JPH01152787A - 半導体レーザ光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ産業上の利用分野 本発明は半導体レーザ光源に関し、特に線状光源を形成
する場合に適用して好適なものである。

Ｂ発明の概要 本発明は、半導体レーザ光源において、半導体レーザか
ら射出される発振レーザ光を外部に設けた出力反射部材
において反射させるようにすることにより、横モードに
ついて位相が揃った発振レーザ光を発生することができ
る。

Ｃ従来の技術 第１図に示すように、半導体レーザ１は基本的に正孔と
電子の再結合発光を行う活性層ＩＡをクラッド１ｉ１Ｂ
でサンドイッチした構成を有し、相対向する前側へき開
面ＩＣＦ及び後側へき開面ＩＣＲを反射面として活性層
ＩＡ内にストライプ状のレーザ発振領域ＩＤを形成する
ようになされている。

かくして前側へき開面ＩＣＦに露出するレーザ発振領域
ＩＤは、ＰＮ接合と平行な方向に光強度分布をもつ近視
野像２を生じ、当該近視野像２は、実効的に点光源を線
状に配列したと同様の水平横モードをもち、かくしてレ
ーザ発振領域ＩＤから放出されたレーザ光ＬＡＩが水平
横モードに対応する光強度分布を有する遠視野像３を形
成する。

ここで遠視野像３は、近視野像２のフーリエ変換によっ
て与えられると共に、近視野像２の横方向の幅ｄＭＩに
対応する短軸方向の幅ｄ０を有すると共に、近視野像２
の縦方向の幅ｄＶ＋に対応する長軸方向の幅ｄｖ！を有
する楕円形状を呈する。

このように半導体レーザ１は、実効的な点光源を水平横
方向に配列したと同様の線状の発光源から出力レーザ光
ＬＡＩを射出し得ることにより、７その出力を高めるこ
とができる利点がある。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 かかる構成の半導体レーザ１において、さらに高い出力
の出力レーザ光ＬＡＩを発生させるには、レーザ発振領
域ＩＤの横幅ｄｌ１１を拡張して電流注入領域を拡げれ
ば良いと考えられる。

ところがこのようにすると、レーザ発振領域ＩＤの横方
向に配列されている実効的な点光源の発振モードが不揃
いになるいわゆるフィラメント発振状態になり、これに
より出力レーザ光ＬＡＩの水平横モードの制御が不十分
になり、結局活性層ＩＡに平行な方向についての空間的
なコヒーレンジが劣化する結果になるおそれがある。

またこのような半導体レーザ１は波面を補正することに
より回折限界に近いレーザビームを形成させようとして
も、これを実現し得なくなる問題がある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、半導体レ
ーザの横方向の各点における発振状態、すなわち横モー
ドを確実に制御できるようにした半導体レーザ光源を提
案しようとするものである。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、半導体
レーザ１の近視野像２を形成するレーザ発振領域ＩＤか
ら射出される発振レーザ光ＬＡＩを出力反射部材１２に
おいて反射することにより近視野像２に戻す発振器ＣＡ
Ｖを有し、出力反射部材１２は近視野像２を構成する実
効的光点について当該各実効的光点からの実効的な光路
長を互いに揃えるような反射ミラー部１２Ｃをもつよう
にする。

７作用 近視野像２を構成する各実効的光点から射出した発振レ
ーザ光ＬＡＩは、それぞれ実効的な光路長が互いに揃っ
た光路を通って反射ミラー部１２Ｃに入射すると共に、
当該実効的な光路長が揃った光路を通って半導体レーザ
１の近視野像２に戻る。

かくして各実効的光点を通るレーザ光は、互いに揃った
実効的な光路長に対応する所定の位相で発振動作をする
ようになり、かくして横モードについて位相が揃った発
振レーザ光ＬＡＩを発生することができる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

〔１〕第１の実施例 第１図との対応部分に同一符号を付して示す第２図にお
いて、半導体レーザ光源１１は第１図について上述した
と同様の構成を有する半導体レーザ１を有する。

この実施例の場合半導体レーザ１は、前側へき開面ＩＣ
Ｆに露出しているレーザ発振領域ＩＤの反射率を低減さ
せてなり、これにより半導体レーザ１の活性層Ｉへの内
部において発生したレーザ光が前側へき開面ＩＣＦにお
いて内方に反射されずに、発振レーザ光ＬＡＩとして例
えばアブラナティックレンズでなる出力反射部材１２に
射出する。

この実施例の場合、出力反射部材１２は第３図に示すよ
うに、球面状入射面１２Ａを有し、そのほぼ中心点を通
る所定領域に反射ミラー部１２Ｃが形成されている。

ここで反射ミラー部１２Ｃの入射面１２Ａ上の形状は、
近視野像２として所望の形状及び位相分布を有する像が
発生されたとき、出力反射部材１２の入射面１２Ａ上に
、近視野像２の形状及び位相分布に対応する形状及び反
射率分布をもつような反射ミラー部１２Ｃが形成されて
いる。

以上の構成において、　半導体レーザ１の活性ＪｉｌＡ
において発生したレーザ光は、　前側へき開面ＩＣＦか
ら発振レーザ光ＬＡＩとして射出されて出力反射部材１
２の入射面１２Ａに入射し、これを透過した一部のレー
ザ光が出力レーザ光ＬＡ　０１１　Ｔとして送出される
。

当該発振レーザ光ＬＡＩのうち、反射ミラー部１２Ｃに
おいて反射されたレーザ光は、再度レーザ発振領域ＩＤ
に戻されると共に、さらに活性層ＩＡの内部に戻され、
レーザ発振領域ＩＤを通って後側へき開面ＩＣＲにおい
て反射される。

かくして半導体レーザ１の活性層ＩＡから射出された発
振レーザ光ＬＡＩは、反射ミラー部１２Ｃと後側へき開
面ＩＣＲとの間を往復することにより、発振状態になり
、これにより反射ミラー部１２Ｃ及びレーザ発振領域Ｉ
Ｄの後側へき開面ＩＣＲ間に、共振器を構成する。

かかる発振状態において、近視野像２を等価的に横方向
に線状に光点を配列したものと考えたとき（これを実効
的光点と呼ぶ）、当該実効的光点を通るレーザ光の光路
長Ｒは全ての実効的光点について互いに等しくなる。因
に、出力反射部材１２の反射ミラー部１２Ｇは近視野像
２を中心とする球面を形成しているからである。

そこで、各実効的光点を通る光路の実効的な光路長は互
いに等しくなるので、たとえ各光路におけるばらばらな
位置（活性層ＩＡの内部の）においてレーザ光が発生し
たとしても、互いに強め合うレーザ光は、光路長Ｒに相
当するものだけとなり、かくしてレーザ発振領域ＩＤか
ら射出されるレーザ光ＬＡＩの横方向の各位置における
位相を均一な状態に制御し得、その結果半導体レーザ１
の横モードを制御できることになる。

かくするにつき、かかる横モードの制御は、反射ミラー
部１２Ｃにおいて反射されたレーザ光に限ってなされる
ことにより、近視野像２の形状は反射ミラー部１２Ｃの
形状に対応するものになる。

以上の構成によれば、レーザ発振領域ＩＤには、反射ミ
ラー部１２Ｃを遠視野像３とする近視野像２が形成され
ることになり、結局遠視野像３の形状及び位相分布を所
望のものに設定することによって、近視野像２の形状及
び位相分布を制御することができる。

〔２〕第２の実施例 第４図は本発明の他の実施例を示すもので、第２図との
対応部分に同一符号を付して示すように、レーザ発振領
域ＩＤの後側へき開面ＩＣＲにおいて反射させないよう
に後方にレーザ光ＬＡＩを放射させて後側へき開面ＩＣ
Ｒに近接して設けられた後側反射ミラー２１の反射面２
１Ａにおいて反射させる。

第４図の構成によれば、半導体レーザ１のレーザ発振領
域ＩＤを通る発振レーザ光ＬＡＩは出力反射部材１２の
入射面１２Ａに設けられた反射ミラー部１２Ｃと、後側
反射ミラー２１の反射面２１Ａとの間を繰り返し往復す
るように反射されることにより、反射ミラー部１２Ｃに
対応する近視野像２を前側へき開面ＩＣＦ上に形成する
ことができる。

かくす、るにつき、レーザ発振領域ＩＤの横方向の実効
的光点における発振レーザ光ＬＡＩの位相を反射ミラー
２１及び反射ミラー部１２Ｃの実効的な光路長によって
決まるモードに制御することができる。

〔３〕第３の実施例 第５図は本発明の第３の実施例を示すもので、第４図と
の対応部分に同一符号を付して示すように、後側反射ミ
ラー２２として反射面２２Ａが出力反射部材１２と同様
の球面を有する。

後側反射ミラー２２は、出力反射部材１２と同様に、レ
ーザ発振領域ＩＤの後側へき開面ＩＣＲ上に形成される
近視野像２３に対して遠視野像２４を形成する程度に離
れた位置に設けられ、かくして後側へき開面ＩＣＲ上に
形成された近視野像２３と反射面２２Ａ上に形成される
遠視野像２４との実効的な距離が、近視野像２３の実効
的光点について互いに等しくなるように選定されている
。

第５図の構成によれば、出力反射部材１２の反射ミラー
部１２Ｃと後側反射ミラー２２の反射面２２Ａとの間の
実効的な光路長を横方向の全ての光点について揃えるこ
とができることにより、実用上横方向モードが揃った出
力レーザ光ＬＡｏｕｔｘを射出することができる。

〔４〕第４の実施例 第６図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、半導
体レーザ１から射出する発振レーザ光ＬＡ１をコリメー
タレンズ２５によって平行なレーザ光ＬＡＩＩに変換し
た後出力反射部材２６に入射する。

出力反射部材２６の入射面２６Ａには、半導体レーザ１
の前側へき開面ＩＣＦ上の近視野像２をコリメータレン
ズ２５を介して投影したと同様の形状及び反射率分布を
有する反射ミラー部２６Ｃが形成され、かくして出力反
射部材２６の射出面２６Ｂから出力レーザ光ＬＡｏｏｔ
ｘが送出される。

第６図の構成において、半導体レーザ１の近視野像２の
横方向の実効的光点から射出される発振レーザ光ＬＡＩ
は、コリメータレンズ２５を介して平行なレーザ光ＬＡ
１１として反射ミラー部２６Ｃにおいて反射されて再度
コリメータレンズ２５を通って近視野像２の各光点に戻
る。かくしてコリメータレンズ２５の屈折作用によって
近視野像２の横方向の実効的光点を通る発振レーザ光Ｌ
Ａ１の実効的な光路長が互いに等しくなることにより、
発振レーザ光ＬＡＩの横モードを揃えることができる。

〔５〕第５の実施例 第７図及び第８図は本発明のさらに他の実施例を示すも
ので、第２図との対応部分に同一符号を付して示すよう
に、半導体レーザｌから射出される発振レーザ光ＬＡＩ
が、回折作用によって発振レーザ光ＬＡＩの外周線部分
が僅かに外方に発散しながら出力反射部材１２に入射す
る。

この場合、出力反射部材１２の入射面１２Ａの水平方向
の曲率半径ＲＨ及び垂直方向の曲率半径Ｒｖは第８図に
示すように、発振レーザ光ＬＡＩの外周縁部の発散量に
対応する値に選定されている。

第７図及び第８図の構成によれば、入射面１２Ａ上に形
成されている反射ミラー部１２Ｇの形状が、発振レーザ
光ＬＡＩの回折現象を考慮して外周縁部の曲率が調整さ
れていることより、近視野像２の横方向の実効的光点を
通る発振レーザ光ＬＡ１の実効的光路長を互いに合わせ
ることができ、かくして発振レーザ光ＬＡＩの横方向モ
ードを揃えることができる。

〔６〕第６の実施例 第９図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、この
場合第２図との対応部分に同一符号を付して示すように
、半導体レーザｌの前側へき開面ＩＣＦと、出力反射部
材１２の入射面１２Ａとの間に非線形光学結晶素子３１
が設けられ、発振し一ザ光ＬＡＩが基本波レーザ光とし
て非線形光学結晶素子３１を透過する際に第２高調波レ
ーザ光ＬＡ１２を発生させる。

非線形光学結晶素子３１は、かくして発生した第２次高
調波レーザ光ＬＡ１２と、基本波レーザ光と−しての発
振レーザ光ＬＡＩとが位相整合するような条件の下に設
定され、かくして非線形光学結晶素子３１から出力反射
部材１２に向けて第２高調波レーザ光ＬＡ１２が射出さ
れる。

この実施例の場合出力反射部材１２の反射ミラー部１２
Ｇは、第２高調波レーザ光ＬＡ１２を透過すると同時に
発振レーザ光ＬＡＩを反射するように構成され、かくし
て発振レーザ光ＬＡＩは、第２図について上述したと同
様にして半導体レーザ１の後側へき開面ＩＣＲと反射ミ
ラー部１２Ｃとの間を繰り返し反射する。

第９図の構成によれば、半導体レーザ１から横モードが
所定位相にロックされた発振レーザ光ＬＡｌを得ること
ができることにより、非線形光学結晶素子３１において
効率良く第２高調波レーザ光ＬＡ１２を発生させること
ができる。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、半導体レーザの活性部か
ら射出される発振レーザ光を半導体レーザの外部に設け
た出力反射部材によって反射させることにより共振器を
構成すると共に、半導体レーザの近視野像を構成する実
効的光点を通るレーザ光の実効的な光路長を揃えるよう
な反射ミラー部を出力反射部材に設けるようにしたこと
により、位相の揃った発振レーザ光を効率良く発生させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体レーザ光源に用いる半導体
レーザを示す路線的斜視図、第２図は本発明による半導
体レーザ光源の一実施例を示す平面図、第３図はその出
力反射部材の構成を示す正面図、第４図〜第９図は本発
明による半導体レーザ光源の他の実施例を示す平面図及
び斜視図である。 １・・・・・・半導体レーザ、２・・・・・・近視野像
、３・・・・・・遠視野像、１１・・・・・・半導体レ
ーザ光源、１２．２６・・・・・・出力反射部材、１２
Ｃ・・・・・・反射ミラー部、２１．２２・・・・・・
後側反射ミラー、３１・・・・・・非線形光学結晶素子
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体レーザの近視野像を形成するレーザ発振領域から
   射出される発振レーザ光を出力反射部材において反射す
   ることにより上記近視野像に戻す発振器を有し、 上記出力反射部材は上記近視野像を構成する実効的光点
   について当該各実効的光点からの実効的な光路長を互い
   に揃えるような反射ミラー部を具える ことを特徴とする半導体レーザ光源。