JPS6362916B2 - - Google Patents

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JPS6362916B2
JPS6362916B2 JP55102277A JP10227780A JPS6362916B2 JP S6362916 B2 JPS6362916 B2 JP S6362916B2 JP 55102277 A JP55102277 A JP 55102277A JP 10227780 A JP10227780 A JP 10227780A JP S6362916 B2 JPS6362916 B2 JP S6362916B2
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laser
grating lens
mirror
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waveguide
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JP55102277A
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JPS5727086A (en
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    • 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
    • H01S5/141External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • 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
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ光出力波長を簡易に可変するこ
とのできる導波路グレーテイングレンズ応用波長
制御レーザに関する。
近年、光を用いた各種センシングシステムが注
目されている。特に可干渉光であり波長安定性に
優れたレーザ光を利用して高精度な計測を行うこ
とが試みられている。ところが従来のレーザ光
は、そのレーザ活性物質やレーザ共振器構成によ
り定められた一定波長のものが殆んどであり、こ
の為、上記波長を可変制御してより広い用途に適
応させる要求がある。そこで従来より、可変同調
型の光フイルタを用いて波長選択制御を行うこと
等が試みられているが、十分なる制御特性が得ら
れなかつたり、またシステム構成が複雑化する等
して実用化が極めて困難であつた。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、簡易な制御によつて出
力レーザ光の波長を可変することのできる簡易で
実用性の高い構成の導波路グレーテイングレンズ
応用波長制御レーザを提供することにある。
即ち本発明は波長選択性を有するホログラフイ
ツク・グレーテイングレンズを用いることによつ
て新規なレーザ共振器を構成して上述した目的を
効果的に達成したものである。
以下、図面を参照して本発明の実施例につき説
明する。
第1図は実施例に係るレーザ共振器の概略構成
を示す模式的な斜視図で、第2図は断面構成を示
す模式図である。
InP等の物質からなる基板1の一面上には
InGaAsP層からなる光導波路2が帯状に形成さ
れている。この光導波路2の一部には、
InGaAsP領域におけるPN接合部が形成され、こ
こにレーザ活性層3が設けられている。このレー
ザ活性層3は、電極3a,3bを介して印加され
る電流により付勢されてレーザ光を発生するもの
で、そのレーザ光は前記光導波路2中を伝搬する
ことになる。しかして光導波路2上の前記レーザ
活性層3の一端側にはAs2S3を光干渉によつて感
光して形成したグレーテイングレンズ4が設けら
れており、またこのグレーテイングレンズ4と前
記レーザ活性層3との間の光導波路2上には偏向
器5が形成されている。この偏向器5は、光導波
路2上にスパツタリングして形成されたZnO薄膜
5aと、前記光導波路2を横切る方向に上記ZnO
薄膜5aを挟んで設けられたインターデイジタル
電極5bおよび無反射終端5cとから構成される
ものである。尚、無反射終端5cを適当な弾性表
面波吸収部材にて形成するようにしてもよいこと
は云うまでもない。かくして上記構成の偏向器5
によれば、インターデイジタル電極5bの付勢に
よつて発生される弾性表面波がZnO薄膜5a部分
を伝搬して無反射終端5cにより吸収されること
になる。このとき、前記光導波路2中を伝搬する
レーザ光は上記弾性表面波によつて回折的偏向作
用を受けることになる。一方、前記基板1の端面
は、前記グレーテイングレンズ4の干渉縞に応じ
てテーパ状に切出され、その面に回折格子ミラー
6を配設形成している。この回折格子ミラー6は
波長選択作用を呈するもので、前記グレーテイン
グレンズ4を介して前記レーザ活性層3の一端面
に対向配置されたものとなつている。またレーザ
活性層3の他端側の光導波路2上には、分布型ブ
ラツグ反射器7が配設形成されている。このブラ
ツグ反射器7はレーザ出力取出し用ミラーとして
機能するものであり、全体的には前記回折格子ミ
ラー6とにより前記レーザ活性層3を挟む一対の
共振器ミラーとして作用する。またこれらの共振
器ミラーの間に形成されるレーザ光路の特に前記
回折格子ミラー6とグレーテイングレンズ4との
間の物質層8は、外部から与えられる物理力、例
えば超音波や電界等によつてその屈折率が変化す
るようになつている。この屈折率の制御は、物質
層8がLiNbO3等の非線形光学結晶からなる場
合、印加電圧レベルを変えることによつて行われ
る。またガラス等の均一物質等からなる場合には
超音波を加え、この超音波による疎密波を以つて
回折格子を形成してレーザビームの偏向や変調を
行わしめる等して行われる。
ところで前記グレーテイングレンズ4は、例え
ば次のようにして形成されたものである。即ち、
このグレーテイングレンズ4はホログラフイツク
な手法により形成される。例えば第3図に示すよ
うに、基板1上に光導波路2を形成してなる共振
器本体に対し、上記光導波路2上の所定位置にフ
オトレジスト材(感光材)4aとして例えば
As2S3を配設形成する。しかして光源11より発
せられた赤外レーザ光の如き可干渉光をビームス
プリツタ12により分光して2つの光路にそれぞ
れ導く。一方の光路はレーザ光をミラー13,1
4にて反射させたのちレンズ15を介して前記光
導波路2にその端面より集光入力するものであ
り、また他方の光路はミラー16にて反射したレ
ーザ光をレンズ17を介して集光し、前記回折格
子ミラー6が形成されるべき基板1の側面よりフ
オトレジスト材4aに向けて照射する如く形成さ
れている。これらの2つの光路を各別に辿つたレ
ーザ光はフオトレジスト材4aの形成部位で合成
され、相互に干渉してその干渉縞にて前記フオト
レジスト材4aを露光することになる。この干渉
縞パターンによるレジスト露光によつてグレーテ
イングレンズ4が形成される。換言すれば、端面
より導入されて光導波路2内を進行する光は平面
波となつており、また他方基板1の側面から導入
した光は球面波であるから、ここに両波の干渉が
生じてそのホログラムがフオトレジスト材4aに
形成されることになる。このホログラムが光導波
路2上のホログラフイツク・グレーテイング、つ
まり導波路グレーテイングレンズ4となる。そし
て、このグレーテイングレンズ4における干渉縞
は不等間隔の曲線群となり、そこに入射する光は
その波長によつて反射角を異にして相互に異なる
焦点位置に像を結ぶことになる。これらの焦点位
置に前述した回折格子ミラー6が設けられること
になる。
このような構成を有するレーザ共振器によれ
ば、レーザ活性層3に励起されたレーザ光は、光
導波路2を通してグレーテイングレンズ4から所
定の反射角で回折格子ミラー6に照射される。そ
して、回折格子ミラー6で反射されたレーザ光は
逆の光路を辿りグレーテイングレンズ4、光導波
路2を通つてレーザ活性層3に戻る。そしてレー
ザ活性層3の他端面側からブラツグ反射器7に導
かれて反射され、再びレーザ活性層3に戻る。こ
こに両ミラー間、つまり回折格子ミラー6とブラ
ツグ反射器7との間のレーザ共振作用が生じ、そ
のレーザ光の一部がブラツグ反射器7を通して取
出されて出力される。この際、前記インターデイ
ジタル電極5bを付勢して弾性表面波を生起し、
この弾性表面波によつてレーザ光偏向作用を起こ
せば、その偏向角に従つて光導波路2中を伝搬す
るレーザ光のグレーテイングレンズ4への入射角
が変化することになる。この入射角の変化に伴つ
て、グレーテイングレンズ4と回折格子ミラー6
との間に往復光路を形成するレーザ光は特定波長
成分だけとなり、ここに上記特定波長レーザ光の
レーザ共振だけが呈せられることになる。従つ
て、前記弾性表面波を制御して光導波路2内を伝
搬するレーザ光の偏向角を可変すれば、これによ
つてグレーテイングレンズ4と回折格子ミラー6
との間に形成される往復光路の波長成分が変化す
ることになり、ここに出力レーザ光の波長を可変
制御することが可能となる。
またこれに加えてグレーテイングレンズ4と回
折格子ミラー6との間の物質層8の屈折率を前述
した超音波や印加電圧によつて変えるようにすれ
ば、出力レーザ光の波長およびレーザ発振周波数
を変えることが可能となる。つまり出力レーザ光
の波長は周知のように共振器の実光路長に依存す
ることから、上記屈折率を可変制御することによ
つて出力レーザ光の波長を可変することができ、
また上記制御信号をある周波数で変調してやれば
レーザ共振器のQ値が変調され、レーザ発振は上
記変調周波数に応じた周波数で変調される。
故に、これらの制御によつて、レーザの発振波
長やその周波数を簡易に変えることが可能とな
る。従つて、波長掃引レーザ光源を構成すること
が非常に容易となる。また上述した2つの制御を
併用すれば、レーザ発振波長を大きく選択できる
上、レーザ発振波長を微調整することもできるの
で波長に対する信頼性および安定性が非常に高
い。その上、上記構造を説明したように本発明に
係るレーザ共振器は、その全てを基板1上に集積
した集積化光学素子であり、光学集積化プロセス
を以つて簡易に製作することができる。故に、簡
易な構成である上安価に実現でき、且つ制御も容
易なので実用的価値が極めて高いと云う効果を奏
する。またその制御性も優れている等の顕著な効
果を奏する。
尚、本発明は上記実施例にのみ限定されるもの
ではない。例えば波長可変範囲等の光学的仕様に
応じて各部の構成仕様を定めればよいものであ
り、第4図に示すように回折格子ミラー6を基板
1の裏面側に設け、またレーザ出力取出し用ミラ
ー7を基板1(光導波路2)の劈開面を以つて構
成するようにしてもよい。また光導波路2等の素
材についても上述したものに限られず、他の光学
素材を適宜使用することができる。更に第5図に
示すように、レーザ光を導波路グレーテイングレ
ンズ4に入射させる前に、グレーテイングレンズ
の性能や光偏向器の性能を向上させるために、2
次元の光導波路レンズ9を用いてレーザビーム幅
を拡大させるように構成することも有用である。
要するに本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例を示すもので、第1図は概
略構成を模式的に示す斜視図、第2図は断面模式
図、第3図はグレーテイングレンズの形成方法の
一例を示す図、第4図は他の構造例を示す断面模
式図、第5図は更に他の構成例を示す斜視図であ
る。 1…基板、2…光導波路、3…レーザ活性層、
4…導波路グレーテイングレンズ、5…偏向器、
6…回折格子ミラー、7…ブラツグ反射器、8…
物質層(屈折率可変)、9…光導波路レンズ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光導波路上に形成されたレーザ活性層と、こ
    のレーザ活性層の一端側に設けられた導波路グレ
    ーテイングレンズと、この導波路グレーテイング
    レンズと前記レーザ活性層との間の前記光導波路
    上に設けられた偏向器と、前記導波路グレーテイ
    ングレンズを介して前記レーザ活性層の一端に対
    向配置された回折格子からなるミラーと、前記レ
    ーザ活性層の他端に対向配置されたレーザ出力取
    出し用ミラーとを具備したことを特徴とする導波
    路グレーテイングレンズ応用波長制御レーザ。 2 レーザ出力取出し用ミラーは、分布定数ブラ
    ツグ反射器、あるいはレーザの劈開面を利用した
    反射器から構成されたものである特許請求の範囲
    第1項記載の導波路グレーテイングレンズ応用波
    長制御レーザ。 3 偏向器は、弾性表面波を利用した回折格子偏
    向器あるいは電気光学素子偏向器からなるもので
    ある特許請求の範囲第1項記載の導波路グレーテ
    イングレンズ応用波長制御レーザ。 4 回折格子からなるミラーは、導波路グレーテ
    イングレンズとの間に屈折率可変物質を介在して
    設けられたものである特許請求の範囲第1項記載
    の導波路グレーテイングレンズ応用波長制御レー
    ザ。
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KR100444176B1 (ko) * 2001-12-15 2004-08-09 한국전자통신연구원 전기 신호에 의해 동작되는 광 편향기 및 이를 이용한파장 가변형 외부 공진기
KR100701006B1 (ko) * 2005-05-31 2007-03-29 한국전자통신연구원 포물선 도파로형 평행광 렌즈 및 이를 포함한 파장 가변외부 공진 레이저 다이오드
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