【手続補正書】
【提出日】平成28年2月5日(2016.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モード同期半導体レーザ素子、及び、モード同期半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が入出射される分散補償光学系から構成されたモード同期半導体レーザ素子組立体、並びに、
モード同期半導体レーザ素子組立体から出射されたレーザ光を増幅する、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体層の積層構造体から成る半導体光増幅器、
から構成されている半導体レーザ装置組立体。
【請求項２】
半導体光増幅器へ入射するレーザ光のパルス時間幅をτ1、半導体光増幅器から出力されるレーザ光のパルス時間幅をτ2としたとき、τ1＞τ2であり、且つ、半導体光増幅器の駆動電流値が高い程、τ2の値が小さくなる請求項１に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項３】
半導体光増幅器から出力されるレーザ光の光スペクトル幅は４．５ＴＨｚ以上である請求項１又は請求項２に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項４】
半導体光増幅器の駆動電流密度は５×１０3アンペア／ｃｍ2以上である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項５】
半導体光増幅器の光閉込め係数は３％以下である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項６】
半導体光増幅器へ入射するレーザ光の光スペクトル幅に対して、半導体光増幅器から出力されるレーザ光の光スペクトル幅が、２．５ＴＨｚ以上増加する請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項７】
モード同期半導体レーザ素子は、ピークパワーの光密度が１×１０10ワット／ｃｍ2以上であり、且つ、キャリア密度が１×１０19／ｃｍ3以上である電流注入型のモード同期半導体レーザ素子である請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項８】
分散補償光学系における群速度分散値は負である請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項９】
半導体光増幅器へ出射されるレーザ光のパルス時間幅が最小値となる群速度分散値あるいはその近傍において動作させられる請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項１０】
分散補償光学系の群速度分散値を、第１の所定値ＧＶＤ1から第２の所定値ＧＶＤ2（但し、｜ＧＶＤ1｜＜｜ＧＶＤ2｜）まで単調に変化させたとき、モード同期半導体レーザ素子組立体から出射され、半導体光増幅器に入射するレーザ光のパルス時間幅は、減少し、極小値ＰＷminを超えて増加する請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項１１】
半導体光増幅器へ出射されるレーザ光のパルス時間幅が極小値ＰＷminとなるときの分散補償光学系の群速度分散極小値をＧＶＤminとし、分散補償光学系の群速度分散値が負の第１の所定値ＧＶＤ1であるときのレーザ光のパルス時間幅をＰＷ1、分散補償光学系の群速度分散値が負の第２の所定値ＧＶＤ2であるときのレーザ光のパルス時間幅をＰＷ2としたとき、
（ＰＷ1−ＰＷmin）／｜ＧＶＤmin−ＧＶＤ1｜
≧２×（ＰＷ2−ＰＷmin）／｜ＧＶＤ2−ＧＶＤmin｜
但し、
｜ＧＶＤ1／ＧＶＤmin｜＝０．５
｜ＧＶＤ2／ＧＶＤmin｜＝２
を満足する請求項１０に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項１２】
半導体光増幅器へ出射されるレーザ光のパルス時間幅が最小値ＰＷminとなる群速度分散極小値ＧＶＤminあるいはその近傍において動作させられる請求項１０又は請求項１１に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項１３】
半導体光増幅器に入射するレーザ光の主発振周波数に対する雑音成分は−６０ｄＢ以下である請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項１４】
モード同期半導体レーザ素子組立体から出力されるレーザ光は、周波数チャープが負であり、パルス時間幅が０．５ピコ秒以下である請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項１５】
モード同期半導体レーザ素子は、レーザ光の繰返し周波数が１ＧＨｚ以下である請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項１６】
モード同期半導体レーザ素子は可飽和吸収領域を有する請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項１７】
モード同期半導体レーザ素子は、
ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１導電型を有する第１化合物半導体層、
ＧａＮ系化合物半導体から成る第３化合物半導体層、及び、
ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１導電型とは異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層、
が、順次、積層されて成る積層構造体を有する請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項１８】
モード同期半導体レーザ素子から出射されたレーザ光は、分散補償光学系に入射され、
分散補償光学系に入射したレーザ光の一部は、分散補償光学系から出射され、モード同期半導体レーザ素子に戻され、分散補償光学系に入射したレーザ光の残りは、半導体光増幅器に入射する請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項１９】
モード同期半導体レーザ素子組立体から出射されたレーザ光に対して光スペクトルを整形する光スペクトル整形手段を更に備えており、整形後のレーザ光が半導体光増幅器に入射する請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【請求項２０】
光スペクトル整形手段は、誘電多層膜から構成されたバンドパスフィルタから成り、
モード同期半導体レーザ素子組立体から出射されたレーザ光は、バンドパスフィルタを複数回、通過する請求項１９に記載の半導体レーザ装置組立体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の半導体レーザ装置組立体において、モード同期半導体レーザ素子は可飽和吸収領域を有する構成とすることができる。尚、従来の光励起型のモード同期半導体レーザ素子では発振特性を制御するのに半導体可飽和吸収体（ＳＥＳＡＭ）の温度特性を利用するが、可飽和吸収領域を有する形態にあっては、可飽和吸収領域への逆バイアス電圧Ｖsa、及び、分散補償光学系の群速度分散値に基づき発振特性を制御することができるので、発振特性の制御が容易である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
あるいは又、分散補償光学系は、対向して配置された第１の透過型体積ホログラム回折格子及び第２の透過型体積ホログラム回折格子から成り、各透過型体積ホログラム回折格子において、レーザ光の入射角φinと１次の回折光の出射角φoutとは略等しい形態とすることができる。具体的には、例えば、
０．９５≦φin／φout≦１．００
である。尚、このような分散補償光学系を、便宜上、『第２の態様に係る分散補償光学装置』と呼ぶ。また、第１の態様あるいは第２の態様に係る分散補償光学装置を総称して、『分散補償光学装置等』と呼ぶ場合がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
第１の態様に係る分散補償光学装置にあっては、モード同期半導体レーザ素子からのレーザ光が入射する第１の透過型体積ホログラム回折格子において、１次の回折光の出射角φoutはレーザ光の入射角φinよりも大きいことが、透過型体積ホログラム回折格子による角度分散を大きくするといった観点から好ましい。そして、この場合、第１の透過型体積ホログラム回折格子からの１次の回折光が入射する第２の透過型体積ホログラム回折格子にあっては、１次の回折光の出射角φoutはレーザ光の入射角φinよりも小さい構成とすることができる。尚、第１の透過型体積ホログラム回折格子におけるレーザ光の入射角φinと、第２の透過型体積ホログラム回折格子における１次の回折光の出射角（回折角）φoutとは等しく、且つ、第１の透過型体積ホログラム回折格子における１次の回折光の出射角（回折角）φoutと、第２の透過型体積ホログラム回折格子における１次の回折光の入射角φinとは等しいことが好ましい。後述する分散補償光学装置等−Ａ〜分散補償光学装置等−Ｄにおいても同様である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５３】
製作したモード同期半導体レーザ素子１０の第２電極６２の第１部分６２Ａと第２部分６２Ｂとの間の電気抵抗値を４端子法にて測定した結果、分離溝６２Ｃの幅が２０μｍのとき、第２電極６２の第１部分６２Ａと第２部分６２Ｂとの間の電気抵抗値は１５ｋΩであった。また、製作したモード同期半導体レーザ素子１０において、第２電極６２の第１部分６２Ａから発光領域４１を経由して第１電極６１に直流電流を流して順バイアス状態とし、第１電極６１と第２電極６２の第２部分６２Ｂとの間に逆バイアス電圧Ｖsaを印加することによって可飽和吸収領域４２に電界を加えることで、セルフ・パルセーション動作させることができた。即ち、第２電極６２の第１部分６２Ａと第２部分６２Ｂとの間の電気抵抗値は、第２電極６２と第１電極６１との間の電気抵抗値の１０倍以上であり、あるいは又、１×１０2Ω以上である。従って、第２電極６２の第１部分６２Ａから第２部分６２Ｂへの漏れ電流の流れを確実に抑制することができる結果、発光領域４１を順バイアス状態とし、しかも、可飽和吸収領域４２を確実に逆バイアス状態とすることができ、確実にシングルモードのセルフ・パルセーション動作を生じさせることができた。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６４】
尚、使用するプリズムを１つとすることも可能である。この場合、プリズムを通過した光を部分反射鏡に入射させ、且つ、モード同期半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の光をこの部分反射鏡に集光させる。部分反射鏡が反射する光を同じ光路を通じてプリズムに戻すことで、プリズムを２つ設けたと同じ効果が得られる。分散補償量は、プリズムと部分反射鏡との間の距離を変えることで変化させることができる。尚、この場合、部分反射鏡から出射される光は発散光であるため、共振器外に、光束をコリメートする手段を設けることが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８２】
実施例４の分散補償光学装置にあっては、式（８）が示す空間分散の波長依存性を超短パルスの圧縮・伸長に利用する。また、高いスループットは、透過型体積ホログラム回折格子の回折効率によって決定される。そして、回折効率ηは、次の式（９）で近似することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８４】
ここで、ｓｉｎ2の項は、屈折率変調度Δｎと透過型体積ホログラム回折格子を構成する回折格子部材の厚さＬから決まる入射レーザ光と回折光の結合定数であり、Ｓｉｎｃ2の項は、ブラッグの回折条件から波長がずれた場合の回折効率の変化に対応する（非特許文献３参照）。このうち、回折波長の帯域は、透過型体積ホログラム回折格子内で許容される逆格子ベクトルの広がりによって決定される。入射波長の変化に伴う波数ベクトルの差Δｋは、次の式（１０）で与えられる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９０】
次に、式（１２）から、必要とされる要件を満たす透過型体積ホログラム回折格子の条件を求める。ここで、式（１２）は、２つの関数の積として記述され、屈折率変調度Δｎに伴う回折効率を示すｓｉｎ2に比例する項、及び、入射レーザ光と回折光の波数ベクトルの差に依存するＳｉｎｃ2に比例する項から構成されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９６】
ここで、「０．５５３」は、上記のＳｉｎｃ2の項が０．９以上となるための値である。これより、必要とされる波長λにおける帯域（パルス圧縮／伸長の対象であるレーザ光の光スペクトル幅）Δλを満たすための透過型体積ホログラム回折格子を構成する回折格子部材の厚さＬ及び屈折率Ｎの条件が、次の式（１５）あるいは式（Ａ）のように導出される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０７】
（Ｂ）大きな空間分散に関して
小型の分散補償光学装置を構成するには、透過型体積ホログラム回折格子による角度分散を大きくする必要がある。角度分散を大きくするには、式（８）で与えられる波長に対する角度分散依存性を大きくする必要がある。屈折率変調度Δｎの周期Ｐと同じ刻線を有する刻線型の回折格子の角度分散は、次の式（２０）で与えられる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０９】
式（２０）と式（８）とを比較すると、透過型体積ホログラム回折格子では角度分散が１／（２Ｎ）程度小さくなることが分かる。そこで、刻線型の回折格子と比較して１／３程度の空間分散が得られる条件として、
ｓｉｎ（θin）＋ｓｉｎ（θout）≧１
について考える。この角度の条件を、
｛１−ｃｏｓ（θin＋θout）｝／ｃｏｓ（θout）
の条件に換算すると、次の式（２１）のように近似することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１１】
この条件と前述の式（１５）あるいは式（１９）とを対応させると、透過型体積ホログラム回折格子を構成する回折格子部材の厚さＬの条件として、波長帯域による記述に基づく場合、式（２２）が得られ、パルス時間幅による記述に基づく場合、式（２３）が得られる。尚、この条件は、Ｓｉｎｃ2項におけるパルス時間幅と厚さＬの条件である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２０】
以下に、φin≒φout，θin≒θoutの場合における透過型体積ホログラム回折格子の回折効率についての計算例を示す。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２４】
以上のように屈折率変調度Δｎの条件を、適宜、選ぶことにより、所望の波長の所望の回折角において回折効率９０％以上の透過型体積ホログラム回折格子を実現することができる。そして、これを用いることで、以下の実施例において説明する分散補償光学装置全体のスループットを８０％以上にすることが可能となる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２６６】
［表７］
第２化合物半導体層９２
ｐ型ＧａＮコンタクト層（Ｍｇドープ）９４
第２クラッド層（ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ層（Ｍｇドープ））９２Ｃ
第２光ガイド層（ｐ型Ａｌ0.01Ｇａ0.99Ｎ層（Ｍｇドープ））９２Ｂ
ｐ型Ａｌ0.20Ｇａ0.80Ｎ電子障壁層（Ｍｇドープ）９２Ａ
活性層９３
ＧａＩｎＮ量子井戸活性層９３
（井戸層：Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ／障壁層：Ｇａ0.98Ｉｎ0.02Ｎ）
第１化合物半導体層９１
第１−Ｂ光ガイド層（ｎ型ＧａＮ層）９１Ｂ2
高屈折率層（ｎ型Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ高屈折率層）９９
第１−Ａ光ガイド層（ｎ型ＧａＮ層）９１Ｂ1
第１クラッド層（ｎ型Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎ層）９１Ａ
但し、
井戸層（２層）：１０ｎｍ［ノン・ドープ］
障壁層（３層）：１２ｎｍ［ドーピング濃度（Ｓｉ）：２×１０18ｃｍ-3］
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２６７】
図３８に、第２クラッド層９２Ｃ、第２光ガイド層９２Ｂ、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層９２Ａ、活性層９３、第１−Ｂ光ガイド層９１Ｂ2、高屈折率層９９、第１−Ａ光ガイド層９１Ｂ1、第１クラッド層９１Ａにおける屈折率分布及び光場強度のプロファイルを計算した結果を示す。高屈折率層９９の存在によって、光場強度が第１クラッド層９１Ａ側に移動していることが判る。尚、図３８の横軸は、ｐ型ＧａＮコンタクト層（Ｍｇドープ）９４と第２電極６２との界面からの距離を表す。また、図３９に、高屈折率層９９の厚さを３０ｎｍ及び５０ｎｍとして、第１−Ｂ光ガイド層９１Ｂ2の厚さを変化させたときの光閉込め係数を計算にて求めた結果を示す。図３９から、第１−Ｂ光ガイド層９１Ｂ2の厚さを０．２５μｍ以上とすることで、低い光閉込め係数を達成することができることが判る。また、種々の解析の結果、高屈折率層９９の厚さは５０ｎｍ以下であることが、半導体光増幅器から出力される光ビームのマルチビーム化を確実に抑制するといった観点から望ましく、また、ＩｎＧａＮから成る高屈折率層９９におけるＩｎの原子％が５％未満であることが、半導体光増幅器から出力される光ビームのマルチビーム化を確実に抑制するといった観点から望ましいことが判明した。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２７７】
発光領域４１や可飽和吸収領域４２の数は１に限定されない。１つの第２電極の第１部分６２Ａと２つの第２電極の第２部分６２Ｂ1，６２Ｂ2とが設けられたモード同期半導体レーザ素子（マルチセクション型（多電極型）のモード同期半導体レーザ素子）の模式的な端面図を図４０に示す。図４０に示すモード同期半導体レーザ素子にあっては、第１部分６２Ａの一端が、一方の分離溝６２Ｃ1を挟んで、一方の第２部分６２Ｂ1と対向し、第１部分６２Ａの他端が、他方の分離溝６２Ｃ2を挟んで、他方の第２部分６２Ｂ2と対向している。そして、１つの発光領域４１が、２つの可飽和吸収領域４２1，４２2によって挟まれている。あるいは又、２つの第２電極の第１部分６２Ａ1，６２Ａ2と１つの第２電極の第２部分６２Ｂとが設けられたモード同期半導体レーザ素子の模式的な端面図を図４１に示す。このモード同期半導体レーザ素子にあっては、第２部分６２Ｂの端部が、一方の分離溝６２Ｃ1を挟んで、一方の第１部分６２Ａ1と対向し、第２部分６２Ｂの他端が、他方の分離溝６２Ｃ2を挟んで、他方の第１部分６２Ａ2と対向している。そして、１つの可飽和吸収領域４２が、２つの発光領域４１1，４１2によって挟まれている。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２８０】
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《半導体レーザ装置組立体》
モード同期半導体レーザ素子、及び、モード同期半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が入出射される分散補償光学系から構成されたモード同期半導体レーザ素子組立体、並びに、
モード同期半導体レーザ素子組立体から出射されたレーザ光を増幅する、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体層の積層構造体あるいはワイドギャップ半導体層の積層構造体から成る半導体光増幅器、
から構成されている半導体レーザ装置組立体。
［Ａ０２］半導体光増幅器へ入射するレーザ光のパルス時間幅をτ1、半導体光増幅器から出力されるレーザ光のパルス時間幅をτ2としたとき、τ1＞τ2であり、且つ、半導体光増幅器の駆動電流値が高い程、τ2の値が小さくなる［Ａ０１］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ０３］半導体光増幅器から出力されるレーザ光の光スペクトル幅は４．５ＴＨｚ以上である［Ａ０１］又は［Ａ０２］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ０４］半導体光増幅器の駆動電流密度は５×１０3アンペア／ｃｍ2以上である［Ａ０１］乃至［Ａ０３］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ０５］半導体光増幅器の光閉込め係数は３％以下である［Ａ０１］乃至［Ａ０４］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ０６］半導体光増幅器へ入射するレーザ光の光スペクトル幅に対して、半導体光増幅器から出力されるレーザ光の光スペクトル幅が、２．５ＴＨｚ以上増加する［Ａ０１］乃至［Ａ０５］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ０７］モード同期半導体レーザ素子は、ピークパワーの光密度が１×１０10ワット／ｃｍ2以上であり、且つ、キャリア密度が１×１０19／ｃｍ3以上である電流注入型のモード同期半導体レーザ素子である［Ａ０１］乃至［Ａ０６］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ０８］分散補償光学系における群速度分散値は負である［Ａ０１］乃至［Ａ０７］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ０９］半導体光増幅器へ出射されるレーザ光のパルス時間幅が最小値となる群速度分散値あるいはその近傍において動作させられる［Ａ０１］乃至［Ａ０７］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ１０］分散補償光学系の群速度分散値を、第１の所定値ＧＶＤ1から第２の所定値ＧＶＤ2（但し、｜ＧＶＤ1｜＜｜ＧＶＤ2｜）まで単調に変化させたとき、モード同期半導体レーザ素子組立体から出射され、半導体光増幅器に入射するレーザ光のパルス時間幅は、減少し、極小値ＰＷminを超えて増加する［Ａ０１］乃至［Ａ０７］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ１１］半導体光増幅器へ出射されるレーザ光のパルス時間幅が極小値ＰＷminとなるときの分散補償光学系の群速度分散極小値をＧＶＤminとし、分散補償光学系の群速度分散値が負の第１の所定値ＧＶＤ1であるときのレーザ光のパルス時間幅をＰＷ1、分散補償光学系の群速度分散値が負の第２の所定値ＧＶＤ2であるときのレーザ光のパルス時間幅をＰＷ2としたとき、
（ＰＷ1−ＰＷmin）／｜ＧＶＤmin−ＧＶＤ1｜
≧２×（ＰＷ2−ＰＷmin）／｜ＧＶＤ2−ＧＶＤmin｜
但し、
｜ＧＶＤ1／ＧＶＤmin｜＝０．５
｜ＧＶＤ2／ＧＶＤmin｜＝２
を満足する［Ａ１０］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ１２］半導体光増幅器へ出射されるレーザ光のパルス時間幅が最小値ＰＷminとなる群速度分散極小値ＧＶＤminあるいはその近傍において動作させられる［Ａ１０］又は［Ａ１１］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ１３］半導体光増幅器に入射するレーザ光の主発振周波数に対する雑音成分は−６０ｄＢ以下である［Ａ１０］乃至［Ａ１２］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ１４］モード同期半導体レーザ素子組立体から出力されるレーザ光は、周波数チャープが負であり、パルス時間幅が０．５ピコ秒以下である［Ａ０１］乃至［Ａ１３］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ１５］モード同期半導体レーザ素子は、レーザ光の繰返し周波数が１ＧＨｚ以下である［Ａ０１］乃至［Ａ１４］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ１６］モード同期半導体レーザ素子は可飽和吸収領域を有する［Ａ０１］乃至［Ａ１５］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ１７］モード同期半導体レーザ素子は、
ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１導電型を有する第１化合物半導体層、
ＧａＮ系化合物半導体から成る第３化合物半導体層、及び、
ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１導電型とは異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層、
が、順次、積層されて成る積層構造体を有する［Ａ０１］乃至［Ａ１６］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ１８］モード同期半導体レーザ素子から出射されたレーザ光は、分散補償光学系に入射され、
分散補償光学系に入射したレーザ光の一部は、分散補償光学系から出射され、モード同期半導体レーザ素子に戻され、分散補償光学系に入射したレーザ光の残りは、半導体光増幅器に入射する［Ａ０１］乃至［Ａ１７］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ１９］モード同期半導体レーザ素子組立体から出射されたレーザ光に対して光スペクトルを整形する光スペクトル整形手段を更に備えており、整形後のレーザ光が半導体光増幅器に入射する［Ａ０１］乃至［Ａ１８］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ２０］光スペクトル整形手段は、誘電多層膜から構成されたバンドパスフィルタから成り、
モード同期半導体レーザ素子組立体から出射されたレーザ光は、バンドパスフィルタを複数回、通過する［Ａ１９］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ２１］バンドパスフィルタは、単一の二分の一波長共振器を内蔵する誘電体多層膜共振器から成る［Ａ２０］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ２２］バンドパスフィルタは、複数の二分の一波長共振器を内蔵する誘電体多層膜共振器から成る［Ａ２０］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ２３］バンドパスフィルタは、二分の一波長の整数倍の共振器を内蔵する誘電体多層膜共振器から成る［Ａ２０］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ａ２４］バンドパスフィルタは、バンドパスフィルタを通過したレーザ光の光スペクトルピークの半値よりも低い光スペクトル成分に関して、ガウス関数からのずれが、ガウス関数による光スペクトルの面積に比較して２０％以下であるバンドパスフィルタである［Ａ２０］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ０１］《第１の態様に係る分散補償光学装置》
分散補償光学系は、対向して配置された第１の透過型体積ホログラム回折格子及び第２の透過型体積ホログラム回折格子から成り、各透過型体積ホログラム回折格子において、レーザ光の入射角と１次の回折光の出射角との和は９０度である分散補償光学装置から成る［Ａ０１］乃至［Ａ２４］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ０２］半導体レーザ素子からのレーザ光が入射する第１の透過型体積ホログラム回折格子において、１次の回折光の出射角は、レーザ光の入射角よりも大きい［Ｂ０１］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ０３］《第２の態様に係る分散補償光学装置》
分散補償光学系は、対向して配置された第１の透過型体積ホログラム回折格子及び第２の透過型体積ホログラム回折格子から成り、各透過型体積ホログラム回折格子において、レーザ光の入射角と１次の回折光の出射角とは略等しい分散補償光学装置から成る［Ａ０１］乃至［Ａ２４］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ０４］レーザ光の入射角と１次の回折光の出射角との和は９０度である［Ｂ０３］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ０５］第１の透過型体積ホログラム回折格子に入射したレーザ光は、第１の透過型体積ホログラム回折格子によって回折され、１次の回折光として出射され、更に、第２の透過型体積ホログラム回折格子に入射し、第２の透過型体積ホログラム回折格子によって回折され、１次の回折光として系外に出射される［Ｂ０１］乃至［Ｂ０４］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ０６］平行に配置された第１の反射鏡及び第２の反射鏡を更に備えており、
第２の透過型体積ホログラム回折格子から出射されたレーザ光は、第１の反射鏡に衝突して反射され、次いで、第２の反射鏡に衝突して反射される［Ｂ０５］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ０７］第１の透過型体積ホログラム回折格子に入射するレーザ光の延長線上に、第２の反射鏡に反射されたレーザ光が概ね位置している［Ｂ０６］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ０８］基体の第１面上に第１の透過型体積ホログラム回折格子が設けられており、
第１面と対向する基体の第２面上に第２の透過型体積ホログラム回折格子が設けられている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０４］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ０９］反射鏡を更に備えており、
第１の透過型体積ホログラム回折格子に入射したレーザ光は、第１の透過型体積ホログラム回折格子によって回折され、１次の回折光として出射され、更に、第２の透過型体積ホログラム回折格子に入射し、第２の透過型体積ホログラム回折格子によって回折され、１次の回折光として出射されて、反射鏡に衝突し、
反射鏡によって反射されたレーザ光は、再び、第２の透過型体積ホログラム回折格子に入射し、第２の透過型体積ホログラム回折格子によって回折され、１次の回折光として出射され、更に、再び、第１の透過型体積ホログラム回折格子に入射し、第１の透過型体積ホログラム回折格子によって回折され、系外に出射される［Ｂ０１］乃至［Ｂ０４］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ１０］部分反射鏡を更に備えており、
第１の透過型体積ホログラム回折格子に入射したレーザ光は、第１の透過型体積ホログラム回折格子によって回折され、１次の回折光として出射され、更に、第２の透過型体積ホログラム回折格子に入射し、第２の透過型体積ホログラム回折格子によって回折され、１次の回折光として出射されて、部分反射鏡に衝突し、一部は系外に出射され、残りは、部分反射鏡によって反射され、再び、第２の透過型体積ホログラム回折格子に入射し、第２の透過型体積ホログラム回折格子によって回折され、１次の回折光として出射され、更に、再び、第１の透過型体積ホログラム回折格子に入射し、第１の透過型体積ホログラム回折格子によって回折される［Ｂ０１］乃至［Ｂ０４］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ１１］２つの透過型体積ホログラム回折格子の間の距離を変えることで、群速度分散値を変える［Ｂ０１］乃至［Ｂ１０］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ１２］《第３の態様に係る分散補償光学装置》
分散補償光学系は、
透過型体積ホログラム回折格子及び反射鏡から成り、
透過型体積ホログラム回折格子において、レーザ光の入射角と１次の回折光の出射角との和は９０度であり、あるいは又、レーザ光の入射角と１次の回折光の出射角とは略等しく、
半導体レーザ素子から出射されたレーザ光は、透過型体積ホログラム回折格子に入射し、回折され、１次の回折光として出射され、反射鏡に衝突し、反射鏡によって反射された１次の回折光は、再び、透過型体積ホログラム回折格子に入射し、回折され、系外に出射される分散補償光学装置から成る［Ａ０１］乃至［Ａ２４］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ１３］透過型体積ホログラム回折格子と反射鏡の間の距離を変えることで、群速度分散値を変える［Ｂ１２］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｂ１４］透過型体積ホログラム回折格子は、２枚のガラス基板の間に回折格子部材が挟まれた構造を有し、
回折格子部材へ入射するレーザ光の波長をλ、レーザ光スペクトル幅をΔλ、回折格子部材へのレーザ光の入射角をθin、回折角をθout、ガラス基板の屈折率をＮ、回折格子部材の厚さをＬとしたとき、以下の式（Ａ）を満足する［Ｂ０１］乃至［Ｂ１３］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
｜１−ｃｏｓ（θin＋θout）｝／ｃｏｓ（θout）｜
≦｛０．５５３／（π・Ｎ・Ｌ）｝（λ2／Δλ）                      （Ａ）
［Ｂ１５］ｍを整数、回折格子部材における屈折率変調度をΔｎとしたとき、以下の式（Ｂ）を満足する［Ｂ１４］に記載の半導体レーザ装置組立体。
｛（０．８＋２ｍ）・λ／Δｎ｝・｛ｃｏｓ（θin）・ｃｏｓ（θout）｝1/2
≦  Ｌ  ≦
｛（１．２＋２ｍ）・λ／Δｎ｝・｛ｃｏｓ（θin）・ｃｏｓ（θout）｝1/2 （Ｂ）
［Ｃ０１］《第１の構成の半導体光増幅器》
分散補償光学系において、
第１化合物半導体層は、基体側から、第１クラッド層及び第１光ガイド層の積層構造を有し、
積層構造体は、第２化合物半導体層、第３化合物半導体層、及び、第１光ガイド層の厚さ方向の一部分から構成されたリッジストライプ構造を有し、
第１光ガイド層の厚さをｔ1、リッジストライプ構造を構成する第１光ガイド層の部分の厚さをｔ1’としたとき、
６×１０-7ｍ＜ｔ1
０（ｍ）＜ｔ1’≦０．５・ｔ1
を満足する［Ａ０１］乃至［Ｂ１５］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｃ０２］ｔ1≦３×１０-6ｍ
を満足する［Ｃ０１］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｃ０３］半導体光増幅器は単一モードの光ビームを出力する［Ｃ０１］又は［Ｃ０２］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｃ０４］積層構造体の光出射端面から出射された光ビームのリッジストライプ構造の幅方向の寸法をＬＢX、リッジストライプ構造の厚さ方向の寸法をＬＢYとしたとき、
０．２≦ＬＢY／ＬＢX≦１．２
を満足する［Ｃ０１］乃至［Ｃ０３］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｃ０５］積層構造体の光出射端面において、リッジストライプ構造の厚さ方向に沿った、積層構造体における活性層中心点から、積層構造体から出射される光ビームの中心点までの距離ＹCCは、
ｔ1’≦ＹCC≦ｔ1
を満足する［Ｃ０１］乃至［Ｃ０４］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｃ０６］第１光ガイド層内には、第１光ガイド層を構成する化合物半導体材料の屈折率よりも高い屈折率を有する化合物半導体材料から成る高屈折率層が形成されている［Ｃ０１］乃至［Ｃ０５］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｃ０７］第１光ガイド層を構成する化合物半導体材料の屈折率をｎG-1、高屈折率層を構成する化合物半導体材料の屈折率をｎHRとしたとき、
０．０１≦ｎHR−ｎG-1≦０．１
を満足する［Ｃ０６］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｃ０８］第２化合物半導体層は、基体側から、第２光ガイド層及び第２クラッド層の積層構造を有し、
第１光ガイド層の厚さは、第２光ガイド層の厚さよりも厚い［Ｃ０１］乃至［Ｃ０７］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｄ０１］《第２の構成の半導体光増幅器》
分散補償光学系において、
積層構造体は、少なくとも第２化合物半導体層の厚さ方向の一部分から構成されたリッジストライプ構造を有し、
第１化合物半導体層は、０．６μｍを超える厚さを有し、
第１化合物半導体層内には、第１化合物半導体層を構成する化合物半導体材料の屈折率よりも高い屈折率を有する化合物半導体材料から成る高屈折率層が形成されている［Ａ０１］乃至［Ｂ１５］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｄ０２］第１化合物半導体層は、基体側から、第１クラッド層及び第１光ガイド層の積層構造を有し、
第１光ガイド層は、０．６μｍを超える厚さを有し、
高屈折率層は、第１光ガイド層の内部に形成されている［Ｄ０１］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｄ０３］活性層と第１光ガイド層との界面から、活性層側に位置する第１光ガイド層の部分と高屈折率層との界面までの距離は、０．２５μｍ以上である［Ｄ０２］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｄ０４］第１光ガイド層を構成する化合物半導体材料の屈折率をｎG-1、高屈折率層を構成する化合物半導体材料の屈折率をｎHRとしたとき、
０＜ｎHR−ｎG-1≦０．３
を満足する［Ｄ０２］又は［Ｄ０３］に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｄ０５］半導体光増幅器は単一モードの光ビームを出力する［Ｄ０１］乃至［Ｄ０４］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
［Ｄ０６］第２化合物半導体層は、基体側から、第２光ガイド層及び第２クラッド層の積層構造を有し、
第１光ガイド層の厚さは、第２光ガイド層の厚さよりも厚い［Ｄ０２］乃至［Ｄ０５］のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置組立体。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2014220404.tif 000001
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８】
2014220404.tif 000002
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２４】
2014220404.tif 000003
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３５】
2014220404.tif 000004