JPH03212985A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、発振波長の安定化をはかった波長安定型半導
体レーザ装置に係わり、特にレーザ光のモニタ機能を備
えた波長安定型半導体レーザ装置に関する。

（従来の技術） 近年、半導体レーザの発振波長の安定化をはかるために
、レーザ素子からの出射光の一部をレーザ素子にフィー
ドバックする波長安定型半導体レーザ装置が開発されて
いる。例えば、文献（１９８９年電子情報通信学会、秋
季全国大会。

Ｂ−４［ｉ８　）では、レーザ素子からの後方出射光を
コリメートレンズを通して回折格子に導き、この回折格
子からの反射回折光をレンズを通してレーザ素子に戻す
構成が採用されている。そしてこの構成では、回折格子
で選択された波長の光のみがレーザ素子にフィードバッ
クされることになり、これによりレーザ素子の発振波長
を上記選択された波長に制御することが可能となる。

ところで、半導体レーザ装置においては発振波長の安定
化と共に、光出力の安定化が重要である。光出力の安定
化をはかるには、レーザ素子の後端面側に受光素子等を
設置し、レーザ素子の出力光をモニタして駆動電源等に
フィードバックすればよい。しかしながら、上述した波
長安定型半導体レーザ装置では、発振波長の安定化のた
めにレーザ素子の後端面側にレンズ及び回折格子等を設
けているので、レーザ素子の後端面側に受光素子を設置
することはできない。

このため、出力光をモニタすることはできず、モニタ出
力のフィードバック系を構成することはできない。従っ
て、発振波長の安定化をはかることはできても、光出力
の安定化をはかることは困難であった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来、レーザ素子からの出射光の一部をレー
ザ素子にフィードバックして波長安定化をはかった波長
安定型半導体レーザ装置においては、光出力をモニタし
てフィードバック制御することができず、光出力の安定
化をはかることは困難であった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、発振波長の安定化をはかるのは勿論
のこと、光出力の安定化をはかり得る波長安定型半導体
レーザ装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の骨子は、レーザ素子に出射光の一部を戻す回折
格子の回折光を利用して、レーザ素子の光出力をモニタ
することにある。

即ち本発明は、発振波長の安定化と共に先出力の安定化
を目的とした半導体レーザ装置において、前方と後方に
レーザ光を出射する半導体レーザ素子と、このレーザ素
子からの後方出射光を反射回折する回折格子と、レーザ
索子からの後方出射光を回折格子に入射させ、ｎつ回折
格子からの所定次数の反射回折光をレーザ素子に再入射
させる光学系と、回折格子からのレーザ素子に再入射さ
せる反射回折光とは異なる次数の反射回折光を受光検出
する受光素子とを設けるようにしたものである。

（作用） 本発明によれば、回折格子からの所定の次数（例えば１
次）の反射回折光をレーザ索子に再入射させることによ
り、従来と同様に発振波長の安定化をはかることが可能
であり、これに加えて回折格子からの上記回折光とは異
なる次数（例えば０次）の反射回折光を受光素子に入射
させるようにしているので、光出力安定化のための光出
力モニタを行うことができる。しかも、レーザ索子に戻
す光とモニタする光に回折格子からの異なる次数の反射
回折光を利用しているので、レーザ素子と回折格子とを
結ぶ光路を避けて受光素子を設置することが可能となる
。従って、発振波長の安定化と共に、光出力の安定化を
はかることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係わる波長安定型半導
体レーザ装置を示す概略構成図である。図中１０は半導
体レーザ素子であり、このレーザ索子１０はＧａＡ　Ｉ
Ａｓ系やＩ　ｎＧａＡ　Ｉ　Ｐ糸材料から形成されてい
る。そして、レーザ素子１０の前端面１１から前方出射
光Ａが出射され、後端面１２から後方出射光Ｂが出射さ
れるものとなっている。

レーザ素子１０の後方には、コリメートレンズ２０２回
折格子３０及び受光素子４０が配置されている。レンズ
２０は、レーザ素子１０からの後方出射光Ｂを平行光に
して回折格子３０に入射すると共に、回折格子３０から
の１次の反射回折光Ｃをレーザ素子１０の後端面に戻す
（再入射）ものである。回折格子３０は、発振すべき波
長である１次の回折光Ｃがレンズ２０を介してレーザ素
子１０に戻るように、コリメートされた後方出射光Ｂに
対して直交位置から傾けて設置されている。また、受光
素子４０は、例えばフォトダイオードからなるもので、
回折格子３０で回折された０次の反射回折光りが向かう
方向に設置されている。そして、この受光素子４０にて
反射回折光りが検出され、その検出信号が図示しないレ
ーザ素子駆動電源等に供給されるものとなっている。

なお、レーザ素子１ｏは、第２図（ａ）　（ｂ）に示す
如く、放熱を兼ねた基板５０上に実装されているが、こ
の基板５０はレーザ素子１ｏがらの出射光の広がりを考
慮して、レーザ素子設置部が突出形成されている。

このような構成であれば、レーザ素子１ｏの後方出射光
Ｂの一部が回折格子３ｏにより１次の反射回折光Ｃとし
てレーザ素子１ｏにフィードバックされることになり、
レーザ素子１ｏの発振波長の安定化をはかることができ
る。これに加えて、後方出射光Ｂの一部が回折格子３゜
により０次の反射回折光りとして受光素子４゜により検
出されることになる。従って、レーザ素子１０の光出力
をモニタすることが可能となり、このモニタ信号をレー
ザ素子１０の駆動電源等にフィードバックすることによ
り光出力の安定化をはかることができる。

即ち、光出力が安定した波長安定型半導体レーザ装置を
実現することが可能となる。また、レーザ素子１０に戻
す光とモニタする光に回折格子３０からの異なる次数の
反射回折光を利用しているので、レーザ素子１０と回折
格子３゜とを結ぶ光路を避けて受光素子４０を設置する
ことが可能となり、受光素子４０の設置が容易になる利
点もある。

第３図は本発明の第２の実施例を示す概略構成図である
。なお、第１図と同一部分には同一符号を付して、その
詳しい説明は省略する。

この実施例が先に説明した第１の実施例と異なる点は、
回折格子と受光素子を一体形成したことにある。即ち、
受光素子４０の一部（中央部）に回折格子３０が設けら
れ、受光部は回折格子３０を囲むリング状となっている
。そして、レーザ素子１０からの後方出射光Ｂはコリメ
ートレンズ２０を通して受光素子４０に入射される。回
折格子３０に入射したレーザ光は反射され、その１次の
反射回折光Ｃがレンズ２０を通してレーザ索子１０に再
入射する。回折格子３０以外に入射した光は光出力のモ
ニタに利用される。

このような構成であれば、レーザ素子１０の後方出射光
Ｂを受光素子４０で検出することができ、さらに回折格
子３０による１次の反射回折光Ｃをレーザ素子１０に戻
すことができる。

従って、発振波長の安定化と共に光出力の安定化をはか
ることができ、先の第１の実施例と同様の効果が得られ
る。

第４図は本発明の第３の実施例を示す概略構成図である
。なお、第１図と同一部分には同一符号を付して、その
詳しい説明は省略する。

この実施例が先の第１の実施例と異なる点は、レーザ素
子の前方出射光を利用して波長安定化及び光出力モニタ
を行うことにある。即ち、レーザ素子１０は大きな光出
力を取り出すことを目的に構成されたものであり、後端
面に反射膜１３が形成されている。これにより、前方の
反射率を下げ、後方の反射率を上げ、前面の光パワー密
度の増大をはかっている。このようなレーザ素子では、
後方での十分なモニタ光を検出することは困難である。

本実施例では、レーザ素子１０の前方側にコリメートレ
ンズ２０．ビームスプリッタ６０゜回折格子３０及び受
光素子４０が設けられている。レーザ索子１０からの前
方出射光Ａはコリメートレンズ２０を介して平行にされ
、その−部Ａ′はビームスプリッタ６０を通して出力さ
れる。また、前方出射光Ａの一部はビームスプリッタ６
０で反射され、この反射光Ａ′は回折格子３０に入射す
る。回折格子３０からの１次の反射回折光Ｃはビームス
プリッタ６０で反射されレーザ素子１０に再入射する。

また、回折格子３０からの０次の反射回折光りは受光素
子４０に入射するものとなっている。

このような構成であれば、レーザ素子１０からの前方出
射光Ａの一部が回折格子３０により１次の反射回折光Ｃ
としてレーザ素子１０にフィードバックされることにな
り、レーザ素子１０の発振波長の安定化をはかることが
できる。

これに加えて、前方出射光Ａの一部が回折格子３０によ
り０次の反射回折光りとして受光素子４０により検出さ
れることになる。従って、発振波長の安定化及び光出力
の安定化をはかることができ、先の第１の実施例と同様
の効果が得られる。

第５図は本発明の第４の実施例を示す概略構成図である
。なお、第４図と同一部分には同一符号を付して、その
詳しい説明は省略する。

この実施例は、先の第３の実施例と異なる点は、回折格
子と受光素子を一体形成したことにある。即ち、受光素
子４０は先の第２の実施例で用いたものと同様に、中央
部に回折格子３０が設けられ、この回折格子３０を囲む
ように受光部がリング状に形成されている。そして、ビ
ームスプリッタ６０からの反射光Ａ′は、一部が回折格
子３０によりレーザ素子１０にフィードバックされ、残
りが受光素子４０にて検出されることになる。

このような構成であっても、先の第１の実施例と同様の
効果が得られるのは勿論である。なお、第４図及び第５
図の例では反射膜１３を設けているが、これは反射膜１
３がなくて後方の反射率が低い場合でも同様の光学系を
用いて波長安定化・出力安定化をはかることができる。

第６図は本発明の第５の実施例を示す概略構成図である
。なお、第１図と同一部分には同一符号を付して、その
詳しい説明は省略する。

この実施例が先の第１の実施例と異なる点は、モニタ光
を取り出すためにビームスプリッタを用いたことにある
。即ち、レーザ素子１０の後方には、先の第１の実施例
と同様にコリメートレンズ２０及び回折格子３０が設置
され、これに加えてレンズ２０と回折格子３０との間に
ビームスプリッタ６０が設置されている。ビームスプリ
ッタ６０を通過した光Ｂ′は回折格子３０に入射し、そ
の１次の反射回折光Ｃがレーザ素子１０に再入射する。

また、ビームスプリッタ６０で反射した光Ｂ′は受光索
子４０に入射し、受光素子４０にて検出される。

このような構成であっても、先の第１の実施例と同様に
、レーザ素子１０からの後方出射光Ｂの一部を回折格子
３０によりレーザ素子１０にフィードバックすると共に
、後方出射光Ｂの一部を受光素子４０でモニタすること
ができ、先の第１の実施例と同様の効果が得られる。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。実施例ではレーザ素子に再入射させる光を１次の
回折光、モニタする光を０次の回折光としたが、それぞ
れの光が異なる次数の回折光であればよい。また、前記
レーザ素子はＧａＡ　ＩＡｓ系やＩｎＧａＡＩＰ系に限
るものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、レーザ素子からの
出射光の一部を回折格子に入射させ、回折格子からの異
なる次数の反射回折光の一方をレーザ素子へ再入射させ
、他方を受光素子に入射させモニタ光を検出する構成と
しているので、発振波長の安定化をはかるのは勿論のこ
と、光出力の安定化をはかり得る波長安定型半導体レー
ザ装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わる波長安定型半導
体レーザ装置を示す概略構成図、第２図は上記レーザ装
置に用いたマウント基板の構造を示す図、第３図は本発
明の第２の実施例を示す概略構成図、第４図は本発明の
第３の実施例を示す概略構成図、第５図は本発明の第４
の実施例を示す概略構成図、第６図は本発明の第５の実
施例を示す概略構成図である。 １０・・・半導体レーザ索子、 １１・・・レーザ素子前端面、 １２・・・レーザ素子後端面、 １３・・・レーザ素子反射膜、 ２０・・・コリメートレンズ、 ３０・・・回折格子、 ４ ０・・・受光素子、 ０・・・マウン ト基板、 Ｏ・・・ビームスプリ ツタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前方と後方にレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、
   このレーザ素子からの後方出射光を反射回折する回折格
   子と、前記レーザ素子からの後方出射光を前記回折格子
   に入射させ、且つ前記回折格子からの所定次数の反射回
   折光を前記レーザ素子に再入射させる光学系と、前記回
   折格子からの前記レーザ素子に再入射させる反射回折光
   とは異なる次数の反射回折光を受光検出する受光素子と
   を具備してなることを特徴とする半導体レーザ装置。