JPH0730183A - 半導体レーザー - Google Patents
半導体レーザーInfo
- Publication number
- JPH0730183A JPH0730183A JP16776793A JP16776793A JPH0730183A JP H0730183 A JPH0730183 A JP H0730183A JP 16776793 A JP16776793 A JP 16776793A JP 16776793 A JP16776793 A JP 16776793A JP H0730183 A JPH0730183 A JP H0730183A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser diode
- frequency
- grating element
- laser
- light
- Prior art date
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- Withdrawn
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 進行波増幅領域を有するレーザーダイオード
と、このレーザーダイオードの後方端面から出射した光
を回折させてレーザーダイオードに戻すグレーティング
素子とからなる外部共振器型半導体レーザーにおいて、
出射光の周波数幅を十分に狭くし、かつ安定させる。 【構成】 レーザーダイオード10の後方端面10ａから出
射してグレーティング素子13で回折したレーザービーム
11ａを半球15において共振させ、この共振により周波数
が狭さく化されたレーザービーム11ａを、グレーティン
グ素子13で回折させてレーザーダイオード10にフィード
バックする。
と、このレーザーダイオードの後方端面から出射した光
を回折させてレーザーダイオードに戻すグレーティング
素子とからなる外部共振器型半導体レーザーにおいて、
出射光の周波数幅を十分に狭くし、かつ安定させる。 【構成】 レーザーダイオード10の後方端面10ａから出
射してグレーティング素子13で回折したレーザービーム
11ａを半球15において共振させ、この共振により周波数
が狭さく化されたレーザービーム11ａを、グレーティン
グ素子13で回折させてレーザーダイオード10にフィード
バックする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザー、特に詳
細には、進行波増幅領域を有するレーザーダイオード
と、このレーザーダイオードの後方端面から出射した光
を回折させてレーザーダイオードに戻すグレーティング
素子とからなる外部共振器型半導体レーザーに関するも
のである。
細には、進行波増幅領域を有するレーザーダイオード
と、このレーザーダイオードの後方端面から出射した光
を回折させてレーザーダイオードに戻すグレーティング
素子とからなる外部共振器型半導体レーザーに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】例えばＣonference Ｏn Ｌasers Ａnd
Ｅlectro−optics（コンファレンスオン レーザーズ
アンド エレクトロ・オプティクス）1993のＰostdeadl
ineＰapers （ポストデッドライン ペーパーズ）ＣＰ
Ｄ１に記載があるように、進行波増幅領域を有するレー
ザーダイオードと、このレーザーダイオードの後方端面
から出射した光を平行光化するレンズと、平行光化され
た上記光を回折させてレーザーダイオードに戻すグレー
ティング素子とからなる外部共振器型半導体レーザーが
公知となっている。
Ｅlectro−optics（コンファレンスオン レーザーズ
アンド エレクトロ・オプティクス）1993のＰostdeadl
ineＰapers （ポストデッドライン ペーパーズ）ＣＰ
Ｄ１に記載があるように、進行波増幅領域を有するレー
ザーダイオードと、このレーザーダイオードの後方端面
から出射した光を平行光化するレンズと、平行光化され
た上記光を回折させてレーザーダイオードに戻すグレー
ティング素子とからなる外部共振器型半導体レーザーが
公知となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の外部共振器
型半導体レーザーは、高出力、発振波長可変等の利点を
有する半面、出射光のスペクトル線幅が十分に狭いとは
言い難く、狭スペクトル化の余地が残されている。また
この外部共振器型半導体レーザーにおいては、出射光の
周波数（波長）が安定し難いという問題も認められる。
型半導体レーザーは、高出力、発振波長可変等の利点を
有する半面、出射光のスペクトル線幅が十分に狭いとは
言い難く、狭スペクトル化の余地が残されている。また
この外部共振器型半導体レーザーにおいては、出射光の
周波数（波長）が安定し難いという問題も認められる。
【０００４】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たものであり、進行波増幅領域を有するレーザーダイオ
ードからなる外部共振器型半導体レーザーにおいて、出
射光の周波数幅を十分に狭くし、かつ安定させることを
目的とするものである。
たものであり、進行波増幅領域を有するレーザーダイオ
ードからなる外部共振器型半導体レーザーにおいて、出
射光の周波数幅を十分に狭くし、かつ安定させることを
目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザーは、先に述べたように進行波増幅領域を有するレー
ザーダイオードと、このレーザーダイオードの後方端面
から出射した光を回折させて上記レーザーダイオードに
戻すグレーティング素子とからなる外部共振器型半導体
レーザーにおいて、上記レーザーダイオードの後方端面
から出射して上記グレーティング素子で回折した光の周
波数を狭さく化する周波数弁別器、および、この周波数
が狭さく化された光を、上記グレーティング素子で回折
して上記後方端面からレーザーダイオードに戻る向きに
して該グレーティング素子に導く手段が設けられたこと
を特徴とするものである。
ザーは、先に述べたように進行波増幅領域を有するレー
ザーダイオードと、このレーザーダイオードの後方端面
から出射した光を回折させて上記レーザーダイオードに
戻すグレーティング素子とからなる外部共振器型半導体
レーザーにおいて、上記レーザーダイオードの後方端面
から出射して上記グレーティング素子で回折した光の周
波数を狭さく化する周波数弁別器、および、この周波数
が狭さく化された光を、上記グレーティング素子で回折
して上記後方端面からレーザーダイオードに戻る向きに
して該グレーティング素子に導く手段が設けられたこと
を特徴とするものである。
【０００６】
【作用および発明の効果】上記構成の半導体レーザーに
おいては、周波数弁別器を経た光がレーザーダイオード
に戻されていわゆる光フィードバックがなされ、前方出
射光の周波数がロックされるが、このフィードバックさ
れる光は周波数弁別器によって周波数が狭さく化されて
いるので、前方出射光の周波数もそれに従って狭さく、
かつ安定化されて、その出力が高められる。
おいては、周波数弁別器を経た光がレーザーダイオード
に戻されていわゆる光フィードバックがなされ、前方出
射光の周波数がロックされるが、このフィードバックさ
れる光は周波数弁別器によって周波数が狭さく化されて
いるので、前方出射光の周波数もそれに従って狭さく、
かつ安定化されて、その出力が高められる。
【０００７】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例による半
導体レーザーを示すものである。この半導体レーザーは
基本的に、テーパ状のストライプを備え進行波増幅領域
10ｃを有するレーザーダイオード10と、このレーザーダ
イオード10の後方端面10ａから出射したレーザービーム
11ａを平行光化するコリメーターレンズ12と、平行光化
された上記レーザービーム11ａを回折させてレーザーダ
イオード10に戻すグレーティング素子13とからなる。な
おレーザーダイオード10の両端面10ａ、10ｂには、無反
射コートが施されている。
詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例による半
導体レーザーを示すものである。この半導体レーザーは
基本的に、テーパ状のストライプを備え進行波増幅領域
10ｃを有するレーザーダイオード10と、このレーザーダ
イオード10の後方端面10ａから出射したレーザービーム
11ａを平行光化するコリメーターレンズ12と、平行光化
された上記レーザービーム11ａを回折させてレーザーダ
イオード10に戻すグレーティング素子13とからなる。な
おレーザーダイオード10の両端面10ａ、10ｂには、無反
射コートが施されている。
【０００８】この構成においては、レーザーダイオード
10の前方端面10ｂとグレーティング素子13とによって半
導体レーザーの外部共振器が構成され、進行波増幅領域
10ｃによって増幅された光（レーザービーム）11ｂが前
方端面10ｂから出射する。そしてこのレーザービーム11
ｂは、上記外部共振器の作用で高出力のものとなり、ま
たグレーティング素子13の波長選択作用により、ある特
定の波長成分が特に高強度化したものとなる。
10の前方端面10ｂとグレーティング素子13とによって半
導体レーザーの外部共振器が構成され、進行波増幅領域
10ｃによって増幅された光（レーザービーム）11ｂが前
方端面10ｂから出射する。そしてこのレーザービーム11
ｂは、上記外部共振器の作用で高出力のものとなり、ま
たグレーティング素子13の波長選択作用により、ある特
定の波長成分が特に高強度化したものとなる。
【０００９】次に、前方出射光である上記レーザービー
ム11ｂの周波数（波長）をさらに狭さく化し、そして十
分に安定させるための構成について説明する。グレーテ
ィング素子13に入射したレーザービーム11ａの一部はそ
こで回折して図中上方に進行し、集光レンズ14によって
収束せしめられる。このレーザービーム11ａが入射する
位置には、光学ガラス等からなる周波数弁別器としての
半球15が配設されている。この半球15はその球面15ａに
高反射コートが施されたものであり、球面15ａの中心を
含む平面15ｂがレーザービーム11ａの収束位置に有るよ
うに配置されている。
ム11ｂの周波数（波長）をさらに狭さく化し、そして十
分に安定させるための構成について説明する。グレーテ
ィング素子13に入射したレーザービーム11ａの一部はそ
こで回折して図中上方に進行し、集光レンズ14によって
収束せしめられる。このレーザービーム11ａが入射する
位置には、光学ガラス等からなる周波数弁別器としての
半球15が配設されている。この半球15はその球面15ａに
高反射コートが施されたものであり、球面15ａの中心を
含む平面15ｂがレーザービーム11ａの収束位置に有るよ
うに配置されている。
【００１０】この半球15に入射したレーザービーム11ａ
の一部は球面15ａ、平面15ｂ、球面15ａ、平面15ｂ……
で次々に反射してＶ字状光路に閉じ込められ、この光路
の長さで決まる共振周波数のレーザービーム11ａのみが
共振する。そして、共振したレーザービーム11ａの一部
が平面15ｂを透過して集光レンズ14に入射し、グレーテ
ィング素子13で回折して、後方端面10ａからレーザーダ
イオード10に戻る。このようにして光フィードバックが
なされ、レーザービーム11ｂの周波数がロックされる
が、上記共振周波数と一致する周波数の光のみが弁別さ
れて（つまり周波数が狭さく化されて）フィードバック
光となっているので、レーザービーム11ｂの周波数もそ
れに従って狭さく化され、そして十分に安定して、その
出力が高められる。例えば、半球15を設けないときレー
ザービーム11ｂのスペクトル線幅が10ＭＨｚ程度である
場合に、半球15を設ければ、スペクトル線幅を 100ｋＨ
ｚ程度まで狭さく化することができる。
の一部は球面15ａ、平面15ｂ、球面15ａ、平面15ｂ……
で次々に反射してＶ字状光路に閉じ込められ、この光路
の長さで決まる共振周波数のレーザービーム11ａのみが
共振する。そして、共振したレーザービーム11ａの一部
が平面15ｂを透過して集光レンズ14に入射し、グレーテ
ィング素子13で回折して、後方端面10ａからレーザーダ
イオード10に戻る。このようにして光フィードバックが
なされ、レーザービーム11ｂの周波数がロックされる
が、上記共振周波数と一致する周波数の光のみが弁別さ
れて（つまり周波数が狭さく化されて）フィードバック
光となっているので、レーザービーム11ｂの周波数もそ
れに従って狭さく化され、そして十分に安定して、その
出力が高められる。例えば、半球15を設けないときレー
ザービーム11ｂのスペクトル線幅が10ＭＨｚ程度である
場合に、半球15を設ければ、スペクトル線幅を 100ｋＨ
ｚ程度まで狭さく化することができる。
【００１１】次に、図２を参照して本発明の第２実施例
について説明する。なおこの図２において、前記図１中
の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについて
の説明は、必要の無い限り省略する（以下、同様）。
について説明する。なおこの図２において、前記図１中
の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについて
の説明は、必要の無い限り省略する（以下、同様）。
【００１２】この第２実施例においては、レーザーダイ
オード10の前方端面10ｂから出射した波長λ1 ＝860 ｎ
ｍのレーザービーム11ｂがコリメーターレンズ20によっ
て平行光化され、アイソレータ21に通された後、集光レ
ンズ22によって絞られてＫＮ（ＫＮｂＯ3 ）結晶23に入
射せしめられる。このＫＮ結晶23はリング共振器を構成
する形状に加工されており、該ＫＮ結晶23に入射したレ
ーザービーム11ｂはその内部でリング状光路を辿って共
振する。この共振したレーザービーム11ｂは、非線形光
学材料であるＫＮ結晶23により、波長λ2 ＝λ1 ／２＝
430 ｎｍの第２高調波24に波長変換される。
オード10の前方端面10ｂから出射した波長λ1 ＝860 ｎ
ｍのレーザービーム11ｂがコリメーターレンズ20によっ
て平行光化され、アイソレータ21に通された後、集光レ
ンズ22によって絞られてＫＮ（ＫＮｂＯ3 ）結晶23に入
射せしめられる。このＫＮ結晶23はリング共振器を構成
する形状に加工されており、該ＫＮ結晶23に入射したレ
ーザービーム11ｂはその内部でリング状光路を辿って共
振する。この共振したレーザービーム11ｂは、非線形光
学材料であるＫＮ結晶23により、波長λ2 ＝λ1 ／２＝
430 ｎｍの第２高調波24に波長変換される。
【００１３】なおＫＮ結晶23はＴＥクーラー25により、
基本波であるレーザービーム11ｂと第２高調波24との位
相整合が取れる所定温度に温調される。また、ＫＮ結晶
23において生じた逆回りリング光はレーザーダイオード
10側に進行するが、上記アイソレータ21によってカット
される。
基本波であるレーザービーム11ｂと第２高調波24との位
相整合が取れる所定温度に温調される。また、ＫＮ結晶
23において生じた逆回りリング光はレーザーダイオード
10側に進行するが、上記アイソレータ21によってカット
される。
【００１４】この構成においても、第１実施例と同様
に、半球15の作用によりレーザービーム11ｂの周波数が
狭さく、かつ安定化されて、その出力が高められる。そ
れにより、安定した高出力の第２高調波24が得られるよ
うになる。例えば、レーザーダイオード10の出力が１Ｗ
のとき、出力500 ｍＷの第２高調波24を得ることも可能
である。
に、半球15の作用によりレーザービーム11ｂの周波数が
狭さく、かつ安定化されて、その出力が高められる。そ
れにより、安定した高出力の第２高調波24が得られるよ
うになる。例えば、レーザーダイオード10の出力が１Ｗ
のとき、出力500 ｍＷの第２高調波24を得ることも可能
である。
【００１５】なおこの構成においては、ＫＮ結晶23から
なるリング共振器の共振周波数を、半球15の共振周波数
と一致させる必要がある。そのためには、ＫＮ結晶23に
電界を印加し、その電界の強さを調節して共振周波数を
微調整可能とするのが望ましい。
なるリング共振器の共振周波数を、半球15の共振周波数
と一致させる必要がある。そのためには、ＫＮ結晶23に
電界を印加し、その電界の強さを調節して共振周波数を
微調整可能とするのが望ましい。
【００１６】次に、図３を参照して本発明の第３実施例
について説明する。この第３実施例においては、図１お
よび図２に示された半球15に代わる周波数弁別器とし
て、リング共振器30が用いられている。このリング共振
器30に入射したレーザービーム11ａはそこでリング状光
路を辿って共振するが、逆回りリング光の一部がグレー
ティング素子13に戻り、そこで回折してレーザーダイオ
ード10にフィードバックされる。
について説明する。この第３実施例においては、図１お
よび図２に示された半球15に代わる周波数弁別器とし
て、リング共振器30が用いられている。このリング共振
器30に入射したレーザービーム11ａはそこでリング状光
路を辿って共振するが、逆回りリング光の一部がグレー
ティング素子13に戻り、そこで回折してレーザーダイオ
ード10にフィードバックされる。
【００１７】この場合も、光フィードバックによりレー
ザービーム11ｂの周波数がロックされるが、リング共振
器30の共振周波数と一致する周波数の光のみが弁別され
て（つまり周波数が狭さく化されて）フィードバック光
となるので、レーザービーム11ｂの周波数もそれに従っ
て狭さく、かつ安定化されて、その出力が高められる。
ザービーム11ｂの周波数がロックされるが、リング共振
器30の共振周波数と一致する周波数の光のみが弁別され
て（つまり周波数が狭さく化されて）フィードバック光
となるので、レーザービーム11ｂの周波数もそれに従っ
て狭さく、かつ安定化されて、その出力が高められる。
【００１８】次に、図４を参照して本発明の第４実施例
について説明する。この第４実施例においては、図１お
よび図２に示された半球15に代わる周波数弁別器とし
て、１対の共振器ミラー41、42からなるファブリー・ペ
ロー型共振器40が用いられている。このファブリー・ペ
ロー型共振器40に入射したレーザービーム11ａはそこで
共振し、共振した光の一部がグレーティング素子13に戻
り、そこで回折してレーザーダイオード10にフィードバ
ックされる。
について説明する。この第４実施例においては、図１お
よび図２に示された半球15に代わる周波数弁別器とし
て、１対の共振器ミラー41、42からなるファブリー・ペ
ロー型共振器40が用いられている。このファブリー・ペ
ロー型共振器40に入射したレーザービーム11ａはそこで
共振し、共振した光の一部がグレーティング素子13に戻
り、そこで回折してレーザーダイオード10にフィードバ
ックされる。
【００１９】この場合も、光フィードバックによりレー
ザーダイオード10の発振周波数がロックされるが、ファ
ブリー・ペロー型共振器40の共振周波数と一致する周波
数の光のみが弁別されて（つまり周波数が狭さく化され
て）フィードバック光となるので、レーザービーム11ｂ
の周波数もそれに従って狭さく、かつ安定化されて、そ
の出力が高められる。
ザーダイオード10の発振周波数がロックされるが、ファ
ブリー・ペロー型共振器40の共振周波数と一致する周波
数の光のみが弁別されて（つまり周波数が狭さく化され
て）フィードバック光となるので、レーザービーム11ｂ
の周波数もそれに従って狭さく、かつ安定化されて、そ
の出力が高められる。
【００２０】次に、図５を参照して本発明の第５実施例
について説明する。この第５実施例においては、図１お
よび図２に示された半球15に代わる周波数弁別器とし
て、グレーティング素子50が用いられている。このグレ
ーティング素子50は、グレーティング素子13よりもさら
に波長（周波数）選択の分解能が高いものである。した
がって、レーザービーム11ａはそこで回折してさらに周
波数が狭さく化されて、レーザーダイオード10にフィー
ドバックされる。そこでこの場合も、レーザービーム11
ｂの周波数が狭さく、かつ安定化されて、その出力が高
められる。
について説明する。この第５実施例においては、図１お
よび図２に示された半球15に代わる周波数弁別器とし
て、グレーティング素子50が用いられている。このグレ
ーティング素子50は、グレーティング素子13よりもさら
に波長（周波数）選択の分解能が高いものである。した
がって、レーザービーム11ａはそこで回折してさらに周
波数が狭さく化されて、レーザーダイオード10にフィー
ドバックされる。そこでこの場合も、レーザービーム11
ｂの周波数が狭さく、かつ安定化されて、その出力が高
められる。
【００２１】なお以上説明した各実施例においては、周
波数弁別器が、周波数が狭さく化されたフィードバック
光をグレーティング素子13まで導く手段を兼ねている
が、このような手段は例えば複数のミラーを組み合わせ
る等して、周波数弁別器とは別体に構成されてもよい。
波数弁別器が、周波数が狭さく化されたフィードバック
光をグレーティング素子13まで導く手段を兼ねている
が、このような手段は例えば複数のミラーを組み合わせ
る等して、周波数弁別器とは別体に構成されてもよい。
【図１】本発明の第１実施例による半導体レーザーの側
面図
面図
【図２】本発明の第２実施例による半導体レーザーの側
面図
面図
【図３】本発明の第３実施例による半導体レーザーの側
面図
面図
【図４】本発明の第４実施例による半導体レーザーの側
面図
面図
【図５】本発明の第５実施例による半導体レーザーの側
面図
面図
10 レーザーダイオード 10ａ レーザーダイオードの後方端面 10ｂ レーザーダイオードの前方端面 10ｃ 進行波増幅領域 11ａ レーザービーム（後方出射光） 11ｂ レーザービーム（前方出射光） 12、20 コリメーターレンズ 13、50 グレーティング素子 14、22 集光レンズ 15 半球 23 ＫＮ結晶 24 第２高調波 30 リング共振器 40 ファブリー・ペロー型共振器
Claims (1)
- 【請求項１】 進行波増幅領域を有するレーザーダイオ
ードと、このレーザーダイオードの後方端面から出射し
た光を回折させて前記レーザーダイオードに戻すグレー
ティング素子とからなる外部共振器型半導体レーザーに
おいて、 前記レーザーダイオードの後方端面から出射して前記グ
レーティング素子で回折した光の周波数を狭さく化する
周波数弁別器、および、 この周波数が狭さく化された光を、前記グレーティング
素子で回折して前記後方端面からレーザーダイオードに
戻る向きにして該グレーティング素子に導く手段が設け
られたことを特徴とする半導体レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16776793A JPH0730183A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 半導体レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16776793A JPH0730183A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 半導体レーザー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0730183A true JPH0730183A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=15855728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16776793A Withdrawn JPH0730183A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 半導体レーザー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0730183A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09307190A (ja) * | 1996-05-15 | 1997-11-28 | Fuji Photo Film Co Ltd | ＡｌＩｎＧａＮ系半導体発光素子および半導体発光装置 |
| JP2012195475A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Sony Corp | 半導体レーザ素子組立体及びその駆動方法 |
-
1993
- 1993-07-07 JP JP16776793A patent/JPH0730183A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09307190A (ja) * | 1996-05-15 | 1997-11-28 | Fuji Photo Film Co Ltd | ＡｌＩｎＧａＮ系半導体発光素子および半導体発光装置 |
| JP2012195475A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Sony Corp | 半導体レーザ素子組立体及びその駆動方法 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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