JPH0387085A - 超短光パルス発生装置 - Google Patents
超短光パルス発生装置Info
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- JPH0387085A JPH0387085A JP2135949A JP13594990A JPH0387085A JP H0387085 A JPH0387085 A JP H0387085A JP 2135949 A JP2135949 A JP 2135949A JP 13594990 A JP13594990 A JP 13594990A JP H0387085 A JPH0387085 A JP H0387085A
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
して応用される超短光パルス発生装置に関するものであ
も 従来の技術 半導体レーザを用いて超短光パルスを発生する方法とし
ては 能動モード同期法 受動モード同期法 利得スイ
ッチング法等があも 能動および受動モード同期法につ
いて?i 例えば セミコンダクターズアンドセミメ
タルズ22巻パートBチャプター1 (Semicon
ductors and Semimetals、vo
l、22.part B、Chapter 1)に詳し
く解説されていも能動モード同期は半導体レーザへの注
入電流を外部共振器のラウンドトリップ周波数で変調を
行う。
とにより行う。いずれの場合も外部共振器のラウンドト
リップ周波数で光パルスが発振し その光パルスの時間
幅としては1〜20psのものが得られていも 利得ス
イッチング法(よ 半導体レーザを短い電流パルスで励
起し レーザ発振の過渡応答として生じる緩和振動の最
初のパルスだけを取り出して短パルス光を発生させる方
法であんこの方法で(よ 繰り返し周波数を自由に設定
することができも また 半導体レーザを用いた波長変
換型超短光パルスの発生について(よ 谷へ 豆本rS
HGを用いた青色レーザ光源によるピコ秒発生」第49
回応用物理学会学術講演予稿集7a−ZD−8に報告さ
れていも 第8図に 従来の波長変換型超短光パルス発
生装置の概略構成図を示t。 1は半導体レー吠 2は
波長変換素子であり、 3は光導波m 4.5はレン
X 6はλ/2板である。半導体レーザ1から出射され
たTEモモ−発振の基本波7C上 レンズ4でコリメ
ートさ札 λ/2板6で偏光方向を90°変換された後
レンズ5で集光されて波長変換素子2に形成された光導
波路3に入射すも この阪 光導波路3の中を導波する
基本波とチェレンコフ放射される第二高調波8の位相速
度が等しくなり、効率良く第二高調波が発生ずん波長0
.84μmの半導体レーザをコムジェネレータを用いて
パルス幅数百psの短電流パルスで利得スイッチするこ
とにより、パルス幅20ps程度の基本波を発生させ、
パルス幅10ps程度の波長0.42μmの第二高調波
が得られていも 発明が解決しようとする課題 上記従来の技術で述べたように 半導体レーザの能動お
よび受動モード同期法で1よ 半導体レーザの出射光を
外部共振器で再び半導体レーザに帰還してしまうた数
出力を大きくとることができないという問題点であっf
、 また 装置の構成が複雑型 調整が困難であり九
半導体レーザの利得スイッチング法では簡単な構成で
超短光パルスの発生が可能である力丈 その出力を波長
変換した場合にj& 現状得られている第二高調波の
出力は小さいた△ 半導体レーザの出射光パルスの高出
力化が課題となっていも 半導体レーザの出射光パルス
(よ 励起する電流パルスのビークを高くすれば大きく
なる力交 パルス幅が数百psと小さい場合にit
高ピークの電流パルスを得るのは困難であった 本発明
(よ 上述の問題点に鑑みてなされたもの式 半導体レ
ーザを利得スイッチングする短電流パルスのピークを高
くすることなく、半導体レーザから出射される光パルス
を高出力化することができ、その出射光パルスを波長変
換して得られる第二高調波の光パルスも高出力化するこ
とができる超短光パルス発生装置を提供することを目的
とすも 課題を解決するための手段 本発明の超短光パルス発生装置ζ上 上述の課題を解決
するた△ 半導体基板上に形成された少なくとも活性層
及び閉じ込め層を含む共振器を備え、前記共振器の一部
が前記活性層に電流を注入するための電極を有する利得
領域であり、前記共振器の他部が可飽和吸収領域である
半導体レーザを短電流パルスで励起して利得スイッチン
グする構成あるい(友 前記構成の超短光パルス発生装
置において、半導体レーザと光導波路構造を有する波長
変換素子が光学的に結合した構造を備え、 前記半導体
レーザから出射される超短パルス光を基本波として前記
波長変換素子に結合し 前記波長変換素子からの出力光
として前記基本波の第二高調波を発生する構成を備えた
ものであり、半導体レーザの共振器の第1の端面が高反
射膜を有し 第2の端面が反射防止膜を有する出射端で
あってもよく、また 半導体レーザの可飽和吸収領域が
制御電極を有し 前記可飽和吸収領域と利得領域が電気
的に絶縁された構成であってもよ八作用 本発明では 半導体レーザ(よ 電流が注入されると利
得領域で発光が生じる戟 発光が小さいときは可飽和吸
収領域での吸収が大きく出力光は低レベルである力東
発光が大きくなると可飽和吸収領域の吸収が飽和しはじ
碌 しきい値をこえるとレーザ発振し出力光は高レベル
状態となん 本発明における半導体レーザで(友 短電
流パルスで利得スイッチングを行うと、利得領域の利得
の増加と可飽和吸収領域の吸収の低下の相乗効果により
、通常の半導体レーザよりも大きい光パルス出力が得ら
れも また 本発明では半導体レーザからの光パルス出
力を基本波として波長変換素子に結合すると基本波の第
二高調波が発生する力交 第二高調波は基本波の出力の
2乗に比例して変換されるたな 第二高調波の高出力化
が可能となん実施例 第1図は本発明の第1の実施例による波長変換型超短光
パルス発生装置の概略構成を示すものであって、 9は
発振波長0.83u mGaAlAs/GaAs系半導
体レーザ、10はGaAlAs活性I’llは長さ23
0μmの利得領Q 12,13はそれぞれ長さ25μ
mの可飽和吸収領域14は電流注入を行うための電&
2は波長変換素子、 3は光導波跋 4,5はレン′X
S 6はλ/2板であも 半導体レーザ9の共振器端面
20はAl2O5とSiの多層コーティングにより反射
率96%の高反射率であり、共振器端面21はAhOs
単層コーティングにより反射率3%の低反射率となって
いも波長変換素子2 g;L Z−cutのLiNb
O5基板にプロトン交換により光導波路3 (幅×厚み
=1.6μmxQ、35μm)を形成したもので、基本
波は最低次TM導波モーぺ 高調波はTM放射モードの
チェレンコフ放射型のものであも 第2図に半導体レー
ザ9の電流−光出力特性を示す。端面反射率制御により
40mW以上の高出力が得られtも 電極14よりし
きい値電流の0.7倍のバイアス電流とパルス幅400
pa。
導体レーザ9を利得スイッチングすることにより、パル
ス輻20ps以下、 ピーク出力2W以上の従来の2倍
以上の高出力の超短光パルスが得られf、、’43図に
両端に各5μm、15μm、25μmの可飽和吸収領
域をもつ半導体レーザのピーク出力のバイアス電流依存
性を示す。可飽和吸収の効果が大きいほど大きいピーク
出力が得られtも 第2図の半導体レーザ9から出射
されたTEモモ−発振の光パルスは 基本波7としてレ
ンズ4でコリメートさ花λ/2板6で偏光方向を90°
変換された後レンズ5で集光されて波長変換素子2に形
成された光導波路3に入射すも この限 光導波路3の
中を導波するTM導波モードの基本波をT放射モードの
第二高調波の位相速度が等しくなり、基本波7は波長0
.415μmの第二高調波の光パルス8に変換されてチ
ェレンコフ放射されも 第二高調波出力は基本波出力の
2乗に比例して変換されるたム 従来の4倍以上のピー
ク出力的10mWの高出力でパルス輻10ps以下の第
二高調波が得られtラ 第4図(a)、 (b)に光
オシロスコープで観測した半導体レーザ光と第二高調波
の光パルス波形を示す。第5図(上 本発明の第2の実
施例による超短光パルス発生装置における半導体レーザ
の概略断面図を示すものであって、半導体レーザ15の
共振器内部に可飽和吸収領域16が設けられていも こ
のようなレーザで(よ 可飽和吸収領域の長さを作製プ
ロセスで用いるマスクで設定できるた取 同一ウエバ内
で分留りよく同等の特性を示すものが得られ?Q、
第6図は 本発明の第3の実施例による超短光パルス発
生装置における半導体レーザの概略断面図であって、半
導体レーザ17の可飽和吸収領域18に制御電極19が
設けられていも 利得領域11と可飽和吸収領域18は
エツチングによって溝20を形成することにより、電気
的に絶縁されていも 第7図に制御電極19への印加電
圧を変化したときの利得領域11への注入電流−光出力
特性を示も 制御電極19への電圧を変化すると可飽和
吸収領域の吸収係数が変化するたべ しきい値電流が変
化していも 制御電極19への電圧を変化することは
第1あるいは第2の実施例における半導体レーザ玄 可
飽和吸収領域長を変化することに対応しているが電圧を
変化する場合には連続的に制御できるたべ 利得スイッ
チングを行ったときに光パルスのピーク出力が最大とな
るように制御することができ丸な抵 本実施例では半導
体レーザとして波長0.8μm帯のGaAsAs/Ga
As系を用いた八 波長1.3μm帯および波長1.5
5μm帯のInGaAsP/InP系あるいは波長0.
6.un帯のAlGa1nP/GaAs系であっても同
等の効果が得られ 波長変換も可能であも 発明の、効果 以上の説明から明らかなように 本発明(友 半導体レ
ーザを利得領域と可飽和吸収領域を有する構成をするこ
とによって、ピーク出力の大きな超短光パルスが得られ
るという効果を有するものであも また上記半導体レー
ザの光パルス出力を基本波として光導波路型波長変換素
子に入射すると、基本波の出力の2乗に比例した第二高
調波が得られるた△ 短波長の超短光パルスの高出力化
が可能となるという効果を有するものであも
パルス発生装置の概略構成阻 第2図は第1の実施例に
おける半導体レーザの電流−光出力特性は 第3図は可
飽和吸収領域の異なる半導体レーザのピーク出力のバイ
アス電流依存性は第4図(a)、 (b)は半導体レー
ザ光 第二高調波パルス波形は 第5図は本発明の第2
の実施例における半導体レーザの概略断面は 第6図は
本発明の第3の実施例における半導体レーザの概略断面
は第7図は第3の実施例における半導体レーザの電流−
光出力特性は 第8図は従来例における波長変換型超短
光パルス発生装置の概略構成図であも2パ・・・波長変
換素子、3・・・・光導波i 9,15゜17・・・
・半導体レーf、 10・・・・活性態 11・・・
・利得類[12,13,16,18・・・・可飽和吸収
領域 14・・・・電極 19・・・・制御電極
Claims (5)
- (1)半導体基板上に形成された少なくとも活性層及び
閉じ込め層を含む共振器を備え、前記共振器の一部が前
記活性層に電流を注入するための電極を有する利得領域
であり、前記共振器の他部が可飽和吸収領域である半導
体レーザを短電流パルスで励起して利得スイッチングす
ることを特徴とする超短光パルス発生装置。 - (2)特許請求の範囲第1項記載の超短光パルス発生装
置と光導波路構造を有する波長変換素子が光学的に結合
した構造を備え、前記半導体レーザから出射される超短
パルス光を基本波として前記波長変換素子に結合し、前
記波長変換素子からの出力光として前記基本波の第二高
調波を発生することを特徴とする波長変換型超短光パル
ス発生装置。 - (3)半導体レーザの共振器の第1の端面が高反射膜を
有し、第2の端面が反射防止膜を有する出射端であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
超短光パルス発生装置。 - (4)半導体レーザの可飽和吸収領域を前記半導体レー
ザ共振器端面から離れた前記共振器内部に備えたことを
特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の超
短光パルス発生装置。 - (5)半導体レーザの可飽和吸収領域が制御電極を有し
、前記可飽和吸収領域と利得領域が電気的に絶縁されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項
記載の超短光パルス発生装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-170159 | 1989-06-30 | ||
| JP17015989 | 1989-06-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0387085A true JPH0387085A (ja) | 1991-04-11 |
| JPH07112095B2 JPH07112095B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=15899778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2135949A Expired - Lifetime JPH07112095B2 (ja) | 1989-06-30 | 1990-05-25 | 超短光パルス発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07112095B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021124390A1 (ja) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置 |
| JP2021121038A (ja) * | 2019-06-25 | 2021-08-19 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 半導体レーザ |
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1990
- 1990-05-25 JP JP2135949A patent/JPH07112095B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07112095B2 (ja) | 1995-11-29 |
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