JPH05206578A - 外部キャビティダイオードレーザ - Google Patents
外部キャビティダイオードレーザInfo
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- JPH05206578A JPH05206578A JP4293987A JP29398792A JPH05206578A JP H05206578 A JPH05206578 A JP H05206578A JP 4293987 A JP4293987 A JP 4293987A JP 29398792 A JP29398792 A JP 29398792A JP H05206578 A JPH05206578 A JP H05206578A
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
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- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
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- 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
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- 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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- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
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- 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
- H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小さなスポットサイズに集光する環状ビーム
を形成し、最大集光強度を増加させるようなレーザ構造
を提供する。 【構成】 ダイオードレーザ５と、その第１面３５とそ
れの平行な第２面２５との間に伸び、第２面に現れる量
子井戸ストリップ１０と、筒状レンズの集光手段５５と
からなり、この集光手段５５が、前記Ｙ軸に沿った光の
分散を捕獲し、筒状レンズの長軸はＺ軸に平行となるよ
う、前記第２面２５に近接して配置された外部キャビテ
ィダイオードレーザにおいて、前記集光手段５５の主面
はＺ軸とＹ軸とが形成する面にあり、前記第２面２５か
ら距離約ｄcの場所に配置され、前記光放射領域から放
射される光ビームはほぼ環状断面を有することを特徴と
する。
を形成し、最大集光強度を増加させるようなレーザ構造
を提供する。 【構成】 ダイオードレーザ５と、その第１面３５とそ
れの平行な第２面２５との間に伸び、第２面に現れる量
子井戸ストリップ１０と、筒状レンズの集光手段５５と
からなり、この集光手段５５が、前記Ｙ軸に沿った光の
分散を捕獲し、筒状レンズの長軸はＺ軸に平行となるよ
う、前記第２面２５に近接して配置された外部キャビテ
ィダイオードレーザにおいて、前記集光手段５５の主面
はＺ軸とＹ軸とが形成する面にあり、前記第２面２５か
ら距離約ｄcの場所に配置され、前記光放射領域から放
射される光ビームはほぼ環状断面を有することを特徴と
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイオードレーザに関
し、特に、広いストリップのダイオードレーザに関す
る。
し、特に、広いストリップのダイオードレーザに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のダイオードレーザはガリュウムヒ
素（ＧａＡｓ）基板の上に導体を有し、この基板は基板
表面に直交する二つの平行な面を有している。１−５層
の量子井戸のエピタキシャル成長層が、基板表面の上に
成長し、二つの平行な面の間に伸びるストリップが、量
子井戸層をエッチングすることにより形成される。第２
の導体を支持する第２エピタキシャル層（通常、ＧａＡ
ｓ）が成長して、前記の量子井戸ストリップをカバーす
る。この二つの平行な面は極細に研磨され、一方の面は
部分反射し、他方の面は全反射する。
素（ＧａＡｓ）基板の上に導体を有し、この基板は基板
表面に直交する二つの平行な面を有している。１−５層
の量子井戸のエピタキシャル成長層が、基板表面の上に
成長し、二つの平行な面の間に伸びるストリップが、量
子井戸層をエッチングすることにより形成される。第２
の導体を支持する第２エピタキシャル層（通常、ＧａＡ
ｓ）が成長して、前記の量子井戸ストリップをカバーす
る。この二つの平行な面は極細に研磨され、一方の面は
部分反射し、他方の面は全反射する。
【０００３】電流が導体上に集中すると、その構造物は
レーザを発振し、その構造物の端部から光が放射され
る。特に、光は量子井戸ストリップの断面に対応する領
域の構造物の部分反射面から放射される。この光強度は
電流レベルの関数であるが、レーザ光は単に電流レベル
を上げただけでは増加しない。その理由は、電流が強過
ぎると、エピタキシャル材料および基板を破損するから
である。しかし、ダイオードレーザが放射する全光パワ
ーは、量子井戸ストリップを幅広くすることによって増
加させることができる。
レーザを発振し、その構造物の端部から光が放射され
る。特に、光は量子井戸ストリップの断面に対応する領
域の構造物の部分反射面から放射される。この光強度は
電流レベルの関数であるが、レーザ光は単に電流レベル
を上げただけでは増加しない。その理由は、電流が強過
ぎると、エピタキシャル材料および基板を破損するから
である。しかし、ダイオードレーザが放射する全光パワ
ーは、量子井戸ストリップを幅広くすることによって増
加させることができる。
【０００４】前述の構造を有するダイオードレーザから
発射される光の断面は、環状ではない。そのようなダイ
オードレーザは、量子井戸ストリップの断面の形状に近
似している。従って、幅広い量子井戸ストリップを介し
て、高光出力を達成するダイオードレーザの光ビームは
環状ではない。さらに、前述した構造から放射される光
は、量子井戸ストリップの面に直交する面沿って非常に
速く分散し、ストリップの面沿ってはゆっくりとしか分
散しない。かくして、レーザ光は、量子井戸ストリップ
の長端部に対応する長端部を有する矩形断面を有し、そ
れがレーザダイオードから発光する（出る）ときは、量
子井戸ストリップの長端部に直交する長端部を有する矩
形断面を有する。
発射される光の断面は、環状ではない。そのようなダイ
オードレーザは、量子井戸ストリップの断面の形状に近
似している。従って、幅広い量子井戸ストリップを介し
て、高光出力を達成するダイオードレーザの光ビームは
環状ではない。さらに、前述した構造から放射される光
は、量子井戸ストリップの面に直交する面沿って非常に
速く分散し、ストリップの面沿ってはゆっくりとしか分
散しない。かくして、レーザ光は、量子井戸ストリップ
の長端部に対応する長端部を有する矩形断面を有し、そ
れがレーザダイオードから発光する（出る）ときは、量
子井戸ストリップの長端部に直交する長端部を有する矩
形断面を有する。
【０００５】１９９１年５月１２−１７日にメリランド
州ボルチモアで開かれたＣＬＥＯ’９１の技術会議で、
シュナイダー他は上記の構造のダイオードレーザの直交
面における光ビームの急速なる分散を捕獲する方法につ
いて述べた（議事録、２８−３１ページ、シュナイダー
他著「レーザダイオードをコリメートするシリンダー状
マイクロレンズ」）。彼らの提案した構造は、図１に示
されるような量子井戸構造に平行にダイオード構造の端
部に接続した光ファイバセグメントを有している。同図
において、ダイオードレーザ５は、基板の上に、高反射
面３０に広がる量子井戸ストリップ１０を有している。
同図においては、量子井戸ストリップ１０の断面は、部
分反射面２０のみが示されている。筒状レンズ４０は、
光ファイバから形成され、量子井戸ストリップ１０の光
出力領域（部分反射面２０）に接着している。そして、
このレンズ４０は、Ｙ軸方向に対応する垂直面に分散す
る光をコリメートするが、Ｚ軸方向の光はコリメートし
ない。
州ボルチモアで開かれたＣＬＥＯ’９１の技術会議で、
シュナイダー他は上記の構造のダイオードレーザの直交
面における光ビームの急速なる分散を捕獲する方法につ
いて述べた（議事録、２８−３１ページ、シュナイダー
他著「レーザダイオードをコリメートするシリンダー状
マイクロレンズ」）。彼らの提案した構造は、図１に示
されるような量子井戸構造に平行にダイオード構造の端
部に接続した光ファイバセグメントを有している。同図
において、ダイオードレーザ５は、基板の上に、高反射
面３０に広がる量子井戸ストリップ１０を有している。
同図においては、量子井戸ストリップ１０の断面は、部
分反射面２０のみが示されている。筒状レンズ４０は、
光ファイバから形成され、量子井戸ストリップ１０の光
出力領域（部分反射面２０）に接着している。そして、
このレンズ４０は、Ｙ軸方向に対応する垂直面に分散す
る光をコリメートするが、Ｚ軸方向の光はコリメートし
ない。
【０００６】高強度で、小スポットサイズが必要な応用
においては、上記の構成では以下の三つの問題がある。
１）レンズを基板に接着する接着剤は、光の強度を低下
させて、ダイオードレーザへの物理的な損傷を引き起こ
す。これは、接着剤に吸収された光が熱に変わるからで
ある。２）このレンズは急速に拡大する光ビームの分散
比を減少させることはできるが、小さなスポットサイズ
に集光するような環状ビームを形成できない。３）より
幅の広い量子井戸ストリップはレーザのマルチモード動
作を可能とし、量子井戸ストリップに沿った光の強度が
ばらつく。後者の二つの問題点は、ダイオードレーザに
より達成されるスポットサイズを大きくし、また、全体
的に、最大集光強度を減じてしまう。
においては、上記の構成では以下の三つの問題がある。
１）レンズを基板に接着する接着剤は、光の強度を低下
させて、ダイオードレーザへの物理的な損傷を引き起こ
す。これは、接着剤に吸収された光が熱に変わるからで
ある。２）このレンズは急速に拡大する光ビームの分散
比を減少させることはできるが、小さなスポットサイズ
に集光するような環状ビームを形成できない。３）より
幅の広い量子井戸ストリップはレーザのマルチモード動
作を可能とし、量子井戸ストリップに沿った光の強度が
ばらつく。後者の二つの問題点は、ダイオードレーザに
より達成されるスポットサイズを大きくし、また、全体
的に、最大集光強度を減じてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ダイ
オードレーザにおいて、小さなスポットサイズに集光す
る環状ビームを形成し、さらに、最大集光強度を増加さ
せるようなレーザ構造を提供する。
オードレーザにおいて、小さなスポットサイズに集光す
る環状ビームを形成し、さらに、最大集光強度を増加さ
せるようなレーザ構造を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】図３の本発明のダイオー
ドレーザ装置は、レーザダイオード構造の部分反射面２
５を高透過面に変更し、最大距離の場所に部分反射面６
０を配置し（それにより、キャビティ長を長くし、高空
間モード動作の可能性を減少させ、そして、所望のレン
ズ５５を具備することにより達成される。さらに、本発
明のダイオードレーザは、急速に分散するような空間方
向の光の分散を捕獲するような集光手段５５を有する。
光ビームの分散を捕獲し、それを環状にするために、集
光手段５５は、二つの直交空間方向のレーザビームのサ
イズがほぼ等しくなるような場所に筒状レンズを配置す
る。レンズの焦点距離を適切に選択することにより、ダ
イオードレーザからレーザ光が放射される際に、その断
面は環状に維持される。
ドレーザ装置は、レーザダイオード構造の部分反射面２
５を高透過面に変更し、最大距離の場所に部分反射面６
０を配置し（それにより、キャビティ長を長くし、高空
間モード動作の可能性を減少させ、そして、所望のレン
ズ５５を具備することにより達成される。さらに、本発
明のダイオードレーザは、急速に分散するような空間方
向の光の分散を捕獲するような集光手段５５を有する。
光ビームの分散を捕獲し、それを環状にするために、集
光手段５５は、二つの直交空間方向のレーザビームのサ
イズがほぼ等しくなるような場所に筒状レンズを配置す
る。レンズの焦点距離を適切に選択することにより、ダ
イオードレーザからレーザ光が放射される際に、その断
面は環状に維持される。
【０００９】さらに、本発明のダイオードレーザは、レ
ンズに最も近い部分のダイオードレーザの面を高透過面
にし、レンズの他の面を全（部分）反射面とする。これ
により、共面キャビティが長くなる。例えば、実施例に
おいては、ガラス（ＩＩＩ−Ｖ半導体）基板の上に屈折
凸状レンズをエッチングすることにより形成され、その
レンズ基板を基板の裏面がレーザを維持するに必要な部
分反射面を形成するように配置する。レーザ構造にレン
ズを適切に配置することは、レンズに凹部を形成するこ
とによりなされる。
ンズに最も近い部分のダイオードレーザの面を高透過面
にし、レンズの他の面を全（部分）反射面とする。これ
により、共面キャビティが長くなる。例えば、実施例に
おいては、ガラス（ＩＩＩ−Ｖ半導体）基板の上に屈折
凸状レンズをエッチングすることにより形成され、その
レンズ基板を基板の裏面がレーザを維持するに必要な部
分反射面を形成するように配置する。レーザ構造にレン
ズを適切に配置することは、レンズに凹部を形成するこ
とによりなされる。
【００１０】
【実施例】小開口の光ソースは、大開口の光ソースより
も速く分散する。これは、たとえば、論文「固体レーザ
エンジニアリング」（Ｗ．Ｋｏｅｃｈｎｅｒ，Ｓｐｒｉ
ｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，１９７６年５．１．２部分１
７６−１７８ページ）を参照のこと。このことは、図２
に示されている。同図において、プロット１１は狭光ソ
ースからの光ビームの分散を、プロット１２は広光ソー
スからの光ビームの分散を示している。このことから、
レーザダイオードのパワーを増加させるためには、幅広
い量子井戸ストリップを形成することであることが分か
る。しかし、量子井戸ストリップの幅と厚さに対応する
二つの直交する方向から見た場合には、このことは光ソ
ースのサイズの差を増加させるにすぎない（幅はＺ軸方
向で、厚みはＹ軸方向である）。このストリップの幅に
も関わらず、図２から分かるように、常に距離ｄcとい
う点が存在する。このｄcは急速分散光ビームの周囲長
と緩慢分散光ビームの周囲長が等しい点である。この距
離ｄcで得られた光ビームのイメージ像はほぼ環状であ
る。
も速く分散する。これは、たとえば、論文「固体レーザ
エンジニアリング」（Ｗ．Ｋｏｅｃｈｎｅｒ，Ｓｐｒｉ
ｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，１９７６年５．１．２部分１
７６−１７８ページ）を参照のこと。このことは、図２
に示されている。同図において、プロット１１は狭光ソ
ースからの光ビームの分散を、プロット１２は広光ソー
スからの光ビームの分散を示している。このことから、
レーザダイオードのパワーを増加させるためには、幅広
い量子井戸ストリップを形成することであることが分か
る。しかし、量子井戸ストリップの幅と厚さに対応する
二つの直交する方向から見た場合には、このことは光ソ
ースのサイズの差を増加させるにすぎない（幅はＺ軸方
向で、厚みはＹ軸方向である）。このストリップの幅に
も関わらず、図２から分かるように、常に距離ｄcとい
う点が存在する。このｄcは急速分散光ビームの周囲長
と緩慢分散光ビームの周囲長が等しい点である。この距
離ｄcで得られた光ビームのイメージ像はほぼ環状であ
る。
【００１１】この二方向の光ビームの分散が等しくでき
る場合には、光ビームの環状断面は距離ｄcから先まで
維持できる。これは本発明によれば、細長いレンズをｄ
cの位置に配置することによって達成できる。このよう
に配置されたレンズは、Ｚ軸方向の分散比率に合わせる
ためには、急速に分散する方向（すなわち、Ｙ軸方向）
に分散する面に光ビームの分散の比率を減少させる。こ
れを達成する装置が図３に示されている。そこでは、レ
ンズ５５は光を放射するダイオードレーザの面２５から
距離ｄcだけ離れた場所に配置されている。このレンズ
５５は柱状のレンズで、光をＹ方向にのみ部分的にコリ
メートする。特に、図３のレンズ５５はＺ軸に平行に柱
の軸を有し、それに直交する凸状柱の断面をしている。
そして、この断面はＹ方向に分散した光ビームを捕集す
る。
る場合には、光ビームの環状断面は距離ｄcから先まで
維持できる。これは本発明によれば、細長いレンズをｄ
cの位置に配置することによって達成できる。このよう
に配置されたレンズは、Ｚ軸方向の分散比率に合わせる
ためには、急速に分散する方向（すなわち、Ｙ軸方向）
に分散する面に光ビームの分散の比率を減少させる。こ
れを達成する装置が図３に示されている。そこでは、レ
ンズ５５は光を放射するダイオードレーザの面２５から
距離ｄcだけ離れた場所に配置されている。このレンズ
５５は柱状のレンズで、光をＹ方向にのみ部分的にコリ
メートする。特に、図３のレンズ５５はＺ軸に平行に柱
の軸を有し、それに直交する凸状柱の断面をしている。
そして、この断面はＹ方向に分散した光ビームを捕集す
る。
【００１２】ガウス分布光ビームの分散は理論的には、
ガウス分布光ビーム伝播式を用いて記述できる（上記の
文献を参照のこと）。ガウスビーム伝播式を用いて、Ｘ
とＹ方向の両方にビーム分散を等しくさせるような柱状
レンズの焦点距離を計算できる。両方向において、光ビ
ームサイズとビーム分散が決定されると、出力光ビーム
は、ほぼすべての距離において環状となる。焦点距離と
は、光源から筒状レンズの主面（Ｙ−Ｚ面）までの距離
であり、この主面とは、光源からの光がＹ軸に沿ってコ
リメートする面である。図３において、距離ｄcの境界
は、主面がレンズの凸部のカーブとレンズの矩形部との
カーブの交差する面であることを意味する。
ガウス分布光ビーム伝播式を用いて記述できる（上記の
文献を参照のこと）。ガウスビーム伝播式を用いて、Ｘ
とＹ方向の両方にビーム分散を等しくさせるような柱状
レンズの焦点距離を計算できる。両方向において、光ビ
ームサイズとビーム分散が決定されると、出力光ビーム
は、ほぼすべての距離において環状となる。焦点距離と
は、光源から筒状レンズの主面（Ｙ−Ｚ面）までの距離
であり、この主面とは、光源からの光がＹ軸に沿ってコ
リメートする面である。図３において、距離ｄcの境界
は、主面がレンズの凸部のカーブとレンズの矩形部との
カーブの交差する面であることを意味する。
【００１３】図３の構造は図１に類似するが、本発明の
ダイオードレーザの構造を図示する。これは量子井戸ス
トリップ１０とダイオードレーザ５の第２面２５と第１
面３５とを有する。この第１面３５（隠れて見えない
が）は、量子井戸ストリップ１０の面に直交し、全反射
面である。筒状レンズ（集光手段）５５は、第２面２５
から距離ｄcだけ離れて配置され、筒状レンズ５５の長
軸は、第２面２５に平行で、さらに、量子井戸ストリッ
プ１０の面に平行である。図１の筒状レンズ４０とは異
なり、レンズを形成する筒状レンズ５５のカーブした表
面は、第２面２５に接する。この筒状レンズ５５は、第
１面３５と第２面２５に平行な第３面６０を有する。本
発明の他の実施例によれば、第３面６０は部分反射面
で、第２面２５と筒状レンズ５５のカーブした表面は高
透過面である。
ダイオードレーザの構造を図示する。これは量子井戸ス
トリップ１０とダイオードレーザ５の第２面２５と第１
面３５とを有する。この第１面３５（隠れて見えない
が）は、量子井戸ストリップ１０の面に直交し、全反射
面である。筒状レンズ（集光手段）５５は、第２面２５
から距離ｄcだけ離れて配置され、筒状レンズ５５の長
軸は、第２面２５に平行で、さらに、量子井戸ストリッ
プ１０の面に平行である。図１の筒状レンズ４０とは異
なり、レンズを形成する筒状レンズ５５のカーブした表
面は、第２面２５に接する。この筒状レンズ５５は、第
１面３５と第２面２５に平行な第３面６０を有する。本
発明の他の実施例によれば、第３面６０は部分反射面
で、第２面２５と筒状レンズ５５のカーブした表面は高
透過面である。
【００１４】この第２面２５を高透過面にした理由は、
広い量子井戸ストリップ構造はレーザダイオードの高空
間モード動作を可能とすることに関係している。ダイオ
ードの平行面の間での光の励起は、直角からずれた角度
で始まり、光強度はＺ軸に沿って非均一となる。この非
均一な光強度プロファイルは、レーザキャビティを長く
することによって改良され、図３の実施例では、第２面
２５ではなく、第３面６０を高透過にし、レンズのカー
ブした表面を通常の方法で反射防止コートを塗布するこ
とにより高透過にしている。もちろん、装置全体をレー
ザ発信させるために、第３面６０は第１面３５に平行に
配置される必要がある。
広い量子井戸ストリップ構造はレーザダイオードの高空
間モード動作を可能とすることに関係している。ダイオ
ードの平行面の間での光の励起は、直角からずれた角度
で始まり、光強度はＺ軸に沿って非均一となる。この非
均一な光強度プロファイルは、レーザキャビティを長く
することによって改良され、図３の実施例では、第２面
２５ではなく、第３面６０を高透過にし、レンズのカー
ブした表面を通常の方法で反射防止コートを塗布するこ
とにより高透過にしている。もちろん、装置全体をレー
ザ発信させるために、第３面６０は第１面３５に平行に
配置される必要がある。
【００１５】図３の実施例において、筒状レンズ５５
は、ＩＩＩーＶ族半導体材料、あるいは、ガラス基板を
エッチングすることにより形成される。筒状レンズ５５
は、回析レンズ、フレスネルレンズ、あるいは、図３に
示しているような屈折レンズでも良い。屈折レンズは本
発明の実施において、最も効率の良いものである。
は、ＩＩＩーＶ族半導体材料、あるいは、ガラス基板を
エッチングすることにより形成される。筒状レンズ５５
は、回析レンズ、フレスネルレンズ、あるいは、図３に
示しているような屈折レンズでも良い。屈折レンズは本
発明の実施において、最も効率の良いものである。
【００１６】筒状レンズ５５を量子井戸ストリップ１０
と第１面３５に対し、正確に配置するには二つの方法が
ある。第３面６０は第１面３５に平行でなければなら
ず、レンズ５５は、第２面２５から距離ｄcだけ離れて
いなければならない。図４において、レーザダイオード
５とレンズ５５はヒートシンク７０に接着され、精密機
械加工製のリッジ７１がレーザダイオード５とレンズ５
５とを正確に配置するガイドとして使われる。別の方法
が図５に示されている。同図では筒状レンズ５５は半導
体、あるいは、ガラス基板の深さｄcにエッチングされ
る。そして、長さｄcの２本の脚部５６を形成する。こ
の脚部５６はエポキシでもって、レンズ５５をダイオー
ド５に接着させる。このような接着方法は、図１の直接
の接着方法の欠点がない。それは第２面２５の表面の量
子井戸ストリップ１０は接着剤で汚染されないからであ
る。
と第１面３５に対し、正確に配置するには二つの方法が
ある。第３面６０は第１面３５に平行でなければなら
ず、レンズ５５は、第２面２５から距離ｄcだけ離れて
いなければならない。図４において、レーザダイオード
５とレンズ５５はヒートシンク７０に接着され、精密機
械加工製のリッジ７１がレーザダイオード５とレンズ５
５とを正確に配置するガイドとして使われる。別の方法
が図５に示されている。同図では筒状レンズ５５は半導
体、あるいは、ガラス基板の深さｄcにエッチングされ
る。そして、長さｄcの２本の脚部５６を形成する。こ
の脚部５６はエポキシでもって、レンズ５５をダイオー
ド５に接着させる。このような接着方法は、図１の直接
の接着方法の欠点がない。それは第２面２５の表面の量
子井戸ストリップ１０は接着剤で汚染されないからであ
る。
【００１７】別の方法が図６に示されている。同図にお
いて、スペーサ６５はＩＩＩーＶ族の半導体材料で、そ
こにホール６６を有し、そのホール６６はエッチングさ
れて、レンズの光学機能に必要なエアポケットを提供す
る。このスペーサ６５を介してダイオード５とレンズ５
５を接着可能である。図３の第３面６０から放射された
光ビームはほぼ環状だが、まだ拡散している。このビー
ムは第３面６０の後ろに置かれた追加のレンズにより、
コリメート、あるいは、集光される。別方法として、ポ
スト環状化レンズを、第３面６０の上に部分反射コーテ
ィングを塗布することにより、レンズ５５の上に直接形
成できる。すなわち、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料層を部分
反射層６０の上に成長させ、図７に示したように、集光
レンズ７５をエッチングすることによって製造できる。
いて、スペーサ６５はＩＩＩーＶ族の半導体材料で、そ
こにホール６６を有し、そのホール６６はエッチングさ
れて、レンズの光学機能に必要なエアポケットを提供す
る。このスペーサ６５を介してダイオード５とレンズ５
５を接着可能である。図３の第３面６０から放射された
光ビームはほぼ環状だが、まだ拡散している。このビー
ムは第３面６０の後ろに置かれた追加のレンズにより、
コリメート、あるいは、集光される。別方法として、ポ
スト環状化レンズを、第３面６０の上に部分反射コーテ
ィングを塗布することにより、レンズ５５の上に直接形
成できる。すなわち、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料層を部分
反射層６０の上に成長させ、図７に示したように、集光
レンズ７５をエッチングすることによって製造できる。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明のレーザダイ
オードはキャビティ空間が伸びて、最初のスポットサイ
ズを達成でき、さらに、その周囲は環状であるという利
点がある。
オードはキャビティ空間が伸びて、最初のスポットサイ
ズを達成でき、さらに、その周囲は環状であるという利
点がある。
【図１】従来のレーザダイオードの構造で、出力光をコ
リメートする筒状レンズを示す図である。
リメートする筒状レンズを示す図である。
【図２】ビームサイズの関数として、ビーム分散比をプ
ロットした図である。
ロットした図である。
【図３】本発明のレーザダイオードの構造を表す図であ
る。
る。
【図４】レーザ装置に対し、筒状レンズ／ダイオード構
造を正確に配置する手段を表す図である。
造を正確に配置する手段を表す図である。
【図５】レンズと配置手段とを一体化する方法を示す図
である。
である。
【図６】レーザ装置に対し、筒状レンズ／ダイオード構
造を正確に配置する手段を表す図である。
造を正確に配置する手段を表す図である。
【図７】コリメート／集光レンズを一体に形成する構造
を示す図である。
を示す図である。
５ ダイオードレーザ １０ 量子井戸ストリップ ２０ 部分反射面 ２５ 第２面 ３０ 高反射面 ３５ 第１面 ４０ 筒状レンズ ５５ 筒状レンズ（集光手段） ５６ 脚部 ６０ 第３面 ６５ スペーサ ６６ ホール ７０ ヒートシンク ７１ 精密機械加工リッジ ７５ 集光レンズ
Claims (12)
- 【請求項１】 ダイオードレーザ（５）と、 ダイオードレーザ（５）の第１面（３５）とそれの平行
な第２面（２５）との間に伸び、Ｚ軸方向に長く、Ｙ軸
方向に短い断面を有し、第２面に現れる量子井戸ストリ
ップ（１０）と、 筒状レンズの集光手段（５５）とからなり、この集光手
段（５５）が、前記Ｙ軸に沿った光の分散を捕獲し、筒
状レンズの長軸は、Ｚ軸に平行で、前記第２面（２５）
に近接して配置された外部キャビティダイオードレーザ
において、 前記集光手段（５５）の主面はＺ軸とＹ軸とが形成する
面にあり、前記第２面（２５）から距離約ｄcの場所に
配置され、前記光放射領域から放射される光ビームの周
囲長さはＺ軸とＹ軸方向に同一であることを特徴とする
外部キャビティダイオードレーザ。 - 【請求項２】 前記量子井戸ストリップ（１０）の断面
から放射された光は、集光手段（５５）方向に進むに従
って、第２面（２５）で分散し、 集光手段（５５）の焦点距離は、前記長軸方向の光ビー
ムの分散とそれに直交する方向の光ビームの分散との比
に等しいことを特徴とする請求項１のレーザ。 - 【請求項３】 前記第２面（２５）は高透過率で、前記
集光手段（５５）の第３面（６０）は第１面（３５）に
平行で、少なくとも部分反射することを特徴とする請求
項１のレーザ。 - 【請求項４】 前記第３面（６０）面に部分反射層を有
し、 前記第３面（６０）面に集光レンズ（７５）を有するこ
とを特徴とする請求項３のレーザ。 - 【請求項５】 少なくとも部分反射する第１面（３５）
と、高透過の第２面（２５）と、それらの間に伸び、前
記第１面に直交する量子井戸ストリップ（１０）とを有
する広ストリップダイオードレーザ（５）と、 少なくとも部分反射し、第１面に平行な第３面（６０）
と、 前記ストリップの面と第１面に平行な長軸を有し、広ス
トリップダイオードレーザと前記第３面との間に配置さ
れる筒状レンズ（５５）とからなり、前記第２面からこ
のレンズの主面までの距離は、ストリップに平行なのビ
ームサイズとストリップに直交する面のビームサイズと
の比がほぼ１であることを特徴とする外部キャビティダ
イオードレーザ。 - 【請求項６】 前記筒状レンズに反射防止コートが施さ
れていることを特徴とする請求項５のレーザ。 - 【請求項７】 前記筒状レンズは屈折レンズであること
を特徴とする請求項５のレーザ。 - 【請求項８】 前記筒状レンズは回析レンズであること
を特徴とする請求項５のレーザ。 - 【請求項９】 スペーサ（６５）が透過面（２５）と前
記レーザとの間に配置されることを特徴とする請求項５
のレーザ。 - 【請求項１０】 前記筒状レンズ（５５）は透過面（２
５）の一表面に形成され、前記第３面（６０）は前記透
過面（２５）と離れた面に形成されることを特徴とする
請求項５のレーザ。 - 【請求項１１】 前記透過基板は、前記距離に形成され
た突起部を有することを特徴とする請求項１０のレー
ザ。 - 【請求項１２】 前記ダイオードと前記透過基板とを互
いに整合させる配置手段（７１）を有することを特徴と
する請求項１０のレーザ。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US07/774,929 US5206878A (en) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | Wide strip diode laser employing a lens |
| US774929 | 2001-01-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05206578A true JPH05206578A (ja) | 1993-08-13 |
| JP2542777B2 JP2542777B2 (ja) | 1996-10-09 |
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|---|---|---|---|
| JP4293987A Expired - Fee Related JP2542777B2 (ja) | 1991-10-11 | 1992-10-08 | 外部キャビティダイオ―ドレ―ザ |
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|---|---|
| US (1) | US5206878A (ja) |
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| JP (1) | JP2542777B2 (ja) |
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| DE (1) | DE69204135T2 (ja) |
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| JP2002232057A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ装置、及び、半導体レーザ装置のレンズ位置固定方法 |
| JP2002232056A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ装置、及び、半導体レーザ装置のレンズ位置固定方法 |
| JP2002314188A (ja) * | 2001-04-13 | 2002-10-25 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ装置 |
| US20200313399A1 (en) * | 2017-10-12 | 2020-10-01 | Osram Oled Gmbh | Semiconductor laser and method of production for optoelectronic semiconductor parts |
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| US20030043463A1 (en) * | 1992-03-30 | 2003-03-06 | Yajun Li | Athermalized plastic lens |
| US5307430A (en) * | 1992-11-30 | 1994-04-26 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Lensing duct |
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| US5343546A (en) * | 1993-03-26 | 1994-08-30 | Polaroid Corporation | Microbench |
| JPH07115244A (ja) * | 1993-10-19 | 1995-05-02 | Toyota Motor Corp | 半導体レーザー及びその製造方法 |
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1992
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- 1992-10-01 DE DE69204135T patent/DE69204135T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-10-01 EP EP92308944A patent/EP0536945B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-10-08 JP JP4293987A patent/JP2542777B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2542777B2 (ja) | 1996-10-09 |
| EP0536945A1 (en) | 1993-04-14 |
| US5206878A (en) | 1993-04-27 |
| CA2079504A1 (en) | 1993-04-12 |
| CA2079504C (en) | 1997-10-14 |
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|---|---|---|---|
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