JP2851040B2 - レーザ装置 - Google Patents
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Classifications
-
- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
-
- 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
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/1228—Tapered waveguides, e.g. integrated spot-size transformers
-
- 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
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、略平坦な導波管を備えるレーザに関し、よ
り具体的には、レーザ光の伝播方向に沿った導波管が高
ゲイン領域および低ゲイン領域の組合せを変化させて構
成した導波管に関する。
り具体的には、レーザ光の伝播方向に沿った導波管が高
ゲイン領域および低ゲイン領域の組合せを変化させて構
成した導波管に関する。
（ロ）従来の技術 レーザは、エネルギの入力により励起され、接地状態
からより高エネルギ準位となった活性媒質の原子または
分子から、光子を放出させて単色光のコヒーレントな光
を発生させる能力を備えた装置である。かかるレーザ装
置は、密閉往復光路を形成する高反射面によって画成し
た光キャビティまたは共振器を備えており、光キャビテ
ィ内には活性媒質が収容されている。
からより高エネルギ準位となった活性媒質の原子または
分子から、光子を放出させて単色光のコヒーレントな光
を発生させる能力を備えた装置である。かかるレーザ装
置は、密閉往復光路を形成する高反射面によって画成し
た光キャビティまたは共振器を備えており、光キャビテ
ィ内には活性媒質が収容されている。
活性媒質の励起により反転分布が行われると、これと
同時に、接地状態に復帰する励起された原子，分子また
はイオンから光子が放出されることにより、他の励起さ
れた原子，分子またはイオンから同一エネルギの光子が
放出される。その結果、初期の光子は、光キャビティの
反射面内に、エネルギおよび位相同一の光子翼列を形成
する。次いで、この光子翼列の１部が光キャビティの１
または複数の反射面から放電される。
同時に、接地状態に復帰する励起された原子，分子また
はイオンから光子が放出されることにより、他の励起さ
れた原子，分子またはイオンから同一エネルギの光子が
放出される。その結果、初期の光子は、光キャビティの
反射面内に、エネルギおよび位相同一の光子翼列を形成
する。次いで、この光子翼列の１部が光キャビティの１
または複数の反射面から放電される。
レーザの活性媒質の励起は、各種の方法にて行うこと
ができる。しかし、最も一般的な励起方法は、放電を利
用し、半導体レーザのｐ−ｎ接合に電流を流す光ポンピ
ング法である。
ができる。しかし、最も一般的な励起方法は、放電を利
用し、半導体レーザのｐ−ｎ接合に電流を流す光ポンピ
ング法である。
半導体レーザは、ダイオードを形成するｐ−ｎ接合を
備えており、このｐ−ｎ接合は、レーザの活性媒質とし
て作用する。レーザダイオードとも称されかかる装置
は、一般に、ヒ化ガリウムおよびアルミニウムヒ化ガリ
ウム合金のような材料にて製造されている。電気を出力
放射エネルギに転換するレーザの効率は、比較的高く、
例えば、40％を越えることもある。
備えており、このｐ−ｎ接合は、レーザの活性媒質とし
て作用する。レーザダイオードとも称されかかる装置
は、一般に、ヒ化ガリウムおよびアルミニウムヒ化ガリ
ウム合金のような材料にて製造されている。電気を出力
放射エネルギに転換するレーザの効率は、比較的高く、
例えば、40％を越えることもある。
レーザダイオードは一般に、レーザ光を光キャビティ
内の特定領域に閉込める作用をする導波管を備えてい
る。この導波管は、ゲイン誘導構造体、またはインデッ
クス誘導構造体の何れかとすることができる。ゲイン誘
導構造体は、ポンピング電流をレーザダイオードに注入
する間に一時的に形成され、レーザ装置の作動中、熱に
より活性層とクラッド層内に生ずる屈折率勾配に少なく
とも１部起因するものと考えられる。他方、インデック
ス誘導構造体は、ｐ−ｎ接合に対し平行で、ｐ−ｎ接合
に対し平行な領域内に光を閉込める作用をする、固有の
屈折率輪郭を備えている。
内の特定領域に閉込める作用をする導波管を備えてい
る。この導波管は、ゲイン誘導構造体、またはインデッ
クス誘導構造体の何れかとすることができる。ゲイン誘
導構造体は、ポンピング電流をレーザダイオードに注入
する間に一時的に形成され、レーザ装置の作動中、熱に
より活性層とクラッド層内に生ずる屈折率勾配に少なく
とも１部起因するものと考えられる。他方、インデック
ス誘導構造体は、ｐ−ｎ接合に対し平行で、ｐ−ｎ接合
に対し平行な領域内に光を閉込める作用をする、固有の
屈折率輪郭を備えている。
レーザダイオードの導波管は、従来、ストライプの形
態をしており、導波管の幅は、レーザ光の波長に合うよ
うにしてある。かかる形態の場合、最低順位または基本
の横モード作動を行うことができる。しかし、幅広で略
平坦な、いわゆるスラブ導波管を使用することにより、
出力放射エネルギを増大し得ることが認識されている。
かかるスラブ導波管は、一般に、ストライプ導波管の数
十倍の幅を備え、よって、大量の活性材料を収容し、低
い電流およびパワー密度にて、より高出力を発生させる
ことができる。
態をしており、導波管の幅は、レーザ光の波長に合うよ
うにしてある。かかる形態の場合、最低順位または基本
の横モード作動を行うことができる。しかし、幅広で略
平坦な、いわゆるスラブ導波管を使用することにより、
出力放射エネルギを増大し得ることが認識されている。
かかるスラブ導波管は、一般に、ストライプ導波管の数
十倍の幅を備え、よって、大量の活性材料を収容し、低
い電流およびパワー密度にて、より高出力を発生させる
ことができる。
しかし、残念なことに、スラブ導波管は、横モード制
御を失うという望ましくない欠点を伴なう。スラブ導波
管の幅は、多数の横方向モードを支持するのに十分な寸
法であるが、レーザの出力ビームは、導波管の幅に沿っ
て極めて不規則な輪郭を有し、この輪郭は、時間の経過
およびポンピング準位に伴なって変化する。かかるスラ
ブ導波管からの出力ビームの輪郭も微細な欠陥および非
均質性に起因するものである。こうした欠陥および非均
質性の結果、活性領域の一部が相互に半独立的に作用
し、導波管の幅に亘る円滑な強度分布が形成されず、狭
小部分に高輝度の光繊維を備える近視野像を形成する光
繊維化現象が生ずる。現在、レーザ装置のコスト増につ
ながるレーザダイオード製造法を著しく複雑にせずに、
こうした問題点を満足し得るように完全に解決し得る法
は存在しない。
御を失うという望ましくない欠点を伴なう。スラブ導波
管の幅は、多数の横方向モードを支持するのに十分な寸
法であるが、レーザの出力ビームは、導波管の幅に沿っ
て極めて不規則な輪郭を有し、この輪郭は、時間の経過
およびポンピング準位に伴なって変化する。かかるスラ
ブ導波管からの出力ビームの輪郭も微細な欠陥および非
均質性に起因するものである。こうした欠陥および非均
質性の結果、活性領域の一部が相互に半独立的に作用
し、導波管の幅に亘る円滑な強度分布が形成されず、狭
小部分に高輝度の光繊維を備える近視野像を形成する光
繊維化現象が生ずる。現在、レーザ装置のコスト増につ
ながるレーザダイオード製造法を著しく複雑にせずに、
こうした問題点を満足し得るように完全に解決し得る法
は存在しない。
スラブレーザに伴なう上記問題点を解決せんとして各
種型式の多ストライプレーザが開発されている。例え
ば、隣接する平行なストライプレーザの光結合がJ.E.Ri
pper等により、応用物理学レター（Appl.Phys.Lett.）
の17,371（1970）に記載されている。米国特許第4,255,
717号（scifros）は、隣接する複数のストライプレーザ
を備え、何れか１つのストライプに設定した放射の１部
を反らせ、結合して、１または複数の隣接するストライ
プとするレーザ装置を開示している。さらに、非対称状
に偏心させたストライプダイオード配列がD.F.Welch等
により電子工学レター（Electronics Lette.,）21,603
（1985）に記載されている。しかし、こうした技術は全
て、単一のストライプレーザを結合させるものであり、
スラブレーザに伴なう上記問題点を解決するものではな
い。
種型式の多ストライプレーザが開発されている。例え
ば、隣接する平行なストライプレーザの光結合がJ.E.Ri
pper等により、応用物理学レター（Appl.Phys.Lett.）
の17,371（1970）に記載されている。米国特許第4,255,
717号（scifros）は、隣接する複数のストライプレーザ
を備え、何れか１つのストライプに設定した放射の１部
を反らせ、結合して、１または複数の隣接するストライ
プとするレーザ装置を開示している。さらに、非対称状
に偏心させたストライプダイオード配列がD.F.Welch等
により電子工学レター（Electronics Lette.,）21,603
（1985）に記載されている。しかし、こうした技術は全
て、単一のストライプレーザを結合させるものであり、
スラブレーザに伴なう上記問題点を解決するものではな
い。
J.Salzman等は、Appl.Phys.Lett.,49,611（1986）に
て、多数のリッジが面に対し直角の方向に10μｍ程度伸
長する結果、同一の周期的摂動を行なうスラブ導波管を
備えるダイオードレーザについて記述している。このダ
イオードレーザは、性質上、光繊維状であり、ロープ状
の屈折率が略制限された単一遠視野像を形成する。しか
し、こうした技術では、同一の反復的周期性のない状態
にて摂動されるスラブ導波管を備えるレーザダイオード
を提供することはできない。さらに、J.Salzman等は、A
ppl.Phys.Lett.,46,218（1985）にて、両ミラーとも凸
形で、ゲイン領域の横幅が80μｍの接触ストライプにて
画成されたGaAsダイオードレーザの製造および作用につ
いて説明している。このレーザは、注入電流の範囲に亘
り単一の横方向モードにて安定的に作動すると報告され
ている。しかし、このレーザの光キャビティは、高ゲイ
ン領域と低ゲイン領域の組合体を備えていない。
て、多数のリッジが面に対し直角の方向に10μｍ程度伸
長する結果、同一の周期的摂動を行なうスラブ導波管を
備えるダイオードレーザについて記述している。このダ
イオードレーザは、性質上、光繊維状であり、ロープ状
の屈折率が略制限された単一遠視野像を形成する。しか
し、こうした技術では、同一の反復的周期性のない状態
にて摂動されるスラブ導波管を備えるレーザダイオード
を提供することはできない。さらに、J.Salzman等は、A
ppl.Phys.Lett.,46,218（1985）にて、両ミラーとも凸
形で、ゲイン領域の横幅が80μｍの接触ストライプにて
画成されたGaAsダイオードレーザの製造および作用につ
いて説明している。このレーザは、注入電流の範囲に亘
り単一の横方向モードにて安定的に作動すると報告され
ている。しかし、このレーザの光キャビティは、高ゲイ
ン領域と低ゲイン領域の組合体を備えていない。
導波管の幅に亘る位置の作用として、レーザの光キャ
ビティの反射面間にて高ゲイン領域と低ゲイン領域の組
合せを変化させることにより、スラブ導波管を備えるレ
ーザ内にて、横方向モード制御を実現し得ることが分か
った。希望する横方向モードが本来、局部的な横方向の
固有関数輪郭の点で高振幅を有する位置に高ゲインを提
供することにより、こうした希望のモードは、従来導波
管にて支持していたあり余る許容し得るモードから選択
することができる。
ビティの反射面間にて高ゲイン領域と低ゲイン領域の組
合せを変化させることにより、スラブ導波管を備えるレ
ーザ内にて、横方向モード制御を実現し得ることが分か
った。希望する横方向モードが本来、局部的な横方向の
固有関数輪郭の点で高振幅を有する位置に高ゲインを提
供することにより、こうした希望のモードは、従来導波
管にて支持していたあり余る許容し得るモードから選択
することができる。
本発明の１実施態様は、活性媒質を収納する光キャビ
ティと、およびレーザ光を面内に閉込める略平坦な導波
管とを備えるレーザであり、上記導波管は、活性媒質の
高ゲイン領域および低ゲイン領域から成り、レーザ光の
伝播方向に沿った導波管は、高ゲイン領域と低ゲイン領
域の組合せを変化させ、光キャビティの１端から他端ま
での累積ゲインが光の上記伝播方向に対し垂直な、上記
導波管内の線に沿った位置の関数として変化するように
し、および上記変化が同一の反復的周期性を備えず、よ
って、光キャビティの横方向モードの１部がその光キャ
ビティの横方向モードの残部より比較的高ゲインを得ら
れるようにしたものである。
ティと、およびレーザ光を面内に閉込める略平坦な導波
管とを備えるレーザであり、上記導波管は、活性媒質の
高ゲイン領域および低ゲイン領域から成り、レーザ光の
伝播方向に沿った導波管は、高ゲイン領域と低ゲイン領
域の組合せを変化させ、光キャビティの１端から他端ま
での累積ゲインが光の上記伝播方向に対し垂直な、上記
導波管内の線に沿った位置の関数として変化するように
し、および上記変化が同一の反復的周期性を備えず、よ
って、光キャビティの横方向モードの１部がその光キャ
ビティの横方向モードの残部より比較的高ゲインを得ら
れるようにしたものである。
本発明の別の実施態様は、活性媒質を収容する光キャ
ビティと、および面内にレーザ光を閉込める略平坦な導
波管とを備えるレーザであり、上記導波管は、活性媒質
の高ゲイン領域および低ゲイン領域の双方から成り、レ
ーザ光の伝播方向に沿った導波管は、高ゲイン領域と低
ゲイン領域の組合せが変化し、光キャビティの１端から
他端までの累積ゲインが光の上記伝播方向に対し垂直
な、上記導波管の面内の線に沿った１点から隣接する点
ごとに変化し、上記点は、10μｍより大きくない距離に
て上記線に沿って均一の間隔に配設し、および上記累積
ゲインが上記線に沿って１対の隣接点から次の１対の隣
接点ごとに非反復的に変化し、よって、非キャビティの
横方向モードの１部がその光キャビティの横方向モード
の残部より比較的高ゲインを得られるようにしたもので
ある。
ビティと、および面内にレーザ光を閉込める略平坦な導
波管とを備えるレーザであり、上記導波管は、活性媒質
の高ゲイン領域および低ゲイン領域の双方から成り、レ
ーザ光の伝播方向に沿った導波管は、高ゲイン領域と低
ゲイン領域の組合せが変化し、光キャビティの１端から
他端までの累積ゲインが光の上記伝播方向に対し垂直
な、上記導波管の面内の線に沿った１点から隣接する点
ごとに変化し、上記点は、10μｍより大きくない距離に
て上記線に沿って均一の間隔に配設し、および上記累積
ゲインが上記線に沿って１対の隣接点から次の１対の隣
接点ごとに非反復的に変化し、よって、非キャビティの
横方向モードの１部がその光キャビティの横方向モード
の残部より比較的高ゲインを得られるようにしたもので
ある。
本発明の目的は、スラブ導波管を備える改良したレー
ザを提供することである。
ザを提供することである。
本発明の別の目的は、スラブレーザの出力ビームの横
方向モード制御方法を提供することである。
方向モード制御方法を提供することである。
本発明の別の目的は、レーザ内にて使用し得るよう設
計を改良した導波管を提供することである。
計を改良した導波管を提供することである。
本発明の別の目的は、広範囲のレーザの出力パワー準
位に亘って安定した出力ビーム輪郭を有するスラブレー
ザを提供することである。
位に亘って安定した出力ビーム輪郭を有するスラブレー
ザを提供することである。
本発明の別の目的は、光キャビティ内の活性媒質の利
用促進を図ると共に、横方向モード制御を行なうスラブ
レーザを提供することである。
用促進を図ると共に、横方向モード制御を行なうスラブ
レーザを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、出力が制御された横方向
モード構造体を有する製造の容易な半導体スラブレーザ
を提供することである。
モード構造体を有する製造の容易な半導体スラブレーザ
を提供することである。
従来のレーザの作用は第１図に略図で示してある。レ
ーザの活性媒質は、矢印12で示したエネルギ源により励
起される。その結果、分布反転が生じるため、活性媒質
11は、光を放出し、その光は、ミラー13,14によって、
これらミラー13,14が画成する光キャビティ内に閉込め
られる。ミラー13,14により反射された光は、活性媒質
による追加的光の放出を励起し、その結果生じる光子翼
列が光ビーム15を形成する。ビーム15の断面積は、縦方
向モードと称する良好に画成された空間的輪郭を備えて
いる。特に望ましい縦方向モード、即ち、TEMOOモード
は、ビーム径と交錯するガウス強度パターンを備えてい
る。２つのミラーの１方14は、光キャビティ内で発生さ
れた光の一部を伝送し得る設計にしてあり、その結果生
じる出力ビームは、矢印16で示してある。
ーザの活性媒質は、矢印12で示したエネルギ源により励
起される。その結果、分布反転が生じるため、活性媒質
11は、光を放出し、その光は、ミラー13,14によって、
これらミラー13,14が画成する光キャビティ内に閉込め
られる。ミラー13,14により反射された光は、活性媒質
による追加的光の放出を励起し、その結果生じる光子翼
列が光ビーム15を形成する。ビーム15の断面積は、縦方
向モードと称する良好に画成された空間的輪郭を備えて
いる。特に望ましい縦方向モード、即ち、TEMOOモード
は、ビーム径と交錯するガウス強度パターンを備えてい
る。２つのミラーの１方14は、光キャビティ内で発生さ
れた光の一部を伝送し得る設計にしてあり、その結果生
じる出力ビームは、矢印16で示してある。
第２図は、半導体レーザダイオードを示す。この装置
は、第１図に略図で示した従来のレーザの構成要素の全
てを備えている。活性媒質21は、ｎ型半導体22とｐ型半
導体23間のｐ−ｎ結合である。この活性媒質21は、ｐ−
ｎ結合と交錯し、導線24を通り、電極25に達し、さら
に、ダイオードレーザの基部にて脱熱器および接点26に
達する電流によって励起される。レーザキャビティを画
成するミラーは、半導体材料自体を研磨し、またはメサ
状とした端部である。さらに、ダイオードレーザは、レ
ーザの作動中、励起作用を受ける活性媒質部分を収容す
る電極25下方に位置決めした光導波管を備えている。
は、第１図に略図で示した従来のレーザの構成要素の全
てを備えている。活性媒質21は、ｎ型半導体22とｐ型半
導体23間のｐ−ｎ結合である。この活性媒質21は、ｐ−
ｎ結合と交錯し、導線24を通り、電極25に達し、さら
に、ダイオードレーザの基部にて脱熱器および接点26に
達する電流によって励起される。レーザキャビティを画
成するミラーは、半導体材料自体を研磨し、またはメサ
状とした端部である。さらに、ダイオードレーザは、レ
ーザの作動中、励起作用を受ける活性媒質部分を収容す
る電極25下方に位置決めした光導波管を備えている。
本発明は、主として、レーザの光導波管、およびこの
導波管内の高ゲイン領域と低ゲイン領域の組合せに関す
るものであるため、これら２つの特徴のみを第３図乃至
第10図に示してある。
導波管内の高ゲイン領域と低ゲイン領域の組合せに関す
るものであるため、これら２つの特徴のみを第３図乃至
第10図に示してある。
第３図は、第２図に示したようなダイオードレーザの
ストライプまたはチャネル導波管31を示す。レーザの活
性媒質は、導波管31内に収容されており、活性媒質内の
ポンプ領域、または高ゲイン領域は、導波管31の上表面
上のメサ状部分32の下方に位置している。この高ゲイン
領域は、一般に、活性媒質をポンピングするのに使用す
る電極の配設形態によって画成される。導波管31は、イ
ンデックス誘導構造体、またはゲイン誘導構造体の何れ
かとすることができる。インデックス誘導構造体の場
合、誘導管31は、その包囲体、またはクラッド層よりも
屈折率の大きいコアにて構成される。ゲイン誘導構造体
の場合、導波管31は、ポンピング電流が流れ、ポンプ領
域内に大屈折率を発生させるとき形成される。導波管の
コアとそのクラッド層内における屈折率の変化は、一般
に、インデックス誘導体におけるよりもゲイン誘導体に
おける方が１または２桁小さい。それにも拘わらず、ゲ
イン誘導導波管は、通常、レーザダイオードが発生させ
た光を良好に閉込めることができる。第３図に示すよう
なチャネル導波管は、例えば、約１μｍ程度にて発生さ
れたレーザ光の波長と同程度の厚み33および幅34を備え
ている。かかる導波管を使用する場合、得られるレーザ
ビームは、一般に、基本の横方向モードのレーザビーム
となる。換言すれば、各偏光に対し、誘導波は１つしか
ないことになる。かかるチャネル導波管の基本モード
は、単一ローブの近視野および遠視野像を備え、これ
は、ほとんどの用途において最も望ましいものである。
この基本モードは、一般的に、その強度輪郭はガウス分
布またはガウス状分布となる。
ストライプまたはチャネル導波管31を示す。レーザの活
性媒質は、導波管31内に収容されており、活性媒質内の
ポンプ領域、または高ゲイン領域は、導波管31の上表面
上のメサ状部分32の下方に位置している。この高ゲイン
領域は、一般に、活性媒質をポンピングするのに使用す
る電極の配設形態によって画成される。導波管31は、イ
ンデックス誘導構造体、またはゲイン誘導構造体の何れ
かとすることができる。インデックス誘導構造体の場
合、誘導管31は、その包囲体、またはクラッド層よりも
屈折率の大きいコアにて構成される。ゲイン誘導構造体
の場合、導波管31は、ポンピング電流が流れ、ポンプ領
域内に大屈折率を発生させるとき形成される。導波管の
コアとそのクラッド層内における屈折率の変化は、一般
に、インデックス誘導体におけるよりもゲイン誘導体に
おける方が１または２桁小さい。それにも拘わらず、ゲ
イン誘導導波管は、通常、レーザダイオードが発生させ
た光を良好に閉込めることができる。第３図に示すよう
なチャネル導波管は、例えば、約１μｍ程度にて発生さ
れたレーザ光の波長と同程度の厚み33および幅34を備え
ている。かかる導波管を使用する場合、得られるレーザ
ビームは、一般に、基本の横方向モードのレーザビーム
となる。換言すれば、各偏光に対し、誘導波は１つしか
ないことになる。かかるチャネル導波管の基本モード
は、単一ローブの近視野および遠視野像を備え、これ
は、ほとんどの用途において最も望ましいものである。
この基本モードは、一般的に、その強度輪郭はガウス分
布またはガウス状分布となる。
ダイオードレーザからの出力パワーを増大させる従来
の方法は、第４図に示すような幅広の多チャネル導波管
を使用している。レーザの活性媒質は、導波管41内に収
容され、活性媒質内の被励起領域または高ゲイン領域
は、導波管41の上表面の刃状部分42下方に位置してい
る。こうした高ゲイン領域またはチャネルは、ダイオー
ドレーザのｐ−ｎ結合を励起するのに使用する電極の配
設形態により画成される。隣接チャネルは、レーザの出
力波長と同等の距離、またはその数倍の距離だけ間隔を
置いて配設されている。その結果、全てのチャネルは、
光学的に結合され、面内にロックされる。導波管41内に
おける光の伝播方向は、二方向矢印43によって示してあ
る。
の方法は、第４図に示すような幅広の多チャネル導波管
を使用している。レーザの活性媒質は、導波管41内に収
容され、活性媒質内の被励起領域または高ゲイン領域
は、導波管41の上表面の刃状部分42下方に位置してい
る。こうした高ゲイン領域またはチャネルは、ダイオー
ドレーザのｐ−ｎ結合を励起するのに使用する電極の配
設形態により画成される。隣接チャネルは、レーザの出
力波長と同等の距離、またはその数倍の距離だけ間隔を
置いて配設されている。その結果、全てのチャネルは、
光学的に結合され、面内にロックされる。導波管41内に
おける光の伝播方向は、二方向矢印43によって示してあ
る。
第４図に示した形式の多チャネル導波管に伴なう大き
な問題点は、これを使用するレーザからの出力ビームが
不規則なパターンとなることである。この出力ビーム
は、一般的に、ランダムおよび不規則な微細構造体が重
ね合わされる２つの大きいローブに分割されている。最
高程度の横方向モードがレーザ作用に対する最頻出のゲ
インを有し、他のモードを支配しているため、この界分
割が行われる。かかる出力ビームは、従来の多くの用途
に望まれる、単一の鋭角な点に収束させることができな
い。
な問題点は、これを使用するレーザからの出力ビームが
不規則なパターンとなることである。この出力ビーム
は、一般的に、ランダムおよび不規則な微細構造体が重
ね合わされる２つの大きいローブに分割されている。最
高程度の横方向モードがレーザ作用に対する最頻出のゲ
インを有し、他のモードを支配しているため、この界分
割が行われる。かかる出力ビームは、従来の多くの用途
に望まれる、単一の鋭角な点に収束させることができな
い。
励起量を導波管の幅と交錯する位置の関数として設定
したならば、幅広の導波管内の上記界分割を軽減し、ま
たは解消できることが分かった。これは、光の伝播方向
の励起長さを導波管の幅と交錯する位置の関数として変
化させることによりダイオードレーザ内にて都合良く行
うことができる。例えば、第５図は、本発明の１実施態
様による略平坦な導波管内の高ゲイン領域および低ゲイ
ン領域を示す。活性媒質は、導波管51内に収容されてお
り、活性媒質内の高ゲイン領域は、導波管51の上表面の
メサ状部分52下方に位置している。導波管51内の光の伝
播方向は、二方向矢印54にて示してある。レーザダイオ
ードにおいて、高ゲイン領域は、勿論、活性媒質の励起
に使用する電極の形状により画成される。導波管51の上
表面のメサ状部分53下方に位置決めされた低ゲイン領域
は、高ゲイン領域より低準位にて励起され、希望するな
らば、低ゲイン領域の励起準位は０とすることもでき
る。
したならば、幅広の導波管内の上記界分割を軽減し、ま
たは解消できることが分かった。これは、光の伝播方向
の励起長さを導波管の幅と交錯する位置の関数として変
化させることによりダイオードレーザ内にて都合良く行
うことができる。例えば、第５図は、本発明の１実施態
様による略平坦な導波管内の高ゲイン領域および低ゲイ
ン領域を示す。活性媒質は、導波管51内に収容されてお
り、活性媒質内の高ゲイン領域は、導波管51の上表面の
メサ状部分52下方に位置している。導波管51内の光の伝
播方向は、二方向矢印54にて示してある。レーザダイオ
ードにおいて、高ゲイン領域は、勿論、活性媒質の励起
に使用する電極の形状により画成される。導波管51の上
表面のメサ状部分53下方に位置決めされた低ゲイン領域
は、高ゲイン領域より低準位にて励起され、希望するな
らば、低ゲイン領域の励起準位は０とすることもでき
る。
第５図に示した実施態様において、光の伝播方向に沿
って導波管の１端から他端までの累積ゲインは、光の伝
播方向に対し垂直な、導波管の面内における線に沿った
位置の関数として測定した場合、導波管の中心付近にて
最大となり、導波管の端縁に向けて徐々に減少する。こ
の実施態様において、最高のポンピング準位は、導波管
51の幅55と交錯する略中間の位置にあり、この中間点に
おける強度は比較的高いことが望ましい。従って、基本
モード、即ち、ガウス分布状モードが望ましく、出力ビ
ーム輪郭は、中心部にて最高の強度となるであろう。本
発明を限定しないが、高ゲイン領域と低ゲイン領域間の
境界が導波管51の幅55と交錯する位置の１−コサイン関
数または放物関数である場合、基本モードが最も望まし
いと考えられる。
って導波管の１端から他端までの累積ゲインは、光の伝
播方向に対し垂直な、導波管の面内における線に沿った
位置の関数として測定した場合、導波管の中心付近にて
最大となり、導波管の端縁に向けて徐々に減少する。こ
の実施態様において、最高のポンピング準位は、導波管
51の幅55と交錯する略中間の位置にあり、この中間点に
おける強度は比較的高いことが望ましい。従って、基本
モード、即ち、ガウス分布状モードが望ましく、出力ビ
ーム輪郭は、中心部にて最高の強度となるであろう。本
発明を限定しないが、高ゲイン領域と低ゲイン領域間の
境界が導波管51の幅55と交錯する位置の１−コサイン関
数または放物関数である場合、基本モードが最も望まし
いと考えられる。
第６図は、本発明の好適実施態様に依る略平坦な導波
管内の高ゲイン領域および低ゲイン領域を示す。活性媒
質は導波管61内に収容され、活性媒質内の高ゲイン領域
は、導波管61の上表面のメサ状部分62下方に位置してい
る。低ゲイン領域は、メサ状でない、例えば63で示すよ
うな導波管61の上表面のこうした部分下方に位置してい
る。導波管61内における光の伝播方向は、二方向矢印64
にて示してある。
管内の高ゲイン領域および低ゲイン領域を示す。活性媒
質は導波管61内に収容され、活性媒質内の高ゲイン領域
は、導波管61の上表面のメサ状部分62下方に位置してい
る。低ゲイン領域は、メサ状でない、例えば63で示すよ
うな導波管61の上表面のこうした部分下方に位置してい
る。導波管61内における光の伝播方向は、二方向矢印64
にて示してある。
第６図の導波管は、第５図の導波管と同一であるが、
第５図の低ゲイン領域に代えて光の伝播方向に対し平行
な複数の高ゲイン領域および低ゲイン領域を交互にスト
ライプに配設した点が異なっている。こうしたストライ
プは、レーザの作動中に生ずる可能性のある望ましくな
い光繊維化を防止する作用をする。勿論、かかる光繊維
化は、レーザ作用を活性媒質の単一の狭い光繊維内に止
め、活性媒質の他部分ではレーザ作用が行われないよう
にする。第６図に示すようにストライプの高ゲイン領域
と低ゲイン領域を交互に配設することは、光の伝播方向
に沿って光ビームを整合させる空間フイルタとして作用
する。従って、光繊維化が生じた場合、多数の高ゲイン
領域ストライプにより、レーザ作用は、単一の光繊維で
はなく多数の光繊維内にて生じ、よって、レーザ作用を
受ける活性媒質の量は最大となる。こうした高ゲイン領
域ストライプの幅および間隔は、それほど厳密にする必
要はないが、（ａ）幅は約１乃至10μｍの範囲、特に約
２乃至６μｍの範囲とすることが望ましく、（ｂ）間隔
は約２乃至20μｍの範囲、特に約３乃至10μｍの範囲と
することが望ましい。
第５図の低ゲイン領域に代えて光の伝播方向に対し平行
な複数の高ゲイン領域および低ゲイン領域を交互にスト
ライプに配設した点が異なっている。こうしたストライ
プは、レーザの作動中に生ずる可能性のある望ましくな
い光繊維化を防止する作用をする。勿論、かかる光繊維
化は、レーザ作用を活性媒質の単一の狭い光繊維内に止
め、活性媒質の他部分ではレーザ作用が行われないよう
にする。第６図に示すようにストライプの高ゲイン領域
と低ゲイン領域を交互に配設することは、光の伝播方向
に沿って光ビームを整合させる空間フイルタとして作用
する。従って、光繊維化が生じた場合、多数の高ゲイン
領域ストライプにより、レーザ作用は、単一の光繊維で
はなく多数の光繊維内にて生じ、よって、レーザ作用を
受ける活性媒質の量は最大となる。こうした高ゲイン領
域ストライプの幅および間隔は、それほど厳密にする必
要はないが、（ａ）幅は約１乃至10μｍの範囲、特に約
２乃至６μｍの範囲とすることが望ましく、（ｂ）間隔
は約２乃至20μｍの範囲、特に約３乃至10μｍの範囲と
することが望ましい。
第７図は、本発明の別の好適実施態様による略平坦な
導波管内の高ゲイン領域および低ゲイン領域を示す。活
性媒質は、導波管71内に収容されており、活性媒質内の
高ゲイン領域は、導波管71の上表面のメサ状部分72下方
に位置決めされている。低ゲイン領域は、メサ状として
いない導波管71の上表面の部分73下方に位置している。
導波管71内の光の伝播方向は二方向矢印74にて示してあ
る。
導波管内の高ゲイン領域および低ゲイン領域を示す。活
性媒質は、導波管71内に収容されており、活性媒質内の
高ゲイン領域は、導波管71の上表面のメサ状部分72下方
に位置決めされている。低ゲイン領域は、メサ状として
いない導波管71の上表面の部分73下方に位置している。
導波管71内の光の伝播方向は二方向矢印74にて示してあ
る。
第７図の導波管は第５図の導波管と同一であるが、第
５図の高ゲイン領域の１方に代えて、光の伝播方向に平
行な高ゲイン領域および低ゲイン領域の複数のストライ
プを交互に配設してある。第６図に示した導波管と同
様、第７図の高ゲイン領域および低ゲイン領域ストライ
プを相互に配設することは、光の伝播方向に沿ったレー
ザの光ビームを整合させる空間フイルタとして作用す
る。従って、光繊維化が生じた場合、多数の高ゲイン領
域ストライプにより、レーザ作用は、単一の光繊維では
なく、多数の光繊維内にて生じ、よって、レーザ作用を
受ける活性媒質の量が最大となる。こうしたストライプ
の幅および間隔はそれほど厳密にする必要はない。しか
し、（ａ）幅は、約１乃至10μｍの範囲、特に、約２乃
至６μｍの範囲とすることが望ましく、（ｂ）間隔は、
約２乃至20μｍの範囲、特に、約３乃至10μｍの範囲と
することが望ましい。
５図の高ゲイン領域の１方に代えて、光の伝播方向に平
行な高ゲイン領域および低ゲイン領域の複数のストライ
プを交互に配設してある。第６図に示した導波管と同
様、第７図の高ゲイン領域および低ゲイン領域ストライ
プを相互に配設することは、光の伝播方向に沿ったレー
ザの光ビームを整合させる空間フイルタとして作用す
る。従って、光繊維化が生じた場合、多数の高ゲイン領
域ストライプにより、レーザ作用は、単一の光繊維では
なく、多数の光繊維内にて生じ、よって、レーザ作用を
受ける活性媒質の量が最大となる。こうしたストライプ
の幅および間隔はそれほど厳密にする必要はない。しか
し、（ａ）幅は、約１乃至10μｍの範囲、特に、約２乃
至６μｍの範囲とすることが望ましく、（ｂ）間隔は、
約２乃至20μｍの範囲、特に、約３乃至10μｍの範囲と
することが望ましい。
第８図は、本発明の別の実施態様に依る略平坦な導波
管内の高ゲイン領域および低ゲイン領域を示す。活性媒
質は、導波管81内に収容されており、活性媒質内の高ゲ
イン領域は、導波管81の上表面のメサ状部分82下方に位
置決めしてある。低ゲイン領域は、導波管81の上表面の
部分83下方に位置している。導波管81内の光の伝播方向
は、二方向矢印84にて示してある。
管内の高ゲイン領域および低ゲイン領域を示す。活性媒
質は、導波管81内に収容されており、活性媒質内の高ゲ
イン領域は、導波管81の上表面のメサ状部分82下方に位
置決めしてある。低ゲイン領域は、導波管81の上表面の
部分83下方に位置している。導波管81内の光の伝播方向
は、二方向矢印84にて示してある。
第８図に示した実施態様において、光の伝播方向に対
し垂直な、導波管の面内の線に沿った位置の関数とし
て、測定した場合、光の伝播方向に沿った導波管の１端
から他端までの累積ゲインは、導波管の中心付近にて最
大となり、導波管の端縁に向けて徐々に減少する。この
形態の結果、可能な限り高順位のモードを発生させ、よ
って、広い間隔にて分離した２つの強度ピークを有する
出力ビームを発生させることができる。この出力ビーム
は、第４図に示した形式の従来の多チャネル導波管から
得られるものと同様である。しかし、第８図の導波管か
らの出力ビームは、より均一に最高順位のモードであ
り、多数のランダムおよび不規則微細構造体がその上に
重ね合わされることはない。
し垂直な、導波管の面内の線に沿った位置の関数とし
て、測定した場合、光の伝播方向に沿った導波管の１端
から他端までの累積ゲインは、導波管の中心付近にて最
大となり、導波管の端縁に向けて徐々に減少する。この
形態の結果、可能な限り高順位のモードを発生させ、よ
って、広い間隔にて分離した２つの強度ピークを有する
出力ビームを発生させることができる。この出力ビーム
は、第４図に示した形式の従来の多チャネル導波管から
得られるものと同様である。しかし、第８図の導波管か
らの出力ビームは、より均一に最高順位のモードであ
り、多数のランダムおよび不規則微細構造体がその上に
重ね合わされることはない。
第９図は、本発明のさらに別の実施態様による略平坦
な導波管内における高ゲイン領域および低ゲイン領域を
示す。活性媒質は、導波管91内に収容され、活性媒質内
の高ゲイン領域は、導波管91の上表面のメサ状部分92下
方に位置決めされている。低ゲイン領域は、導波管91の
上表面の部分93下方に位置している。光の伝播方向は二
方向矢印94にて示してある。この実施態様は、第５図と
略同様であるが、光の伝播方向に沿った導波管の１端か
ら他端までの累積ゲイン（ここでゲインは、反対距離の
単位体を有するとみなす）は、光の伝播方向に対し垂直
な、導波管の面内の線に沿った位置の線形関数である点
が異なる。第５図の実施態様において、この関係は非直
線状となる。
な導波管内における高ゲイン領域および低ゲイン領域を
示す。活性媒質は、導波管91内に収容され、活性媒質内
の高ゲイン領域は、導波管91の上表面のメサ状部分92下
方に位置決めされている。低ゲイン領域は、導波管91の
上表面の部分93下方に位置している。光の伝播方向は二
方向矢印94にて示してある。この実施態様は、第５図と
略同様であるが、光の伝播方向に沿った導波管の１端か
ら他端までの累積ゲイン（ここでゲインは、反対距離の
単位体を有するとみなす）は、光の伝播方向に対し垂直
な、導波管の面内の線に沿った位置の線形関数である点
が異なる。第５図の実施態様において、この関係は非直
線状となる。
第10図は、本発明のさらに別の実施態様における略平
坦な導波管内の高ゲイン領域および低ゲイン領域を示
す。活性媒質は、導波管101内に収容されており、活性
媒質内の高ゲイン領域は、導波管101の上表面のメサ状
部分102下方に位置決めされている。活性媒質内の低ゲ
イン領域は、メサ状としていない導波管101の上表面の
部分103下方に位置している。導波管101内での光の伝播
方向は、二方向矢印104で示してある。
坦な導波管内の高ゲイン領域および低ゲイン領域を示
す。活性媒質は、導波管101内に収容されており、活性
媒質内の高ゲイン領域は、導波管101の上表面のメサ状
部分102下方に位置決めされている。活性媒質内の低ゲ
イン領域は、メサ状としていない導波管101の上表面の
部分103下方に位置している。導波管101内での光の伝播
方向は、二方向矢印104で示してある。
第10図の導波管は、第６図の導波管と略同一である
が、第10図の低ゲインストライプ103は、長方形である
のに対し、第６図では各低ゲインの両側は非平行状であ
る点が異なる。第６図および第７図に示す導波管におけ
るように、第10図の相互に配設した高ゲイン領域および
低ゲイン領域ストライプは、光の伝播方向に沿ってレー
ザの光ビームを整合させる空間フイルタとして作用す
る。
が、第10図の低ゲインストライプ103は、長方形である
のに対し、第６図では各低ゲインの両側は非平行状であ
る点が異なる。第６図および第７図に示す導波管におけ
るように、第10図の相互に配設した高ゲイン領域および
低ゲイン領域ストライプは、光の伝播方向に沿ってレー
ザの光ビームを整合させる空間フイルタとして作用す
る。
本発明の実施に際し、光キャビティの１端から他端ま
での累積ゲインは、レーザ光の伝播方向に対し垂直な、
導波管の面内の線に沿った関数として変化し、この変化
は、同一の反復的周期性がなない。勿論、この累積ゲイ
ンの変化を周期的にすることは可能であるが、累積ゲイ
ンのピークからピークまで、または最低値から最低値ま
で測定した期間の周期は、導波管の幅が上述の線と交錯
する次の期間には反復されない。例えば、第６図、第７
図および第10図に示した導波管は、高ゲイン領域および
低ゲイン領域ストライプを有するため、累積ゲインは周
期性を備えるに至る。しかし、所定の期間に至る累積ゲ
インの変化は、導波管の幅が交錯される次の期間には反
復されない。
での累積ゲインは、レーザ光の伝播方向に対し垂直な、
導波管の面内の線に沿った関数として変化し、この変化
は、同一の反復的周期性がなない。勿論、この累積ゲイ
ンの変化を周期的にすることは可能であるが、累積ゲイ
ンのピークからピークまで、または最低値から最低値ま
で測定した期間の周期は、導波管の幅が上述の線と交錯
する次の期間には反復されない。例えば、第６図、第７
図および第10図に示した導波管は、高ゲイン領域および
低ゲイン領域ストライプを有するため、累積ゲインは周
期性を備えるに至る。しかし、所定の期間に至る累積ゲ
インの変化は、導波管の幅が交錯される次の期間には反
復されない。
本発明の１実施態様において、光キャビティの１端か
ら他端までの累積ゲインは、光の伝播方向に対し垂直
な、導波管の面内の線に沿った１点から隣接点ごとに変
化し、前記点は、上記線に沿って均一な間隔にて配設さ
れており、および上記累積ゲインは、上記線沿って、１
対の隣接点から次の対の隣接点ごとに非反復的に変化す
る。これら隣接点間の距離は、10μｍ、特に、５μｍ以
上でないことが望ましく、さらに、１μｍ以上でないこ
とが最適である。
ら他端までの累積ゲインは、光の伝播方向に対し垂直
な、導波管の面内の線に沿った１点から隣接点ごとに変
化し、前記点は、上記線に沿って均一な間隔にて配設さ
れており、および上記累積ゲインは、上記線沿って、１
対の隣接点から次の対の隣接点ごとに非反復的に変化す
る。これら隣接点間の距離は、10μｍ、特に、５μｍ以
上でないことが望ましく、さらに、１μｍ以上でないこ
とが最適である。
本発明の好適実施態様において、累積ゲインは、レー
ザ光の伝播方向に対し垂直な、上記導波管の面内の線に
沿った位置の関数として連続的に変化し、第５図および
第７図乃至第９図は、この実施態様の例を示す。希望で
あれば、この連続的変化は、第５図、第８図および第９
図に示すように導波管の幅全体に亘って滑らかな変化と
するか、または、連続的な変化は、第６図および第７図
に示すように、１または複数の急激な変化によって中断
される滑らかな変化とすることができる。第６図、第７
図および第10図に示すように、累積ゲインは、導波管の
幅に至る上記線に沿った位置のステップ関数として変化
させることができる。
ザ光の伝播方向に対し垂直な、上記導波管の面内の線に
沿った位置の関数として連続的に変化し、第５図および
第７図乃至第９図は、この実施態様の例を示す。希望で
あれば、この連続的変化は、第５図、第８図および第９
図に示すように導波管の幅全体に亘って滑らかな変化と
するか、または、連続的な変化は、第６図および第７図
に示すように、１または複数の急激な変化によって中断
される滑らかな変化とすることができる。第６図、第７
図および第10図に示すように、累積ゲインは、導波管の
幅に至る上記線に沿った位置のステップ関数として変化
させることができる。
本発明の目的上、レーザミラーの位置はそれほど厳密
にする必要はない。第５図乃至第10図を参照すると、ミ
ラーは、導波管の端部または光の伝播路に沿った、上記
端部から距離のある点に設けることができる。これらミ
ラーは従来の任意の形式とすることができる。しかし、
ダイオードレーザの場合、ミラーは、製造が容易である
ため平面とすることが望ましい。
にする必要はない。第５図乃至第10図を参照すると、ミ
ラーは、導波管の端部または光の伝播路に沿った、上記
端部から距離のある点に設けることができる。これらミ
ラーは従来の任意の形式とすることができる。しかし、
ダイオードレーザの場合、ミラーは、製造が容易である
ため平面とすることが望ましい。
本発明の略平坦な導波管は、従来通りの任意の厚みと
することができる。例えば、レーザダイオードの場合、
この導波管の厚みは、約10μｍ以下、特に約５μｍ以下
とすることが望ましく、約２μｍ以下であれば最適であ
る。導波管内の光の伝播方向に対し垂直な、導波管の面
内の線に沿って測定した導波管の幅は、それほど厳密に
する必要はないが、レーザダイオードの場合、少なくと
も約10μｍ、特に少なくとも約50μｍとすることが望ま
しく、少なくとも約100μｍとすれば最適である。光の
伝播方向に沿って測定した導波管の長さは、それほど厳
密にする必要はなく、従来通りの任意の値でよい。
することができる。例えば、レーザダイオードの場合、
この導波管の厚みは、約10μｍ以下、特に約５μｍ以下
とすることが望ましく、約２μｍ以下であれば最適であ
る。導波管内の光の伝播方向に対し垂直な、導波管の面
内の線に沿って測定した導波管の幅は、それほど厳密に
する必要はないが、レーザダイオードの場合、少なくと
も約10μｍ、特に少なくとも約50μｍとすることが望ま
しく、少なくとも約100μｍとすれば最適である。光の
伝播方向に沿って測定した導波管の長さは、それほど厳
密にする必要はなく、従来通りの任意の値でよい。
本発明の導波管は、従来の任意の型式によるレーザの
構成要素として使用することができる。従って、従来の
任意の活性媒質およびポンピング技術を利用することが
できる。適当なポンピング技術には光学的ポンピング
法、および半導体ダイオードレーザに電流を通す法があ
るが、これらにのみ限定されるものではない。
構成要素として使用することができる。従って、従来の
任意の活性媒質およびポンピング技術を利用することが
できる。適当なポンピング技術には光学的ポンピング
法、および半導体ダイオードレーザに電流を通す法があ
るが、これらにのみ限定されるものではない。
本発明の極めて好適な実施態様は、ダイオードレーザ
の構成要素として、本発明の導波管を利用することであ
る。適当なダイオードレーザには、単純なｐ−ｎ結合、
ヘテロ構造、および多量子ウエル二重ヘテロ構造を備え
るものがあるが、これらにのみ限定されるものでない。
ダイオードレーザは、レーザの活性媒質として使用する
のに適した従来の任意の半導体材料にて構成することが
できる。最も一般的に使用されている半導体材料は、ヒ
化ガリウム（GaAs）およびアルミニウム対ガリウムの原
子量の比を変化させることができる場合には、アルミニ
ウムヒ化ガリウム合金（AlXGa1-XAS）がある。アルミニ
ウムヒ化ガリウムの多量子ウエルまたは超格子が特に有
用である。従って、かかる半導体材料の採用が望まし
い。他の適当な半導体材料としてはInGaAsp,InAsp,GaAl
p,GaAlsbおよびpbSnTeがあるが、これらにのみ限定され
るものではない。
の構成要素として、本発明の導波管を利用することであ
る。適当なダイオードレーザには、単純なｐ−ｎ結合、
ヘテロ構造、および多量子ウエル二重ヘテロ構造を備え
るものがあるが、これらにのみ限定されるものでない。
ダイオードレーザは、レーザの活性媒質として使用する
のに適した従来の任意の半導体材料にて構成することが
できる。最も一般的に使用されている半導体材料は、ヒ
化ガリウム（GaAs）およびアルミニウム対ガリウムの原
子量の比を変化させることができる場合には、アルミニ
ウムヒ化ガリウム合金（AlXGa1-XAS）がある。アルミニ
ウムヒ化ガリウムの多量子ウエルまたは超格子が特に有
用である。従って、かかる半導体材料の採用が望まし
い。他の適当な半導体材料としてはInGaAsp,InAsp,GaAl
p,GaAlsbおよびpbSnTeがあるが、これらにのみ限定され
るものではない。
本発明の実施に際し、高ゲイン領域および低ゲイン領
域の所要の組合せを備える限り、従来の任意の導波管を
使用することができる。例えば、ダイオードレーザの場
合、適当な導波管は、従来型式によるゲイン誘導構造体
およびインデックス誘導構造体の双方を備えている。適
当なインデックス誘導構造体は、不純物輪郭または材料
の組成変化の何れかにて作り出されるものがあるが、こ
れにのみ限定されるものではない。
域の所要の組合せを備える限り、従来の任意の導波管を
使用することができる。例えば、ダイオードレーザの場
合、適当な導波管は、従来型式によるゲイン誘導構造体
およびインデックス誘導構造体の双方を備えている。適
当なインデックス誘導構造体は、不純物輪郭または材料
の組成変化の何れかにて作り出されるものがあるが、こ
れにのみ限定されるものではない。
本発明を実施する場合、導波管内の低ゲイン領域は、
高ゲイン領域よりも低準位にて励起されることが理解で
きよう。希望であれば、低ゲイン領域は、非励起状態と
し、従って、そのゲインが０または略０であるようにす
ることができる。
高ゲイン領域よりも低準位にて励起されることが理解で
きよう。希望であれば、低ゲイン領域は、非励起状態と
し、従って、そのゲインが０または略０であるようにす
ることができる。
第１図は、従来のレーザの略図、 第２図は、ｐ−ｎ接合および埋込んだ導波管を有する単
一ストライプの半導体レーザダイオードの斜視図、 第３図は、第２図に示したレーザダイオードの導波管部
分の斜視図、 第４図は、従来技術による多ストライプ半導体レーザダ
イオードの導波管の斜視図、 第５図は、本発明による装置の導波管の斜視図、 第６図は、本発明の第２実施態様による導波管の斜視
図、 第７図は、本発明の第３実施態様による導波管の斜視
図、 第８図は、本発明の第４実施態様による導波管の斜視
図、 第９図は、本発明の第５実施態様による導波管の斜視
図、および 第10図は、本発明の第６実施態様による導波管の斜視図
である。 （主要符号の説明） 11…活性媒質,12…エネルギ源 13,14…ミラー、15…光ビーム 16…出力ビーム、21…活性媒質 24…導線、25…電極 26…接点、31…チャネル導波管 32…メサ状部分、41…導波管 51…導波管、52…光の伝播方向
一ストライプの半導体レーザダイオードの斜視図、 第３図は、第２図に示したレーザダイオードの導波管部
分の斜視図、 第４図は、従来技術による多ストライプ半導体レーザダ
イオードの導波管の斜視図、 第５図は、本発明による装置の導波管の斜視図、 第６図は、本発明の第２実施態様による導波管の斜視
図、 第７図は、本発明の第３実施態様による導波管の斜視
図、 第８図は、本発明の第４実施態様による導波管の斜視
図、 第９図は、本発明の第５実施態様による導波管の斜視
図、および 第10図は、本発明の第６実施態様による導波管の斜視図
である。 （主要符号の説明） 11…活性媒質,12…エネルギ源 13,14…ミラー、15…光ビーム 16…出力ビーム、21…活性媒質 24…導線、25…電極 26…接点、31…チャネル導波管 32…メサ状部分、41…導波管 51…導波管、52…光の伝播方向
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−156381（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−11400（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−52186（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−987（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18 H01S 3/06
Claims (20)
- 【請求項１】活性媒質と、レーザ光を一つの面内に閉込
める略平坦な導波管とを含むレーザであって、 前記導波管が、活性媒質の高ゲイン領域および低ゲイン
領域の双方を備え、 レーザ光の伝播方向に沿った導波管が、高ゲイン領域と
低ゲイン領域との種々の組合せから構成され、光キャビ
ティの一端から他端までの累積ゲインが、光の前記伝播
方向に対して直角の前記導波管の面内の線に沿った各点
の一点から隣接点へと移るに従って変化し、および 前記累積ゲインが、前記線に沿った一つの点から次の隣
接点に移るごとに非反復的に単調に増加するか又は単調
に減少するように連続的に変化し、よって、光キャビテ
ィの横方向モードの一部分が前記光キャビティの横方向
モードの残りの部分よりも比較的高いゲインを得るよう
にしたことを特徴とするレーザ。 - 【請求項２】前記累積ゲインが、前記導波管の面内の前
記線に沿った位置の関数として連続的に変化することを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載したレーザ。 - 【請求項３】前記累積ゲインが、前記導波管の面内の前
記線に沿った位置のステップ関数として変化することを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載したレーザ。 - 【請求項４】前記低ゲイン領域のゲインが０であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載したレーザ。 - 【請求項５】前記活性媒質が少なくとも１つの半導体材
料を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
したレーザ。 - 【請求項６】前記活性媒質が、ヒ素ガリウムおよびAlXG
a1-XAsの組成のアルミニウムヒ素ガリウム合金からなる
群から選択した少なくとも１つの半導体材料を含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載したレーザ。 - 【請求項７】前記活性媒質が、AlXGa1-XAsの組成の少な
くとも１個のアルミニウムヒ素ガリウム合金からなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載したレー
ザ。 - 【請求項８】前記活性媒質が超格子であることを特徴と
する特許請求の範囲第７項に記載したレーザ。 - 【請求項９】前記導波管がゲイン誘導構造体であること
を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載したレーザ。 - 【請求項１０】前記導波管がインデックス誘導構造体で
あることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載した
レーザ。 - 【請求項１１】前記インデックス誘導構造体を不純物輪
郭によって形成することを特徴とする特許請求の範囲第
10項に記載したレーザ。 - 【請求項１２】前記インデックス誘導構造体を材料組成
を変化させることにより形成することを特徴とする特許
請求の範囲第10項に記載したレーザ。 - 【請求項１３】前記導波管が、少なくとも部分的に、交
互に配設した複数の高ゲイン領域および低ゲイン領域か
らなるストライプによって構成され、且つ同ストライプ
が光の前記伝播方向に対し平行であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載したレーザ。 - 【請求項１４】前記累積ゲインが、前記光の伝播方向に
対して直角の前記導波管の面内の前記線に沿った位置の
関数として測定した場合、導波管の中心付近にて最大と
なり、導波管の端縁方向に沿って徐々に減少することを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載したレーザ。 - 【請求項１５】高ゲイン領域と低ゲイン領域との間の境
界が、前記光の伝播方向に対して直角の前記線に沿った
位置の（１−コサイン（１−cosine））関数であること
を特徴とする特許請求の範囲第14項に記載したレーザ。 - 【請求項１６】高ゲイン領域と低ゲイン領域との間の境
界が、前記光の伝播方向に対して直角の前記線に沿った
位置の放物関数であることを特徴とする特許請求の範囲
第14項に記載したレーザ。 - 【請求項１７】前記累積ゲインが、前記光の伝播方向に
対して直角の前記導波管の面内の前記線に沿った位置の
関数として測定した場合、導波管の中心付近にて最小と
なり、導波管の端縁に向かって徐々に増大することを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載したレーザ。 - 【請求項１８】活性媒質と、レーザ光を一つの面内に閉
込める略平坦な導波管とを含むレーザであって、 前記導波管が、活性媒質の高ゲイン領域および低ゲイン
領域の双方を備え、 レーザ光の伝播方向に沿った導波管が、高ゲイン領域と
低ゲイン領域との種々の組合せから構成され、光キャビ
ティの一端から他端までの累積ゲインが、光の前記伝播
方向に対して直角の前記導波管の面内の線に沿って10μ
ｍ以下の距離で等間隔に配置された各点の一点から隣接
点へと移るに従って変化し、および 前記累積ゲインが、前記線に沿った一つの点から次の隣
接点に移るごとに非反復的に単調に増加するか又は単調
に減少するように連続的に変化し、よって、光キャビテ
ィの横方向モードの一部分が前記光キャビティの横方向
モードの残りの部分よりも比較的高いゲインを得るよう
にしたことを特徴とするレーザ。 - 【請求項１９】前記各点を１μｍ以下の距離にて前記線
に沿って等間隔に配設したことを特徴とする特許請求の
範囲第18項に記載したレーザ。 - 【請求項２０】前記活性媒質が少なくとも１つの半導体
材料を含むことを特徴とする特許請求の範囲第18項に記
載したレーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10643 | 1987-02-04 | ||
| US07/010,643 US4791648A (en) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | Laser having a substantially planar waveguide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63222492A JPS63222492A (ja) | 1988-09-16 |
| JP2851040B2 true JP2851040B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=21746705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63024870A Expired - Fee Related JP2851040B2 (ja) | 1987-02-04 | 1988-02-04 | レーザ装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4791648A (ja) |
| EP (1) | EP0277768B1 (ja) |
| JP (1) | JP2851040B2 (ja) |
| CN (1) | CN88100570A (ja) |
| AT (1) | ATE107438T1 (ja) |
| AU (1) | AU589311B2 (ja) |
| DE (1) | DE3850131T2 (ja) |
| IE (1) | IE880296L (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4932032A (en) * | 1989-08-03 | 1990-06-05 | At&T Bell Laboratories | Tapered semiconductor waveguides |
| JPH0661583A (ja) * | 1992-08-11 | 1994-03-04 | Sony Corp | 半導体レーザ |
| US5499261A (en) * | 1993-01-07 | 1996-03-12 | Sdl, Inc. | Light emitting optical device with on-chip external cavity reflector |
| US5392308A (en) * | 1993-01-07 | 1995-02-21 | Sdl, Inc. | Semiconductor laser with integral spatial mode filter |
| US5537432A (en) * | 1993-01-07 | 1996-07-16 | Sdl, Inc. | Wavelength-stabilized, high power semiconductor laser |
| JP3573475B2 (ja) * | 1993-12-01 | 2004-10-06 | 富士写真フイルム株式会社 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
| US6952504B2 (en) * | 2001-12-21 | 2005-10-04 | Neophotonics Corporation | Three dimensional engineering of planar optical structures |
| US6891461B2 (en) * | 1999-11-23 | 2005-05-10 | Intel Corporation | Integrated transformer |
| AU2002239458A1 (en) | 2000-10-26 | 2002-06-11 | Nanogram Corporation | Multilayered optical structures |
| US6668003B2 (en) * | 2002-02-12 | 2003-12-23 | Quintessence Photonics Corporation | Laser diode array with an in-phase output |
| US7269195B2 (en) * | 2002-03-04 | 2007-09-11 | Quintessence Photonics Corporation | Laser diode with an amplification section that has a varying index of refraction |
| USD514073S1 (en) * | 2003-07-09 | 2006-01-31 | Nichai Corporation | Light emitting diode |
| USD505661S1 (en) * | 2003-07-09 | 2005-05-31 | Nichia Corporation | Light emitting diode |
| US7983312B2 (en) | 2007-08-09 | 2011-07-19 | Raytheon Company | Method and apparatus for generation and amplification of light in a semi-guiding high aspect ratio core fiber |
| DK2677609T3 (da) | 2008-11-17 | 2019-07-22 | Raytheon Co | Fremgangsmåde og indretning til generering og forstærkning af lys i en halvledende kernefiber med højt aspektforhold |
| US9601904B1 (en) | 2015-12-07 | 2017-03-21 | Raytheon Company | Laser diode driver with variable input voltage and variable diode string voltage |
| US10031286B1 (en) | 2016-06-14 | 2018-07-24 | Onyx Optics, Inc. | Waveguide structures in anisotropic lasing and nonlinear optical media |
| US10355449B2 (en) | 2016-08-15 | 2019-07-16 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Quantum cascade laser with angled active region and related methods |
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|---|---|---|---|---|
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| NL7900668A (nl) * | 1978-11-08 | 1980-05-12 | Philips Nv | Inrichting voor het opwekken of versterken van coheren- te electromagnetische straling, en werkwijze voor het vervaardigen van de inrichting. |
| JPS55156381A (en) * | 1979-01-24 | 1980-12-05 | Nec Corp | Semiconductor laser |
| US4349905A (en) * | 1980-07-22 | 1982-09-14 | Hewlett-Packard Company | Tapered stripe semiconductor laser |
| US4594718A (en) * | 1983-02-01 | 1986-06-10 | Xerox Corporation | Combination index/gain guided semiconductor lasers |
| US4694459A (en) * | 1985-05-31 | 1987-09-15 | Xerox Corporation | Hybrid gain/index guided semiconductor lasers and array lasers |
-
1987
- 1987-02-04 US US07/010,643 patent/US4791648A/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-01-28 EP EP88300718A patent/EP0277768B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-01-28 AT AT88300718T patent/ATE107438T1/de not_active IP Right Cessation
- 1988-01-28 DE DE3850131T patent/DE3850131T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-02-01 AU AU11141/88A patent/AU589311B2/en not_active Ceased
- 1988-02-03 IE IE880296A patent/IE880296L/xx unknown
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| CN88100570A (zh) | 1988-08-24 |
| AU589311B2 (en) | 1989-10-05 |
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