WO2016080252A1 - 外部共振器型半導体レーザ - Google Patents

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WO2016080252A1
WO2016080252A1 PCT/JP2015/081674 JP2015081674W WO2016080252A1 WO 2016080252 A1 WO2016080252 A1 WO 2016080252A1 JP 2015081674 W JP2015081674 W JP 2015081674W WO 2016080252 A1 WO2016080252 A1 WO 2016080252A1
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semiconductor laser
external
laser
optical system
chip
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PCT/JP2015/081674
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Inventor
太田　猛史
Original Assignee
カナレ電気株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor laser, and more particularly to a semiconductor laser capable of generating high-power laser light.
  • the present invention relates to an external resonator type semiconductor laser.
  • the present invention relates to a solid-state laser.
  • the present invention relates to transverse mode control.
  • Patent Document 1 discloses a method of performing single transverse mode oscillation by providing a lens and an aperture in a solid-state laser resonator using a rod-shaped YAG crystal to limit the optical path.
  • Patent Document 2 discloses a technique of forming an external resonator type semiconductor laser using a semiconductor laser array, a lens, and a fiber Bragg grating filter, and generating a multimode laser beam.
  • Patent Document 3 discloses an external resonator type semiconductor laser in which a wide stripe semiconductor laser (broad area type semiconductor laser) and a single mode waveguide are coupled via a mode converter using a prism. Further, an external resonator type semiconductor laser in which a wide stripe semiconductor laser (broad area type semiconductor laser) and a fiber grating are coupled via a tapered waveguide is disclosed.
  • Patent Document 4 discloses an external resonator type semiconductor laser in which a semiconductor laser array and an optical path conversion element are combined.
  • Patent Document 5 discloses an external resonator type semiconductor laser in which a semiconductor laser array and an inclined reflecting mirror are combined.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 3-102887 JP 2004-71694 A Japanese Patent No. 4271704 Japanese Patent No. 4002286 Japanese Patent No. 4024270
  • the purpose is to realize a compact laser oscillator by reducing the size of the resonator when unitizing the transverse mode or lowering the mode.
  • an external cavity semiconductor laser of the present invention is an external cavity semiconductor laser including a semiconductor laser chip and an external optical system
  • the semiconductor laser chip is a broad area semiconductor laser.
  • In the in-plane direction of this broad area semiconductor laser there is an optical confinement function in which the transverse mode becomes a multimode optical waveguide, and in the direction perpendicular to the substrate, an optical confinement function in which the transverse mode becomes a single mode.
  • high reflectivity coating is applied to the first end face
  • non-reflective coating is applied to the second end face
  • the second end face is optically coupled to the external optical system
  • a semiconductor is incorporated in the external optical system.
  • a spatial filter that restricts the optical path in the direction of the substrate surface of the laser chip is provided.
  • the laser of the present invention is suitable for applications where a laser with a high output and a transverse mode controlled is required.
  • a processing laser light source a processing laser pumping light source, a rare earth-doped optical fiber amplifier pumping light source, and a Raman optical amplifier pumping light source.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an external resonator type semiconductor laser 10 according to a first embodiment of the present invention. It is the schematic which shows the structure of the external resonator type semiconductor laser 20 of the 2nd Example of this invention. It is the schematic which shows the structure of the thin film solid-state laser 40 of the 3rd Example of this invention. It is the schematic which shows the structure of the external resonator type semiconductor laser 50 of 4th Example of this invention. It is the schematic which shows the structure of the external resonator type semiconductor laser 60 of 5th Example of this invention. It is the schematic which shows the structure of the thin film solid-state laser 70 of the 6th Example of this invention. It is the schematic which shows the structure of the solid state laser 80 of 7th Example of this invention.
  • FIG. 1 shows a configuration of an external resonator type semiconductor laser 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • the external cavity semiconductor laser 10 includes a broad area semiconductor laser chip 1, a lens 5, a spatial filter 6, a cylindrical lens 7, and a partial reflection mirror 8.
  • An external optical system is formed by the lens 5, the spatial filter 6, the cylindrical lens 7, and the partial reflection mirror 8.
  • FIG. 1A is a view of the external resonator type semiconductor laser 10 as viewed from the upper surface side of the broad area semiconductor laser chip 1.
  • FIG. 1B is a view of the external cavity semiconductor laser 10 as viewed from the side of the broad area semiconductor laser chip 1.
  • FIG. 1C shows the structure of the spatial filter 6.
  • FIG. 1D is a diagram showing a slab-shaped optical waveguide 12 that can replace the spatial filter 6. In FIG. 1, the coordinate axes are indicated by arrows.
  • the broad area semiconductor laser chip 1 has an active region 2 on a substrate.
  • the active region 2 is sufficiently wide, and the substrate in-plane direction (coordinate axis Y direction) of the active region 2 functions as a multimode optical waveguide.
  • it has an optical confinement capability that functions as a single mode optical waveguide in the direction perpendicular to the substrate of the active region 2 (coordinate axis Z direction).
  • the coordinate axis X direction is the laser beam traveling direction
  • the coordinate axis Y direction is perpendicular to the laser beam traveling direction.
  • the end surface 3 of the broad area semiconductor laser chip 1 is provided with a high reflectivity coat (reflectance 98%). Further, the end surface 4 of the broad area semiconductor laser chip 1 is provided with a non-reflective coating (reflectance of 0.1% or less). For this reason, laser oscillation does not occur in the broad area semiconductor laser chip 1 alone.
  • a laser beam is generated by combining the broad area semiconductor laser chip 1 and an external optical system.
  • Broad area semiconductor laser chip 1 is made of a GaAs material.
  • the material system of the broad area semiconductor laser chip 1 is not limited to the GaAs system, and any material system can be used.
  • a Fabry-Perot resonator is formed by the end face 3 and the partial reflecting mirror 8.
  • the transverse mode is limited by the lens 5, the spatial filter 6, and the cylindrical lens 7 provided in the resonator, and single mode laser oscillation occurs.
  • Part of the generated laser light is extracted from the partial reflection mirror 8 as output light 11.
  • the light from the broad area semiconductor laser chip 1 is focused on the slit-shaped opening (aperture) 9 of the spatial filter 6 by the lens 5.
  • the light from the opening (aperture) 9 is converted into parallel light by the cylindrical lens 7 and is incident on the partial reflection mirror 8 which is an output mirror.
  • the coordinate mode Z direction is limited by the optical waveguide structure of the broad area semiconductor laser chip 1 so that the transverse mode becomes a single mode. Further, in the coordinate axis Y direction, since the optical path is limited by the spatial filter 6, the transverse mode becomes a single mode. As a result, the external cavity semiconductor laser 10 oscillates in a single transverse mode.
  • Fig. 1 (c) shows the structure of the spatial filter 6.
  • the spatial filter 6 has a structure in which a slit-shaped opening 9 is provided in the light shielding portion.
  • the spatial filter 6 was obtained by photoetching a metal and providing an opening 9 and then applying a black paint.
  • a light shielding material such as a metal was provided on a glass substrate, photoetching was performed, and a black electrodeposition paint was further applied. Things can be used.
  • FIG. 1D shows another example of replacing the spatial filter 6.
  • the slab optical waveguide 12 includes a core layer 13 that guides light.
  • the slab optical waveguide 12 performs single-mode optical confinement in the Y direction. For this reason, the slab-shaped optical waveguide 12 functions as a spatial filter.
  • the lens 5 and the cylindrical lens 7 in FIG. 1 can be replaced with a reflection optical system.
  • an optical system combining a reflecting mirror and a lens can be used.
  • a window area may be provided on the end face 3 and the end face 4 of the broad area semiconductor laser chip 1.
  • the laser output can be increased by providing a window region.
  • an optical waveguide type solid-state laser can also be used.
  • An optical waveguide solid-state laser in which the transverse mode is single in the vertical direction with respect to the substrate and the transverse mode is multimode in the horizontal direction with respect to the substrate can replace the broad area semiconductor laser chip 1 of this embodiment. it can. This also applies to the configuration shown in FIG. 4 and the configuration shown in FIG.
  • the laser oscillation is generated by the broad area semiconductor laser chip 1 having the wide active region 2, a large output laser beam can be obtained.
  • the laser oscillation mode can be controlled by the spatial filter 6 to obtain single mode laser oscillation or low order mode laser oscillation.
  • the configuration of FIG. 1 if there is no non-reflective coating on the end face 3, laser oscillation corresponding to the transverse mode (multi-mode) in the substrate surface of the active region 2 (coordinate axis Y direction) occurs.
  • the non-reflective coating is applied to the end face 3, laser oscillation corresponding to such a transverse mode (multimode) is suppressed.
  • laser oscillation corresponding to the transverse mode limited by the external optical system is generated. That is, it is possible to obtain single transverse mode or low order transverse mode laser oscillation.
  • FIG. 2 shows the configuration of an external cavity semiconductor laser 20 according to the second embodiment of the present invention.
  • the external cavity semiconductor laser 20 includes an external cavity VCSEL (vertical cavity surface emitting laser) chip 21, a lens 25, a spatial filter 26, a lens 27, and a partial reflection mirror 28.
  • the lens 25, the spatial filter 26, the lens 27, and the partial reflection mirror 28 form an external optical system.
  • the spatial filter 26 has a pinhole-shaped opening 29.
  • FIG. 2A is a diagram showing a configuration of the external resonator type semiconductor laser 20 .
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of the VCSEL chip 21.
  • the VCSEL chip 21 can be provided with a wide light emitting area.
  • FIG. 2C shows an optical fiber 37 that substitutes for the spatial filter 26.
  • the external resonance VCSEL chip 21 includes a substrate 22, a semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 23, a lower cladding layer 32, an active layer 24, an upper cladding layer 33, and an electrode 34.
  • a non-reflective coating layer 39 is applied to the light emitting portion 36 from the upper cladding layer 33.
  • the non-reflective coating layer 39 can also serve as a passivation film.
  • the external resonant VCSEL chip 21 has a light confinement function so as to have a multimode transverse mode in the in-plane direction of the substrate. Further, the multi-mode region is divided into a plurality of parts by the electrode 34. Although the laser light output is small, only a single multimode region can be used.
  • a contact layer (not shown) is provided between the upper clad layer 33 and the electrode 34 of the external resonance VCSEL chip 21.
  • the outgoing light 35 from the external resonant VCSEL chip 21 passes through the lens 25, the spatial filter 26, and the lens 27, and reaches the partial reflection mirror 28, where it is reflected and light feedback occurs. Since the optical path is limited by the spatial filter 26, the external resonator type semiconductor laser 20 oscillates in a single transverse mode. The generated laser light is extracted from the partial reflection mirror 28 as output light 31.
  • Fig. 2 (c) shows another example of replacing the spatial filter 26.
  • the optical fiber 37 includes a core 38 that guides light. Since the optical fiber 37 is a single transverse mode optical fiber, it functions as a spatial filter. An optical waveguide can be used instead of the optical fiber 37.
  • the lens 25 and the lens 27 in FIG. 2 can be replaced with a reflection optical system.
  • an optical system combining a reflecting mirror and a lens can be used.
  • the laser oscillation is generated by the external resonance type VCSEL chip 21 having a wide light emitting region, a high output laser beam can be obtained.
  • the mode of laser oscillation can be controlled by the spatial filter 26 to obtain single mode laser oscillation or low order mode laser oscillation.
  • FIG. 3A shows the configuration of a thin film solid-state laser 40 according to the third embodiment of the present invention.
  • the thin film solid laser 40 includes a thin film solid laser chip 41, a lens 25, a spatial filter 26, a lens 27, and a partial reflection mirror 28.
  • the thin film solid laser chip 41 is provided on the heat sink 43.
  • An active region 42 is provided in the thin film solid state laser chip 41.
  • the active region 42 has an optical confinement function in which the transverse mode becomes a multimode in the in-plane direction of the thin film solid-state laser chip 41.
  • the thin film solid-state laser chip 41 can use YAG crystal, YAG ceramics, or the like.
  • the active region 42 is doped with Nd, Yb, or the like.
  • the material of the thin film solid state laser chip 41 is not limited to YAG.
  • the material of the thin-film solid-state laser chip 41 is not limited to YAG, and any doping element can be used.
  • the thin film solid state laser chip 41 is laterally excited by the excitation light 44.
  • oblique excitation can be performed using the excitation light 45.
  • the lens 25 and the thin film solid laser chip 41 can be brought close to each other.
  • the thin film solid state laser chip 41 is obliquely excited by the excitation light 45, it is necessary to widen the distance between the lens 25 and the thin film solid state laser chip 41 to provide a space for the excitation light 45 to enter.
  • a high reflectance coating layer 46 is provided on the surface of the thin film solid state laser chip 41 on the heat sink 43 side.
  • a resonator optical system is formed by the high reflectivity coat layer 46, the lens 25, the spatial filter 26, the lens 27, and the partial reflection mirror 28 of the thin film solid-state laser chip 41.
  • the spatial filter 26 has a pinhole-shaped opening 29.
  • an independent reflecting mirror may be provided instead of the high reflectance coating layer 46.
  • the light from the thin-film solid-state laser chip 41 passes through the lens 25, the spatial filter 26, and the lens 27, and reaches the partial reflection mirror 28, where it is reflected and light returns. Since the optical path is limited by the spatial filter 26, the thin-film solid-state laser 40 oscillates in a single transverse mode.
  • low-order multimode laser oscillation can be generated in the external resonator type semiconductor laser 20 .
  • An optical fiber 37 can be used in place of the spatial filter 26.
  • the lens 25 and the lens 27 in FIG. 2 can be replaced with a reflection optical system.
  • an optical system combining a reflecting mirror and a lens can be used.
  • laser oscillation is generated by the thin-film solid-state laser chip 41 having the wide active region 42, so that high-power laser light can be obtained.
  • the mode of laser oscillation can be controlled by the spatial filter 26 to obtain single mode laser oscillation or low order mode laser oscillation.
  • the thin-film solid-state laser has a very small thin-film solid-state laser chip compared to a solid-state laser using a rod-shaped laser crystal.
  • a solid-state laser using a rod-shaped laser crystal In order to unify or reduce the transverse mode of the laser light, it is necessary to increase the length of the optical resonator. For this reason, the size of the laser oscillator has become much smaller than that of a solid-state laser using a rod-shaped laser crystal.
  • the size of the pinhole-shaped opening 29 is appropriately selected, so that the laser beam A single mode or a lower mode can be realized. Therefore, the laser oscillator can be reduced in size.
  • the lens 25 and the semiconductor laser chip 41 can be brought close to each other, which is very effective in reducing the size of the laser oscillator.
  • FIG. 4 shows the configuration of an external cavity semiconductor laser 50 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a view of the external cavity semiconductor laser 50 as viewed from the upper surface side of the broad area semiconductor laser chip 1.
  • FIG. 4B is a view of the external cavity semiconductor laser 50 as viewed from the side of the broad area semiconductor laser chip 1.
  • the external resonator type semiconductor laser 50 includes a broad area semiconductor laser chip 1, a cylindrical lens 51, a lens 52, and an output optical fiber 53.
  • the output optical fiber 53 has a single transverse mode, and a fiber Bragg diffraction grating 54 is provided.
  • An external optical system is formed by the cylindrical lens 51, the lens 52, and the fiber Bragg diffraction grating 54.
  • the light from the broad area semiconductor laser chip 1 is collimated in the coordinate axis Z direction by the cylindrical lens 51 and then guided to the output optical fiber 53 by the lens 52. Then, it is reflected by the fiber Bragg diffraction grating 54 provided in the output optical fiber 53, and returns to the broad area semiconductor laser chip 1 along the reverse path.
  • the active region 2 of the broad area semiconductor laser chip 1 functions as a single mode optical waveguide in a direction perpendicular to the substrate.
  • the outgoing light from the single mode optical waveguide has a divergence angle and is not parallel light. For this reason, it is necessary to use the cylindrical lens 51 to make parallel light in free space.
  • the cylindrical lens 51 if the cylindrical lens 51 is not provided, the coupling coefficient between the active region 2 and the output optical fiber 53 becomes extremely small, and the optical loss becomes very large.
  • the end face 3 and the fiber Bragg diffraction grating 54 form a Fabry-Perot resonator.
  • the transverse mode is limited by the output optical fiber 53, and single mode laser oscillation occurs.
  • a multimode optical fiber can also be used as the output optical fiber 53. In this case, laser oscillation in which the transverse mode is multimode occurs.
  • the transverse mode of laser oscillation of the external resonator type semiconductor laser 50 can be controlled.
  • the laser oscillation is generated by the broad area semiconductor laser chip 1 having the wide active region 2, a large output laser beam can be obtained.
  • the laser oscillation mode can be controlled by the output optical fiber 53 to obtain single mode laser oscillation or low order mode laser oscillation.
  • the longitudinal mode of laser oscillation can be controlled by using the fiber Bragg diffraction grating 54, and single longitudinal mode oscillation can also be realized.
  • the generated laser beam 55 is coupled to the output optical fiber 53, the laser beam 55 can be guided to an arbitrary location using the output optical fiber 53.
  • the fiber Bragg diffraction grating 54 is provided in the output optical fiber 53, there is an advantage that the number of parts is reduced. The number of parts is also reduced in that the optical system for laser oscillation also serves as a coupling optical system with the output optical fiber 53.
  • Patent Document 3 discloses an external resonator type semiconductor laser in which a wide stripe semiconductor laser (broad area type semiconductor laser) and a single mode waveguide are coupled via a mode converter using a prism.
  • the laser beam is converted using the cylindrical lens 51 and the (spherical) lens 52.
  • the cylindrical lens 51 and the (spherical) lens 52 there is no restriction on the ratio of the minor axis to the major axis of the laser beam. For this reason, since the stripe width of the wide stripe semiconductor laser (broad area type semiconductor laser) can be widened, the output of the laser beam can be increased.
  • Patent Document 3 discloses an external resonator type semiconductor laser in which a wide stripe semiconductor laser (broad area type semiconductor laser) and a fiber grating are coupled via a tapered waveguide.
  • mode conversion occurs in the tapered waveguide, and the loss of light is large.
  • a large optical loss occurs in a path from the single mode waveguide (optical fiber) side to the wide stripe semiconductor laser (broad area type semiconductor laser) side. For this reason, there has been a problem that the efficiency of laser oscillation is lowered.
  • the laser beam is converted using the cylindrical lens 51 and the lens 52. With this method, the above optical loss does not occur. Therefore, the laser oscillation efficiency does not decrease.
  • the cylindrical lens 51 can be replaced with a cylindrical mirror.
  • the lens 52 can be replaced with a concave mirror.
  • the lens 5 can be replaced with a concave mirror.
  • the cylindrical lens 7 can be replaced with a cylindrical mirror.
  • the lens 27 and the partial reflecting mirror 28 can be replaced with one concave reflecting mirror (partial reflecting mirror).
  • This configuration has the advantage that the number of parts is reduced and the number of steps for optical alignment is also reduced.
  • FIG. 5 shows the configuration of an external cavity semiconductor laser 60 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the external cavity semiconductor laser 60 includes an external cavity VCSEL (vertical cavity surface emitting laser) chip 21, a lens 25, and an output optical fiber 53.
  • the output optical fiber 53 has a single transverse mode, and a fiber Bragg diffraction grating 54 is provided.
  • An external optical system is formed by the lens 25 and the fiber Bragg diffraction grating 54.
  • the configuration of the external resonant VCSEL chip 21 is as described in the second embodiment.
  • the outgoing light 35 from the external resonant VCSEL chip 21 is coupled to the output optical fiber 53 by the lens 25, and a part thereof is reflected by the fiber Bragg diffraction grating 54.
  • the reflected light follows the reverse path and returns to the external resonant VCSEL chip 21.
  • the feedback light is amplified and reaches the fiber Bragg diffraction grating 54 again through the lens 25. As a result, laser oscillation occurs.
  • the transverse mode is limited by the output optical fiber 53, and single mode laser oscillation occurs. If a multimode optical fiber is used as the output optical fiber 53, the order of the transverse mode that oscillates can be controlled.
  • laser oscillation is generated by the external resonance type VCSEL chip having a wide active region, so that a high-power laser beam can be obtained.
  • the laser oscillation mode can be controlled by the output optical fiber 53 to obtain single mode laser oscillation or low order mode laser oscillation.
  • the longitudinal mode of laser oscillation can be controlled by using the fiber Bragg diffraction grating 54, and single longitudinal mode oscillation can also be realized.
  • the generated laser light is coupled to the output optical fiber 53, the laser light can be guided to an arbitrary place using the output optical fiber 53.
  • the fiber Bragg diffraction grating 54 is provided in the output optical fiber 53, there is an advantage that the number of parts is reduced. The number of parts is also reduced in that the optical system for laser oscillation also serves as a coupling optical system with the output optical fiber 53.
  • FIG. 6 shows the configuration of a thin film solid-state laser 70 according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the thin film solid state laser 70 includes a thin film solid state laser chip 41, a lens 25, and an output optical fiber 53.
  • the output optical fiber 53 has a single transverse mode, and a fiber Bragg diffraction grating 54 is provided.
  • An external optical system is formed by the lens 25 and the fiber Bragg diffraction grating 54.
  • the thin film solid state laser chip 41 is provided on the heat sink 43.
  • An active region 42 is provided in the thin film solid state laser chip 41.
  • the configuration of the thin film solid state laser chip 41 is as described in the third embodiment.
  • the light from the thin film solid-state laser chip 41 is coupled to the output optical fiber 53 by the lens 25, and a part thereof is reflected by the fiber Bragg diffraction grating 54.
  • the reflected light follows the reverse path and returns to the thin film solid state laser chip 41.
  • the feedback light is amplified and reaches the fiber Bragg diffraction grating 54 again through the lens 25. As a result, laser oscillation occurs.
  • the transverse mode is limited by the output optical fiber 53, and single mode laser oscillation occurs. If a multimode optical fiber is used as the output optical fiber 53, the order of the transverse mode that oscillates can be controlled.
  • laser oscillation is generated by the thin-film solid-state laser chip 41 having a wide active region, so that high-power laser light can be obtained.
  • the laser oscillation mode can be controlled by the output optical fiber 53 to obtain single mode laser oscillation or low order mode laser oscillation.
  • the longitudinal mode of laser oscillation can be controlled by using the fiber Bragg diffraction grating 54, and single longitudinal mode oscillation can also be realized.
  • the generated laser light is coupled to the output optical fiber 53, the laser light can be guided to an arbitrary place using the output optical fiber 53.
  • the fiber Bragg diffraction grating 54 is provided in the output optical fiber 53, there is an advantage that the number of parts is reduced. The number of parts is also reduced in that the optical system for laser oscillation also serves as a coupling optical system with the output optical fiber 53.
  • FIG. 7 shows the configuration of a solid-state laser 80 according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the solid laser 80 includes a reflecting mirror 82, a solid laser rod 81, a lens 25, and an output optical fiber 53.
  • the output optical fiber 53 has a single transverse mode, and a fiber Bragg diffraction grating 54 is provided.
  • An external optical system is formed by the lens 25 and the fiber Bragg diffraction grating 54.
  • the solid laser rod 81 may be a YAG crystal, a YAG ceramic, or the like.
  • the solid laser rod 81 is doped with Nd, Yb, or the like.
  • the material of the solid laser rod 81 is not limited to YAG.
  • the active region 42 is doped with Nd, Yb, or the like.
  • the material of the solid-state laser rod 81 is not limited to YAG, and any doping element can be used.
  • the solid laser rod 81 has a cylindrical shape, but a slab shape can also be used.
  • the solid laser rod 81 is laterally excited by the excitation light 83. Further, end face excitation can also be performed using the excitation light 84. When end face excitation is performed using the excitation light 84, the reflecting mirror 82 is configured to reflect the laser oscillation light and transmit the excitation light 84.
  • the solid laser rod 81 has an optical confinement function in which the transverse mode is a multimode in a plane perpendicular to the laser oscillation direction. Many solid state laser rods satisfy such a condition.
  • the light from the solid laser rod 81 is coupled to the output optical fiber 53 by the lens 25, and a part thereof is reflected by the fiber Bragg diffraction grating 54.
  • the reflected light follows the reverse path and returns to the thin film solid state laser chip 41.
  • the feedback light is amplified and reaches the fiber Bragg diffraction grating 54 again through the lens 25. As a result, laser oscillation occurs.
  • the transverse mode is limited by the output optical fiber 53, and single mode laser oscillation occurs. If a multimode optical fiber is used as the output optical fiber 53, the order of the transverse mode that oscillates can be controlled.
  • the laser oscillation is generated by the solid laser rod 81 having a wide active region, a high-power laser beam can be obtained.
  • the laser oscillation mode can be controlled by the output optical fiber 53 to obtain single mode laser oscillation or low order mode laser oscillation.
  • the longitudinal mode of laser oscillation can be controlled by using the fiber Bragg diffraction grating 54, and single longitudinal mode oscillation can also be realized.
  • the generated laser light is coupled to the output optical fiber 53, the laser light can be guided to an arbitrary place using the output optical fiber 53.
  • the fiber Bragg diffraction grating 54 is provided in the output optical fiber 53, there is an advantage that the number of parts is reduced. The number of parts is also reduced in that the optical system for laser oscillation also serves as a coupling optical system with the output optical fiber 53.
  • FIG. 8A shows the configuration of the semiconductor laser array chip 91 used in the eighth embodiment of the present invention.
  • a plurality of active regions 92 are provided on the semiconductor laser array chip 91.
  • Each of the active regions 92 functions as a multimode optical waveguide in the substrate in-plane direction (coordinate axis Y direction).
  • a non-excitation region 96 where current is not injected is provided between the plurality of active regions 92. Absorption of laser light occurs in the non-excitation region 96.
  • the end face 93 of the semiconductor laser array chip 91 is provided with a high reflectivity coat (reflectance 98%). Further, the end face 94 of the broad area semiconductor laser chip 1 is provided with a non-reflective coating (reflectance of 0.1% or less).
  • a semiconductor laser array chip 91 can be used in place of the broad area semiconductor laser chip 1.
  • parasitic oscillation light 95 is likely to be generated in the coordinate axis Y direction.
  • the semiconductor laser array chip 91 is used, laser light is absorbed (lost) by the non-excitation region 96 between the plurality of active regions 92, and thus such parasitic oscillation can be suppressed. Note that laser light loss may be caused between the active regions 92 by using other means.
  • a semiconductor laser array chip 91 can be used in place of the broad area semiconductor laser chip 1. This also has the effect of suppressing parasitic oscillation in the direction of the coordinate axis Y.
  • FIG. 9 shows the configuration of an external cavity semiconductor laser 100 according to the ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a view of the external cavity semiconductor laser 100 as seen from the upper surface side of the broad area semiconductor laser chip 1.
  • FIG. 9B is a view of the external cavity semiconductor laser 100 as viewed from the side surface side of the broad area semiconductor laser chip 1.
  • FIG. 9C is a diagram showing another configuration of the partial reflection mirror.
  • the external cavity semiconductor laser 100 includes a broad area semiconductor laser chip 1, a cylindrical lens 51, and a partial reflection mirror 101. An external optical system is formed by the cylindrical lens 51 and the partial reflection mirror 101. The generated laser light is extracted as output light 102.
  • the partial reflecting mirror 101 is a plane mirror. Instead of the partial reflection mirror 101, a concave mirror 103 as shown in FIG.
  • the light from the broad area semiconductor laser chip 1 is collimated in the coordinate axis Z direction by the cylindrical lens 51 and then guided to the partial reflecting mirror 101. Then, the light is reflected by the partial reflecting mirror 101 and returns to the broad area semiconductor laser chip 1 along the reverse path.
  • the end face 3 and the partial reflection mirror 101 form a Fabry-Perot resonator.
  • the transverse mode is controlled to a low-order mode or a single mode. can do.
  • the semiconductor laser array chip 91 shown in FIG. 8 can be used.
  • the present embodiment has an advantage that the number of parts can be reduced as compared with the configuration shown in FIG. However, the length of the resonator needs to be longer than the configuration shown in FIG.
  • FIG. 10 shows the configuration of an external cavity semiconductor laser 110 according to the tenth embodiment of the present invention.
  • the external cavity semiconductor laser 110 includes an external cavity VCSEL (vertical cavity surface emitting laser) chip 21 and a partial reflection mirror 111.
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • the configuration of the external resonant VCSEL chip 21 is as described in the second embodiment.
  • a part of the outgoing light 35 from the external resonant VCSEL chip 21 is reflected by the partial reflecting mirror 111.
  • the reflected light returns to the external resonance type VCSEL chip 21.
  • the feedback light is amplified and reaches the partial reflection mirror 111 again. As a result, laser oscillation occurs.
  • Part of the generated laser light is extracted as output light 112.
  • the lateral mode can be controlled to a low-order mode or a single mode by setting the distance between the external resonant VCSEL chip 21 and the partial reflection mirror 111 to be sufficiently larger than the width of the active region.
  • the partial reflection mirror 111 either a plane mirror or a concave mirror can be used.
  • This embodiment has an advantage that the number of parts can be reduced as compared with the configuration shown in FIG. However, the length of the resonator needs to be longer than that shown in FIG.
  • FIG. 11 shows the configuration of an external cavity semiconductor laser 120 according to the eleventh embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the external cavity semiconductor laser 50 shown in FIG.
  • FIG. 11A is a view of the external resonator type semiconductor laser 120 as viewed from the upper surface side.
  • FIG. 11B is a view of the external cavity semiconductor laser 120 as viewed from the side.
  • the external resonator type semiconductor laser 120 uses a semiconductor laser array chip 91 instead of the broad area semiconductor laser chip 1.
  • an aperture 121 and a plane reflecting mirror 122 are provided between the cylindrical lens 51 and the lens 52.
  • a multimode optical fiber 123 is provided in place of the output optical fiber 53.
  • the aperture 121 has an opening corresponding to each active region 92 (92a, 92b, 92c, 92d) of the semiconductor laser array chip 91.
  • the semiconductor laser array chip 91 functions as a multimode optical waveguide in the substrate surface direction (coordinate axis Y direction) of the active region 92.
  • it has an optical confinement capability that functions as a single-mode optical waveguide in the direction perpendicular to the substrate of the active region 92 (coordinate axis Z direction).
  • a Fabry-Perot resonator is formed by the end face 93 and the planar reflecting mirror 122. Since the optical path is separated by the aperture 121, laser beams 124a, 124b, 125c, and 125d are generated corresponding to the active regions 92a, 92b, 92c, and 92d of the semiconductor laser array chip 91.
  • the laser beam 124 which is a set of the laser beams 124a, 124b, 125c, and 125d, has a multimode transverse mode, and is condensed by the lens 52 and coupled to the multimode optical fiber 123 as output light.
  • a plurality of apertures 121 can be provided in the optical path. By providing a plurality of apertures 121, the degree of optical path separation can be increased. Alternatively, as the aperture 121, an aperture having a thickness in the direction of the laser beam 124 may be used. This configuration can also increase the degree of optical path separation.
  • the transverse mode of the laser beams 124a, 124b, 125c, and 125d may be a single mode or a relatively low-order transverse mode.
  • the generation of the laser beam 124 can be adjusted first by optically aligning the planar reflecting mirror 122.
  • the introduction of the laser beam 124 into the multimode optical fiber 123 can be adjusted by the optical alignment of the lens 52 and the multimode optical fiber 123. Since optical alignment can be performed step by step in this way, adjustment is easy.
  • the resonator length L be sufficiently large with respect to the width w of the active region 92.
  • the resonator length L is the distance from the end surface 93 to the reflecting surface of the planar reflecting mirror 122 as shown in FIG.
  • the ratio of the width w of the active region 92 to the resonator length L is preferably L / w ⁇ 100.
  • L ⁇ 1 cm for w 100 ⁇ m. The larger this ratio, the lower the transverse mode of the laser beams 124a, 124b, 125c, and 125d.
  • the transverse mode of the laser beams 124a, 124b, 125c, and 125d particularly refers to a transverse mode in the substrate surface direction (coordinate axis Y direction) of the active region 92.
  • the semiconductor laser array chip 91 functions as a single mode optical waveguide. Therefore, a single mode laser beam is formed in this direction.
  • the width w of the active region 92 can be made narrower than that of the broad area semiconductor laser chip 1. Therefore, high L / w can be obtained even with a short resonator length.
  • the relationship between the ratio of the active region width w to the resonator length L also applies to the case of FIG. In the case of FIG. 9, if the width of the active region 2 is 1 mm, the resonator length L ⁇ 10 cm is preferable.
  • the spatial filter 6 when the spatial filter 6 is inserted into the resonator as shown in FIG. 1 or the like, the transverse mode control is performed by the spatial filter 6, and therefore the L / w ratio may be small. That is, the configuration in which the spatial filter is introduced into the resonator has an advantage that the resonator can be reduced in size.
  • the planar reflecting mirror 122 may be a reflective filter that partially reflects only a specific wavelength.
  • the laser beam 124 has a wavelength of 976 nm. This wavelength is suitable for exciting an optical amplification fiber having a core doped with ytterbium (Yb) in silica.
  • planar reflecting mirror 122 for example, glass having a dielectric multilayer film formed on the surface can be used. According to this configuration, it is possible to adjust the peak wavelength of reflectance, the reflectance, and the like of the planar reflecting mirror 122 over a wide range.
  • the configuration in which the reflecting mirror reflects only a specific wavelength can also be applied to the partial reflecting mirror 8 in FIG. 1, the partial reflecting mirror 28 in FIG. 2, the partial reflecting mirror 101 in FIG. it can.
  • the external cavity semiconductor laser having such a configuration is suitable for exciting a solid-state laser having an absorption region in a narrow wavelength range.
  • the optical path corresponding to each active region 92 in the external optical system is optically separated by the aperture 121. Therefore, a single transverse mode or low-order transverse mode laser beam is generated corresponding to each active region 92.
  • the transverse mode of the laser beam 124 which is a set of laser beams generated for each active region 92, is a multimode.
  • Optical alignment with the multimode optical fiber 123 is easier than a single mode output optical fiber.
  • the multi-mode optical fiber has a large core area, it is possible to couple light with higher output.
  • the lateral mode control is facilitated by optically separating each active region 92 of the semiconductor laser array chip 91.
  • a complicated super mode may be formed. Formation of such a super mode can be prevented by the aperture 121.
  • the active fiber can be excited stably, a stable optical amplifier or laser oscillator can be realized.
  • an external resonator type semiconductor laser in which the partial reflection mirror 8 in FIG. 1, the partial reflection mirror 28 in FIG. 2, and the partial reflection mirror 101 in FIG. The combination of these functions as an optical amplifier or a laser oscillator.
  • the solid-state laser medium can be stably excited, a stable optical amplifier or laser oscillator can be realized.
  • FIG. 12 shows the configuration of an external cavity semiconductor laser 130 according to the twelfth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the external cavity semiconductor laser 120 shown in FIG.
  • FIG. 12A is a diagram of the external cavity semiconductor laser 130 viewed from the upper surface side, and corresponds to FIG.
  • FIG. 12B is a view of the external cavity semiconductor laser 130 viewed from the side surface side, and corresponds to FIG.
  • FIG. 12A corresponds to a view of FIG. 12B viewed from the arrow A side.
  • the external resonator type semiconductor laser 130 is provided with a plurality of mounts 132 on the cooling surface 134 of the heat sink 133.
  • a semiconductor laser array chip 91 is provided on each mount 132 in a junction-down manner.
  • a cylindrical lens 51 is provided above the heat sink 133 so as to correspond to each semiconductor laser array chip 91.
  • An aperture 131 and a plane reflecting mirror 122 are provided between the cylindrical lens 51 and the lens 52.
  • the aperture 131 is different from the aperture 121 in that the openings are two-dimensionally arranged.
  • the mount 132 may be insulative or conductive. Further, a submount can be provided between the mount 132 and the semiconductor laser array chip 91. The submount may be insulative or conductive.
  • the light emitted from the plurality of semiconductor laser array chips 91 is substantially perpendicular to the cooling surface 134 of the heat sink 133.
  • the light emitted from the plurality of semiconductor laser array chips 91 is arranged in a two-dimensional manner.
  • a Fabry-Perot resonator is formed by the end face 93 and the planar reflecting mirror 122.
  • the generated laser beam 124 is collected by the lens 52 and coupled to the multimode optical fiber 123 as output light.
  • the active region 92 of the semiconductor laser array chip 91 is two-dimensionally arranged. Similar to the case of FIG. 11, also in FIG. 12, the optical path corresponding to each active region 92 of the external optical system is optically separated by the aperture 121. Therefore, a single transverse mode or low-order transverse mode laser beam is generated corresponding to each active region 92. As a result, the transverse mode of the laser beam 124, which is a set of laser beams generated for each active region 92, is a multimode.
  • the laser light 124 generated by the plurality of semiconductor laser array chips 91 is coupled to the output optical fiber 123, so that a larger output laser light is extracted as output light. Can do.
  • the semiconductor laser array chip 91 can be replaced with a broad area semiconductor laser chip. This configuration has the advantage that the structure is simple.
  • FIG. 13 shows the configuration of an external resonator type semiconductor laser 140 according to the thirteenth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the external cavity semiconductor laser 120 shown in FIG.
  • FIG. 13A is a view of the external cavity semiconductor laser 140 as viewed from the side.
  • FIG. 13B is a view of the mount 141, the semiconductor laser array chip 91, and the prism type reflecting mirror 142 provided on the heat sink 133 as seen from the upper surface of the heat sink 133.
  • the external resonator type semiconductor laser 140 is provided with a plurality of mounts 141 on the cooling surface 134 of the heat sink 133.
  • a semiconductor laser array chip 91 is provided on each mount 141 in a junction-down manner.
  • a prism type reflecting mirror 142 is provided on the cooling surface 134 of the heat sink 133 corresponding to each semiconductor laser array chip 91.
  • a cylindrical lens 51 is provided above the heat sink 133 so as to correspond to each semiconductor laser array chip 91.
  • An aperture 131 and a plane reflecting mirror 122 are provided between the cylindrical lens 51 and the lens 52.
  • the aperture 131 has two-dimensionally arranged openings.
  • the light emitted from the plurality of semiconductor laser array chips 91 is reflected by the prism type reflecting mirror 142 and emitted in the direction perpendicular to the cooling surface 134 of the heat sink 133.
  • Light emitted from the plurality of semiconductor laser array chips 91 is two-dimensionally arranged.
  • a Fabry-Perot resonator is formed by the end face 93 and the planar reflecting mirror 122.
  • the generated laser beam 124 is collected by the lens 52 and coupled to the multimode optical fiber 123 as output light.
  • the semiconductor laser array chip 91 having a long active region 92 can be efficiently cooled.
  • the semiconductor laser array chip 91 can be replaced with a broad area semiconductor laser chip. This configuration has the advantage that the structure is simple.
  • FIG. 14 shows the configuration of an external resonator type semiconductor laser 150 according to the fourteenth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the external cavity semiconductor laser 120 shown in FIG.
  • FIG. 14A is a view of the external cavity semiconductor laser 150 as viewed from the upper surface side.
  • FIG. 14B is a view of the external cavity semiconductor laser 150 as viewed from the side.
  • FIG. 14B corresponds to FIG. 14A viewed from the arrow B side.
  • the external resonator type semiconductor laser 150 is provided with a plurality of mounts 132 on the cooling surface 134 of the heat sink 133. On each mount 132, a broad area semiconductor laser chip 1 is provided in a junction-down manner. The broad area semiconductor laser chip 1 is provided so that the Y direction (see FIG. 1) of the broad area semiconductor laser chip 1 is perpendicular to the cooling surface 134 of the heat sink 133.
  • a cylindrical lens 51 is provided on the heat sink 133 corresponding to each broad area semiconductor laser chip 1.
  • a planar reflecting mirror 122, cylindrical lenses 151, and 152 are provided on the heat sink 133.
  • a multimode optical fiber 123 is attached on the heat sink 133 by a support portion 153.
  • a Fabry-Perot resonator is formed by the end face 3 of the broad area semiconductor laser chip 1 and the planar reflecting mirror 122.
  • the generated laser beam 124 is condensed by the cylindrical lenses 151 and 152 and coupled to the multimode optical fiber 123 as output light.
  • the laser beam 124 is generated in a direction parallel to the cooling surface 134 of the heat sink 133.
  • the external optical system including the cylindrical lens 51, the planar reflecting mirror 122, the cylindrical lenses 151 and 152, and the multimode optical fiber 123 is formed on the cooling surface 134 of the heat sink 133.
  • the cooling surface 134 also functions as a surface plate for aligning the external optical system. According to this configuration, there is an advantage that optical alignment is easy.
  • FIG. 15 shows the configuration of an external cavity semiconductor laser 160 according to the fifteenth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the external cavity semiconductor laser 130 shown in FIG.
  • FIG. 15A is a view of the external cavity semiconductor laser 160 as viewed from the upper surface side.
  • FIG. 15B is a view of the external cavity semiconductor laser 160 as viewed from the side.
  • an optical fiber 162 including a fiber Bragg diffraction grating 161 is provided instead of the planar reflecting mirror 122 and the multimode optical fiber 123.
  • a Fabry-Perot resonator is formed by the end face 93 and the fiber Bragg diffraction grating 161.
  • the generated laser light 124 is collected by the lens 52 and coupled to the optical fiber 162 as output light.
  • the transverse mode of the optical fiber 162 is a single mode or a multimode.
  • the transverse mode of the laser beam 124 is a single mode or a multimode.
  • the external cavity semiconductor laser 160 has an advantage that a laser beam whose transverse mode is a single mode can be generated.
  • the oscillation wavelength can be controlled by the fiber Bragg diffraction grating 161.
  • the configuration is also simple.
  • an optical fiber 162 including a fiber Bragg diffraction grating 161 can be provided instead of the planar reflecting mirror 122 and the multimode optical fiber 123.
  • FIG. 16 shows the configuration of an external resonator type semiconductor laser 170 according to the sixteenth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the external cavity semiconductor laser 120 shown in FIG.
  • FIG. 16A is a view of the external cavity semiconductor laser 170 as viewed from the upper surface side, and corresponds to FIG.
  • FIG. 16B is a view of the external resonator type semiconductor laser 170 as viewed from the side, and corresponds to FIG.
  • the external resonator type semiconductor laser 170 includes a semiconductor laser array chip 91, a cylindrical lens 51, a cylindrical lens array 171, a spatial filter 172, a cylindrical lens array 173, a plane reflecting mirror 122, a lens 52, and A multimode optical fiber 123 is provided.
  • a cylindrical lens array 171 In place of the aperture 121 in FIG. 11, a cylindrical lens array 171, a spatial filter 172, and a cylindrical lens array 173 are provided.
  • the cylindrical lens array 171 focuses light from each active region 92 of the semiconductor laser array chip 91 on the spatial filter 171.
  • the cylindrical lens array 173 guides the light from the spatial filter 171 to the plane reflecting mirror 122 instead of parallel light.
  • a Fabry-Perot resonator is formed by the end face 93 of the semiconductor laser array chip 91 and the planar reflecting mirror 122.
  • the generated laser beam 124 is collected by the lens 52 and coupled to the multimode optical fiber 123 as output light.
  • the transverse mode of the laser beam 124 can be reduced to a lower order or a single mode. This principle is the same as that of the external resonator type semiconductor laser 10 shown in FIG. For this reason, the low-order mode or single-mode laser beam 124 can be obtained even if the L / w ratio is small.
  • Cylindrical lens arrays 171 and 173 can divert off-the-shelf ready-made optical components as slow-phase (slow) axis collimators.
  • the slow-phase (slow) axis collimator is an optical component used in combination with a semiconductor laser array, and is easily available and inexpensive. Therefore, in the external cavity semiconductor laser 160 , development cost and product manufacturing cost can be reduced.
  • an off-the-shelf optical component widely distributed as a fast axis collimator can be used as the cylindrical lens 51.
  • a spherical lens array (an array of lenses corresponding to the lens 5 in FIG. 1) can be used instead of the cylindrical lens 51 and the cylindrical lens array 171.
  • This configuration is a modification of the external resonator type semiconductor laser 160 and has the optical system array structure of FIG.
  • FIG. 17A shows the configuration of a semiconductor laser 180 according to the seventeenth embodiment of the present invention.
  • the semiconductor laser 180 includes a conductive mount 181, a conductive submount 183, a broad area semiconductor laser chip 1, an insulator block 184, an electrode 185, and a collimator lens 190.
  • the mount 181 includes an optical system mounting portion 191 having a step structure.
  • Mount 182 includes screw holes 186 and 187.
  • a collimator lens 190 is provided on the optical system mounting portion 191 of the mount 181.
  • the submount 183 is bonded on the mount 181, and the broad area semiconductor laser chip 1 is bonded on the submount 183.
  • An insulator block 184 is bonded onto the mount 181, and an electrode 185 is bonded onto the insulator block 184.
  • the electrode 185 and the semiconductor laser chip 182 are connected by a conductive wire 188.
  • Light from the broad area semiconductor laser chip 1 is converted into parallel light by a collimator 190 and emitted as laser light 193.
  • the mount 181 is attached to the heat sink 196 using two screws 194.
  • the semiconductor laser 180 can be applied to the external resonator type semiconductor laser 150 shown in FIG.
  • the semiconductor laser 180 can replace the mount 132, the broad area semiconductor laser chip 1, and the cylindrical lens 51.
  • the semiconductor laser 180 can be attached to the heat sink 196 by the screw 194, there is an advantage that it is easy to assemble.
  • a dielectric multilayer film may be provided on the flat portion 192 of the collimator lens 190 to provide a partial reflection mirror that reflects a specific wavelength.
  • the semiconductor laser 180 functions as an external resonator type semiconductor laser.
  • the transverse mode is relatively high-order, but the oscillation wavelength is cobanded. Therefore, it is suitable as an excitation light source for a rod-shaped, slab-shaped, or disk-shaped solid laser medium.
  • a light guide made of a glass plate can be provided in the optical system mounting portion 191 of the semiconductor laser 180 .
  • this configuration is a simple structure, the laser beam 193 can be prevented from being scattered by the mount 181.
  • the mounting portion 191 is configured by providing a step on the mount 181, but it may be a simple planar structure. When the collimator lens 190 is small or a light guide is used, the optical system mounting portion 191 may be a flat surface. A structure in which the optical system mounting portion 191 is flat is easy to manufacture.
  • FIG. 18A shows the configuration of a semiconductor laser 200 according to the eighteenth embodiment of the present invention.
  • the semiconductor laser 200 includes a conductive mount 201, a conductive submount 183, a semiconductor laser array chip 91, an insulator block 184, an electrode 185, and a collimator lens 203.
  • FIG. 18B is a cross-sectional view of the semiconductor laser 200 taken along the line CC ′.
  • the mount 181 includes an optical system mounting portion 202 having a step structure.
  • Mount 182 includes screw holes 186 and 187.
  • a collimator lens 203 is provided on the optical system mounting portion 202 of the mount 181. The light from the semiconductor laser array chip 91 is converted into parallel light by the collimator lens 203 and emitted as laser light 204.
  • the semiconductor laser 180 can be applied to the external resonator type semiconductor laser 130 shown in FIG.
  • the semiconductor laser 180 can replace the mount 132, the semiconductor laser array chip 91, and the cylindrical lens 51.
  • the semiconductor laser 200 can be attached to the heat sink using screws, there is an advantage that it is easy to assemble.
  • a dielectric multilayer film may be provided on the flat portion 205 of the collimator lens 203 to provide a partial reflection mirror that reflects a specific wavelength.
  • the semiconductor laser 200 functions as an external resonator type semiconductor laser.
  • the transverse mode is relatively high-order, but the oscillation wavelength is cobanded. Therefore, it is suitable as an excitation light source for a rod-shaped, slab-shaped, or disk-shaped solid laser medium.
  • a light guide made of a glass plate can be provided in the optical system mounting portion 202 of the semiconductor laser 200 .
  • this configuration is a simple structure, the laser beam 204 can be prevented from being scattered by the mount 201.
  • the optical system mounting portion 202 is configured by providing a step on the mount 201, but it may be a simple planar structure. When the collimator lens 203 is small or a light guide is used, the mounting portion 202 may be a flat surface. A structure in which the optical system mounting portion 202 is flat is easy to manufacture.
  • An external resonator type semiconductor laser characterized in that a spatial filter is provided in the external optical system for limiting the optical path in the substrate surface direction of the semiconductor laser chip.
  • a lens is provided in the external optical system, and the lens converts light from the broad area semiconductor laser in a direction perpendicular to the substrate into parallel light, and light in a direction horizontal to the substrate.
  • An external cavity semiconductor laser characterized in that light is condensed at an opening of a spatial filter.
  • the thin-film solid-state laser chip has an optical confinement function in which the transverse mode becomes multimode in the in-plane direction,
  • the thin-film solid-state laser chip is provided on a heat sink, a high-reflectivity reflecting mirror is provided on the heat sink side of the thin-film solid-state laser chip, and the surface of the thin-film solid-state laser chip opposite to the heat sink is optically coupled to the resonator optical system
  • a thin-film solid-state laser comprising a spatial filter for limiting an optical path in a resonator optical system.
  • the first end face is given a high reflectivity coat
  • the second end face is given a non-reflective coat
  • the second end face and the external optical system are optically coupled
  • An external resonator type semiconductor laser wherein an optical fiber having a fiber Bragg diffraction grating is provided in an external optical system.
  • the thin-film solid-state laser chip has an optical confinement function in which the transverse mode becomes multimode in the in-plane direction,
  • the thin-film solid-state laser chip is provided on a heat sink, a high-reflectivity reflecting mirror is provided on the heat sink side of the thin-film solid-state laser chip, and the surface of the thin-film solid-state laser chip opposite to the heat sink is optically coupled to the resonator optical system
  • a thin-film solid-state laser comprising an optical fiber having a fiber Bragg diffraction grating in an external optical system.
  • the solid-state laser medium has an optical confinement function in which the transverse mode becomes a multimode in a plane perpendicular to the laser oscillation light,
  • a solid-state laser characterized in that a solid-state laser medium and an optical fiber including a fiber Bragg diffraction grating are optically coupled by a lens, and a resonator is constituted by a reflecting mirror and a fiber Bragg diffraction grating.
  • This semiconductor laser chip is a semiconductor laser array having a plurality of active regions, and each active region constituting this semiconductor laser array has a light confinement function as a multimode optical waveguide in the substrate in-plane direction.
  • the vertical direction there is a light confinement function in which the transverse mode is single.
  • a high reflectivity coat is applied to the first end face of the semiconductor laser chip, and a non-reflective coat is applied to the second end face.
  • An external resonator type semiconductor laser characterized in that a spatial filter is provided in the external optical system for limiting the optical path in the substrate surface direction of the semiconductor laser chip.
  • This semiconductor laser chip is a semiconductor laser array having a plurality of active regions, and each active region constituting this semiconductor laser array has a light confinement function as a multimode optical waveguide in the substrate in-plane direction.
  • this broad area semiconductor laser there is an optical confinement function in which the transverse mode becomes a multimode optical waveguide, and in the direction perpendicular to the substrate.
  • There is a light confinement function in which the transverse mode becomes a single mode the first end face is given a high reflectivity coat, the second end face is given a non-reflective coat, The second end face and the external optical system are optically coupled,
  • the external optical system includes a cylindrical lens and a reflecting mirror,
  • the cylindrical lens is an external resonator type semiconductor laser that converts light in a direction in which the transverse mode of the broad area type semiconductor laser becomes a single mode into parallel light, and then guides the light to a reflecting mirror.
  • This semiconductor laser chip is a semiconductor laser array having a plurality of active regions, and each active region constituting this semiconductor laser array has a light confinement function as a multimode optical waveguide in the substrate in-plane direction.
  • the external optical system includes a cylindrical lens and a reflecting mirror,
  • the cylindrical lens is an external cavity semiconductor laser characterized by converting light in a direction in which the transverse mode of the broad area semiconductor laser becomes a single mode into parallel light and then guiding the light to a partial reflection mirror.
  • SYMBOLS 1 Broad area semiconductor laser chip, 2 ... Active area
  • external cavity type semiconductor laser 111 ... partially reflecting mirror, 112 ... output light 120 ... external cavity type semiconductor laser, 121 ... aperture 122 ... plane reflecting mirror, 123 ... Multimode optical fiber, 124 (collective) laser light, 124a ... laser light corresponding to the active region 92a, 124b ... laser light corresponding to the active region 92b, 124c ... laser light corresponding to the active region 92c, 124d ... Laser light corresponding to the active region 92d, 130 ... external cavity semiconductor laser, 131 ... aperture, 132 ... mount, 133 ... heat sink, 134 ... cooling surface of the heat sink 133, 140 ... external cavity semiconductor laser, 141 ... mount , 142 ...
  • prismatic reflector 150 ... external cavity semiconductor laser, 1 1,152 ... cylindrical lens 153 ... support portion, 160 ... external cavity type semiconductor laser, 161 ... fiber Bragg grating, 162 ... optical fiber, 170 external cavity semiconductor laser, 171 ... cylindrical lens array, 172 ... space Filter, 173 ... Cylindrical lens array, 180 ... Semiconductor laser, 181 ... Conductive mount, 183 ... Conductive submount, 184 ... Insulator block, 185 ... Electrode, 186, 187 ... Screw hole, 188 ... Conductive Wire: 190 ... Collimator lens, 191 ... Optical system mounting portion, 192 ... Planar portion of collimator lens 190, 193 ...
  • Laser light 194 ... Screw, 196 ... Heat sink, 200 ... Semiconductor laser, 201 ... Conductive mount, 202 ... Optical system mounting part, 20 Planar portion of ... collimator lens, 204 ... laser light, 205 ... collimator lens 203.

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Abstract

【課題】レーザ発振出力を大出力化しつつ、横モードを単一化もしくは低次モード化する。 【解決手段】半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザが提供される。半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向には、横モードがマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一モードとなる光閉じ込め機能がある。第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、外部光学系中に半導体レーザチップの基板面内方向の光路を制限する空間フィルタが設けられる。

Description

外部共振器型半導体レーザ
　本発明は半導体レーザに関し、特に高出力のレーザ光を生成できる半導体レーザに関する。本発明は外部共振器型の半導体レーザに関する。本発明は固体レーザに関する。本発明は横モード制御に関する。
　特許文献１には、ロッド状のＹＡＧ結晶を用いた固体レーザの共振器中に、レンズとアパーチャーを設けて光路の制限を行うことによって、単一横モード発振を行う手法が開示されている。
　特許文献２には、半導体レーザアレイ、レンズ、及び、ファイバーブラッググレーティングフィルタを用いて外部共振器型半導体レーザを形成し、横モードがマルチモードのレーザ光を生成する手法が開示されている。
　特許文献３には、ワイドストライプの半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）とシングルモード導波路を、プリズムを用いたモード変換器を介して結合させた外部共振器型半導体レーザが開示されている。また、ワイドストライプの半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）とファイバーグレーティングを、テーパ導波路を介して結合させた外部共振器型半導体レーザが開示されている。
　特許文献４には、半導体レーザアレイと光路変換素子を組み合わせた外部共振器型半導体レーザが開示されている。
　特許文献５には、半導体レーザアレイと傾斜した反射鏡を組み合わせた外部共振器型半導体レーザが開示されている。
特開平３－１０２８８７号公報 特開２００４－７１６９４号公報 特許第４２７１７０４号公報 特許第４００２２８６号公報 特許第４０２４２７０号公報
　大出力のレーザ発振を得るためにレーザ媒質の体積を大きくすることが有効であるが、この場合、横モードの単一化あるいは低次モード化が難しくなる。本発明はレーザ発振出力を大出力化しつつ、横モードを単一化もしくは低次モード化することを目的とする。
　また、横モードの単一化もしくは低次モード化にあたって、共振器の大きさを縮減し、コンパクトなレーザ発振器を実現することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の外部共振器型半導体レーザは、半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザであって、半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向には、横モードがマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一モードとなる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、外部光学系中に半導体レーザチップの基板面内方向の光路を制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする。
　本発明によれば、広い活性領域を有するブロードエリア半導体レーザチップを用いても、外部光学系中に半導体レーザチップの基板面内方向の光路を制限する空間フィルタが設けられているために、光路が制限され、その結果、レーザ発振の横モードを単一化もしくは低次モード化することができる。
　本発明のレーザは、大出力で横モードが制御されたレーザが必要とされる用途に適している。例えば、加工用レーザの光源、加工用レーザの励起光源、希土類ドープ光ファイバ増幅器の励起光源、及び、ラマン光増幅器の励起光源に適している。
本発明の第一実施例の外部共振器型半導体レーザ１０の構成を示す概略図である。 本発明の第二実施例の外部共振器型半導体レーザ２０の構成を示す概略図である。 本発明の第三実施例の薄膜固体レーザ４０の構成を示す概略図である。 本発明の第四実施例の外部共振器型半導体レーザ５０の構成を示す概略図である。 本発明の第五実施例の外部共振器型半導体レーザ６０の構成を示す概略図である。 本発明の第六実施例の薄膜固体レーザ７０の構成を示す概略図である。 本発明の第七実施例の固体レーザ８０の構成を示す概略図である。 本発明の第八実施例に用いられる半導体レーザアレイチップ９１の構成を示す概略図である。 本発明の第九実施例の外部共振器型半導体レーザ１００の構成を示す概略図である。 本発明の第十実施例の外部共振器型半導体レーザ１１０の構成を示す概略図である。 本発明の第十一実施例の外部共振器型半導体レーザ１２０の構成を示す概略図である。 本発明の第十二実施例の外部共振器型半導体レーザ１３０の構成を示す概略図である。 本発明の第十三実施例の外部共振器型半導体レーザ１４０の構成を示す概略図である。 本発明の第十四実施例の外部共振器型半導体レーザ１５０の構成を示す概略図である。 本発明の第十五実施例の外部共振器型半導体レーザ１６０の構成を示す概略図である。 本発明の第十六実施例の外部共振器型半導体レーザ１７０の構成を示す概略図である。 本発明の第十七実施例の半導体レーザ１８０の構成を示す概略図である。 本発明の第十八実施例の半導体レーザ２００の構成を示す概略図である。
　　以下に、図面を参照して本発明に係わる半導体レーザの実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態により本発明が限定されるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付与している。
　［第一実施例］
　　図１に本発明の第一実施例の外部共振器型半導体レーザ１０の構成を示す。外部共振器型半導体レーザ１０はブロードエリア半導体レーザチップ１、レンズ５、空間フィルタ６、シリンドリカルレンズ７、及び、部分反射鏡８を備えている。レンズ５、空間フィルタ６、シリンドリカルレンズ７、及び、部分反射鏡８によって、外部光学系が形成されている。
　　図１（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１０をブロードエリア半導体レーザチップ１の上面側から見た図である。図１（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１０をブロードエリア半導体レーザチップ１の側面側から見た図である。図１（ｃ）は空間フィルタ６の構造を示す図である。図１（ｄ）は空間フィルタ６を代替することのできるスラブ状光導波路１２を示す図である。図１には座標軸を矢印で示してある。
　　ブロードエリア半導体レーザチップ１は、基板上に活性領域２を備えている。この活性領域２は十分に広く、活性領域２の基板面内方向（座標軸Ｙ方向）はマルチモード光導波路として機能する。一方、活性領域２の基板に対して垂直方向（座標軸Ｚ方向）には単一モード光導波路として機能するような光閉じ込め能力を有している。なお、座標軸Ｘ方向はレーザ光の進行方向であり、座標軸Ｙ方向はレーザ光の進行方向に対して垂直である。
　　ブロードエリア半導体レーザチップ１の端面３には高反射率コート（反射率９８％）が施されている。また、ブロードエリア半導体レーザチップ１の端面４には無反射コート（反射率０．１％以下）が施されている。このため、ブロードエリア半導体レーザチップ１単体ではレーザ発振が生じない。ブロードエリア半導体レーザチップ１と外部光学系を組み合わせることによって、レーザ光が生成される。
　　ブロードエリア半導体レーザチップ１はＧａＡｓ系の材料で構成されている。ただし、ブロードエリア半導体レーザチップ１の材料系はＧａＡｓ系に限定されず、任意の材料系を用いることができる。
　　端面３と部分反射鏡８とでファブリーペロー共振器が形成されている。この共振器中には設けられたレンズ５、空間フィルタ６、及び、シリンドリカルレンズ７によって横モードが制限されており、単一モードのレーザ発振が生じる。生成されたレーザ光の一部が出力光１１として部分反射鏡８から取り出される。
　　図１（ａ）に示すように、座標軸Ｙ方向については、レンズ５によってブロードエリア半導体レーザチップ１からの光が空間フィルタ６のスリット状の開口部（アパーチャ）９に焦点を結ぶ。開口部（アパーチャ）９からの光はシリンドリカルレンズ７によって平行光に変えられて、出力鏡である部分反射鏡８に入射する。
　　図１（ｂ）に示すように、座標軸Ｚ方向については、レンズ５によってブロードエリア半導体レーザチップ１からの光が平行光に変えられた後、開口部９、シリンドリカルレンズ７を経て、部分反射鏡８に入射する。
　　外部共振器型半導体レーザ１０においては、座標軸Ｚ方向については、ブロードエリア半導体レーザチップ１の光導波路構造によって、横モードが単一モードとなるように制限されている。また、座標軸Ｙ方向については、空間フィルタ６によって光路が制限されているために横モードが単一モードとなる。この結果、外部共振器型半導体レーザ１０は単一横モードでレーザ発振する。
　　図１（ｃ）に空間フィルタ６の構造を示す。空間フィルタ６は遮光部中にスリット状の開口部９を設けた構造である。空間フィルタ６は金属をフォトエッチングして開口部９を設けた後、黒色塗装をしたもの、ガラス基板上に金属などの遮光材料を設けてフォトエッチングを施し、さらに黒色の電着塗装を施したものなどを用いることができる。
　　空間フィルタ６の開口部９の大きさを調整することによって、外部共振器型半導体レーザ１０において、低次のマルチモードレーザ発振を生じさせることもできる。
　　図１（ｄ）に空間フィルタ６を代替する別の例を示す。スラブ状光導波路１２は光を導波するコア層１３を備えている。スラブ状光導波路１２はＹ方向には単一モードの光閉じ込めを行う。このためスラブ状光導波路１２は空間フィルタとして機能する。
　　図１における、レンズ５とシリンドリカルレンズ７を反射光学系に置き換えることもできる。あるいは、反射鏡とレンズを組み合わせた光学系を用いることもできる。
　　ブロードエリア半導体レーザチップ１の端面３と端面４にはウインドー領域を設けても良い。ウインドー領域を設けることによってレーザ出力を大出力かできる。
　　ブロードエリア半導体レーザチップ１に代えて、光導波路型固体レーザを用いることもできる。基板に対して垂直方向について横モードが単一となり、基板に対して水平方向について横モードがマルチモードとなる光導波路型固体レーザは、本実施例のブロードエリア半導体レーザチップ１を代替することができる。このことは、後述の図４に示す構成と図９に示す構成についても当てはまる。
　　本実施例によれば、広い活性領域２を有するブロードエリア半導体レーザチップ１によってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、空間フィルタ６によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。図１の構成において、端面３に無反射コートが無いと、活性領域２の基板面内（座標軸Ｙ方向）の横モード（マルチモード）に対応したレーザ発振が生じる。しかし、本実施例においては、端面３に無反射コートが施されているので、このような横モード（マルチモード）に対応したレーザ発振は抑制される。この結果、外部光学系によって制限された横モードに対応したレーザ発振が生成される。すなわち、単一横モード発しくは低次横モードのレーザ発振を得ることができる。
　［第二実施例］
　　図２に本発明の第二実施例の外部共振器型半導体レーザ２０の構成を示す。外部共振器型半導体レーザ２０は外部共振型ＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザ）チップ２１、レンズ２５、空間フィルタ２６、レンズ２７、及び、部分反射鏡２８を備えている。レンズ２５、空間フィルタ２６、レンズ２７、及び、部分反射鏡２８によって、外部光学系が形成されている。空間フィルタ２６はピンホール状の開口部２９を有している。
　　図２（ａ）は外部共振器型半導体レーザ２０の構成を示す図である。図２（ｂ）はＶＣＳＥＬチップ２１の断面図である。ＶＣＳＥＬチップ２１には、広い発光領域を設けることができる。図２（ｃ）は空間フィルタ２６を代替する光ファイバ３７を示す図である。
　　図２（ｂ）に示すように外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１は、基板２２、半導体多層膜ブラッグ回折格子２３、下部クラッド層３２、活性層２４、上部クラッド層３３、及び、電極３４から成る。上部クラッド層３３からの光出射部３６には、無反射コート層３９が施されている。無反射コート層３９はパッシベーション膜をかねることができる。
　　外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１は基板面内方向にマルチモードの横モードを持つように光閉じ込め機能を有している。また、電極３４によって、このマルチモード領域は複数に分割されている。レーザ光出力は小さくなるが、単一のマルチモード領域だけを用いることもできる。
　　通常のＶＣＳＥＬチップでは上部クラッド層３３の上にもう一つの半導体多層膜ブラッグ回折格子が設けられているが、外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１には設けられていない。
　　外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１の上部クラッド層３３と電極３４の間には図示しないコンタクト層が設けられている。
　　外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１からの出射光３５はレンズ２５、空間フィルタ２６、レンズ２７を経て、部分反射鏡２８に達し、ここで反射されて光の帰還が生じる。空間フィルタ２６によって光路が制限されるために、外部共振器型半導体レーザ２０では単一横モードでのレーザ発振が生じる。生成したレーザ光は出力光３１として部分反射鏡２８から取り出される。
　　空間フィルタ２６の開口部２９の大きさを調整することによって、外部共振器型半導体レーザ２０において、低次のマルチモードレーザ発振を生じさせることもできる。
　　図２（ｃ）に空間フィルタ２６を代替する別の例を示す。光ファイバ３７は光を導波するコア３８を備えている。光ファイバ３７は単一横モードの光ファイバであるので、空間フィルタとして機能する。光ファイバ３７の代わりに光導波路を用いることもできる。
　　図２における、レンズ２５とレンズ２７を反射光学系に置き換えることもできる。あるいは、反射鏡とレンズを組み合わせた光学系を用いることもできる。
　　本実施例によれば、広い発光領域を有する外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１によってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、空間フィルタ２６によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。
　［第三実施例］
　　図３（ａ）に本発明の第三実施例の薄膜固体レーザ４０の構成を示す。薄膜固体レーザ４０は薄膜固体レーザチップ４１、レンズ２５、空間フィルタ２６、レンズ２７、及び、部分反射鏡２８を備えている。薄膜固体レーザチップ４１はヒートシンク４３上に設けられている。薄膜固体レーザチップ４１中に活性領域４２が設けられている。
　　活性領域４２は薄膜固体レーザチップ４１の面内方向に横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有している。
　　薄膜固体レーザチップ４１はＹＡＧ結晶、ＹＡＧ系セラミクスなどを用いることができる。活性領域４２にはＮｄやＹｂなどがドープされている。薄膜固体レーザチップ４１の材料はＹＡＧには限定されない。薄膜固体レーザチップ４１の材料はＹＡＧには限定されず、ドープ元素も任意のものを用いることができる。
　　薄膜固体レーザチップ４１は励起光４４によって側方励起されている。また、励起光４５を用いて斜方励起を行うこともできる。薄膜固体レーザチップ４１が励起光４４によって側方励起されている場合は、レンズ２５と薄膜固体レーザチップ４１を近接させることができる。一方、薄膜固体レーザチップ４１が励起光４５によって斜方励起されている場合は、レンズ２５と薄膜固体レーザチップ４１の間隔を広げて励起光４５が入射する空間を設ける必要がある。
　　図３（ｂ）に示すように、薄膜固体レーザチップ４１のヒートシンク４３側の面には高反射率コート層４６が設けられている。薄膜固体レーザチップ４１の高反射率コート層４６、レンズ２５、空間フィルタ２６、レンズ２７、及び、部分反射鏡２８によって、共振器光学系が形成されている。空間フィルタ２６はピンホール状の開口部２９を有している。
　　なお、高反射率コート層４６に代えて独立した反射鏡を設けても良い。
　　薄膜固体レーザチップ４１からの光はレンズ２５、空間フィルタ２６、レンズ２７を経て、部分反射鏡２８に達し、ここで反射されて光の帰還が生じる。空間フィルタ２６によって光路が制限されるために、薄膜固体レーザ４０では単一横モードでのレーザ発振が生じる。
　　空間フィルタ２６の開口部２９の大きさを調整することによって、外部共振器型半導体レーザ２０において、低次のマルチモードレーザ発振を生じさせることもできる。空間フィルタ２６に代えて光ファイバ３７を用いることもできる。
　　図２における、レンズ２５とレンズ２７を反射光学系に置き換えることもできる。あるいは、反射鏡とレンズを組み合わせた光学系を用いることもできる。
　　本実施例によれば、広い活性領域４２を有する薄膜固体レーザチップ４１によってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、空間フィルタ２６によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。
　　薄膜固体レーザは、ロッド状のレーザ結晶を用いる固体レーザに比べて、薄膜固体レーザチップが非常に小型である。しかしながら、レーザ光の横モードを単一化もしくは低次化するためには、光学共振器の長さを長くする必要があった。このため、レーザ発振器の大きさがロッド状のレーザ結晶を用いる固体レーザとあまり変わらない大きさになってしまっていた。
　　本実施例によれば、レンズ２５とレンズ２７の焦点距離を短くすることによって共振器の長さを短くしても、ピンホール状の開口部２９の大きさを適切に選ぶことによって、レーザ光の単一モード化もしくは低次モード化が実現できる。したがって、レーザ発振器を小型化できる。
　　特に、薄膜固体レーザチップ４１を励起光４４によって側方励起した場合は、レンズ２５と半導体レーザチップ４１を近接させることができるので、レーザ発振器の小型化に非常に効果がある。
　［第四実施例］
　　図４に本発明の第四実施例の外部共振器型半導体レーザ５０の構成を示す。図４（ａ）は外部共振器型半導体レーザ５０をブロードエリア半導体レーザチップ１の上面側から見た図である。図４（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ５０をブロードエリア半導体レーザチップ１の側面側から見た図である。
　　外部共振器型半導体レーザ５０はブロードエリア半導体レーザチップ１、シリンドリカルレンズ５１、レンズ５２、及び、出力光ファイバ５３を備えている。出力光ファイバ５３は横モードが単一であり、また、ファイバーブラッグ回折格子５４が設けられている。シリンドリカルレンズ５１、レンズ５２、及び、ファイバーブラッグ回折格子５４によって外部光学系が形成されている。
　　ブロードエリア半導体レーザチップ１からの光はシリンドリカルレンズ５１によって、座標軸Ｚ方向についてコリメートされた後、レンズ５２によって出力光ファイバ５３に導かれる。そして、出力光ファイバ５３に設けられたファイバーブラッグ回折格子５４によって反射され、逆の経路をたどってブロードエリア半導体レーザチップ１へと帰還する。
　　前に述べたとおり、ブロードエリア半導体レーザチップ１の活性領域２は、基板に対して垂直方向には単一モード光導波路として機能する。単一モード光導波路からの出射光は拡がり角を有しており、平行光ではない。このため、シリンドリカルレンズ５１を用いて自由空間において平行光とする必要がある。図４の構成において、シリンドリカルレンズ５１が無いと、活性領域２と出力光ファイバ５３の結合係数は著しく小さなものとなってしまい、光損失が非常に大きくなってしまう。
　　端面３とファイバーブラッグ回折格子５４とでファブリーペロー共振器が形成されている。出力光ファイバ５３によって横モードが制限されており、単一モードのレーザ発振が生じる。出力光ファイバ５３としてマルチモード光ファイバを用いることもできる。この場合は、横モードがマルチモードのレーザ発振が生じる。出力光ファイバ５３を適切に選択することによって、外部共振器型半導体レーザ５０のレーザ発振の横モードを制御することができる。
　　本実施例によれば、広い活性領域２を有するブロードエリア半導体レーザチップ１によってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、出力光ファイバ５３によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。
　　また、ファイバーブラッグ回折格子５４を用いることによってレーザ発振の縦モードも制御可能であり、単一縦モード発振を実現することもできる。
　　さらに、生成したレーザ光５５は出力光ファイバ５３に結合するので、出力光ファイバ５３を用いてレーザ光５５を任意の場所に導くことができる。
　　ファイバーブラッグ回折格子５４を出力光ファイバ５３に設けたので部品点数が減少するという利点も生じる。レーザ発振のための光学系が出力光ファイバ５３との結合光学系を兼ねるという点でも部品点数が減少する。
　　特許文献３には、ワイドストライプの半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）とシングルモード導波路を、プリズムを用いたモード変換器を介して結合させた外部共振器型半導体レーザが開示されている。この構成では、モード変換器の変換比が２から３程度と比較的小さいという問題があった。すなわち、プリズムを用いたモード変換器は、レーザビームの長径と短径の比率が２から３のレーザビームを真円（長径／短径＝１）のレーザビームに変換するのに適しており、極端に長径と短径の比率が大きなレーザビームは取り扱うことができない。このため、ワイドストライプ半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）のストライプ幅をあまり広くできず、レーザ光の大出力化が難しい。
　　これに対して、本実施例の構成ではシリンドリカルレンズ５１と（球面）レンズ５２を用いてレーザビームの変換を行っている。この手法では、レーザビームの短径と長径の比率には制限が無い。このため、ワイドストライプ半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）のストライプ幅を広くできるのでレーザ光の大出力化が実現できる。
　また、特許文献３には、ワイドストライプの半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）とファイバーグレーティングを、テーパ導波路を介して結合させた外部共振器型半導体レーザが開示されている。この構成では、テーパ導波路においてモード変換が生じてしまい、光の損失が大きい。特に、シングルモード導波路（光ファイバ）側からワイドストライプ半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）側へ向かう経路で大きな光損失が発生する。このため、レーザ発振の効率が低下するという問題があった。
　これに対して、本実施例の構成ではシリンドリカルレンズ５１とレンズ５２を用いてレーザビームの変換を行っている。この手法では、上記のような光損失は生じない。したがってレーザ発振の効率が低下することはない。
　なお、本実施例において、シリンドリカルレンズ５１をシリンドリカルミラーに置き換えることができる。また、レンズ５２を凹面鏡に置き換えることができる。
　同様に、図１の構成において、レンズ５を凹面鏡に置き換えることができる。また、シリンドリカルレンズ７をシリンドリカルミラーに置き換えることができる。
　同様に、図２もしくは図３の構成において、レンズ２７と部分反射鏡２８を一つの凹面反射鏡（部分反射鏡）に置き換えることができる。この構成では部品点数が減少し、光学アライメントの工数も減るという利点がある。
［第五実施例］
　図５に本発明の第五実施例の外部共振器型半導体レーザ６０の構成を示す。外部共振器型半導体レーザ６０は外部共振型ＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザ）チップ２１、レンズ２５、出力光ファイバ５３を備えている。出力光ファイバ５３は横モードが単一であり、また、ファイバーブラッグ回折格子５４が設けられている。レンズ２５、及び、ファイバーブラッグ回折格子５４によって外部光学系が形成されている。
　外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１の構成については、第二実施例において述べたとおりである。
　外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１からの出射光３５はレンズ２５によって出力光ファイバ５３に結合され、ファイバーブラッグ回折格子５４によって、一部が反射される。反射された光は、逆の道筋をたどって外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１に帰還する。帰還光は増幅されて、再び、レンズ２５を経てファイバーブラッグ回折格子５４に至る。この結果、レーザ発振が生じる。
　出力光ファイバ５３によって横モードが制限されており、単一モードのレーザ発振が生じる。出力光ファイバ５３としてマルチモード光ファイバを用いれば、発振する横モードの次数を制御することができる。
　本実施例によれば、広い活性領域を有する外部共振型ＶＣＳＥＬチップによってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、出力光ファイバ５３によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。
　また、ファイバーブラッグ回折格子５４を用いることによってレーザ発振の縦モードも制御可能であり、単一縦モード発振を実現することもできる。
　さらに、生成したレーザ光は出力光ファイバ５３に結合するので、出力光ファイバ５３を用いてレーザ光を任意の場所に導くことができる。
　ファイバーブラッグ回折格子５４を出力光ファイバ５３に設けたので部品点数が減少するという利点も生じる。レーザ発振のための光学系が出力光ファイバ５３との結合光学系を兼ねるという点でも部品点数が減少する。
［第六実施例］
　図６に本発明の第六実施例の薄膜固体レーザ７０の構成を示す。薄膜固体レーザ７０は薄膜固体レーザチップ４１、レンズ２５、出力光ファイバ５３を備えている。出力光ファイバ５３は横モードが単一であり、また、ファイバーブラッグ回折格子５４が設けられている。レンズ２５、及び、ファイバーブラッグ回折格子５４によって外部光学系が形成されている。
　薄膜固体レーザチップ４１はヒートシンク４３上に設けられている。薄膜固体レーザチップ４１中に活性領域４２が設けられている。薄膜固体レーザチップ４１の構成は第三実施例において説明したとおりである。
　薄膜固体レーザチップ４１からの光はレンズ２５によって出力光ファイバ５３に結合され、ファイバーブラッグ回折格子５４によって、一部が反射される。反射された光は、逆の道筋をたどって薄膜固体レーザチップ４１に帰還する。帰還光は増幅されて、再び、レンズ２５を経てファイバーブラッグ回折格子５４に至る。この結果、レーザ発振が生じる。
　出力光ファイバ５３によって横モードが制限されており、単一モードのレーザ発振が生じる。出力光ファイバ５３としてマルチモード光ファイバを用いれば、発振する横モードの次数を制御することができる。
　本実施例によれば、広い活性領域を有する薄膜固体レーザチップ４１によってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、出力光ファイバ５３によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。
　また、ファイバーブラッグ回折格子５４を用いることによってレーザ発振の縦モードも制御可能であり、単一縦モード発振を実現することもできる。
　さらに、生成したレーザ光は出力光ファイバ５３に結合するので、出力光ファイバ５３を用いてレーザ光を任意の場所に導くことができる。
　ファイバーブラッグ回折格子５４を出力光ファイバ５３に設けたので部品点数が減少するという利点も生じる。レーザ発振のための光学系が出力光ファイバ５３との結合光学系を兼ねるという点でも部品点数が減少する。
［第七実施例］
　図７に本発明の第七実施例の固体レーザ８０の構成を示す。固体レーザ８０は、反射鏡８２、固体レーザロッド８１、レンズ２５、出力光ファイバ５３を備えている。出力光ファイバ５３は横モードが単一であり、また、ファイバーブラッグ回折格子５４が設けられている。レンズ２５、及び、ファイバーブラッグ回折格子５４によって外部光学系が形成されている。
　固体レーザロッド８１はＹＡＧ結晶、ＹＡＧ系セラミクスなどを用いることができる。固体レーザロッド８１にはＮｄやＹｂなどがドープされている。固体レーザロッド８１の材料はＹＡＧには限定されない。活性領域４２にはＮｄやＹｂなどがドープされている。固体レーザロッド８１の材料はＹＡＧには限定されず、ドープ元素も任意のものを用いることができる。また、固体レーザロッド８１は円柱状であるが、スラブ状の形状を用いることもできる。
　固体レーザロッド８１は励起光８３によって側方励起されている。また、励起光８４を用いて端面励起を行うこともできる。励起光８４を用いて端面励起を行う場合は、反射鏡８２は、レーザ発振光は反射し、励起光８４は透過する構成とする。
　固体レーザロッド８１はレーザ発振方向とは垂直は面内において、横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有している。多くの固体レーザロッドはこのような条件を満たしている。
　固体レーザロッド８１からの光はレンズ２５によって出力光ファイバ５３に結合され、ファイバーブラッグ回折格子５４によって、一部が反射される。反射された光は、逆の道筋をたどって薄膜固体レーザチップ４１に帰還する。帰還光は増幅されて、再び、レンズ２５を経てファイバーブラッグ回折格子５４に至る。この結果、レーザ発振が生じる。
　出力光ファイバ５３によって横モードが制限されており、単一モードのレーザ発振が生じる。出力光ファイバ５３としてマルチモード光ファイバを用いれば、発振する横モードの次数を制御することができる。
　本実施例によれば、広い活性領域を有する固体レーザロッド８１によってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、出力光ファイバ５３によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。
　また、ファイバーブラッグ回折格子５４を用いることによってレーザ発振の縦モードも制御可能であり、単一縦モード発振を実現することもできる。
　さらに、生成したレーザ光は出力光ファイバ５３に結合するので、出力光ファイバ５３を用いてレーザ光を任意の場所に導くことができる。
　ファイバーブラッグ回折格子５４を出力光ファイバ５３に設けたので部品点数が減少するという利点も生じる。レーザ発振のための光学系が出力光ファイバ５３との結合光学系を兼ねるという点でも部品点数が減少する。
［第八実施例］
　図８（ａ）に本発明の第八実施例に用いられる半導体レーザアレイチップ９１の構成を示す。半導体レーザアレイチップ９１上には複数の活性領域９２が設けられている。活性領域９２は、それぞれ、基板面内方向（座標軸Ｙ方向）ではマルチモード光導波路として機能する。複数の活性領域９２の間には電流注入されない非励起領域９６が設けられている。非励起領域９６ではレーザ光の吸収が生じる。
　半導体レーザアレイチップ９１の端面９３には高反射率コート（反射率９８％）が施されている。また、ブロードエリア半導体レーザチップ１の端面９４には無反射コート（反射率０．１％以下）が施されている。
　図１に示した構成において、ブロードエリア半導体レーザチップ１に代えて半導体レーザアレイチップ９１を用いることができる。
　図８（ｂ）に示すように、ブロードエリア半導体レーザチップ１の活性領域の幅を広げると座標軸Ｙ方向に寄生発振光９５が生じやすくなる。半導体レーザアレイチップ９１を用いると、複数の活性領域９２の間では、非励起領域９６によるレーザ光の吸収（損失）が生じるために、このような寄生発振を抑制できる。なお、活性領域９２の間には他の手段を用いてレーザ光の損失を生じさせても良い。
　また、図４に示した構成において、ブロードエリア半導体レーザチップ１に代えて半導体レーザアレイチップ９１を用いることができる。この場合も、座標軸Ｙ方向の寄生発振を抑制する効果がある。
［第九実施例］
　図９に本発明の第九実施例の外部共振器型半導体レーザ１００の構成を示す。図９（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１００をブロードエリア半導体レーザチップ１の上面側から見た図である。図９（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１００をブロードエリア半導体レーザチップ１の側面側から見た図である。図９（ｃ）は部分反射鏡の別の構成を示す図である。
　外部共振器型半導体レーザ１００はブロードエリア半導体レーザチップ１、シリンドリカルレンズ５１、及び、部分反射鏡１０１を備えている。シリンドリカルレンズ５１、及び、部分反射鏡１０１によって外部光学系が形成されている。生成したレーザ光は出力光１０２として取り出される。
　部分反射鏡１０１は平面鏡である。部分反射鏡１０１代えて、図９（ｃ）に示すような凹面鏡１０３を用いることもできる。
　ブロードエリア半導体レーザチップ１からの光はシリンドリカルレンズ５１によって、座標軸Ｚ方向についてコリメートされた後、部分反射鏡１０１に導かれる。そして、部分反射鏡１０１によって反射され、逆の経路をたどってブロードエリア半導体レーザチップ１へと帰還する。端面３と部分反射鏡１０１とでファブリーペロー共振器が形成されている。
　端面３と部分反射鏡１０１の距離を活性領域２の幅（活性領域２のＹ軸方向の長さ）に比べて、十分、大きく取ることにより、横モードを低次モードあるいは単一モードに制御することができる。
　ブロードエリア半導体レーザチップ１に代えて、図８に示した半導体レーザアレイチップ９１を用いることもできる。
　本実施例は、図１に示した構成と比べて、部品点数が少なくて済む利点がある。ただし、共振器の長さは図１に示した構成より長くする必要がある。
［第十実施例］
　図１０に本発明の第十実施例の外部共振器型半導体レーザ１１０の構成を示す。外部共振器型半導体レーザ１１０は外部共振型ＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザ）チップ２１、及び、部分反射鏡１１１を備えている。
　外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１の構成については、第二実施例において述べたとおりである。
　外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１からの出射光３５は部分反射鏡１１１によって、一部が反射される。反射された光は、外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１に帰還する。帰還光は増幅されて、再び、部分反射鏡１１１に至る。この結果、レーザ発振が生じる。生成したレーザ光の一部は出力光１１２として取り出される。
　外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１と部分反射鏡１１１の距離を活性領域の幅に比べて、十分、大きく取ることにより、横モードを低次モードあるいは単一モードに制御することができる。
　部分反射鏡１１１としては、平面鏡、凹面鏡のどちらも用いることができる。
　本実施例は、図２に示した構成と比べて、部品点数が少なくて済む利点がある。ただし、共振器の長さは図２に示した構成より長くする必要がある。
［第十一実施例］
　図１１に本発明の第十一実施例の外部共振器型半導体レーザ１２０の構成を示す。本実施例は図４に示した外部共振器型半導体レーザ５０の変形例である。図１１（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１２０を上面側から見た図である。図１１（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１２０を側面側から見た図である。
　図１１（ａ）と図１１（ｂ）に示すように、外部共振器型半導体レーザ１２０は、ブロードエリア半導体レーザチップ１に代えて半導体レーザアレイチップ９１を用いている。また、シリンドリカルレンズ５１とレンズ５２の間に、アパーチャ１２１と平面反射鏡１２２を設けている。また、出力光ファイバ５３に代えて、マルチモード光ファイバ１２３を設けている。アパーチャ１２１は半導体レーザアレイチップ９１の各活性領域９２（９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ）に対応した開口部を有している。
　半導体レーザアレイチップ９１は、前述のとおり、活性領域９２の基板面内方向（座標軸Ｙ方向）はマルチモード光導波路として機能する。一方、活性領域９２の基板に対して垂直方向（座標軸Ｚ方向）には単一モード光導波路として機能するような光閉じ込め能力を有している。
　外部共振器型半導体レーザ１２０では、端面９３と平面反射鏡１２２によってファブリーペロー共振器が形成されている。アパーチャ１２１によって光路が分離されているので、半導体レーザアレイチップ９１の活性領域９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、及び、９２ｄに対応してレーザ光１２４ａ、１２４ｂ、１２５ｃ、及び、１２５ｄが生成する。レーザ光１２４ａ、１２４ｂ、１２５ｃ、及び、１２５ｄの集合であるレーザ光１２４は横モードがマルチモードであり、レンズ５２によって集光されて出力光としてマルチモード光ファイバ１２３に結合される。
　なお、アパーチャ１２１は光路中に複数設けることもできる。アパーチャ１２１を複数設けることによって、光路の分離の度合いを大きくすることができる。あるいはアパーチャ１２１として、レーザ光１２４方向に厚さを有するアパーチャを用いてもよい。この構成によっても、光路の分離の度合いを大きくすることができる。
　レーザ光１２４ａ、１２４ｂ、１２５ｃ、及び、１２５ｄの横モードは単一モードである場合もあるし、比較的低次の横モードである場合もある。レーザ光１２４ａ、１２４ｂ、１２５ｃ、及び、１２５ｄの横モードの次数が小さいほど、より多数の個別のレーザ光を同じコア径のマルチモード光ファイバ１２３に結合することができる。
　この構成では、平面反射鏡１２２を光学アライメントすることによって、まず、レーザ光１２４の生成を調整することができる。次いで、レンズ５２とマルチモード光ファイバ１２３の光学アライメントによってレーザ光１２４のマルチモード光ファイバ１２３への導入を調整できる。このように段階的に光学アライメントが行えるので、調整が容易である。
　一方、図４に示した構成ではレーザ発振の調整と光ファイバ５３へのレーザ光の導入の調整を、光ファイバ５３の光学アライメントによって同時に行う。この場合は、光学的な位置関係がずれている場合には、レーザ光が生成されていないので、光学アライメントの目標が無く、調整が難しい。図１１に示した構成ではこのような問題が無い。
　活性領域９２の幅ｗに対して、共振器長Ｌは十分大きく取ることが望ましい。共振器長Ｌは図１１に示すように端面９３から平面反射鏡１２２の反射面までの距離である。活性領域９２の幅ｗと共振器長Ｌの比率は、具体的には、Ｌ／ｗ≧１００が望ましい。例えば、ｗ＝１００μｍに対してはＬ≧１ｃｍとすることが望ましい。この比率が大きいほど、レーザ光１２４ａ、１２４ｂ、１２５ｃ、及び、１２５ｄの横モードが低次となる。
　この場合、レーザ光１２４ａ、１２４ｂ、１２５ｃ、及び、１２５ｄの横モードとは、特に、活性領域９２の基板面内方向（座標軸Ｙ方向）の横モードを指す。活性領域９２の基板に対して垂直方向（座標軸Ｚ方向）には、半導体レーザアレイチップ９１が単一モード光導波路として機能する。したがって、この方向には単一モードのレーザ光が形成される。
　本実施例では、半導体レーザアレイチップ９１を用いたので、ブロードエリア半導体レーザチップ１より活性領域９２の幅ｗを狭くすることができる。したがって、短い共振器長でも高いＬ／ｗが得られる。
　活性領域の幅ｗと共振器長Ｌの比の関係は図９の場合にも当てはまる。図９の場合において、活性領域２の幅が１ｍｍであったとすると、共振器長Ｌ≧１０ｃｍが好ましい。一方、図１などのように共振器中に空間フィルタ６を挿入した場合は、空間フィルタ６によって横モード制御がおこなわれるので、Ｌ／ｗの比率は小さくてもよい。すなわち、空間フィルタを共振器中に導入した構成は共振器を小型化できるという利点がある。
　平面反射鏡１２２は特定の波長のみを部分反射する反射型のフィルタとすることもできる。例えば、平面反射鏡１２２を９７６ｎｍの中心波長を反射する反射型フィルタとした場合、レーザ光１２４は波長９７６ｎｍとなる。この波長は、イッテルビウム（Ｙｂ）をシリカにドープしたコアを有する光増幅用ファイバの励起に適している。
　平面反射鏡１２２としては、一例として、表面に誘電体多層膜を形成したガラスを用いることができる。この構成によれば、平面反射鏡１２２の反射率のピーク波長、反射率などを広い範囲にわたって調整することができる。
　なお、反射鏡を特定の波長のみを反射する構成とすることは、図１における部分反射鏡８、図２における部分反射鏡２８、及び、図９における部分反射鏡１０１などにも適用することができる。このような構成の外部共振器型半導体レーザは、狭い波長範囲に吸収領域を有する固体レーザの励起に適している。
　本実施例の構成によれば、外部光学系における各活性領域９２に対応する光路がアパーチャ１２１によって光学的に分離されている。このため、各活性領域９２に対応して単一の横モードもしくは低次の横モードのレーザ光が生じる。この結果、活性領域９２ごとに生成したレーザ光の集合であるレーザ光１２４は横モードがマルチモードとなる。マルチモード光ファイバ１２３との光学的位置合わせはシングルモードの出力光ファイバより容易となる。また、マルチモード光ファイバはコア面積が大きいので、より大出力の光を結合させることができる。
　さらに、半導体レーザアレイチップ９１の各活性領域９２が光学的に分離されることにより横モード制御が容易になる。複数の活性領域９２が光学的に結合した場合、複雑なスーパーモードが形成されることがある。アパーチャ１２１によってこのようなスーパーモードの形成を防ぐことができる。
　平面反射鏡１２２を特定の波長のみを反射する反射型のフィルタとした外部共振器型半導体レーザ１２０と、希土類などをドープした増幅作用のある光ファイバ（アクティブファイバ）を組み合わせた構成は、光増幅器あるいはレーザ発振器として機能する。この構成では、アクティブファイバを安定に励起できるので、安定な光増幅器あるいはレーザ発振器を実現できる。
　同様に、図１における部分反射鏡８、図２における部分反射鏡２８、及び、図９における部分反射鏡１０１を特定の波長のみを反射する構成とした外部共振器型半導体レーザと、固体レーザ媒質を組み合わせた構成は、光増幅器あるいはレーザ発振器として機能する。この構成では、固体レーザ媒質を安定に励起できるので、安定な光増幅器あるいはレーザ発振器を実現できる。
［第十二実施例］
　図１２に本発明の第十二実施例の外部共振器型半導体レーザ１３０の構成を示す。本実施例は図１１に示した外部共振器型半導体レーザ１２０の変形例である。図１２（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１３０を上面側から見た図であり、図１１（ａ）に対応する。図１２（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１３０を側面側から見た図であり、図１１（ｂ）に対応する。図１２（ａ）は図１２（ｂ）を矢印Ａ側から見た図に相当する。
　外部共振器型半導体レーザ１３０は、ヒートシンク１３３の冷却面１３４上に複数のマウント１３２が設けられている。各マウント１３２上には半導体レーザアレイチップ９１がジャンクションダウンで設けられている。
　ヒートシンク１３３の上方には、各半導体レーザアレイチップ９１に対応してシリンドリカルレンズ５１が設けられている。シリンドリカルレンズ５１とレンズ５２の間には、アパーチャ１３１と平面反射鏡１２２が設けられている。アパーチャ１３１は開口部が二次元配置されている点がアパーチャ１２１と異なっている。
　マウント１３２は絶縁性であっても導電性であってもよい。また、マウント１３２と半導体レーザアレイチップ９１の間にサブマウントを設けることができる。サブマウントは絶縁性であっても導電性であってもよい。
　外部共振器型半導体レーザ１３０においては、複数の半導体レーザアレイチップ９１から出射される光はヒートシンク１３３の冷却面１３４に対して略垂直方向である。また、複数の半導体レーザアレイチップ９１から出射される光は二次元状に配列されている。
　外部共振器型半導体レーザ１３０では、端面９３と平面反射鏡１２２によってファブリーペロー共振器が形成されている。生成したレーザ光１２４は、レンズ５２によって集光されて出力光としてマルチモード光ファイバ１２３に結合される。
　外部共振器型半導体レーザ１３０の構成では、半導体レーザアレイチップ９１の活性領域９２は二次元配置されている。図１１の場合と同様に、図１２においても、外部光学系の各活性領域９２に対応する光路がアパーチャ１２１によって光学的に分離されている。このため、各活性領域９２に対応して単一の横モードもしくは低次の横モードのレーザ光が生じる。この結果、活性領域９２ごとに生成したレーザ光の集合であるレーザ光１２４は横モードがマルチモードとなる。
　外部共振器型半導体レーザ１３０の構成によれば、複数の半導体レーザアレイチップ９１によって生成されたレーザ光１２４が出力光ファイバ１２３に結合されるので、より大出力のレーザ光が出力光として取り出すことができる。
　外部共振器型半導体レーザ１３０において、半導体レーザアレイチップ９１をブロードエリア半導体レーザチップに置き換えることができる。この構成は構造が簡易であるという利点がある。
［第十三実施例］
　図１３に本発明の第十三実施例の外部共振器型半導体レーザ１４０の構成を示す。本実施例は図１１に示した外部共振器型半導体レーザ１２０の変形例である。図１３（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１４０を側面側から見た図である。図１３（ｂ）はヒートシンク１３３上に設けられたマウント１４１、半導体レーザアレイチップ９１、及び、プリズム型反射鏡１４２を、ヒートシンク１３３の上面からみた図である。
　外部共振器型半導体レーザ１４０は、ヒートシンク１３３の冷却面１３４上に複数のマウント１４１が設けられている。各マウント１４１上には半導体レーザアレイチップ９１がジャンクションダウンで設けられている。また、ヒートシンク１３３の冷却面１３４上にプリズム型反射鏡１４２が、各半導体レーザアレイチップ９１に対応して設け羅ら得ている。
　ヒートシンク１３３の上方には、各半導体レーザアレイチップ９１に対応して、シリンドリカルレンズ５１が設けられている。シリンドリカルレンズ５１とレンズ５２の間には、アパーチャ１３１と平面反射鏡１２２を設けられている。アパーチャ１３１は開口部が二次元配置されている。
　外部共振器型半導体レーザ１４０においては、複数の半導体レーザアレイチップ９１から出射した光はプリズム型反射鏡１４２によって反射されて、ヒートシンク１３３の冷却面１３４に対して垂直方向に出射される。複数の半導体レーザアレイチップ９１から出射される光は二次元状に配列されている。
　外部共振器型半導体レーザ１４０では、端面９３と平面反射鏡１２２によってファブリーペロー共振器が形成されている。生成したレーザ光１２４は、レンズ５２によって集光されて出力光としてマルチモード光ファイバ１２３に結合される。
　外部共振器型半導体レーザ１４０では、活性領域９２の長さを長くしてもマウント１４４１の厚さを厚くする必要がない。したがって、活性領域９２が長い半導体レーザアレイチップ９１を用いても、半導体レーザアレイチップ９１を効率よく冷却できる。
外部共振器型半導体レーザ１４０において、半導体レーザアレイチップ９１をブロードエリア半導体レーザチップに置き換えることができる。この構成は構造が簡易であるという利点がある。
［第十四実施例］
　図１４に本発明の第十四実施例の外部共振器型半導体レーザ１５０の構成を示す。本実施例は図１１に示した外部共振器型半導体レーザ１２０の変形例である。図１４（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１５０を上面側から見た図である。図１４（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１５０を側面側から見た図である。図１４（ｂ）は図１４（ａ）を矢印Ｂ側から見た図に相当する。
　外部共振器型半導体レーザ１５０は、ヒートシンク１３３の冷却面１３４上に複数のマウント１３２が設けられている。各マウント１３２上にはブロードエリア半導体レーザチップ１がジャンクションダウンで設けられている。ブロードエリア半導体レーザチップ１は、ブロードエリア半導体レーザチップ１のＹ方向（図１参照）がヒートシンク１３３の冷却面１３４に対して垂直になるように設けられている。
　ヒートシンク１３３上に、各ブロードエリア半導体レーザチップ１に対応してシリンドリカルレンズ５１が設けられている。また、ヒートシンク１３３上に平面反射鏡１２２、シリンドリカルレンズ１５１、及び、１５２が設けられている。さらに、ヒートシンク１３３上にマルチモード光ファイバ１２３がサポート部１５３によって取り付けられている。
　ブロードエリア半導体レーザチップ１の端面３と平面反射鏡１２２によって、ファブリーペロー共振器が形成されている。生成したレーザ光１２４は、シリンドリカルレンズ１５１及び１５２によって集光されて出力光としてマルチモード光ファイバ１２３に結合される。レーザ光１２４は、ヒートシンク１３３の冷却面１３４に対して平行方向に生成されている。
　外部共振器型半導体レーザ１５０の構成によれば、シリンドリカルレンズ５１、平面反射鏡１２２、シリンドリカルレンズ１５１、１５２、及び、マルチモード光ファイバ１２３から成る外部光学系はヒートシンク１３３の冷却面１３４上に形成されている。このため、冷却面１３４は外部光学系をアライメントするための定盤としても機能する。本構成によれば、光学的アライメントが容易であるという利点がある。
［第十五実施例］
　図１５に本発明の第十五実施例の外部共振器型半導体レーザ１６０の構成を示す。本実施例は図１２に示した外部共振器型半導体レーザ１３０の変形例である。図１５（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１６０を上面側から見た図である。図１５（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１６０を側面側から見た図である。
　外部共振器型半導体レーザ１６０は平面反射鏡１２２とマルチモード光ファイバ１２３の代わりに、ファイバーブラッグ回折格子１６１を備えた光ファイバ１６２を設けた。端面９３とファイバーブラッグ回折格子１６１によってファブリーペロー共振器が形成されている。生成したレーザ光１２４は、レンズ５２によって集光されて出力光として光ファイバ１６２に結合される。
　光ファイバ１６２の横モードは単一モード、もしくはマルチモードである。外部共振器型半導体レーザ１６０では、レーザ光１２４の横モードは単一モード、もしくは、マルチモードである。
　外部共振器型半導体レーザ１６０においては、横モードが単一モードのレーザ光を生成できるという利点がある。また、ファイバーブラッグ回折格子１６１によって発振波長を制御できる。構成も簡易である。
　なお、図１３に示した外部共振器型半導体レーザ１４０においても、平面反射鏡１２２とマルチモード光ファイバ１２３の代わりに、ファイバーブラッグ回折格子１６１を備えた光ファイバ１６２を設けることができる。
［第十六実施例］
　図１６に本発明の第十六実施例の外部共振器型半導体レーザ１７０の構成を示す。本実施例は図１１に示した外部共振器型半導体レーザ１２０の変形例である。図１６（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１７０を上面側から見た図であり、図１１（ａ）に対応する。図１６（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１７０を側面側から見た図であり、図１１（ｂ）に対応する。
　図１６に示すように、外部共振器型半導体レーザ１７０は、半導体レーザアレイチップ９１、シリンドリカルレンズ５１、シリンドリカルレンズアレイ１７１、空間フィルタ１７２、シリンドリカルレンズアレイ１７３、平面反射鏡１２２、レンズ５２、及び、マルチモード光ファイバ１２３を備えている。
　図１１のアパーチャ１２１に代えて、シリンドリカルレンズアレイ１７１、空間フィルタ１７２、及び、シリンドリカルレンズアレイ１７３が設けられている。シリンドリカルレンズアレイ１７１は、半導体レーザアレイチップ９１の各活性領域９２からの光を空間フィルタ１７１に結像させる。シリンドリカルレンズアレイ１７３は空間フィルタ１７１からの光を平行光に代えて平面反射鏡１２２に導く。
　外部共振器型半導体レーザ１６０では、半導体レーザアレイチップ９１の端面９３と平面反射鏡１２２によってファブリーペロー共振器が形成されている。生成したレーザ光１２４は、レンズ５２によって集光されて出力光としてマルチモード光ファイバ１２３に結合される。
　空間フィルタ１７２によって光路が制限されるので、レーザ光１２４の横モードは低次化もしくは単一モード化することができる。この原理は図１に示した外部共振器型半導体レーザ１０の原理と同様である。このため、Ｌ／ｗの比率は小さい値でも低次モードもしくは単一モードのレーザ光１２４を得ることができる。
　シリンドリカルレンズアレイ１７１と１７３は、遅相（スロー）軸コリメータとして、広く流通している既製の光学部品を流用できる。遅相（スロー）軸コリメータは、半導体レーザアレイと組み合わせて用いられる光学部品であり、入手が容易であり低コストである。したがって、外部共振器型半導体レーザ１６０では、開発コストと製品製造コストを低減することができる。同様に、シリンドリカルレンズ５１としては、進相（ファースト）軸コリメータとして広く流通している既製の光学部品を用いることができる。
　なお、図１６においてシリンドリカルレンズ５１とシリンドリカルレンズアレイ１７１に代えて球面レンズアレイ（図１におけるレンズ５に相当するレンズのアレイ）を用いることができる。この構成は、外部共振器型半導体レーザ１６０の変形例であり、図１の光学系のアレイ構造となる。
［第十七実施例］
　図１７（ａ）に本発明の第十七実施例の半導体レーザ１８０の構成を示す。半導体レーザ１８０は、導電性のマウント１８１、導電性のサブマウント１８３、ブロードエリア半導体レーザチップ１、絶縁体ブロック１８４、電極１８５、及び、コリメータレンズ１９０を備えている。
　マウント１８１は、段差構造を有する光学系取り付け部１９１を備えている。マウント１８２はねじ穴１８６と１８７を備えている。マウント１８１の光学系取り付け部１９１にはコリメータレンズ１９０が設けられている。
　マウント１８１上にはサブマウント１８３が接着され、サブマウント１８３上にはブロードエリア半導体レーザチップ１が接着されている。マウント１８１上には絶縁体ブロック１８４が接着され、絶縁体ブロック１８４上には電極１８５が接着されている。電極１８５と半導体レーザチップ１８２は導電性のワイヤー１８８によって接続されている。ブロードエリア半導体レーザチップ１からの光はコリメータ１９０によって平行光に変換されてレーザ光１９３として出射する。
　図１７（ｂ）に示すように、マウント１８１はヒートシンク１９６に、二つのねじ１９４を用いて取り付けられている。
　半導体レーザ１８０は、図１４に示した外部共振器型半導体レーザ１５０に適用することができる。半導体レーザ１８０は、マウント１３２、ブロードエリア半導体レーザチップ１、及び、シリンドリカルレンズ５１を代替することができる。
　半導体レーザ１８０は、ねじ１９４によってヒートシンク１９６に取り付けることができるので、組立てが容易であるという利点がある。
　コリメータレンズ１９０の平面部１９２に誘電体多層膜を設けて、特定の波長を反射する部分反射鏡とすることができる。この構成では、半導体レーザ１８０は外部共振器型半導体レーザとして機能する。
　この構成においては、共振器の長さが短いので横モードは比較的高次であるが、発振波長は共帯域化される。したがって、ロッド状、スラブ状、あるいは、ディスク状の固体レーザ媒質の励起光源としては適している。
　また、半導体レーザ１８０の光学系取り付け部１９１にガラス板からなるライトガイドを設けることもできる。この構成は簡易な構造でありながら、レーザ光１９３がマウント１８１によってけられることを防げる。
　取り付け部１９１はマウント１８１上に段差を設けて構成されているが、単純な平面構造とすることもできる。コリメータレンズ１９０が小さい場合やライトガイドを用いる場合は、光学系取り付け部１９１が平面であってもよい。光学系取り付け部１９１が平面である構造は製造が容易である。
［第十八実施例］
　図１８（ａ）に本発明の第十八実施例の半導体レーザ２００の構成を示す。半導体レーザ２００は、導電性のマウント２０１、導電性のサブマウント１８３、半導体レーザアレイチップ９１、絶縁体ブロック１８４、電極１８５、及び、コリメータレンズ２０３を備えている。図１８（ｂ）は半導体レーザ２００のＣ－Ｃ’断面図である。
　マウント１８１は、段差構造を有する光学系取り付け部２０２を備えている。マウント１８２はねじ穴１８６と１８７を備えている。マウント１８１の光学系取り付け部２０２にはコリメータレンズ２０３が設けられている。半導体レーザアレイチップ９１からの光はコリメータレンズ２０３によって平行光に変換されてレーザ光２０４として出射する。
　半導体レーザ１８０は、図１２に示した外部共振器型半導体レーザ１３０に適用することができる。半導体レーザ１８０は、マウント１３２、半導体レーザアレイチップ９１、及び、シリンドリカルレンズ５１を代替することができる。
　半導体レーザ２００は、ねじを用いてヒートシンクに取り付けることができるので、組立てが容易であるという利点がある。
　コリメータレンズ２０３の平面部２０５に誘電体多層膜を設けて、特定の波長を反射する部分反射鏡とすることができる。この構成では、半導体レーザ２００は外部共振器型半導体レーザとして機能する。
　この構成においては、共振器の長さが短いので横モードは比較的高次であるが、発振波長は共帯域化される。したがって、ロッド状、スラブ状、あるいは、ディスク状の固体レーザ媒質の励起光源として適している。
　また、半導体レーザ２００の光学系取り付け部２０２にガラス板からなるライトガイドを設けることもできる。この構成は簡易な構造でありながら、レーザ光２０４がマウント２０１によってけられことを防げる。
　光学系取り付け部２０２はマウント２０１上に段差を設けて構成されているが、単純な平面構造とすることもできる。コリメータレンズ２０３が小さい場合やライトガイドを用いる場合は、取り付け部２０２が平面であってもよい。光学系取り付け部２０２が平面である構造は製造が容易である。
　以下、ここで説明した技術的特徴をまとめておく。
［外部共振器型半導体レーザ（図１）の特徴について］
［技術的特徴１］
　半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
　半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向には、横モードがマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一モードとなる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
　第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
　外部光学系中に半導体レーザチップの基板面内方向の光路を制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴２］
　技術的特徴１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
　前記外部光学系中にレンズが設けられており、このレンズは前記ブロードエリア型半導体レーザからの、前記基板に対して垂直方向の光は平行光に変え、前記基板に対して水平方向の光は空間フィルタの開口部に集光することを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［垂直共振器型面発光レーザ（図２）の特徴について］
［技術的特徴３］
　半導体基板の上に形成された垂直共振器型面発光レーザにおいて、
　基板の上に半導体多層膜ブラッグ回折格子が設けられ、
　半導体多層膜ブラッグ回折格子上に半導体レーザの接合構造が形成され、
　半導体レーザの接合構造の上にコンタクト層と電極が形成され、
　電極の間の光出射部分に無反射コートが施されたことを特徴とする垂直共振器型面発光レーザ。
［技術的特徴４］
　技術的特徴３の垂直共振器型面発光レーザにおいて、前記基板面内方向に横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有していることを特徴とする垂直共振器型面発光レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図２）の特徴について］
［技術的特徴５］
　半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
　半導体レーザチップは技術的特徴３の垂直共振器型面発光レーザであり、
　垂直共振器型面発光レーザの無反射コートが施された面と外部光学系が光学的に結合し、
　外部光学系中に光路を制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［薄膜固体レーザ（図３）の特徴について］
［技術的特徴６］
　薄膜固体レーザチップと共振器光学系を備えた薄膜固体レーザにおいて、
　薄膜固体レーザチップはその面内方向に横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有し、
　薄膜固体レーザチップはヒートシンク上に設けられ、薄膜固体レーザチップのヒートシンク側に高反射率反射鏡が設けられ、薄膜固体レーザチップのヒートシンクとは反対側の面と共振器光学系が光学的に結合し、
　共振器光学系中に光路を制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする薄膜固体レーザ。
［技術的特徴７］
　技術的特徴６の薄膜固体レーザにおいて、
　前記薄膜固体レーザチップは側方励起されていることを特徴とする薄膜固体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図４）の特徴について］
［技術的特徴８］
　半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
　半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向にはマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一となる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
　第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
　外部光学系中にファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図５）の特徴について］
［技術的特徴９］
　半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
　半導体レーザチップは技術的特徴３の垂直共振器型面発光レーザであり、
　垂直共振器型面発光レーザの無反射コートが施された面と外部光学系が光学的に結合し、
　外部光学系中にファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバを備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［薄膜固体レーザ（図６）の特徴について］
［技術的特徴１０］
　薄膜固体レーザチップと共振器光学系を備えた薄膜固体レーザにおいて、
　薄膜固体レーザチップはその面内方向に横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有し、
　薄膜固体レーザチップはヒートシンク上に設けられ、薄膜固体レーザチップのヒートシンク側に高反射率反射鏡が設けられ、薄膜固体レーザチップのヒートシンクとは反対側の面と共振器光学系が光学的に結合し、
　外部光学系中にファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバを備えていることを特徴とする薄膜固体レーザ。
［固体レーザ（図７）の特徴について］
［技術的特徴１１］
　反射鏡、固体レーザ媒体、レンズ、及び、ファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバを設けた固体レーザにおいて、
　固体レーザ媒体はレーザ発振光とは垂直方向の面内において、横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有し、
　固体レーザ媒体とファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバはレンズによって光学的に結合し
　反射鏡とファイバーブラッグ回折格子によって共振器を構成したことを特徴とする固体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図８）の特徴について］
［技術的特徴１２］
　半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
　この半導体レーザチップは複数の活性領域を有する半導体レーザアレイであり、この半導体レーザアレイを構成する各活性領域は基板面内方向には、マルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一となる光閉じ込め機能があり、
　複数の活性領域の間には発振するレーザ光に対して損失を生じさせる領域が設けられており、
　この半導体レーザチップの第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
　第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
　外部光学系中に半導体レーザチップの基板面内方向の光路を制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴１３］
　半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
　この半導体レーザチップは複数の活性領域を有する半導体レーザアレイであり、この半導体レーザアレイを構成する各活性領域は基板面内方向には、マルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一となる光閉じ込め機能があり、
　複数の活性領域の間には光を吸収する非励起領域が設けられており、
　この半導体レーザチップの第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
　第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
　外部光学系中にファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバを備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図９）の特徴について］
［技術的特徴１４］
　半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
　この半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向には、横モードがマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一モードとなる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
　第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
　外部光学系はシリンドリカルレンズと反射鏡を備え、
　シリンドリカルレンズはブロードエリア型半導体レーザの横モードが単一モードとなる方向の光を平行光に変換した後、反射鏡にこの光を導くことを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴１５］
　半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
　この半導体レーザチップは複数の活性領域を有する半導体レーザアレイであり、この半導体レーザアレイを構成する各活性領域は基板面内方向には、マルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一となる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
　第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
　外部光学系はシリンドリカルレンズと反射鏡を備え、
　シリンドリカルレンズはブロードエリア型半導体レーザの横モードが単一モードとなる方向の光を平行光に変換した後、部分反射鏡にこの光を導くことを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１０）の特徴について］
［技術的特徴１６］
　半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
　この半導体レーザチップは技術的特徴３の垂直共振器型面発光レーザであり、
　垂直共振器型面発光レーザの無反射コートが施された面と外部光学系が光学的に結合し、
　外部光学系は反射鏡を備え、
　垂直共振器型面発光レーザと反射鏡によって共振器を形成していることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１１）の特徴について］
［技術的特徴１７］
　半導体レーザアレイチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
　外部光学系は半導体レーザアレイチップの各活性領域に対応したアパーチャを備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴１８］
　技術的特徴１７の外部共振器型半導体レーザにおいて、
　前記外部光学系に、さらに特定波長を反射する反射鏡を設けて共振器を形成したことを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴１９］
　技術的特徴１８の外部共振器型半導体レーザとアクティブファイバを組み合わせたことを特徴とする光ファイバ増幅器。
［技術的特徴２０］
　技術的特徴１４の外部共振器型半導体レーザにおいて、
　前記ブロードエリア半導体レーザチップの活性領域の幅ｗと、前記外部高角系によって形成される共振器の長さＬの比率Ｌ／ｗが１００以上であることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１２）の特徴について］
［技術的特徴２１］
　複数の半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
　半導体レーザチップはヒートシンク上に設けられ、半導体レーザチップから出射光はこのヒートシンクの冷却面に対して略垂直方向に出射されることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴２２］
　技術的特徴２１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
　前記半導体レーザチップは半導体レーザアレイチップであることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴２３］
　技術的特徴２２の外部共振器型半導体レーザにおいて、
　前記外部光学系は半導体レーザアレイチップの各活性領域に対応したアパーチャを備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１３）の特徴について］
［技術的特徴２４］
　技術的特徴２１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
　さらに、前記半導体レーザチップに対応した複数の反射鏡を備え、これらの反射鏡によって、前記半導体レーザチップから出射した光がヒートシンクに対して略垂直方向に出射されることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１４）の特徴について］
［技術的特徴２５］
　複数の半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
　半導体レーザチップはヒートシンク上に設けられ、半導体レーザチップから出射光はこのヒートシンクの冷却面に対して略水平方向に出射されることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１５）の特徴について］
［技術的特徴２６］
　技術的特徴２３の外部共振器型半導体レーザにおいて、
　前記外部光学系は、さらに、ファイバーブラッグ回折格子を設けた光ファイバを備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１６）の特徴について］
［技術的特徴２７］
　技術的特徴１７の外部共振器型半導体レーザにおいて、
　さらに一対のシリンドリカルレンズアレイを備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１７、図１８）の特徴について］
［技術的特徴２８］
　半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、及び、電極を備え、導電性マウント第一の面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に電極を接着し、電極の上面と半導体レーザチップを、導電性ワイヤーを介して接続し、導電性マウントの第二の面に下部電極を接着した半導体レーザにおいて、
　導電性マウントは光学系取り付け部を備え、光学系取り付け部上に光学系が取り付けられ、光学系と半導体レーザチップが光学的に結合していることを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴２９］
　技術的特徴２８の半導体レーザにおいて、
　前記光学系取り付け部は段差構造を有していることを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴３０］
　技術的特徴２８の半導体レーザにおいて、
　前記光学系取り付け部は平面構造を有していることを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴３１］
　技術的特徴２８の半導体レーザにおいて、
　前記光学系はコリメータレンズであることを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴３２］
　技術的特徴３１の半導体レーザにおいて、
　前記コリメータレンズの平面部に部分反射層が設けられており、外部共振器型半導体レーザとして機能することを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴３３］
　技術的特徴３２の半導体レーザと固体レーザ媒質を備えた固体レーザ。
［技術的特徴３４］
　技術的特徴２８の半導体レーザにおいて、
　前記光学系はライトガイドであることを特徴とする半導体レーザ。
１…ブロードエリア半導体レーザチップ、２…活性領域、３…高反射率コートが施された端面、４…無反射コートが施された端面、５…レンズ、６…空間フィルタ、７…シリンドリカルレンズ、８…部分反射鏡、９…スリット状の開口部（アパーチャ）、１０…外部共振器型半導体レーザ、１１…出力光、１２…スラブ状光導波路、１３…コア層、２０…外部共振器型半導体レーザ、２１…外部共振型ＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザ）チップ、２２…基板、２３…半導体多層膜ブラッグ回折格子、２４…活性層、２５…レンズ、２６…空間フィルタ、２７…レンズ、２８…部分反射鏡、２９…ピンホール状の開口部、３１…出力光、３２…下部クラッド層、３３…上部クラッド層、３４…電極、３５…出射光、３６…光出射部、３７…光ファイバ、３８…コア、３９…無反射コート層、４０…薄膜固体レーザ、４１…薄膜固体レーザチップ、４２…活性領域、４３…ヒートシンク、４４…励起光、４５…励起光、４６…高反射率コート層、５０…外部共振器型半導体レーザ、５１…シリンドリカルレンズ、５２…レンズ、５３…出力光ファイバ、５４…ファイバーブラッグ回折格子、５５…レーザ光、６０…外部共振器型半導体レーザ、７０…薄膜固体レーザ、８０…固体レーザ、８１…固体レーザロッド、８２…反射鏡、８３…励起光、８４…励起光、９１…半導体レーザアレイチップ、９２、９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ…活性領域、９３、９４…端面、９５…寄生発振光、９６…非励起領域、１００…外部共振器型半導体レーザ、１０１…部分反射鏡、１０２…出力光、１０３…凹面鏡、１１０…外部共振器型半導体レーザ、１１１…部分反射鏡、１１２…出力光、１２０…外部共振器型半導体レーザ、１２１…アパーチャ、１２２…平面反射鏡、１２３…マルチモード光ファイバ、１２４…（集合的な）レーザ光、１２４ａ…活性領域９２ａに対応するレーザ光、１２４ｂ…活性領域９２ｂに対応するレーザ光、１２４ｃ…活性領域９２ｃに対応するレーザ光、１２４ｄ…活性領域９２ｄに対応するレーザ光、１３０…外部共振器型半導体レーザ、１３１…アパーチャ、１３２…マウント、１３３…ヒートシンク、１３４…ヒートシンク１３３の冷却面、１４０…外部共振器型半導体レーザ、１４１…マウント、１４２…プリズム型反射鏡、１５０…外部共振器型半導体レーザ、１５１、１５２…シリンドリカルレンズ、１５３…サポート部、１６０…外部共振器型半導体レーザ、１６１…ファイバーブラッグ回折格子、１６２…光ファイバ、１７０外部共振器型半導体レーザ、１７１…シリンドリカルレンズアレイ、１７２…空間フィルタ、１７３…シリンドリカルレンズアレイ、１８０…半導体レーザ、１８１…導電性のマウント、１８３…導電性のサブマウント、１８４…絶縁体ブロック、１８５…電極、１８６、１８７…ねじ穴、１８８…導電性のワイヤー、１９０…コリメータレンズ、１９１…光学系取り付け部、１９２…コリメータレンズ１９０の平面部、１９３…レーザ光、１９４…ねじ、１９６…ヒートシンク、２００…半導体レーザ、２０１…導電性のマウント、２０２…光学系取り付け部、２０３…コリメータレンズ、２０４…レーザ光、２０５…コリメータレンズ２０３の平面部。

Claims (15)

  1. 　半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向には、横モードがマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一モードとなる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
    　第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
    　外部光学系中に半導体レーザチップの基板面内方向に対応する光路のみを制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
  2. 　請求項１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　前記空間フィルタはスリット状の開口であることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
  3. 　請求項１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　前記外部光学系中にレンズもしくは凹面鏡が設けられており、このレンズもしくは凹面鏡は前記ブロードエリア型半導体レーザからの、前記基板に対して垂直方向の光は平行光に変え、前記基板に対して水平方向の光は空間フィルタの開口部に集光することを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
  4. 　請求項１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　前記外部光学系中にシリンドリカルレンズもしくはシリンドリカルミラーが設けられており、このシリンドリカルレンズもしくはシリンドリカルミラーは前記空間フィルタからの、前記基板に対して水平方向の光を平行光に変えることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
  5. 　請求項１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　前記外部光学系中に反射鏡を備え、この反射鏡と前記半導体レーザチップの第一の端面がファブリーペロー共振器を形成していることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
  6. 　請求項１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　前記ブロードエリア型半導体レーザは複数の活性領域を有する半導体レーザアレイであり、
    　複数の活性領域の間には光を吸収する非励起領域が設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
  7. 　半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　半導体レーザチップは、基板の上に半導体多層膜ブラッグ回折格子が設けられ、半導体多層膜ブラッグ回折格子上に半導体レーザの接合構造が形成され、半導体レーザの接合構造の上にコンタクト層と電極が形成され、電極の間の光出射部分に無反射コートが施され、基板面内方向に横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有しており、
    　垂直共振器型面発光レーザの無反射コートが施された面と前記外部光学系が光学的に結合し、
    　外部光学系中に光路を制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
  8. 　請求項７の外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　前記空間フィルタはピンホール状の開口であることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
  9. 　請求項７の外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　前記空間フィルタは単一モードの光ファイバもしくは光導波路であることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
  10. 　請求項７の外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　前記外部光学系は、第一のレンズ、第二レンズ、及び、反射鏡を備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
  11. 　請求項７の外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　前記外部光学系は、レンズと凹面鏡を備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
  12. 　請求項９の外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　さらに、ファイバーブラッグ回折格子を備えたことを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
  13. 　請求項１２の外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　前記外部光学系はレンズを備え、このレンズが前記半導体レーザチップからの光を前記光ファイバもしくは光導波路に結合させることを特徴する外部共振器型半導体レーザ。
  14. 　半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向にはマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一となる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
    　第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
    　外部光学系は、シリンドリカルレンズもしくはシリンドリカルミラー、及び、ファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
  15. 　請求項１４の外部共振器型半導体レーザにおいて、
    　前記ブロードエリア型半導体レーザは複数の活性領域を有する半導体レーザアレイであり、
    　複数の活性領域の間には光を吸収する非励起領域が設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
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