[go: up one dir, main page]

JPH0645696A - タルボットフィルタ表面放射分布フィードバック半導体レーザアレイ - Google Patents

タルボットフィルタ表面放射分布フィードバック半導体レーザアレイ

Info

Publication number
JPH0645696A
JPH0645696A JP5099838A JP9983893A JPH0645696A JP H0645696 A JPH0645696 A JP H0645696A JP 5099838 A JP5099838 A JP 5099838A JP 9983893 A JP9983893 A JP 9983893A JP H0645696 A JPH0645696 A JP H0645696A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
array
semiconductor laser
sub
distributed feedback
feedback semiconductor
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.)
Granted
Application number
JP5099838A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0773147B2 (ja
Inventor
Steven H Macomber
スティーブン・エイチ・マコンバー
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.)
Raytheon Co
Original Assignee
Hughes Aircraft 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 Hughes Aircraft Co filed Critical Hughes Aircraft Co
Publication of JPH0645696A publication Critical patent/JPH0645696A/ja
Publication of JPH0773147B2 publication Critical patent/JPH0773147B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

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
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/42Arrays of surface emitting lasers
    • 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08018Mode suppression
    • H01S3/0804Transverse or lateral modes
    • H01S3/0805Transverse or lateral modes by apertures, e.g. pin-holes or knife-edges
    • 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
    • H01S5/12Construction 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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/1206Construction 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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers having a non constant or multiplicity of periods
    • H01S5/1215Multiplicity of periods
    • 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
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/185Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
    • H01S5/187Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection
    • 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
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures
    • H01S5/4062Edge-emitting structures with an external cavity or using internal filters, e.g. Talbot filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、単一の遠フィールドローブを持ち
連続波の高品質レーザビームを生成する表面放射分布フ
ィードバック半導体レーザ装置のアレイを提供すること
を目的とする。 【構成】 表面放射分布フィードバック半導体レーザ装
置のアレイに基本的な横モードの振動を設定するように
タルボット空間的フィルタ28を具備している。アレイは
複数の並列に位置された表面放射分布フィードバック半
導体レーザ装置の第1、第2のサブアレイ20,22より構
成され、それら第1と第2のサブアレイ20,22がタルボ
ット距離に等しい長さの自由伝播領域24によって分離さ
れ、第1のサブアレイ20の各素子が第2のサブアレイの
素子の対応しているものとこの自由伝播領域を横切って
一直線に整列されている。タルボット空間的フィルタア
レイは自由伝播領域24中の複数の光吸収材料の島34より
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表面放射分布フィード
バック半導体レーザに関し、特に基本的な横モードの振
動を設定するためにタルボット空間的フィルタを使用す
る表面放射分布フィードバック半導体レーザアレイに関
する。
【0002】
【従来の技術】放射(レーザ)の刺激された放射による
光増幅は、単一方向性で単色性で最も重要なコヒーレン
ト可視光を生成する。刺激された放射は、原子のエネル
ギ状態が光量子の放射と共に量子転移において変化する
プロセスである。このようなプロセス中、光量子は励起
されたエネルギ状態において最初に原子を接近し、低い
エネルギ状態へ転移させるためにこの原子を誘導する。
原子のエネルギ状態が低くされる時、原子は光量子を放
射する。エネルギ転移を誘導する光量子から分離された
この放射された光量子は、原子の励起された状態と低い
エネルギ状態の間の差に等しいエネルギを有する。さら
に放射された光量子および誘導する光量子の両方は、誘
導する光量子が原子に接近する時に有する同じ方向に原
子を去る。これらの励起する光量子は互いに相対的な位
相においても正確である。つまりそれらはコヒーレント
である。このコヒーレントは、2つの光量子がそれらが
破壊的に干渉する任意の量によって位相が異なった場合
におけるエネルギ保存によって導かれ、それによってエ
ネルギ保存を破壊する。それ故、刺激された放射はコヒ
ーレント光量子増倍あるいは光増幅を誘導するプロセ
ス、すなわちレーザである。
【0003】レーザ技術は、複数の異なる型式の活性の
媒体に上記された原理を適用することによって開発され
ている。半導体製造技術における進歩につながるこの分
野の最も新しい開発は、半導体レーザである。しかしな
がら、励起された状態において固体材料が存在するとき
に半導体レーザにおける刺激された放射は原子レーザと
異なって生じる。すなわち、半導体レーザにおける刺激
された放射は1以上の原子を含む。
【0004】表面放射分布フィードバック半導体レーザ
は、半導体材料における刺激された放射を通って単一方
向性で単色性のコヒーレント可視光を生成する装置であ
る。このような装置は、接合部で結合される正にドープ
された領域および負にドープされた領域と、正にドープ
された領域の外表面にエッチングされた格子表面とを有
する。高導電性材料が付着されている格子表面は、コヒ
ーレント光量子エネルギフィールドが回折される手段を
与える。2次格子設計は、コヒーレント光量子放射の偏
向が1次回折により接合部の負にドープされた領域にエ
ッチングされた出力窓に垂直に向けられ、2次回折によ
って格子表面に並列に向けられることを可能にする。1
次回折は出力窓で単一方向性で、単色性のコヒーレント
可視光を生成し、2次回折は格子表面に平行に近接する
活性領域に光量子放射のフィードバックを供給する。
【0005】表面放射分布フィードバック半導体レーザ
装置の出力窓で生成された理論的な縦モードの近フィー
ルド強度プロフィルは、出力窓の中央のゼロ強度で非対
称である。対応している理論的な縦モードの遠フィール
ド強度プロフィルは、出力窓の中央に対して対称な2重
にローブである。これらの理論的な強度プロフィルは、
文献(1987年8月のAplied Physics Letters、第51巻、
第7号、第 472乃至 474頁)に開示されたような実際の
単一装置測定において実際に説明されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2次格
子設計において直線的なチャープな変化は、さらに所望
な理論的に実際に説明された強度プロフィルを生じる。
例えば、チャープな格子表面放射分布フィードバック半
導体レーザ装置の出力窓で生成された理論的な縦のモー
ドの近フィールド強度プロフィルは、出力窓の中央で不
所望なゼロ強度の不存在はない。さらに、対応している
理論的な縦モードの遠フィールド強度プロフィルは、所
望な単一ローブを有する。これらのさらに所望な理論的
な強度プロフィルは、「チャープな格子表面放射分布フ
ィードバック半導体レーザ」と題された関連した別出願
明細書に開示された実際の単一装置測定において実際に
説明されている。このような測定は、単一のチャープな
格子表面放射分布フィードバック半導体レーザ装置が2
0%までの効率の単一ローブの遠フィールドで所望な3
50mWの連続波パワーを生成することが可能である。
これらの装置の1以上が使用される幅広い様々な適用が
存在することが、単一のチャープな格子表面放射分布フ
ィードバック半導体装置の多くの所望な特徴から推論さ
れることができる。
【0007】本発明の主目的は、単一の遠フィールドロ
ーブにおいて10ワットまでの連続波パワーを有する高
品質のレーザビームを生成する表面放射分布フィードバ
ック半導体レーザ装置のアレイを提供することである。
【0008】本発明の別の目的は、表面放射分布フィー
ドバック半導体レーザ装置のアレイにおいて基本的な横
のモードの振動を設定するためにタルボット空間的フィ
ルタを使用することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、チャープな格
子表面放射分布フィードバック半導体レーザ装置のアレ
イが単一ローブの遠フィールドにおいて10ワットまで
の連続波パワーを有する高品質なレーザビームを生成す
るために使用される装置に関するものである。この装置
は、基本的な横モード振動を設定するためにタルボット
空間的フィルタを使用することによって実現される。タ
ルボット空間的フィルタはチャープでない格子表面放射
分布フィードバック半導体レーザ装置のアレイにおいて
も使用されるが、後述されるようにこのようなアレイの
出力ビームの品質および全効率は所望なものではないこ
とに注目されるべきである。
【0010】本発明の好ましい実施例は、タルボット距
離として一般に知られている距離に等しい長さを有する
自由伝播領域によって分離される2つのチャープな表面
放射分布フィードバック半導体レーザ装置サブアレイよ
り実際に構成される装置である。各サブアレイにおい
て、従来技術において特定された型式の同様の数の並列
に位置されたチャープな格子表面放射分布フィードバッ
ク半導体レーザ装置が存在する。各サブアレイにおける
これらの並列に位置されたチャープな格子表面放射分布
フィードバック半導体レーザ装置あるいは素子は、素子
間の光吸収材料の「ストライプ」によって互いから横方
向に絶縁される。素子間の光吸収ストライプは任意の横
の位相が異なる導波体モードを吸収し、それによってサ
ブアレイ素子間の消滅する結合を阻止する。
【0011】2つのサブアレイは、第1のサブアレイに
おける各素子の1端部が自由伝播領域の一方の側の境界
をなし、第2のサブアレイにおける各素子の1端部が自
由伝播領域のもう他方の側の境界をなすように位置され
る。また、第1のサブアレイにおける各素子の境界をな
す端部は、第2のサブアレイにおける同様の数の素子の
1つの境界をなす端部と対応して一直線に整列する。さ
らに、光吸収材料「島」のアレイは、サブアレイ間の素
子のそれぞれ対応している対と一直線に整列した1つの
島が存在するように自由伝播領域の中央に位置される。
これらの島は、サブアレイ間の素子のそれぞれ対応して
いる対において存在する特定の導波体モードに対する空
間的フィルタとして付勢する。光吸収材料の島のこのア
レイが自由伝播領域の中間点あるいはタルボット距離の
中間点に位置される時、それはタルボット空間的フィル
タと呼ばれる。
【0012】前述されたように、タルボット空間的フィ
ルタは基本的な横のモードの振動を設定するために使用
される。しかしながら、基本的な横のモードの振動を生
ずるため、各サブアレイにおける素子間に並列な結合が
存在し、各サブアレイ間の不所望な導波体モードを効果
的に瀘波しなければならない。タルボット空間的フィル
タは、2つの方法でこれらの並列結合および不所望な導
波体モード瀘波の要求を満たす。
【0013】第1に、2つのチャープな格子表面放射分
布フィードバック半導体レーザ装置サブアレイはタルボ
ット距離によって分離され、各サブアレイにおける素子
間の並列結合は同位相の導波体モードのみを生じるの
で、位相が異なる導波体モードは良好に限定される。換
言すると、元のサブアレイソースからの同位相の導波体
モードおよび位相が異なる導波体モードの良好に限定さ
れたタルボットイメージのみが元のサブアレイソースか
らタルボット距離を離れて形成される。しかしながら、
これら2つの顕著な導波体モードの同位相の導波体モー
ドのみがタルボット距離における元のサブアレイの全素
子を横切る一定の位相プロフィルを示す。したがって、
本発明における第1のサブアレイと第2のサブアレイの
間の最も強い結合は、2つのサブアレイがタルボット距
離(あるいはその数倍)によって分離され、2つのサブ
アレイが互いに同位相である時に生じる。
【0014】第2に、サブアレイにおける素子間の並列
結合から生じる顕著な位相が異なる導波体モードは、そ
の他全てのサブアレイ素子間の交互の位相プロフィルを
示す。この位相が異なる導波体モードは中央ローブを有
さない主として2重ローブの縦モードの遠フィールドの
強度プロフィルを生成し、一定の位相プロフィルを有す
る同位相の導波体モードは主として単一ローブの縦のモ
ードの遠フィールド強度プロフィルを生成する。このよ
うに、単一ローブの遠フィールド中にレーザビームのパ
ワーを集めることがさらに望ましいので、位相が異なる
導波体モードは望ましくなく、瀘波されなければならな
い。
【0015】位相が異なる導波体モードは、タルボット
空間的フィルタの光吸収材料の島によって瀘波される。
タルボット距離の半分においてし、元のサブアレイソー
スにおける素子からの位相が異なる導波体モード半平面
タルボットイメージが元のサブアレイソース素子と一直
線に整列して最大値を有するから、この瀘波はタルボッ
トフィルタの島の位置に直接的に依存する。このよう
に、タルボット空間的フィルタの島の位置は位相が異な
る導波体モードの半平面タルボットイメージと直接的に
一致し、位相が異なる導波体モードはタルボット空間的
フィルタによって選択的に瀘波される。それ故、タルボ
ット空間的フィルタは基本的な横モードの振動を設定す
るための要求を満たし、その結果、優れた単一ローブの
遠フィールドを有する高品質のレーザを生じる。
【0016】
【実施例】図1を参照すると、チャープな格子表面放射
分布フィードバック半導体レーザ装置アレイ12を含んで
いる本発明の装置10の3次元底面図が示されている。こ
の装置10は、複数のエピタキシャル層16がその上に成長
される負に(N)ドープされたガリウム砒素材料化合物
(GaAs)基板14より構成される。この装置10を製造
する方法は、分離したチャープな格子表面放射分布フィ
ードバック半導体レーザ装置のアレイを製造する代り
に、本発明の装置10が特性向上タルボット空間的フィル
タアレイ28を含んでいる自由伝播領域24によって分離さ
れる第1のサブアレイ20および第2のサブアレイ22にお
いて配置されているチャープな格子表面放射分布フィー
ドバック半導体レーザ装置アレイ12を含んで製造される
こと以外は「表面放射分布フィードバック半導体レーザ
ダイオード装置におけるチャープな格子を製造する装置
およびその方法」と題される関連した別出願明細書に記
載された方法と類似している。本発明の装置は、2つ以
上のサブアレイを有するチャープな格子表面放射分布フ
ィードバック半導体レーザ装置を含むように製造され、
それらが特性向上タルボット空間的フィルタアレイを含
んでいる自由伝播領域によって互いに全て分離されるこ
とができることに注目されるべきである。
【0017】図1の切断図に示されるように、サブアレ
イ20は複数の並列して位置されたチャープな格子表面放
射分布フィードバック半導体レーザ装置18より構成され
る。サブアレイ20の並列に位置されたチャープな格子表
面放射分布フィードバック半導体レーザ装置18あるいは
素子は、光吸収GaAs材料の素子間のストライプ26に
よって互いから横方向に(Y軸座標面に沿って)分離さ
れる。このように、横方向への結合はGaAs材料スト
ライプ間に生じない。全体のアレイ12のチャープな格子
表面30がエッチングバックの前に下部エピタキシャル層
32中までエッチングされ、オーバー成長処理は光吸収G
aAs材料の素子間のストライプ26を形成するために実
行される。このように、一定の周期性は全アレイ素子18
を横切るチャープな格子表面30に対して保証される。チ
ャープな格子表面放射分布フィードバック半導体レーザ
装置アレイ12は、第1のサブアレイ20における各素子18
が第2のサブアレイ22における素子18と一直線に整列す
るように形成され、それによって2つのサブアレイ20,
22の間のタルボット結合を助長する。整列したサブアレ
イ素子18の各対は、サブアレイ素子18' の対応している
対に関連している。図2を参照すると、図1のチャープ
な格子表面放射分布フィードバック半導体レーザ装置ア
レイ12が示されている。サブアレイ20,22は、タルボッ
ト距離に等しい長さ(z軸座標方向)を有する自由伝播
領域24によって分離されている。タルボット距離は次の
式によって計算される。
【0018】zT =2neff 2 /λ ここでneff は自由伝播領域における実効屈折率であ
り、Dは隣接するアレイ素子の中心上の間隔であり、λ
は全アレイ素子定在波の真空波長である。図2に示され
るアレイ12に関して、D=5.0μm、neff =3.4
7、およびλ=0.85μmにおけるタルボット距離は
T =204μmである。
【0019】さらに図2にはタルボット空間フィルタア
レイ28が示されている。タルボット空間的フィルタアレ
イ28は、自由伝播領域24の中央、あるいはタルボット距
離zT の半分に位置されている光吸収GaAs材料の複
数の「島」34より構成されている。これらの光吸収の島
34は、アレイ素子18' のそれぞれ対応している対と一直
線に整列する1つの島34が存在するように位置される。
光吸収の島34は、素子間のストライプ26を形成するため
に実行される同じエッチングバックあるいはオーバー成
長処理中に装置10に形成される。
【0020】図3を参照すると、サブアレイソース36
(z=0)の単一の22の素子サブアレイからの理論的
な同位相の導波体モードタルボットイメージと、サブア
レイソース38からのタルボット距離の半分(z=zT
2)と、およびサブアレイソース40(z=zT )からの
全タルボット距離とを示すグラフが示されている。この
説明のため、上記に関連した単一の22の素子サブアレ
イは本発明の装置の第1のサブアレイ20あるいは第2の
サブアレイ22のどちらかである。さらに図3を参照する
と、タルボット距離(z=zT )の単一の22の素子サ
ブアレイからの理論的な同位相の導波体モード位相プロ
フィル42のグラフが示されている。全タルボット距離に
おけるタルボットイメージ40はサブアレイソースイメー
ジ36に関して良好に形成され、位相プロフィル42は大部
分のタルボットイメージ40にわたって非常に平坦である
ことに注目すべきである。このように、単一のサブアレ
イからの理論的なタルボット強度40および位相42のプロ
フィルは全タルボット距離において示されるので、第1
のサブアレイ20および第2のサブアレイ22が本発明の装
置10において分離される距離は、2つのサブアレイ20,
22がタルボット距離によって分離されて2つのサブアレ
イ20,22が互いに同位相である時に第1のサブアレイ20
および第2のサブアレイ22の間の最も強い結合が生じる
ことが見られる。
【0021】サブアレイ20,22内の素子18間の並列結合
度を示すため、単一のサブアレイ素子18からタルボット
距離における理論的な波の伝播強度を示すグラフ44が図
3に示されている。単一の素子18がタルボット距離で約
4つの近接する素子18に並列結合されることがこのグラ
フ44から見られる。このグラフからは見られないが、文
献(1988年のApplied Physics Letters 、第50巻、第9
号、第 816乃至 818頁)に記載されたように、サブアレ
イ20,22内の素子18間の高い並列結合度は同位相導波体
モードのみを生じ、位相が異なる導波体モードは自由伝
播領域24内に良好に限定されることが理論的および実際
的に証明されている。このように、サブアレイ20,22が
同位相である時に本発明の装置10における第1のサブア
レイと第2のサブアレイの間の最も強い結合が生じるの
で、逆位相導波体モードは瀘波されなければならない。
【0022】図4を参照すると、サブアレイソース(z
=zT /2)からタルボット距離の半分の単一の22の
素子サブアレイからの理論的な同位相の導波体モードお
よび逆位相導波体モードのタルボット距離を示すグラフ
が示されている。さらに図4を参照すると、本発明の装
置10による単一の22素子タルボット空間的フィルタア
レイ50のブロック図が示されており、それらが各サブア
レイ素子18と一直線に整列する1つの空間的フィルタの
島34があるようにサブアレイソースからのタルボット距
離の半分に位置される。この説明において、上記に関し
た単一の22の素子サブアレイは、本発明の装置10の第
1のサブアレイ20あるいは第2のサブアレイ22のどちら
かである。
【0023】同位相導波体モードタルボットイメージ46
がタルボット空間的フィルタアレイの島34の間に集中し
た最大強度ピークを有することが図4におけるグラフか
ら見られる。しかしながら、逆位相導波体モードタルボ
ットイメージ48は、タルボット空間的フィルタアレイの
島34と一直線に整列して集中したそれらの最大値を有す
る。このように、タルボット空間的フィルタアレイは逆
位相導波体モードを選択的に瀘波し、同位相の導波体モ
ードを透過する。
【0024】図5を参照すると、2つの22個の素子サ
ブアレイを含んでいるタルボットフィルタされたチャー
プな格子表面放射分布フィードバック半導体レーザアレ
イの理論的な縦モード遠フィールド強度プロフィルが示
されている。大部分のパワーが中央のローブ52に向けら
れるが、並列結合に要求される低充填係数から生じる顕
著なサイドローブ54が存在する。しかしながら、これら
のサイドローブ54におけるエネルギ量は、単一レベルの
2進光位相プレートを使用することによって中央のロー
ブ52に再び向けられる。同様の位相プレートは、効率の
顕著な損失のない「タルボット空洞において空間的フィ
ルタを使用するアレイダイオードレーザのコヒーレント
動作」に開示されたように過去に使用されている。本発
明の装置10におけるこのような位相プレートの使用は、
中央の遠フィールドローブ52における10ワットまでの
連続波パワーを有する高品質のレーザビームを生成する
タルボットフィルタされたチャープな格子表面放射分布
フィードバック半導体レーザアレイ12を生じる。
【0025】変化変換が本発明の技術的範囲から逸脱す
ることなしに上記された装置において行われるので、上
記に述べられた目的が有効に得られることが認められ、
上記説明に含まれ、添付図面に示されたものは全て例示
であり、発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】チャープな格子表面放射分布フィードバック半
導体レーザ装置のアレイを含んでいる本発明の装置の3
次元斜視図、および複数のチャープな格子表面放射分布
半導体レーザ装置のサブアレイを横切る装置の切断され
た一部の斜視図。
【図2】タルボット空間的フィルタアレイを含んでいる
自由伝播領域によって分離された2つのチャープな格子
表面放射分布フィードバック半導体レーザ装置の平面
図。
【図3】22のチャープな格子表面放射分布フィードバ
ック半導体レーザ装置のサブアレイからの自由伝播領域
を横切る複数の平面の理論的なタルボットイメージ、お
よび22のチャープな格子表面放射分布フィードバック
半導体レーザ装置のサブアレイからのタルボット平面の
理論的な位相プロフィルおよび単一のチャープな格子表
面放射分布フィードバック半導体レーザ装置からのタル
ボット平面の理論的な強度プロフィルを示しているグラ
フ。
【図4】22のチャープな格子表面放射分布フィードバ
ック半導体レーザ装置のサブアレイからの理論的な同位
相導波体モードおよび逆位相導波体モードの半平面タル
ボットイメージを示しているグラフ。
【図5】タルボット瀘波されたチャープな格子表面放射
分布フィードバック半導体レーザアレイの理論的な縦モ
ードの遠フィールドの強度プロフィルを示しているグラ
フ。
【符号の説明】
12,28…アレイ、18…素子、20,22…サブアレイ、24…
自由伝播領域、26…ストライプ、34…島。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面放射分布フィードバック半導体レー
    ザ装置のアレイが装置に形成され、このアレイから生成
    された出力レーザビームが前記装置から出ることを可能
    にするために出力窓が前記装置に形成されている誘電
    体、金属および半導体材料の層を有する装置において、 前記アレイにおける前記放射分布フィードバック半導体
    レーザ装置間に基本的な横モードの振動を設定するよう
    に形成されているタルボット空間的フィルタを具備して
    いることを特徴とする装置。
  2. 【請求項2】 表面放射分布フィードバック半導体レー
    ザ装置のアレイが複数の並列に位置された表面放射分布
    フィードバック半導体レーザ装置を有する第1のサブア
    レイおよび複数の並列に位置された表面放射分布フィー
    ドバック半導体レーザ装置を有する第2のサブアレイよ
    り構成され、前記第1のサブアレイおよび前記第2のサ
    ブアレイが自由伝播領域によって分離され、前記第1の
    サブアレイにおける前記複数の表面放射分布フィードバ
    ック半導体レーザ装置あるいは素子のそれぞれが前記第
    2のサブアレイにおける前記複数の表面放射分布フィー
    ドバック半導体レーザ装置あるいは素子の対応している
    1つと前記自由伝播領域を横切って一直線に整列されて
    いる請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記第1のサブアレイにおける前記並列
    に位置された素子のそれぞれが素子間の光吸収材料スト
    ライプによってそれぞれから横方向に絶縁され、前記第
    2のサブアレイにおける前記並列に位置された素子のそ
    れぞれが素子間の光吸収材料ストライプによって互いか
    ら横方向に絶縁されている請求項2記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記第1のサブアレイと前記第2のサブ
    アレイを分離する前記自由伝播領域がタルボット距離に
    等しい長さを有し、前記タルボット距離が次の式によっ
    て表され、 zT =2neff 2 /λ ここでneff が前記自由伝播領域における実効屈折率で
    あり、Dが前記並列に位置されたサブアレイ素子の中心
    間の間隔であり、λが前記アレイ素子全ての定在波の真
    空波長であり、zが前記並列に位置されたアレイ素子全
    てで整列している座標である請求項3記載の装置。
  5. 【請求項5】 前記タルボット空間的フィルタアレイが
    複数の光吸収材料の島より構成され、前記複数の光吸収
    材料の島が前記タルボット距離の半分で前記自由伝播領
    域にわたって前記装置に形成され、前記複数の対応して
    いるサブアレイ間の素子の対のそれぞれの間に一直線に
    整列した複数の光吸収材料の島の1つが存在するよう
    に、前記複数の光吸収材料の島がそれぞれ前記複数の対
    応しているサブアレイ間の素子の対の間に一直線に整列
    している請求項4記載の装置。
  6. 【請求項6】 前記光吸収素子間のストライプおよび前
    記光吸収の島が負にドープされたガリウム砒素化合物材
    料によって形成されている請求項5記載の装置。
  7. 【請求項7】 前記表面放射分布フィードバック半導体
    レーザ装置のアレイがチャープな格子表面放射分布フィ
    ードバック半導体レーザ装置のアレイである請求項6記
    載の装置。
  8. 【請求項8】 前記タルボット瀘波されたチャープな格
    子表面放射分布フィードバック半導体レーザアレイから
    発生された出るレーザビームがほぼ単一ローブの縦モー
    ドの遠フィールドを有する請求項7記載の装置。
  9. 【請求項9】 前記ほぼ単一ローブの縦モードの遠フィ
    ールドが10ワットまでの連続波パワーを有する高品質
    レーザビームである請求項8記載の装置。
  10. 【請求項10】 複数の表面放射分布フィードバック半
    導体レーザ装置サブアレイと、 少なくとも1つのタルボット空間的フィルタアレイとを
    具備し、 前記少なくとも1つのタルボット空間的フィルタアレイ
    が前記複数の表面放射分布フィードバック半導体レーザ
    装置サブアレイ間の基本的な横モードの振動を設定して
    いることを特徴とするタルボットフィルタ表面放射分布
    フィードバック半導体レーザアレイ。
  11. 【請求項11】 表面放射分布フィードバック半導体レ
    ーザ装置のアレイが形成されており、前記アレイから生
    成された出力レーザビームが出力されることのできる出
    力窓が形成されている誘電体、金属および半導体材料の
    積層構造において、 前記アレイにおける前記表面放射分布フィードバック半
    導体レーザ装置間に基本的な横モードの振動を設定する
    ように形成されているタルボット空間的フィルタアレイ
    を具備していることを特徴とする誘電体、金属および半
    導体材料の積層構造。
JP5099838A 1992-04-24 1993-04-26 タルボットフィルタ表面放射分布フィードバック半導体レーザアレイ Expired - Lifetime JPH0773147B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/873,314 US5282220A (en) 1992-04-24 1992-04-24 Talbot filtered surface emitting distributed feedback semiconductor laser array
US873314 1992-04-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0645696A true JPH0645696A (ja) 1994-02-18
JPH0773147B2 JPH0773147B2 (ja) 1995-08-02

Family

ID=25361387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5099838A Expired - Lifetime JPH0773147B2 (ja) 1992-04-24 1993-04-26 タルボットフィルタ表面放射分布フィードバック半導体レーザアレイ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5282220A (ja)
EP (1) EP0567346B1 (ja)
JP (1) JPH0773147B2 (ja)
KR (1) KR940006321A (ja)
DE (1) DE69308063T2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015173194A (ja) * 2014-03-12 2015-10-01 浜松ホトニクス株式会社 半導体レーザ装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5345466A (en) * 1992-11-12 1994-09-06 Hughes Aircraft Company Curved grating surface emitting distributed feedback semiconductor laser
DE4407832A1 (de) * 1994-03-09 1995-09-14 Ant Nachrichtentech Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einer definierten axialen Variation des Kopplungskoeffizienten und definierter axialer Verteilung der Phasenverschiebung
US7400264B2 (en) * 2003-02-14 2008-07-15 Energy Technology Group, Inc. Automated meter reading system, communication and control network for automated meter reading, meter data collector, and associated methods
US7532392B1 (en) * 2006-03-29 2009-05-12 Hrl Laboratories Dark channel array
KR101769312B1 (ko) * 2009-03-05 2017-08-30 프레스코 테크놀로지 인크. 표면 발광 반도체 디바이스에 의한 디지털 열 주입
CN101841129B (zh) * 2010-05-24 2011-06-29 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 单片集成锁相面发射分布反馈半导体激光器阵列

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4813762A (en) * 1988-02-11 1989-03-21 Massachusetts Institute Of Technology Coherent beam combining of lasers using microlenses and diffractive coupling
US4985897A (en) * 1988-10-07 1991-01-15 Trw Inc. Semiconductor laser array having high power and high beam quality
US4972427A (en) * 1989-09-14 1990-11-20 Spectra Diode Laboratories, Inc. Talbot cavity diode laser with uniform single-mode output
US5033054A (en) * 1990-08-17 1991-07-16 Spectra Diode Laboratories, Inc. Phase conjugate laser

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015173194A (ja) * 2014-03-12 2015-10-01 浜松ホトニクス株式会社 半導体レーザ装置
US9882354B2 (en) 2014-03-12 2018-01-30 Hamamatsu Photonics K.K. Semiconductor laser device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0773147B2 (ja) 1995-08-02
EP0567346A2 (en) 1993-10-27
EP0567346B1 (en) 1997-02-12
DE69308063T2 (de) 1997-09-25
EP0567346A3 (en) 1993-12-29
DE69308063D1 (de) 1997-03-27
US5282220A (en) 1994-01-25
KR940006321A (ko) 1994-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5365541A (en) Mirror with photonic band structure
JP3983933B2 (ja) 半導体レーザ、および半導体レーザの製造方法
US4975923A (en) Semiconductor diode laser array
JPH012387A (ja) 半導体ダイオード・レーザ・アレイ装置
Warren et al. On‐axis far‐field emission from two‐dimensional phase‐locked vertical cavity surface‐emitting laser arrays with an integrated phase‐corrector
US5345466A (en) Curved grating surface emitting distributed feedback semiconductor laser
EP0325251B1 (en) Laser light source for generating beam collimated in at least one direction
KR20010079633A (ko) 주입형 레이저
US7457340B2 (en) High coherent power, two-dimensional surface-emitting semiconductor diode array laser
JPH0318086A (ja) 半導体放射素子の放射光結合システムおよびこれを用いた放射光処理アレイ
JP2524068B2 (ja) チャ―プな格子の表面放射分布フィ―ドバック半導体レ―ザ装置
CN101841129A (zh) 单片集成锁相面发射分布反馈半导体激光器阵列
US6959027B1 (en) High-power coherent arrays of vertical cavity surface emitting lasers
JP2023526771A (ja) トポロジー絶縁体表面発光レーザシステム
JPH0645696A (ja) タルボットフィルタ表面放射分布フィードバック半導体レーザアレイ
US4852113A (en) Laser array with wide-waveguide coupling region
Hardy et al. Coupled-mode formulations for parallel-laser resonators with application to vertical-cavity semiconductor-laser arrays
EP0456450B1 (en) Phase locked laser arrays with single lobe output beam
US5307183A (en) Apparatus and method for fabricating a curved grating in a surface emitting distributed feedback semiconductor laser diode device
Gong et al. Lateral mode discrimination in surface emitting DBR lasers with cylindrical symmetry
JPH04167484A (ja) 光半導体装置
RU2109381C1 (ru) Интегральный полупроводниковый лазер-усилитель
Hardy et al. Analysis of a dual grating-type surface emitting laser
JP3269584B2 (ja) 光子バンド構造を備えたミラーを使用するレーザ・アレイ結合
Mawst et al. Two-dimensional surface-emitting leaky-wave coupled laser arrays

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080802

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090802

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090802

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100802

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110802

Year of fee payment: 16

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120802

Year of fee payment: 17

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120802

Year of fee payment: 17

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130802

Year of fee payment: 18

EXPY Cancellation because of completion of term