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JPH01157586A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

Info

Publication number
JPH01157586A
JPH01157586A JP31533587A JP31533587A JPH01157586A JP H01157586 A JPH01157586 A JP H01157586A JP 31533587 A JP31533587 A JP 31533587A JP 31533587 A JP31533587 A JP 31533587A JP H01157586 A JPH01157586 A JP H01157586A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
lens
fresnel lens
piezoelectric element
lens member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31533587A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tokuo Inoue
井上 十九男
Shiro Ogata
司郎 緒方
Shigeru Aoyama
茂 青山
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
Priority to JP31533587A priority Critical patent/JPH01157586A/en
Publication of JPH01157586A publication Critical patent/JPH01157586A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To establish a stable external resonator with a high coupling efficiency by providing an external mirror which is made by coating a reflecting film on the back of a micro-Fresnel lens, and displacing the Fresnel lens with respect to a semiconductor laser using a piezoelectric element. CONSTITUTION:The back of a lens member 2 is flattened, and a reflecting film 22 such as gold or silver is formed by vaporization on the flattened part and adjusted in its reflectivity to r=1, for example. The back of the lens member 2 is fixed to a piezoelectric element 3 using a resin adhesive, and is made variable in its position on the optical axis of an emitted laser beam from a semiconductor laser 1 by means of the piezoelectric element. The emitted laser beam from the semiconductor laser 1 is collimated by the Fresnel lens 21, and reflected by the reflecting film 22 coated on the back of the flat plate micro- Fresnel lens 21, and thereby fed back in the opposite direction on the same optical axis of the emitted laser beam to the semiconductor laser 1.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 強い波長依存性と、入射光の波長変化が焦点距離の変化
として現われる性質とをもつマイクロ・フレネル・レン
ズの裏面に反射膜をコートして外部鏡とし、半導体レー
ザに対してこのフレネル・レンズを圧電素子を用いて変
位させることにより外部共振器長を変化させる。このこ
とにより波長可変かつ波長安定性をもった半導体レーザ
装置が実現する。
[Detailed Description of the Invention] Summary of the Invention A micro Fresnel lens, which has a strong wavelength dependence and a property in which a change in the wavelength of incident light appears as a change in focal length, is coated with a reflective film on the back surface and used as an external mirror. By displacing this Fresnel lens with respect to the semiconductor laser using a piezoelectric element, the external resonator length is changed. This makes it possible to realize a semiconductor laser device with wavelength tunability and wavelength stability.

発明の背景 この発明は可変波長でかつ外部共振器をもつことにより
波長を安定化させた半導体レーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device which has a variable wavelength and whose wavelength is stabilized by having an external resonator.

従来、半導体レーザの可変波長は注入電流または温度を
変化させることによって得ているが。
Conventionally, tunable wavelengths of semiconductor lasers have been obtained by changing the injection current or temperature.

モード・ホップが生じる欠点があるため、外部共振器を
併用することが考えられている。たとえば水田はか[半
導体レーザの広帯域周波数変調動作法」信学技報0QE
8B−67(198B>に示されているように、半導体
レーザに対向させて外部鏡を配置し。
Since there is a drawback that mode hops occur, the use of an external resonator is being considered. For example, Haka Mizuta [Wideband frequency modulation operation method of semiconductor laser] IEICE Technical Report 0QE
8B-67 (198B>), an external mirror is placed opposite the semiconductor laser.

半導体レーザと外部鏡との距離(外部共振器長)をピエ
ゾ索子によって変化させ、この距離変化と、注入電流レ
ベルの変化とを併用して連続可変波長を得ているものが
ある。また、同様の構成で外部鏡に代えて回折格子を用
いたもの、たとえば岩崎はか「外部共振器型半導体レー
ザの広帯域周波数制御」信学技報0QE83−120(
,1983)に示されているものもある。
There are some devices in which the distance between the semiconductor laser and the external mirror (external resonator length) is changed using a piezo probe, and this distance change is combined with a change in the injection current level to obtain a continuously variable wavelength. In addition, similar configurations using a diffraction grating instead of an external mirror are available, such as Haka Iwasaki "Broadband frequency control of external cavity type semiconductor laser" IEICE Technical Report 0QE83-120 (
, 1983).

しかしながら、このような従来の半導体レーザ装置の構
成においては、半導体レーザからの出射光が発散してお
り、この発散光が外部鏡によって反射されるために光結
合率が低下し、半導体レーザと外部鏡との間の距離によ
って反射光量が変化する欠点があった。
However, in the configuration of such a conventional semiconductor laser device, the emitted light from the semiconductor laser diverges, and this divergent light is reflected by the external mirror, resulting in a decrease in the optical coupling rate and the connection between the semiconductor laser and the external mirror. There was a drawback that the amount of reflected light varied depending on the distance between the mirror and the mirror.

発明の概要 発明の目的 この発明は、外部鏡を変化させることにより波長を可変
とする半導体レーザ装置において、高結合効率でかつ安
定な外部共振器をもたせるようにすることを目的とする
Summary of the Invention Object of the Invention The object of the present invention is to provide a semiconductor laser device whose wavelength is variable by changing an external mirror, with a stable external resonator having high coupling efficiency.

発明の構成と効果 この発明による半導体レーザ装置は、半導体レーザと、
半導体レーザの出射光をコリメートするマイクロφフレ
ネル・レンズが一面に設けられ、かつ他面に上記コリメ
ート光を反射させ、る反射膜が形成されたレンズ部材と
、レンズ部材を半導体レーザに対して変位させる変位装
置とを備えたことを特徴とする。
Structure and Effects of the Invention A semiconductor laser device according to the present invention includes a semiconductor laser,
A lens member provided with a micro φ Fresnel lens on one side for collimating the emitted light of the semiconductor laser and a reflective film formed on the other side for reflecting the collimated light, and a lens member that is displaced with respect to the semiconductor laser. The invention is characterized in that it is equipped with a displacement device for causing

この発明によると、半導体レーザの出射光はマイクロ・
フレネル・レンズによってコリメートされたのち反射膜
で反射して帰還されるので、半導体レーザと反射膜との
結合効率が高く、結合状態が安定する。コリメート・レ
ンズとしてのマイクロ・フレネル・レンズと外部鏡とし
ての反射膜とがレンズ部材として一体化されているので
、レンズ部材が変位してもこれらの間に距離変動が生じ
ることがない。さらに、フレネル・レンズは波長選択性
が高く、波長により焦点距離が変化する特徴をもつので
変位装置による半導体レーザとフレネル・レンズとの間
の距離の変動によって1発振波長を規定でき、広い範囲
で波長を安定に可変できる。
According to this invention, the emitted light of the semiconductor laser is
After being collimated by the Fresnel lens, it is reflected by the reflective film and returned, so the coupling efficiency between the semiconductor laser and the reflective film is high and the coupling state is stable. Since the micro Fresnel lens as a collimating lens and the reflective film as an external mirror are integrated as a lens member, even if the lens member is displaced, there is no distance variation between them. Furthermore, Fresnel lenses have high wavelength selectivity and have the characteristic that the focal length changes depending on the wavelength, so one oscillation wavelength can be defined by changing the distance between the semiconductor laser and the Fresnel lens using a displacement device, and it can be used over a wide range. The wavelength can be varied stably.

実施例の説明 図面を参照してこの発明の実施例について説明する。Description of examples Embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

半導体レーザ1のヒート・シンクとして作用するととも
に支持部祠としてのブロック4はたとえば銅ブロックで
あり、その全表面に金メツキが施されている。このブロ
ック4に半導体レーザ1゜およびレンズ部材2を取付け
た圧電素子3が固定されている。半導体レーザ1は、た
とえばインジウムはんだを用いて、圧電素子3は樹脂性
接着剤によりそれぞれブロック4に固定される。
The block 4, which acts as a heat sink for the semiconductor laser 1 and also serves as a support shrine, is, for example, a copper block, and its entire surface is plated with gold. A piezoelectric element 3 to which a semiconductor laser 1° and a lens member 2 are attached is fixed to this block 4. The semiconductor laser 1 is fixed to the block 4 using, for example, indium solder, and the piezoelectric element 3 is fixed to the block 4 using a resin adhesive.

半導体レーザ1の一方の出射面側にレンズ部材2が配置
されている。レンズ部材2の半導体レーザ1側の面には
平板マイクロ・フレネル・レンズ21が設けられている
。フレネル・レンズは同心円状の凹凸パターンを有し、
この凹凸パターンによる光のフレネル回折を利用してレ
ンズ作用(集光、コリメート等)をなすものである。フ
レネル・レンズの凹凸パターンとしてはステップ状のも
の、ブレーズ化されたもの等1種々のものがある。マイ
クロ・フレネル中レンズ21をレンズ部材2と一体に形
成してもよいし、別体に形成してフレネル・レンズ21
をレンズ部材2に接着するようにしてもよい。たとえば
フレネル・レンズ21およびレンズ部材2は合成樹脂P
MMAによって作製されており、レンズ部材2の厚さt
はたとえばt −4mm、屈折率n L = 1.49
である。平板状マイクロ・フレネル・レンズ21は半導
体レーザ1のフレネル・レンズ側の出射面からその焦点
距離。
A lens member 2 is arranged on one emission surface side of the semiconductor laser 1 . A flat micro Fresnel lens 21 is provided on the surface of the lens member 2 on the semiconductor laser 1 side. A Fresnel lens has a concentric concave and convex pattern,
The lens function (condensing light, collimating, etc.) is performed by utilizing Fresnel diffraction of light due to this concavo-convex pattern. There are various types of concavo-convex patterns of Fresnel lenses, such as a step-like pattern and a blazed pattern. The micro Fresnel medium lens 21 may be formed integrally with the lens member 2, or may be formed separately to form the Fresnel lens 21.
may be adhered to the lens member 2. For example, the Fresnel lens 21 and the lens member 2 are made of synthetic resin P.
It is made of MMA, and the thickness of the lens member 2 is t.
For example, t −4 mm, refractive index n L = 1.49
It is. The flat micro Fresnel lens 21 has a focal length from the output surface of the semiconductor laser 1 on the Fresnel lens side.

たとえばf = 1 ml11の位置にある。For example, it is located at f = 1 ml11.

レンズ部材2の裏面は平坦となっており、ここにたとえ
ば金または銀による反射膜22が蒸着され、たとえば反
射率rζ1に調整されている。レンズ部材2はこの裏面
において圧電素子3に樹脂接着剤を用いて固定され、半
導体レーザ1の出射光の光軸上における位置が圧電素子
によって可変となっている。
The back surface of the lens member 2 is flat, and a reflective film 22 made of, for example, gold or silver is deposited thereon, and the reflectance is adjusted to, for example, rζ1. The lens member 2 is fixed to the piezoelectric element 3 on the back surface using a resin adhesive, and the position of the emitted light of the semiconductor laser 1 on the optical axis is made variable by the piezoelectric element.

半導体レーザ1の他の出射面から出射されたレーザ光は
ブロック4の窓4aを通って外部に出射される。窓4a
付近の位置に光学系(フレネル・レンズを含ませてもよ
い)を配置して、出射光をコリメートするようにするこ
ともできる。
Laser light emitted from the other emission surface of the semiconductor laser 1 passes through the window 4a of the block 4 and is emitted to the outside. window 4a
An optical system (which may include a Fresnel lens) may be placed nearby to collimate the output light.

半導体レーザ1からフレネル・レンズ21側への出射光
はフレネル・レンズ21によって平行光となる。この平
行光は平板マイクロ・フレネルやレンズ21の裏面の反
射膜22によって反射され、出射光と同一経路を反対方
向に半導体レーザ1に帰還される。したがって、半導体
レーザ1と反射膜22との間に等価的に共振器長L−1
+1.49X4−6 、Ha+I+1の外部共振器が形
成される。
The light emitted from the semiconductor laser 1 toward the Fresnel lens 21 is turned into parallel light by the Fresnel lens 21. This parallel light is reflected by the flat micro Fresnel plate and the reflective film 22 on the back surface of the lens 21, and is returned to the semiconductor laser 1 along the same path as the emitted light in the opposite direction. Therefore, between the semiconductor laser 1 and the reflective film 22, there is an equivalent resonator length L−1.
+1.49X4-6, Ha+I+1 external resonator is formed.

このように、ある発散角を持つ出射光を平行光にして変
換して反射させ帰還させているので、出射光の帰還率(
結合効率)を高くすることができ、出射光の無駄を低減
することが可能となる。
In this way, since the emitted light with a certain divergence angle is converted into parallel light, reflected, and returned, the feedback rate of the emitted light (
(coupling efficiency) can be increased, and waste of emitted light can be reduced.

また、平板マイクロ・フレネル・レンズは半導体レーザ
の発振波長に対して、一つの焦点距離を持つ特徴、すな
わち。
In addition, the flat micro Fresnel lens has a feature that it has one focal length for the oscillation wavelength of the semiconductor laser.

f−df=−λ・ dλ なる関係があり、半導体レーザの発振波長に対して平板
マイクロ・フレネル中レンズの焦点距離が変化する特徴
かある。言いかえれば、ある焦点距離に対しては波長を
保持する特徴がある。他方。
There is a relationship f−df=−λ·dλ, and there is a characteristic that the focal length of the flat micro Fresnel medium lens changes with respect to the oscillation wavelength of the semiconductor laser. In other words, it has the characteristic of maintaining wavelength for a certain focal length. On the other hand.

−射的に外部共振器長を長くすると半導体レーザの発振
波長は短くなる傾向があり、入射光の波長が短くなると
平板マイクロ・フレネル◆レンズの焦点距離も長くなる
。したがって、圧電素子3によってレンズ部材2を半導
体レーザ1から遠ざかる方向に変位させると外部共振器
長が長くなり。
- When the external cavity length is elongated, the oscillation wavelength of the semiconductor laser tends to become shorter, and as the wavelength of the incident light becomes shorter, the focal length of the flat micro Fresnel ◆ lens also becomes longer. Therefore, when the lens member 2 is displaced in the direction away from the semiconductor laser 1 by the piezoelectric element 3, the external resonator length becomes longer.

発振波長が短くなり、これによってフレネル・レンズ2
1の焦点距離が長くなるので、フレネル・レンズ21に
よって波長の短くなったレーザ光が丁度よくコリメート
されることになる。レンズ部材2が半導体レーザ1に近
づく方向に変位した場合には発振波長が長くなり、この
長くなった波長の光もまた短くなった焦点距離のフレネ
ル中レンズ21によってコリメートされることになる。
The oscillation wavelength becomes shorter, which causes the Fresnel lens 2
Since the focal length of the lens 1 becomes longer, the laser beam having a shorter wavelength can be properly collimated by the Fresnel lens 21. When the lens member 2 is displaced in a direction closer to the semiconductor laser 1, the oscillation wavelength becomes longer, and the light of this longer wavelength is also collimated by the Fresnel medium lens 21 having a shorter focal length.

このようにして、波長可変と波長安定化が同時に行なう
ことが可能となる。必要ならば、波長を変えるために半
導体レーザ1への注入電流や温度を変えることを併用し
てもよい。
In this way, wavelength tuning and wavelength stabilization can be performed simultaneously. If necessary, changing the current injected into the semiconductor laser 1 or changing the temperature may be used in order to change the wavelength.

この実施例においては、半導体レーザ1.レンズ部材2
および圧電素子3をブロック4に一体化しているため、
軸ずれを起すことがなく、かつ複合共振器実寸法を小さ
くできることにより小型化が可能となる。
In this embodiment, a semiconductor laser 1. Lens member 2
And since the piezoelectric element 3 is integrated into the block 4,
Miniaturization is possible by not causing axis misalignment and by reducing the actual dimensions of the composite resonator.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

−7= 図面はこの発明の実施例を示す断面図である。 1・・・半導体レーザ。 2・・・レンズ部材。 3・・・圧電素子。 21・・・マイクロ・フレネル・レンズ。 22・・・反射膜。 以  上 −7= The drawings are cross-sectional views showing embodiments of the invention. 1... Semiconductor laser. 2... Lens member. 3...Piezoelectric element. 21...Micro Fresnel lens. 22... Reflective film. that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体レーザと、半導体レーザの出射光をコリメートす
るマイクロ・フレネル・レンズが一面に設けられ、かつ
他面に上記コリメート光を反射させる反射膜が形成され
たレンズ部材と、レンズ部材を半導体レーザに対して変
位させる変位装置とを備えたことを特徴とする半導体レ
ーザ装置。
A semiconductor laser, a lens member provided with a micro Fresnel lens on one side for collimating the emitted light of the semiconductor laser, and a reflective film formed on the other side for reflecting the collimated light, and the lens member facing the semiconductor laser. What is claimed is: 1. A semiconductor laser device comprising: a displacement device for displacing a semiconductor laser;
JP31533587A 1987-12-15 1987-12-15 Semiconductor laser device Pending JPH01157586A (en)

Priority Applications (1)

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JP31533587A JPH01157586A (en) 1987-12-15 1987-12-15 Semiconductor laser device

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31533587A JPH01157586A (en) 1987-12-15 1987-12-15 Semiconductor laser device

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JPH01157586A true JPH01157586A (en) 1989-06-20

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ID=18064172

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JP31533587A Pending JPH01157586A (en) 1987-12-15 1987-12-15 Semiconductor laser device

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JP (1) JPH01157586A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8703246B2 (en) 2004-05-07 2014-04-22 Fujifilm Corporation Coating device and coating method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8703246B2 (en) 2004-05-07 2014-04-22 Fujifilm Corporation Coating device and coating method

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