JPH01211988A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は、複数のレーザな集積化して位相同期発振させ
る半導体アレイレーザチップを備え、高出力で、しかも
集光性の高いレーザ光束、即ち単峰性の遠視野像の得ら
れる半導体レーザ装置に関する。　　　　′ 〈従来の技術） 半導体レーザは、一つでは高出力化に限界がある。そこ
で半導体レーザな高出力化する方法の一つとして、複数
のレーザな集積化して半導体アレイレーザとする方法が
ある。この種の半導体アレイレーザとしては、例えば、
”Ｐｈａｓｅ−１ｏｃｋｅｄ（ＧａＡｌ）Ａｓ　１ａｓ
ｅｒ　ｄｉｏｄｅ　ｅｍｉｔｔｉｎｇ　２．６Ｗ　Ｃ１
ｆｒｏｍａ　ｓｉｎｇｌｅ　ｍ１ｒｒｏｒ”、　Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ、１９（１
９８３）、Ｎｏ、５．　ｐ、１６！Ｊ−１７１に開示さ
れるものがあり、第３図の一部省略斜視図で示す様なａ
Ｉ＆を有する。　　　・ 即ち四十個の、レーザ３１を、夫々の発振光３１ｍの位
相が同期する様に互いの間隔を定めてアレイ化したもの
である。これにより、室温において２．６Ｗの連続発振
が得られたとされている。

しかし第４図の、上記半導体アレイ゛レーザによるレー
ザ光束の放射角度対相対強度の特性図に示す如く、上記
半導体アレイレーザの遠視野像は単峰性ではない、この
ことは、各発振光３１．１をレンズ等によって一点に集
光させることができないことを意味する。

レーザ光の衛星間通信等への応用においては。

通信用光ファイバーにレーザ光束を効率良く入射させる
といった様に、レーザ光束を一点に集光させることか必
要となる。従ってこれらの応用分野では、高出力である
とともに、集光性の高いレーザ光束の得られる半導体レ
ーザが必須となる。

そこで上述の様な位相同期型の半導体アレイレーザにお
いて、出射されるレーザ光束の集光性を高める試みが多
く為されている０例えば、信学技報ＯＱ　Ｅ　８６−６
４，９．２５に開示されるものでは。

第５図の断面図で示す如く三個のレーザ４１を備え、し
かもその三個のレーザ４１つまり所謂ストライプの左側
と右側における活性層４２と電流阻止層４３との間隔１
１，１．を適宜に設定することによって、位相同期発振
する光が単峰性遠視野像となる様に構成している。これ
により第６図の特性図（レーザ光束の放射角度対相対強
度）で示す様に、連続発振で１００ｍＷまで単峰性の遠
視野像が維持できたと報告されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記文献（信学技報）による半導体アレイ
レーザでは、更に多くのレーザな集積化して、なお且つ
単峰性の遠視野像な得る様に構成することは非常に困難
である。換言すれば、より高出力化することは非常に困
難である。

本発明は、上記問題点を解決すべく、高出力で、しかも
集光性の高いレーザ光束、即ち単峰性の遠視野像の得ら
れる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段〉 上記目的を達成する為に１本発明の半導体レーザ装置で
は、複数のレーザな集積化して位相同期発振させる半導
体アレイレーザチップの光軸上に、上記各レーザの発振
光より成るレーザ光束の非単峰性遠視野像を補正して単
峰性遠視野像とするゾーンプレートを配置している。

（作用〉 上記構成によれば、レーザチップの複数のレーザから出
射される各発振光を、ゾーンプレートによって回折させ
て、ゾーンプレート形成時に設定した位置に集光し得る
。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図は、本発明に係る半導体レーザ装置の側断面図で
ある。

図で示す如く、ステムｌの支持台２に、半導体アレイレ
ーザチップ３（以下単にレーザチップ３と呼ぶ）が埋込
まれた状態で固定されている。

レーザチップ３は、複数、例えば三個のレーザ４を集積
化して位相同期発振する様に形成されたものである。又
上記ステムｌには、外部導出端子５が設けられている。

更に上記ステムｌには、上記レーザチップ３をキャンシ
ールする為のキャップ６が、上記支持台２を覆った状態
で固着されている。このキャップ６の上面に設けられた
窓７には、上記レーザチップ３から出射される三本の発
振光Ｌａより成るレーザ光束りの非単峰性遠視野像を補
正して単峰性遠視野像とする為のゾーンプレート８が取
付けられている。そしてこのゾーンプレート８とレーザ
チップ３との位置関係、即ちレーザチップ３の光軸Ｃ上
におけるゾーンプレート８とレーザチップ３の端面３ａ
との距離見、上記光軸Ｃに対する角度θ等は、後述の様
に、ゾーンプレート８を形成する際に設定した条件によ
って決定される。

次に上記ゾーンプレート８の形成方法の一例を、第２図
の概略図により説明する。この形成方法は、上述の半導
体レーザ装置を構成するレーザチップ３を光源として用
いたホログラフィ、及びフォトリソグラフィの技術によ
るものである。

即ち、レーザチップ３を発振させ、レンズ９とビームス
プリッタ１０によりレーザチップ３の近視野像の等倍の
実像を二つ、第一の実像１１及び第二の実像１２として
二方向に結像させる。

一方の実像、例えば直進方向の第一の実像１１をレンズ
１３により数倍以上に拡大して第三の実像１４として結
像させる。この拡大は、その後の点像の選択を容易にす
る為である。上記第三の実像１４を構成する三つの点像
のうち任意の一つ、例えば最も明るい点像１４ａをピン
ホール板１５のピンホール１６により選択し、他の点像
１４ｂを遮蔽する。そしてピンホール１６を通った点像
１４ａの光を、レンズ１７により広げて光束り、とする
。

又ビームスプリッタ１０によって分けられた上記第二の
実像１２を、レンズ１８により平行光束Ｌ２とする。更
に該平行光束Ｌ２を、三枚の全反射鏡１９．２０．２１
で順次反射させることにより、該平行光束Ｌ２の方向、
即ち上記ビームスプリッタｌＯにより偏向されたレーザ
チップ３の光軸Ｃ１の方向を、上記点像１４ａからの光
束Ｌ１の方向と逆向きに一致させた状態とし、レンズ２
２により等倍の第四の実像２３として結像させる。

そして上記点像１４ａからの光束り、を形成するレンズ
１７と、上記第四の実像２３との間に、ゾーンプレート
８とすべき部材、例えばフォトレジストを塗布したガラ
ス板２４を配置し、そのフォトレジスト上に、上記光束
り、と第四の実像２３とによる干渉縞を形成させる。即
ちホログラムを形成することになる。その際の上記ゾー
ンプレート８とすべきガラス板２４の、第四の実像２３
に対する位置関係は、上記光軸Ｃ１上における距離を見
０．光軸Ｃ１に対する傾きをθ、とする。

上記干渉縞により露光したフォトレジストを現像、定着
処理した後、ガラス板２４にクロムやアルミニウム等の
金属を真空蒸着するとともに、リフトオフしてゾーンプ
レート８を形成する。この場合、上記フォトレジストは
、リフトオフに適するものであればポジ型でもネガ型で
もよい。

この様にして形成したゾーンプレート８、及び該ゾーン
プレート８の形成に用いたレーザチップ３を、上述の如
く、つまり第１図に示した様に配置して半導体レーザ装
置とする。そしてゾーンプレート８とレーザチップ３と
の位置関係は、レーザチップ３の光軸Ｃ上におけるゾー
ンプレート８とレーザチップ３の端面３ａとの距離文を
見８、光軸Ｃに対する角度０を０．とするとともに、そ
の他の位置関係もゾーンプレート形成時におけるガラス
板２４と第四の実像２３との位置関係と同一とする。こ
れにより、レーザチップ３の三個のレーザ４から出射さ
れる三本の発振光Ｌａは、ゾーンプレート８によって回
折されて、上記形成時におけるピンホール１６の位置に
相当する一点に集光する。即ち上記三木の発振光Ｌａよ
り虞るレーザ光束りの非単峰性遠視野像は補正されて、
単峰性遠視野像が得られることになる。

又上記ゾーンプレート形成時において点像１４ａからの
光束Ｌｌを形成するレンズ１７の位置を光軸Ｃ１の方向
に沿って変えることにより、即ち点像１４ａとレンズ１
７の焦点との位置関係を変えることにより、上記レーザ
光束りの単峰性遠視野像の位置を任意に設定することが
でき、或は上記レーザ光束りを平行光束や発散光とする
こともできる。

尚上記ゾーンプレート８は、上記レーザ光束りの非単峰
性遠視野像が補正されて単峰性遠視野像となる様なパタ
ーンを計算により求め、その計算結果に基づいて形成し
てもよい。

更に上記レーザチップ３のレーザ４の数は、位相同期発
振すれば何個でもよい、即ち、位相同期発振させること
は比較的容易である為、遠視野像の形を問わなければ、
単峰性遠視野像を有し、しかも高出力の半導体レーザ装
置が得られることになる。

（発明の効果） 以上述べた様に本発明によれば、高出力で、しかも集光
性の高いレーザ光束、即ち単峰性の遠視野像の得られる
半導体レーザ装置を提供することができる。

しかもレーザ光束の単峰性遠視野像の位置をゾーンプレ
ート形成時に任意に設定することができる為、この半導
体レーザ装置を使用するシステムにおける光学系を一部
省略することが可能となる。

又本発明の半導体レーザ装置は、キャンシールした従来
の半導体レーザの外形を殆ど変える必要もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る半導体レーザ装置の側断面図、 第２図は、ゾーンプレートの形成方法の一例を示す概略
図。 第３図は、従来例を示す一部省略斜視図、第４図は、従
来例における特性図、 第５図は、他の従来例を示す断面図、 第６図は、他の従来例における特性図である。 ３・・・半導体アレイレーザチップ。 ４１・・レーザ、　８・・・ゾーンプレート。 Ｃ・・・光軸、　　Ｌ・・・レーザ光束。 Ｌａ・・・発振光。 第１図 第４図 第５図 第６図 １、事件の表示 昭和６３年特許願第０３５０２８号 ２、発明の名称 半導体レーザ装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住所（〒１０５）　　東京都港区虎ノ門１丁目７番１２
号名称（０２９）沖電気工業株式会社 代表者　　　　　　取締役社長　　小　杉　信　光４、
代　　理　　人 住所（〒１０８）　　東京都港区芝浦４丁目１１）番３
号５、補正の対象 図面の第１図及び第５図 ６、補正の内容 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のレーザを集積化して位相同期発振させる半導体ア
   レイレーザチップの光軸上に、前記各レーザの発振光よ
   り成るレーザ光束の非単峰性遠視野像を補正して単峰性
   遠視野像とするゾーンプレートを配置して成る半導体レ
   ーザ装置。