JP7479506B2 - 半導体レーザ、lidarシステム、および半導体レーザを有するレーザシステム - Google Patents
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Description
(i)λ0<λ<λ0+Δλである少なくとも1つの波長λに対して、R(λ)<0.3*R0;
(ii)k≦-0.1%であるときのλ=λ0に対して、dR/dλ<k/nm
のうちの少なくとも1つが成り立つ。代替的または同時に、R1に関して、以下の関係:
(iii)λ0<λ<λ0+Δλである少なくとも1つの波長λに対して、R1(λ)<0.3*R0;
(iv)k≦-0.1%であるときのλ=λ0に対して、dR1/dλ<k/nm
のうちの少なくとも1つが成り立つ。
(v)λ0<λ<λ0+Δλに対して、dR/dλ<-g*R(λ);
(vi)λ0<λ<λ0+Δλに対して、dR1/dλ<-g*R1(λ)/nm
のうちの少なくとも1つが成り立つことができ、ただし、g≧0.03である。
(iii)λ0<λ<λ0+Δλに対して、R1(λ)<0.3*R0;
(iv)k≦-0.1%であるときのλ=λ0に対して、dR1/dλ<k/nm
のうちの少なくとも1つが成り立つ。
dR/dλ(λ0)<-0.05/nmまたはdR/dλ(λ0)<-0.07/nm
が成り立つ。
a)λ0<λ<λ0+Δλに対して、R(λ)<0.3*R0、
b)λ=λ0に対して、dR/dλ<-g*R(λ)/nm、
のうちの1つを下回ることができ、ただし、g≧0.03、例えばg≧0.05またはg≧0.07である。
Γ(λlase,T)*g(λlase,T)(th)=αi(λlase,T)+αm(λlase,T)
が成り立つ。ここで、g(th)は、レーザ閾値での材料利得を表し、Γは、閉じ込め係数を表し、αiは、固有損失を表し、αmは、αm=(1/2L)ln(1/R1(λ)R2(λ))によるミラー損失を表す。
100 支持体基板
110 第1の半導体層
111 第1の主表面
112 半導体層配列
115 活性ゾーン
116 側面
117 第1のコンタクト要素
118 第2のコンタクト要素
120 第2の半導体層
125 第1の共振器ミラー
1271 第1のレーザ素子
1272 第2のレーザ素子
1273 第3のレーザ素子
1281 第1の接続層
1282 第2の接続層
129 吸収層
130 第2の共振器ミラー
131 共振器
135 放出されたレーザ放射
137 反射性の側縁部
138 誘電層
140 吸収体素子
141 透明な絶縁層
142 透明な誘電層
143 吸収体層
144 第1の共振器ミラー
146 第2の共振器ミラー
150 LIDARシステム
151 ビームスプリッタ
152 受信光学系
153 対物ビーム
154 偏向/走査ユニット
155 反射された放射
156 物体
157 コリメータ光学系
160 検出器
161 十分な反射率を有する波長範囲
164 レーザシステム
165 さらなるレーザ
Claims (21)
- 半導体レーザ(10)であって、
当該半導体レーザ(10)は、
放射生成のための活性ゾーン(115)を有する半導体層配列(112)、
第1の共振器ミラー(125)、第2の共振器ミラー(130)、および前記第1の共振器ミラー(125)と前記第2の共振器ミラー(130)との間に配置された光共振器(131)を有し、前記光共振器(131)は、前記半導体層配列(112)の主表面(111)に対して平行な方向に延在しており、
前記第1の共振器ミラー(125)の反射率R1は、波長依存性であり、したがって、前記R1は、または前記R1と前記第2の共振器ミラー(130)の反射率R2との積Rは、前記半導体レーザ(10)の目標波長λ0からλ0+Δλまでの波長範囲内において値R0から減少し、ここで、Δλは、所定の温度シフトに対する放出波長のシフトを示す値であり、100nm未満であり、
前記Rに関して、以下の関係:
(i)λ0<λ<λ0+Δλである少なくとも1つの波長λに対して、R(λ)<0.3*R0;
(ii)k≦-0.1%であるときのλ=λ0に対して、dR/dλ<k/nm
のうちの少なくとも1つが成り立つか、または
前記R1に関して、以下の関係:
(iii)λ0<λ<λ0+Δλである少なくとも1つの波長λに対して、R1(λ)<0.3*R0;
(iv)k≦-0.1%であるときのλ=λ0に対して、dR1/dλ<k/nm
のうちの少なくとも1つが成り立ち、
前記Rまたは前記R1は、波長がλ0未満である場合、波長が増加するにつれて値R0まで増加する、
半導体レーザ(10)。 - 前記第2の共振器ミラー(130)は、波長依存性の反射率を有し、
前記波長依存性の反射率は、波長がλ0未満である場合、局所的な最大値まで増加する、
請求項1記載の半導体レーザ(10)。 - k≦-0.2%が成り立つ、
請求項1または2記載の半導体レーザ(10)。 - 以下の関係:
(v)λ0<λ<λ0+Δλに対して、dR/dλ<-g*R(λ);
(vi)λ0<λ<λ0+Δλに対して、dR1/dλ<-g*R1(λ)/nm
のうちの少なくとも1つが成り立ち、ただし、g≧0.03であり、gは波長依存性の利得g(λ,T)である、
請求項1または2記載の半導体レーザ(10)。 - 前記半導体レーザ(10)の固有損失と、前記第1の共振器ミラーおよび前記第2の共振器ミラーによって引き起こされる、波長λに対するミラー損失との和は、λ0<λ<λ0+Δλの範囲内において増加する、
請求項1記載の半導体レーザ(10)。 - 前記半導体レーザ(10)の前記固有損失と、前記第1の共振器ミラーおよび前記第2の共振器ミラーによって引き起こされる、波長λに対する前記ミラー損失との和の変化率は、λ0<λ<λ0+Δλの範囲内において、閉じ込め係数Γ(λ,T)と波長依存性の利得g(λ,T)との積に相当する曲線における変化率の少なくとも半分の大きさである、
請求項5記載の半導体レーザ(10)。 - 前記半導体レーザ(10)の前記固有損失と、前記第1の共振器ミラーおよび前記第2の共振器ミラーによって引き起こされる、波長λに対する前記ミラー損失との和は、λ0<λ<λ0+Δλの範囲内において、閉じ込め係数Γ(λ,T)と波長依存性の利得g(λ,T)との積に相当する曲線よりも急峻である、
請求項6記載の半導体レーザ(10)。 - 前記第1の共振器ミラー(125)は、ブラッグミラーとして実現されている、
請求項1または2記載の半導体レーザ(10)。 - 前記ブラッグミラーは、エピタキシャル成長させられた半導体層を有する、
請求項8記載の半導体レーザ(10)。 - 前記ブラッグミラーの前記半導体層のうちの少なくとも1つの半導体層は、λ0未満の波長範囲を有する電磁放射を吸収する、
請求項9記載の半導体レーザ(10)。 - 前記第1の共振器ミラーの前記反射率R1または前記積Rは、前記目標波長の範囲内において8%未満である、
請求項1または2記載の半導体レーザ(10)。 - 前記活性ゾーン(115)は、もっぱら単一量子井戸構造を有する、
請求項1または2記載の半導体レーザ(10)。 - 前記活性ゾーンは、相互に離調された量子井戸を有する多重量子井戸構造を有する、
請求項1または2記載の半導体レーザ(10)。 - 0℃~60℃の温度範囲内では、レーザ閾値における電荷キャリア密度は、25%超だけ増加する、
請求項1または2記載の半導体レーザ(10)。 - 前記半導体レーザ(10)の放出波長は、100℃を上回る温度では、温度に伴って減少する、
請求項1または2記載の半導体レーザ(10)。 - 前記半導体レーザ(10)の放出波長は、60℃を上回る温度では、温度に伴って減少する、
請求項15記載の半導体レーザ(10)。 - 前記半導体層配列(112)は、複数のレーザ素子(1271,1272,1273)を有し、
前記複数のレーザ素子(1271,1272,1273)は、上下に重なり合うように配置されており、接続層(1281,1282)を介して相互に接続されている、
請求項1または2記載の半導体レーザ(10)。 - 前記半導体層配列の側方の境界は、傾斜させられており、
これにより、生成された電磁放射(135)の放出が、前記半導体層配列(112)の第1の主表面(111)を介して実施されるようになっている、
請求項1または2記載の半導体レーザ(10)。 - Δλが5nmより大きい、請求項1から18までのいずれか1つに記載の半導体レーザ(10)。
- 請求項1記載の半導体レーザ(10)を有する、
LIDARシステム(150)。 - レーザシステム(164)であって、
当該レーザシステム(164)は、請求項1記載の半導体レーザ(10)と、さらなるレーザ(165)とを有し、
前記さらなるレーザ(165)は、前記半導体レーザ(10)によって光ポンピング可能である、
レーザシステム(164)。
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