JPH07183621A - 集積レーザ素子および光ビーム走査装置 - Google Patents
集積レーザ素子および光ビーム走査装置Info
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- JPH07183621A JPH07183621A JP27639894A JP27639894A JPH07183621A JP H07183621 A JPH07183621 A JP H07183621A JP 27639894 A JP27639894 A JP 27639894A JP 27639894 A JP27639894 A JP 27639894A JP H07183621 A JPH07183621 A JP H07183621A
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】スキャニング方式のパルスレーザ測距装置など
に適用する、電気的な走査が可能な光ビーム走査装置、
および光ビーム走査装置の高出力パルス光源として用い
られる集積レーザ素子を提供する。 【構成】集積レーザ素子10は、一次元のアレイ状に配
列された複数個のパルスレーザダイオード(LD)20
と、LD20の出力光を光増幅する単一または複数の光
アンプ30とを半導体基板上に集積化して構成される。
また、光ビーム走査装置は、上述の集積レーザ素子10
と、光アンプ30をパルス駆動する光アンプ駆動回路
と、光アンプ駆動回路と同期して複数個のLDを順次パ
ルス駆動するLD駆動回路と、集積レーザ素子10から
放射されたレーザ高を出射する出射光学系(出射レンズ
40を含む)とを少なくとも備えている。
に適用する、電気的な走査が可能な光ビーム走査装置、
および光ビーム走査装置の高出力パルス光源として用い
られる集積レーザ素子を提供する。 【構成】集積レーザ素子10は、一次元のアレイ状に配
列された複数個のパルスレーザダイオード(LD)20
と、LD20の出力光を光増幅する単一または複数の光
アンプ30とを半導体基板上に集積化して構成される。
また、光ビーム走査装置は、上述の集積レーザ素子10
と、光アンプ30をパルス駆動する光アンプ駆動回路
と、光アンプ駆動回路と同期して複数個のLDを順次パ
ルス駆動するLD駆動回路と、集積レーザ素子10から
放射されたレーザ高を出射する出射光学系(出射レンズ
40を含む)とを少なくとも備えている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スキャニング方式のパ
ルスレーザ測距装置などに用いる、集積レーザ素子およ
び光ビーム走査装置に関する。
ルスレーザ測距装置などに用いる、集積レーザ素子およ
び光ビーム走査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のようにパルスレーザ測距装置は、
高出力光パルスを出射して、対象物までの光パルスの往
復時間から対象物までの距離を測定する装置である。こ
のようなパルスレーザ測距装置は自動車用の衝突警報装
置や土木用の測量装置などへ応用されている。パルスレ
ーザ測距装置では、パルス幅が狭い高出力光パルスを出
射する必要があるので、パルス光源として、固体レーザ
やレーザダイオード(LD)が用いられている。このう
ちLDをパルス光源とした測距装置は、小型で消費電力
が小さいという特長がある。この場合、発光領域のスト
ライプ幅を100μmに広げたブロードエリア型LD
が、通常用いられている。LDの駆動回路としては、容
易に大電流パルスが得られる、コンデンサとサイリスタ
などを組み合わせた回路がよく用いられている。
高出力光パルスを出射して、対象物までの光パルスの往
復時間から対象物までの距離を測定する装置である。こ
のようなパルスレーザ測距装置は自動車用の衝突警報装
置や土木用の測量装置などへ応用されている。パルスレ
ーザ測距装置では、パルス幅が狭い高出力光パルスを出
射する必要があるので、パルス光源として、固体レーザ
やレーザダイオード(LD)が用いられている。このう
ちLDをパルス光源とした測距装置は、小型で消費電力
が小さいという特長がある。この場合、発光領域のスト
ライプ幅を100μmに広げたブロードエリア型LD
が、通常用いられている。LDの駆動回路としては、容
易に大電流パルスが得られる、コンデンサとサイリスタ
などを組み合わせた回路がよく用いられている。
【0003】このパルスレーザ測距装置に、放射角の狭
い光ビームを空間的に走査する光ビーム走査装置を付加
しすることによりスキャンニング方式の測距装置が得ら
れる。このスキャンニング方式の測距装置では、対象物
の距離情報とともに角度情報をも同時に得ることができ
る。すなわち、スキャンニング方式の測距装置は、出射
光ビームを一次元また二次元に走査する事で、対象物の
形状を測定できる。このため、スキャンニング方式の測
距装置は、さらに広範囲な応用分野が考えられている。
い光ビームを空間的に走査する光ビーム走査装置を付加
しすることによりスキャンニング方式の測距装置が得ら
れる。このスキャンニング方式の測距装置では、対象物
の距離情報とともに角度情報をも同時に得ることができ
る。すなわち、スキャンニング方式の測距装置は、出射
光ビームを一次元また二次元に走査する事で、対象物の
形状を測定できる。このため、スキャンニング方式の測
距装置は、さらに広範囲な応用分野が考えられている。
【0004】従来のスキャンニング方式のパルスレーザ
測距装置では、出射光ビームを走査する方法として、通
常、出射レンズの後に反射鏡を設置し、この反射鏡を機
械的に動かす方法が用いられている。
測距装置では、出射光ビームを走査する方法として、通
常、出射レンズの後に反射鏡を設置し、この反射鏡を機
械的に動かす方法が用いられている。
【0005】これとは別に、LD素子自体に光ビーム走
査機能をもたせようとする試みもある。その1つが、ム
カイ他による、1986年の日本国、神奈川県での“第
10回半導体レーザ会議の会報”のF−1、第74〜第
75頁(S.Mukai et al.,Procee
dings of 10th Semiconduct
or Laser Conference,F−1,p
p.74−75,1986,Kanagawa,Jap
an)に報告されている。この会議に報告されている集
積レーザ素子は、LDの出力端面付近に光ビーム変更機
能を付加し、電気的に光ビームの出射方向を制御してい
る。
査機能をもたせようとする試みもある。その1つが、ム
カイ他による、1986年の日本国、神奈川県での“第
10回半導体レーザ会議の会報”のF−1、第74〜第
75頁(S.Mukai et al.,Procee
dings of 10th Semiconduct
or Laser Conference,F−1,p
p.74−75,1986,Kanagawa,Jap
an)に報告されている。この会議に報告されている集
積レーザ素子は、LDの出力端面付近に光ビーム変更機
能を付加し、電気的に光ビームの出射方向を制御してい
る。
【0006】また、本発明と関連した技術が、アール・
ラルケ他による、1993年の“アイ・イー・イー・イ
ー ホトニクス テクノロジー レターズ”の第5巻の
第297〜300頁(R.Rarke et al.,
IEEE Photonics Technology
Letters,vol.5,pp.297−30
0,1993)に開示されている。これには、LDとブ
ロードエリア型半導体アンプとをモノリシック集積化し
た集積レーザ素子が報告されている。この報告された集
積レーザ素子はLDの出力光を光アンプで光増幅して出
力する素子である。この素子は、必ずしも測距装置用の
光源として開発された訳ではないが、パルスレーザ測距
装置に適用すれば、高速のスイッチングが容易になり、
幅の狭い高出力光パルスを出力する事が容易になる。こ
の理由は、LD駆動回路と光アンプ駆動回路とを別にす
ることができることにある。つまり、LDは比較的低出
力の光パルスを出力し、それを光アンプで光増幅して高
出力光パルスにすれば良いため、LD駆動回路は比較的
小さな電源でLDを駆動すればよい。このために、高速
のトランジスタなどを用いて高速のスイッチングが可能
である。一方、光アンプの電流パルス幅は広くてもかま
わないため、光アンプ駆動回路を容易に構成できる。こ
れは、光パルスのパルス幅はもとのLDから出力される
光パルスの幅で決まるからである。
ラルケ他による、1993年の“アイ・イー・イー・イ
ー ホトニクス テクノロジー レターズ”の第5巻の
第297〜300頁(R.Rarke et al.,
IEEE Photonics Technology
Letters,vol.5,pp.297−30
0,1993)に開示されている。これには、LDとブ
ロードエリア型半導体アンプとをモノリシック集積化し
た集積レーザ素子が報告されている。この報告された集
積レーザ素子はLDの出力光を光アンプで光増幅して出
力する素子である。この素子は、必ずしも測距装置用の
光源として開発された訳ではないが、パルスレーザ測距
装置に適用すれば、高速のスイッチングが容易になり、
幅の狭い高出力光パルスを出力する事が容易になる。こ
の理由は、LD駆動回路と光アンプ駆動回路とを別にす
ることができることにある。つまり、LDは比較的低出
力の光パルスを出力し、それを光アンプで光増幅して高
出力光パルスにすれば良いため、LD駆動回路は比較的
小さな電源でLDを駆動すればよい。このために、高速
のトランジスタなどを用いて高速のスイッチングが可能
である。一方、光アンプの電流パルス幅は広くてもかま
わないため、光アンプ駆動回路を容易に構成できる。こ
れは、光パルスのパルス幅はもとのLDから出力される
光パルスの幅で決まるからである。
【0007】また、本発明に近い先行技術として次のも
のが知られている。特開平2−59692号公報(以
下、専攻技術1と呼ぶ)には、機体速度に応じて監視す
べき領域、即ちビーム拡がり角に対応する最大距離探知
と監視視野角とを制御することにより、監視すべき領域
を航空機の飛行可能な領域に一致させることができるよ
うにした「レーザレーダ」が開示されている。この先行
技術1では、レーザ送信部から出射されたレーザ光はハ
ーフミラーを介してビームエキスパンダに提供され、所
定のビーム拡がり角を付与されて走査光学系に受光され
る。また、特開平1−21004号公報(以下、先行技
術2と呼ぶ)には、電子捜査方式の「光制御型フェーズ
ドアレーアンテナ」が開示されている。さらに、特開平
3−6512号公報(以下、先行技術3と呼ぶ)には、
レーザビームを案内する案内手段と、複数の半導体レー
ザのうちいずれか1つを動作させるように駆動を順次切
り換える駆動切換手段とを備えることにより、安定した
波長のレーザビームで連続的な光走査を可能とした「光
ビーム走査装置」が開示されている。
のが知られている。特開平2−59692号公報(以
下、専攻技術1と呼ぶ)には、機体速度に応じて監視す
べき領域、即ちビーム拡がり角に対応する最大距離探知
と監視視野角とを制御することにより、監視すべき領域
を航空機の飛行可能な領域に一致させることができるよ
うにした「レーザレーダ」が開示されている。この先行
技術1では、レーザ送信部から出射されたレーザ光はハ
ーフミラーを介してビームエキスパンダに提供され、所
定のビーム拡がり角を付与されて走査光学系に受光され
る。また、特開平1−21004号公報(以下、先行技
術2と呼ぶ)には、電子捜査方式の「光制御型フェーズ
ドアレーアンテナ」が開示されている。さらに、特開平
3−6512号公報(以下、先行技術3と呼ぶ)には、
レーザビームを案内する案内手段と、複数の半導体レー
ザのうちいずれか1つを動作させるように駆動を順次切
り換える駆動切換手段とを備えることにより、安定した
波長のレーザビームで連続的な光走査を可能とした「光
ビーム走査装置」が開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例には以
下のような問題点がある。スキャンニング方式のパルス
レーザ測距装置において、反射鏡を機械的に動かすこと
で光ビームを走査する場合は、必然的に装置が大きく安
定性にも十分な注意が必要となる。また、二次元に光ビ
ームを捜査する場合には光学系が複雑になり、高速に走
査することは困難である。電気的に光ビームを走査する
光ビーム走査装置によって、これらの問題に解決する。
下のような問題点がある。スキャンニング方式のパルス
レーザ測距装置において、反射鏡を機械的に動かすこと
で光ビームを走査する場合は、必然的に装置が大きく安
定性にも十分な注意が必要となる。また、二次元に光ビ
ームを捜査する場合には光学系が複雑になり、高速に走
査することは困難である。電気的に光ビームを走査する
光ビーム走査装置によって、これらの問題に解決する。
【0009】高出力パルス光源に関しては、従来例で述
べたようにLDと光アンプの集積素子が開発されてはい
るが、本発明で対象としているようなスキャンニング方
式のパルスレーザ測距装置に適用するような、高出力光
ビームを走査するための集積レーザ素子は存在しない。
また、従来例で述べた光ビーム偏向機能を付加した集積
レーザ素子に関しては、また初期的な開発段階にあり、
光出力も小さく十分な特性が得られていないのが現状で
ある。
べたようにLDと光アンプの集積素子が開発されてはい
るが、本発明で対象としているようなスキャンニング方
式のパルスレーザ測距装置に適用するような、高出力光
ビームを走査するための集積レーザ素子は存在しない。
また、従来例で述べた光ビーム偏向機能を付加した集積
レーザ素子に関しては、また初期的な開発段階にあり、
光出力も小さく十分な特性が得られていないのが現状で
ある。
【0010】本発明の目的は、スキャンニング方式のパ
ルスレーザ測距装置などに適用する、電気的な走査が可
能な光ビーム走査装置、およびこの光ビーム走査装置の
高出力パルス光源として用いられる。集積レーザ素子を
提供することにある。
ルスレーザ測距装置などに適用する、電気的な走査が可
能な光ビーム走査装置、およびこの光ビーム走査装置の
高出力パルス光源として用いられる。集積レーザ素子を
提供することにある。
【0011】尚、先行技術1にはレーザ送信部とビーム
エキスパンダの内容の開示がないので、それらの詳細は
不明である。また、先行技術2および先行技術3には、
本発明のようなLDと光アンプとの組み合わせについて
の言及がない。
エキスパンダの内容の開示がないので、それらの詳細は
不明である。また、先行技術2および先行技術3には、
本発明のようなLDと光アンプとの組み合わせについて
の言及がない。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の集積レーザ素子
は、一次元のアレイ状に配列された複数のパルスレーザ
ダイオードと、これらパルスレーザダイオードの出力光
を光増幅する単一または複数の半導体光アンプとを半導
体基板上に集積化したことを特徴とする。
は、一次元のアレイ状に配列された複数のパルスレーザ
ダイオードと、これらパルスレーザダイオードの出力光
を光増幅する単一または複数の半導体光アンプとを半導
体基板上に集積化したことを特徴とする。
【0013】また、光ビーム走査装置は、上述の集積レ
ーザ素子と、半導体光アンプをパルス駆動する光アンプ
駆動回路と、光アンプ駆動回路と同期して前記複数のパ
ルスレーザダイオードを順次パルス駆動するレーザダイ
オード駆動回路と、集積レーザ素子から放射されたレー
ザ光を出射する出射光学系とを含むことを特徴とする。
ーザ素子と、半導体光アンプをパルス駆動する光アンプ
駆動回路と、光アンプ駆動回路と同期して前記複数のパ
ルスレーザダイオードを順次パルス駆動するレーザダイ
オード駆動回路と、集積レーザ素子から放射されたレー
ザ光を出射する出射光学系とを含むことを特徴とする。
【0014】
【作用】次に、本発明の作用について図面を参照して説
明する。
明する。
【0015】図1は本発明の作用を説明するための図で
ある。集積レーザ素子10は、半導体基板状にモノリシ
ック集積化された一次元のアレイ状に配列したn個(n
≧2)のLD20と、LD20の出力光を光増幅する一
つの半導体光アンプ30とから構成されている。光アン
プ30の構造はブロードエリア型である。n個のLD2
0は順にパルス電流で駆動され、光パルスを順に出力す
る。この出力された光パルスは、光アンプ30で順番に
光増幅され、出射レンズ40を通して出射される。LD
20は出射レンズ40の焦点付近に配置されているた
め、レーザ光の出射方向(角度)は個々のLD20ごと
に異なる。この方向は、LD20の間隔と出射レンズ4
0の焦点距離で決まる。例えば、LD20の間隔を20
0μm、出射レンズの焦点距離を40mmとすると、隣
接するLD20のレーザ光の出射角度は約5mradず
つ異なる。したがって、LD20に順番にパルス電流を
流して発光させることで、レーザ光の出射角度を5mr
adずつ電気的に走査する事ができる。
ある。集積レーザ素子10は、半導体基板状にモノリシ
ック集積化された一次元のアレイ状に配列したn個(n
≧2)のLD20と、LD20の出力光を光増幅する一
つの半導体光アンプ30とから構成されている。光アン
プ30の構造はブロードエリア型である。n個のLD2
0は順にパルス電流で駆動され、光パルスを順に出力す
る。この出力された光パルスは、光アンプ30で順番に
光増幅され、出射レンズ40を通して出射される。LD
20は出射レンズ40の焦点付近に配置されているた
め、レーザ光の出射方向(角度)は個々のLD20ごと
に異なる。この方向は、LD20の間隔と出射レンズ4
0の焦点距離で決まる。例えば、LD20の間隔を20
0μm、出射レンズの焦点距離を40mmとすると、隣
接するLD20のレーザ光の出射角度は約5mradず
つ異なる。したがって、LD20に順番にパルス電流を
流して発光させることで、レーザ光の出射角度を5mr
adずつ電気的に走査する事ができる。
【0016】図2に個々のLD20と光アンプ30の駆
動電流のタイミングを示す。光アンプ30は、一定の周
期(例えば10KHz)でピーク値の大きな(例えば1
00A程度)パルス電流Iamp で駆動する。この例にお
いて、光アンプ駆動回路(図示せず)は一つであり、パ
ルス電流の幅は比較的広く(数100ns程度)ても良
いので、大電流の駆動は容易である。一方、n個のLD
20はパルス幅の狭い(10ns程度)パルス電流I1
〜In で順番に駆動される。LD20駆動用のパルス電
流I1 〜In は、光アンプ30駆動用のパルス電流I
amp のタイミングに同期している。LD駆動回路(図示
せず)はn個必要だが、個々のLD駆動回路は比較的小
さな電流でLD20を駆動すれば良いので小型化でき
る。
動電流のタイミングを示す。光アンプ30は、一定の周
期(例えば10KHz)でピーク値の大きな(例えば1
00A程度)パルス電流Iamp で駆動する。この例にお
いて、光アンプ駆動回路(図示せず)は一つであり、パ
ルス電流の幅は比較的広く(数100ns程度)ても良
いので、大電流の駆動は容易である。一方、n個のLD
20はパルス幅の狭い(10ns程度)パルス電流I1
〜In で順番に駆動される。LD20駆動用のパルス電
流I1 〜In は、光アンプ30駆動用のパルス電流I
amp のタイミングに同期している。LD駆動回路(図示
せず)はn個必要だが、個々のLD駆動回路は比較的小
さな電流でLD20を駆動すれば良いので小型化でき
る。
【0017】尚、レーザ素子として、光アンプが集積化
されていない、通常のブロードエリア型高出力LDのア
レイを用いても、本発明と同様にレーザ光を電気的に走
査できる。しかしこの場合は、個々のLDに順次大きな
パルス電流(10A以上)を流す必要がある。このため
高速動作は困難であり、小型化することも難しい。また
この場合は、個々のLDの発光領域のストライプ幅を大
きくする必要がある。このため、個々のLDの間隔を小
さくできず、全体の光学系が大きくなる。
されていない、通常のブロードエリア型高出力LDのア
レイを用いても、本発明と同様にレーザ光を電気的に走
査できる。しかしこの場合は、個々のLDに順次大きな
パルス電流(10A以上)を流す必要がある。このため
高速動作は困難であり、小型化することも難しい。また
この場合は、個々のLDの発光領域のストライプ幅を大
きくする必要がある。このため、個々のLDの間隔を小
さくできず、全体の光学系が大きくなる。
【0018】これに対して、本発明のように集積レーザ
素子10を用いる方式には以下に述べるような利点があ
る。まず、個々のLD20の駆動電流を小さくできるた
め、LD駆動回路に通常のトランジスタ回路を用いるこ
とができ、このため集積レーザ素子10を高速にスイッ
チングすることが可能で、かつ集積レーザ素子10をア
レイ化した場合でも小型化できる。集積レーザ素子10
は発光の遅れやジッタも小さい。また、個々のLD20
の間隔を小さくでき、したがって光学系を小さくでき
る。
素子10を用いる方式には以下に述べるような利点があ
る。まず、個々のLD20の駆動電流を小さくできるた
め、LD駆動回路に通常のトランジスタ回路を用いるこ
とができ、このため集積レーザ素子10を高速にスイッ
チングすることが可能で、かつ集積レーザ素子10をア
レイ化した場合でも小型化できる。集積レーザ素子10
は発光の遅れやジッタも小さい。また、個々のLD20
の間隔を小さくでき、したがって光学系を小さくでき
る。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【0020】図3に本発明の一実施例による集積レーザ
素子10の構造を模式的に示す。図示の集積レーザ素子
10は、一次元のアレイ上に配列した10個のLD20
と、10個のLD20の出力光を光増幅する1個の半導
体光アンプ30とから構成されている。10個のLD2
0は分布帰還型であり、光アンプ30とのモノリシック
集積化を容易に行える。10個のLD20は横モードの
制御のために、リッジガイド構造としている。光アンプ
30はブロードエリア型であり、10個のLD20から
出力される光パルスを光増幅する。LD20からの出力
光は光アンプ30の部分で扇状に広がるため、光アンプ
30の利得飽和が小さく、高出力のパルス光が得られ
る。
素子10の構造を模式的に示す。図示の集積レーザ素子
10は、一次元のアレイ上に配列した10個のLD20
と、10個のLD20の出力光を光増幅する1個の半導
体光アンプ30とから構成されている。10個のLD2
0は分布帰還型であり、光アンプ30とのモノリシック
集積化を容易に行える。10個のLD20は横モードの
制御のために、リッジガイド構造としている。光アンプ
30はブロードエリア型であり、10個のLD20から
出力される光パルスを光増幅する。LD20からの出力
光は光アンプ30の部分で扇状に広がるため、光アンプ
30の利得飽和が小さく、高出力のパルス光が得られ
る。
【0021】以下、図3の断面模式図を参照しながら、
本実施例の集積レーザ素子10の製造方法と構造につい
て簡単に説明する。まず、n型InP基板1のLDとな
る部分に、2光束干渉法を用いて回折格子9を形成す
る。次に有機金属気相成長法を用いて、基板1の全面に
n型InGaAsP光ガイド層2、n型InPバッファ
層3、InGaAsP量子井戸活性層4、P型InPク
ラッド層5、P型InGaAsコンタクト層6を順次成
長する。LD20の活性層と光アンプ30の層構造は全
く同じである。次に、通常のフォトリソグラフィ技術を
用いて、LD20の部分をリッジガイド構造に加工す
る。次に、LD20と光アンプ30の部分に電極7を形
成する。最後に素子を切り出し、LD20側と光アンプ
30側の端面に無反射コート膜8を形成する。
本実施例の集積レーザ素子10の製造方法と構造につい
て簡単に説明する。まず、n型InP基板1のLDとな
る部分に、2光束干渉法を用いて回折格子9を形成す
る。次に有機金属気相成長法を用いて、基板1の全面に
n型InGaAsP光ガイド層2、n型InPバッファ
層3、InGaAsP量子井戸活性層4、P型InPク
ラッド層5、P型InGaAsコンタクト層6を順次成
長する。LD20の活性層と光アンプ30の層構造は全
く同じである。次に、通常のフォトリソグラフィ技術を
用いて、LD20の部分をリッジガイド構造に加工す
る。次に、LD20と光アンプ30の部分に電極7を形
成する。最後に素子を切り出し、LD20側と光アンプ
30側の端面に無反射コート膜8を形成する。
【0022】この集積レーザ素子10の大きさは、全体
の長さが1500μm、幅が1400μm、LD20の
共振器長が500μm、ストライプ幅が4μm、LD2
0の間の間隔が100μm、光アンプ30の流さが10
00μmである。集積レーザ素子10の発振波長は1.
5μm帯である。
の長さが1500μm、幅が1400μm、LD20の
共振器長が500μm、ストライプ幅が4μm、LD2
0の間の間隔が100μm、光アンプ30の流さが10
00μmである。集積レーザ素子10の発振波長は1.
5μm帯である。
【0023】ここで集積レーザ素子の実施例に関して補
足説明する。まず、この実施例では、光アンプ30を1
個とし、単一の光アンプ駆動回路で駆動するものとした
が、場合によっては、一つの光アンプ駆動回路の負担を
軽くするために、光アンプ30を2個あるいはそれ以上
に分離して、複数の光アンプ駆動回路で駆動できる構造
にしても良い。この場合は、集積レーザ素子10の光ア
ンプ30部分の電極7を端に分割すれば良く、層構造や
製造工程は上述した実施例のそれらとほぼ同じで良い。
足説明する。まず、この実施例では、光アンプ30を1
個とし、単一の光アンプ駆動回路で駆動するものとした
が、場合によっては、一つの光アンプ駆動回路の負担を
軽くするために、光アンプ30を2個あるいはそれ以上
に分離して、複数の光アンプ駆動回路で駆動できる構造
にしても良い。この場合は、集積レーザ素子10の光ア
ンプ30部分の電極7を端に分割すれば良く、層構造や
製造工程は上述した実施例のそれらとほぼ同じで良い。
【0024】次に、実施例では、個々のLD20は基本
横モードで発振するような狭ストライプ構造としたが、
必ずしも基本横モードで発振する必要はない。ストライ
プ幅をある程度広くしてマルチ横モードで発振するもの
で良い。
横モードで発振するような狭ストライプ構造としたが、
必ずしも基本横モードで発振する必要はない。ストライ
プ幅をある程度広くしてマルチ横モードで発振するもの
で良い。
【0025】また、実施例では、個々のLD20のスト
ライプ方向は互いに平行であるとしたが、場合によって
は、LD20ごとに出射光学系の光学軸に対して、あら
かじめ角度をつけても良い。これによって、レーザ光の
出射角度をより広範囲に設定できる。また、LD20の
数や間隔は実施例と異なっていてもよい。この場合の製
造方法については、フォトリソグラフィ工程でフォトマ
スクを適当に変更するだけで、その他については実施例
とほぼ同様である。
ライプ方向は互いに平行であるとしたが、場合によって
は、LD20ごとに出射光学系の光学軸に対して、あら
かじめ角度をつけても良い。これによって、レーザ光の
出射角度をより広範囲に設定できる。また、LD20の
数や間隔は実施例と異なっていてもよい。この場合の製
造方法については、フォトリソグラフィ工程でフォトマ
スクを適当に変更するだけで、その他については実施例
とほぼ同様である。
【0026】さらに、実施例では、LDの材料をInP
系とし、発振波長を1.5μm帯としたが、本発明は、
別の材料系、例えばGaAs系を用いて、発振波長を
0.8μm帯とした場合にも適用できる。
系とし、発振波長を1.5μm帯としたが、本発明は、
別の材料系、例えばGaAs系を用いて、発振波長を
0.8μm帯とした場合にも適用できる。
【0027】次に、図4を参照して、本発明の一実施例
による光ビーム走査装置について説明する。図示の光ビ
ーム走査装置は、図3を使用して説明した集積レーザ素
子10と、光アンプ30をパルス駆動する光アンプ駆動
回路80と、光アンプ駆動回路80と同期して10個の
LD20を順次パルス駆動するLD駆動回路90と、集
積レーザ素子10から放射されたレーザ光を出射する出
射光学系60とを備えている。出射光学系60は、出射
レンズ40と、集積レーザ素子10のビーム整形用の円
筒レンズ50とから構成される。
による光ビーム走査装置について説明する。図示の光ビ
ーム走査装置は、図3を使用して説明した集積レーザ素
子10と、光アンプ30をパルス駆動する光アンプ駆動
回路80と、光アンプ駆動回路80と同期して10個の
LD20を順次パルス駆動するLD駆動回路90と、集
積レーザ素子10から放射されたレーザ光を出射する出
射光学系60とを備えている。出射光学系60は、出射
レンズ40と、集積レーザ素子10のビーム整形用の円
筒レンズ50とから構成される。
【0028】光アンプ駆動回路80の模式図を図5に示
す。光アンプ駆動回路80の主な構成品は、光アンプ3
0に直列に接続された高速スイッチング用サイリスタ8
1と、並列に接続されたコンデンサ82である。まずコ
ンデンサ82に高電圧電源部83から電圧を印加し電荷
を蓄積する。次にトリガ部84で、LD駆動回路90の
クロック信号と同じ周期のトリガ信号を発生し、サイリ
スタ81をON状態にさせ、光アンプ30にパルス電流
を流す。パルス電流のピーク電流値は高電圧電源部83
の電圧で、パルス幅はコンデンサ82の容量で調整す
る。通常パルス幅は100−数100ns、ピーク電流
値は数10−数100Aである。光アンプ30の最大利
得は、パルス電流のピーク電流値で決まる。LD20か
らの光パルスが光アンプ30を通過するタイミングが、
光アンプ30の最大利得付近(ピーク電流付近)に一致
するように、トリガ信号の遅延時間を調整している。
す。光アンプ駆動回路80の主な構成品は、光アンプ3
0に直列に接続された高速スイッチング用サイリスタ8
1と、並列に接続されたコンデンサ82である。まずコ
ンデンサ82に高電圧電源部83から電圧を印加し電荷
を蓄積する。次にトリガ部84で、LD駆動回路90の
クロック信号と同じ周期のトリガ信号を発生し、サイリ
スタ81をON状態にさせ、光アンプ30にパルス電流
を流す。パルス電流のピーク電流値は高電圧電源部83
の電圧で、パルス幅はコンデンサ82の容量で調整す
る。通常パルス幅は100−数100ns、ピーク電流
値は数10−数100Aである。光アンプ30の最大利
得は、パルス電流のピーク電流値で決まる。LD20か
らの光パルスが光アンプ30を通過するタイミングが、
光アンプ30の最大利得付近(ピーク電流付近)に一致
するように、トリガ信号の遅延時間を調整している。
【0029】LD駆動回路90の模式図を図6に示す。
この回路の主な構成品は、制御部91と10個のLD2
0の各々に対応した10個のLD駆動部92である。制
御部91は、外部から送られた一定周期のクロック信号
に同期して、LD駆動回路92に順番トリガ信号を出
す。例えばクロック信号の周期が10kHzの場合に
は、0.1msずつ位相がずれた周期1kHzのトリガ
信号を10個のLD駆動部92に順に送る。LD駆動部
92では、まずトリガ信号に同期してパルス幅5−20
ns程度のパルス信号をつくり、次にこれを増幅してピ
ーク値100−数100mAのパルス電流を発生し、1
0個のLD20を順番に駆動する。パルス電流に対応し
て10個のLD20から0.1msの間隔で光パルスが
順次出射される。
この回路の主な構成品は、制御部91と10個のLD2
0の各々に対応した10個のLD駆動部92である。制
御部91は、外部から送られた一定周期のクロック信号
に同期して、LD駆動回路92に順番トリガ信号を出
す。例えばクロック信号の周期が10kHzの場合に
は、0.1msずつ位相がずれた周期1kHzのトリガ
信号を10個のLD駆動部92に順に送る。LD駆動部
92では、まずトリガ信号に同期してパルス幅5−20
ns程度のパルス信号をつくり、次にこれを増幅してピ
ーク値100−数100mAのパルス電流を発生し、1
0個のLD20を順番に駆動する。パルス電流に対応し
て10個のLD20から0.1msの間隔で光パルスが
順次出射される。
【0030】この光ビーム走査装置の動作原理は作用の
ところで述べた通りである。つまり、10個のLD20
は順にLD駆動回路90のパルス電流で駆動され、光パ
ルスを順に出力する。この光パルスは、光アンプ増幅回
路80で駆動された光アンプ30で順番に増幅され、円
筒レンズ50と出射レンズ40とを通して出射する。前
述したようにLD20は出射レンズ40の焦点付近に配
置されているため、レーザ光の出射方向は個々のLD2
0ごとに異なる。本実施例では、LD20の間隔が10
0μm、出射レンズの焦点距離が40mmであり、隣接
するLD20のレーザ光の出射角度は約2.5mrad
ずつ異なる。したがって、10個のLD20の順番に発
光させることで、レーザ光の出射角度を約2.5mra
dずつ走査し、全体で約25mradの電気的な走査が
できる。
ところで述べた通りである。つまり、10個のLD20
は順にLD駆動回路90のパルス電流で駆動され、光パ
ルスを順に出力する。この光パルスは、光アンプ増幅回
路80で駆動された光アンプ30で順番に増幅され、円
筒レンズ50と出射レンズ40とを通して出射する。前
述したようにLD20は出射レンズ40の焦点付近に配
置されているため、レーザ光の出射方向は個々のLD2
0ごとに異なる。本実施例では、LD20の間隔が10
0μm、出射レンズの焦点距離が40mmであり、隣接
するLD20のレーザ光の出射角度は約2.5mrad
ずつ異なる。したがって、10個のLD20の順番に発
光させることで、レーザ光の出射角度を約2.5mra
dずつ走査し、全体で約25mradの電気的な走査が
できる。
【0031】尚、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更/変
形が可能であるのは勿論である。
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更/変
形が可能であるのは勿論である。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、機
械的なビーム走査方法を用いず電気的な走査が可能な光
ビーム走査装置、およびこの光ビーム走査装置の高出力
パルス光源として用いられる集積レーザ素子が実現でき
る。
械的なビーム走査方法を用いず電気的な走査が可能な光
ビーム走査装置、およびこの光ビーム走査装置の高出力
パルス光源として用いられる集積レーザ素子が実現でき
る。
【図1】本発明の作用を説明するための概略構成図であ
る。
る。
【図2】本発明の作用を説明するためのタイミングチャ
ートである。
ートである。
【図3】本発明の一実施例による集積レーザ素子の構造
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図4】本発明の一実施例による光ビーム走査装置を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図5】図4の光アンプ駆動回路の構成を示す図。
【図6】図4のLD駆動回路の構成を示す図。
1 基板 2 光バッファ層 3 バッファ層 4 量子井戸活性層 5 クラッド層 6 コンタンクト層 7 電極 8 無反射コート膜 9 回折格子 10 集積レーザ素子 20 レーザダイオード(LD) 30 光アンプ 40 出射レンズ 50 円筒レンズ 60 出射光学系 80 光アンプ駆動回路 81 サイリスタ 82 コンデンサ 83 高電圧電源部 84 トリガ部 90 LD駆動回路 91 制御部 92 LD駆動部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/25
Claims (2)
- 【請求項1】 一次元のアレイ状に配列された複数のパ
ルスレーザダイオードと、前記複数のパルスレーザダイ
オードの出力光を光増幅する半導体光アンプとを半導体
基板上に集積化した集積レーザ素子。 - 【請求項2】 請求項1に記載された集積レーザ素子
と、前記半導体光アンプをパルス駆動する光アンプ駆動
回路と、該光アンプ駆動回路と同期して前記複数のパル
スレーザダイオードを順次パルス駆動するレーザダイオ
ード駆動回路と、前記集積レーザ素子から放射されたレ
ーザ光を出射する出射光学系とを含むことを特徴とする
光ビーム走査装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5-282919 | 1993-11-12 | ||
JP28291993 | 1993-11-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07183621A true JPH07183621A (ja) | 1995-07-21 |
JP2827930B2 JP2827930B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=17658815
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6276398A Expired - Lifetime JP2827930B2 (ja) | 1993-11-12 | 1994-11-10 | 集積レーザ素子および光ビーム走査装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0665446A3 (ja) |
JP (1) | JP2827930B2 (ja) |
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