JPH02185085A - 半導体レーザー - Google Patents
半導体レーザーInfo
- Publication number
- JPH02185085A JPH02185085A JP1005224A JP522489A JPH02185085A JP H02185085 A JPH02185085 A JP H02185085A JP 1005224 A JP1005224 A JP 1005224A JP 522489 A JP522489 A JP 522489A JP H02185085 A JPH02185085 A JP H02185085A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- semiconductor laser
- optical phase
- phase conjugate
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/10076—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating using optical phase conjugation, e.g. phase conjugate reflection
-
- 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
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/145—Phase conjugate mirrors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
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、発振特性が極めて安定で発振波長スペクトル
線幅が極めて小さく、その発振波長を電気的に高速に変
調できる半導体レーザーに関するもので、とくに波長多
重光通信や空間的位相のそろった光波、すなわちコヒー
レント光を利用したコヒーレント光通信に有用な光源と
なるものである。これらの通信においては、光源の発振
周波数が周囲の環境条件の変化に対して安定であり、ま
たその発振スペクトル線幅が極めて狭いこと、またその
発振波長を高速に変調できることが重要な要件である。
線幅が極めて小さく、その発振波長を電気的に高速に変
調できる半導体レーザーに関するもので、とくに波長多
重光通信や空間的位相のそろった光波、すなわちコヒー
レント光を利用したコヒーレント光通信に有用な光源と
なるものである。これらの通信においては、光源の発振
周波数が周囲の環境条件の変化に対して安定であり、ま
たその発振スペクトル線幅が極めて狭いこと、またその
発振波長を高速に変調できることが重要な要件である。
従来の技術
従来の半導体レーザーにおいて、発振波長のスペクトル
線幅を狭くしたり、その発振特性を安定化させたり、そ
の発振波長を変調するためのいくつかの技術が知られて
いる。
線幅を狭くしたり、その発振特性を安定化させたり、そ
の発振波長を変調するためのいくつかの技術が知られて
いる。
その代表的なものとして、半導体レーザーの光共振反射
鏡に導波型回折格子を用いたいわゆる分布帰還型半導体
レーザー（ＤＦＢレーザー）と、半導体レーザーの外部
に回折格子を置き、この回折格子と半導体レーザーとで
光共振をおこさせるいわゆる外部共振器型半導体レーザ
ーが知られている。
鏡に導波型回折格子を用いたいわゆる分布帰還型半導体
レーザー（ＤＦＢレーザー）と、半導体レーザーの外部
に回折格子を置き、この回折格子と半導体レーザーとで
光共振をおこさせるいわゆる外部共振器型半導体レーザ
ーが知られている。
第６図は、従来の代表的分布帰還型半導体レーザーの構
造を示したものである。図において６０１はレーザー発
振部、６０２は光導波部、６０３は導波型回折格子部、
６０４はレーザー光出射側の光共振用反射鏡となるべき
開端面、６０５は基板である。
造を示したものである。図において６０１はレーザー発
振部、６０２は光導波部、６０３は導波型回折格子部、
６０４はレーザー光出射側の光共振用反射鏡となるべき
開端面、６０５は基板である。
レーザー発振部６０１で、電気的に注入された電子と正
札との再結合により発生した光は、光導波部６０２を通
って導波型回折格子部６０３に入る。入った光はここで
回折格子と干渉し、回折格子の周期と一定の関係のある
波長の光のみが反射される。
札との再結合により発生した光は、光導波部６０２を通
って導波型回折格子部６０３に入る。入った光はここで
回折格子と干渉し、回折格子の周期と一定の関係のある
波長の光のみが反射される。
反射された光は再び光導波部を戻り、レーザー発振部を
通ってもう一方の端面に形成された通常の反射鏡６０４
によりまた反射され、結局光の導波型回折格子とこの反
射鏡により光共振器が形成される。したがって共振波長
は回折格子の周期によって固定され安定でかつ発振波長
スペクトル線幅の狭いレーザー光が得られる。
通ってもう一方の端面に形成された通常の反射鏡６０４
によりまた反射され、結局光の導波型回折格子とこの反
射鏡により光共振器が形成される。したがって共振波長
は回折格子の周期によって固定され安定でかつ発振波長
スペクトル線幅の狭いレーザー光が得られる。
第７図は従来の代表的外部共振器型の半導体レーザーの
構造を示したものである。図において、７０１は半導体
レーザー、７０２は回折格子、７０３は半導体レーザー
の出射面側の端面に形成された反射鏡である。半導体レ
ーザー７０１で発振した光は、この回折格子と反射鏡の
間で共振するが、共振波長はこの回折格子によって規定
される特定の波長の光に限られることになり、その結果
安定でかつ発振波長スペクトル線幅の狭いレーザー光が
得られる。
構造を示したものである。図において、７０１は半導体
レーザー、７０２は回折格子、７０３は半導体レーザー
の出射面側の端面に形成された反射鏡である。半導体レ
ーザー７０１で発振した光は、この回折格子と反射鏡の
間で共振するが、共振波長はこの回折格子によって規定
される特定の波長の光に限られることになり、その結果
安定でかつ発振波長スペクトル線幅の狭いレーザー光が
得られる。
発明が解決しようとする課題
上記の半導体レーザーはいずれも、波長多重光通信やコ
ヒーレント光通信の光源として用いるにはまだ十分な性
能が得られていない。分布帰還型半導体レーザーでは、
導波型回折格子を用いているがこの周波数選択性があま
りよくないため発振波長のスペクトル線幅がまだ十分に
狭くない。また外部共振器型半導体レーザーでは、回折
格子として波長選択性のよいものを用いることができる
が、空間的に隔たっているため光軸を合せて機械的に固
定することになるが、光軸合せが難しくまた一度合せて
取り付けても温度変化による熱膨張や収縮、また機械的
振動による変化を受けるため実際に安定なものを作るの
は困難である。発振波長スペクトル線幅はこの空間的隔
たりを長くするほど良いが、長くするほど前述の機械的
変動が起り易くなる。したがってやはり外部共振器型半
導体レーザーにおいても十分な性能のものが得られてい
ない。
ヒーレント光通信の光源として用いるにはまだ十分な性
能が得られていない。分布帰還型半導体レーザーでは、
導波型回折格子を用いているがこの周波数選択性があま
りよくないため発振波長のスペクトル線幅がまだ十分に
狭くない。また外部共振器型半導体レーザーでは、回折
格子として波長選択性のよいものを用いることができる
が、空間的に隔たっているため光軸を合せて機械的に固
定することになるが、光軸合せが難しくまた一度合せて
取り付けても温度変化による熱膨張や収縮、また機械的
振動による変化を受けるため実際に安定なものを作るの
は困難である。発振波長スペクトル線幅はこの空間的隔
たりを長くするほど良いが、長くするほど前述の機械的
変動が起り易くなる。したがってやはり外部共振器型半
導体レーザーにおいても十分な性能のものが得られてい
ない。
また光通信においては周波数変調（ＦＭ変調）をかける
ことにより低雑音の通信を行ったり、波長の多重化を行
うことができるが、前記半導体レーザーではいずれも十
分でない。なぜならいずれの半導体レーザーも波長固定
を回折格子でおこなっており、波長を変えるためにはこ
の回折格子の周期や光となす角度をかえなければならな
いが、機械的動作を用いずにこれを変化させることが困
難であるからである。外部共振器型半導体レーザーの場
合、回折格子の角度を変えることによって発振波長を変
えることはできるが、このように機械的変位を利用する
ものではＧＨｚに及ぶような超高速の周波数変調はでき
ない。
ことにより低雑音の通信を行ったり、波長の多重化を行
うことができるが、前記半導体レーザーではいずれも十
分でない。なぜならいずれの半導体レーザーも波長固定
を回折格子でおこなっており、波長を変えるためにはこ
の回折格子の周期や光となす角度をかえなければならな
いが、機械的動作を用いずにこれを変化させることが困
難であるからである。外部共振器型半導体レーザーの場
合、回折格子の角度を変えることによって発振波長を変
えることはできるが、このように機械的変位を利用する
ものではＧＨｚに及ぶような超高速の周波数変調はでき
ない。
このように従来例では、発振波長のスペクトル路線が狭
くかつ周囲の環境条件の変化に対して安定で、電気的に
超高速に周波数変調のかけられるものではなかった。
くかつ周囲の環境条件の変化に対して安定で、電気的に
超高速に周波数変調のかけられるものではなかった。
課題を解決するための手段
上記目的を達成するために、本発明では、一方の光共振
用反射鏡に、入射光に対し空間的位相を反転させる機能
を有する４光波混合光位相共役素子を用い、前記光位相
共役素子に入射する第１および第２のポンプ光およびプ
ローブ光の３光波の波長スペクトルの重なり部分が、お
のおのの光波の波長スペクトル幅よりも狭くなるように
して半導体レーザーを構成し、その発振波長を前記３光
波の波長スペクトルの重なり部分の波長になるようにし
て、レーザー発振波長を狭くするとともに、前記ポンプ
光の周波数を電気的に変調することによってレーザー光
の発振波長を変調するようにしたものである。
用反射鏡に、入射光に対し空間的位相を反転させる機能
を有する４光波混合光位相共役素子を用い、前記光位相
共役素子に入射する第１および第２のポンプ光およびプ
ローブ光の３光波の波長スペクトルの重なり部分が、お
のおのの光波の波長スペクトル幅よりも狭くなるように
して半導体レーザーを構成し、その発振波長を前記３光
波の波長スペクトルの重なり部分の波長になるようにし
て、レーザー発振波長を狭くするとともに、前記ポンプ
光の周波数を電気的に変調することによってレーザー光
の発振波長を変調するようにしたものである。
作用
上記のように構成することにより、発振波長スペクトル
線幅が狭く、周囲の環境条件の変化に対して安定で、か
つ電気的に超高速に周波数変調を行うことができる。
線幅が狭く、周囲の環境条件の変化に対して安定で、か
つ電気的に超高速に周波数変調を行うことができる。
実施例
以下本発明の一実施例の半導体レーザーの構成とその機
能について、図面を参照しながら説明する。
能について、図面を参照しながら説明する。
（実施例１）
本実施例の半導体レーザーの構成の第１の例を第１図に
示す０図において、１０１は半導体レーザー発振部、１
０２は４光波混合光位相共役素子、１０３は半導体レー
ザー１０１の出射光端面に形成された通常の反射鏡、１
０４と１０５は前記光位相共役素子にポンプ光を供給す
るための半導体レーザーで、光位相共役素子の中で二つ
のポンプ光が対向するように光学的配置をしである。１
０６は半導体レーザー１０１からの出射光の経路例を示
したもので、光位相共役素子１０２へ入射するプローブ
光となっている。１０７は２つのポンプ光とプローブ光
との相互作用により光位相共役素子１０２より出射され
た位相共役光の経路を示したものである。
示す０図において、１０１は半導体レーザー発振部、１
０２は４光波混合光位相共役素子、１０３は半導体レー
ザー１０１の出射光端面に形成された通常の反射鏡、１
０４と１０５は前記光位相共役素子にポンプ光を供給す
るための半導体レーザーで、光位相共役素子の中で二つ
のポンプ光が対向するように光学的配置をしである。１
０６は半導体レーザー１０１からの出射光の経路例を示
したもので、光位相共役素子１０２へ入射するプローブ
光となっている。１０７は２つのポンプ光とプローブ光
との相互作用により光位相共役素子１０２より出射され
た位相共役光の経路を示したものである。
次に光位相共役について簡単に説明する。
光位相共役素子とは、任意方向に伝播する光波の方向と
その全波面を反転させる作用を有する素子のことである
。光位相共役素子による全波面反転作用を通常の鏡と対
比して示したのが第２図である。第２図（Ａ）において
、２０１は通常の鏡、２０２は光源、２０３のＫｉｎは
入射光の波数ベクトル、２０４のＫｏｕｔは鏡により反
射された出射光の波数ベクトルであり、第２図（Ｂ）に
おいて、２０５は光位相共役素子、２０６は光源、２０
７のＫｉｎは入射光の波数ベクトル、２０８のＫｏｕｔ
は光位相共役素子からの出射光の波数ベクトルである。
その全波面を反転させる作用を有する素子のことである
。光位相共役素子による全波面反転作用を通常の鏡と対
比して示したのが第２図である。第２図（Ａ）において
、２０１は通常の鏡、２０２は光源、２０３のＫｉｎは
入射光の波数ベクトル、２０４のＫｏｕｔは鏡により反
射された出射光の波数ベクトルであり、第２図（Ｂ）に
おいて、２０５は光位相共役素子、２０６は光源、２０
７のＫｉｎは入射光の波数ベクトル、２０８のＫｏｕｔ
は光位相共役素子からの出射光の波数ベクトルである。
第２図（Ａ）は通常の鏡によって反射される光の様子を
示したもので、通常の鏡では反射光は入射角と同じ反射
角をもって鏡面に垂直な面に対し反対側に出射される。
示したもので、通常の鏡では反射光は入射角と同じ反射
角をもって鏡面に垂直な面に対し反対側に出射される。
第２図（Ｂ）は光位相共役素子の場合を示したもので、
この場合入射光と全く同じ経路を逆方向に進む波が発生
されている。すなわち光位相共役素子とは波数ベクトル
の符号を反転した波、すなわちＫｉｎ＝−Ｋｏｕｔの関
係の波を発生できる素子のことである。このような関係
は極めて特殊な場合にしか得られない。その一つの方法
として４光波部合という方法が知られている。これは同
じ周波数の３つの光を特定の媒質中に入射し、３次の非
線型分極を媒質中に形成し、これを新たな波源として第
４の光波を媒質中より発生させる方法である。この場合
媒質に入射させる３つの光波のうち２つをポンプ波ＥＰ
Ｉ、Ｅｐｚ、他の一つをプローブ波Ｅｐｒとし、出射す
る光位相共役波をＥｐｃとし、それぞれの波数ベクトル
をＫＰ＋ 、Ｋｐｚ 、Ｋｐ ｒ、、Ｋｐ ｃとすると
、光位相共役波を発生させるためには、Ｋｐ＋ ＋Ｋｐ
ｇ ＝Ｋｐ ｒ十Ｋｐ ｃという位相整合条件を満たす
必要がある。ポンプ波間でＫｐ＋ ＋ＫＰｚ ＝０とい
う関係を満たせば、Ｋｐｒ＋Ｋｐｃ＝０となり、Ｋｐｒ
＝−ＫｐＣの関係が常に得られ、光位相共役波が発生で
きる。ＫＰ＋ ＋ＫＰｚ ＝Ｏという関係は同一の波長
の光源を対向させれば良い。また単一の光源を用い通常
の反射鏡で正確に正反対に反射させても得られる。した
がって光位相共役素子は３次の非線型分極の大きい材料
を用いることにより実現できる。このような材料として
、チタン酸バリウム、珪酸ビスマス、ゲルマニウム酸ビ
スマス、ニオブ酸カリウムの電気光学材料およびガリウ
ム砒素、アルミニウムガリウム砒素、インジウムアンチ
モンインジウムリンなどの■−■化合物半導体材料が適
当である。また■−■化合物半導体を用い多重量子井戸
構造を形成すると、ここに高温まで安定な励起子を形成
でき、励起子があると３次の電気分極が大きくなること
から、さらに効率の良い光位相共役素子が形成できる。
この場合入射光と全く同じ経路を逆方向に進む波が発生
されている。すなわち光位相共役素子とは波数ベクトル
の符号を反転した波、すなわちＫｉｎ＝−Ｋｏｕｔの関
係の波を発生できる素子のことである。このような関係
は極めて特殊な場合にしか得られない。その一つの方法
として４光波部合という方法が知られている。これは同
じ周波数の３つの光を特定の媒質中に入射し、３次の非
線型分極を媒質中に形成し、これを新たな波源として第
４の光波を媒質中より発生させる方法である。この場合
媒質に入射させる３つの光波のうち２つをポンプ波ＥＰ
Ｉ、Ｅｐｚ、他の一つをプローブ波Ｅｐｒとし、出射す
る光位相共役波をＥｐｃとし、それぞれの波数ベクトル
をＫＰ＋ 、Ｋｐｚ 、Ｋｐ ｒ、、Ｋｐ ｃとすると
、光位相共役波を発生させるためには、Ｋｐ＋ ＋Ｋｐ
ｇ ＝Ｋｐ ｒ十Ｋｐ ｃという位相整合条件を満たす
必要がある。ポンプ波間でＫｐ＋ ＋ＫＰｚ ＝０とい
う関係を満たせば、Ｋｐｒ＋Ｋｐｃ＝０となり、Ｋｐｒ
＝−ＫｐＣの関係が常に得られ、光位相共役波が発生で
きる。ＫＰ＋ ＋ＫＰｚ ＝Ｏという関係は同一の波長
の光源を対向させれば良い。また単一の光源を用い通常
の反射鏡で正確に正反対に反射させても得られる。した
がって光位相共役素子は３次の非線型分極の大きい材料
を用いることにより実現できる。このような材料として
、チタン酸バリウム、珪酸ビスマス、ゲルマニウム酸ビ
スマス、ニオブ酸カリウムの電気光学材料およびガリウ
ム砒素、アルミニウムガリウム砒素、インジウムアンチ
モンインジウムリンなどの■−■化合物半導体材料が適
当である。また■−■化合物半導体を用い多重量子井戸
構造を形成すると、ここに高温まで安定な励起子を形成
でき、励起子があると３次の電気分極が大きくなること
から、さらに効率の良い光位相共役素子が形成できる。
次にこのような光位相共役素子を光共振器の一方の反射
鏡として用いた本実施例の場合の動作について説明する
。第１図において、半導体レーザー１０４．１０５に同
一周波数で発振するレーザーを用いる。それぞれの波数
ベクトルをＫＰ＋ 、ＫＰｚとすると、それぞれの光が
全く反対方向に進むように配置しておけば ＫＰｔ＝Ｋ
Ｐｚとなる。
鏡として用いた本実施例の場合の動作について説明する
。第１図において、半導体レーザー１０４．１０５に同
一周波数で発振するレーザーを用いる。それぞれの波数
ベクトルをＫＰ＋ 、ＫＰｚとすると、それぞれの光が
全く反対方向に進むように配置しておけば ＫＰｔ＝Ｋ
Ｐｚとなる。
この状態で半導体レーザー１０１の光が光位相共役素子
に入射すると、ポンプ光と波長の等しい波長の波の位相
共役波のみが選択に出射されて半導体レーザー１０１に
戻り、さらに他方の通常の反射鏡１０２によって反射さ
れ光共振を起す。これにより半導体レーザー１０１の共
振波長は位相共役光の波長、すなわちポンプ光の波長に
固定される。通常の半導体レーザーを用いた場合、発振
波長に幅がある。第３図にこの様子を示す。第３図のａ
は第１のポンプ光の発振波長のスペクトルを、第３図の
ｂは第２のポンプ光の発振波長のスペクトルを、第３図
のＣは通常の反射鏡で発振させた場合の半導体レーザー
の発振波長スペクトルを示したものである。位相共役条
件はこの３つのスペクトルの重なり部分でのみ満たされ
るので、光位相共役光の波長は第３図のｄで示した波長
となる。半導体レーザーにはこの波長の光のみが選択的
に戻されるので、光位相共役素子をその一方の光共振用
反射鏡として用いることにより、この半導体レーザーの
発振波長をこの重なり部分の波長に固定することができ
る。
に入射すると、ポンプ光と波長の等しい波長の波の位相
共役波のみが選択に出射されて半導体レーザー１０１に
戻り、さらに他方の通常の反射鏡１０２によって反射さ
れ光共振を起す。これにより半導体レーザー１０１の共
振波長は位相共役光の波長、すなわちポンプ光の波長に
固定される。通常の半導体レーザーを用いた場合、発振
波長に幅がある。第３図にこの様子を示す。第３図のａ
は第１のポンプ光の発振波長のスペクトルを、第３図の
ｂは第２のポンプ光の発振波長のスペクトルを、第３図
のＣは通常の反射鏡で発振させた場合の半導体レーザー
の発振波長スペクトルを示したものである。位相共役条
件はこの３つのスペクトルの重なり部分でのみ満たされ
るので、光位相共役光の波長は第３図のｄで示した波長
となる。半導体レーザーにはこの波長の光のみが選択的
に戻されるので、光位相共役素子をその一方の光共振用
反射鏡として用いることにより、この半導体レーザーの
発振波長をこの重なり部分の波長に固定することができ
る。
（実施例２）
第４図に本発明の他の実施例を示す。第４図において、
４０１は基板、４０２は半導体レーザー発振部、４０３
は光位相共役素子、４０４はレーザー発振部４０２と光
位相共役素子４０３を光学的に接続する光導波部である
。半導体レーザー発振部、光位相共役素子、光導波部は
同一基板上に一体に集積化されている。このような構成
はＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓなどの■−Ｖ化合物半導体を
用いることにより実現できる。すなわちレーザー発振部
４０２は、通常のダブルへテロ接合半導体レーザーと同
様の構成、すなわちＧａＡｓまたは上下の層よりＡＩ濃
度の低い層とする。光導波部４０４も同様にすることに
より光はこの層内に閉じ込められ、光位相共役素子４０
３に到達する。光位相共役素子４０３には外部から２つ
のポンプ光を対向して加えておく。
４０１は基板、４０２は半導体レーザー発振部、４０３
は光位相共役素子、４０４はレーザー発振部４０２と光
位相共役素子４０３を光学的に接続する光導波部である
。半導体レーザー発振部、光位相共役素子、光導波部は
同一基板上に一体に集積化されている。このような構成
はＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓなどの■−Ｖ化合物半導体を
用いることにより実現できる。すなわちレーザー発振部
４０２は、通常のダブルへテロ接合半導体レーザーと同
様の構成、すなわちＧａＡｓまたは上下の層よりＡＩ濃
度の低い層とする。光導波部４０４も同様にすることに
より光はこの層内に閉じ込められ、光位相共役素子４０
３に到達する。光位相共役素子４０３には外部から２つ
のポンプ光を対向して加えておく。
４０３を構成するＧａＡｓまたは低濃度ＡＩＧａＡＳは
３次の非線型効果が大きいので、ここで位相共役光が発
生しレーザー発振部に戻る。この戻り光は半導体レーザ
一部の他面に形成された通常の反射鏡により反射され光
共振をおこし実施例１で述べたと同一の動作が可能とな
る。このようにレーザー発振部と光位相共役素子を■−
■化合物半導体を用いることにより、同一基板上に一体
に形成することができる。このような構成とすることに
より、半導体レーザー発振部で発振した光がそのまま光
位相共役素子に入射しているため結合効率が大きく、半
導体レーザーとしての発振効率があがる。また小型化で
きること、半導体レーザー発振部と位相共役素子とを組
立る作業がいらないため製造が簡単になるなどの効果が
得られる。
３次の非線型効果が大きいので、ここで位相共役光が発
生しレーザー発振部に戻る。この戻り光は半導体レーザ
一部の他面に形成された通常の反射鏡により反射され光
共振をおこし実施例１で述べたと同一の動作が可能とな
る。このようにレーザー発振部と光位相共役素子を■−
■化合物半導体を用いることにより、同一基板上に一体
に形成することができる。このような構成とすることに
より、半導体レーザー発振部で発振した光がそのまま光
位相共役素子に入射しているため結合効率が大きく、半
導体レーザーとしての発振効率があがる。また小型化で
きること、半導体レーザー発振部と位相共役素子とを組
立る作業がいらないため製造が簡単になるなどの効果が
得られる。
（実施例３）
第５図は本発明の他の実施例を示したものである。第５
図において、５０１は基板、５０２は第１の半導体レー
ザー発振部、５０３は光位相共役素子、５０４は第１の
半導体レーザー発振部と光位相共役素子を光学的に接続
する光導波部、５０５は第１のポンプ光光源となる第２
の半導体レーザー発振部、５０６は第２のポンプ光光源
となる第３の半導体レーザー発振部、５０７．５０８は
それぞれのポンプ光光源と光位相共役素子を光学的に接
続した光導波部であり、同一基板上に形成され光集積回
路をなしている。第１の半導体レーザー発振部と光位相
共役素子の構成およびその関係は、実施例２の場合と同
様になっている。第２の半導体レーザーの発振光は光導
波部５０７を通って光位相共役素子５０３に入るように
構成されて第１のポンプ光となる。
図において、５０１は基板、５０２は第１の半導体レー
ザー発振部、５０３は光位相共役素子、５０４は第１の
半導体レーザー発振部と光位相共役素子を光学的に接続
する光導波部、５０５は第１のポンプ光光源となる第２
の半導体レーザー発振部、５０６は第２のポンプ光光源
となる第３の半導体レーザー発振部、５０７．５０８は
それぞれのポンプ光光源と光位相共役素子を光学的に接
続した光導波部であり、同一基板上に形成され光集積回
路をなしている。第１の半導体レーザー発振部と光位相
共役素子の構成およびその関係は、実施例２の場合と同
様になっている。第２の半導体レーザーの発振光は光導
波部５０７を通って光位相共役素子５０３に入るように
構成されて第１のポンプ光となる。
第３の半導体レーザー発振部より生じた発振光は光導波
部５０８を通って、光位相共役素子の中で前記第１のポ
ンプ光と対向するように構成され第２のポンプ光となる
。すなわち実施例２の構成に加えて、ポンプ光光源も同
一基板上に集積化したものである。このような構成はや
はり実施例２の場合と同様ＧａＡｓなどの■−■化合物
半導体を用いることにより容易に形成できる。このよう
な構成にすることにより、実施例１および２で得られた
効果に加えて、同一基板上に同一プロセスで３つの半導
体レーザー発振部を形成できることから、発振波長スペ
クトル幅がほぼ類似のものが得られるので、ポンプ光用
半導体レーザーの選別が不要となり、構成が極めて容易
となる。またポンプ光と光位相共役素子の光結合効率が
良いため、全体としての発振効率が、実施例２の場合よ
りも向上する。またポンプ光光源も同一基板上に一体に
集積できることから、実施例２の場合よりもさらに小型
化できるとともに、光軸合せも不要となることから、組
立作業も実施例２の場合よりさらに簡単となる。
部５０８を通って、光位相共役素子の中で前記第１のポ
ンプ光と対向するように構成され第２のポンプ光となる
。すなわち実施例２の構成に加えて、ポンプ光光源も同
一基板上に集積化したものである。このような構成はや
はり実施例２の場合と同様ＧａＡｓなどの■−■化合物
半導体を用いることにより容易に形成できる。このよう
な構成にすることにより、実施例１および２で得られた
効果に加えて、同一基板上に同一プロセスで３つの半導
体レーザー発振部を形成できることから、発振波長スペ
クトル幅がほぼ類似のものが得られるので、ポンプ光用
半導体レーザーの選別が不要となり、構成が極めて容易
となる。またポンプ光と光位相共役素子の光結合効率が
良いため、全体としての発振効率が、実施例２の場合よ
りも向上する。またポンプ光光源も同一基板上に一体に
集積できることから、実施例２の場合よりもさらに小型
化できるとともに、光軸合せも不要となることから、組
立作業も実施例２の場合よりさらに簡単となる。
発明の効果
本発明は、以上説明したような構成と動作原理から成る
ので、以下に記載されるような効果を示す。
ので、以下に記載されるような効果を示す。
いずれの実施例においても、まず第１に３光波の重なり
部分のスペクトル幅を各光源のスペクトル幅よりも狭く
しておけば、いずれの光源のスペクトル幅よりも狭いス
ペクトル幅のレーザー光が得られる。各スペクトルの重
なり部分は原理的にはいくらでも狭くすることができる
ので、極めてスペクトル幅の狭いレーザー光を得ること
ができる。したがって半導体レーザーとして、発振波長
のスペクトル幅がある程度広い安価なものを用いること
ができる。
部分のスペクトル幅を各光源のスペクトル幅よりも狭く
しておけば、いずれの光源のスペクトル幅よりも狭いス
ペクトル幅のレーザー光が得られる。各スペクトルの重
なり部分は原理的にはいくらでも狭くすることができる
ので、極めてスペクトル幅の狭いレーザー光を得ること
ができる。したがって半導体レーザーとして、発振波長
のスペクトル幅がある程度広い安価なものを用いること
ができる。
第２に光位相共役特有の性質、すなわち光波の空間的位
相のみが正確に反転されるという性質から、半導体レー
ザーと光位相共役素子との相対的位置関係が機械的振動
や熱膨張などの影響で変動したり、光路途中の媒質の変
動があっても全く影響を受けない。したがって環境条件
の変動に対して極めて安定である。
相のみが正確に反転されるという性質から、半導体レー
ザーと光位相共役素子との相対的位置関係が機械的振動
や熱膨張などの影響で変動したり、光路途中の媒質の変
動があっても全く影響を受けない。したがって環境条件
の変動に対して極めて安定である。
第３にポンプ光の少なくとも一つの光源を電気的に周波
数変調可能な光源にしておけば、重なり部分を電気的に
変えることができるので、光位相共役素子と光共振を形
成している半導体レーザーの発振波長（発振周波数の逆
数）をこれにより変調することができる。電気的に周波
数変調のできる光源として、通常の半導体レーザーが知
られている。通常の半導体レーザーにおいてはその注入
電流をかえることにより、その発振周波数を数ＧＧｚま
で容易に変調することができる。したがって本発明の構
成により、発振スペクトル線幅のかなり広い安価な半導
体レーザーを用いても、発振スペクトル線幅の極めて狭
い、環境条件に対して安定で、電気的に高速の周波数変
調が可能なレーザー光を得ることができる。
数変調可能な光源にしておけば、重なり部分を電気的に
変えることができるので、光位相共役素子と光共振を形
成している半導体レーザーの発振波長（発振周波数の逆
数）をこれにより変調することができる。電気的に周波
数変調のできる光源として、通常の半導体レーザーが知
られている。通常の半導体レーザーにおいてはその注入
電流をかえることにより、その発振周波数を数ＧＧｚま
で容易に変調することができる。したがって本発明の構
成により、発振スペクトル線幅のかなり広い安価な半導
体レーザーを用いても、発振スペクトル線幅の極めて狭
い、環境条件に対して安定で、電気的に高速の周波数変
調が可能なレーザー光を得ることができる。
実施例２においては、半導体レーザー発振部と光位相共
役素子が光学的に結合されて同一基板上に一体に形成さ
れているため、実施例１の効果に加えて、小型化できる
、発光効率が向上する、組立作用が簡単になるなどの効
果が得られる。
役素子が光学的に結合されて同一基板上に一体に形成さ
れているため、実施例１の効果に加えて、小型化できる
、発光効率が向上する、組立作用が簡単になるなどの効
果が得られる。
実施例３においては、半導体レーザー発振部と光位相共
役素子およびポンプ光光源がすべて光学的に結合され同
一基板上に一体として形成されているので、実施例１の
効果に加えて、実施例２の場合よりもさらに、小型化、
発光効率の向上、組立作用の簡素化の効果が得られる。
役素子およびポンプ光光源がすべて光学的に結合され同
一基板上に一体として形成されているので、実施例１の
効果に加えて、実施例２の場合よりもさらに、小型化、
発光効率の向上、組立作用の簡素化の効果が得られる。
実施例２および３において、基板として■−■化合物半
導体を用いてもよいが、Ｓｉやサファイアなどの基板の
上にもヘテロエピタキシャル成長技術を用いることによ
り、■−■化合物半導体を形成できることから、これら
の基板を用いても良い。
導体を用いてもよいが、Ｓｉやサファイアなどの基板の
上にもヘテロエピタキシャル成長技術を用いることによ
り、■−■化合物半導体を形成できることから、これら
の基板を用いても良い。
また実施例２および３において、光位相共役素子として
、■−■化合物半導体の多重量子井戸構造を用いること
により、さらに位相共役光の発生効率をあげることもで
きる。
、■−■化合物半導体の多重量子井戸構造を用いること
により、さらに位相共役光の発生効率をあげることもで
きる。
またポンプ光光源として２つの光導体レーザーを用いた
が、光位相共役素子の第１のポンプ光の出射側に正反対
に光を反射する鏡を配置しておけば、ポンプ用光源は一
つでも良い。
が、光位相共役素子の第１のポンプ光の出射側に正反対
に光を反射する鏡を配置しておけば、ポンプ用光源は一
つでも良い。
第１図は本発明の半導体レーザーの１実施例の構成図、
第２図は本発明に用いる光位相共役の説明図、第３図は
本発明の半導体レーザーの動作を説明するための発振波
長スペクトル図、第４図は本発明の他の実施例の半導体
レーザーの構成図、第５図は本発明の他の実施例の半導
体レーザーの構成図、第６図は従来の半導体レーザーの
構成図、第７図は従来の半導体レーザーの他の構成図で
ある。 １０１・・・・・・半導体レーザー発振部、１０２・・
・・・・光位相共役素子、１０３・・・・・・反射鏡、
１０４・・・・・・ポンプ光用半導体レーザー、１０５
・・・・・・ポンプ光用半導体レーザー、１０６・・・
・・・プローブ光経路、１０７・・・・・・位相共役光
経路、２０１・・・・・・鏡、２０２・・・・・・光源
、２０３・・・・・・入射光、２０４・・・・・・出射
光、２０５・・・・・・光位相共役素子、２０６・・・
・・・光源、２０７・・・・・・入射光、２０８・・・
・・・出射光、４０１・・・・・・基板、４０２・・・
・・・半導体レーザー発振部、４０３・・・・・・光位
相共役素子、４０４・・・・・・光導波部、５０１・・
・・・・基板、５０２・・・・・・半導体レーザー発振
部、５０３・・・・・・光位相共役素子、５０４・・・
・・・光導波部、５０５・・・・・・ポンプ光用半導体
レーザー発振部、５０６・・・・・・ポンプ光用半導体
レーザー発振部、５０７・・・・・・光導波部、５０８
・・・・・・光導波部。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第１図 ｒ０７−−−位店共役り級が５ 第 図 衷 長 第 図 嬉 図
第２図は本発明に用いる光位相共役の説明図、第３図は
本発明の半導体レーザーの動作を説明するための発振波
長スペクトル図、第４図は本発明の他の実施例の半導体
レーザーの構成図、第５図は本発明の他の実施例の半導
体レーザーの構成図、第６図は従来の半導体レーザーの
構成図、第７図は従来の半導体レーザーの他の構成図で
ある。 １０１・・・・・・半導体レーザー発振部、１０２・・
・・・・光位相共役素子、１０３・・・・・・反射鏡、
１０４・・・・・・ポンプ光用半導体レーザー、１０５
・・・・・・ポンプ光用半導体レーザー、１０６・・・
・・・プローブ光経路、１０７・・・・・・位相共役光
経路、２０１・・・・・・鏡、２０２・・・・・・光源
、２０３・・・・・・入射光、２０４・・・・・・出射
光、２０５・・・・・・光位相共役素子、２０６・・・
・・・光源、２０７・・・・・・入射光、２０８・・・
・・・出射光、４０１・・・・・・基板、４０２・・・
・・・半導体レーザー発振部、４０３・・・・・・光位
相共役素子、４０４・・・・・・光導波部、５０１・・
・・・・基板、５０２・・・・・・半導体レーザー発振
部、５０３・・・・・・光位相共役素子、５０４・・・
・・・光導波部、５０５・・・・・・ポンプ光用半導体
レーザー発振部、５０６・・・・・・ポンプ光用半導体
レーザー発振部、５０７・・・・・・光導波部、５０８
・・・・・・光導波部。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第１図 ｒ０７−−−位店共役り級が５ 第 図 衷 長 第 図 嬉 図
Claims (8)
- （１）一方の光共振用反射鏡に、入射光に対し空間的位
相を反転させる機能を有する４光波混合光位相共役素子
を用い、前記光位相供役素子に入射する第１および第２
のポンプ光およびプローブ光の３光波の波長スペクトル
の重なり部分が、おのおのの光波の波長スペクトル幅よ
りも狭いことを特徴とする半導体レーザー。 - （２）ポンプ光光源の少なくとも一つに、電気的に発振
波長を制御できる光源を用いた請求項（１）記載の半導
体レーザー。 - （３）４光波混合光位相共役素子として、III−Ｖ化合
物半導体の非線型電気光学効果を利用した請求項（１）
記載の半導体レーザー。 - （４）４波混合光位相共役素子として、III−Ｖ化合物
半導体多重量子井戸構造の非線型電気光学効果を利用し
た請求項（１）記載の半導体レーザー。 - （５）III−Ｖ化合物半導体を材料とする入射光に対し
空間的位相を反転させる機能を有する４光波混合光位相
共役素子と半導体レーザー発振部を有し、前記半導体レ
ーザー発振部の一方の光共振用反射鏡として、前記光位
相共役素子を用い、両者が光学的に結合されるようにし
て同一基板上に一体に集積化した半導体レーザー。 - （６）光位相共役素子に入射する第１および第２のポン
プ光およびプローブ光の３光波の波長スペクトルの重な
り部分が、おのおのの光波の波長スペクトル幅よりも狭
いことを特徴とする請求項（５）記載の半導体レーザー
。 - （７）III−Ｖ化合物半導体を材料とする入射光に対し
空間的位相を反転させる機能を有する４光波混合光位相
共役素子と複数の半導体レーザー発振部を有し、前記半
導体レーザーのうちの一つの、光共振用反射鏡の一方と
して、前記光位相共役素子を用い、両者が光学的に結合
されるようにし、他の半導体レーザー発振部から放射さ
れる光が前記光位相共役素子のポンプ光として入射する
ように光学的に結合されるようにして、前記光位相共役
素子と複数の半導体レーザー発振部を同一基板上に一体
に集積化した半導体レーザー。 - （８）光位相共役素子に入射する第１および第２のポン
プ光およびプローブ光の３光波の波長スペクトルの重な
り部分が、おのおのの光波の波長スペクトル幅よりも狭
いことを特徴とする請求項（７）記載の半導体レーザー
。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1005224A JPH0691297B2 (ja) | 1989-01-12 | 1989-01-12 | 半導体レーザー |
| US07/464,001 US5007066A (en) | 1989-01-12 | 1990-01-12 | Semiconductor laser apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1005224A JPH0691297B2 (ja) | 1989-01-12 | 1989-01-12 | 半導体レーザー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02185085A true JPH02185085A (ja) | 1990-07-19 |
| JPH0691297B2 JPH0691297B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=11605222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1005224A Expired - Lifetime JPH0691297B2 (ja) | 1989-01-12 | 1989-01-12 | 半導体レーザー |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5007066A (ja) |
| JP (1) | JPH0691297B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003531515A (ja) * | 2000-04-07 | 2003-10-21 | ザ・リージェンツ・オブ・ジ・ユニバーシティ・オブ・カリフォルニア | 遠隔呼掛け高データ転送速度自由空間レーザ通信リンク |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0476931B1 (en) * | 1990-09-14 | 1996-01-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Phase shift device and laser apparatus utilizing the same |
| US5920588A (en) * | 1996-04-11 | 1999-07-06 | Fujitsu Limited | Method and device for generation of phase conjugate light and wavelength conversion, and system having the device |
| US6091439A (en) * | 1996-11-08 | 2000-07-18 | Hitachi, Ltd. | Laser printer and light source suitable for the same |
| NL1017779C2 (nl) * | 2001-04-05 | 2002-10-11 | Stichting Tech Wetenschapp | Werkwijze en inrichting voor het genereren van een coherente laserstraal alsmede werkwijze voor het vervaardigen van een daarbij toe te passen hologram. |
| DE10252836A1 (de) * | 2002-11-13 | 2004-05-27 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Vorrichtung zum Betreiben von Entlaudungslampen |
| US6865209B2 (en) * | 2003-02-24 | 2005-03-08 | Quintessence Photonics Corporation | Laser diode with a spatially varying electrostatic field frequency converter |
| JP6842725B2 (ja) * | 2019-07-09 | 2021-03-17 | 株式会社金門光波 | レーザー装置およびレーザー発振方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63502622A (ja) * | 1986-03-05 | 1988-09-29 | ヒユ−ズ・エアクラフト・カンパニ− | 光屈折効果を高めた交流電界を使用する自己ポンプ位相共役ミラ−及びその方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4913547A (en) * | 1988-01-29 | 1990-04-03 | Moran Steven E | Optically phased-locked speckle pattern interferometer |
-
1989
- 1989-01-12 JP JP1005224A patent/JPH0691297B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-01-12 US US07/464,001 patent/US5007066A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63502622A (ja) * | 1986-03-05 | 1988-09-29 | ヒユ−ズ・エアクラフト・カンパニ− | 光屈折効果を高めた交流電界を使用する自己ポンプ位相共役ミラ−及びその方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003531515A (ja) * | 2000-04-07 | 2003-10-21 | ザ・リージェンツ・オブ・ジ・ユニバーシティ・オブ・カリフォルニア | 遠隔呼掛け高データ転送速度自由空間レーザ通信リンク |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5007066A (en) | 1991-04-09 |
| JPH0691297B2 (ja) | 1994-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3868589A (en) | Thin film devices and lasers | |
| US6940878B2 (en) | Tunable laser using microring resonator | |
| US7738527B2 (en) | Wavelength switchable semiconductor laser using half-wave coupled active double-ring resonator | |
| US5946129A (en) | Wavelength conversion apparatus with improved efficiency, easy adjustability, and polarization insensitivity | |
| US20020054614A1 (en) | Wavelength discretely tunable semiconductor laser | |
| US4935930A (en) | Laser light source for generating beam collimated in at least one direction | |
| US7149381B2 (en) | Optical filtering device and method | |
| JPH077231A (ja) | 非対称ｙブランチ光デバイス | |
| KR20070047292A (ko) | 모드-락된 외부 공동 표면 발산 반도체 레이저의 파장 변환장치, 시스템 및 방법 | |
| US5155737A (en) | Semiconductor wavelength conversion device | |
| JP3198338B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
| US5384799A (en) | Frequency stabilized laser with electronic tunable external cavity | |
| CN105144509B (zh) | 一种激光器 | |
| US9008134B2 (en) | Resonator, variable wavelength optical filter, and variable wavelength laser diode | |
| JP2003031897A (ja) | 光クロックパルス列発生装置 | |
| JPWO2017138668A1 (ja) | 半導体レーザ素子、回折格子構造、および回折格子 | |
| US6930819B2 (en) | Miniaturized external cavity laser (ECL) implemented with acoustic optical tunable filter | |
| JPH02185085A (ja) | 半導体レーザー | |
| JPH02184827A (ja) | 光変調波復調装置 | |
| CN118352885A (zh) | 谐振模块、硅基外腔芯片、激光器及激光雷达 | |
| US7382817B2 (en) | V-coupled-cavity semiconductor laser | |
| US7372612B2 (en) | High performance compact external cavity laser (ECL) for telecomm applications | |
| JP2005159118A (ja) | ミリ波光源 | |
| KR100317575B1 (ko) | 파장 가변 단일 주파수 레이저 | |
| WO2006059389A1 (ja) | 光波長変換光源 |