(57)【要約】【課題】レーザ発振出力を大出力化しつつ、横モードを単一化もしくは低次モード化する。【解決手段】半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザが提供される。半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向には、横モードがマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一モードとなる光閉じ込め機能がある。第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、外部光学系中に半導体レーザチップの基板面内方向の光路を制限する空間フィルタが設けられる。【選択図】図１
2016080252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向には、横モードがマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一モードとなる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
外部光学系中に半導体レーザチップの基板面内方向に対応する光路のみを制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【請求項２】
請求項１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記空間フィルタはスリット状の開口であることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【請求項３】
請求項１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記外部光学系中にレンズもしくは凹面鏡が設けられており、このレンズもしくは凹面鏡は前記ブロードエリア型半導体レーザからの、前記基板に対して垂直方向の光は平行光に変え、前記基板に対して水平方向の光は空間フィルタの開口部に集光することを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【請求項４】
請求項１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記外部光学系中にシリンドリカルレンズもしくはシリンドリカルミラーが設けられており、このシリンドリカルレンズもしくはシリンドリカルミラーは前記空間フィルタからの、前記基板に対して水平方向の光を平行光に変えることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【請求項５】
請求項１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記外部光学系中に反射鏡を備え、この反射鏡と前記半導体レーザチップの第一の端面がファブリーペロー共振器を形成していることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【請求項６】
請求項１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記ブロードエリア型半導体レーザは複数の活性領域を有する半導体レーザアレイであり、
複数の活性領域の間には光を吸収する非励起領域が設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【請求項７】
半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
半導体レーザチップは、基板の上に半導体多層膜ブラッグ回折格子が設けられ、半導体多層膜ブラッグ回折格子上に半導体レーザの接合構造が形成され、半導体レーザの接合構造の上にコンタクト層と電極が形成され、電極の間の光出射部分に無反射コートが施され、基板面内方向に横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有しており、
垂直共振器型面発光レーザの無反射コートが施された面と前記外部光学系が光学的に結合し、
外部光学系中に光路を制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【請求項８】
請求項７の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記空間フィルタはピンホール状の開口であることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【請求項９】
請求項７の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記空間フィルタは単一モードの光ファイバもしくは光導波路であることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【請求項１０】
請求項７の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記外部光学系は、第一のレンズ、第二レンズ、及び、反射鏡を備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【請求項１１】
請求項７の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記外部光学系は、レンズと凹面鏡を備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【請求項１２】
請求項９の外部共振器型半導体レーザにおいて、
さらに、ファイバーブラッグ回折格子を備えたことを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【請求項１３】
請求項１２の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記外部光学系はレンズを備え、このレンズが前記半導体レーザチップからの光を前記光ファイバもしくは光導波路に結合させることを特徴する外部共振器型半導体レーザ。
【請求項１４】
半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向にはマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一となる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
外部光学系は、シリンドリカルレンズもしくはシリンドリカルミラー、及び、ファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【請求項１５】
請求項１４の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記ブロードエリア型半導体レーザは複数の活性領域を有する半導体レーザアレイであり、
複数の活性領域の間には光を吸収する非励起領域が設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザに関し、特に高出力のレーザ光を生成できる半導体レーザに関する。本発明は外部共振器型の半導体レーザに関する。本発明は固体レーザに関する。本発明は横モード制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ロッド状のＹＡＧ結晶を用いた固体レーザの共振器中に、レンズとアパーチャーを設けて光路の制限を行うことによって、単一横モード発振を行う手法が開示されている。【０００３】
特許文献２には、半導体レーザアレイ、レンズ、及び、ファイバーブラッググレーティングフィルタを用いて外部共振器型半導体レーザを形成し、横モードがマルチモードのレーザ光を生成する手法が開示されている。【０００４】
特許文献３には、ワイドストライプの半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）とシングルモード導波路を、プリズムを用いたモード変換器を介して結合させた外部共振器型半導体レーザが開示されている。また、ワイドストライプの半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）とファイバーグレーティングを、テーパ導波路を介して結合させた外部共振器型半導体レーザが開示されている。【０００５】
特許文献４には、半導体レーザアレイと光路変換素子を組み合わせた外部共振器型半導体レーザが開示されている。【０００６】
特許文献５には、半導体レーザアレイと傾斜した反射鏡を組み合わせた外部共振器型半導体レーザが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−１０２８８７号公報
【特許文献２】特開２００４−７１６９４号公報
【特許文献３】特許第４２７１７０４号公報
【特許文献４】特許第４００２２８６号公報
【特許文献５】特許第４０２４２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
大出力のレーザ発振を得るためにレーザ媒質の体積を大きくすることが有効であるが、この場合、横モードの単一化あるいは低次モード化が難しくなる。本発明はレーザ発振出力を大出力化しつつ、横モードを単一化もしくは低次モード化することを目的とする。【０００９】
また、横モードの単一化もしくは低次モード化にあたって、共振器の大きさを縮減し、コンパクトなレーザ発振器を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明の外部共振器型半導体レーザは、半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザであって、半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向には、横モードがマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一モードとなる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、外部光学系中に半導体レーザチップの基板面内方向の光路を制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、広い活性領域を有するブロードエリア半導体レーザチップを用いても、外部光学系中に半導体レーザチップの基板面内方向の光路を制限する空間フィルタが設けられているために、光路が制限され、その結果、レーザ発振の横モードを単一化もしくは低次モード化することができる。
本発明のレーザは、大出力で横モードが制御されたレーザが必要とされる用途に適している。例えば、加工用レーザの光源、加工用レーザの励起光源、希土類ドープ光ファイバ増幅器の励起光源、及び、ラマン光増幅器の励起光源に適している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施例の外部共振器型半導体レーザ１０の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第二実施例の外部共振器型半導体レーザ２０の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第三実施例の薄膜固体レーザ４０の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第四実施例の外部共振器型半導体レーザ５０の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第五実施例の外部共振器型半導体レーザ６０の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第六実施例の薄膜固体レーザ７０の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の第七実施例の固体レーザ８０の構成を示す概略図である。
【図８】本発明の第八実施例に用いられる半導体レーザアレイチップ９１の構成を示す概略図である。
【図９】本発明の第九実施例の外部共振器型半導体レーザ１００の構成を示す概略図である。
【図１０】本発明の第十実施例の外部共振器型半導体レーザ１１０の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明の第十一実施例の外部共振器型半導体レーザ１２０の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の第十二実施例の外部共振器型半導体レーザ１３０の構成を示す概略図である。
【図１３】本発明の第十三実施例の外部共振器型半導体レーザ１４０の構成を示す概略図である。
【図１４】本発明の第十四実施例の外部共振器型半導体レーザ１５０の構成を示す概略図である。
【図１５】本発明の第十五実施例の外部共振器型半導体レーザ１６０の構成を示す概略図である。
【図１６】本発明の第十六実施例の外部共振器型半導体レーザ１７０の構成を示す概略図である。
【図１７】本発明の第十七実施例の半導体レーザ１８０の構成を示す概略図である。
【図１８】本発明の第十八実施例の半導体レーザ２００の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して本発明に係わる半導体レーザの実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態により本発明が限定されるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付与している。
【００１４】
［第一実施例］
図１に本発明の第一実施例の外部共振器型半導体レーザ１０の構成を示す。外部共振器型半導体レーザ１０はブロードエリア半導体レーザチップ１、レンズ５、空間フィルタ６、シリンドリカルレンズ７、及び、部分反射鏡８を備えている。レンズ５、空間フィルタ６、シリンドリカルレンズ７、及び、部分反射鏡８によって、外部光学系が形成されている。
【００１５】
図１（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１０をブロードエリア半導体レーザチップ１の上面側から見た図である。図１（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１０をブロードエリア半導体レーザチップ１の側面側から見た図である。図１（ｃ）は空間フィルタ６の構造を示す図である。図１（ｄ）は空間フィルタ６を代替することのできるスラブ状光導波路１２を示す図である。図１には座標軸を矢印で示してある。
【００１６】
ブロードエリア半導体レーザチップ１は、基板上に活性領域２を備えている。この活性領域２は十分に広く、活性領域２の基板面内方向（座標軸Ｙ方向）はマルチモード光導波路として機能する。一方、活性領域２の基板に対して垂直方向（座標軸Ｚ方向）には単一モード光導波路として機能するような光閉じ込め能力を有している。なお、座標軸Ｘ方向はレーザ光の進行方向であり、座標軸Ｙ方向はレーザ光の進行方向に対して垂直である。
【００１７】
ブロードエリア半導体レーザチップ１の端面３には高反射率コート（反射率９８％）が施されている。また、ブロードエリア半導体レーザチップ１の端面４には無反射コート（反射率０．１％以下）が施されている。このため、ブロードエリア半導体レーザチップ１単体ではレーザ発振が生じない。ブロードエリア半導体レーザチップ１と外部光学系を組み合わせることによって、レーザ光が生成される。
【００１８】
ブロードエリア半導体レーザチップ１はＧａＡｓ系の材料で構成されている。ただし、ブロードエリア半導体レーザチップ１の材料系はＧａＡｓ系に限定されず、任意の材料系を用いることができる。
【００１９】
端面３と部分反射鏡８とでファブリーペロー共振器が形成されている。この共振器中には設けられたレンズ５、空間フィルタ６、及び、シリンドリカルレンズ７によって横モードが制限されており、単一モードのレーザ発振が生じる。生成されたレーザ光の一部が出力光１１として部分反射鏡８から取り出される。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、座標軸Ｙ方向については、レンズ５によってブロードエリア半導体レーザチップ１からの光が空間フィルタ６のスリット状の開口部（アパーチャ）９に焦点を結ぶ。開口部（アパーチャ）９からの光はシリンドリカルレンズ７によって平行光に変えられて、出力鏡である部分反射鏡８に入射する。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、座標軸Ｚ方向については、レンズ５によってブロードエリア半導体レーザチップ１からの光が平行光に変えられた後、開口部９、シリンドリカルレンズ７を経て、部分反射鏡８に入射する。
【００２２】
外部共振器型半導体レーザ１０においては、座標軸Ｚ方向については、ブロードエリア半導体レーザチップ１の光導波路構造によって、横モードが単一モードとなるように制限されている。また、座標軸Ｙ方向については、空間フィルタ６によって光路が制限されているために横モードが単一モードとなる。この結果、外部共振器型半導体レーザ１０は単一横モードでレーザ発振する。
【００２３】
図１（ｃ）に空間フィルタ６の構造を示す。空間フィルタ６は遮光部中にスリット状の開口部９を設けた構造である。空間フィルタ６は金属をフォトエッチングして開口部９を設けた後、黒色塗装をしたもの、ガラス基板上に金属などの遮光材料を設けてフォトエッチングを施し、さらに黒色の電着塗装を施したものなどを用いることができる。
【００２４】
空間フィルタ６の開口部９の大きさを調整することによって、外部共振器型半導体レーザ１０において、低次のマルチモードレーザ発振を生じさせることもできる。
図１（ｄ）に空間フィルタ６を代替する別の例を示す。スラブ状光導波路１２は光を導波するコア層１３を備えている。スラブ状光導波路１２はＹ方向には単一モードの光閉じ込めを行う。このためスラブ状光導波路１２は空間フィルタとして機能する。
【００２５】
図１における、レンズ５とシリンドリカルレンズ７を反射光学系に置き換えることもできる。あるいは、反射鏡とレンズを組み合わせた光学系を用いることもできる。
【００２６】
ブロードエリア半導体レーザチップ１の端面３と端面４にはウインドー領域を設けても良い。ウインドー領域を設けることによってレーザ出力を大出力かできる。
【００２７】
ブロードエリア半導体レーザチップ１に代えて、光導波路型固体レーザを用いることもできる。基板に対して垂直方向について横モードが単一となり、基板に対して水平方向について横モードがマルチモードとなる光導波路型固体レーザは、本実施例のブロードエリア半導体レーザチップ１を代替することができる。このことは、後述の図４に示す構成と図９に示す構成についても当てはまる。
【００２８】
本実施例によれば、広い活性領域２を有するブロードエリア半導体レーザチップ１によってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、空間フィルタ６によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。図１の構成において、端面３に無反射コートが無いと、活性領域２の基板面内（座標軸Ｙ方向）の横モード（マルチモード）に対応したレーザ発振が生じる。しかし、本実施例においては、端面３に無反射コートが施されているので、このような横モード（マルチモード）に対応したレーザ発振は抑制される。この結果、外部光学系によって制限された横モードに対応したレーザ発振が生成される。すなわち、単一横モード発しくは低次横モードのレーザ発振を得ることができる。
【００２９】
［第二実施例］
図２に本発明の第二実施例の外部共振器型半導体レーザ２０の構成を示す。外部共振器型半導体レーザ２０は外部共振型ＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザ）チップ２１、レンズ２５、空間フィルタ２６、レンズ２７、及び、部分反射鏡２８を備えている。レンズ２５、空間フィルタ２６、レンズ２７、及び、部分反射鏡２８によって、外部光学系が形成されている。空間フィルタ２６はピンホール状の開口部２９を有している。
【００３０】
図２（ａ）は外部共振器型半導体レーザ２０の構成を示す図である。図２（ｂ）はＶＣＳＥＬチップ２１の断面図である。ＶＣＳＥＬチップ２１には、広い発光領域を設けることができる。図２（ｃ）は空間フィルタ２６を代替する光ファイバ３７を示す図である。
【００３１】
図２（ｂ）に示すように外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１は、基板２２、半導体多層膜ブラッグ回折格子２３、下部クラッド層３２、活性層２４、上部クラッド層３３、及び、電極３４から成る。上部クラッド層３３からの光出射部３６には、無反射コート層３９が施されている。無反射コート層３９はパッシベーション膜をかねることができる。
【００３２】
外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１は基板面内方向にマルチモードの横モードを持つように光閉じ込め機能を有している。また、電極３４によって、このマルチモード領域は複数に分割されている。レーザ光出力は小さくなるが、単一のマルチモード領域だけを用いることもできる。
【００３３】
通常のＶＣＳＥＬチップでは上部クラッド層３３の上にもう一つの半導体多層膜ブラッグ回折格子が設けられているが、外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１には設けられていない。
【００３４】
外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１の上部クラッド層３３と電極３４の間には図示しないコンタクト層が設けられている。
【００３５】
外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１からの出射光３５はレンズ２５、空間フィルタ２６、レンズ２７を経て、部分反射鏡２８に達し、ここで反射されて光の帰還が生じる。空間フィルタ２６によって光路が制限されるために、外部共振器型半導体レーザ２０では単一横モードでのレーザ発振が生じる。生成したレーザ光は出力光３１として部分反射鏡２８から取り出される。
【００３６】
空間フィルタ２６の開口部２９の大きさを調整することによって、外部共振器型半導体レーザ２０において、低次のマルチモードレーザ発振を生じさせることもできる。
【００３７】
図２（ｃ）に空間フィルタ２６を代替する別の例を示す。光ファイバ３７は光を導波するコア３８を備えている。光ファイバ３７は単一横モードの光ファイバであるので、空間フィルタとして機能する。光ファイバ３７の代わりに光導波路を用いることもできる。
【００３８】
図２における、レンズ２５とレンズ２７を反射光学系に置き換えることもできる。あるいは、反射鏡とレンズを組み合わせた光学系を用いることもできる。
【００３９】
本実施例によれば、広い発光領域を有する外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１によってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、空間フィルタ２６によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。
【００４０】
［第三実施例］
図３（ａ）に本発明の第三実施例の薄膜固体レーザ４０の構成を示す。薄膜固体レーザ４０は薄膜固体レーザチップ４１、レンズ２５、空間フィルタ２６、レンズ２７、及び、部分反射鏡２８を備えている。薄膜固体レーザチップ４１はヒートシンク４３上に設けられている。薄膜固体レーザチップ４１中に活性領域４２が設けられている。
【００４１】
活性領域４２は薄膜固体レーザチップ４１の面内方向に横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有している。
【００４２】
薄膜固体レーザチップ４１はＹＡＧ結晶、ＹＡＧ系セラミクスなどを用いることができる。活性領域４２にはＮｄやＹｂなどがドープされている。薄膜固体レーザチップ４１の材料はＹＡＧには限定されない。薄膜固体レーザチップ４１の材料はＹＡＧには限定されず、ドープ元素も任意のものを用いることができる。
【００４３】
薄膜固体レーザチップ４１は励起光４４によって側方励起されている。また、励起光４５を用いて斜方励起を行うこともできる。薄膜固体レーザチップ４１が励起光４４によって側方励起されている場合は、レンズ２５と薄膜固体レーザチップ４１を近接させることができる。一方、薄膜固体レーザチップ４１が励起光４５によって斜方励起されている場合は、レンズ２５と薄膜固体レーザチップ４１の間隔を広げて励起光４５が入射する空間を設ける必要がある。
【００４４】
図３（ｂ）に示すように、薄膜固体レーザチップ４１のヒートシンク４３側の面には高反射率コート層４６が設けられている。薄膜固体レーザチップ４１の高反射率コート層４６、レンズ２５、空間フィルタ２６、レンズ２７、及び、部分反射鏡２８によって、共振器光学系が形成されている。空間フィルタ２６はピンホール状の開口部２９を有している。
【００４５】
なお、高反射率コート層４６に代えて独立した反射鏡を設けても良い。
【００４６】
薄膜固体レーザチップ４１からの光はレンズ２５、空間フィルタ２６、レンズ２７を経て、部分反射鏡２８に達し、ここで反射されて光の帰還が生じる。空間フィルタ２６によって光路が制限されるために、薄膜固体レーザ４０では単一横モードでのレーザ発振が生じる。
【００４７】
空間フィルタ２６の開口部２９の大きさを調整することによって、外部共振器型半導体レーザ２０において、低次のマルチモードレーザ発振を生じさせることもできる。空間フィルタ２６に代えて光ファイバ３７を用いることもできる。
【００４８】
図２における、レンズ２５とレンズ２７を反射光学系に置き換えることもできる。あるいは、反射鏡とレンズを組み合わせた光学系を用いることもできる。
【００４９】
本実施例によれば、広い活性領域４２を有する薄膜固体レーザチップ４１によってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、空間フィルタ２６によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。
【００５０】
薄膜固体レーザは、ロッド状のレーザ結晶を用いる固体レーザに比べて、薄膜固体レーザチップが非常に小型である。しかしながら、レーザ光の横モードを単一化もしくは低次化するためには、光学共振器の長さを長くする必要があった。このため、レーザ発振器の大きさがロッド状のレーザ結晶を用いる固体レーザとあまり変わらない大きさになってしまっていた。
【００５１】
本実施例によれば、レンズ２５とレンズ２７の焦点距離を短くすることによって共振器の長さを短くしても、ピンホール状の開口部２９の大きさを適切に選ぶことによって、レーザ光の単一モード化もしくは低次モード化が実現できる。したがって、レーザ発振器を小型化できる。
【００５２】
特に、薄膜固体レーザチップ４１を励起光４４によって側方励起した場合は、レンズ２５と半導体レーザチップ４１を近接させることができるので、レーザ発振器の小型化に非常に効果がある。
【００５３】
［第四実施例］
図４に本発明の第四実施例の外部共振器型半導体レーザ５０の構成を示す。図４（ａ）は外部共振器型半導体レーザ５０をブロードエリア半導体レーザチップ１の上面側から見た図である。図４（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ５０をブロードエリア半導体レーザチップ１の側面側から見た図である。
【００５４】
外部共振器型半導体レーザ５０はブロードエリア半導体レーザチップ１、シリンドリカルレンズ５１、レンズ５２、及び、出力光ファイバ５３を備えている。出力光ファイバ５３は横モードが単一であり、また、ファイバーブラッグ回折格子５４が設けられている。シリンドリカルレンズ５１、レンズ５２、及び、ファイバーブラッグ回折格子５４によって外部光学系が形成されている。
【００５５】
ブロードエリア半導体レーザチップ１からの光はシリンドリカルレンズ５１によって、座標軸Ｚ方向についてコリメートされた後、レンズ５２によって出力光ファイバ５３に導かれる。そして、出力光ファイバ５３に設けられたファイバーブラッグ回折格子５４によって反射され、逆の経路をたどってブロードエリア半導体レーザチップ１へと帰還する。
【００５６】
前に述べたとおり、ブロードエリア半導体レーザチップ１の活性領域２は、基板に対して垂直方向には単一モード光導波路として機能する。単一モード光導波路からの出射光は拡がり角を有しており、平行光ではない。このため、シリンドリカルレンズ５１を用いて自由空間において平行光とする必要がある。図４の構成において、シリンドリカルレンズ５１が無いと、活性領域２と出力光ファイバ５３の結合係数は著しく小さなものとなってしまい、光損失が非常に大きくなってしまう。
【００５７】
端面３とファイバーブラッグ回折格子５４とでファブリーペロー共振器が形成されている。出力光ファイバ５３によって横モードが制限されており、単一モードのレーザ発振が生じる。出力光ファイバ５３としてマルチモード光ファイバを用いることもできる。この場合は、横モードがマルチモードのレーザ発振が生じる。出力光ファイバ５３を適切に選択することによって、外部共振器型半導体レーザ５０のレーザ発振の横モードを制御することができる。
【００５８】
本実施例によれば、広い活性領域２を有するブロードエリア半導体レーザチップ１によってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、出力光ファイバ５３によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。
【００５９】
また、ファイバーブラッグ回折格子５４を用いることによってレーザ発振の縦モードも制御可能であり、単一縦モード発振を実現することもできる。
【００６０】
さらに、生成したレーザ光５５は出力光ファイバ５３に結合するので、出力光ファイバ５３を用いてレーザ光５５を任意の場所に導くことができる。
【００６１】
ファイバーブラッグ回折格子５４を出力光ファイバ５３に設けたので部品点数が減少するという利点も生じる。レーザ発振のための光学系が出力光ファイバ５３との結合光学系を兼ねるという点でも部品点数が減少する。
【００６２】
特許文献３には、ワイドストライプの半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）とシングルモード導波路を、プリズムを用いたモード変換器を介して結合させた外部共振器型半導体レーザが開示されている。この構成では、モード変換器の変換比が２から３程度と比較的小さいという問題があった。すなわち、プリズムを用いたモード変換器は、レーザビームの長径と短径の比率が２から３のレーザビームを真円（長径／短径＝１）のレーザビームに変換するのに適しており、極端に長径と短径の比率が大きなレーザビームは取り扱うことができない。このため、ワイドストライプ半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）のストライプ幅をあまり広くできず、レーザ光の大出力化が難しい。
【００６３】
これに対して、本実施例の構成ではシリンドリカルレンズ５１と（球面）レンズ５２を用いてレーザビームの変換を行っている。この手法では、レーザビームの短径と長径の比率には制限が無い。このため、ワイドストライプ半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）のストライプ幅を広くできるのでレーザ光の大出力化が実現できる。
【００６４】
また、特許文献３には、ワイドストライプの半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）とファイバーグレーティングを、テーパ導波路を介して結合させた外部共振器型半導体レーザが開示されている。この構成では、テーパ導波路においてモード変換が生じてしまい、光の損失が大きい。特に、シングルモード導波路（光ファイバ）側からワイドストライプ半導体レーザ（ブロードエリア型半導体レーザ）側へ向かう経路で大きな光損失が発生する。このため、レーザ発振の効率が低下するという問題があった。
【００６５】
これに対して、本実施例の構成ではシリンドリカルレンズ５１とレンズ５２を用いてレーザビームの変換を行っている。この手法では、上記のような光損失は生じない。したがってレーザ発振の効率が低下することはない。
【００６６】
なお、本実施例において、シリンドリカルレンズ５１をシリンドリカルミラーに置き換えることができる。また、レンズ５２を凹面鏡に置き換えることができる。
【００６７】
同様に、図１の構成において、レンズ５を凹面鏡に置き換えることができる。また、シリンドリカルレンズ７をシリンドリカルミラーに置き換えることができる。
【００６８】
同様に、図２もしくは図３の構成において、レンズ２７と部分反射鏡２８を一つの凹面反射鏡（部分反射鏡）に置き換えることができる。この構成では部品点数が減少し、光学アライメントの工数も減るという利点がある。
【００６９】
［第五実施例］
図５に本発明の第五実施例の外部共振器型半導体レーザ６０の構成を示す。外部共振器型半導体レーザ６０は外部共振型ＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザ）チップ２１、レンズ２５、出力光ファイバ５３を備えている。出力光ファイバ５３は横モードが単一であり、また、ファイバーブラッグ回折格子５４が設けられている。レンズ２５、及び、ファイバーブラッグ回折格子５４によって外部光学系が形成されている。
【００７０】
外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１の構成については、第二実施例において述べたとおりである。
【００７１】
外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１からの出射光３５はレンズ２５によって出力光ファイバ５３に結合され、ファイバーブラッグ回折格子５４によって、一部が反射される。反射された光は、逆の道筋をたどって外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１に帰還する。帰還光は増幅されて、再び、レンズ２５を経てファイバーブラッグ回折格子５４に至る。この結果、レーザ発振が生じる。
【００７２】
出力光ファイバ５３によって横モードが制限されており、単一モードのレーザ発振が生じる。出力光ファイバ５３としてマルチモード光ファイバを用いれば、発振する横モードの次数を制御することができる。
【００７３】
本実施例によれば、広い活性領域を有する外部共振型ＶＣＳＥＬチップによってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、出力光ファイバ５３によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。
【００７４】
また、ファイバーブラッグ回折格子５４を用いることによってレーザ発振の縦モードも制御可能であり、単一縦モード発振を実現することもできる。
【００７５】
さらに、生成したレーザ光は出力光ファイバ５３に結合するので、出力光ファイバ５３を用いてレーザ光を任意の場所に導くことができる。
【００７６】
ファイバーブラッグ回折格子５４を出力光ファイバ５３に設けたので部品点数が減少するという利点も生じる。レーザ発振のための光学系が出力光ファイバ５３との結合光学系を兼ねるという点でも部品点数が減少する。
【００７７】
［第六実施例］
図６に本発明の第六実施例の薄膜固体レーザ７０の構成を示す。薄膜固体レーザ７０は薄膜固体レーザチップ４１、レンズ２５、出力光ファイバ５３を備えている。出力光ファイバ５３は横モードが単一であり、また、ファイバーブラッグ回折格子５４が設けられている。レンズ２５、及び、ファイバーブラッグ回折格子５４によって外部光学系が形成されている。
【００７８】
薄膜固体レーザチップ４１はヒートシンク４３上に設けられている。薄膜固体レーザチップ４１中に活性領域４２が設けられている。薄膜固体レーザチップ４１の構成は第三実施例において説明したとおりである。
【００７９】
薄膜固体レーザチップ４１からの光はレンズ２５によって出力光ファイバ５３に結合され、ファイバーブラッグ回折格子５４によって、一部が反射される。反射された光は、逆の道筋をたどって薄膜固体レーザチップ４１に帰還する。帰還光は増幅されて、再び、レンズ２５を経てファイバーブラッグ回折格子５４に至る。この結果、レーザ発振が生じる。
【００８０】
出力光ファイバ５３によって横モードが制限されており、単一モードのレーザ発振が生じる。出力光ファイバ５３としてマルチモード光ファイバを用いれば、発振する横モードの次数を制御することができる。
【００８１】
本実施例によれば、広い活性領域を有する薄膜固体レーザチップ４１によってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、出力光ファイバ５３によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。
【００８２】
また、ファイバーブラッグ回折格子５４を用いることによってレーザ発振の縦モードも制御可能であり、単一縦モード発振を実現することもできる。
【００８３】
さらに、生成したレーザ光は出力光ファイバ５３に結合するので、出力光ファイバ５３を用いてレーザ光を任意の場所に導くことができる。
【００８４】
ファイバーブラッグ回折格子５４を出力光ファイバ５３に設けたので部品点数が減少するという利点も生じる。レーザ発振のための光学系が出力光ファイバ５３との結合光学系を兼ねるという点でも部品点数が減少する。
【００８５】
［第七実施例］
図７に本発明の第七実施例の固体レーザ８０の構成を示す。固体レーザ８０は、反射鏡８２、固体レーザロッド８１、レンズ２５、出力光ファイバ５３を備えている。出力光ファイバ５３は横モードが単一であり、また、ファイバーブラッグ回折格子５４が設けられている。レンズ２５、及び、ファイバーブラッグ回折格子５４によって外部光学系が形成されている。
【００８６】
固体レーザロッド８１はＹＡＧ結晶、ＹＡＧ系セラミクスなどを用いることができる。固体レーザロッド８１にはＮｄやＹｂなどがドープされている。固体レーザロッド８１の材料はＹＡＧには限定されない。活性領域４２にはＮｄやＹｂなどがドープされている。固体レーザロッド８１の材料はＹＡＧには限定されず、ドープ元素も任意のものを用いることができる。また、固体レーザロッド８１は円柱状であるが、スラブ状の形状を用いることもできる。
【００８７】
固体レーザロッド８１は励起光８３によって側方励起されている。また、励起光８４を用いて端面励起を行うこともできる。励起光８４を用いて端面励起を行う場合は、反射鏡８２は、レーザ発振光は反射し、励起光８４は透過する構成とする。
【００８８】
固体レーザロッド８１はレーザ発振方向とは垂直は面内において、横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有している。多くの固体レーザロッドはこのような条件を満たしている。
【００８９】
固体レーザロッド８１からの光はレンズ２５によって出力光ファイバ５３に結合され、ファイバーブラッグ回折格子５４によって、一部が反射される。反射された光は、逆の道筋をたどって薄膜固体レーザチップ４１に帰還する。帰還光は増幅されて、再び、レンズ２５を経てファイバーブラッグ回折格子５４に至る。この結果、レーザ発振が生じる。
【００９０】
出力光ファイバ５３によって横モードが制限されており、単一モードのレーザ発振が生じる。出力光ファイバ５３としてマルチモード光ファイバを用いれば、発振する横モードの次数を制御することができる。
【００９１】
本実施例によれば、広い活性領域を有する固体レーザロッド８１によってレーザ発振を生じさせるので、大出力のレーザ光を得ることができる。しかも、出力光ファイバ５３によってレーザ発振のモードを制御して、単一モードレーザ発振、あるいは、低次モードのレーザ発振を得ることができる。
【００９２】
また、ファイバーブラッグ回折格子５４を用いることによってレーザ発振の縦モードも制御可能であり、単一縦モード発振を実現することもできる。
【００９３】
さらに、生成したレーザ光は出力光ファイバ５３に結合するので、出力光ファイバ５３を用いてレーザ光を任意の場所に導くことができる。
【００９４】
ファイバーブラッグ回折格子５４を出力光ファイバ５３に設けたので部品点数が減少するという利点も生じる。レーザ発振のための光学系が出力光ファイバ５３との結合光学系を兼ねるという点でも部品点数が減少する。
【００９５】
［第八実施例］
図８（ａ）に本発明の第八実施例に用いられる半導体レーザアレイチップ９１の構成を示す。半導体レーザアレイチップ９１上には複数の活性領域９２が設けられている。活性領域９２は、それぞれ、基板面内方向（座標軸Ｙ方向）ではマルチモード光導波路として機能する。複数の活性領域９２の間には電流注入されない非励起領域９６が設けられている。非励起領域９６ではレーザ光の吸収が生じる。
【００９６】
半導体レーザアレイチップ９１の端面９３には高反射率コート（反射率９８％）が施されている。また、ブロードエリア半導体レーザチップ１の端面９４には無反射コート（反射率０．１％以下）が施されている。
【００９７】
図１に示した構成において、ブロードエリア半導体レーザチップ１に代えて半導体レーザアレイチップ９１を用いることができる。
【００９８】
図８（ｂ）に示すように、ブロードエリア半導体レーザチップ１の活性領域の幅を広げると座標軸Ｙ方向に寄生発振光９５が生じやすくなる。半導体レーザアレイチップ９１を用いると、複数の活性領域９２の間では、非励起領域９６によるレーザ光の吸収（損失）が生じるために、このような寄生発振を抑制できる。なお、活性領域９２の間には他の手段を用いてレーザ光の損失を生じさせても良い。
【００９９】
また、図４に示した構成において、ブロードエリア半導体レーザチップ１に代えて半導体レーザアレイチップ９１を用いることができる。この場合も、座標軸Ｙ方向の寄生発振を抑制する効果がある。
【０１００】
［第九実施例］
図９に本発明の第九実施例の外部共振器型半導体レーザ１００の構成を示す。図９（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１００をブロードエリア半導体レーザチップ１の上面側から見た図である。図９（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１００をブロードエリア半導体レーザチップ１の側面側から見た図である。図９（ｃ）は部分反射鏡の別の構成を示す図である。
【０１０１】
外部共振器型半導体レーザ１００はブロードエリア半導体レーザチップ１、シリンドリカルレンズ５１、及び、部分反射鏡１０１を備えている。シリンドリカルレンズ５１、及び、部分反射鏡１０１によって外部光学系が形成されている。生成したレーザ光は出力光１０２として取り出される。
【０１０２】
部分反射鏡１０１は平面鏡である。部分反射鏡１０１代えて、図９（ｃ）に示すような凹面鏡１０３を用いることもできる。
【０１０３】
ブロードエリア半導体レーザチップ１からの光はシリンドリカルレンズ５１によって、座標軸Ｚ方向についてコリメートされた後、部分反射鏡１０１に導かれる。そして、部分反射鏡１０１によって反射され、逆の経路をたどってブロードエリア半導体レーザチップ１へと帰還する。端面３と部分反射鏡１０１とでファブリーペロー共振器が形成されている。
【０１０４】
端面３と部分反射鏡１０１の距離を活性領域２の幅（活性領域２のＹ軸方向の長さ）に比べて、十分、大きく取ることにより、横モードを低次モードあるいは単一モードに制御することができる。
【０１０５】
ブロードエリア半導体レーザチップ１に代えて、図８に示した半導体レーザアレイチップ９１を用いることもできる。
【０１０６】
本実施例は、図１に示した構成と比べて、部品点数が少なくて済む利点がある。ただし、共振器の長さは図１に示した構成より長くする必要がある。
【０１０７】
［第十実施例］
図１０に本発明の第十実施例の外部共振器型半導体レーザ１１０の構成を示す。外部共振器型半導体レーザ１１０は外部共振型ＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザ）チップ２１、及び、部分反射鏡１１１を備えている。
【０１０８】
外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１の構成については、第二実施例において述べたとおりである。
【０１０９】
外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１からの出射光３５は部分反射鏡１１１によって、一部が反射される。反射された光は、外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１に帰還する。帰還光は増幅されて、再び、部分反射鏡１１１に至る。この結果、レーザ発振が生じる。生成したレーザ光の一部は出力光１１２として取り出される。
【０１１０】
外部共振型ＶＣＳＥＬチップ２１と部分反射鏡１１１の距離を活性領域の幅に比べて、十分、大きく取ることにより、横モードを低次モードあるいは単一モードに制御することができる。
【０１１１】
部分反射鏡１１１としては、平面鏡、凹面鏡のどちらも用いることができる。
【０１１２】
本実施例は、図２に示した構成と比べて、部品点数が少なくて済む利点がある。ただし、共振器の長さは図２に示した構成より長くする必要がある。
【０１１３】
［第十一実施例］
図１１に本発明の第十一実施例の外部共振器型半導体レーザ１２０の構成を示す。本実施例は図４に示した外部共振器型半導体レーザ５０の変形例である。図１１（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１２０を上面側から見た図である。図１１（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１２０を側面側から見た図である。
【０１１４】
図１１（ａ）と図１１（ｂ）に示すように、外部共振器型半導体レーザ１２０は、ブロードエリア半導体レーザチップ１に代えて半導体レーザアレイチップ９１を用いている。また、シリンドリカルレンズ５１とレンズ５２の間に、アパーチャ１２１と平面反射鏡１２２を設けている。また、出力光ファイバ５３に代えて、マルチモード光ファイバ１２３を設けている。アパーチャ１２１は半導体レーザアレイチップ９１の各活性領域９２（９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ）に対応した開口部を有している。
【０１１５】
半導体レーザアレイチップ９１は、前述のとおり、活性領域９２の基板面内方向（座標軸Ｙ方向）はマルチモード光導波路として機能する。一方、活性領域９２の基板に対して垂直方向（座標軸Ｚ方向）には単一モード光導波路として機能するような光閉じ込め能力を有している。
【０１１６】
外部共振器型半導体レーザ１２０では、端面９３と平面反射鏡１２２によってファブリーペロー共振器が形成されている。アパーチャ１２１によって光路が分離されているので、半導体レーザアレイチップ９１の活性領域９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、及び、９２ｄに対応してレーザ光１２４ａ、１２４ｂ、１２５ｃ、及び、１２５ｄが生成する。レーザ光１２４ａ、１２４ｂ、１２５ｃ、及び、１２５ｄの集合であるレーザ光１２４は横モードがマルチモードであり、レンズ５２によって集光されて出力光としてマルチモード光ファイバ１２３に結合される。
【０１１７】
なお、アパーチャ１２１は光路中に複数設けることもできる。アパーチャ１２１を複数設けることによって、光路の分離の度合いを大きくすることができる。あるいはアパーチャ１２１として、レーザ光１２４方向に厚さを有するアパーチャを用いてもよい。この構成によっても、光路の分離の度合いを大きくすることができる。
【０１１８】
レーザ光１２４ａ、１２４ｂ、１２５ｃ、及び、１２５ｄの横モードは単一モードである場合もあるし、比較的低次の横モードである場合もある。レーザ光１２４ａ、１２４ｂ、１２５ｃ、及び、１２５ｄの横モードの次数が小さいほど、より多数の個別のレーザ光を同じコア径のマルチモード光ファイバ１２３に結合することができる。
【０１１９】
この構成では、平面反射鏡１２２を光学アライメントすることによって、まず、レーザ光１２４の生成を調整することができる。次いで、レンズ５２とマルチモード光ファイバ１２３の光学アライメントによってレーザ光１２４のマルチモード光ファイバ１２３への導入を調整できる。このように段階的に光学アライメントが行えるので、調整が容易である。
【０１２０】
一方、図４に示した構成ではレーザ発振の調整と光ファイバ５３へのレーザ光の導入の調整を、光ファイバ５３の光学アライメントによって同時に行う。この場合は、光学的な位置関係がずれている場合には、レーザ光が生成されていないので、光学アライメントの目標が無く、調整が難しい。図１１に示した構成ではこのような問題が無い。
【０１２１】
活性領域９２の幅ｗに対して、共振器長Ｌは十分大きく取ることが望ましい。共振器長Ｌは図１１に示すように端面９３から平面反射鏡１２２の反射面までの距離である。活性領域９２の幅ｗと共振器長Ｌの比率は、具体的には、Ｌ／ｗ≧１００が望ましい。例えば、ｗ＝１００μｍに対してはＬ≧１ｃｍとすることが望ましい。この比率が大きいほど、レーザ光１２４ａ、１２４ｂ、１２５ｃ、及び、１２５ｄの横モードが低次となる。
【０１２２】
この場合、レーザ光１２４ａ、１２４ｂ、１２５ｃ、及び、１２５ｄの横モードとは、特に、活性領域９２の基板面内方向（座標軸Ｙ方向）の横モードを指す。活性領域９２の基板に対して垂直方向（座標軸Ｚ方向）には、半導体レーザアレイチップ９１が単一モード光導波路として機能する。したがって、この方向には単一モードのレーザ光が形成される。
【０１２３】
本実施例では、半導体レーザアレイチップ９１を用いたので、ブロードエリア半導体レーザチップ１より活性領域９２の幅ｗを狭くすることができる。したがって、短い共振器長でも高いＬ／ｗが得られる。
【０１２４】
活性領域の幅ｗと共振器長Ｌの比の関係は図９の場合にも当てはまる。図９の場合において、活性領域２の幅が１ｍｍであったとすると、共振器長Ｌ≧１０ｃｍが好ましい。一方、図１などのように共振器中に空間フィルタ６を挿入した場合は、空間フィルタ６によって横モード制御がおこなわれるので、Ｌ／ｗの比率は小さくてもよい。すなわち、空間フィルタを共振器中に導入した構成は共振器を小型化できるという利点がある。
【０１２５】
平面反射鏡１２２は特定の波長のみを部分反射する反射型のフィルタとすることもできる。例えば、平面反射鏡１２２を９７６ｎｍの中心波長を反射する反射型フィルタとした場合、レーザ光１２４は波長９７６ｎｍとなる。この波長は、イッテルビウム（Ｙｂ）をシリカにドープしたコアを有する光増幅用ファイバの励起に適している。
【０１２６】
平面反射鏡１２２としては、一例として、表面に誘電体多層膜を形成したガラスを用いることができる。この構成によれば、平面反射鏡１２２の反射率のピーク波長、反射率などを広い範囲にわたって調整することができる。
【０１２７】
なお、反射鏡を特定の波長のみを反射する構成とすることは、図１における部分反射鏡８、図２における部分反射鏡２８、及び、図９における部分反射鏡１０１などにも適用することができる。このような構成の外部共振器型半導体レーザは、狭い波長範囲に吸収領域を有する固体レーザの励起に適している。
【０１２８】
本実施例の構成によれば、外部光学系における各活性領域９２に対応する光路がアパーチャ１２１によって光学的に分離されている。このため、各活性領域９２に対応して単一の横モードもしくは低次の横モードのレーザ光が生じる。この結果、活性領域９２ごとに生成したレーザ光の集合であるレーザ光１２４は横モードがマルチモードとなる。マルチモード光ファイバ１２３との光学的位置合わせはシングルモードの出力光ファイバより容易となる。また、マルチモード光ファイバはコア面積が大きいので、より大出力の光を結合させることができる。
【０１２９】
さらに、半導体レーザアレイチップ９１の各活性領域９２が光学的に分離されることにより横モード制御が容易になる。複数の活性領域９２が光学的に結合した場合、複雑なスーパーモードが形成されることがある。アパーチャ１２１によってこのようなスーパーモードの形成を防ぐことができる。
【０１３０】
平面反射鏡１２２を特定の波長のみを反射する反射型のフィルタとした外部共振器型半導体レーザ１２０と、希土類などをドープした増幅作用のある光ファイバ（アクティブファイバ）を組み合わせた構成は、光増幅器あるいはレーザ発振器として機能する。この構成では、アクティブファイバを安定に励起できるので、安定な光増幅器あるいはレーザ発振器を実現できる。
【０１３１】
同様に、図１における部分反射鏡８、図２における部分反射鏡２８、及び、図９における部分反射鏡１０１を特定の波長のみを反射する構成とした外部共振器型半導体レーザと、固体レーザ媒質を組み合わせた構成は、光増幅器あるいはレーザ発振器として機能する。この構成では、固体レーザ媒質を安定に励起できるので、安定な光増幅器あるいはレーザ発振器を実現できる。
【０１３２】
［第十二実施例］
図１２に本発明の第十二実施例の外部共振器型半導体レーザ１３０の構成を示す。本実施例は図１１に示した外部共振器型半導体レーザ１２０の変形例である。図１２（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１３０を上面側から見た図であり、図１１（ａ）に対応する。図１２（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１３０を側面側から見た図であり、図１１（ｂ）に対応する。図１２（ａ）は図１２（ｂ）を矢印Ａ側から見た図に相当する。
【０１３３】
外部共振器型半導体レーザ１３０は、ヒートシンク１３３の冷却面１３４上に複数のマウント１３２が設けられている。各マウント１３２上には半導体レーザアレイチップ９１がジャンクションダウンで設けられている。
【０１３４】
ヒートシンク１３３の上方には、各半導体レーザアレイチップ９１に対応してシリンドリカルレンズ５１が設けられている。シリンドリカルレンズ５１とレンズ５２の間には、アパーチャ１３１と平面反射鏡１２２が設けられている。アパーチャ１３１は開口部が二次元配置されている点がアパーチャ１２１と異なっている。
【０１３５】
マウント１３２は絶縁性であっても導電性であってもよい。また、マウント１３２と半導体レーザアレイチップ９１の間にサブマウントを設けることができる。サブマウントは絶縁性であっても導電性であってもよい。
【０１３６】
外部共振器型半導体レーザ１３０においては、複数の半導体レーザアレイチップ９１から出射される光はヒートシンク１３３の冷却面１３４に対して略垂直方向である。また、複数の半導体レーザアレイチップ９１から出射される光は二次元状に配列されている。
【０１３７】
外部共振器型半導体レーザ１３０では、端面９３と平面反射鏡１２２によってファブリーペロー共振器が形成されている。生成したレーザ光１２４は、レンズ５２によって集光されて出力光としてマルチモード光ファイバ１２３に結合される。
【０１３８】
外部共振器型半導体レーザ１３０の構成では、半導体レーザアレイチップ９１の活性領域９２は二次元配置されている。図１１の場合と同様に、図１２においても、外部光学系の各活性領域９２に対応する光路がアパーチャ１２１によって光学的に分離されている。このため、各活性領域９２に対応して単一の横モードもしくは低次の横モードのレーザ光が生じる。この結果、活性領域９２ごとに生成したレーザ光の集合であるレーザ光１２４は横モードがマルチモードとなる。
【０１３９】
外部共振器型半導体レーザ１３０の構成によれば、複数の半導体レーザアレイチップ９１によって生成されたレーザ光１２４が出力光ファイバ１２３に結合されるので、より大出力のレーザ光が出力光として取り出すことができる。
【０１４０】
外部共振器型半導体レーザ１３０において、半導体レーザアレイチップ９１をブロードエリア半導体レーザチップに置き換えることができる。この構成は構造が簡易であるという利点がある。
【０１４１】
［第十三実施例］
図１３に本発明の第十三実施例の外部共振器型半導体レーザ１４０の構成を示す。本実施例は図１１に示した外部共振器型半導体レーザ１２０の変形例である。図１３（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１４０を側面側から見た図である。図１３（ｂ）はヒートシンク１３３上に設けられたマウント１４１、半導体レーザアレイチップ９１、及び、プリズム型反射鏡１４２を、ヒートシンク１３３の上面からみた図である。
【０１４２】
外部共振器型半導体レーザ１４０は、ヒートシンク１３３の冷却面１３４上に複数のマウント１４１が設けられている。各マウント１４１上には半導体レーザアレイチップ９１がジャンクションダウンで設けられている。また、ヒートシンク１３３の冷却面１３４上にプリズム型反射鏡１４２が、各半導体レーザアレイチップ９１に対応して設け羅ら得ている。
【０１４３】
ヒートシンク１３３の上方には、各半導体レーザアレイチップ９１に対応して、シリンドリカルレンズ５１が設けられている。シリンドリカルレンズ５１とレンズ５２の間には、アパーチャ１３１と平面反射鏡１２２を設けられている。アパーチャ１３１は開口部が二次元配置されている。
【０１４４】
外部共振器型半導体レーザ１４０においては、複数の半導体レーザアレイチップ９１から出射した光はプリズム型反射鏡１４２によって反射されて、ヒートシンク１３３の冷却面１３４に対して垂直方向に出射される。複数の半導体レーザアレイチップ９１から出射される光は二次元状に配列されている。
【０１４５】
外部共振器型半導体レーザ１４０では、端面９３と平面反射鏡１２２によってファブリーペロー共振器が形成されている。生成したレーザ光１２４は、レンズ５２によって集光されて出力光としてマルチモード光ファイバ１２３に結合される。
【０１４６】
外部共振器型半導体レーザ１４０では、活性領域９２の長さを長くしてもマウント１４４１の厚さを厚くする必要がない。したがって、活性領域９２が長い半導体レーザアレイチップ９１を用いても、半導体レーザアレイチップ９１を効率よく冷却できる。
【０１４７】
外部共振器型半導体レーザ１４０において、半導体レーザアレイチップ９１をブロードエリア半導体レーザチップに置き換えることができる。この構成は構造が簡易であるという利点がある。
【０１４８】
［第十四実施例］
図１４に本発明の第十四実施例の外部共振器型半導体レーザ１５０の構成を示す。本実施例は図１１に示した外部共振器型半導体レーザ１２０の変形例である。図１４（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１５０を上面側から見た図である。図１４（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１５０を側面側から見た図である。図１４（ｂ）は図１４（ａ）を矢印Ｂ側から見た図に相当する。
【０１４９】
外部共振器型半導体レーザ１５０は、ヒートシンク１３３の冷却面１３４上に複数のマウント１３２が設けられている。各マウント１３２上にはブロードエリア半導体レーザチップ１がジャンクションダウンで設けられている。ブロードエリア半導体レーザチップ１は、ブロードエリア半導体レーザチップ１のＹ方向（図１参照）がヒートシンク１３３の冷却面１３４に対して垂直になるように設けられている。
【０１５０】
ヒートシンク１３３上に、各ブロードエリア半導体レーザチップ１に対応してシリンドリカルレンズ５１が設けられている。また、ヒートシンク１３３上に平面反射鏡１２２、シリンドリカルレンズ１５１、及び、１５２が設けられている。さらに、ヒートシンク１３３上にマルチモード光ファイバ１２３がサポート部１５３によって取り付けられている。
【０１５１】
ブロードエリア半導体レーザチップ１の端面３と平面反射鏡１２２によって、ファブリーペロー共振器が形成されている。生成したレーザ光１２４は、シリンドリカルレンズ１５１及び１５２によって集光されて出力光としてマルチモード光ファイバ１２３に結合される。レーザ光１２４は、ヒートシンク１３３の冷却面１３４に対して平行方向に生成されている。
【０１５２】
外部共振器型半導体レーザ１５０の構成によれば、シリンドリカルレンズ５１、平面反射鏡１２２、シリンドリカルレンズ１５１、１５２、及び、マルチモード光ファイバ１２３から成る外部光学系はヒートシンク１３３の冷却面１３４上に形成されている。このため、冷却面１３４は外部光学系をアライメントするための定盤としても機能する。本構成によれば、光学的アライメントが容易であるという利点がある。
【０１５３】
［第十五実施例］
図１５に本発明の第十五実施例の外部共振器型半導体レーザ１６０の構成を示す。本実施例は図１２に示した外部共振器型半導体レーザ１３０の変形例である。図１５（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１６０を上面側から見た図である。図１５（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１６０を側面側から見た図である。
【０１５４】
外部共振器型半導体レーザ１６０は平面反射鏡１２２とマルチモード光ファイバ１２３の代わりに、ファイバーブラッグ回折格子１６１を備えた光ファイバ１６２を設けた。端面９３とファイバーブラッグ回折格子１６１によってファブリーペロー共振器が形成されている。生成したレーザ光１２４は、レンズ５２によって集光されて出力光として光ファイバ１６２に結合される。
【０１５５】
光ファイバ１６２の横モードは単一モード、もしくはマルチモードである。外部共振器型半導体レーザ１６０では、レーザ光１２４の横モードは単一モード、もしくは、マルチモードである。
【０１５６】
外部共振器型半導体レーザ１６０においては、横モードが単一モードのレーザ光を生成できるという利点がある。また、ファイバーブラッグ回折格子１６１によって発振波長を制御できる。構成も簡易である。
【０１５７】
なお、図１３に示した外部共振器型半導体レーザ１４０においても、平面反射鏡１２２とマルチモード光ファイバ１２３の代わりに、ファイバーブラッグ回折格子１６１を備えた光ファイバ１６２を設けることができる。
【０１５８】
［第十六実施例］
図１６に本発明の第十六実施例の外部共振器型半導体レーザ１７０の構成を示す。本実施例は図１１に示した外部共振器型半導体レーザ１２０の変形例である。図１６（ａ）は外部共振器型半導体レーザ１７０を上面側から見た図であり、図１１（ａ）に対応する。図１６（ｂ）は外部共振器型半導体レーザ１７０を側面側から見た図であり、図１１（ｂ）に対応する。
【０１５９】
図１６に示すように、外部共振器型半導体レーザ１７０は、半導体レーザアレイチップ９１、シリンドリカルレンズ５１、シリンドリカルレンズアレイ１７１、空間フィルタ１７２、シリンドリカルレンズアレイ１７３、平面反射鏡１２２、レンズ５２、及び、マルチモード光ファイバ１２３を備えている。
【０１６０】
図１１のアパーチャ１２１に代えて、シリンドリカルレンズアレイ１７１、空間フィルタ１７２、及び、シリンドリカルレンズアレイ１７３が設けられている。シリンドリカルレンズアレイ１７１は、半導体レーザアレイチップ９１の各活性領域９２からの光を空間フィルタ１７１に結像させる。シリンドリカルレンズアレイ１７３は空間フィルタ１７１からの光を平行光に代えて平面反射鏡１２２に導く。
【０１６１】
外部共振器型半導体レーザ１６０では、半導体レーザアレイチップ９１の端面９３と平面反射鏡１２２によってファブリーペロー共振器が形成されている。生成したレーザ光１２４は、レンズ５２によって集光されて出力光としてマルチモード光ファイバ１２３に結合される。
【０１６２】
空間フィルタ１７２によって光路が制限されるので、レーザ光１２４の横モードは低次化もしくは単一モード化することができる。この原理は図１に示した外部共振器型半導体レーザ１０の原理と同様である。このため、Ｌ／ｗの比率は小さい値でも低次モードもしくは単一モードのレーザ光１２４を得ることができる。
【０１６３】
シリンドリカルレンズアレイ１７１と１７３は、遅相（スロー）軸コリメータとして、広く流通している既製の光学部品を流用できる。遅相（スロー）軸コリメータは、半導体レーザアレイと組み合わせて用いられる光学部品であり、入手が容易であり低コストである。したがって、外部共振器型半導体レーザ１６０では、開発コストと製品製造コストを低減することができる。同様に、シリンドリカルレンズ５１としては、進相（ファースト）軸コリメータとして広く流通している既製の光学部品を用いることができる。
【０１６４】
なお、図１６においてシリンドリカルレンズ５１とシリンドリカルレンズアレイ１７１に代えて球面レンズアレイ（図１におけるレンズ５に相当するレンズのアレイ）を用いることができる。この構成は、外部共振器型半導体レーザ１６０の変形例であり、図１の光学系のアレイ構造となる。
【０１６５】
［第十七実施例］
図１７（ａ）に本発明の第十七実施例の半導体レーザ１８０の構成を示す。半導体レーザ１８０は、導電性のマウント１８１、導電性のサブマウント１８３、ブロードエリア半導体レーザチップ１、絶縁体ブロック１８４、電極１８５、及び、コリメータレンズ１９０を備えている。
【０１６６】
マウント１８１は、段差構造を有する光学系取り付け部１９１を備えている。マウント１８２はねじ穴１８６と１８７を備えている。マウント１８１の光学系取り付け部１９１にはコリメータレンズ１９０が設けられている。
【０１６７】
マウント１８１上にはサブマウント１８３が接着され、サブマウント１８３上にはブロードエリア半導体レーザチップ１が接着されている。マウント１８１上には絶縁体ブロック１８４が接着され、絶縁体ブロック１８４上には電極１８５が接着されている。電極１８５と半導体レーザチップ１８２は導電性のワイヤー１８８によって接続されている。ブロードエリア半導体レーザチップ１からの光はコリメータ１９０によって平行光に変換されてレーザ光１９３として出射する。
【０１６８】
図１７（ｂ）に示すように、マウント１８１はヒートシンク１９６に、二つのねじ１９４を用いて取り付けられている。
【０１６９】
半導体レーザ１８０は、図１４に示した外部共振器型半導体レーザ１５０に適用することができる。半導体レーザ１８０は、マウント１３２、ブロードエリア半導体レーザチップ１、及び、シリンドリカルレンズ５１を代替することができる。
【０１７０】
半導体レーザ１８０は、ねじ１９４によってヒートシンク１９６に取り付けることができるので、組立てが容易であるという利点がある。
【０１７１】
コリメータレンズ１９０の平面部１９２に誘電体多層膜を設けて、特定の波長を反射する部分反射鏡とすることができる。この構成では、半導体レーザ１８０は外部共振器型半導体レーザとして機能する。
【０１７２】
この構成においては、共振器の長さが短いので横モードは比較的高次であるが、発振波長は共帯域化される。したがって、ロッド状、スラブ状、あるいは、ディスク状の固体レーザ媒質の励起光源としては適している。
【０１７３】
また、半導体レーザ１８０の光学系取り付け部１９１にガラス板からなるライトガイドを設けることもできる。この構成は簡易な構造でありながら、レーザ光１９３がマウント１８１によってけられることを防げる。
【０１７４】
取り付け部１９１はマウント１８１上に段差を設けて構成されているが、単純な平面構造とすることもできる。コリメータレンズ１９０が小さい場合やライトガイドを用いる場合は、光学系取り付け部１９１が平面であってもよい。光学系取り付け部１９１が平面である構造は製造が容易である。
【０１７５】
［第十八実施例］
図１８（ａ）に本発明の第十八実施例の半導体レーザ２００の構成を示す。半導体レーザ２００は、導電性のマウント２０１、導電性のサブマウント１８３、半導体レーザアレイチップ９１、絶縁体ブロック１８４、電極１８５、及び、コリメータレンズ２０３を備えている。図１８（ｂ）は半導体レーザ２００のＣ−Ｃ’断面図である。
【０１７６】
マウント１８１は、段差構造を有する光学系取り付け部２０２を備えている。マウント１８２はねじ穴１８６と１８７を備えている。マウント１８１の光学系取り付け部２０２にはコリメータレンズ２０３が設けられている。半導体レーザアレイチップ９１からの光はコリメータレンズ２０３によって平行光に変換されてレーザ光２０４として出射する。
【０１７７】
半導体レーザ１８０は、図１２に示した外部共振器型半導体レーザ１３０に適用することができる。半導体レーザ１８０は、マウント１３２、半導体レーザアレイチップ９１、及び、シリンドリカルレンズ５１を代替することができる。
【０１７８】
半導体レーザ２００は、ねじを用いてヒートシンクに取り付けることができるので、組立てが容易であるという利点がある。
【０１７９】
コリメータレンズ２０３の平面部２０５に誘電体多層膜を設けて、特定の波長を反射する部分反射鏡とすることができる。この構成では、半導体レーザ２００は外部共振器型半導体レーザとして機能する。
【０１８０】
この構成においては、共振器の長さが短いので横モードは比較的高次であるが、発振波長は共帯域化される。したがって、ロッド状、スラブ状、あるいは、ディスク状の固体レーザ媒質の励起光源として適している。
【０１８１】
また、半導体レーザ２００の光学系取り付け部２０２にガラス板からなるライトガイドを設けることもできる。この構成は簡易な構造でありながら、レーザ光２０４がマウント２０１によってけられことを防げる。
【０１８２】
光学系取り付け部２０２はマウント２０１上に段差を設けて構成されているが、単純な平面構造とすることもできる。コリメータレンズ２０３が小さい場合やライトガイドを用いる場合は、取り付け部２０２が平面であってもよい。光学系取り付け部２０２が平面である構造は製造が容易である。
【０１８３】
以下、ここで説明した技術的特徴をまとめておく。
［外部共振器型半導体レーザ（図１）の特徴について］
［技術的特徴１］
半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向には、横モードがマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一モードとなる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
外部光学系中に半導体レーザチップの基板面内方向の光路を制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴２］
技術的特徴１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記外部光学系中にレンズが設けられており、このレンズは前記ブロードエリア型半導体レーザからの、前記基板に対して垂直方向の光は平行光に変え、前記基板に対して水平方向の光は空間フィルタの開口部に集光することを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［垂直共振器型面発光レーザ（図２）の特徴について］
［技術的特徴３］
半導体基板の上に形成された垂直共振器型面発光レーザにおいて、
基板の上に半導体多層膜ブラッグ回折格子が設けられ、
半導体多層膜ブラッグ回折格子上に半導体レーザの接合構造が形成され、
半導体レーザの接合構造の上にコンタクト層と電極が形成され、
電極の間の光出射部分に無反射コートが施されたことを特徴とする垂直共振器型面発光レーザ。
［技術的特徴４］
技術的特徴３の垂直共振器型面発光レーザにおいて、前記基板面内方向に横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有していることを特徴とする垂直共振器型面発光レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図２）の特徴について］
［技術的特徴５］
半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
半導体レーザチップは技術的特徴３の垂直共振器型面発光レーザであり、
垂直共振器型面発光レーザの無反射コートが施された面と外部光学系が光学的に結合し、
外部光学系中に光路を制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［薄膜固体レーザ（図３）の特徴について］
［技術的特徴６］
薄膜固体レーザチップと共振器光学系を備えた薄膜固体レーザにおいて、
薄膜固体レーザチップはその面内方向に横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有し、
薄膜固体レーザチップはヒートシンク上に設けられ、薄膜固体レーザチップのヒートシンク側に高反射率反射鏡が設けられ、薄膜固体レーザチップのヒートシンクとは反対側の面と共振器光学系が光学的に結合し、
共振器光学系中に光路を制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする薄膜固体レーザ。
［技術的特徴７］
技術的特徴６の薄膜固体レーザにおいて、
前記薄膜固体レーザチップは側方励起されていることを特徴とする薄膜固体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図４）の特徴について］
［技術的特徴８］
半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向にはマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一となる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
外部光学系中にファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図５）の特徴について］
［技術的特徴９］
半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
半導体レーザチップは技術的特徴３の垂直共振器型面発光レーザであり、
垂直共振器型面発光レーザの無反射コートが施された面と外部光学系が光学的に結合し、
外部光学系中にファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバを備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［薄膜固体レーザ（図６）の特徴について］
［技術的特徴１０］
薄膜固体レーザチップと共振器光学系を備えた薄膜固体レーザにおいて、
薄膜固体レーザチップはその面内方向に横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有し、
薄膜固体レーザチップはヒートシンク上に設けられ、薄膜固体レーザチップのヒートシンク側に高反射率反射鏡が設けられ、薄膜固体レーザチップのヒートシンクとは反対側の面と共振器光学系が光学的に結合し、
外部光学系中にファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバを備えていることを特徴とする薄膜固体レーザ。
［固体レーザ（図７）の特徴について］
［技術的特徴１１］
反射鏡、固体レーザ媒体、レンズ、及び、ファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバを設けた固体レーザにおいて、
固体レーザ媒体はレーザ発振光とは垂直方向の面内において、横モードがマルチモードとなる光閉じ込め機能を有し、
固体レーザ媒体とファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバはレンズによって光学的に結合し
反射鏡とファイバーブラッグ回折格子によって共振器を構成したことを特徴とする固体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図８）の特徴について］
［技術的特徴１２］
半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
この半導体レーザチップは複数の活性領域を有する半導体レーザアレイであり、この半導体レーザアレイを構成する各活性領域は基板面内方向には、マルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一となる光閉じ込め機能があり、
複数の活性領域の間には発振するレーザ光に対して損失を生じさせる領域が設けられており、
この半導体レーザチップの第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
外部光学系中に半導体レーザチップの基板面内方向の光路を制限する空間フィルタが設けられていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴１３］
半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
この半導体レーザチップは複数の活性領域を有する半導体レーザアレイであり、この半導体レーザアレイを構成する各活性領域は基板面内方向には、マルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一となる光閉じ込め機能があり、
複数の活性領域の間には光を吸収する非励起領域が設けられており、
この半導体レーザチップの第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
外部光学系中にファイバーブラッグ回折格子を備えた光ファイバを備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図９）の特徴について］
［技術的特徴１４］
半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
この半導体レーザチップはブロードエリア型半導体レーザであり、このブロードエリア半導体レーザの基板面内方向には、横モードがマルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一モードとなる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
外部光学系はシリンドリカルレンズと反射鏡を備え、
シリンドリカルレンズはブロードエリア型半導体レーザの横モードが単一モードとなる方向の光を平行光に変換した後、反射鏡にこの光を導くことを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴１５］
半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
この半導体レーザチップは複数の活性領域を有する半導体レーザアレイであり、この半導体レーザアレイを構成する各活性領域は基板面内方向には、マルチモードの光導波路となる光閉じ込め機能があり、基板に対して垂直方向には横モードが単一となる光閉じ込め機能があり、第一の端面には高反射率コートが施され、第二の端面には無反射コートが施され、
第二の端面と外部光学系が光学的に結合し、
外部光学系はシリンドリカルレンズと反射鏡を備え、
シリンドリカルレンズはブロードエリア型半導体レーザの横モードが単一モードとなる方向の光を平行光に変換した後、部分反射鏡にこの光を導くことを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１０）の特徴について］
［技術的特徴１６］
半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
この半導体レーザチップは技術的特徴３の垂直共振器型面発光レーザであり、
垂直共振器型面発光レーザの無反射コートが施された面と外部光学系が光学的に結合し、
外部光学系は反射鏡を備え、
垂直共振器型面発光レーザと反射鏡によって共振器を形成していることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１１）の特徴について］
［技術的特徴１７］
半導体レーザアレイチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
外部光学系は半導体レーザアレイチップの各活性領域に対応したアパーチャを備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴１８］
技術的特徴１７の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記外部光学系に、さらに特定波長を反射する反射鏡を設けて共振器を形成したことを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴１９］
技術的特徴１８の外部共振器型半導体レーザとアクティブファイバを組み合わせたことを特徴とする光ファイバ増幅器。
［技術的特徴２０］
技術的特徴１４の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記ブロードエリア半導体レーザチップの活性領域の幅ｗと、前記外部高角系によって形成される共振器の長さＬの比率Ｌ／ｗが１００以上であることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１２）の特徴について］
［技術的特徴２１］
複数の半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
半導体レーザチップはヒートシンク上に設けられ、半導体レーザチップから出射光はこのヒートシンクの冷却面に対して略垂直方向に出射されることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴２２］
技術的特徴２１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記半導体レーザチップは半導体レーザアレイチップであることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［技術的特徴２３］
技術的特徴２２の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記外部光学系は半導体レーザアレイチップの各活性領域に対応したアパーチャを備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１３）の特徴について］
［技術的特徴２４］
技術的特徴２１の外部共振器型半導体レーザにおいて、
さらに、前記半導体レーザチップに対応した複数の反射鏡を備え、これらの反射鏡によって、前記半導体レーザチップから出射した光がヒートシンクに対して略垂直方向に出射されることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１４）の特徴について］
［技術的特徴２５］
複数の半導体レーザチップと外部光学系を備えた外部共振器型半導体レーザにおいて、
半導体レーザチップはヒートシンク上に設けられ、半導体レーザチップから出射光はこのヒートシンクの冷却面に対して略水平方向に出射されることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１５）の特徴について］
［技術的特徴２６］
技術的特徴２３の外部共振器型半導体レーザにおいて、
前記外部光学系は、さらに、ファイバーブラッグ回折格子を設けた光ファイバを備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１６）の特徴について］
［技術的特徴２７］
技術的特徴１７の外部共振器型半導体レーザにおいて、
さらに一対のシリンドリカルレンズアレイを備えていることを特徴とする外部共振器型半導体レーザ。
［外部共振器型半導体レーザ（図１７、図１８）の特徴について］
［技術的特徴２８］
半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、及び、電極を備え、導電性マウント第一の面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に電極を接着し、電極の上面と半導体レーザチップを、導電性ワイヤーを介して接続し、導電性マウントの第二の面に下部電極を接着した半導体レーザにおいて、
導電性マウントは光学系取り付け部を備え、光学系取り付け部上に光学系が取り付けられ、光学系と半導体レーザチップが光学的に結合していることを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴２９］
技術的特徴２８の半導体レーザにおいて、
前記光学系取り付け部は段差構造を有していることを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴３０］
技術的特徴２８の半導体レーザにおいて、
前記光学系取り付け部は平面構造を有していることを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴３１］
技術的特徴２８の半導体レーザにおいて、
前記光学系はコリメータレンズであることを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴３２］
技術的特徴３１の半導体レーザにおいて、
前記コリメータレンズの平面部に部分反射層が設けられており、外部共振器型半導体レーザとして機能することを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴３３］
技術的特徴３２の半導体レーザと固体レーザ媒質を備えた固体レーザ。
［技術的特徴３４］
技術的特徴２８の半導体レーザにおいて、
前記光学系はライトガイドであることを特徴とする半導体レーザ。
【符号の説明】
【０１８４】
１…ブロードエリア半導体レーザチップ、２…活性領域、３…高反射率コートが施された端面、４…無反射コートが施された端面、５…レンズ、６…空間フィルタ、７…シリンドリカルレンズ、８…部分反射鏡、９…スリット状の開口部（アパーチャ）、１０…外部共振器型半導体レーザ、１１…出力光、１２…スラブ状光導波路、１３…コア層、２０…外部共振器型半導体レーザ、２１…外部共振型ＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザ）チップ、２２…基板、２３…半導体多層膜ブラッグ回折格子、２４…活性層、２５…レンズ、２６…空間フィルタ、２７…レンズ、２８…部分反射鏡、２９…ピンホール状の開口部、３１…出力光、３２…下部クラッド層、３３…上部クラッド層、３４…電極、３５…出射光、３６…光出射部、３７…光ファイバ、３８…コア、３９…無反射コート層、４０…薄膜固体レーザ、４１…薄膜固体レーザチップ、４２…活性領域、４３…ヒートシンク、４４…励起光、４５…励起光、４６…高反射率コート層、５０…外部共振器型半導体レーザ、５１…シリンドリカルレンズ、５２…レンズ、５３…出力光ファイバ、５４…ファイバーブラッグ回折格子、５５…レーザ光、６０…外部共振器型半導体レーザ、７０…薄膜固体レーザ、８０…固体レーザ、８１…固体レーザロッド、８２…反射鏡、８３…励起光、８４…励起光、９１…半導体レーザアレイチップ、９２、９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ…活性領域、９３、９４…端面、９５…寄生発振光、９６…非励起領域、１００…外部共振器型半導体レーザ、１０１…部分反射鏡、１０２…出力光、１０３…凹面鏡、１１０…外部共振器型半導体レーザ、１１１…部分反射鏡、１１２…出力光、１２０…外部共振器型半導体レーザ、１２１…アパーチャ、１２２…平面反射鏡、１２３…マルチモード光ファイバ、１２４…（集合的な）レーザ光、１２４ａ…活性領域９２ａに対応するレーザ光、１２４ｂ…活性領域９２ｂに対応するレーザ光、１２４ｃ…活性領域９２ｃに対応するレーザ光、１２４ｄ…活性領域９２ｄに対応するレーザ光、１３０…外部共振器型半導体レーザ、１３１…アパーチャ、１３２…マウント、１３３…ヒートシンク、１３４…ヒートシンク１３３の冷却面、１４０…外部共振器型半導体レーザ、１４１…マウント、１４２…プリズム型反射鏡、１５０…外部共振器型半導体レーザ、１５１、１５２…シリンドリカルレンズ、１５３…サポート部、１６０…外部共振器型半導体レーザ、１６１…ファイバーブラッグ回折格子、１６２…光ファイバ、１７０外部共振器型半導体レーザ、１７１…シリンドリカルレンズアレイ、１７２…空間フィルタ、１７３…シリンドリカルレンズアレイ、１８０…半導体レーザ、１８１…導電性のマウント、１８３…導電性のサブマウント、１８４…絶縁体ブロック、１８５…電極、１８６、１８７…ねじ穴、１８８…導電性のワイヤー、１９０…コリメータレンズ、１９１…光学系取り付け部、１９２…コリメータレンズ１９０の平面部、１９３…レーザ光、１９４…ねじ、１９６…ヒートシンク、２００…半導体レーザ、２０１…導電性のマウント、２０２…光学系取り付け部、２０３…コリメータレンズ、２０４…レーザ光、２０５…コリメータレンズ２０３の平面部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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