JPS6265493A - 動的単一モ−ド・半導体レ−ザ− - Google Patents

動的単一モ−ド・半導体レ−ザ−

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Publication number
JPS6265493A
JPS6265493A JP61216097A JP21609786A JPS6265493A JP S6265493 A JPS6265493 A JP S6265493A JP 61216097 A JP61216097 A JP 61216097A JP 21609786 A JP21609786 A JP 21609786A JP S6265493 A JPS6265493 A JP S6265493A
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JP
Japan
Prior art keywords
laser
mirror
microlens
resonator mirror
glass
Prior art date
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Pending
Application number
JP61216097A
Other languages
English (en)
Inventor
ルードルフ、カイル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Publication of JPS6265493A publication Critical patent/JPS6265493A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/14External cavity lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザー・ダイオードの光放出面に苅向し
て設けられた共振器鏡およびレーザー・ダイオードと反
射面の間に設けられたコリメーション光学系を備える外
部共伽器が元結金されたレーザー・ダイオードから成る
動的単一モード・半導体レーザーに関するものである。
〔従来の技雨J 広帯域の光通イgに対しては縦モードだけのスペクトル
を示す半導体レーザーが必要となる。境在入手できるレ
ーザー・ダイオードは多くの場合cw動作即ち均等光動
作では単一モードであるが、ガラスファイバが元結合さ
れる場合父は変調する場合はマルチモードとなる。
動的単一モード・半導体レーザー、即ちファイパン結分
する際にも変調に際しても単一モードになっている半導
体レーザーは例えばD P Bレーザーt glect
ron、LetL、 +7119al )、 p、!+
61−963 1、  DBRレーザー(Blactr
n、Lett、s  8 t19B21. 9.410
−411 )、  C”レーザー(Elactron、
 Lett、 I 9119831.  p、415−
41?)として、あるいは元結台されたレーザー・アレ
イ19 th IEEHInt、 8emicond、
La5er Conf。
、Aug、1984.Riυdo Janairo )
  として実現される。しかしこれらの構成は総て間a
?含み、例えばDBRレーザーとDFBレーザーでは技
鉤的に橋めて困難であり CI  レーザーでは構成の
許容差と必′#Aな安定性の点で著しくクリティカルで
ある。更にレーザー・アレイの場合はDSMレーザーを
達成するためには多数のレーザーJk:並列に動作させ
なければならない。これは大きな人カゲ必要とし、又熱
の放散が問題になる。
動的単一モード半導体レーザー電達成する別の方法は、
外部共振器Jk:別の単一モード・レーザー・ダイオー
ド例えば従来のBHレーザー・ダイオードに結合するこ
とである。この種の動的単一モード・半導体レーデ−の
実施例は軸管(Opt、PL−ber Comm、 J
an・1984 、  New 0rleana ) 
 により公知であり、これが冒頭に挙げた動的単一モー
ド・半導体レーザーに灼応する。この実例ではコリメー
タ光学系が174 ピッチ長のグラジェント型ファイバ
で作られたレンズで構成される。レーザー・ダイオード
の光放出面に向ったファイバ端面は反射防止加工を受け
、反対側の鏡面となった端面がレーザー鏡と共に外部共
振器を構成する。
共振器長はファイバ・パラメーター例えば開口数とファ
イバ半径によって定められ、ファイバの全長の変化C二
はほとんど関係しない。部分的に必要な例えば100μ
鶏から200μ島の間の株めて短い共4hR器は、正規
に達成可能なファイバ・パラメーターによっては製造が
不可能であるか極めて困難である。
鏡半径50μ島乃至200μ島の中空球面鏡として作ら
れた外部共振器が結合されているレーザー・ダイオード
の形の動的単一モード・半導体レーザーは文献10pt
、Commun、 13t 19751. p。
130−1321に記載され公知であるが、このように
小さい鏡半径を充分良好な品質とfR度なもって製作す
ることは極めて困難であると思われる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明の目的は、比較的簡単に所望の共伽器長?もっ
て製作できる動的単一モード、半導体レーザーぞ提供す
ることである。
(問題点を解決するための手段) この目的は冒幀に挙げた半導体レーザーに対して特許請
求の範囲!81項:二記載したように、コリメーション
光学系を半球形の屈折マイクロレンズで構成し、その平
坦面を共振器鏡にとりつけることによって達成される。
L発明の効果〕 この発明による構成の長所は、共振器長が所望の範囲内
で変化可能であり、又鏡面化層又は多重反射防止Nzw
必要としないことである。
この最後の特性は、レーザー・ダイオードの光放出面に
対向するマイクロレンズの湾曲表面からの反射のレーザ
ー・モードへの適合がこの表面の強い湾曲によって比較
的粗悪であって、それから予期される障害が僅かである
ことに基くものである。この僅かな障害もレンズの湾曲
表面の単純な反射防止加工によって著しく低減させるこ
とができる。
〔実弛憇様〕
この発明の1つの有利な実ia様においては、特許請求
の範v5第3項に記載したように共振器鏡が平らにプレ
スされた針金で構成される。
マイクロレンズは特許請求の範囲傷4項に従い高屈折率
の亀フリントガラスで作ると有利である。
溶融によってレンズを作ることケ考慮して共振器鏡とマ
イクロレンズは、特許請求の範v5第5墳に従って熱k
Iil係数がほぼ一致する材料で作るのが有利である。
これによってガラスレンズのレンズ支持体への艮好な接
着が可能となる。この場合鏡とマイクロレンズの材料と
して特許請求の範囲第6項に従い共振器鏡には白金ロジ
ウムを、レンズにはランタン・重フリントガラス1に:
選ぶのが有利である。ランタン・重フリントガラスの利
点は高い屈折率と同時に550〜600℃の低い融点を
示すことである。このガラスの熱膨張係数は5ax1o
−’ x−’ であって、白金ロジウム(pt、Rh)
の927X10−  K−’によ(適合している。これ
によってガラスレンズとレンズ支持体の良好な接着が達
成される。その上白金ロジウム製の共振器鏡の繞面持性
は約600℃の温度でガラスを溶融させることによって
悪化しないことが値開されている。
この発明による半導体レーザー に使用されている半球
形屈折マイクロレンズを備える共儀器鏡の有利な製造万
りでは、特IFf請求の鞄11111第7項(二記載し
たように共振器鏡の表面に小さいガラス崗ヲ融着する。
このガラス篩はその表面張力によって半球形になる。
ガラス篩の融着に際しては特許請求の範囲第8項に従い
加熱した針金の尖端にガラスIf4tarつけ、これ?
共振器鏡表面に移す。その際ガラス像従ってレンズ半径
は針金尖端の形とその設定温度によって調整することが
できる。
〔実施例〕
図面についてこの発明Jk更に詳細に説明する。
!141図に示す動的単一モード半導体レーザーにおい
て1は均等光放射に際して単一モードのレーザー・ダイ
オードであり、その光軸Aに沿ってレーザー活性領域1
1が拡がっている。領域11内のレーザー光が発散光栄
20および30として光軸Aの方向に放出される光放出
面12と13は光軸Aにほぼ垂直である。この放出面に
よってダイオード1の援さLlが決定される。
光取出面12に対向して共振器2がダイオード1から間
隔L2@[つて設けられ、その鏡面21は光放出面12
に向いダイオードlの元軸Aにほぼ垂直に置かれている
。鏡面211畷ま半球形の屈折マイクロレンズ3がその
平坦面3日:おいてとりつけられ、その凸面32がダイ
オードlの光放出面12に対向する。マイクロレンズ3
は湾曲面32の曲率中心33が少くとも近似的に光軸A
の上にあるように配置されるのが効果的である。
これまでの理論的ならdに実験的研究により。
長さ比Ll/L2が3乃至5のとき副次モードの抑制に
関して最良の結果が得られることが示された。外部共振
器の光学長L2は次式で与えられる。
ここでR2はレンズ凸面32の曲率半径にほぼ対応する
レンズ半径、nLはレンズの屈切率、λ0は真窒中の光
波長、WLは光放出面I2におけるレーザー光束20の
平均幅である。Wtはレーザー元束断面の互に自費する
2つの直径W1−とWLによりJW、・WLで与えられ
る。
IJSr図の半導体レーザーにおいてマイクロレンズ3
は屈折率nL−1,82の電フリントガラスとし、ダイ
オードとしてはλ。−1,3μs、WLLlpm、Ll
−200μmの長波長In0aA8 L/−ザー・ダイ
オ−トゲ使用するとすると、長さ比Ll/L2が3乃至
5のとき40乃至60μ島のレンズ半径RLが必要とな
る。
上記の半導体レーザーの製作に当っては、平らにプレス
された白金ロジウム線を共振器反射@2として使用し、
その表向に例えばランタン・塩フリントガラスLa5F
9の小滴?融着する。このガラス崗はその表面張力によ
ってほぼ半球状の形をとる。ガラス誦を加熱した白金ロ
ジウム線の尖端部につけ、これを共振器鏡表面に移す。
ガラス像従ってレンズ半径は針金尖端の形と設定温度(
二よってm!lすることができる。
次いで単一モード1.3μa cspレーザー・ダイオ
ードを使用して動的単一モード・半導体レーザー?構成
し、テーパー融着レンズン備える単一モード・ファイバ
?元結介してスペクトルを測定した。比較のために単一
モード・ファイバのファイバ・テーパーだけYyt、結
合したレーザー・ダイオードのスペクトルも測定した。
第2a、b図に単一モード・ファイバ?結含したこのレ
ーザー・ダイオードの発光スペクトルをC8k’ L/
−ザー・ダイオード1とそれに結合された単一モード・
ファイバ4から成る構成と共に示す。レーザー・ダイオ
ード1の一万の光放出面13から出たレーザー元ビーム
30は単一モード・2アイパ4−のテーパー41の尖端
に融雪されたレンズ421に:通してこのファイバに導
入される。この構成によって得られる発光スペクトルE
1は尖端形の中心モードMの両側に比較的低い尖端で示
される多数の側モードを含んでいる。
第3a、b図には、第2a図の構成によって作られた動
的単一モード・半導体レーザーの発光スペクトルB2f
示す。この動的単一モード・半導体レーザーは第3a図
に示すように、第2a図に示した構成に共振器鏡2と半
球形屈折マイクロレンズ3を備える外部共振器ン光結合
したものである。レンズ半径RLは54μ鶏でありL2
は約100乃至150μ鴫である。発光スペクトルE2
が示すようにほぼ単一モードのスペクトルが得られる。
【図面の簡単な説明】
N1図はこの発明による物的単一モード・半導体レーザ
ーの構成を示し、′Il&2a、b図はファイバを結箭
したC8Pレーザー・ダイオードの構成とその発光スペ
クトルEl、%3a、b図は第1図C:対応してファイ
バと外部共振器を結合したC8Pレーザー・ダイオード
の構成とその発光スペクトルE2f示す。弗1図におい
て1はレーザー・ダイオード、2は共振器鏡、3は半球
形マイクロレンズである。 シト・、4 乙ゆ、−− FIG2ζ FIG3?L −道淡沃一

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)レーザー・ダイオード(1)の光放出面に対向して
    設けられた共振器鏡(2)およびレーザー・ダイオード
    と共振器鏡の間に設けられたコリメーション光学系を備
    える外部共振器が光結合されたレーザー・ダイオードか
    ら成る動的単一モード・半導体レーザーにおいて、外部
    共振器のコリメーション光学系が平坦面(31)で共振
    器鏡(2)にとりつけられている半球形の屈折マイクロ
    レンズ(3)であることを特徴とする動的単一モード・
    半導体レーザー。 2)レーザー・ダイオード(1)の光放出面(12)に
    対向するマイクロレンズの湾曲面(32)に単純反射防
    止加工が施されていることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のレーザー。 3)共振器鏡(2)が平らにプレスされた針金から成る
    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
    のレーザー。 4)マイクロレンズ(3)が高屈折率の重フリントガラ
    スで作られていることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項乃至第3項の1つに記載のレーザー。 5)共振器鏡(2)とマイクロレンズ(3)がほぼ一致
    する熱膨張係数の材料で作られていることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項乃至第4項の1つに記載のレーザ
    ー。 6)共振器鏡(2)が白金ロジウムで作られ、マイクロ
    レンズ(3)がランタン・重フリントガラスで作られて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載のレー
    ザー。 7)共振器鏡面に小さいガラス滴を融着することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のレーザー。 8)ガラス滴を融着させるため加熱された針金の尖端に
    ガラス滴をつけ、これを共振器鏡表面に移すことを特徴
    とする特許請求の範囲第7項記載のレーザー。
JP61216097A 1985-09-18 1986-09-16 動的単一モ−ド・半導体レ−ザ− Pending JPS6265493A (ja)

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DE3533296 1985-09-18
DE3533296.4 1985-09-18

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JPS6265493A true JPS6265493A (ja) 1987-03-24

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JP61216097A Pending JPS6265493A (ja) 1985-09-18 1986-09-16 動的単一モ−ド・半導体レ−ザ−

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US (1) US4785462A (ja)
EP (1) EP0215374A3 (ja)
JP (1) JPS6265493A (ja)

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Publication number Publication date
EP0215374A2 (de) 1987-03-25
EP0215374A3 (de) 1989-03-29
US4785462A (en) 1988-11-15

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