JPH08125286A - 超コンパクトｑ切換マイクロレーザおよびそれに関する方法 - Google Patents
超コンパクトｑ切換マイクロレーザおよびそれに関する方法Info
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- JPH08125286A JPH08125286A JP7258476A JP25847695A JPH08125286A JP H08125286 A JPH08125286 A JP H08125286A JP 7258476 A JP7258476 A JP 7258476A JP 25847695 A JP25847695 A JP 25847695A JP H08125286 A JPH08125286 A JP H08125286A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】マイクロレーザ・マトリックスアレイの任意の
位置、任意の数のレーザ素子を選択的に同時に発光させ
て、平行で強力なパルス光のビームアレイを提供する。 【構成】ヒートシンク１９に配設されたヒ化ガリウムチ
ップから成る励起用半導体レーザ１０、その出力光をマ
イクロレンズ２０で平行光線束として固体レーザクリス
タル２４を励起する。電気吸収性変調器２６はこの固体
レーザのＱスイッチとして働き、強いパルス光の発生を
制御する。この小さなマイクロレーザ素子をマトリック
スアレイに構成したものは、変調器２６に信号電圧を印
加してＱスイッチすることによりピーク値の高いパルス
光を発生させて、任意の空間分布をもつパルス光ビーム
アレイを作ることが出来る。また各マイクロレーザ素子
には周波数二倍器２８や光パラメトリック発振器３０を
付加して、出力光の波長を短くしたり、あるいは長くす
ることも可能である。
位置、任意の数のレーザ素子を選択的に同時に発光させ
て、平行で強力なパルス光のビームアレイを提供する。 【構成】ヒートシンク１９に配設されたヒ化ガリウムチ
ップから成る励起用半導体レーザ１０、その出力光をマ
イクロレンズ２０で平行光線束として固体レーザクリス
タル２４を励起する。電気吸収性変調器２６はこの固体
レーザのＱスイッチとして働き、強いパルス光の発生を
制御する。この小さなマイクロレーザ素子をマトリック
スアレイに構成したものは、変調器２６に信号電圧を印
加してＱスイッチすることによりピーク値の高いパルス
光を発生させて、任意の空間分布をもつパルス光ビーム
アレイを作ることが出来る。また各マイクロレーザ素子
には周波数二倍器２８や光パラメトリック発振器３０を
付加して、出力光の波長を短くしたり、あるいは長くす
ることも可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、非常
に小さな固体レーザのアレイに関するものであり、より
詳細に述べるならば、固体レーザのアレイにおいてより
高いピークパワーを発生する技術に関するものである。
中間ピークパワーから高ピークパワーのレーザのアレイ
は、多くの分野において有効に使用されうるものであ
り、例えば、印刷の分野において有効に使用されうるも
のである。
に小さな固体レーザのアレイに関するものであり、より
詳細に述べるならば、固体レーザのアレイにおいてより
高いピークパワーを発生する技術に関するものである。
中間ピークパワーから高ピークパワーのレーザのアレイ
は、多くの分野において有効に使用されうるものであ
り、例えば、印刷の分野において有効に使用されうるも
のである。
【０００２】
【従来の技術】レーザからより高いピークパワーを得る
ために、従来、Ｑスイッチングと称される技術がよく使
用されている。よく知られるように、レーザの空洞にお
いて、光は、その空洞の１つの寸法を定める対向配置さ
れたミラーによって繰り返し反射させられる。レーザの
空洞のＱファクタ、すなわち、Ｑは、放出光として出力
させられる前にその光が何回往復反射させられたかを示
す尺度であると考えることができる。Ｑスイッチは、単
に、通常は、高い値または低い値を選択することによっ
て、空洞のＱを変えるための装置である。Ｑ値が零であ
るということは、レーザ作用がほとんど完全に抑制され
ていることを意味し、Ｑがある高い値であるということ
は、空洞においてレーザ作用が行われていることを意味
している。ある簡単な形のＱスイッチとしては、レーザ
の空洞に配設される機械的シャッターがある。そのシャ
ッターが閉じられる場合には、その空洞のＱは、零であ
る。この場合には、レーザ作用は、起こり得ず、ある種
のレーザの場合には、エネルギーが空洞に有効に蓄えら
れる。それから、もし、シャッターを突然開いて、より
高いＱへと切り換えると、その蓄えられていたエネルギ
ーが、短い強い光パルスの形にて放出させられる。他の
型のＱスイッチとしては、電気光学的シャッターを使用
するものや、空洞のミラーを動かすために圧電変換器を
使用するものがある。
ために、従来、Ｑスイッチングと称される技術がよく使
用されている。よく知られるように、レーザの空洞にお
いて、光は、その空洞の１つの寸法を定める対向配置さ
れたミラーによって繰り返し反射させられる。レーザの
空洞のＱファクタ、すなわち、Ｑは、放出光として出力
させられる前にその光が何回往復反射させられたかを示
す尺度であると考えることができる。Ｑスイッチは、単
に、通常は、高い値または低い値を選択することによっ
て、空洞のＱを変えるための装置である。Ｑ値が零であ
るということは、レーザ作用がほとんど完全に抑制され
ていることを意味し、Ｑがある高い値であるということ
は、空洞においてレーザ作用が行われていることを意味
している。ある簡単な形のＱスイッチとしては、レーザ
の空洞に配設される機械的シャッターがある。そのシャ
ッターが閉じられる場合には、その空洞のＱは、零であ
る。この場合には、レーザ作用は、起こり得ず、ある種
のレーザの場合には、エネルギーが空洞に有効に蓄えら
れる。それから、もし、シャッターを突然開いて、より
高いＱへと切り換えると、その蓄えられていたエネルギ
ーが、短い強い光パルスの形にて放出させられる。他の
型のＱスイッチとしては、電気光学的シャッターを使用
するものや、空洞のミラーを動かすために圧電変換器を
使用するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】Ｑスイッチングはよく
知られた技術であるが、たいていのＱスイッチは、非常
に大きなスペースを占めてしまいがちなものであり、ま
た、スイッチング時間も比較的に長くなりがちのもので
ある。したがって、Ｑスイッチでは、非常に小さなレー
ザ、すなわち、マイクロレーザを開発するのは難しく、
また、従来のＱスイッチの構造を、マイクロレーザのア
レイとするに必要な程度のサイズまで小型とすることも
困難である。その上、レーザの空洞を小さくしようとす
ればする程、エネルギーの確立する速度は、より大きな
空洞の場合よりも速くなり、それに応じて、Ｑスイッチ
の動作もより速くなければならない。
知られた技術であるが、たいていのＱスイッチは、非常
に大きなスペースを占めてしまいがちなものであり、ま
た、スイッチング時間も比較的に長くなりがちのもので
ある。したがって、Ｑスイッチでは、非常に小さなレー
ザ、すなわち、マイクロレーザを開発するのは難しく、
また、従来のＱスイッチの構造を、マイクロレーザのア
レイとするに必要な程度のサイズまで小型とすることも
困難である。その上、レーザの空洞を小さくしようとす
ればする程、エネルギーの確立する速度は、より大きな
空洞の場合よりも速くなり、それに応じて、Ｑスイッチ
の動作もより速くなければならない。
【０００４】電気吸収性スイッチが、レーザの空洞の外
部での光変調器として使用されている。パオリ（Paoli)
氏の米国特許第５１５１９１５号明細書には、半導体ダ
イオードのアレイに使用するための電気吸収性素子が開
示されている。そのアレイにおけるダイオードを選択的
にスイッチオンしたり、スイッチオフしたりするため
に、その電気吸収性素子に対して適当なバイアス電圧が
印加されるのであるが、オフ状態においてそれらの空洞
にはエネルギーは蓄えられない。何故ならば、半導体ダ
イオードレーザは、レーザ作用を行っていないときに
は、エネルギーを蓄えることができないからである。
部での光変調器として使用されている。パオリ（Paoli)
氏の米国特許第５１５１９１５号明細書には、半導体ダ
イオードのアレイに使用するための電気吸収性素子が開
示されている。そのアレイにおけるダイオードを選択的
にスイッチオンしたり、スイッチオフしたりするため
に、その電気吸収性素子に対して適当なバイアス電圧が
印加されるのであるが、オフ状態においてそれらの空洞
にはエネルギーは蓄えられない。何故ならば、半導体ダ
イオードレーザは、レーザ作用を行っていないときに
は、エネルギーを蓄えることができないからである。
【０００５】前述したことから分かるように、中間のピ
ーク出力パワーから高ピーク出力パワーまでの出力パワ
ーを発生するために個々にアドレスしうるようなレーザ
素子を有する非常にコンパクトなレーザアレイ構造が必
要とされている。本発明は、次の説明から明らかとなる
ように、このような必要に応えるものである。
ーク出力パワーから高ピーク出力パワーまでの出力パワ
ーを発生するために個々にアドレスしうるようなレーザ
素子を有する非常にコンパクトなレーザアレイ構造が必
要とされている。本発明は、次の説明から明らかとなる
ように、このような必要に応えるものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、高いピーク出
力パワーおよび高いレーザビーム品質を与えるために個
々にＱ切り換えされうるマイクロレーザの超コンパクト
アレイにある。簡単に広い概念で言えば、本発明の装置
は、全体として平行な出力光ビームのアレイを発生する
ようにした個々にアドレス可能なダイオードレーザのア
レイと、全体として平行な出力光ビームのアレイに配置
されて出力ビームの視準を行なうためのマイクロレンズ
のアレイと、ダイオードレーザから全体として平行な出
力光ビームを受けるように配置されていて、レーザ利得
媒体として機能するクリスタルとを備えており、その光
ビームがそのクリスタルのレーザ利得物質の光学的ポン
ピングを与えるようにしたＱ切換マイクロレーザのアレ
イである。本発明の装置は、さらに、レーザ利得媒体に
よって部分的に定められた共振空洞に形成される個々に
アドレスしうる電気吸収性変調器のアレイと、マイクロ
レーザのアレイの選択された素子から相対的により高い
パワー出力ピークが得られるようなＱスイッチング機能
を与えるために、周期的に電気吸収性変調器を選択的に
電気的にバイアスする手段とを含む。
力パワーおよび高いレーザビーム品質を与えるために個
々にＱ切り換えされうるマイクロレーザの超コンパクト
アレイにある。簡単に広い概念で言えば、本発明の装置
は、全体として平行な出力光ビームのアレイを発生する
ようにした個々にアドレス可能なダイオードレーザのア
レイと、全体として平行な出力光ビームのアレイに配置
されて出力ビームの視準を行なうためのマイクロレンズ
のアレイと、ダイオードレーザから全体として平行な出
力光ビームを受けるように配置されていて、レーザ利得
媒体として機能するクリスタルとを備えており、その光
ビームがそのクリスタルのレーザ利得物質の光学的ポン
ピングを与えるようにしたＱ切換マイクロレーザのアレ
イである。本発明の装置は、さらに、レーザ利得媒体に
よって部分的に定められた共振空洞に形成される個々に
アドレスしうる電気吸収性変調器のアレイと、マイクロ
レーザのアレイの選択された素子から相対的により高い
パワー出力ピークが得られるようなＱスイッチング機能
を与えるために、周期的に電気吸収性変調器を選択的に
電気的にバイアスする手段とを含む。
【０００７】本発明のここに例示する実施例において
は、個々にアドレス可能なダイオードレーザのアレイ
は、そのアレイの各素子に対して一つの活性層および一
対の一体的反射性表面を含む複合半導体層に形成されて
おり、その複合半導体層に対して全体として直交する放
出光ビームがアレイの各素子について発生させられる。
は、個々にアドレス可能なダイオードレーザのアレイ
は、そのアレイの各素子に対して一つの活性層および一
対の一体的反射性表面を含む複合半導体層に形成されて
おり、その複合半導体層に対して全体として直交する放
出光ビームがアレイの各素子について発生させられる。
【０００８】より詳細に述べるならば、電気吸収性変調
器のアレイは、単一半導体量子井戸スタックと、レーザ
利得媒体からの個々の光ビーム出力に隣接した位置に配
置されて、マイクロレーザのアレイから放出される光ビ
ームを個々にアドレス可能にしてＱスイッチングを行え
るようにする多重バイアス電極とを含む。利得媒体を与
えているクリスタルおよび電気吸収性変調器のアレイ
は、レーザ利得媒体および電気吸収性変調器の両方を包
囲するレーザの空洞を定める反射性表面を組み入れてい
る。すなわち、電気吸収性変調器素子は、各固体レーザ
空洞内に設置される。
器のアレイは、単一半導体量子井戸スタックと、レーザ
利得媒体からの個々の光ビーム出力に隣接した位置に配
置されて、マイクロレーザのアレイから放出される光ビ
ームを個々にアドレス可能にしてＱスイッチングを行え
るようにする多重バイアス電極とを含む。利得媒体を与
えているクリスタルおよび電気吸収性変調器のアレイ
は、レーザ利得媒体および電気吸収性変調器の両方を包
囲するレーザの空洞を定める反射性表面を組み入れてい
る。すなわち、電気吸収性変調器素子は、各固体レーザ
空洞内に設置される。
【０００９】Ｑ切換マイクロレーザのアレイは、また、
電気吸収性変調器に隣接して形成される周波数二倍クリ
スタルと、アレイから放出される光をより長い波長へと
変換するための光パラメトリック発振器とを含みうる。
電気吸収性変調器に隣接して形成される周波数二倍クリ
スタルと、アレイから放出される光をより長い波長へと
変換するための光パラメトリック発振器とを含みうる。
【００１０】本発明は、また、比較的に高いパワーおよ
びビーム品質のレーザビームのアレイを発生するための
新規な方法としても実施されうるものである。本発明の
方法は、半導体ダイオードレーザのアレイから全体とし
て平行な光ビームのアレイを発生する段階と、アレイに
おける全体として平行な光ビームを視準する段階と、固
体レーザのアレイの各々に対するレーザ空洞を部分的に
定めるレーザクリスタル利得媒体へと全体として平行な
光ビームのアレイを導入することによって固体レーザの
アレイを光学的にポンピングする段階と、利得媒体から
増幅されたレーザ光ビームのアレイを放出する段階と、
相対的に高いピークパワーのパルス化された出力ビーム
を与えるために固体レーザを選択的にＱスイッチングす
る段階とを含む。そのＱスイッチングの機能は、出力ビ
ームの各々に関連した電気吸収性変調器素子を制御する
ことによって実行される。
びビーム品質のレーザビームのアレイを発生するための
新規な方法としても実施されうるものである。本発明の
方法は、半導体ダイオードレーザのアレイから全体とし
て平行な光ビームのアレイを発生する段階と、アレイに
おける全体として平行な光ビームを視準する段階と、固
体レーザのアレイの各々に対するレーザ空洞を部分的に
定めるレーザクリスタル利得媒体へと全体として平行な
光ビームのアレイを導入することによって固体レーザの
アレイを光学的にポンピングする段階と、利得媒体から
増幅されたレーザ光ビームのアレイを放出する段階と、
相対的に高いピークパワーのパルス化された出力ビーム
を与えるために固体レーザを選択的にＱスイッチングす
る段階とを含む。そのＱスイッチングの機能は、出力ビ
ームの各々に関連した電気吸収性変調器素子を制御する
ことによって実行される。
【００１１】より詳細に述べるならば、固体レーザを選
択的にＱスイッチングする段階は、レーザ作用が行われ
うるような透過状態と、レーザ作用が抑制されるような
吸収状態との間でのスイッチングを行なうために電気吸
収性変調器素子を選択的にバイアスすることを含む。本
発明の方法は、また、周波数逓倍クリスタルを使用し
て、放出段階において放出される光ビームの出力周波数
を二倍にする段階と、光パラメトリック発振器を使用し
て、放出段階にて放出される光ビームをより長い波長へ
と変換する段階とを含みうる。
択的にＱスイッチングする段階は、レーザ作用が行われ
うるような透過状態と、レーザ作用が抑制されるような
吸収状態との間でのスイッチングを行なうために電気吸
収性変調器素子を選択的にバイアスすることを含む。本
発明の方法は、また、周波数逓倍クリスタルを使用し
て、放出段階において放出される光ビームの出力周波数
を二倍にする段階と、光パラメトリック発振器を使用し
て、放出段階にて放出される光ビームをより長い波長へ
と変換する段階とを含みうる。
【００１２】
【発明の実施の形態】例示の目的で図面に示すように、
本発明は、画像形成や印刷を含む広い分野において使用
されうるマイクロレーザと称される非常に小さなレーザ
のアレイに関する。同じような分野に使用するものとし
て、半導体ダイオードレーザのアレイが提案されている
が、これらの装置は、本来的に連続波（ＣＷ）モードに
て動作するものであり、そのビームの品質もその他の特
性も、マイクロレーザのアレイとして使用できるほどの
ものではなかった。
本発明は、画像形成や印刷を含む広い分野において使用
されうるマイクロレーザと称される非常に小さなレーザ
のアレイに関する。同じような分野に使用するものとし
て、半導体ダイオードレーザのアレイが提案されている
が、これらの装置は、本来的に連続波（ＣＷ）モードに
て動作するものであり、そのビームの品質もその他の特
性も、マイクロレーザのアレイとして使用できるほどの
ものではなかった。
【００１３】本発明によれば、固体クリスタルをレーザ
利得媒体として使用しているイオン固体マイクロレーザ
アレイの光ポンピングを行なうために、ダイオードレー
ザのアレイが使用され、各素子マイクロレーザは、レー
ザ利得媒体と一体的に形成された電気吸収性変調器を用
いてＱ切り換えされる。図１および図２は、ダイオード
レーザのアレイが形成されたヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）
チップ１０を示している。図２に最もよく示されている
ように、ＧａＡｓチップ１０には、ダイオードレーザの
よく知られた原理にしたがってレーザ作用が行われる活
性層１２が形成されている。このアレイにおける各ダイ
オードレーザは、チップ１０の一方の側にそれ自身の電
極１４を有しており、チップの他方の側には、共通電極
（図示していない）が配置されている。活性層１２の端
部に適当なミラーを形成しておけば、これら電極に対し
て適当なバイアス電圧を印加することにより、その活性
層においてレーザ作用が生ぜしめられる。本発明のこの
例示の実施例においては、活性層１２の各素子部分は、
その活性層に対して直交したスロット１６によって形成
された端部ミラーを有している。ＧａＡｓチップ１０に
おけるもう一つ別の開口は、活性層１２の面に直交する
ようにして光がダイオードレーザから放出されるよう
に、活性層１２に対して４５度とされた反射面１８を構
成している。ＧａＡｓチップ１０は、ダイオードレーザ
に対する充分な冷却が行われるように、冷却装置または
ヒートシンク１９に隣接して配置されるのが好ましい。
利得媒体として使用しているイオン固体マイクロレーザ
アレイの光ポンピングを行なうために、ダイオードレー
ザのアレイが使用され、各素子マイクロレーザは、レー
ザ利得媒体と一体的に形成された電気吸収性変調器を用
いてＱ切り換えされる。図１および図２は、ダイオード
レーザのアレイが形成されたヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）
チップ１０を示している。図２に最もよく示されている
ように、ＧａＡｓチップ１０には、ダイオードレーザの
よく知られた原理にしたがってレーザ作用が行われる活
性層１２が形成されている。このアレイにおける各ダイ
オードレーザは、チップ１０の一方の側にそれ自身の電
極１４を有しており、チップの他方の側には、共通電極
（図示していない）が配置されている。活性層１２の端
部に適当なミラーを形成しておけば、これら電極に対し
て適当なバイアス電圧を印加することにより、その活性
層においてレーザ作用が生ぜしめられる。本発明のこの
例示の実施例においては、活性層１２の各素子部分は、
その活性層に対して直交したスロット１６によって形成
された端部ミラーを有している。ＧａＡｓチップ１０に
おけるもう一つ別の開口は、活性層１２の面に直交する
ようにして光がダイオードレーザから放出されるよう
に、活性層１２に対して４５度とされた反射面１８を構
成している。ＧａＡｓチップ１０は、ダイオードレーザ
に対する充分な冷却が行われるように、冷却装置または
ヒートシンク１９に隣接して配置されるのが好ましい。
【００１４】ＧａＡｓチップのダイオードレーザアレイ
の各光放出素子表面領域には、Ｖ字型凹部２１が形成さ
れており、この凹部２１には、放出光２３を視準するた
めのマイクロレンズ２０が収容される。マイクロレンズ
２０は、一部を凹部２１に位置させ、また、一部をアレ
イの隣接する電極１４の間に位置させている。このダイ
オードレーザアレイ構造体は、レーザ利得媒体として機
能する固体レーザクリスタル２４に対して、高熱伝導率
ボンド２２を使用して結合されている。このクリスタル
２４は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ（ネオジミウム：イット
リウム／アルミニウム／ガーネット）またはＮｄ：ＹＶ
Ｏ4 （ネオジミウム：バナジウム酸イットリウム）であ
ってよい。ダイオードレーザアレイ素子からの光は、そ
のクリスタルが適当な共振空洞を構成していれば、レー
ザ作用が行われる固体レーザの対応する素子を光ポンピ
ングする。本発明の装置においては、固体レーザの共振
空洞は、また、電気吸収性変調器２６をも含む。この電
気吸収性変調器２６は、レーザ作用波長よりもわずかに
短い波長の帯域端を有するように形成された半導体量子
井戸スタックからなる。したがって、変調器２６が電気
的にバイアスされていないときには、この変調器は、固
体レーザから放出される光に対しては実効的に透過性で
ある。Ｑスイッチングは、変調器２６を逆バイアスし
て、帯域端をより長い波長へとシフトし、レーザ波長で
の強い吸収が行われるようにすることにより、行われ
る。この高い吸収は、レーザ発振を阻止し、他のＱ切換
レーザにおけるように、利得を増大せしめる。それか
ら、変調器バイアスを急に取り除くと、帯域端が元の波
長へとシフトバックさせられ、非常に短い高パワーレー
ザパルスが発生させられる。変調器素子に個々にアドレ
スするために、バイアスは、各電極が変調器を通過する
光ビームを取り巻いているようなリング型電極（図示し
ていない）を介して、うまく印加されうる。
の各光放出素子表面領域には、Ｖ字型凹部２１が形成さ
れており、この凹部２１には、放出光２３を視準するた
めのマイクロレンズ２０が収容される。マイクロレンズ
２０は、一部を凹部２１に位置させ、また、一部をアレ
イの隣接する電極１４の間に位置させている。このダイ
オードレーザアレイ構造体は、レーザ利得媒体として機
能する固体レーザクリスタル２４に対して、高熱伝導率
ボンド２２を使用して結合されている。このクリスタル
２４は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ（ネオジミウム：イット
リウム／アルミニウム／ガーネット）またはＮｄ：ＹＶ
Ｏ4 （ネオジミウム：バナジウム酸イットリウム）であ
ってよい。ダイオードレーザアレイ素子からの光は、そ
のクリスタルが適当な共振空洞を構成していれば、レー
ザ作用が行われる固体レーザの対応する素子を光ポンピ
ングする。本発明の装置においては、固体レーザの共振
空洞は、また、電気吸収性変調器２６をも含む。この電
気吸収性変調器２６は、レーザ作用波長よりもわずかに
短い波長の帯域端を有するように形成された半導体量子
井戸スタックからなる。したがって、変調器２６が電気
的にバイアスされていないときには、この変調器は、固
体レーザから放出される光に対しては実効的に透過性で
ある。Ｑスイッチングは、変調器２６を逆バイアスし
て、帯域端をより長い波長へとシフトし、レーザ波長で
の強い吸収が行われるようにすることにより、行われ
る。この高い吸収は、レーザ発振を阻止し、他のＱ切換
レーザにおけるように、利得を増大せしめる。それか
ら、変調器バイアスを急に取り除くと、帯域端が元の波
長へとシフトバックさせられ、非常に短い高パワーレー
ザパルスが発生させられる。変調器素子に個々にアドレ
スするために、バイアスは、各電極が変調器を通過する
光ビームを取り巻いているようなリング型電極（図示し
ていない）を介して、うまく印加されうる。
【００１５】電気吸収性変調器の構造の細部について
は、本発明にとって重要でなく、刊行されている文献か
らよく知られているような原理にしたがったものでよ
い。例えば、変調器２６は、１９８９年５月発行の「Ｉ
ＥＥＥ Photronics TechnologyLetters, Vol.1, No.
5」の第１００頁から第１０１頁に掲載された「High-Sp
eedInGaAlAs/InAlAs Multiple Quantum Well Optical M
odulators with Bandwidthsin Excess of 20 GHz at 1.
55 μm 」と題するIsamu Kotaka等による論文に記載さ
れているような型のものであってよい。
は、本発明にとって重要でなく、刊行されている文献か
らよく知られているような原理にしたがったものでよ
い。例えば、変調器２６は、１９８９年５月発行の「Ｉ
ＥＥＥ Photronics TechnologyLetters, Vol.1, No.
5」の第１００頁から第１０１頁に掲載された「High-Sp
eedInGaAlAs/InAlAs Multiple Quantum Well Optical M
odulators with Bandwidthsin Excess of 20 GHz at 1.
55 μm 」と題するIsamu Kotaka等による論文に記載さ
れているような型のものであってよい。
【００１６】固体レーザ２４は、また、変調器２６にす
ぐ隣接して配置された周波数二倍器２８を含みうる。高
調波発生クリスタルが光周波数を二倍または四倍するこ
とができることは、よく知られている。このような二倍
器は、固体レーザ２４との関係では、空洞内に含まれて
もよいし、空洞外に含まれてもよい。より長い波長への
パラメトリック変換は、レーザ２４の出力側に配置され
た光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）３０を使用して行
われる。このＯＰＯの原理は、よく知られているので、
ここでは詳述しない。二倍器２８と同様に、このＯＰＯ
は、本発明にとって効果的なものであるが、最も広い意
味では本発明には必要でないものである。周波数二倍器
および光パラメトリック発振器の設計原理は、固体レー
ザに関する多くの書物によく説明されているところであ
り、例えば、Springer Verlag によって発行されたW. K
oechner による著書「Solid State Laser Engineering
」第１巻、第３版（１９９２）の、特に、第１０章、
第５０８頁から第５５７頁に説明されている。
ぐ隣接して配置された周波数二倍器２８を含みうる。高
調波発生クリスタルが光周波数を二倍または四倍するこ
とができることは、よく知られている。このような二倍
器は、固体レーザ２４との関係では、空洞内に含まれて
もよいし、空洞外に含まれてもよい。より長い波長への
パラメトリック変換は、レーザ２４の出力側に配置され
た光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）３０を使用して行
われる。このＯＰＯの原理は、よく知られているので、
ここでは詳述しない。二倍器２８と同様に、このＯＰＯ
は、本発明にとって効果的なものであるが、最も広い意
味では本発明には必要でないものである。周波数二倍器
および光パラメトリック発振器の設計原理は、固体レー
ザに関する多くの書物によく説明されているところであ
り、例えば、Springer Verlag によって発行されたW. K
oechner による著書「Solid State Laser Engineering
」第１巻、第３版（１９９２）の、特に、第１０章、
第５０８頁から第５５７頁に説明されている。
【００１７】前述したことから分かるように、本発明
は、マイクロレーザアレイの分野において相当の進歩を
与えるものである。特に、本発明によれば、非常にコン
パクトなレーザアレイが提供される。マイクロレーザア
レイの空洞長は、典型的には、1.０mmまたはそれ以下で
あり、変調器２６は、この長さに対してほぼ0.１だけの
ものである。レーザ素子への個々のアドレスは、電気−
光または圧電変換器のごとき他のＱスイッチング法とは
違って、本発明の技法を使用すれば、上手く行われる。
その上、本発明を使用したＱスイッチングに必要とされ
る電圧は、わずか数十ボルトであるのに対して、圧電Ｑ
スイッチでは数百ボルトが必要であったのである。最後
に、本発明において使用されるＱスイッチング技法によ
れば、スイッチ応答時間は、他の方法によるよりも１０
倍から１００倍速いので、より短いより効率的なレーザ
出力パルスが得られる。
は、マイクロレーザアレイの分野において相当の進歩を
与えるものである。特に、本発明によれば、非常にコン
パクトなレーザアレイが提供される。マイクロレーザア
レイの空洞長は、典型的には、1.０mmまたはそれ以下で
あり、変調器２６は、この長さに対してほぼ0.１だけの
ものである。レーザ素子への個々のアドレスは、電気−
光または圧電変換器のごとき他のＱスイッチング法とは
違って、本発明の技法を使用すれば、上手く行われる。
その上、本発明を使用したＱスイッチングに必要とされ
る電圧は、わずか数十ボルトであるのに対して、圧電Ｑ
スイッチでは数百ボルトが必要であったのである。最後
に、本発明において使用されるＱスイッチング技法によ
れば、スイッチ応答時間は、他の方法によるよりも１０
倍から１００倍速いので、より短いより効率的なレーザ
出力パルスが得られる。
【００１８】本発明の精神および範囲内において、種々
な変形態様が可能であることは理解できよう。したがっ
て、本発明は、請求の範囲の記載によってのみ限定され
るものである。
な変形態様が可能であることは理解できよう。したがっ
て、本発明は、請求の範囲の記載によってのみ限定され
るものである。
【図１】本発明による２次元的Ｑ切換マイクロレーザア
レイの概略斜視図である。
レイの概略斜視図である。
【図２】図１のアレイのマイクロレーザ素子の一つを示
す拡大断面図である。
す拡大断面図である。
【図３】図２に示すマイクロレーザ素子のさらに拡大し
た部分断面図である。
た部分断面図である。
１０ ヒ化ガリウムチップ １２ 活性層 １４ 電極 １６ スロット １８ 反射表面 １９ ヒートシンク ２０ マイクロレンズ ２１ Ｖ字型凹部 ２２ 高熱伝導率ボンド ２３ 放出光 ２４ 固体レーザクリスタル ２６ 電気吸収性変調器 ２８ 周波数二倍器 ３０ 光パラメトリック発振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テリー エル ホールカム アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90505 トーランス ヴァンダーヒル ロ ード 4611
Claims (10)
- 【請求項１】 Ｑ切換マイクロレーザのアレイにおい
て、全体として平行な出力光ビームのアレイを発生する
ようにした個々にアドレス可能なダイオードレーザのア
レイと、前記全体として平行な出力光ビームのアレイに
配置されて前記出力ビームの視準を行なうためのマイク
ロレンズのアレイと、前記ダイオードレーザから前記全
体として平行な出力光ビームを受けるように配置されて
いて、レーザ利得媒体として機能するクリスタルであっ
て、その光ビームがそのクリスタルのレーザ利得物質の
光学的ポンピングを与えるようにしたクリスタルと、前
記レーザ利得媒体によって部分的に定められた共振空洞
に形成される個々にアドレスしうる電気吸収性変調器の
アレイと、該マイクロレーザのアレイの選択された素子
から相対的により高いパワー出力ピークが得られるよう
なＱスイッチング機能を与えるために、周期的に前記電
気吸収性変調器を選択的に電気的にバイアスする手段と
を備えることを特徴とするＱ切換マイクロレーザのアレ
イ。 - 【請求項２】 前記個々にアドレス可能なダイオードレ
ーザのアレイは、そのアレイの各素子に対して一つの活
性層および一対の一体的反射性表面を含む複合半導体層
に形成されており、その複合半導体層に対して全体とし
て直交する放出光ビームがアレイの各素子について発生
させられる請求項１記載のＱ切換マイクロレーザのアレ
イ。 - 【請求項３】 前記電気吸収性変調器のアレイは、単一
半導体量子井戸スタックと、前記レーザ利得媒体からの
個々の光ビーム出力に隣接した位置に配置されて、該マ
イクロレーザのアレイから放出される光ビームを個々に
アドレス可能にしてＱスイッチングを行えるようにする
多重バイアス電極とを含む請求項１記載のＱ切換マイク
ロレーザのアレイ。 - 【請求項４】 前記利得媒体を与えているクリスタルお
よび前記電気吸収性変調器のアレイは、前記レーザ利得
媒体および電気吸収性変調器の両方を包囲するレーザの
空洞を定める反射性表面を組み入れている請求項３記載
のＱ切換マイクロレーザのアレイ。 - 【請求項５】 前記電気吸収性変調器に隣接して形成さ
れた周波数二倍クリスタルを備える請求項１記載のＱ切
換マイクロレーザのアレイ。 - 【請求項６】 前記アレイから放出される光をより長い
波長へと変換するための光パラメトリック発振器を備え
る請求項１記載のＱ切換マイクロレーザのアレイ。 - 【請求項７】 相対的に高いパワーおよびビーム品質を
有するレーザビームのアレイを発生する方法において、
半導体ダイオードレーザのアレイから全体として平行な
光ビームのアレイを発生する段階と、前記アレイにおけ
る全体として平行な光ビームの各々を視準する段階と、
固体レーザのアレイの各々に対するレーザ空洞を部分的
に定めるレーザクリスタル利得媒体へと前記全体として
平行な光ビームのアレイを導入することによって固体レ
ーザのアレイを光学的にポンピングする段階と、前記利
得媒体から増幅されたレーザ光ビームのアレイを放出す
る段階と、相対的に高いピークパワーのパルス化された
出力ビームを与えるために前記固体レーザを選択的にＱ
スイッチングする段階とを含み、前記Ｑスイッチングの
機能は、出力ビームの各々に関連した電気吸収性変調器
素子を制御することによって実行されることを特徴とす
る方法。 - 【請求項８】 前記固体レーザを選択的にＱスイッチン
グする段階は、レーザ作用が行われうるような透過状態
と、レーザ作用が抑制されるような吸収状態との間での
スイッチングを行なうために前記電気吸収性変調器素子
を選択的にバイアスすることを含む請求項７記載の方
法。 - 【請求項９】 周波数逓倍クリスタルを使用して、前記
放出段階において放出される光ビームの出力周波数を二
倍にする段階を含む請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 光パラメトリック発振器を使用して、
前記放出段階にて放出される光ビームをより長い波長へ
と変換する段階を含む請求項８記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/319,192 US5488619A (en) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Ultracompact Q-switched microlasers and related method |
| US08/319192 | 1994-10-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08125286A true JPH08125286A (ja) | 1996-05-17 |
| JP2770939B2 JP2770939B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=23241236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7258476A Expired - Fee Related JP2770939B2 (ja) | 1994-10-06 | 1995-10-05 | 超コンパクトｑ切換マイクロレーザおよびそれに関する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5488619A (ja) |
| EP (1) | EP0706244B1 (ja) |
| JP (1) | JP2770939B2 (ja) |
| DE (1) | DE69514066T2 (ja) |
Families Citing this family (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2734092B1 (fr) * | 1995-05-12 | 1997-06-06 | Commissariat Energie Atomique | Microlaser monolithique declenche et materiau non lineaire intracavite |
| FR2736217B1 (fr) * | 1995-06-27 | 1997-08-08 | Commissariat Energie Atomique | Cavite microlaser et microlaser solide impulsionnel a declenchement actif par micromodulateur |
| JP3616181B2 (ja) * | 1995-10-26 | 2005-02-02 | 弘昌 伊藤 | 光デバイス |
| FR2747192B1 (fr) * | 1996-04-04 | 1998-04-30 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection de gaz a distance comportant un microlaser |
| FR2751467B1 (fr) * | 1996-07-17 | 1998-10-02 | Commissariat Energie Atomique | Procede d'assemblage de deux structures et dispositif obtenu par le procede. applications aux microlasers |
| FR2751480A1 (fr) * | 1996-07-19 | 1998-01-23 | Commissariat Energie Atomique | Microlaser solide a declenchement actif par semi-conducteur |
| FR2751796B1 (fr) * | 1996-07-26 | 1998-08-28 | Commissariat Energie Atomique | Microlaser soilde, a pompage optique par laser semi-conducteur a cavite verticale |
| FR2757319B1 (fr) * | 1996-12-16 | 1999-01-08 | Commissariat Energie Atomique | Microlaser a frequence d'emission modulee a l'aide d'un element piezoelectrique ou electro-optique |
| US7576909B2 (en) * | 1998-07-16 | 2009-08-18 | Imra America, Inc. | Multimode amplifier for amplifying single mode light |
| US7656578B2 (en) * | 1997-03-21 | 2010-02-02 | Imra America, Inc. | Microchip-Yb fiber hybrid optical amplifier for micro-machining and marking |
| US20040036957A1 (en) * | 1997-03-21 | 2004-02-26 | Imra America, Inc. | Microchip-Yb fiber hybrid optical amplifier for micro-machining and marking |
| US6078598A (en) * | 1997-04-25 | 2000-06-20 | Nikon Corporation | Laser apparatus, pulsed laser oscillation method and projection exposure apparatus using the same |
| SE9702175D0 (sv) * | 1997-06-06 | 1997-06-06 | Geotronics Ab | A laser |
| US6057871A (en) * | 1998-07-10 | 2000-05-02 | Litton Systems, Inc. | Laser marking system and associated microlaser apparatus |
| FR2777124A1 (fr) * | 1998-08-06 | 1999-10-08 | Commissariat Energie Atomique | Projecteur d'images a mosaique de microlasers |
| DE19840928A1 (de) * | 1998-09-08 | 2000-03-09 | Heidelberger Druckmasch Ag | Multibeam Laser Scanner |
| FR2784194A1 (fr) * | 1998-10-01 | 2000-04-07 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'imagerie utilisant un ensemble de microlasers et procede de fabrication de ceux-ci |
| US6275512B1 (en) | 1998-11-25 | 2001-08-14 | Imra America, Inc. | Mode-locked multimode fiber laser pulse source |
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| US6813285B2 (en) | 1999-06-21 | 2004-11-02 | Litton Systems, Inc. | Q-switched microlaser |
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| US6580732B1 (en) * | 2000-07-14 | 2003-06-17 | Litton Systems, Inc. | Multiple mode laser |
| US6501772B1 (en) | 2000-08-11 | 2002-12-31 | Litton Systems, Inc. | Microlaser assembly having a microresonator and aligned electro-optic components |
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| US7126976B2 (en) * | 2001-03-09 | 2006-10-24 | Waveguide Solutions, Inc. | Solid state lasers and a method for their production |
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| US20070121689A1 (en) * | 2003-09-22 | 2007-05-31 | Snake Creek Lasers Llc | Methods for Producing Diode-Pumped Micro Lasers |
| US20070166852A1 (en) * | 2003-09-22 | 2007-07-19 | Snake Creek Lasers Llc | Diode-pumped microlasers including resonator microchips and methods for producing the same |
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Citations (3)
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