー層と第２のミラー層との間に活性層が設けられた面発光型半導体レーザーにおいて、
前記第１のミラー層と前記第２のミラー層との少なくとも一方の互いに対向する側の所定個所に少なくとも一個設けられた非貫通穴を具備したことを特徴とする。
In the surface emitting semiconductor laser according to
In the surface emitting semiconductor laser in which the active layer is provided between the first mirror layer and the second mirror layer,
At least one non-through hole is provided at a predetermined position on at least one of the first mirror layer and the second mirror layer facing each other.
本発明の請求項４においては、請求項３記載の面発光型半導体レーザーにおいて、
前記第１のミラー層と前記第２のミラー層との両方の所定個所に少なくとも一個設けられた非貫通穴を具備したことを特徴とする。
According to claim 4 of the present invention, in the surface emitting semiconductor laser according to
It is characterized in that at least one non-through hole is provided at a predetermined location on both the first mirror layer and the second mirror layer.
本発明の請求項５においては、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の面発光型半導体レーザーにおいて、
所定の最低次の横モード発振に対して高次の横モード発振の強度分布で極大となる個所に設けられた穴を具備したことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the surface emitting semiconductor laser according to any one of the first to fourth aspects,
It is characterized in that a hole is provided at a position where the intensity distribution of the high-order transverse mode oscillation becomes maximum with respect to a predetermined lowest-order transverse mode oscillation.
本発明の請求項６の面発光型半導体レーザーにおいては、
第１のミラー層と第２のミラー層との間に活性層が設けられた面発光型半導体レーザーにおいて、
前記第１のミラー層と第２のミラー層の少なくとも一方に凸形状鏡が使用されたことを特徴とする。
In the surface emitting semiconductor laser according to
In the surface emitting semiconductor laser in which the active layer is provided between the first mirror layer and the second mirror layer,
A convex mirror is used for at least one of the first mirror layer and the second mirror layer.
本発明の請求項７においては、請求項６記載の面発光型半導体レーザーにおいて、
前記第１のミラー層と第２のミラー層の両方に凸形状鏡が使用されたことを特徴とする。
According to claim 7 of the present invention, in the surface emitting semiconductor laser according to
A convex mirror is used for both the first mirror layer and the second mirror layer.
本発明の請求項８においては、請求項６記載の面発光型半導体レーザーにおいて、
前記第１のミラー層と第２のミラー層の他方に凹形状鏡が使用されたことを特徴とする。
According to claim 8 of the present invention, in the surface emitting semiconductor laser according to
A concave mirror is used for the other of the first mirror layer and the second mirror layer.
本発明の請求項９においては、請求項６記載の面発光型半導体レーザーにおいて、
前記第１のミラー層と第２のミラー層の他方に平面鏡が使用されたことを特徴とする。
According to claim 9 of the present invention, in the surface emitting semiconductor laser according to
A plane mirror is used for the other of the first mirror layer and the second mirror layer.
本発明の請求項１０においては、請求項６乃至請求項９の何れかに記載の面発光型半導体レーザーにおいて、
所定の最低次の横モード発振に対して高次の横モード発振の回析損が大きくなるように前記第１のミラー層と第２のミラー層の少なくとも一方に凸形状鏡が使用されたことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the surface-emitting type semiconductor laser according to any one of the sixth to ninth aspects,
A convex mirror is used for at least one of the first mirror layer and the second mirror layer so that the diffraction loss of the higher-order transverse mode oscillation is larger than the predetermined lowest-order transverse mode oscillation. It is characterized by.
本発明の請求項１１記載の面発光型半導体レーザーにおいて、
第１のミラー層と第２のミラー層との間に活性層が設けられた面発光型半導体レーザーにおいて、
前記第１のミラー層の面と前記第２のミラー層の面の少なくとも一方の面が光軸に対して傾いていることを特徴とする。
In the surface emitting semiconductor laser according to claim 11 of the present invention,
In the surface emitting semiconductor laser in which the active layer is provided between the first mirror layer and the second mirror layer,
At least one of the surface of the first mirror layer and the surface of the second mirror layer is inclined with respect to the optical axis.
本発明の請求項１２においては、請求項１１記載の面発光型半導体レーザーにおいて、
前記第１のミラー層の面と前記第２のミラー層の面が他方の鏡に対して傾いていることを特徴とする。
In a twelfth aspect of the present invention, in the surface emitting semiconductor laser according to the eleventh aspect,
The surface of the first mirror layer and the surface of the second mirror layer are inclined with respect to the other mirror.
本発明の請求項１３においては、請求項１１記載の面発光型半導体レーザーにおいて、
前記第１のミラー層の面と前記第２のミラー層の面が光軸の方向に対し同じ側に傾いているが互いに平行ではないことを特徴とする。
In Claim 13 of this invention, in the surface emitting semiconductor laser of Claim 11,
The surface of the first mirror layer and the surface of the second mirror layer are inclined to the same side with respect to the direction of the optical axis, but are not parallel to each other.
本発明の請求項１４においては、請求項１１乃至請求項１３の何れかに記載の面発光型半導体レーザーにおいて、
前記第１のミラー層と前記第２のミラー層の少なくとも一方あるいは両方が凸形状鏡あるいは凹形状鏡であることを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the surface emitting semiconductor laser according to any one of the eleventh to thirteenth aspects,
At least one or both of the first mirror layer and the second mirror layer are convex mirrors or concave mirrors.
本発明の請求項１５においては、請求項１１乃至請求項１４の何れかに記載の面発光型半導体レーザーにおいて、
所定の最低次の横モード発振に対して高次の横モード発振の回析損が大きくなるように前記第１のミラー層の面と前記第２のミラー層の面の少なくとも一方の面が光軸に対して傾いていることを特徴とする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the surface-emitting type semiconductor laser according to any one of the eleventh to fourteenth aspects,
At least one of the surfaces of the first mirror layer and the second mirror layer is light so that the diffraction loss of the higher order transverse mode oscillation is larger than the predetermined lowest order transverse mode oscillation. Inclined with respect to the axis.
本発明の請求項１から請求項５によれば、次のような効果がある。
所定の最低次の横モード(縦モード)に近接する、最低次以外の横モードの強度分布で、極大になる領域に位置する鏡の部分に穴をあけることで、その横モードについてエネルギーロスを大きくとることが可能になる。
また、穴は貫通穴でなくても非貫通穴（くぼみ）でも十分である。
このとき、最低次の横モードは極大位置が異なるので、穴による影響を受けない。
According to
By making a hole in the part of the mirror located in the region where the intensity distribution of the transverse mode other than the lowest order is close to the prescribed lowest order transverse mode (longitudinal mode) and the energy is lost for that transverse mode. It becomes possible to take large.
Further, even if the hole is not a through hole, a non-through hole (recess) is sufficient.
At this time, the lowest transverse mode is not affected by the hole because the maximum position is different.
このように、最低次の横モードと最低次以外の高次の横モードとの間で回折損の差が大きくとれるので、最低次以外の高次の横モード周波数の励振を抑制でき、単一モード発振が出来る面発光型半導体レーザーが得られる。
最低次の横モードに対しては、レーザー媒質の効率や、投入パワーで補完する事でエネルギーのロスは補間でき、レーザー発振は可能となる。
In this way, since the difference in diffraction loss between the lowest order transverse mode and the higher order transverse modes other than the lowest order can be greatly increased, excitation of higher order transverse mode frequencies other than the lowest order can be suppressed. A surface emitting semiconductor laser capable of mode oscillation is obtained.
For the lowest-order transverse mode, the energy loss can be interpolated by complementing with the efficiency of the laser medium and the input power, and laser oscillation becomes possible.
本発明の請求項６から請求項１０によれば、次のような効果がある。
第１のミラー層と第２のミラー層の少なくとも一方に凸形状鏡が使用された。
従って、光共振器は不安定となり、共振器の回折損失が大きくなる。所定の最低次の横モード(縦モード)についてみると、最低次の横モードの損失も高くなるが、それ以上に、最低次の横モードに付随する最低次以外の高次の横モードの回折損が極端に大きくなるので、最低次の横モードと最低次以外の高次のモードとの間で回折損の差が大きくとれるので、最低次以外の高次の横モード周波数の励振を抑制でき、単一モード発振が出来る面発光型半導体レーザーが得られる。
According to
A convex mirror was used for at least one of the first mirror layer and the second mirror layer.
Therefore, the optical resonator becomes unstable and the diffraction loss of the resonator increases. For the given lowest-order transverse mode (longitudinal mode), the loss of the lowest-order transverse mode also increases, but more than that, the frequency of higher-order transverse modes other than the lowest order that accompanies the lowest-order transverse mode. Since the breakage becomes extremely large, the difference in diffraction loss between the lowest-order transverse mode and the higher-order modes other than the lowest order can be greatly increased, so that excitation of higher-order transverse mode frequencies other than the lowest order can be suppressed. Thus, a surface emitting semiconductor laser capable of single mode oscillation can be obtained.
最低次の横モードに対しては、レーザー媒質の効率や、投入パワーで補完する事でエネルギーのロスは補間でき、レーザー発振は可能となる。 For the lowest transverse mode, the energy loss can be interpolated by complementing with the efficiency of the laser medium and the input power, and laser oscillation is possible.
本発明の請求項１１から請求項１５によれば、次のような効果がある。
第１のミラー層の面と第２のミラー層の面の少なくとも一方の面が光軸に対して傾いていること且つ活性層の面が第１のミラー層の面と第２のミラー層の面と平行でないあるいは一方の鏡と平行であることを特徴とする面発光型半導体レーザーが設けられた。
According to claims 11 to 15 of the present invention, there are the following effects.
At least one of the first mirror layer surface and the second mirror layer surface is inclined with respect to the optical axis, and the active layer surface is formed between the first mirror layer surface and the second mirror layer surface. A surface emitting semiconductor laser is provided which is not parallel to the surface or parallel to one of the mirrors.
従って、第１のミラー層と第２のミラー層の面を傾け、２つの鏡の平行性をくずすと、最低次の横モードの回折損に対して、最低次以外の高次の横モードの回折損が極端に高くなり、最低次の横モードのみ選択的に残すようにする。傾けることで、最低次の横モードと最低次以外の高次の横モードとの間で回折損の差が大きくとれるので、最低次以外の高次の横モード周波数の励振を抑制でき、単一モード発振が出来る面発光型半導体レーザーが得られる。 Therefore, if the planes of the first mirror layer and the second mirror layer are tilted and the parallelism of the two mirrors is broken, the diffraction loss of the lowest order transverse mode is higher than the lowest order transverse mode. The diffraction loss becomes extremely high, and only the lowest order transverse mode is selectively left. By tilting, the difference in diffraction loss between the lowest-order transverse mode and the higher-order transverse modes other than the lowest order can be greatly increased, so that excitation of higher-order transverse mode frequencies other than the lowest order can be suppressed. A surface emitting semiconductor laser capable of mode oscillation is obtained.
最低次の横モードに対しては、レーザー媒質の効率や、投入パワーで補完する事でエネルギーのロスは補間でき、レーザー発振は可能となる。 For the lowest transverse mode, the energy loss can be interpolated by complementing with the efficiency of the laser medium and the input power, and laser oscillation is possible.
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２は図１の動作説明図である。
図において、貫通穴２１は、第１のミラー層２２と第２のミラー層２３の少なくとも一方の所定個所に少なくとも一個設けられている。
この場合は、第１のミラー層２２に２個の貫通穴２１が設けられている。
活性層２４は、第１のミラー層２２と第２のミラー層２３との間に設けられている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the main part of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of FIG.
In the figure, at least one through hole 21 is provided at a predetermined position of at least one of the first mirror layer 22 and the second mirror layer 23.
In this case, two through holes 21 are provided in the first mirror layer 22.
The active layer 24 is provided between the first mirror layer 22 and the second mirror layer 23.
なお、貫通穴２１は、第１のミラー層２２と第２のミラー層２３との両方の所定個所に少なくとも一個設けられても良い。
また、穴２１は、非貫通穴でも良い。
また、穴２１は、所定の最低次の横モード発振に対して最低次以外の高次の横モード発振の強度分布で極大となる個所に設けられても良い。
Note that at least one through hole 21 may be provided at a predetermined location on both the first mirror layer 22 and the second mirror layer 23.
The hole 21 may be a non-through hole.
Further, the hole 21 may be provided at a position where the intensity distribution of the high-order transverse mode oscillation other than the lowest order is maximized with respect to the predetermined lowest-order transverse mode oscillation.
図２は光共振器(ファブリ・ペロー共振器)の安定性を表すダイアグラムである。
図２は、浅見義弘ほか共著、「レーザー工学」、東京電機大学出版局、昭和５８年４月２０日第１版７刷発行、Ｐ２７、図２・９に示されている。
図２で縦軸と横軸は、それぞれ、第１のミラー層２２と第２のミラー層２３の２枚の鏡のどちらかの曲面の形状をあらわすパラメータである。
FIG. 2 is a diagram showing the stability of an optical resonator (Fabry-Perot resonator).
FIG. 2 is shown in Yoshihiro Asami et al., “Laser Engineering”, Tokyo Denki University Press, April 20, 1983, first edition, 7th edition, page 27, FIGS.
In FIG. 2, the vertical axis and the horizontal axis are parameters representing the shape of the curved surface of one of the two mirrors of the first mirror layer 22 and the second mirror layer 23, respectively.
ここで、ｒ１とｒ２は第１のミラー層２２と第２のミラー層２３の２枚の鏡それぞれの曲率半径、lは光共振器の幅(ギャップ)を表している。
光共振器のエネルギー損失を極力減らす方向での設計においては、図２において、領域Ａ、Ｂの領域にあるような鏡の形状で共振器を形成する。
Here, r 1 and r 2 are the radii of curvature of the two mirrors, the first mirror layer 22 and the second mirror layer 23, respectively, and l is the width (gap) of the optical resonator.
In designing in a direction to reduce the energy loss of the optical resonator as much as possible, the resonator is formed in the shape of a mirror in the regions A and B in FIG.
しかし、この場合、必要な最低次の横モード以外にも、最低次の横モードに付随する最低次以外の高次の横モードについても同様にエネルギーロスが低減するので、特別な工夫がないと、レーザー発振させた場合、必要な最低次の横モード以外にもそれに付随する最低次以外の横モードについても発振してしまい、単一モードでの発振が難しくなる。 However, in this case, in addition to the necessary lowest order transverse mode, energy loss is similarly reduced in the higher order transverse modes other than the lowest order accompanying the lowest order transverse mode. When laser oscillation is performed, oscillation occurs not only in the necessary lowest order transverse mode but also in any transverse mode other than the lowest order accompanying it, making it difficult to oscillate in a single mode.
そこで、最低次の横モードに近接する最低次以外の横モードの強度分布で、極大になる領域に位置する鏡の部分に穴をあけることで、その横モードについてエネルギーロスを大きくとることが可能になる。
また、穴は貫通穴でなくても非貫通穴（くぼみ）でも十分である。
Therefore, it is possible to increase the energy loss for the transverse mode by making a hole in the part of the mirror located in the region where the intensity becomes maximum in the intensity distribution of the transverse mode other than the lowest order adjacent to the lowest order transverse mode. become.
Further, even if the hole is not a through hole, a non-through hole (recess) is sufficient.
このとき、必要な最低次の横モードは極大位置が異なるので、穴による影響を受けない。
このように、必要な最低次の横モードと高次の横モードとの間で回折損の差が大きくとれるので、高次の横モード周波数の励振を抑制できる。
必要な最低次の横モードに対しては、レーザー媒質の効率や、投入パワーで補完する事でエネルギーのロスは補完でき、レーザー発振は可能となる。
At this time, the minimum transverse mode required is not affected by the hole because the maximum position is different.
As described above, since a large difference in diffraction loss can be obtained between the necessary lowest-order transverse mode and the higher-order transverse mode, excitation of higher-order transverse mode frequencies can be suppressed.
The required minimum transverse mode can be complemented by the efficiency of the laser medium and the input power, so that the energy loss can be complemented, and laser oscillation is possible.
図３は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、第１のミラー層３１に貫通穴３２が設けられた面発光型半導体レーザーである。
活性層３３は、第１のミラー層３１と第２のミラー層３４との間に設けられている。
FIG. 3 is an explanatory view showing the structure of the main part of another embodiment of the present invention.
In the present embodiment, a surface emitting semiconductor laser in which a through hole 32 is provided in the first mirror layer 31 is used.
The active layer 33 is provided between the first mirror layer 31 and the second mirror layer 34.
図４は本発明の他の実施例の要部構成説明図、図５は図４の動作説明図である。
本実施例においては、第１のミラー層４１と第２のミラー層４２の少なくとも一方に凸形状鏡が使用されている。
この場合は、第１のミラー層４１に凸形状鏡が使用されている。
活性層４３は、第１のミラー層４１と第２のミラー層４２との間に設けられている。
FIG. 4 is a diagram for explaining the construction of the main part of another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of FIG.
In this embodiment, a convex mirror is used for at least one of the first mirror layer 41 and the second mirror layer 42.
In this case, a convex mirror is used for the first mirror layer 41.
The active layer 43 is provided between the first mirror layer 41 and the second mirror layer 42.
なお、第１のミラー層４１と第２のミラー層４２の両方に凸形状鏡が使用されても良い。
また、第１のミラー層４１と第２のミラー層４２の他方に凹形状鏡が使用されても良い。
また、第１のミラー層４１と第２のミラー層４２の他方に平面鏡が使用されても良い。
A convex mirror may be used for both the first mirror layer 41 and the second mirror layer 42.
A concave mirror may be used for the other of the first mirror layer 41 and the second mirror layer 42.
A plane mirror may be used for the other of the first mirror layer 41 and the second mirror layer 42.
また、所定の最低次の横モード発振に対して、最低次以外の高次の横モード発振の回析損が大きくなるように、第１のミラー層４１と第２のミラー層４２の少なくとも一方に凸形状鏡が使用されても良い。 In addition, at least one of the first mirror layer 41 and the second mirror layer 42 is set so that the diffraction loss of higher-order transverse mode oscillations other than the lowest order is increased with respect to a predetermined lowest-order transverse mode oscillation. A convex mirror may be used.
図５は光共振器(ファブリ・ペロー共振器)の安定性を表すダイアグラムである。
図５は、浅見義弘ほか共著、「レーザー工学」、東京電機大学出版局、昭和５８年４月２０日第１版７刷発行、Ｐ２７、図２・９に示されている。
図５で縦軸と横軸は、それぞれ、第１のミラー層４１と第２のミラー層４２の２枚の鏡のどちらかの曲面の形状をあらわすパラメータである。
FIG. 5 is a diagram showing the stability of an optical resonator (Fabry-Perot resonator).
FIG. 5 is shown in Yoshihiro Asami et al., “Laser Engineering”, Tokyo Denki University Press, April 20, 1983, 1st edition, 7th edition, page 27, FIGS.
In FIG. 5, the vertical axis and the horizontal axis are parameters representing the shape of the curved surface of one of the two mirrors of the first mirror layer 41 and the second mirror layer 42, respectively.
ここで、ｒ１とｒ２は第１のミラー層４１と第２のミラー層４２の２枚の鏡それぞれの曲率半径、lは光共振器の幅(ギャップ)を表している。
図５において、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのように第１のミラー層４１と第２のミラー層４２中の鏡の片方、または両方が凸面になると、光共振器は不安定となり、共振器の回折損失が大きくなる。
Here, r 1 and r 2 are the radii of curvature of the two mirrors of the first mirror layer 41 and the second mirror layer 42, and l is the width (gap) of the optical resonator.
In FIG. 5, when one or both of the mirrors in the first mirror layer 41 and the second mirror layer 42 are convex as in regions A, B, C, and D, the optical resonator becomes unstable and resonates. The diffraction loss of the vessel increases.
この場合、必要な最低次の横モードについてみると、必要な最低次の横モードの損失も高くなるが、それ以上に、必要な最低次の横モードに付随する最低次以外の高次の横モードの回折損が極端に大きくなるので、必要な最低次の横モードと最低次以外の高次のモードとの間で回折損の差が大きくとれるので、最低次以外の高次の横モード周波数の励振を抑制できる。 In this case, looking at the required lowest order transverse mode, the required lowest order transverse mode loss is also higher, but more than that, the higher order transverses other than the lowest order associated with the required lowest order transverse mode. Since the diffraction loss of the mode becomes extremely large, the difference in diffraction loss between the required lowest order transverse mode and a higher order mode other than the lowest order can be greatly increased, so that the higher order transverse mode frequency other than the lowest order is obtained. Can be suppressed.
必要な最低次の横モードに対しては、レーザー媒質の効率や、投入パワーで補完する事でエネルギーのロスは補完でき、レーザー発振は可能となる。 The required minimum transverse mode can be complemented by the efficiency of the laser medium and the input power, so that the energy loss can be complemented, and laser oscillation is possible.
図６は本発明の他の実施例の要部構成説明図、図７は図６の動作説明図である。
本実施例においては、第１のミラー層５１の面と第２のミラー層５２の面の少なくとも一方の面が、光軸Ａに対して傾いている。
この場合は、第１のミラー層５１の面が、光軸Ａに対して傾いている。また、活性層５３の面と第２のミラー層５２の面とが平行であって、光軸Ａに対して垂直となっている。
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the main part of another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of FIG.
In this embodiment, at least one surface of the first mirror layer 51 and the second mirror layer 52 is inclined with respect to the optical axis A.
In this case, the surface of the first mirror layer 51 is inclined with respect to the optical axis A. Further, the surface of the active layer 53 and the surface of the second mirror layer 52 are parallel and perpendicular to the optical axis A.
図７は光共振器(ファブリ・ペロー共振器)の安定性を表すダイアグラムである。
図７は、浅見義弘ほか共著、「レーザー工学」、東京電機大学出版局、昭和５８年４月２０日第１版７刷発行、Ｐ２７、図２・９に示されている。
図７で縦軸と横軸は、それぞれ、第１のミラー層５１と第２のミラー層５２の２枚の鏡のどちらかの曲面の形状をあらわすパラメータである。
FIG. 7 is a diagram showing the stability of an optical resonator (Fabry-Perot resonator).
FIG. 7 is shown in Yoshihiro Asami et al., “Laser Engineering”, Tokyo Denki University Press, April 20, 1983, 1st edition, 7th edition, page 27, FIGS.
In FIG. 7, the vertical axis and the horizontal axis are parameters representing the shape of the curved surface of one of the two mirrors of the first mirror layer 51 and the second mirror layer 52, respectively.
ここで、ｒ１とｒ２は第１のミラー層５１と第２のミラー層５２の２枚の鏡それぞれの曲率半径、lは光共振器の幅(ギャップ)を表している。
光共振器のエネルギー損失を極力減らす方向での設計においては、図７において、領域Ａ、Ｂの領域にあるような鏡の形状で共振器を形成する。
Here, r 1 and r 2 are the radii of curvature of the two mirrors of the first mirror layer 51 and the second mirror layer 52, respectively, and l is the width (gap) of the optical resonator.
In designing in a direction to reduce the energy loss of the optical resonator as much as possible, the resonator is formed in the shape of a mirror in the regions A and B in FIG.
しかし、この場合、必要な最低次の横モード以外にも、必要な最低次の横モードに付随する最低次以外の高次の横モードについても同様にエネルギーロスが低減するので、特別な工夫がないと、レーザー発振させた場合、必要な最低次の横モード以外にもそれに付随する最低次以外の高次の横モードについても発振してしまい、単一モードので発振が難しくなる。 However, in this case, in addition to the necessary lowest order transverse mode, energy loss is similarly reduced in the higher order transverse modes other than the lowest order accompanying the necessary lowest order transverse mode. Otherwise, when laser oscillation is performed, oscillation occurs not only in the required lowest order transverse mode but also in a higher order transverse mode other than the lowest order accompanying it, and oscillation is difficult because of a single mode.
そこで、2つの鏡の平行性をくずす(傾ける)と、最低次以外の高次の横モードの回折損が極端に高くなり、必要な最低次の横モードのみ選択的に残すようにする。傾けることで必要な最低次の横モードと最低次以外の高次のモードとの間で回折損の差が大きくとれるので、最低次以外の高次の横モード周波数の励振を抑制できる。
必要な最低次の横モードに対しては、レーザー媒質の効率や、投入パワーで補完する事でエネルギーのロスは補完でき、レーザー発振は可能となる。
Therefore, if the parallelism of the two mirrors is broken (tilted), the diffraction loss of higher-order transverse modes other than the lowest order becomes extremely high, and only the required lowest-order transverse modes are selectively left. By tilting, the difference in diffraction loss between the lowest order transverse mode required and the higher order modes other than the lowest order can be increased, so that excitation of higher order transverse mode frequencies other than the lowest order can be suppressed.
The required minimum transverse mode can be complemented by the efficiency of the laser medium and the input power, so that the energy loss can be complemented, and laser oscillation is possible.
図８は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、第１のミラー層６１の面と第２のミラー層６２の面が他方の鏡に対して傾いている。
FIG. 8 is an explanatory view showing the configuration of the main part of another embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the surface of the first mirror layer 61 and the surface of the second mirror layer 62 are inclined with respect to the other mirror.
この場合は、第１のミラー層６１の面と第２のミラー層６２の面が互いに他方の鏡に対して傾いている。
活性層６３の面は光軸Ａに対して垂直となっている。
In this case, the surface of the first mirror layer 61 and the surface of the second mirror layer 62 are inclined with respect to the other mirror.
The surface of the active layer 63 is perpendicular to the optical axis A.
図９は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、第１のミラー層７１の面と第２のミラー層７２の面が光軸Ａの方向に対し同じ側に傾いているが、互いに平行ではない。
活性層７３の面は、光軸Ａに対して垂直となっている。
FIG. 9 is an explanatory view showing the construction of the main part of another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the surface of the
The surface of the
なお、第１のミラー層７１と第２のミラー層７２の少なくとも一方あるいは両方が凸形状鏡あるいは凹形状鏡であっても良い。
また、所定の最低次の横モード発振に対して、最低次以外の高次の横モード発振の回析損が大きくなるように、第１のミラー層７１の面と第２のミラー層７２の面の少なくとも一方の面が光軸Ａに対して傾いていること、且つ活性層７３の面が第１のミラー層７１の面と第２のミラー層７２の面と平行でない、あるいは一方の鏡と平行であっても良い。
Note that at least one or both of the
Further, the surface of the
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
The above description merely shows a specific preferred embodiment for the purpose of explanation and illustration of the present invention.
Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many changes and modifications without departing from the essence thereof.
１ ＩｎＰ基板
２ 薄膜
３ 支持ポスト
４ 第１のミラー層
５ 活性層
６ 凹部
７ 第２のミラー層
１１ ｎ−ＧａＡｓ基板
１２ 第１のミラー層
１３ 第２のミラー層
１４ 活性層
２１ 貫通穴
２２ 第１のミラー層
２３ 第２のミラー層
２４ 活性層
３１ 第１のミラー層
３２ 貫通穴
３３ 活性層
３４ 第２のミラー層
４１ 第１のミラー層
４２ 第２のミラー層
４３ 活性層
５１ 第１のミラー層
５２ 第２のミラー層
５３ 活性層
６１ 第１のミラー層
６２ 第２のミラー層
６３ 活性層
７１ 第１のミラー層
７２ 第２のミラー層
７３ 活性層
Ａ 光軸
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記第１のミラー層と第２のミラー層の少なくとも一方の所定個所に少なくとも一個設けられた貫通穴
を具備したことを特徴とする面発光型半導体レーザー。 In the surface emitting semiconductor laser in which the active layer is provided between the first mirror layer and the second mirror layer,
A surface-emitting type semiconductor laser comprising at least one through hole provided at a predetermined position of at least one of the first mirror layer and the second mirror layer.
を具備したことを特徴とする請求項１記載の面発光型半導体レーザー。 2. The surface-emitting type semiconductor laser according to claim 1, further comprising at least one through hole provided at a predetermined position on both the first mirror layer and the second mirror layer.
前記第１のミラー層と前記第２のミラー層との少なくとも一方の互いに対向する側の所定個所に少なくとも一個設けられた非貫通穴
を具備したことを特徴とする面発光型半導体レーザー。 In the surface emitting semiconductor laser in which the active layer is provided between the first mirror layer and the second mirror layer,
A surface-emitting type semiconductor laser comprising at least one non-through hole provided at a predetermined location on at least one of the first mirror layer and the second mirror layer facing each other.
を具備したことを特徴とする請求項３記載の面発光型半導体レーザー。 4. The surface-emitting type semiconductor laser according to claim 3, further comprising at least one non-through hole provided at a predetermined location on both the first mirror layer and the second mirror layer.
を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の面発光型半導体レーザー。 5. The method according to claim 1, further comprising: a hole provided at a position where the intensity distribution of the high-order transverse mode oscillation is maximized with respect to a predetermined lowest-order transverse mode oscillation. Surface emitting semiconductor laser.
前記第１のミラー層と第２のミラー層の少なくとも一方に凸形状鏡が使用されたこと
を特徴とする面発光型半導体レーザー。 In the surface emitting semiconductor laser in which the active layer is provided between the first mirror layer and the second mirror layer,
A surface-emitting type semiconductor laser, wherein a convex mirror is used for at least one of the first mirror layer and the second mirror layer.
を特徴とする請求項６記載の面発光型半導体レーザー。 7. The surface emitting semiconductor laser according to claim 6, wherein convex mirrors are used for both the first mirror layer and the second mirror layer.
を特徴とする請求項６記載の面発光型半導体レーザー。 The surface emitting semiconductor laser according to claim 6, wherein a concave mirror is used for the other of the first mirror layer and the second mirror layer.
を特徴とする請求項６記載の面発光型半導体レーザー。 The surface emitting semiconductor laser according to claim 6, wherein a plane mirror is used for the other of the first mirror layer and the second mirror layer.
を特徴とする請求項６乃至請求項９の何れかに記載の面発光型半導体レーザー。 A convex mirror is used for at least one of the first mirror layer and the second mirror layer so that the diffraction loss of the higher-order transverse mode oscillation is larger than the predetermined lowest-order transverse mode oscillation. The surface-emitting type semiconductor laser according to claim 6, wherein
前記第１のミラー層の面と前記第２のミラー層の面の少なくとも一方の面が光軸に対して傾いていること
を特徴とする面発光型半導体レーザー。 In the surface emitting semiconductor laser in which the active layer is provided between the first mirror layer and the second mirror layer,
A surface-emitting type semiconductor laser, wherein at least one of the surface of the first mirror layer and the surface of the second mirror layer is inclined with respect to the optical axis.
を特徴とする請求項１１記載の面発光型半導体レーザー。 The surface emitting semiconductor laser according to claim 11, wherein the surface of the first mirror layer and the surface of the second mirror layer are inclined with respect to the other mirror.
を特徴とする請求項１１記載の面発光型半導体レーザー。 12. The surface emitting semiconductor laser according to claim 11, wherein the surface of the first mirror layer and the surface of the second mirror layer are inclined to the same side with respect to the direction of the optical axis but are not parallel to each other. .
を特徴とする請求項１１乃至請求項１３の何れかに記載の面発光型半導体レーザー。 14. The surface-emitting type semiconductor according to claim 11, wherein at least one or both of the first mirror layer and the second mirror layer is a convex mirror or a concave mirror. laser.
を特徴とする請求項１１乃至請求項１４の何れかに記載の面発光型半導体レーザー。
At least one of the surfaces of the first mirror layer and the second mirror layer is light so that the diffraction loss of the higher order transverse mode oscillation is larger than the predetermined lowest order transverse mode oscillation. The surface emitting semiconductor laser according to claim 11, wherein the surface emitting semiconductor laser is inclined with respect to an axis.
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