(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下側反射器、活性レーザ領域、および調節可能ギャップを定義する可動反射器部分を含む上側反射器を含むレーザ構造と、
前記可動反射器部分および前記可動反射器部分に接触する表面のうちから選択された表面上に配置される磁性体と、
磁界により変化された残存磁性を有することができ、前記磁性体の制御された動きを誘起することができるプログラム可能磁石とを有し、前記可動反射器部分と非可動反射器部分との間の間隔が調節可能であるように、前記可動反射器部分の動きを誘起する
ことを特徴とする調節可能レーザを含むデバイス。
【請求項２】
前記上側反射器が、前記活性レーザ領域に隣接して配置されかつ前記可動反射器部分から前記調節可能なギャップをおいて反対側に配置された非可動反射器部分をさらに含む
ことを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記レーザ構造は、表面放出レーザを含む
ことを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項４】
前記プログラム可能磁石は、前記可動反射器部分のラッチされた動きを提供することができる
ことを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項５】
前記ラッチされた動きは、磁界の印可中に提供される動きの少なくとも８５％である
ことを特徴とする請求項４記載のデバイス。
【請求項６】
前記レーザ構造の出力波長は、少なくとも２０ｎｍの範囲において調節可能である
ことを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項７】
前記上側反射器および前記下側反射器は、分散ブラッグ反射器、誘電性ミラーおよび反射コーティングから選択された反射構造を含む
ことを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項８】
前記磁性体は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，パーマロイ，Ｎｄ−Ｆｅ−ＢおよびＳｍ−Ｃｏのうちの少なくとも１つを含む
ことを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項９】
前記プログラム可能磁石は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ，Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ，Ｃｏ−Ｆｅ−Ｖ，希土類コバルト，Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ，ＢａフェライトおよびＳｒフェライトから選択された少なくとも１つの合金を含む
ことを特徴とする請求項１１記載のデバイス。
【請求項１０】
前記可動反射器部分の表面、および前記可動反射器部分に接触する表面から選択された表面上に配置された第２の磁性体と、前記第２の磁性体の制御された動きを誘起できる第２のプログラム可能磁石をさらに含む
ことを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、調節可能レーザに係り、特に調節可能半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
調節可能（チューナブル）レーザ源は、通信、医学、材料診断学、分光学、アイソトープ分離、およびリモードセンシングを含む様々な分野において有用である。大量のデータを送信するそれらの能力のために重要性を増している高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）光通信システムおよび光センサのような用途において、比較的広い波長範囲において、調節されるおよび／またはチャープされることができるレーザ源に対する増大する需要がある。そのような調節可能レーザは、異なる波長オンデマンドで提供することにより多波長光ネットワークの送信容量を実質的に増大させる可能性、および固定周波数レーザのセットに対するバックアップとして働くことによりネットワーク信頼性を改善する可能性を提供する。
【０００３】
調節可能なレーザのいくつかのタイプが、現在使用されている。Ｊ．Ｆ．  ＲｅａｄｙによるＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｌａｓｅｒｓ，  ２ｎｄ  Ｅｄ．，  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ  （１９９７）、およびＴｕｎａｂｌｅ  Ｌａｓｅｒｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ，  Ｆ．Ｊ．  Ｄｕａｒｔｅ，  ｅｄ．，  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ  （１９９５）を参照のこと。これらのレーザは、色素レーザ、半導体レーザ、光パラメータ発振器（ＯＰＯ）および自由電子レーザ（ＦＥＬ）を含む。半導体レーザは、様々な利点を提供する。色素レーザおよびＯＰＯは、動作のためにポンプレーザを必要とするが、ＦＥＬは比較的大きくかつ非常に高価である。
【０００４】
光スペクトルの赤色および近赤外線領域において有用なＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザは、これらの欠点がない。さらに、半導体レーザは、比較的高効率、小型、低重量、低消費電力、および低電圧電源により駆動可能である。半導体レーザの主要な用途は、磁気光データ記録、コンパクトデスクプレーヤ、プリンタ、および光ファイバ通信のための光源を含む。
【０００５】
商業的に使用されているＡｌｘＧａ１−ｘＡｓおよびＩｎｘＧａ１−ｘＡｓｙＰ１−ｙ半導体レーザは、温度および動作電流を変化させることにより通常調節される。しかし、これらの調節法は、獲得できる調節範囲に比較的限定され、したがって利用可能な半導体利得帯域幅を完全には利用しない。さらに、モードホッピングは、特定の波長に到達することに困難さを生じる傾向にあり、したがって調節が不連続になる可能性がある。
【０００６】
半導体媒体の広い利得帯域幅においてより大きな調節可能性を得るために、外部キャビティレーザ（ＥＣＬ）が採用されてきた。調節可能ＥＣＬは、光利得媒体（即ち、一方または両方のファセットに反射防止コーティングを備えたレーザ半導体ダイオード）、外部キャビティの自由空間モードへの利得媒体導波路の出力の結合のための光学系、１つまたは２つ以上の波長選択性フィルタ、および外部フィードバックパスを形成するための１つまたは２つ以上のミラーを含む。
【０００７】
レーザ光共振キャビティの輪郭を描く様々な方法が利用可能である。それらは、プリズム、グレーティングおよび他の重クロム酸フィルタのような反射光学系を含む。これらは、広帯域反射器として働くことができる狭帯域反射器、および反射コーティングおよび誘電性ミラーである。ＥＣＬの調節は、端反射器の特性反射波長（これは、キャビティ内部の共振波長を決定する）を変化させること、またはレーザキャビティ自体の長さを変化させることの何れかにより達成される。
【０００８】
モードホッピングを低減させるために、端反射器およびレーザキャビティ共振の波長が、好都合に比例的に変化される。この比例的変化は、比較的困難な作業であるが、一般に複雑かつ高価なフィードバックメカニズムに一般的に関係する。また、外部キャビティレーザは、一般に、低出力パワーであり、多の半導体レーザよりも典型的には大きい。光がエッジからではなく先端の表面から出てくる表面放出レーザダイオードの開発において、最近の関心事があった。
【０００９】
この特徴は、比較的容易に製造される二次元配列を伴って、半導体ウェハ上に高密度にデバイスを収めることを許容する。いくつかの表面放出レーザダイオードにおいて、レーザキャビティは、垂直であり、即ちｐ−ｎ接合の面に対して直交し、そのようなデバイスは、垂直キャビティ表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）と呼ばれる。ＶＣＳＥＬが、広範囲の波長において調節可能になると、関心はさらに実質的なものになる。
【００１０】
様々な一般的な技法が、例えば、半導体エネルギ帯、レーザキャビティの寸法、または反射器の特性を変化させることにより、そのようなレーザを同調させるために存在する。これらの技法は、温度調節、ピエゾ電気的調節、静電的調節および磁気歪み的調節を含む。熱的調節は、熱伝導および平衡に必要とされる時間のために望ましくないほどに遅い傾向にあり、所望の温度を維持するために継続的なパワーの供給を必要とし、高温における敏感なデバイス構成部品に対する潜在的なダメージのために、調節範囲が制限される。
【００１１】
ピエゾ電気的作動は、固有の材料限界による制限された調節範囲を有することに加えて、波長のシフトを維持するために高電圧を連続的に加えることを必要とする。静電的調節は、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｍａｃｈｉｎｅ  ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を使用する小型デバイスにおいて広く使用されている。例えば、Ｍ．Ｙ．  Ｌｉ  等による  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．，  Ｖｏｌ．  ３３，  Ｎｏ．  １２，  １０５１  （１９９７）および  Ｍ．Ｙ．  Ｌｉ  等によるＰｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈ．  Ｌｅｔｔ．，  Ｖｏｌ．  １０，  Ｎｏ．  １，  １８  （１９９８）を参照のこと。
【００１２】
そのような静電的調節は、しかしながら、電荷の蓄積または漏れのためにドリフトの影響を受けやすく、デバイスの状態を維持するために比較的高電圧を連続的に加えることを要求される。磁気歪み的調節は、使用可能な歪みレベルを得るために高い磁界を必要とする傾向にあり、一般にラッチ可能ではない（即ち、パワーはスイッチング後に維持されなければならない）。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、改良された調節可能なレーザデバイスが望まれており、光キャビティ媒体の比較的大きい範囲の利得帯域幅において調節可能であり、かつラッチ能力を示す半導体レーザが望まれている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面放出レーザと共に特に有用でありかつ所望のラッチ能力を示すことができる改良された調節可能レーザ構造を備えたデバイスを提供する。ラッチ能力および改良された調節性は、固定プログラム可能磁石とレーザ構造の反射器と接触している磁性体との間の磁気的引力または反発力により提供される。具体的には、本発明の調節可能レーザは、図１に示されているように、下側反射器（１６）、活性レーザ領域（１２）および上側反射器（１４）を有するレーザ構造を含む。
【００１５】
上側反射器は、活性レーザ領域に隣接して配置された非可動性反射器部分と非可動性反射器部分から間隔（２０）をおいて配置された可動反射器部分とを含む。可動反射器部分は、一般に、マイクロスケールカンチレバー構造（１８）または同様のヒンジまたはピボット構造により支持される。磁性体（２２）は、可動反射器部分の表面上または可動反射器部分に接触した表面上の何れかに配置される。
【００１６】
プログラム可能（プログラマブル）磁石（２４）は、磁性体の近くに配置される。プログラム可能磁石（２４）は、磁性体の制御された動きを誘導することができる。この動きは、可動反射器部分と非可動反射器部分との間の間隔が調節され得るように、可動反射器部分の動きを誘導する。この間隔、（即ち、可動反射器部分と非可動反射器部分との間の空隙）を調節することにより反射の位相およびこれによるレーザ出力波長が制御可能になる。
【００１７】
レーザ活性領域の出力を調節するために、磁気力を本発明が使用することは、通常の調節プロセスよりもいくつかの利点を提供する。例えば、熱的調節とは異なり、磁力は、比較的速く、ラッチ可能であり、デバイス構成部品にダメージを与える可能性を生じない。ピエゾ電気的作動と異なり、固有的材料限界が実質的に無視でき、磁力で誘導された動きは、ラッチ可能である。静電的調節に伴うドリフトは、この発明において防止され、かつ一定電圧を常に必要とはされない。さらに、大きな磁界および磁気歪み的調節の典型的な非ラッチ能力も防止される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
レーザに対して最大の連続的調節範囲を提供する調節メカニズムは、ファブリペロー調節キャビティの有効長を機械的に変化させるアプローチである。例えば、Ｆ．  Ｓｕｇｉｈｗｏ  等による  ”Ｌｏｗ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  ｔｕｎａｂｌｅ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒｓ  ｗｉｔｈ  １９．１ｎｍ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｒａｎｇｅ”，  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  ７０，  Ｎｏ．  ５，  ５４７  （１９９７）  を参照のこと。
【００１９】
この機械的調節は、一般に、ファブリペローキャビティの一方または両方の反射器に対して感知レバーまたはピボットまたはヒンジサポートのようなマイクロメカニカル構造を収容しかつ静電的に配置することにより、実際に具現化される。本発明は、そのようなマイクロメカニカル構造を使用するレーザを調節するための新規な磁力アプローチに関し、これにより本発明は、静電的調節よりもドリフトの影響を受けることが少なく、パワーを維持する必要なしにシフトされた状態を維持する能力、即ちラッチ能力を有する。
【００２０】
図１は、本発明による調節可能レーザデバイスの一例を示す。このデバイスは、活性レーザ領域１２を含むレーザ構造および上側および下側反射器１４，１６を支持する基板１０を含む。上側および下側は、説明のためにのみ使用され、本発明を特定の幾何学的配置に限定するものではない。下側反射器１４の一部は、感知レバー構造１８への取り付けのために可動であり（可動反射器部分）、この部分は、典型的には、上側反射器の残りの部分（非可動反射器部分）からギャップを介して配置されることにより、調節可能ギャップ２０を形成する。
【００２１】
磁性体２２は、薄膜または厚膜（望ましい場合は、バッファレイヤーと共に）堆積され、または通常の技法により、上側反射器１４の可動部分に、その上の何れかの場所において接合される。磁性体２２は、望ましくは光パスを妨げることがないように配置される。固定プログラム可能磁石２４は、印可される磁界に依存して変化する大きさの磁力を提供するために、磁性体２２に近接して配置される。
【００２２】
活性レーザ領域１２からの出力に対して光パスが妨げられないようにするために、プログラム可能磁石２４および／または何れかの支持構造中の磁性体２２にウインドウまたはホールを提供することが可能である。磁力は、一般に、軟磁性体が使用される場合引力を有し、Ｎｄ−Ｆｅ−ＢまたはＳｍ−Ｃｏのような硬磁性体が使用される場合、反発力を有することができる。
【００２３】
１つまたは２つ以上の電磁石（ソレノイド）２６が、プログラム可能磁石２４において残留磁化を変化させるために、十分な磁界を提供するために、磁石２４に隣接して配置される。動作において、プログラム可能磁石２４は、プログラム可能磁石２４中の残留磁化により決定される力で、磁性体２２と引き合いまたは反発する。この残留磁化は、ソレノイド２６から印可されるパルス磁界により制御される。カンチレバー上の磁性体２２と固定プログラム可能磁石２４の極との間の磁力の変化は、カンチレバー１８を反らせて、ギャップ２０の間隔を変化させる。
【００２４】
このギャップ２０の間隔の変化は、空気とカンチレバーとの界面からの反射の位相を変化させ、構造体のファブリペロー波長を変化させ、レーザ出力の選択的な波長調節を導く。本発明により、両方の反射器を調節することも可能である。また、反射器の可動部分上の磁性体をプログラム可能とすることも、追加的なソレノイド制御を使用することにより可能であり、そのような構成は、ラッチ能力を改善するために望ましい。
【００２５】
磁性体を可動反射器部分の表面上に直接的に配置すること、または可動反射器部分に接触する表面上に配置することが可能である。これは、磁性体の動きが、可動反射器部分の動きを誘導することを意味する。例えば、図２に示されているように、磁性体のフォイル４２を例えば利用可能な接合領域を増大させるために、拡張部３９に接合または堆積させることができる。
【００２６】
そのような拡張部が、カンチレバーまたは同様の構造からまたはその一部から分離されることが可能である。図１におけるものと同様に、図２のデバイスは、支持基板３０、活性領域３２を有するレーザ構造、上側および下側反射器３４，３６、固定プログラム可能磁石４４およびソレノイド４６をさらに含む。上側反射器３４はギャップ４０により分離された可動部分および非可動部分を有する。
【００２７】
磁性体は、特定の用途に依存して、所望の軟磁性、永久磁性、または半硬質プログラム可能磁気特性を示すいずれかの適切な材料である。例としては、Ｆｅ，ＮｉおよびＣｏ、パーマロイ（８０Ｎｉ−２０Ｆｅ）のような高透磁率材料またはＮｄ−Ｆｅ−ＢまたはＳｍ−Ｃｏのような高保持性材料がある。所定のタイプのガーネット結晶のような光学的に透明な材料を使用することも可能である。
【００２８】
カンチレバーは、必要なスプリングのような特性を示す何れかの適切な材料から作られる。カンチレバーは、望ましくは、シリコンからなり、例えば円形、正方形または矩形の断面のいかなる適切な形状でもよい。カンチレバーの寸法および形状は、所定の強さの磁界に対しての反りの量を決定する所望の堅さを得るように選択される。
【００２９】
空隙の所望の調節を提供する他の適切な構造、例えばヒンジまたはピボット構造も可能である。そのようなマイクロメカニカル構造を作るリソグラフィ技法が知られており、典型的には、犠牲層を形成し、後にエッチングして、カンチレバーまたは他の独立構造を残す。例えば、Ｗ．Ｌ．  Ｆａｎｇ  によるＪ．  Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ  ＆  Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  Ｖｏｌ．  ８，  Ｎｏ．  ４，  ２６３  （１９９８）  および  Ｔａｙｅｌａｔｉ  等による  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔ．，  Ｖｏｌ．  ３４，  Ｎｏ．  １，  ７４  （１９９８）  を参照のこと。
【００３０】
本発明は、トップまたはボトムエミッティングレーザ、特にバーチカルキャビティサーフェスエミッティングレーザに有用である。活性レーザ領域は、いかなる適切なレージング材料も使用可能であるが、一般に、Ａｌ１−ｘＧａｘＡｓ（７８０−８８０ｎｍレーザのために）、Ｉｎ１−ｘＧａｘＡｓ１−ｙＰｙ（１１５０−１６５０ｎｍレーザのために）、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（６３０−６８０ｎｍレーザのために）およびＩｎ１−ｘＧａｘＡｓ（９８０ｎｍレーザのために）のようなＩＩＩ−Ｖ族半導体加工物に基づく。
【００３１】
半導体レーザ材料は、一般に、分子ビームエピタキシーまたは気相エピタキシーのような注意深く制御されたエピタキシャル成長技法により、基板上に、薄い層に、典型的には数マイクロメートルの厚さに成長される。そのような成長技法は、高い完全さおよび特定の組成で単一の結晶層の体積を可能にする。
【００３２】
望ましくは、活性領域は、量子井戸を含む。量子井戸レーザ構造は、量子井戸を有しないデバイスよりも、低いしきい値電流およびより高い出力パワーを提供する。例えば、Ｊ．Ｆ．  Ｒｅａｄｙによる上記の文献を参照のこと。この技術分野において知られているように、量子井戸は、より大きなバンドギャップ値を有する２つの層の間にある非常に薄い層の半導体材料である。１つの例は、ＡｌＧａＡｓ層間のＧａＡｓである。層が例えば２０ｎｍ以下のように十分に薄い場合、電子の量子機械特性が示され、これらの特性は、材料のエネルギレベル構造を変化させる。
【００３３】
量子井戸材料の特性は、同じ組成のバルク半導体のものと異なる。具体的には、量子井戸材料の特性は、より大きなバンドギャップの層により形成されたポテンシャル移動におけるキャリアの閉じこめにより影響される。この閉じ込めは、利得係数を増大させ、かつレーザデバイスに対するしきい値電流を低減させる。量子井戸デバイスが、単一の量子井戸または多数の降板する薄い層の高バンドギャップ材料および低バンドギャップ材料を備えた複数の量子井戸を含むことが可能である。複数の量子井戸構造は、時々超格子と呼ばれる。
【００３４】
上側および下側の反射器は、典型的には、誘電体または半導体の分散ブラッグ反射器（ＤＢＲ）である。反射コーティングおよび誘電性ミラーも使用可能である。半導体ＤＢＲは、誘電性反射器よりもいくつかの望ましい特質、例えば、空隙の変化に対してより高い感度（５ないし１０倍）のレーザ波長を示し、より大きな調節範囲、容易さ、精度および使用されるエピタキシャル技法による製造の再現性、および予測可能な材料および機械的特性を与える。
【００３５】
例えば、Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｏｎ等によるＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈ．  Ｌｅｔｔ．，  Ｖｏｌ．  ９，  ７２５  （１９９７）および  Ｍ．Ｃ．  ｌａｒｓｏｎ  等によるＡｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．，  Ｖｏｌ．  ６８，  ８９１  （１９９８）を参照こと。特に、大きな自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）半導体ＤＢＲは、熱酸化のような技法で、ＡｌＧａＡｓ系からの材料の層を使用して文献中に報告されてきた。この技術分野において知られているように、自由スペクトル範囲は、レーザの２つのファブリペローモード間の波長分離である。例えば、Ｍ．Ｈ．  ＭａｃＤｏｕｇａｌ等によるＥｌｅｃｔｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．，  Ｖｏｌ．  ３０，  １１４７  （１９９４）を参照のこと。
【００３６】
プログラム可能な磁石材料は、適切な特性を提供する何れかの材料である。望ましくは、プログラム可能な磁石は、パルス磁界により修正可能な磁気特性を有する材料を含む。適切な磁石の例は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ（アルニコ），Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ（Ｃｕｎｉｆｅ），Ｃｏ−Ｆｅ−Ｖ（Ｖｉｃａｌｌｏｙ），低保持力希土類コバルト（例えば、Ｓｍ−Ｃｏ）またはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石、およびＢａフェライトまたはＳｒフェライト磁石を含む。
【００３７】
プログラム可能な磁石に対する保持力の範囲は、典型的には、ソレノイドパルス磁界を使用する再磁化によるプログラムの容易さを改善するために、典型的には５００Ｏｅより低く、望ましくは１００Ｏｅより低い。保持力は、残留磁化の安定性を維持するため、および漂遊磁界により生じる減磁に対する安定性を維持するために、典型的には１０Ｏｅを超え、望ましくは３０Ｏｅを超える。
【００３８】
磁界が取り除かれたときの所望の磁化のラッチ能力のために、プログラム可能な磁石は、望ましくは、少なくとも０．８５、望ましくは少なくとも０．９０、より望ましくは少なくとも０．９５の角形比（残留磁化／飽和磁化）を有する方形の磁化ヒステリスループを示す。制御を改善するために、ループは、例えば米国特許出願０９／０２０２０６および０９／０９７５４９に示されているように、望ましくは、Ｈｃの少なくとも５０％歪められる。
【００３９】
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ，Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ，Ｃｏ−Ｆｅ−Ｖのような機械的に延性がありかつ容易に成形可能であり、または機械加工可能な磁石合金は、例えば棒のような所望の構造に成形することが特に望ましい。Ｓｍ−ＣｏまたはＮｄ−Ｆｅ−Ｂのような比較的高い保持力（例えば、Ｈｃ＞１０００Ｏｅ）を有する安定な永久磁石は、低い磁界を使用して残留磁化を再プログラミングすることをより困難にする傾向がある。
【００４０】
本発明の調節可能レーザにおいて得られる調節範囲は、その有効キャビティ長により決定されるレーザ構造の自由スペクトル範囲である。出力波長を、所望の範囲に調節することが可能であり、例えば、少なくとも２０ｎｍの全範囲、任意には少なくとも４０ｎｍの全範囲を提供する設計が可能である。より小さな範囲も可能であり、特定の用途により、いくつかの場合に望ましいことがある。
【００４１】
所望の結果を得るために、磁性体をカンチレバーまたは他の構造上に配置することが可能である。例えば、図３において、磁性体６２は、カンチレバー支持体により近い位置において、カンチレバー５８のアームに取り付けられている。これは、プログラム可能な磁石６４およびソレノイド６６による磁性体６２の所定の位置ずれに対するギャップ６０の間隔のより大きな変化を与える。前述の実施形態におけるように、図３のデバイスは、支持基板５０、活性領域５２および上側および下側反射器５４，５６を含むレーザ構造をさらに含む。
【００４２】
カンチレバーの反りが、調節範囲即ちレーザ性能に有害な影響を与える損失を導く可能性のあることにより、上側反射器を傾けることが可能である。図４は、そのような傾き損失が低減される構成を示す。具体的には、別個のセットのソレノイド７８，７９を有する２つの独立にプログラム可能な磁石７６および７８が、傾きを低減または防止するために使用される。変化する量の磁力が、カンチレバー７０の拡張部７１上に配置された磁性体７４，７５に加えられる。拡張部は、上側反射器の可動部分７２上に配置されており、傾きを補正するモーメントを生じる。より大きな傾きの制御を提供するために、２つよりも多い独立に調節可能な磁石を使用することも可能である。
【００４３】
本発明において、特定の波長をラッチすることが可能である。具体的には、ソレノイドにパルス即ち短期間の電流が作動のために加えられた後、可動磁性体は、磁力とカンチレバー構造における応力との間の平衡により決定される所定位置にラッチされ、電気的パワーは、連続的に供給される必要はもはやなかった。そのようなラッチングは、上述した歪んだヒステリシスループを有するプログラム可能な磁石を使用することにより、一実施形態において得られた。
【００４４】
例えば、７０ＯｅのＨｃを有する方形Ｍ−Ｈループを得るためにＦｅ−２８％Ｃｒ−７％Ｃｏ合金のＭ−Ｈループが変形一定化され、０．１８０”の直径および４”の長さの寸法が、〜６０Ｏｅだけ歪められて、図５に近似的に示されたＭ−Ｈループを作った。Ｈ１およびＨ２の印可された磁界に対して、対応する磁化は、磁界が除去された後にラッチ可能に維持されて、誘起されたたわみε１およびε２が、ラッチ可能に維持された。
【００４５】
したがって、デバイスは、連続的なパワーなしに動作可能である。ラッチされた動き、即ち印可磁界が除去された後に提供される動きは、磁界の印可中に提供される動きの少なくとも８５％であり、望ましくは少なくとも９０％であり、より望ましくは少なくとも９５％である。そのようなラッチされた状態からのデバイスの調節のために、プログラム可能な磁石の磁化を変化させることにより、たわみを変化させて、再びラッチされる。
【００４６】
この変化および再ラッチは、印可磁界を増大させることによりまたは消磁してかつ新しい磁界レベルまで再磁化することにより得られる。ソレノイドを使用するプログラム可能な磁石の磁化のために、パルス磁界（ソレノイド中のパルス電流）が、デバイスの高速低パワー動作のために便利に使用される。パルス磁界の望ましい期間またはスピードは、典型的には１０−１０−６秒の範囲、望ましくは１０−１−１０−４秒の範囲である。印可電流パルスの形状は、サイン波、方形波、台形波、三角波、不規則波であってもよい。ソレノイドは単一のソレノイドまたは独立の制御を有する２つ以上のセグメントを含んでいてもよい。
【００４７】
本発明の調節可能かつ任意的にラッチ可能なレーザデバイスは、光通信システムを含む様々な用途において有用である。例えば、図６は、本発明の同調可能レーザ源を含むＷＤＭ光ネットワークのための多波長レーザ源を示す。調節可能レーザの各々は、個々の調節可能なレーザの波長範囲内の何れか１つの個別の波長レーザ（“ＤＬ”）が故障した場合、バックアップ源として働くことが可能であり、ネットワーク信頼性を向上させる。
【００４８】
また、ネットワーク過付加の場合、これらの調節可能なレーザは、現在使用されている波長と異なる波長をオンディマンドで提供することが可能であり、これにより、情報伝達容量およびネットワークのハードウェア利用を改善する。本発明の調節可能レーザデバイスは、必要な場合、非ラッチの連続的調節モードにおいても使用可能であり、例えば、ネットワーク管理、診断およびトラブルシューティングのような用途のために、波長チャネル追加／ドロップモジュール、フィルタ等のような波長特定デバイスの動作を監視するために、レーザ波長の範囲をスキャニングする用途に使用可能である。
【００４９】
そのような結果は、例えば、プログラム可能磁石を軟質磁石で置き換え、連続的なスキャニングを可能にすることにより達成される。そのような可変レーザ源は、レーザスキャナ、光ファイバイメージディスプレイシステム、および材料の表面処理のためのレーザ処理装置および例えば光反射または吸収の変化する表面光特性を有するデバイスによる強化された光学的文字認識のような広い用途においても有用である。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、改良された調節可能なレーザデバイスが望まれており、光キャビティ媒体の比較的大きい範囲の利得帯域幅において調節可能であり、かつラッチ能力を示す半導体レーザを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による調節可能レーザデバイスを示す図。
【図２】本発明の別の実施形態による調節可能レーザデバイスを示す図。
【図３】本発明のさらに別の実施形態による調節可能レーザデバイスを示す図。
【図４】本発明の追加的な実施形態による調節可能レーザデバイスを示す図。
【図５】本発明において有用なプログラム可能磁石の特性を示す図。
【図６】波長分割多重光ネットワークにおける本発明による調節可能レーザデバイスの使用を示す図。
【符号の説明】
１０  基板
１２  活性レーザ領域
１４，３４，５４  上側反射器
１６，３６，５６  下側反射器
１８，、５８，７０  カンチレバー
２０，４０，６０  ギャップ
２２  磁性体
２４，４４，６４  プログラム可能磁石
２６，４６，６６  ソレノイド
３２，５２  活性領域
３９  拡張部
４２  磁性体のフォイル
６２，７４，７５  磁性体
７１  拡張部
７２  可動部分
７６，７７  プログラム可能磁石
７８，７９  ソレノイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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