JP2017157609A - ビーム偏向デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
これにより、第1VCSELから第2VCSELへの戻り光を抑圧することができ、第1VCSELから出射されるビーム品質を改善できる。
エアギャップ層の厚みにより第1VCSELあるいは第2VCSELのキャビティ長を変化させることができ、発振波長λ2あるいは入射光の波長λ1を制御することができる。
第1VCSELをアレイ状に並べて、それぞれの位相を制御することで(フェーズドアレイ)、2次元的なビーム掃引が可能となる。
複数の第1VCSELに順次、入射光を供給し、複数の第1VCSELの出射光をシリンドリカルレンズなどの光学系を通過させることにより、2次元ビーム掃引を実現できる。
図1は、第1の実施の形態に係るビーム偏向デバイス1の断面図である。このビーム偏向デバイス1は、面発光レーザ(以下、第1VCSEL)4および駆動回路6を備える。第1VCSEL4は、第1方向(図中、x方向)に長く構成される。駆動回路6は、第1VCSEL4に、発振しきい値ITHより大きな電流Iを注入し、第1VCSEL4を発振状態に維持する。
sinθr=nsinθi=n√(1−(λ1/λc)2) …(1)
nは第1VCSEL4の導波路の屈折率であり、λcは導波路のカットオフ波長である。
ビーム偏向デバイス1によれば、入射光L1の波長λ1を変化させることで出射光L2の出射角θr(偏向角)を大きく変化させることができる。また第1VCSEL4を発振状態に保つことにより、高効率に光を増幅することができ、第1方向に均一な強度分布を得ることができ、さらにその強度分布は、第1VCSEL4を非発振状態の増幅器として使用した場合に比べて格段に大きくすることができる。
図4は、第2の実施の形態に係るビーム偏向デバイス1aの断面図である。ビーム偏向デバイス1aは、第1VCSEL4aに加えて、入射光L1を生成する第2VCSEL2aをさらに備える。第1VCSEL4aと第2VCSEL2aとは、DBRおよび活性層を有して、第1方向に隣接して集積化される。
図5は、第3の実施の形態に係るビーム偏向デバイス1bを示す図である。ビーム偏向デバイス1bは、第1方向(x方向)と垂直な第2方向(y方向)に配置されてアレイ200を形成する複数の第1VCSEL4bを備える。ビーム偏向デバイス1bはさらに、第1VCSEL4bごとに設けられた位相シフタ202と、光分岐器204を備える。光分岐器204は、図示しないシード光源からのコヒーレント光L4を複数の位相シフタ202に分配する。コヒーレント光L4の波長λ1は可変である。複数の位相シフタ202はそれぞれ、コヒーレント光L4に電気的に制御可能な位相シフトを与え、対応する第1VCSEL4bに入射する入射光L1の位相を制御する。
図6は、第4の実施の形態に係るビーム偏向デバイス1cを示す図である。ビーム偏向デバイス1cは、図5と同様に、複数の第1VCSEL4bを備え、アレイ200が形成される。またビーム偏向デバイス1cは、アレイ200の出射光を受ける光学系210を備える。光学系210はたとえばシリンドリカルレンズであってもよい。複数の第1VCSEL4bそれぞれに対する入射光は、個別にオン、オフが切りかえ可能となっている。ビーム偏向デバイス1cは、複数の第1VCSEL4bに、選択的に入射光L1を供給する光スイッチ212をさらに備えてもよい。
Claims (8)
- 第1方向に長く、発振波長λ2を有する第1VCSEL(垂直共振器面発光レーザ)と、
前記第1VCSELに、発振しきい値より大きな電流を注入し、前記第1VCSELを発振状態に維持する駆動回路と、
を備え、
前記第1VCSELは、前記第1方向の一端側に設けられた入射口にコヒーレントな入射光を受け、光を垂直方向に多重反射させながら、第1方向にスローライト伝搬させ、前記第1VCSELの上面の出射口から出射光を取り出すよう構成され、
前記発振波長λ2および前記入射光の波長λ1に応じた出射角で、前記出射光を放射することを特徴とするビーム偏向デバイス。 - 前記入射光の波長λ1が固定され、前記第1VCSELは、その発振波長λ2が可変に構成されることを特徴とする請求項1に記載のビーム偏向デバイス。
- 前記第1VCSELの発振波長λ2が固定され、前記入射光の波長λ1が可変であることを特徴とする請求項1に記載のビーム偏向デバイス。
- 前記入射光を生成する第2VCSELをさらに備え、
前記第1VCSELと前記第2VCSELは、DBR(Distributed Bragg Reflector)および活性層を有して、前記第1方向に隣接して集積化されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のビーム偏向デバイス。 - 前記第1VCSELと前記第2VCSELは、さらにエアギャップ層を有し、マイクロマシン構造により、前記第1VCSEL側および前記第2VCSEL側の少なくとも一方の前記エアギャップ層の厚みが可変に構成されることを特徴とする請求項4に記載のビーム偏向デバイス。
- 前記第1VCSELは複数個、前記第1方向と垂直な第2方向に配置されてアレイを形成していることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のビーム偏向デバイス。
- 複数の前記第1VCSELそれぞれに入射する前記入射光の位相を制御する位相シフタをさらに備えることを特徴とする請求項6に記載のビーム偏向デバイス。
- 複数の前記第1VCSELに、選択的に前記入射光を供給する光スイッチをさらに備えることを特徴とする請求項6に記載のビーム偏向デバイス。
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