JPS5933420A - 光学システム - 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】 発明の背景 本発明は共通のｐ−ｎ平面接合部から放出する位相ロッ
クした輻射パターンを有した多エミッタまたは幅広エミ
ッタの半導体レーデからのビームを平行にすることまた
はビームの焦点を介せることを提供する光学システムに
関する。

従来の半導体レーデ−においては、レーデ−の面から放
出されるビームは、レバーのニアフィール−パターンを
所望の像平面に再造像することにより、光学ディスク記
憶装置およびレーデ印刷のような、種々の応用において
必要性に出会うために小さな地点に通常は焦点が合わせ
られる。ビームの形成、焦点合せまたは形作りのために
設計された光学システムの例は、米国特許 第４．２０３，６５２号、同第４，２５３，７３５号お
よび同第４，３２３，２９７号に開示されている□。

これらの特許に指摘されているように、半導体レーデは
、互いに直交した方向に、例えばｐ−ｎ平面接合部に対
して直入ｔした垂直の放出方向においておよびｐ−ｎ平
面接合部に対して平行Ｃかつそれに沿った横方向の放出
方向に、レーデ面から放出される輻射の広り角度と同様
に広りの異った基点（またビームウェスト位置として参
照される）を所有している。広りの基点は、また第１図
および第２図に示されているように異った種頌のレーｒ
形状寸法に関して変わる。

第１図には、指標誘導されるレーデのための輻射げ−ム
！特性が示されている。指標誘導されるレーデは、レー
デの構造寸法、例えば、非平面層、みぞ形材、台形状体
等により材料の油接率の差に依存して、伝播する輻射を
導く。第１Ａ図および第１Ｂ図に示されるように、レー
デ１０の垂直および横方向の放出方向の両方における輻
射は、レーデ面１４における広り基点即ちビームウェス
ト位置１１を有している。このビームウェスト位置１１
はレーデのニアフィールドと呼ばれ−（１，Ｓる。

第１Ａ図の側面図においては、レーデ１０の垂直放出方
向における輻射は、ｐ−ｎ接合部１５により提示される
ようなレーデの光学空隙から放出点におげろ面１４にお
いて広り基点即ちビームウェスト位置１１を有している
。第１Ｂ図の平面図においては、レーデ１０の横方向の
放出方向における輻射は、また線１７によって表わされ
るような、その線がレーデしまの形状を示しているが、
レーデ光学空隙から放出点におしする面１４において広
り基点即ち♂−ムウエスト位置１１を有しても・る。

球面レンズ１６はレーデ１０からのビーム１２を平行に
させ、そして球面レンズ１８はビーム１２を像平面２２
上の地点２０へ焦点を合せる。垂直および横方向の両方
におけるビームウェスト１１は指標誘導されるレーデに
おける外表面１４にあるので、レーデのニアフィールド
パターンは像平］酊２２における回折を制限する地点２
ｏ内に造像されることがＱきる。

利得誘導されるレーデにおいては、輻射ビーム特性がこ
のよ５なレーデに対して示されている第２図に示される
ようにより困難な状態が提示されている。利ｒ等誘導さ
れるレーデは、レーデの構造層を含む伝播する輻射を導
く半導体材料の屈折率における北流依存差に従属してい
る。第２Ａ図の１１７！１面図に示されるように、レー
デ３０の垂直の放出方向における輻射は、レーデ面３４
およびｐ−ｎ平面接倉部３５に広り基点即ちビームウェ
スト位置３１を有する。球面レンズ３６はレーデ３゜カ
ラのビーム３２を平行にさせそして球面レンズ３８は廉
乎面４２−ヒの鳴点４０へ焦点を訃せる。

しかしながら、第２Ｂ図の上面図においては、レーデ３
０の横力の放出方向における輻射は、３９で指示される
ように、レーデ３０の内部の、例えチヒームウエスト位
置源を有する。線３７は、レーデ片形状の実際部分ひあ
りかつレーデの光学空隙の位置ひある。この要因のため
に、横方の放出方向におけるビームの像平面は、もしレ
ンズ３Ｔが除かれるならば、垂直な放出と同じ平面には
ないそろう。結果として、レンズ３θは固有の焦点には
ないであろう。しかしながら、凸状の１行にするＶ：／
ズ３７の付加でもって、ビーム３２のニアフィールドパ
ターンはレンズ３日により像平面４２上の地点４０に焦
点を汗せるため平行にされることができる。

最近では、単一フィラメントレーデを越えたレ−ｒによ
り提供される増大されたパワー出力による位相ロックさ
れたレーデに関心が増してきた。

このようなレーデの初期の実施はパオリ等の米国特許第
３．７０１．０４４号である。パオリ等は隣接片の形状
寸法をしたレーデの光学結合馨開示していて、該レーｒ
からは空間的に位相ロックされたコヒーレントなビーム
が一個のレーＣの光学的空隙から隣接した空隙内へ伝播
する光学波の重ｉ”ＴｈＫより生じられる。後の多エミ
ッタ半導体レーデは、１９７８手１２月１５日発行の１
Ａｐｐ１土ａｄ　ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏ
ｌ、３２（１２）、ｐｐ、１０１５−１０１７に記載さ
れたり、Ｒ，５ｃｉｆｒｅｓ、Ｒ，Ｄ、Ｂｕｒｎｈａｍ
およびＷ、５ｔｒｅｉｆｅｒ　　の１位相ロックされた
半導体レーデ配列（Ｐｈａｓｅ　−Ｌｏｃｋｅｄ　Ｓｅ
ｍ１ｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒ　Ａｒｒａｙ　）
”という名称の論文に開示されている。さらにそれ以上
改良された単一体の多エミッタレーデ装置が５ｃｉｆｒ
ｅｓ等の米国特許、３１Ｅ４，２５５．７１７号に開示
されている。最近の多エミッタ半導体レーデのパワー出
力は、　”ＣｏｕｐｌｅｄＭｕｌｔｌｐｌｅ　５ｔｒｉ
ｐｅ　Ｑｕａｎ’ｔｉｘｍ　Ｗｅｌｌ　Ｉｎｊｅｃｔｉ
ｏｎＬａｓｅｒｓ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　４　’００　ｍ
　ＷＣＩＶ　’という名称で１９８２＝甲４月に光学繊
維会議（０ｐｔｉｃａｌ　ＦｉｈｅｒＣｏｎｔｅｒｅｎ
ｃｅ　）において５ｃｉｆｒｅｓ等によって最近報告さ
れた。光学的に結合された多片量子泉噴射レーデは、光
学繊維内に結合された１　４０　ｍ　ＷＣＷの輻射でも
って総合して４００ｍ’Ｗの連続出力パワーまで放出さ
れることが開示された。この文書においては、これらの
ＣＷパワーレベルは、５００ｍＷを越えた源泉を有して
いる。今必要とされるものは、多エミシタまたは幅広エ
ミツタレーｒからのこれらの大きなパワー出力を前に述
べられた種々の応用のために平行にされたビームまたは
集中地点へ焦点を会せＳ光学システムである。指標およ
び利得誘導されるレーデのための従来の光学システムは
、第１図および第２図に幾何学的に示されているが、十
分ではない。このことは多エミッタの指標誘導される位
相ロックされたレーデ５０の平面図である第３図に示さ
れている。３つのすじの接触形状部５５．１，５５．２
および５５．３は、レーデ切面５４における広り基点即
ちビームウェスト位置から３つの♂−ム５２，１゜５２
．２および５２．３の放出を示している。ビームを平行
にするレンズシステム５６おヨヒビームを像平面６２に
集中させるレンズシステム５Ｂを包含する第１図の従来
の光学システムを用いると、６個の空間的に焦点となる
地点６０．１゜６０．２および６０．３を提供すること
になる。

同じ多地点像映は、利得誘導されるレーデを具備した第
２図の従来の光学システムを用いたときにも出会うこと
である。

この技術に必要とされることは、このようなレーデから
の多エミッタまたは幅広エミッタの出力パワーを結合し
て、さらに単一の高パワー地点へ焦点を合わせる単一の
高パワーコヒーレントおよび平行にされるビームを提供
することを可能にする光学システムである。

発明の概−要 本発明によれば、光学システムは、一方の方向における
幅広位相コヒーレントのエミッタ区域および直交した方
向における非常゛に小さな輻射放出区域を包含する多エ
ミッタまたは幅広エミッタ半導体レーデからの単一ビー
ムを生じさせるものが開示されている。このよ５−な幅
広位相ごヒーレント区域は、通常は例えば米国特許第４
．２５５，７１７号のような普通のｐ　−ｎ平面接合部
から造られるが、けれども他の幅広位相コヒーレント区
域は、また例えば米国特許第４．２８０．１０８号にお
けるような普通のｐ−ｎ平面接合部を有していない技術
において開示されかつ説明されてきた。

このようなレーデからのパターンは、幅広の位相コヒー
レントエミッタ方向に沿って１個まタハそれ以上の低い
角度の広りビームを特徴として有している。これらの幅
広の低広りビームはレーデのフォアフィールド輻射パタ
ーンを＠１反している。

光学システムは、多エミッタまたは幅広エミッタのレー
デ源からの単一の焦点を合せた地点を提供すると同様に
、これらの異った直交するビームのために補償するもの
が提供されなげればならない。

このことは、小放出方向に、通常はｐ　−ｎ平面接合部
に直交した方向にレーデから放出される輻射のニアフィ
ールドパターンの輻射を焦点に合せる第一のレンズシス
テム、および横方の放出方向に、通常はｐ−ｎ平面接合
部と共にかつそれに沿って平行な方向にレーデから放出
される輻射の７オアフイールドパターンに輻射を焦点に
合せる第二のレンズシステムにより達成される。レンズ
装置は、また直交した両軸に単一の平行にされたビーノ
・となるこれらの直交した方向に結合されるニアフィー
ルドビームおよび７オアフイールげビームに焦点を合せ
る装置を除外してもよい。

本発明が多エミッタレーデに制限されないだけＱなく、
また幅広エミッタレーデ、即ちレーデの普通のｐ−ｎ接
合部におけるように幅広面区域を横切った必要な位相コ
ヒーレント効果を生じることができる任意のこのような
エミッタに適用可能であることは注目されるべきである
。

フォアフィールドパターンを平行にさせかつ焦点に合せ
ることにより、パターンに与えられる最高の動力干渉は
、所望のビーム地点を調整しかつ走査する応用のために
は回折を制限した地点内へ像映されかつ形成されてもよ
い。フォアフィールドパターンに与えられる要求されな
い低パワーの干渉ローズは、光学システムに穴を用いる
ことに遮断されてもよい。

本発明の十分な理解といっしょに他の目的および達成事
項は、添付の図面と関連してなされる以ドの説明および
特許請求の範囲を参照することにより明らかになりかつ
理解されよう。

好適実施例の説明 本発明の一般概念を示す第４Ａ図および第４Ｂ図を参照
する。第４Ａ図に示ｒように、多エミッタの位相ロック
されたレーデ７０は、レーデ前方面７４に配置された接
合部の平面においてｐ７ｎ平面接合部７５およびビーム
ウェスト位置７１を有している。第４Ｂ図の上面図に示
されるように、レーデ７０は、７７に１０個の片の接触
形状部を有し、横方の放出方向におけるその放出がニア
フィールドで輻射の１０個の空間的に配置されたエミッ
タであることを指摘している。これらの１０個のエミッ
タは、幅広で公平に一様な強度の位相コヒーレントな輻
射放出源を形成する。ニアフィールド強度輪郭の例は、
このようなレーデの空間位置の因子として第１０図に示
されている。

位相付きレーデ７０は、指標誘導されるがあるいは利得
誘導される形式のいずれかひある。このことは、第４Ａ
図に示されたレーデの垂直放出方向において、レーデ面
１４における放出のニアフイールドパターンに像映が達
成されていて、この場合にはそのパターンを像平面８２
における地点８０に再び焦点を合せることである。しか
しながら、第４Ｂ図に示されたシー１戸の横方の放出方
向において、像映は、無限大の理論的な焦点でレーデ面
７０の外側でかつそこを越えた放出のフォアフィールド
パターンで達成されてきた。この場合には、フォアフィ
ールドパターンは像平面８２の地点８ａに焦点が合わせ
られる。フォアフィールドパターンは、エアフィールド
とフォアフィールドとの間の区域において輻射め干渉を
提供する位相ロックされた放出により１個あるいはそれ
以上の回折の順序または干渉ローズを提供するので、単
一の主要な回折順序または干渉ローズが第４Ａ図および
第４Ｂ図に示されるように平行にされたイールドにおい
てビーム１２を集中させる第４Ａ図および第４Ｂ図の光
学システムは、レンズシステム７６および７８を包含す
る。垂直な方向において、円筒レンズＴ６はニアフィー
□ルドパターンを平行にさせ、そして球面レンズ１８は
像平面８２上の地点８０に平行にされたビームＴ２を再
び集中させる。横方向においては、円′尚レンズ７６は
光学効果を有しないが、Ｌ、７Ｊ＼し球面レンズＴ４は
像平面８２における地点８０へ横方のフォアフィールド
パターンを集中させる。

横方向の放出を再び集中させる能力は、レーデ放出パタ
ーンを横切るコヒーレンス度に；衣存している。

第４図に示された再像映する一般的な光学システムは完
全に適用ごきるが、よりよい再集中化は、レーデの限定
された幅釦より回折で生じる横方向におけるビーム広り
角度を考慮することにより達成され得る。この回折は、
第５Ｂ図に示されるように後のレーデ面７４′の背後の
実質上の点源７３から広がっていく７オアフイールドパ
ターンを明らかにさせる。第５Ａ図および第５Ｂ図に示
された光学は、この効果のための補償を可能にさせかつ
これによりよりよい焦点距離を達成する。第５Ａ図およ
び第５Ｂ図に示されるように、横方の７オアフイールｒ
ビーム１２′の無限の広りにより、必要とする補正は、
第一に、レンズ７８が゛その焦点鹸離ｆ、よりわずかに
大きな距離Ｌ２に位置するように、球面レンズ７８の調
節により像平面８２上における地点８０内に横方のフォ
アフィール−ビーム７２′を集中させることにより得ら
れる。次に、円筒レンズＴ６は、それがレンズγＧの焦
点距離ｆ工よりわずかに小さい距離Ｌ工にあって、ビー
ム１２の垂直なニアフィールドが７オアフイールドＣ−
ムの焦点と同じ地点８０に位置させるように調節される
。この調節は、第５Ａ図における地点７２Ａでこのげ−
ム１２の広り角度であるべくビーム７２の広り角度を変
化させることに相当し、７２Ａでのビームは第５Ｂ図で
のこの同じ地点でビーム７２’と同じ広り角度を有し、
これによりＴ１での垂直のニアフィールド地点と普通の
像平面８２上の横方のフォアフィール−ビーム７２’と
の両方の像映を許ｔ０ 第６図は、多エミッタレーデＴＯからのビームを再像映
する他の実施例を示す。前記実施例に関するここで示さ
れた差は、地点８０′における中間の像平面へ再び焦点
を合せる方法およびフォアフィールドパターンに与えら
れる望ましくない側部あるいはより低いパワー干渉ロー
ズあるいは回折順序を遮断する開ロア９の使用にある。

第６図の光学システムは、前記実施例とは、第６Ａ図に
示す垂直の放出方向において、ニアフィールドまたは７
１におけるビームウェスト位置のための光学システムが
像平面８２上に開ロア９を介して円筒レンズ７６により
焦点を合せる点において異っている。第６Ｂ図に示され
たフォアフィールド横方パターンのための光学システム
は、第一に円筒レンズγ５によって開ロア９における像
平面へ焦点を合せる。横力の放出方向における開口Ｔ９
へ焦点を合せることは、特有の選択された焦点距離を具
備した円筒レンズ８１Ｃもって、地点８０′を像平面８
２における地点８０へ再像映する開口された地点８０′
を形成する。

第７図の光学システムは、＠’４図の光学クステムに類
似しているが、しかし横力の放出方向における再像映が
初めに第６Ｂ図にいくらか類似した方法で１域平面へ再
酸映するために達成されることで異っている。

第７Ａ図に示された垂直の放出方向において、ニアフィ
ールド地点γ１の放出が球面レンズ７５′により平行に
され、そして平行されたビーム７２Ａは球面レンズ１８
により像平面８２における地点８０へ再び焦点が合せら
れる。それゆえ、第７Ａ図における地点８０は、７１で
ニアフィールド地点の像ひある。第７Ｂ図に示された横
力の放出方向においては、同じ球面レンズ７５′が開１
」７９にオケる地点８０′へ７オアフイールｒパターン
７２′を再像映する。地点８０′は、その際円節レンズ
７６′により平行にされたビーム７２八′へ再像映され
、該ビーム１２八′が球面レンズ７８により像平面８２
における地点８０へ再び焦点を会亡られる。

単一の１氏広りの７オアフイールドローグは、単一の地
点だけがこれらの条件のもとに像平面８２において形成
されるので、多数の７オアフイールドローグパターンに
相対して、レーデにより放出されるならば、開ロア９が
必要ないことは注目されるべきである。また、他の開口
は、単一の輻射ビーム角度を選択するために、第７Ａ図
によび第７Ｂ図に７９′で示されたように、光学路にお
ける他の位置に位置決めされることは注目されるべきで
ある。

最後に、２個あるいはそれ以上の低いムリのビームが、
ｍ７ｃ図に示された角度を付けて放出されたビーム１０
２および１０４のように、横力の放出方向に与えられる
ところでは、これらのビームをいっしょに完全に平行に
することがビーム位置１０２Ａおよび１０４Ａにおいて
示されているようにレンズ７６′と同じ位置でＱ−１，
ｒｉＴ能でないことは注目されるべきである。平行化の
終局は、レンズ７６′と７８との間に位置決めされた多
切子面付きフ０リズム１００により達成される。デリズ
ヘ１００は２つのビーム１０２および１０４を単一の地
点８０への焦点用のレンズ７８で最終的に（Ｆ行にさせ
る。

第８Ａ図と第８Ｂ図および第９Ａ図と第９Ｂ図は、基本
的に第７Ａ図と第７Ｂ図および第５Ａ図と第５Ｂ図にそ
れぞれに示された実施例であるが、しかし平行にされた
ビーム７２を地点８０へ再び焦点に合せる球面レンズ１
８を欠いている。第８Ａ図および第８Ｂ図においては、
円筒レンズ７５′は垂直のニアフィールド放出を平行に
させ、一方横力の７オアフイールド放出を地点８０′へ
集中させる。円筒レンズ７６′は、垂直でかつ横方のビ
ーム７２を３Ｆ−行状態に再像映し、直交した平行化さ
れたビーム７２Ｂを形成する。第９Ａ図および第９Ｂ図
においては、円筒レンズ１６は垂直のニアフィールド放
出を平行にし、一方円筒レンズ７６“は直交した平行に
されたビーム７２Ｂを形成する横かのフォアフィールＰ
放出を平行にさせる。

好適実施例の実際の適応例 ここでは第７Ａ図と第７Ｂ図に開示された光学システム
に関連した本発明の特殊例を参照する。

この例は、特許請求の範囲に記載された発明の明瞭さお
よび適例の目的のために、そして光学技術における通常
の熟練者により理解されるようにその請求の範囲または
効用に不必要な制限を意識的に設けることな〈実施する
現実の適応を証拠ｓ項として提出することを意向として
いる。

用いられたレーデは、第７Ｂ図に７７で表わされている
ように、７７０　ＤＡでＣＷ出力パワーの約２００ｍＷ
（はぼレーデ面当り２００ｍＷ）まで放出することがで
きる１０個の位相ロックされたエミッタを有する多エミ
ッタ半導体レーデγ０を包含している。両面による外面
の差の量子効率は約６５チであった。１０ミクロン上で
６ミクロンの幅片の形状をしたレーデを植え込んだ１０
個の平行な陽子から構成されたレーず７０は、ｎ−型の
ＧａＡｓ　　の台からなる単一の半導体トの中天に位置
している。米国特許第４，２５５，７１７号に開示され
ているようなレーデの長さに沿った細片の間に直接の結
合部は存在しない。むしろ、位相ロックすることは、前
の”　Ｐｈａｓｅ　−Ｌｏｅｋｅｄ　Ｓｅｍ１ｏｃｏｎ
−ｄｕｃｔｏｒ　Ｌａ５ｅｒ　Ａｒｒａｙ”の名称の５
ｃｉｆｒｅｓ等の文献に開示された構造に見い出される
ように、隣接したレーデ空隙がきわめて近接することに
よる波結会乞重＠′ｒることにより達成される。加えて
、し１＋の活動区域は、濃液処理されていないＧａ０．
８５△ｌｏ１５１ｇ　　の単一の６０ＯＡ厚さ層から構
成されている。ｐ−型とｎ−型の被覆した層は、ａａｏ
、３５Ａ１．０．６５　Ａｓから構成されかつ２．５ミ
クロンの厚さであ−った。０．６ミクロンの厚さのｐ　
十〇ａＡｓ　　キャップ層は、良い低抗接点を得るべく
１吏用された。はぼＱ、５ＷＮ□の厚さでＧａｏ、８Ａ
Ｊ、０．２ＡＳから構成されたｌ々シッフ層は、ＦＪ−
とｎ−型被覆、１響との間にそしてｐ−型被覆層とｐ　
＋　ＧａＡｓ　　キーＹツゾとの間に作られた。陽子の
損傷は、キャップ層２通して約１ミクロンの深さまで延
びた。レーデチップは、２５０購の長さに裂けかつイン
ジウムはんだＣ′ｐ−側に取り付Ｖすられた。レーデは
、パルス状ＫＮ　（３００ｎｓｅｃ　　のパルス幅、５
　ＫＦ（ｚの放電ひん度）およびＣＷ　状態の両状態の
もとで作動された。

用いられた光学システムに関しては、輻射は高数の開孔
の顕微鏡レンズ７５′、特に４０×、０．６５Ｎ、Ａ、
　　対物レンズにより収集された。垂直のニアフィール
ド放出は、対物レンズ７５′により平行にされ、一方横
方のフォアフィール−放出は対物レンズ７５′の背後の
ｔｍ曳８０’に焦点を合せられた。

レーデ♂−ムは横方向に高度に平行にされるゆれども、
前述したよ５に、回折によりさらにわずρ・に広がって
、フォアフィールドの焦点がレンズ７５′の焦点長さを
わずかに越えた距離に生じさせるようにする。

円筒レンズ７６′は、３３６賜の焦点距離を有しかつ焦
点を合ぜたフォアフィールＰ地点８０′から出て来る光
を平行にさせるべく用いられた。この平行にされたビー
ムはレンｘｒｓ、特に２０×、０．４　Ｎ、Ａ、　　の
対物レンズ（より像平面８２−ヒに地点８０へ焦点を合
せる。

位相ロックされたシー１戸は他の横方向へちるパワーを
放出するので、横方の７オアフイ一ルド焦点にスリット
開孔７９′を用いて、はとんど初期の横方のフォアフィ
ールド干渉ローブを平行にさせることが望まし２い。こ
こで詳述シ１．た多エミッタレーデのためには、第１０
図に示されたそのフォアフィールドパターンに決定され
るように、開口を用いることが望ましかった。開口が必
要とされる位置に接近するために、対物レンズ７５′に
おけるハウジングの一部分は取り除かね：・了ならな７
１）つた。

レーデ操作に用いられた電流レベルは４００ｍＡであり
、そして而当りの出力パワーは１１０ｍｗであった。第
１０図から明らかなように、光学パワーの６０−７０％
が標準の面から約マイナス４０の角度で単一の低広り干
渉ローブに集中される。

標準面から約４°の角度での放出は、レーデエミッタ間
に零でない位相変換が存在することによるものである。

フォアフィールドパターンの半幅は約１．３°である。

このことは、約０．５°である一様に照射された９３μ
ｍ幅開口からの理論的な広り限界に比較されることひあ
る。

横方の平行にされた出力ビームが単一の地点に焦点を合
せられることを証明するために、レーデＴＯは第７図に
示される光学ンステムにおいて１列に整列された。第１
１図には、それぞれレーデの前面７４における出力およ
び像平面８２における出力のために電流曲線９０および
９２としてパルス状の光学出力が示されている。

第１１図に示されるように、レーデのいき値は約２００
１ＴＩＡであり、８００Ａ／Ｃ＃１２のいき値電流密度
に対応している。面における電流曲線９０に対する出力
は２００ｍＷを越えるまでは直線状をしている。直流の
バイアス条件のもとでは、レーデいき値は約２１０　ｍ
Ａであり、そして装置は保護されていないあるいは被覆
されていない面から２１０　ｍｗのＣＷ出力で破滅的に
破壊する。また、像平面における電流曲線９２に対する
出力は、レーデのモードパターンが増大する電流に伴っ
ても安定していることを指摘する直線になっている。

レーデ面から放出される光学パワーのほぼ６０％は光学
システムにより像平面８２に伝達される。

第７図の光学システムにより像平面８２において生じさ
せることがひきる焦点になる地点は、出力パワーの強度
で指示する対応した横力の強度の走査線に沿って、第１
２図に示されている。特に、第１２Ａ図は、像平面８２
における光学出力が約１１　ｍＷ　−Ｑ測定されるとき
の１象映地点９４および９６を示している。この場合に
は、初めのロープというよりは曲の角度で放出されるよ
り低いパワーのフォアフィールＩＳローグ９６を平行に
させる開Ｌ」７９は全熱用いられＣいない。約マイノー
ス４゜Ｃの初めのローズは地点９４Ｑ像映されることが
認められる。

第１２Ｂ図は、像・ｒ−面８２において１１０　ｍＷの
開口なし像を示している。横力の強度走査線により示さ
れるように、パワーの約７０％□は主要な像映地点９４
にあるが、一方他のパワーは９６で指示される異った７
オアフイールげおよび大きな角度で放出される。

第１２Ｃ’図は、第７図で示されるような光学システム
に設置された開ロア９による開口付き像を示している。

この場庁には、約２．５μＩｎの直径の一様な地点９８
が５０ｍｗの出力パワーを含んで形成された。強度走査
に基いた地点９８の半幅は約２．０　μｍであり、２０
×、０．４　Ｎ、Ａ、の焦点を合せる対物レンズ７８の
回折限界（はぼ１．９μｍ）の近くにある。用いられた
光学装置は、レーデ７０からの赤外線の放出のために被
覆された耐反射部のない通常の顕微鏡の対物レンズであ
った。

結論として、位相ロックされた多エミッタレーデは、ｌ
　５　Ｑ　ｍＷを越える出力パワーを単一の安定した低
広りの横力ビームへ放出することができる。横方の７オ
アフイールＰが像映される光学システムを用いることに
より、この形式のレーデは、平行にされかつ単一の地点
に焦点を合せるべくもたらすことがひき、したがってこ
れらの高出力半導体装置をレーデ印刷および光学レコー
ディングのような高出力応用に用いられることがＱきる
。

本発明は特定の実施例に関して説明したが、多くの選択
、変更および変化は前述の説明にかんがみて熟練者には
明らかであろう。例えば、前述のように、レーデ面の幅
広の横力区域を横切った公平に一様々放出強度を具備し
た位相コヒーレントな幅広エミッタのレーデは本発明の
光学システムを用いた地点に焦点を合せられる。また、
レーデの輻射の単一の主要な回折順序芽たは干渉ローズ
への集中程度に依存して、鏡、格子組立体またはフ０リ
ズム、プリズムについては前圧ヒ記説明におい゛Ｃ詳述
してきたが、これらを用いることにより２個またはそれ
以りの回折された順序に輻射を再結合することが望まし
い。回折されたビームはレ−１”から異った角度で現わ
れるのＱ、プリズムが用いられて、生じたビームを共通
線状にさせてもよい。プリズムは、角度付き鏡または異
った空間的な周波数を具備する回折格子部片と置き換え
て、同じ結果を達成させることもできる。

したが゛つて、本発明は特許請求の範囲およびその精神
の範囲内におい′Ｃの全てｌりこのような選択、変更お
よび変化を採用しようとすることにある。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図および第１Ｂ図は指標誘導されるレーデからの
ビームの焦点を合せる従来の光学システムの説明図、第
２Ａ図および第２Ｂ図は利得誘導されるレーデからのビ
ームの焦点を合せる従来の光学システムの説明図、第６
図は、指標または利得誘導され５かどうかで、その結果
が像平面において多焦点の地点となる多エミッタレーデ
を備えた従来の光学を用いた説明図、第４Ａ図および第
４Ｂ図は多エミッタレーデを用いた本発明を包含する一
般的光学システムの説明図、＄　５　Ａ図および第５Ｂ
図は第４Ａ図およびｇ４Ｂ図に類似していて、多エミッ
タのビーム出力の広り角度が考慮されている説明図、第
６Ａ図および６６８図は本発明の開口を採用した光学シ
ステムの他の実施例の説明図、第７Ａ図および第７Ｂ図
は主要なパワー回折順序だけを焦点に合せるべくもたら
すための開口を用いた本発明の光学システムのさらに他
の実施例の説明図、第７Ｃ図は単一の源からの１個以上
のコヒーレントな低広りビームの焦点を合せるべく平行
にさせかつ集中させるプリズムを用いた本発明の光学シ
ステムのさらに他の実施例の説明図、第８Ａ図および第
８Ｂ図は平行にされたビームを像平面の地点に焦点を合
せる装置光を有しないが第７Ａ図および第７Ｂ図に示さ
れた実施例の説明図、第９Ａ図および第９Ｂ図は平行に
されたビームを像平面の地点に焦点を合せる装置光を有
していないが第５Ａ図および第５Ｂ図に示された実施例
の説明図、第１０図はレー１）′のｐ−ｎ平面接合部に
沿った多エミッタの位相コヒーレントな半導体レーデの
フＡアフィールドパターンを示す図、第１１図は第７Ａ
図および：８７　Ｂ図における光学シス戸ムの実施例を
用いた前力面および像平面にオｄげる多エミッタの位相
コヒーレントな半導体レーデかもの出力放出のためのミ
リアンペアの「撹流に対するミリワットのパワー出力を
示すグラフ、第１２Ａ図、第１２Ｂ図および第１２Ｃ図
は第７Ａ図および第７Ｂ図の光学システムの実施例を用
いた像平面における焦点の写真ひあり、第１２Ａ図は像
平面における１　１　ｍＷのパワー出力を伴う地点の開
口なし像を示し、第１２Ｂ図は像平面における１　１０
　ｍｗのパワー出力を伴う地点の開口なし像を示し、第
１２Ｃ図は像平面における５ＱｍＷのパワー出力を伴う
地点の開口像を示している。 １０・・・レーデ、７１・・・ビームウェスト位ｉｔ、
７２゜７２’、　７２Ａ　、　７２Ｂ−１？−ム、７５
−　ｐ　−ｎ平面接合部、７５　、７５’、　７６　、
７６’、　７６’、　７８゜８１・・・レンズシステム
における球面レンズまたは円筒レンズ、７日・・・球面
レンズ、７９．７９’・・・開口、８０　、８０’・・
・焦点、８２・・・像平面、１ｏ−ｏ・・・プリズム、
１０２．１０２Ａ、１０４，１０４Ａ・・・ビーム、 代理人　　浅　村　　皓 ＦＩＧ、ＩＢ 又　　　　　　　　　　鳴 （０（０ し−、 ＼　　　　　　　　　　簗 （（ ７オアス〜レド　′ＰＩ友　（戊） ＦＩＧ、／θ ノｌ斯−ノμ＼−ノ　（ｍＡ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （′Ｉ）１本あるいはそれ以上の出力−−ムを生じるこ
   とができる多エミッタまたは幅広エミッタの半導体レー
   デ用で、該レーデの光ビーム出力が第一の方向で小さな
   空間範囲を有しかつ第二の方向ひ位相コヒーレントの低
   い開き輻射パターンを提供ｒる光学システノ・であって
   、前記第一の方向において前記レーデから放出されるニ
   アフィールドパターンにかつ前記第二の方向において前
   記レーデから放出される輻射の７オアフイールドパター
   ンに輻射を焦点に合せるレンズシステムであることを・
   特徴とｒる光学システム。 （２）　　特許請求の範囲第１項に記載の光学システム
   において、前記レンズシステムが最終焦点を会せる対物
   レンズを含まず、それにより第一方向および第二の方向
   の両方にＦ行の出力ビームを生じることす特徴とする光
   学システム。 （３）　　特許請求の範囲第１項または第２項のいずれ
   かの項に記載の光学システムにおいて、前記第一方向お
   よび第二の方向が直交していることを特徴とする光学シ
   ステム。 （４）　　特許請求の範囲第１項に記載の光学システム
   において、前記光学ビーム出力が前記レンズシステムに
   より単一地点の焦点内に導かれることを特徴とする光学
   システノ・。 、５１　　特許請求の範囲第一１項に記載の光学システ
   ムにおいて、前記レンズシステムが前記第一の方向に前
   記ビーム出力を平行にさせかつ前記第二の方向に空中像
   を形成する球面集会レンズ、前記第二の方向に前記ビー
   ム出力を平行にさせる円筒レンズおよび結合されて平行
   にされたビームを導き、像平面で焦点を合せる照準レン
   ズを包含することを特徴とする光学システム。 （６）　　特許請求の範囲第１項または第２項のいずれ
   かの項に記載の光学システムにおいて、前記輻射のフォ
   アフィール−パターンに穴をあけ、前記７オアフイール
   Ｐパターンに与えられる１つあるいはそれ以上のより低
   パワー回折順序を遮断する装置を提供することを特徴と
   する光学システム。 （力　特許請求の範囲第１項に記載の光学システムにお
   いて、多面プリズム反射体または回折格子のいずれかが
   前記光学システムに含まれ、前記光学−一人出力におけ
   る全てのビームが像平面で同じ地点の焦点に合せるよう
   にしたことを特徴とする光学システム。 （８）特許請求の範囲４１項に記載の光学システムにお
   いて、前記第一のレンズシステムが円筒レンズおよび球
   面レンズを包含しイ゛シて第二のレンズシステムが前記
   球面レンズを含み、前記レーデがも両方向に放出される
   輻射の広り角度が前記レーデから前記円筒レンズの距離
   、Ｌｌｌ　を前記円面レンズの焦点距離、ｆｌ、よりわ
   ｒかに少くなるべく調節することによりそして前記像Ｋ
   Ｆ面からの前記球面レンズの距離、Ｌ２、を前記球面レ
   ンズの焦点距離、ｆ２、よりわノ′かに大きくなるべく
   調節すうことにより補正されることを特徴とすう光学シ
   ステム。 （９）　　牛導体レーデかもの輻射を平行にさせ、レー
   デニアフィールドが第一の空間方向において単一の一一
   ムウェスト位置を有しかつフォアフィールドの低い広り
   ビームパターンを形成ｒる第二の空間方向における細長
   いがｆｉｋ相コヒーレントであるニアフィールド放出す
   るパターンを有する光学システムであって、前記第一の
   空間方向において前記嚇−のビームウェスト位置の前記
   ニアフィールドを１象に造り、一方前記第二の方向にお
   いて前記細長くて、位相コヒーレントの７オアフイール
   ド輻射パターンを隊に造るレンズシステムひあることを
   特徴とする光学システム。 （（ω　特許請求の範囲第９項に記載の光学システムに
   おいて、前記細長い放出パターンが２つあるいはそれ以
   上の空間的に分離されているが位相コヒーレントの放出
   区域を包含することを特徴とする光学システム。 ０υ　％−許晴求の範囲第９項に記載の光学システムに
   おい′（、前記レンズシステムにより提供される出力が
   前記第一の空間方向および第二の空間方向の両方Ｃ平行
   にされる単ビームであることを特徴とする光学システム
   。 ０り　特許請求の範囲第９項に記載の光学システムにお
   い・て、前記レンズシステムにより提供される出力が前
   記第一の空間方向ｌｄよび第二の空間方向の両方におい
   て像平面上に焦点を会せられる単一ビームであることを
   特徴とする光学システム。 峙　特許請求の範囲第１２項に記載の光学システムにお
   いて、前記レンズシステムは、前記第二の空間方向にお
   いて前記細長い、位相コヒーレントのフォアフィールド
   ビームパターンに穴をあげる装置を含み、前記フォアフ
   ィールドビームパターンの受入れ角度を制限することを
   特徴とする光学システム。 ａ４　　特許請求の範囲第１２項に記載の光学システム
   において、前記レンズシステムが前記第二の空間方向に
   おける７オアフイールドビームパターンに穴をあける装
   置を含み、前記７オアフイールドーームパターンに与え
   られた一つあるいはそれ以上のより低いパワー回折順序
   を遮断することを特徴とする光学システム。 １１タ　　特許請求の範囲第１２項に記載の光学システ
   ムにおいて、前記レンズシステムが円筒レンズおよび球
   面レンズの組合せを）含み、前記円面レンズが前記第一
   の空間方向における前記ビームを概ね平行にさせかつ再
   び焦点に合せる焦点距離を有し、そしてまた前記球面レ
   ンズが前記第二の空間方向において前記ビームの焦点を
   訃せる焦点距離を有することを特徴とする光学システム
   。 （国　特許請求の範囲第１２項に記載の光学システムに
   おいて、前記レンズシステムは、円筒レンズの組合せを
   含み、１個の円筒レンズが前記第一の空間方向において
   前記ビームを前記像平面上に再び焦点を合せる焦点距離
   を有し、そして前記第二の空間方向において前記ビーム
   の焦点を合せかつ前記第二の空間方向において前記ビー
   ムを前記像平面上に再び焦点を介せる第二の円筒レンズ
   および第二の円筒レンズの組合せとを有することを特徴
   とする光学システム。 α力　特許請求の範囲第１２項に記載の光学システムに
   おいて、前記レンズシステムは、１個の円筒レンズが前
   記第一の空間方向において前記ビームを前記像平面上に
   再び焦点に会せる焦点距離を有する円筒レンズの組合せ
   と、前記第二の空間方向ニオイテ前記ビームを一地点に
   焦点を会せかつ前記第二の空間方向における前記地点を
   前記像平面に再び焦点を合せる第二の円筒レンズおよび
   第二の円筒レンズの組合せと、前記第二の空間方向にお
   ける前記ビームの受入れ角度を前記地点において制限す
   べく位置決めされたスリット穴とを含むことを特徴とす
   る光学システム。 （旧　特許請求の範囲第１２項に記載の光学システムに
   おいて、前記レンズシステムが円筒レンズおよび一対の
   球面レンズの組合せを含み、前記球面レンズが前記第一
   の空間方向における前記ビームを前記像平面上にそれぞ
   れ平行にさせかつ再び焦点をきせる焦点距離を有し、ま
   た前記第一の球面レンズが前記第二の空間方向釦おげろ
   前記ビームを一地点に焦点を合せるべく位置決めされ、
   前記円筒レンズはそのあとで前記地点に再び焦点化合せ
   かつ前記第二の空間方向における前記−一ムを平行にさ
   せ、そして前記第二の球面レンズはまた前記第二の空間
   方向における前記ビームを前記像平面上に焦点を合せる
   べく位置決めされていることを特徴とする光学システム
   。 ０１　　特許請求の範囲第９項から第１８項までのいず
   れかの１項に記載の光学システムにおいて、前記第一の
   空間方向および第二の空間方向が前記レーデの放出接合
   部に関して相対的に直交しているととを特徴とする光学
   システム。