JPS60211991A - 半導体ダイオードレーザの縦型レーザモードの同期モード固定を行う方法と装置 - Google Patents
半導体ダイオードレーザの縦型レーザモードの同期モード固定を行う方法と装置Info
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- JPS60211991A JPS60211991A JP60055610A JP5561085A JPS60211991A JP S60211991 A JPS60211991 A JP S60211991A JP 60055610 A JP60055610 A JP 60055610A JP 5561085 A JP5561085 A JP 5561085A JP S60211991 A JPS60211991 A JP S60211991A
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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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
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- 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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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。
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〕
この発明は半導体ダイオードレーザの縦型レーザモード
の同期モード固定を行う方法並びに装置に関する。
の同期モード固定を行う方法並びに装置に関する。
ピコ秒程度およびそれ以下の持続時間の光学的光パルス
は、レー−す゛共振器内で励振された発振モードの位相
を固定すること、すなわち所謂「モード固定」を行うこ
とにより発生することができる。
は、レー−す゛共振器内で励振された発振モードの位相
を固定すること、すなわち所謂「モード固定」を行うこ
とにより発生することができる。
このとき可能な最小パルス幅はレーザの活性媒体の利得
−帯域幅の増大と共に減少するから、極めて短い持続時
間の光輻射のパルスを生成するには、有機染料の溶液や
Ｆ中心結晶や半導体のような利得帯域幅の大きいレーザ
媒体が特に適している。
−帯域幅の増大と共に減少するから、極めて短い持続時
間の光輻射のパルスを生成するには、有機染料の溶液や
Ｆ中心結晶や半導体のような利得帯域幅の大きいレーザ
媒体が特に適している。
普通使用されるモード固定の形式はモード固定された帯
域幅の狭い第２のレーザによる同期光ポンピング寸たは
励振であり、これは例えば１９６８年発行のアゲライド
・フイジクス・レターズ（Ａｐｐｌ。
域幅の狭い第２のレーザによる同期光ポンピング寸たは
励振であり、これは例えば１９６８年発行のアゲライド
・フイジクス・レターズ（Ａｐｐｌ。
Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 ）第１２巻第５４号掲載のグレ
ン（Ｗ、ＨｏＧｌｅｎｎ ）の論文に見られる。同期モ
ード固定を起すには、ポンピングパルスを生成するレー
デの光学長がポンピングされるレーザのレーデ共振器の
光学長寸たはその整数倍に等しくなけれｄ゛ならない。
ン（Ｗ、ＨｏＧｌｅｎｎ ）の論文に見られる。同期モ
ード固定を起すには、ポンピングパルスを生成するレー
デの光学長がポンピングされるレーザのレーデ共振器の
光学長寸たはその整数倍に等しくなけれｄ゛ならない。
このような同期的に固定された染料レーデ方式は市販さ
れており、これにより約０．９μ程度の可視および近赤
外域でピコ秒の光パルスを生成することができる。
れており、これにより約０．９μ程度の可視および近赤
外域でピコ秒の光パルスを生成することができる。
半導体レーデは染料レーザ等に比して小型（普通の大き
さが２００／ｌｘ ２００μＸ ！００μ）であること
および特に電流を用いて簡単に励振し得ることとその所
要電力が小さい（静通数１０〜数１００ｍＷ ）ことが
特徴である。その上半導体レーザは約０．７ｊ〜３０μ
の全スペクトル範囲をカバーすることができる。
さが２００／ｌｘ ２００μＸ ！００μ）であること
および特に電流を用いて簡単に励振し得ることとその所
要電力が小さい（静通数１０〜数１００ｍＷ ）ことが
特徴である。その上半導体レーザは約０．７ｊ〜３０μ
の全スペクトル範囲をカバーすることができる。
スペクトル範囲が０．７〜１．６μの半導体レーザは技
術的理想の極致に達していて、室温で１０万時間以上も
連続動作することもできる。
術的理想の極致に達していて、室温で１０万時間以上も
連続動作することもできる。
半導体レーザのモード固定の方法は種々開発されている
が、例えば次のようなものがある。
が、例えば次のようなものがある。
（ａ）受動モード固定（Ｅ、Ｐ、イソペン等「アプライ
ド・フイジクス、レターズ」第３７巻第２６７頁（１９
８０）、Ｊ、Ｐ、パン・デル・チール等「アプライド・
フィツクス・レターズ」第３９巻第５２５頁（１９８１
）） （ｂ）能受動モード固定（Ｊ、Ｐ、パン・デル・チール
等「アプライド・フィツクス・レターズ」第３９巻第８
６７頁（１９８１）） （０）利得変調による能動モード固定（Ｊ、Ｐ、パン・
デル・チール等「ジャーナル・オブ・アゲライド・フィ
ツクス」第５２巻第４４３５頁（１９８１）、Ｊ、Ｃ，
アラユング等「アプライド・フィツクス・レターズ」第
４０巻第１１２頁（１９８２））（ｄ）光学的励振によ
る同期モード固定（Ｒ，Ｓ、バントマン等「アプライド
・フィツクス・レターズ」第４０巻第６６０頁（１９Ｂ
２））上記の方法（ａ）、（ｂ）、、 （ｃ）には市販
の半導体ダイオードレーザを用いることができない。方
法（ａ）、（ｂ）はレーザの一端を（内部可飽和吸収体
を生成するだめの陽子またはイオン衝撃により）倉入り
に仕上げることを必要とする。方法（ｄ）は一般に半導
体レーザダイオードを低温に冷却することを要する。
ド・フイジクス、レターズ」第３７巻第２６７頁（１９
８０）、Ｊ、Ｐ、パン・デル・チール等「アプライド・
フィツクス・レターズ」第３９巻第５２５頁（１９８１
）） （ｂ）能受動モード固定（Ｊ、Ｐ、パン・デル・チール
等「アプライド・フィツクス・レターズ」第３９巻第８
６７頁（１９８１）） （０）利得変調による能動モード固定（Ｊ、Ｐ、パン・
デル・チール等「ジャーナル・オブ・アゲライド・フィ
ツクス」第５２巻第４４３５頁（１９８１）、Ｊ、Ｃ，
アラユング等「アプライド・フィツクス・レターズ」第
４０巻第１１２頁（１９８２））（ｄ）光学的励振によ
る同期モード固定（Ｒ，Ｓ、バントマン等「アプライド
・フィツクス・レターズ」第４０巻第６６０頁（１９Ｂ
２））上記の方法（ａ）、（ｂ）、、 （ｃ）には市販
の半導体ダイオードレーザを用いることができない。方
法（ａ）、（ｂ）はレーザの一端を（内部可飽和吸収体
を生成するだめの陽子またはイオン衝撃により）倉入り
に仕上げることを必要とする。方法（ｄ）は一般に半導
体レーザダイオードを低温に冷却することを要する。
方法（Ｃ）ではそれとしては半導体ダイオードの供給電
流の変調から来る利得変調によりモード固定が生ずる。
流の変調から来る利得変調によりモード固定が生ずる。
電流の変調は無線周波数発振器才だけパルス発生器を用
いて純電気的に行わλする。方法（ａＬ、 （ｂ）によ
る場合のように、方法（ｃ）においても異る放射光波長
では同期モード固定された輻射パルスの同時発生が不可
能である。上記の方法（ｄ何れも市販の同期ポンピング
式の染料レーザ方式には適合しない。
いて純電気的に行わλする。方法（ａＬ、 （ｂ）によ
る場合のように、方法（ｃ）においても異る放射光波長
では同期モード固定された輻射パルスの同時発生が不可
能である。上記の方法（ｄ何れも市販の同期ポンピング
式の染料レーザ方式には適合しない。
さらに、１９８３年１月１日発行の「アプライド・フイ
ジクス・レターズ」第４２巻第１号第２５〜２７頁のグ
ーベル（Ｅ、０．Ｇｏｅｂｅｌ ）等の論文には半導体
レーザの利得の変調に高速オプトエレクトロニクスイン
チを用いることが示されている。このスイッチはモード
固定された染料レーザの輻射パルスによって制御される
が、半導体レーザの放射光はなお多モードである。
ジクス・レターズ」第４２巻第１号第２５〜２７頁のグ
ーベル（Ｅ、０．Ｇｏｅｂｅｌ ）等の論文には半導体
レーザの利得の変調に高速オプトエレクトロニクスイン
チを用いることが示されている。このスイッチはモード
固定された染料レーザの輻射パルスによって制御される
が、半導体レーザの放射光はなお多モードである。
この発明の目的は、レーザ輻射パルスを広い波長範囲に
短い持続時間で特にピコ秒以下程度で発生し得る半導体
レーザの縦型レーデモードの同期モード固定の簡単な方
法と簡単な装置を提供することである。
短い持続時間で特にピコ秒以下程度で発生し得る半導体
レーザの縦型レーデモードの同期モード固定の簡単な方
法と簡単な装置を提供することである。
上記並びにその他の目的を達成するために、この発明で
は外部光学的共振器に内蔵される半導体レーデダイオー
ドに、親レーデからの輻射パルスによって制御されるオ
プトエレクロニクスイッチを含むオプトエレクトロニク
パルス発生器から電流を供給する。
は外部光学的共振器に内蔵される半導体レーデダイオー
ドに、親レーデからの輻射パルスによって制御されるオ
プトエレクロニクスイッチを含むオプトエレクトロニク
パルス発生器から電流を供給する。
この発明の方法では、高度の時間安定性を有する電気的
駆動パルスによって制御され、これがこのパルスによシ
同期的に励起される半導体ダイオードレーザの最適のモ
ード固定用の基本的要求を構成する。
駆動パルスによって制御され、これがこのパルスによシ
同期的に励起される半導体ダイオードレーザの最適のモ
ード固定用の基本的要求を構成する。
半導体レーザは外部の光学的共振器で動作されその半導
体レーザダイオードの結晶の一端面は必要に応じて出力
ミラーとして使用することができる。レーザ輻射の光路
に置かれた結晶の他端の反射率は、例えば蒸着によシ誘
電体層を生成することにより低下させることが好ましい
。この反射止め（ＡＲ）被覆は通常の市販半導体レーデ
ダイオードに僅かの費用で行うことができる。
体レーザダイオードの結晶の一端面は必要に応じて出力
ミラーとして使用することができる。レーザ輻射の光路
に置かれた結晶の他端の反射率は、例えば蒸着によシ誘
電体層を生成することにより低下させることが好ましい
。この反射止め（ＡＲ）被覆は通常の市販半導体レーデ
ダイオードに僅かの費用で行うことができる。
同期モード固定は外部共振器の長さとオプトエレクトロ
ニクスインチを制御する親レーザの長さが整合すること
によって行われるが、これは上記刊行物記載のグレンの
原理によるものである。
ニクスインチを制御する親レーザの長さが整合すること
によって行われるが、これは上記刊行物記載のグレンの
原理によるものである。
電気的励振による半導体レーデダイオードの同期利得変
調の結果、（光学的励振の場合と異り）市販の半導体レ
ーザダイオードの使用が可能である。提案のモード固定
法のすべてに必要な結晶の一端のＡＲ被被覆別として、
上述の刊行物記載の能動受動モードおよび受動モードの
方法と異り、それ以上のレーザダイオードの改造は不要
である。
調の結果、（光学的励振の場合と異り）市販の半導体レ
ーザダイオードの使用が可能である。提案のモード固定
法のすべてに必要な結晶の一端のＡＲ被被覆別として、
上述の刊行物記載の能動受動モードおよび受動モードの
方法と異り、それ以上のレーザダイオードの改造は不要
である。
同期的光学的にポンピングされたモード固定式染料レー
デ方式に比して、この発明のレーザ方式は数倍安価であ
る。本来この発明は、これによってレーデ方式のオプト
エレクトロニクスインチを駆動するために向等の改変を
行うことなく、同期的光学的ポンピングに用いられるガ
スレーザを使用し得るだめ、現在の同期ポンピング型モ
ード固定染料レーザ方式に適用することができる。この
適用により連続のパルス列を供給するピコ秒し−サ゛方
式で得られるスペクトル範囲を著しく拡大することがで
きる。
デ方式に比して、この発明のレーザ方式は数倍安価であ
る。本来この発明は、これによってレーデ方式のオプト
エレクトロニクスインチを駆動するために向等の改変を
行うことなく、同期的光学的ポンピングに用いられるガ
スレーザを使用し得るだめ、現在の同期ポンピング型モ
ード固定染料レーザ方式に適用することができる。この
適用により連続のパルス列を供給するピコ秒し−サ゛方
式で得られるスペクトル範囲を著しく拡大することがで
きる。
上記グーベルの論文記載のスイッチ素子に加えて、オプ
トエレクトロニクスインチは例えば電子なだれ型ホトダ
イオードやＰｊＮホトダイオードのような適当に速い応
答特性と充分高いダイナミックレンジを有する通常の光
検知器のような他の形式のものでもよい。
トエレクトロニクスインチは例えば電子なだれ型ホトダ
イオードやＰｊＮホトダイオードのような適当に速い応
答特性と充分高いダイナミックレンジを有する通常の光
検知器のような他の形式のものでもよい。
オプトエレクトロニクスイッチ・ｒツチは各半導体レー
ザと例えば共通の絶縁基板上に集積して製造し得る利点
があり、このためこの発明の方法は従来の半導体技術に
よって生成し得る極めて小型の部品に実施することがで
きる。
ザと例えば共通の絶縁基板上に集積して製造し得る利点
があり、このためこの発明の方法は従来の半導体技術に
よって生成し得る極めて小型の部品に実施することがで
きる。
以下この発明を添付図面についてさらに詳細に説明する
。
。
第１図の装置はその主要部としてモード固定式親ループ
１０と、半導体レーザ゛１２と、その半導体レーーＶ用
の励振またはポンピング用’を源１４と、この電源１４
と半導体レーザ１２の半導体レーザダイオード１８との
間に接続された高速オプトエレクトロニクスインチ１６
とを含んでいる。
１０と、半導体レーザ゛１２と、その半導体レーーＶ用
の励振またはポンピング用’を源１４と、この電源１４
と半導体レーザ１２の半導体レーザダイオード１８との
間に接続された高速オプトエレクトロニクスインチ１６
とを含んでいる。
図示のように親ループ゛１０は例えばＡｒ＋ｉたはＫｒ
＋レーザのようなモード固定式ガスイオンレーザが好ま
しく’Ｎ、 １００％反射鏡２４と部分反射鏡２６で限
られた光学的共振器に内蔵されるレーデガス容器２゜と
モード固定グリズム２２を含んでいる。レーサ゛コ−０
は簡単化のためポンピングエネルギ源が省略すれるよう
な通常の構造のものでよい。
＋レーザのようなモード固定式ガスイオンレーザが好ま
しく’Ｎ、 １００％反射鏡２４と部分反射鏡２６で限
られた光学的共振器に内蔵されるレーデガス容器２゜と
モード固定グリズム２２を含んでいる。レーサ゛コ−０
は簡単化のためポンピングエネルギ源が省略すれるよう
な通常の構造のものでよい。
親レーザ１０としてはガスレーデの代りに例えばＮｄ
： ’ＹＡＧ−ｉたはルビーレーデｌたけモード固定染
料レーザのようなモード固定式固体レーザ等の他の形式
のものを利用することもできる。
： ’ＹＡＧ−ｉたはルビーレーデｌたけモード固定染
料レーザのようなモード固定式固体レーザ等の他の形式
のものを利用することもできる。
半導体レーザダイオード１８は市販のＢＨＧａＡφａＡ
ＩＡｑ半導体ダイオード（ＢＨ−理込みへテロ構造）で
よい。
ＩＡｑ半導体ダイオード（ＢＨ−理込みへテロ構造）で
よい。
オグトエレクトロニクスイッチ１６はクロムをドーピン
グしたガリウム砒素から成る光導電体素子２日を含む。
グしたガリウム砒素から成る光導電体素子２日を含む。
このようなＧａＡｓ ：Ｃｒ光導電体の代りに充分速い
応答特性を持つ電子なだれホトダイオードまたはＰＩＮ
ダイオードを用いることもできる。
応答特性を持つ電子なだれホトダイオードまたはＰＩＮ
ダイオードを用いることもできる。
図示のように、オグトエレクトロニクスイッチ１６は２
木の同軸ケーブル３０．３２としての無線周波数線路の
内部導体と外部導体の間に接続されている。そのケーブ
ルの一方３０は光導電体２８を励振エネルギ源１４に接
続し、他方３２はその光導電体２８を直列の整合抵抗３
４を介してレーザダイオード１８に接続する。抵抗３４
はレーザダイオード１８の一般に比較的低い抵抗値を無
線周波数線路３２の特性インピーダンスに整合させるが
、省略することもできる。するとこの半導体レーザダイ
オードは木質的に無線周波数線路の短絡回路を形成する
。
木の同軸ケーブル３０．３２としての無線周波数線路の
内部導体と外部導体の間に接続されている。そのケーブ
ルの一方３０は光導電体２８を励振エネルギ源１４に接
続し、他方３２はその光導電体２８を直列の整合抵抗３
４を介してレーザダイオード１８に接続する。抵抗３４
はレーザダイオード１８の一般に比較的低い抵抗値を無
線周波数線路３２の特性インピーダンスに整合させるが
、省略することもできる。するとこの半導体レーザダイ
オードは木質的に無線周波数線路の短絡回路を形成する
。
半導体レーデ１２は一端が可及的高い反射率を持つよう
に鏡面３６によって限られ、他端が一部反射する結晶端
面３８になったレーザダイオード１８の単結晶半導体部
材から成る外部光学共振器を含んでいる。出口鏡面とし
て働らく結晶端面３８と反対側の結晶端面にはＡＲ被覆
４０が設けられ、半導体レーデ１２の光学空隙すなわち
共振器内には、例えば干渉フィルタおよび／′またはフ
ァブリ・ペロのエタロンの形式の光学的帯域濾波手段４
２があることが好捷しい。半導体レーザの光学的共振器
は捷だ反射率の異る１対の外部鏡面で限ることもでき、
レーザグイオーＦの半導体部材の２つの結晶端面にその
反射特性を適当に変えるためにＡＲ被被覆追加する場合
にはこれが好ましい。外部鏡面を１つしか持たない共振
器を使用する場合は、第２の共振器鏡面として働らく結
晶端面の反射率を誘電体被覆の追加により改変特に増大
させて出力パルスのエネルギと持続時間を変えることも
できる。
に鏡面３６によって限られ、他端が一部反射する結晶端
面３８になったレーザダイオード１８の単結晶半導体部
材から成る外部光学共振器を含んでいる。出口鏡面とし
て働らく結晶端面３８と反対側の結晶端面にはＡＲ被覆
４０が設けられ、半導体レーデ１２の光学空隙すなわち
共振器内には、例えば干渉フィルタおよび／′またはフ
ァブリ・ペロのエタロンの形式の光学的帯域濾波手段４
２があることが好捷しい。半導体レーザの光学的共振器
は捷だ反射率の異る１対の外部鏡面で限ることもでき、
レーザグイオーＦの半導体部材の２つの結晶端面にその
反射特性を適当に変えるためにＡＲ被被覆追加する場合
にはこれが好ましい。外部鏡面を１つしか持たない共振
器を使用する場合は、第２の共振器鏡面として働らく結
晶端面の反射率を誘電体被覆の追加により改変特に増大
させて出力パルスのエネルギと持続時間を変えることも
できる。
半導体レーザ１２の共振器の長さは反射鏡３６を移動す
ることにより親レーデｉｏの共振器の光学長に整合する
ように調節することができる。このだめの反射鏡３６は
粗調節装置４６と微調節装置４８を含み得る調節装置４
４によって支持されている。その粗調節装置４６は図示
のように送りネジで調節される架台を含み、微調節装置
４８はその架台上に取付ければよい。微調節装置４Ｂは
反射鏡３６を取付けた通常の電歪変勢器とすることもで
きる。
ることにより親レーデｉｏの共振器の光学長に整合する
ように調節することができる。このだめの反射鏡３６は
粗調節装置４６と微調節装置４８を含み得る調節装置４
４によって支持されている。その粗調節装置４６は図示
のように送りネジで調節される架台を含み、微調節装置
４８はその架台上に取付ければよい。微調節装置４Ｂは
反射鏡３６を取付けた通常の電歪変勢器とすることもで
きる。
動作の第１段階は半導体レーザ１２の共振器３６−３８
の長さを親レーザ１０の共振器２２−２４の長さに整合
させることである。親レーザ１０の共振器の光学長は半
導体レーデの共振器の長さまたはその整数倍に等しけれ
ばよい。親レーザはモード固定で公知のように動作して
、持続時間が例えば１００ピコ秒以下程度の短い光パル
スの光学パルス列５０を供給する。
の長さを親レーザ１０の共振器２２−２４の長さに整合
させることである。親レーザ１０の共振器の光学長は半
導体レーデの共振器の長さまたはその整数倍に等しけれ
ばよい。親レーザはモード固定で公知のように動作して
、持続時間が例えば１００ピコ秒以下程度の短い光パル
スの光学パルス列５０を供給する。
このパルスによりオプトエレクトロニクスイツチ１６が
制御されて、パルス列５０の各パルスに応じ、無線周波
数線路３２のレーデダイオード１８と反対側の端部を短
絡する。従って半導体レーザを流れる通常比較的低い一
定電流にその無線周波数線路３２のキャパシタンスの放
電によって生じたタイミングの極めて正確な短絡電流パ
ルスが重なる。これらの電流パルスはレーザダイオード
の利得を変調し、従ってそのダイオードは整合した光学
共振器３６−３８と共働して持続時間がピコ秒以下程度
の極めて短いモード固定光出力パルス５２を供給する。
制御されて、パルス列５０の各パルスに応じ、無線周波
数線路３２のレーデダイオード１８と反対側の端部を短
絡する。従って半導体レーザを流れる通常比較的低い一
定電流にその無線周波数線路３２のキャパシタンスの放
電によって生じたタイミングの極めて正確な短絡電流パ
ルスが重なる。これらの電流パルスはレーザダイオード
の利得を変調し、従ってそのダイオードは整合した光学
共振器３６−３８と共働して持続時間がピコ秒以下程度
の極めて短いモード固定光出力パルス５２を供給する。
半導体レーザ１２の出力輻射の波長は帯域フィルタ４２
を用いて通常の方法で調節することができる。
を用いて通常の方法で調節することができる。
この発明は捷だ外部共振器の２個以上の半導体レーザを
並列に同期して、モード固定する簡単な方法を与える。
並列に同期して、モード固定する簡単な方法を与える。
このため親レーザ１ｏのパルス列をビーム分割器６０ａ
、 ６０ｂ 、 ６０ｃ等により第２図に３ビ一ム分
割器、３ビ一ム成分の場合について示しだように２つま
だはそれ以上の成分ビーム６２ａ１６２ｂ 、 ６２ｃ
等に分割する。これらの成分ビームはそれぞれ対応する
オプトエレクトロニクスイッチ１６ａ ’１ １６ｂ
、１６ｃを制御し、各スイッチは第１図の半導体レーデ
１２に相当する半導体レーザ（第２図に図示せず）をそ
れぞれ制御する。このような多数の半導体レーザの並列
動作は特にオプトエレクトロニクスイッチ従って半導体
レーデの制御に必要な電力が極めて低くなるという事実
により可能になる。
、 ６０ｂ 、 ６０ｃ等により第２図に３ビ一ム分
割器、３ビ一ム成分の場合について示しだように２つま
だはそれ以上の成分ビーム６２ａ１６２ｂ 、 ６２ｃ
等に分割する。これらの成分ビームはそれぞれ対応する
オプトエレクトロニクスイッチ１６ａ ’１ １６ｂ
、１６ｃを制御し、各スイッチは第１図の半導体レーデ
１２に相当する半導体レーザ（第２図に図示せず）をそ
れぞれ制御する。このような多数の半導体レーザの並列
動作は特にオプトエレクトロニクスイッチ従って半導体
レーデの制御に必要な電力が極めて低くなるという事実
により可能になる。
址だ親レーザはパルス式モード固定レーザで対応するバ
ーストを供給するものでもよい。このとき同期モード固
定半導体レーザは対応するバーストを供給するが、この
性質は受動的モード固定Ｎｄ： ＹＡＧ ’ｉたはルビ
ーレーデおよび閃光電球ポンピング式染料レーザを用い
るとき特に顕著である。
ーストを供給するものでもよい。このとき同期モード固
定半導体レーザは対応するバーストを供給するが、この
性質は受動的モード固定Ｎｄ： ＹＡＧ ’ｉたはルビ
ーレーデおよび閃光電球ポンピング式染料レーザを用い
るとき特に顕著である。
この発明は外部共振器内で動作する半導体レーデの縦型
レーデモードの同期モード固定によりピコ秒（１０＋
２秒）以下程度の持続時間を持つ光学的輻射パルスを生
成する方法を提供するものである。この発明の方法では
、能動半導体レーザ素子の同期モード固定に必要な利得
変調がポンピング電流の変調によって行われ、そのポン
ピング電流の変調がそれぞれモード固定レーデにより制
御される高速オプトエレクトロニクスインチにより行わ
れる。この発明の方法は市販のモード固定染料レーデ方
式に用いられる同期光学的ポンピングの利点を市販の半
導体レーザダイオード特に２重へテロ構造のレーデダイ
オードの簡単な゛電気的ポンピングと組合したもので、
同期ポンピング式染料レーザ方式の簡単かつ安価な代替
物を与え、ピコ秒程度の持続時間の輻射パルスを生成し
得るスペクトル範囲を実質的に拡大する。
レーデモードの同期モード固定によりピコ秒（１０＋
２秒）以下程度の持続時間を持つ光学的輻射パルスを生
成する方法を提供するものである。この発明の方法では
、能動半導体レーザ素子の同期モード固定に必要な利得
変調がポンピング電流の変調によって行われ、そのポン
ピング電流の変調がそれぞれモード固定レーデにより制
御される高速オプトエレクトロニクスインチにより行わ
れる。この発明の方法は市販のモード固定染料レーデ方
式に用いられる同期光学的ポンピングの利点を市販の半
導体レーザダイオード特に２重へテロ構造のレーデダイ
オードの簡単な゛電気的ポンピングと組合したもので、
同期ポンピング式染料レーザ方式の簡単かつ安価な代替
物を与え、ピコ秒程度の持続時間の輻射パルスを生成し
得るスペクトル範囲を実質的に拡大する。
この発明の１実施例では、親レーザ１０がスペクトラ・
フイジクス社（５ｐｅｃｔｒａ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｃｏ
、 ）の市販能動的モード固定Ａｒ＋イオンレーザ請工
型の形をと、す、光導電素子２８がハツカ・ヘミトロニ
ク社（ＷａｃｋｅｒｌＣｈｅｍｔｔｒｏｔｌｉａ ）
：の市販半導電性Ｃｒドープガリウム砒素基板材料で比
抵抗１０８Ω−側のものｌ ｍｍ ’ｘ ５ｍｍｘ ０
．３ ｍｍの部材で構成された。光導電体３日の本体に
接触する無線周波数線路の各部はストリップラインで形
成し、そのストリップラインの幅は２５０．ＩＩとして
光導電体の厚さをこれに整合させた。
フイジクス社（５ｐｅｃｔｒａ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｃｏ
、 ）の市販能動的モード固定Ａｒ＋イオンレーザ請工
型の形をと、す、光導電素子２８がハツカ・ヘミトロニ
ク社（ＷａｃｋｅｒｌＣｈｅｍｔｔｒｏｔｌｉａ ）
：の市販半導電性Ｃｒドープガリウム砒素基板材料で比
抵抗１０８Ω−側のものｌ ｍｍ ’ｘ ５ｍｍｘ ０
．３ ｍｍの部材で構成された。光導電体３日の本体に
接触する無線周波数線路の各部はストリップラインで形
成し、そのストリップラインの幅は２５０．ＩＩとして
光導電体の厚さをこれに整合させた。
光導電体２８の親し−ザｌＯ側のストリップラインの両
端間の間隔は２５／ｌで、そのストリップラインの特性
インピーダンスは５０Ωであった。
端間の間隔は２５／ｌで、そのストリップラインの特性
インピーダンスは５０Ωであった。
無線周波数線路３０の長さは厳密を要しないが、特性イ
ンピーダンス５０Ωの市販の同軸ケーブルの１ｍ片を用
いた。無線周波数線路３２は可及的短くすべきで、実施
例では５０Ω同軸ケーブルの長さ５（２）のものを用い
た。電源１４の電圧は通常最高２５Ｖである。整合抵抗
３４の抵抗値は照射状態におけるオプトエレクトロニク
スインチの抵抗に依存するが１〜５０Ωでよく、この実
施例では５０Ωとした。
ンピーダンス５０Ωの市販の同軸ケーブルの１ｍ片を用
いた。無線周波数線路３２は可及的短くすべきで、実施
例では５０Ω同軸ケーブルの長さ５（２）のものを用い
た。電源１４の電圧は通常最高２５Ｖである。整合抵抗
３４の抵抗値は照射状態におけるオプトエレクトロニク
スインチの抵抗に依存するが１〜５０Ωでよく、この実
施例では５０Ωとした。
レーザダイオード３８は日立製作所のＨＬ−３４００型
ダイオードを用いた。端面４０のＡＲ被被覆公知の方法
（例えば１９８４年のアプライド・オプテイクス（Ａｐ
ｐｌｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ ）第２３巻第１６１号掲載
のアイゼンシュタイン（Ｇ、Ｅｉｓｅｎｓｔｅｉｎ ）
の方法）により誘電体のＡ波長被膜として形成した。親
レーザからの輻射の波長は５１４．５ ｎｍ、親レーザ
の共振器およびレーザダイオードの外部共振器の長さは
それぞれ約１８０ ａｍであった。出口端面４０から放
射されるレーザ光を焦点距離０．２５（ＩＹＩＩの顕微
鏡の対物レンズで平行化した。帯域幅を検べ、レーザダ
イオードの出力輻射を同調するため、狭帯域干渉フィル
タ（帯域幅５ｎｍ ）を追加の厚さ８０μのエタロン（
Ｒ＝３０％）と組合せて使用した。
ダイオードを用いた。端面４０のＡＲ被被覆公知の方法
（例えば１９８４年のアプライド・オプテイクス（Ａｐ
ｐｌｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ ）第２３巻第１６１号掲載
のアイゼンシュタイン（Ｇ、Ｅｉｓｅｎｓｔｅｉｎ ）
の方法）により誘電体のＡ波長被膜として形成した。親
レーザからの輻射の波長は５１４．５ ｎｍ、親レーザ
の共振器およびレーザダイオードの外部共振器の長さは
それぞれ約１８０ ａｍであった。出口端面４０から放
射されるレーザ光を焦点距離０．２５（ＩＹＩＩの顕微
鏡の対物レンズで平行化した。帯域幅を検べ、レーザダ
イオードの出力輻射を同調するため、狭帯域干渉フィル
タ（帯域幅５ｎｍ ）を追加の厚さ８０μのエタロン（
Ｒ＝３０％）と組合せて使用した。
とのレーザダイオードの供給する輻射パルスは、波長８
４１ｎｍ ’、持続時間（ＦｖＩＨＭ） ３０ピコ秒、
周波数８０．３２ＭＨｚ、、平均出力２５０／ＺＷであ
った。
４１ｎｍ ’、持続時間（ＦｖＩＨＭ） ３０ピコ秒、
周波数８０．３２ＭＨｚ、、平均出力２５０／ＺＷであ
った。
第１図はこの発明の方法を用いるだめのモード固定半導
体レーザを表わす図、第２図はこの発明によって動作す
る多重レーザ方式の一部を示す図である。 ｌＯ・・・親レーデ、１２・・・半導体レーデ、１４・
・・ポンピング電力源、１６・・・オプトエレクトロニ
クスインチ、１８・・・半導体レーザダイオード、２２
−２４ ・・光学的共振器、、３６−３８・・・外部共
振器。 第１頁の続き ＠発明者 ユルゲン クール ト ン ＠発明者 ゲスタフ ファイト ド イ イツ連邦共和国 ７２５０ レオンベルク アインシュ
タイシュトラーセ ４３
体レーザを表わす図、第２図はこの発明によって動作す
る多重レーザ方式の一部を示す図である。 ｌＯ・・・親レーデ、１２・・・半導体レーデ、１４・
・・ポンピング電力源、１６・・・オプトエレクトロニ
クスインチ、１８・・・半導体レーザダイオード、２２
−２４ ・・光学的共振器、、３６−３８・・・外部共
振器。 第１頁の続き ＠発明者 ユルゲン クール ト ン ＠発明者 ゲスタフ ファイト ド イ イツ連邦共和国 ７２５０ レオンベルク アインシュ
タイシュトラーセ ４３
Claims (8)
- （１） オプトエレクトロニクパルス発生器を親レーザ
で制御し、これを用いて外部共振器内で動作する半導体
レーザダイオードを同期的に励振することを特徴とする
半導体ダイオードレーザの縦型レーザモードの同期モー
ド固定を行う方法。 - （２） ポンピングパルス源と、このパルス源に接続さ
れた半導体レーザダイオードと、とのレーザダイオード
を内蔵する外部共振器と、ポンピング電力源とを含み、
上記パルス源が、上記ポンピング電力源と半導体レーザ
ダイオードの間に結合された応答時間の短いオプトエレ
クトロニクスインチと、このオプトエレクトロニクスイ
ンチを制御するだめの短い輻射パルスの列を発生するよ
うにされた親レーザとを含み、上記親レーザが、半導体
レーザの外部共振器の光学的長さの１を含む整数倍に等
しい長さを持つ光学的共振器を含むことを特徴とする半
導体ダイオードレーザの縦型レーザモードの同期モード
回走を行う装置。 - （３） 上記半導体レーザの上記外部共振器が周波数選
択手段を含むものであることを特徴とする特許請求の範
囲（２〕記載の装置。 - （４） 上記オプトエレクトロニクスインチが、光導電
セルと、これを上記半導体レーザダイ、ｔ−）’に接続
する無線周波数導線を含むものであることを特徴とする
特許請求の範囲（２）記載の装置。 - （５）上記半導体レーザの上記外部共振器が周波数選択
手段を含み、上記オプトエレクトロニクスインチが、光
導電セルと、これを上記半導体レーザダイオードに接続
する無線周波数線路を含むものであることを特徴とする
特許請求の範囲（２）記載の装置。 - （６） 上記半導体ダイオードが上記無線周波数線路と
直列に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲
（４）記載の装置。 - （７）少くとも２つの上記のような半導体レーザと、こ
の各レーザを制御し得−る各レーザに１つずつの上記の
ようなオプトエレクトロニクスインチと、すへてのオプ
トエレクトロニクスインチを１つの親レーザで制御し得
るようにするビーム分割手段とを含むことを特徴とする
特許請求の範囲（２）記載の装置。 - （８）上記親レーザが光学的輻射パルスのバーストを発
生するようにされたパルスモード固定レーザであること
を特徴とする特許請求の範囲（２）記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3410051.2 | 1984-03-19 | ||
| DE19843410051 DE3410051A1 (de) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | Verfahren und einrichtung zum synchronen modenkoppeln der longitudinalen lasermoden eines halbleiterdiodenlasers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60211991A true JPS60211991A (ja) | 1985-10-24 |
Family
ID=6230968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60055610A Pending JPS60211991A (ja) | 1984-03-19 | 1985-03-18 | 半導体ダイオードレーザの縦型レーザモードの同期モード固定を行う方法と装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4635264A (ja) |
| EP (1) | EP0156281A3 (ja) |
| JP (1) | JPS60211991A (ja) |
| DE (1) | DE3410051A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5091799A (en) * | 1990-10-31 | 1992-02-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Buried heterostructure laser modulator |
| DE4127407A1 (de) * | 1991-08-19 | 1993-02-25 | Hans Amler | Anordnung zum einkoppeln eines injection-seeding-laserstrahls in den resonator eines guetegeschalteten festkoerper-lasers |
| IL123416A0 (en) * | 1998-02-23 | 1998-09-24 | Oramir Semiconductor Ltd | Multi laser surface treatment in ambient fast flowing photoreactive gases |
| US6868098B1 (en) | 1999-02-16 | 2005-03-15 | Universite Laval | Dual-wavelength passive self-modulated mode-locked semiconductor laser diode |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1614846B2 (de) * | 1967-07-26 | 1976-09-23 | Telefunken Patentverwertungsgesellschaft Mbh, 7900 Ulm | Halbleiterdiodenanordnung |
| US4079339A (en) * | 1975-05-17 | 1978-03-14 | Nippon Electric Company, Ltd. | Light self-injecting semiconductor laser device |
| US4019156A (en) * | 1975-12-02 | 1977-04-19 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Active/passive mode-locked laser oscillator |
| US4464759A (en) * | 1981-09-21 | 1984-08-07 | Massachusetts Institute Of Technology | Semiconductor diode laser system |
-
1984
- 1984-03-19 DE DE19843410051 patent/DE3410051A1/de not_active Ceased
-
1985
- 1985-03-15 US US06/712,257 patent/US4635264A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-03-18 EP EP85103114A patent/EP0156281A3/de not_active Withdrawn
- 1985-03-18 JP JP60055610A patent/JPS60211991A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0156281A2 (de) | 1985-10-02 |
| US4635264A (en) | 1987-01-06 |
| EP0156281A3 (de) | 1988-03-02 |
| DE3410051A1 (de) | 1985-09-19 |
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