(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のフォトニック結晶面発光レーザ（ＰＣＳＥＬ）と、
第２のＰＣＳＥＬと、
前記第１のＰＣＳＥＬと前記第２のＰＣＳＥＬとの間に、長さ方向の軸に沿って延在し、前記第１のＰＣＳＥＬと前記第２のＰＣＳＥＬをコヒーレントに結合できるように電気的に制御可能な結合領域と
を備えてなるレーザ構造であって、
各ＰＣＳＥＬが、
活性層と、
フォトニック結晶であって、該フォトニック結晶内に前記長さ方向の軸と平行な配列面に分布する２次元の周期的配列を含み、該２次元の周期的配列は、周囲の前記フォトニック結晶とは異なる屈折率を有する領域で構成された、フォトニック結晶と
を備える、レーザ構造。
【請求項２】
各ＰＣＳＥＬが一対の導波クラッド層を備えており、各ＰＣＳＥＬの前記活性層および前記フォトニック結晶が前記一対の導波クラッド層の間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ構造。
【請求項３】
前記一対の導波クラッド層の一方又は双方が１つ以上の分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を備えており、前記１つ以上のＤＢＲは、フォトニック結晶から発振される散乱光と位相が揃うように配置されることを特徴とする請求項２に記載のレーザ構造。
【請求項４】
前記導波クラッド層が、前記一対の導波クラッド層の間に挟まれる層の材料より低い屈折率を有する材料を含むことを特徴とする請求項２または３に記載のレーザ構造。
【請求項５】
前記活性層が、量子井戸および／または量子ドットを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ構造。
【請求項６】
前記活性層が、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸、ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ量子ドット、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸およびＡｌＩｎＧａＡｓＰ量子井戸のうちの１以上のものを含むことを特徴とする請求項５に記載のレーザ構造。
【請求項７】
前記フォトニック結晶が任意の適切な半導体材料を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレーザ構造。
【請求項８】
前記フォトニック結晶が、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＩｎＧａＡｓおよびＡｌＩｎＧａＮのうちの１以上のものを含むことを特徴とする請求項７に記載のレーザ構造。
【請求項９】
前記周期的配列が、フォトニック結晶内の空隙で形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のレーザ構造。
【請求項１０】
前記周期的配列が、前記周囲のフォトニック結晶とは異なる屈折率を有する材料からなる領域で形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレーザ構造。
【請求項１１】
前記周期的配列が、第１の方向に延在する第１の周期性と、第１の方向に垂直な第２の方向に延在し、第１の周期性と実質的に等しい第２の周期性とを有し、前記第１の方向および前記第２の方向が前記配列面に沿って延びることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のレーザ構造。
【請求項１２】
前記２次元の周期的配列が第１の２次元の周期的配列であり、かつ前記配列面が第１の配列面であり、１以上の前記ＰＣＳＥＬが、フォトニック結晶内において前記第１の配列面と平行なさらなる配列面に分布する１以上のさらなる２次元の周期的配列を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のレーザ構造。
【請求項１３】
前記１以上のさらなる２次元の周期的配列が、前記第１の２次元の周期的配列の周期性とは異なる周期性を有することを特徴とする請求項１２に記載のレーザ構造。
【請求項１４】
前記さらなる２次元の周期的配列が、第１の方向に延在する第１の周期性と、第１の方向に垂直な第２の方向に延在し、第１の周期性と実質的に等しい第２の周期性とを有し、前記第１の方向および前記第２の方向が前記さらなる配列面に沿って延びることを特徴とする請求項１２または１３に記載のレーザ構造。
【請求項１５】
前記結合領域が、前記第１のＰＣＳＥＬおよび前記第２のＰＣＳＥＬのモード屈折率とは異なるモード屈折率を有しており、その差が２５％以下、必要に応じて１５％以下、または必要に応じて５％以下であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載のレーザ構造。
【請求項１６】
前記結合領域が、電流または電界を印加することによって結合領域の利得が変化するように電気的に駆動可能であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のレーザ構造。
【請求項１７】
前記結合領域が、前記結合領域に電流または電圧を印加するための電極を備えることを特徴とする請求項１６に記載のレーザ構造。
【請求項１８】
前記第１のＰＣＳＥＬおよび前記第２のＰＣＳＥＬが、前記第１のＰＣＳＥＬおよび前記第２のＰＣＳＥＬに電流を印加するための電極を備えることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載のレーザ構造。
【請求項１９】
前記結合領域を加熱するための加熱装置をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載のレーザ構造。
【請求項２０】
前記加熱装置が、電流または電圧を印加することにより前記結合領域を加熱するよう構成されることを特徴とする請求項１９に記載のレーザ構造。
【請求項２１】
前記結合領域が受動領域であり、前記第１のＰＣＳＥＬおよび前記第２のＰＣＳＥＬの活性層の発振波長に対応する波長では、吸収および利得が実質的に零であることを特徴とする請求項１９または２０に記載のレーザ構造。
【請求項２２】
電気的に制御可能な第２のまたはさらなる結合領域によって前記第１のＰＣＳＥＬおよび／または前記第２のＰＣＳＥＬに結合される１以上のＰＣＳＥＬをさらに備えることを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載のレーザ構造。
【請求項２３】
前記ＰＣＳＥＬが実質的に互いに同一であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のレーザ構造。
【請求項２４】
前記ＰＣＳＥＬから発振された光を集光するための光学機構をさらに備えることを特徴とする請求項１〜２３のいずれかに記載のレーザ構造。
【請求項２５】
前記光学機構が、前記ＰＣＳＥＬのうち複数から集光された光を空間的に結合するようさらに構成されることを特徴とする請求項２４に記載のレーザ構造。
【請求項２６】
レーザ構造の動作方法であって、
請求項１〜２５のいずれかに記載のレーザ構造を設けるステップと、
１以上の前記ＰＣＳＥＬに、それぞれのレーザ発振閾値を上回るように電流を印加して、前記１以上のＰＣＳＥＬを動作させるステップと、
前記結合領域の利得、および／または損失、および／または位相を変化させて、１以上の前記ＰＣＳＥＬをコヒーレントに結合するように、前記結合領域を電気的に制御するステップと、
前記ＰＣＳＥＬから発振される光を集光するステップと
を含んでなる方法。
【請求項２７】
前記集光された光を空間的に結合するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記結合領域を電気的に制御するステップが、前記結合領域に電流を印加するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６または２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記結合領域を電気的に制御するステップが、前記結合領域を加熱するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６または２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良されたレーザ構造、特に結合領域を備える改良されたレーザ構造に関し、さらに改良されたレーザ構造の動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトニック結晶は、半導体光学の分野において新たな可能性の領域を拓いてきた。フォトニック結晶は周期的誘電体構造を含み、この周期的誘電体構造は、ナノスケールの光導波路や光閉じ込めナノキャビティの作成に用いられたり、既存のデバイス構造と組み合わせて独自の特性を与えたりすることができるものである。フォトニック結晶を半導体レーザに利用することにより、半導体レーザは、コヒーレントな発振、（わずか１度程度の）非常に小さい拡がり角、ビームステアリング、高出力単一モード動作、出力の増減、波長選択性などの新たな特性を備えることができる。
【０００３】
単一モードで高い出力を達成するためには、面発光レーザの発光面積を増加させるのが一般的である。しかし、垂直キャビティを利用するデバイスでは、単一モード発振を行う発光面の大きさが数ミクロンに制限される。また外部キャビティ面発光レーザやフォトニック結晶面発光レーザ（ＰＣＳＥＬ）の場合、注入電流や熱除去の均一化が難しくなるため、単一モードをサポートすることができる発光面の大きさが制限される。多くの円形デバイスでは、面積ではなく径に対して直線的に出力が変化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、改良されたレーザ構造に関する。本発明の特定の実施形態によって、従来技術のレーザ構造にはない改善および／または利点がもたらされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によると、
第１のフォトニック結晶面発光レーザ（ＰＣＳＥＬ）と、
第２のＰＣＳＥＬと、
第１のＰＣＳＥＬと第２のＰＣＳＥＬとの間に、長さ方向の軸に沿って延在し、第１のＰＣＳＥＬと第２のＰＣＳＥＬをコヒーレントに結合できるように電気的に制御可能な結合領域と
を備えてなるレーザ構造であって、
各ＰＣＳＥＬが、
活性層と、
フォトニック結晶と、
フォトニック結晶内において長さ方向の軸と平行な配列面に分布する２次元の周期的配列であって、周囲のフォトニック結晶とは異なる屈折率を有する領域で構成された２次元の周期的配列と
を備える、レーザ構造を提供する。
【０００６】
本発明の特定の実施形態では、２つ以上のＰＣＳＥＬデバイスをコヒーレントに結合することによって、先行技術にあった制限を克服している。数ある応用の中でも特に、２つ以上のＰＣＳＥＬデバイスのコヒーレントな結合は、光波面のビームステアリングを実現する機会を拓くものである。
【０００７】
各ＰＣＳＥＬが一対の導波クラッド層を備えており、各ＰＣＳＥＬの前記活性層および前記フォトニック結晶が前記一対の導波クラッド層の間に配置されてよい。一対の導波クラッド層のうちの１つ以上が分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を備えており、当該１つ以上のＤＢＲが、フォトニック結晶から発振される散乱光と位相が揃うように配置されてもよい。特定の実施形態においては、２種以上のＤＢＲを備える。例えば、ＰＣＳＥＬ面の上方または下方に１つ以上の平坦なＤＢＲを配置してよく、および／または、ＰＣＳＥＬ面におけるＰＣＳＥＬの周囲に１つ以上のＤＢＲを配置してもよい。
【０００８】
導波クラッド層は、一対の導波クラッド層の間に挟まれる層の材料より低い屈折率を有する材料を含んで構成されてよい。
【０００９】
特定の実施形態においては、活性層が、バルク、量子井戸および／または量子ドットで構成されていてもよい。活性層は、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸、ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ量子ドット、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸およびＡｌＩｎＧａＡｓＰ量子井戸のうち１以上を含んでいてもよい。
【００１０】
フォトニック結晶は、任意の適切な半導体レーザ材料を含んでよい。例えば、フォトニック結晶が、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＩｎＧａＡｓおよびＡｌＩｎＧａＮのうち１以上を含んでもよい。
【００１１】
一部の実施形態では、周期的配列がフォトニック結晶内の空隙で形成されていてもよい。空隙は、真空であってもよく、真空でなくてもよい。例えば、空隙がガスを含んでもよい。このようなガスは、ＰＣＳＥＬ構造の成長に伴って発生するガスであってもよい。
【００１２】
他の実施形態においては、周期的配列が、周囲のフォトニック結晶とは異なる屈折率を有する材料からなる領域で形成されていてもよい。
【００１３】
周期的配列は、第１の方向に延在する第１の周期性と、第１の方向に垂直な第２の方向に延在し、第１の周期性と実質的に等しい第２の周期性を有していてもよく、第１の方向および第２の方向が配列面に沿って延びていてもよい。当該２次元の周期的配列は、ＰＣＳＥＬの大部分に亘って延在する必要があるが、配列面に沿って光が漏出するのを抑制するため、ＰＣＳＥＬの周縁部まで延在していてもよく、あるいは周縁部手前で終端していてもよい。
【００１４】
２次元の周期的配列は第１の２次元の周期的配列であってよく、かつ前記配列面は第１の配列面であってよく、１以上のＰＣＳＥＬが、フォトニック結晶内において第１の配列面と平行なさらなる配列面に分布する１以上のさらなる２次元の周期的配列を備えていてもよい。
【００１５】
１以上のさらなる２次元の周期的配列は、第１の２次元の周期的配列の周期性とは異なる周期性を有していてもよい。さらなる２次元の周期的配列は、第１の方向に延在する第１の周期性と、第１の方向に垂直な第２の方向に延在し、第１の周期性と実質的に等しい第２の周期性を有していてもよく、第１の方向および第２の方向がさらなる配列面に沿って延びていてもよい。特定の実施形態においては、１以上のさらなる２次元の周期的配列が、第１の２次元の周期的配列に対して独立であっても整合的であってもよい（例えば、配列面内で結晶が互いに、整列していてもよく、ねじれていてもよく、またはずれていてもよい）。
【００１６】
結合領域は、第１のＰＣＳＥＬおよび第２のＰＣＳＥＬのモード屈折率とは異なるモード屈折率を有していてもよく、その差が２５％以下、必要に応じて１５％以下、または必要に応じて５％以下であってもよい。
【００１７】
結合領域は、電流を印加することによって結合領域の利得または損失が変化するように電気的に駆動可能であってもよい。結合領域は、結合領域に電流を印加するための電極を備えていてもよい。他の実施形態においては、結合領域が、電界を印加することによって結合領域の利得または損失が変化するように電気的に駆動可能であってもよい。例えば、電圧印加により電界を発生させていてもよく、この電界によって、結合領域の屈折率または損失を変化させていてもよい。
【００１８】
第１のＰＣＳＥＬおよび第２のＰＣＳＥＬは、第１のＰＣＳＥＬと第２のＰＣＳＥＬとに電流を印加するための電極を備えてよい。
【００１９】
レーザ構造は、結合領域を加熱するための加熱装置をさらに備えていてもよい。加熱装置は、電流または電圧を印加することにより結合領域を加熱するよう構成されていてもよい。結合領域が受動領域であってもよく、第１のＰＣＳＥＬおよび第２のＰＣＳＥＬの活性層の発振波長に対応する波長では、吸収および利得が実質的に零であってもよい。
【００２０】
レーザ構造は、電気的に制御可能な第２のまたはさらなる結合領域によって第１のＰＣＳＥＬおよび／または第２のＰＣＳＥＬに結合される１以上のＰＣＳＥＬをさらに備えていてもよい。
【００２１】
任意の実施形態においては、ＰＣＳＥＬが実質的に互いに同一であってもよい。他の実施形態においては、ＰＣＳＥＬが互いに異なっていてもよい。
【００２２】
レーザ構造は、ＰＣＳＥＬから発振された光を集光するための光学機構をさらに備えていてもよい。光学機構は、ＰＣＳＥＬのうち複数から集光された光を空間的に結合するようさらに構成されていてもよい。
【００２３】
本発明の第２の態様によると、レーザ構造の動作方法であって、
本発明の第１の態様に記載のレーザ構造を設けるステップと、
１以上のＰＣＳＥＬに、それぞれのレーザ発振閾値を上回るように電流を印加して、当該１以上のＰＣＳＥＬを動作させるステップと、
結合領域の利得および／または位相を変化させて、ＰＣＳＥＬのうち１以上をコヒーレントに結合するように、結合領域を電気的に制御するステップと、
ＰＣＳＥＬから発振される光を集光するステップと
を含む方法を提供する。
【００２４】
当該方法は、集光された光を空間的に結合するステップをさらに含んでいてもよい。
【００２５】
結合領域を電気的に制御するステップは、結合領域に電流を印加するステップをさらに含んでいてもよい。
【００２６】
それに加えてあるいは代替的には、結合領域を電気的に制御するステップが、結合領域を加熱するステップをさらに含んでいてもよい。
【００２７】
以下、添付の図面を参照し、本発明の実施形態をさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、公知のフォトニック結晶面発光レーザ（ＰＣＳＥＬ）の概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るレーザ構造の概略上面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係るレーザ構造の概略側断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、（図５Ａに示す）本発明の一実施形態に係るレーザ構造の第１ＰＣＳＥＬからの計測出力を、第１ＰＣＳＥＬへの供給電流の関数として示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、（図５Ｂに示す）本発明の一実施形態に係るレーザ構造の第１ＰＣＳＥＬからの計測出力を、第２ＰＣＳＥＬへの供給電流の関数として示す。
【図５Ａ】図５Ａは、図４Ａに示す結果を得るよう構成された、本発明の一実施形態に係るレーザ構造を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図４Ｂに示す結果を得るよう構成された、本発明の一実施形態に係るレーザ構造を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、（図７に示す）本発明に係るレーザ構造において、その一部をなす互いに結合された一対のＰＣＳＥＬが、結合領域で損失が発生する条件かつ閾値未満の動作条件で動作する場合に、当該一対のＰＣＳＥＬから発振され、集光および結合される光の画像を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、（図７に示す）本発明に係るレーザ構造において、その一部をなす互いに結合された一対のＰＣＳＥＬが、結合領域で損失が発生する条件かつ閾値を上回る動作条件で動作する場合に、当該一対のＰＣＳＥＬから発振され、集光および結合される光の画像を示す。
【図７】図７は、図６Ａおよび図６Ｂに示す結果を得るよう構成された、本発明の一実施形態に係るレーザ構造を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、（図９に示す）本発明に係るレーザ構造において、その一部をなす互いに結合された一対のＰＣＳＥＬが、結合領域で利得が発生する条件かつ閾値未満の動作条件で動作する場合に、当該一対のＰＣＳＥＬから発振され、集光および結合される光の画像を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、（図９に示す）本発明に係るレーザ構造において、その一部をなす互いに結合された一対のＰＣＳＥＬが、結合領域で利得が発生する条件かつ閾値を上回る動作条件で動作する場合に、当該一対のＰＣＳＥＬから発振され、集光および結合される光の画像を示す。
【図９】図９は、図８Ａおよび図８Ｂに示す結果を得るよう構成された、本発明の一実施形態に係るレーザ構造を示す。
【図１０】図１０は、本発明の他の実施形態に係るレーザ構造を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の一実施形態に係る、結合領域が長いレーザ構造において、その一部をなす互いに結合された一対のＰＣＳＥＬの発振スペクトルを示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の一実施形態に係る、結合領域が短いレーザ構造において、その一部をなす互いに結合された一対のＰＣＳＥＬの発振スペクトルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、公知のフォトニック結晶面発光レーザ（ＰＣＳＥＬ）１０の一例を示す。ＰＣＳＥＬ１０は、一対の導波クラッド層の間に、フォトニック結晶１２と活性層１６とを備える。図１に示す例では、ＰＣＳＥＬは、フォトニック結晶１２と活性層１６との間に、エッチング停止層１４をさらに備える。いくつかの公知のＰＣＳＥＬにおいては、一対の導波クラッド層の一方又は双方が、１以上の分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を備える。導波クラッド層は、フォトニック結晶１２に隣接するＰ型クラッド層１８と、活性層１６に隣接するＮ型クラッド層２０と、Ｐ型クラッド層１８に隣接するＰ＋型クラッド層２２と、Ｎ型クラッド層２０に隣接するＮ＋型クラッド層とを含んでいてもよい。フォトニック結晶１２には、周囲のフォトニック結晶１２とは異なる屈折率を有する複数の配列単位で構成された周期的配列が形成される。このような配列単位は、周囲のフォトニック結晶１２とは異なる材料で形成されていてもよく、フォトニック結晶１２内の空隙で形成されていてもよい。フォトニック結晶１２は、任意の適切な半導体レーザ材料を含んで構成される。ＧａＡｓ基板上に形成する場合には、一般に、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓを含む材料が適切であるが、いずれの合金でも可能である。ＩｎＰ系デバイスの場合は、ＧａＩｎＡｓＰ合金およびＡｌＩｎＧａＡｓ合金が一般的である。ＧａＮ系デバイスの場合は、ＡｌＩｎＧａＮ合金が一般的である。追加の材料としては、屈折率に差がある任意の材料を用いていてもよい。活性層１６としては、レーザ発振を可能にし、継続させることができる任意の活性層であってもよい。例えば、活性層１６は、バルクであってもよく、あるいは量子井戸（例えば、多重量子井戸（ＭＱＷ））および／または量子ドットを備える領域であってもよい。活性層１６に適した材料としては、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸や、ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ量子ドット、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸、ＡｌＩｎＧａＡｓＰ量子井戸が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３０】
図２および図３は、本発明の一実施形態に係るレーザ構造１００を示す。図２はレーザ構造１００の上面図、図３はその側断面図である。レーザ構造１００は、結合領域５０で互いに結合された、第１ＰＣＳＥＬ１０ａと第２ＰＣＳＥＬ１０ｂとを備える。第１ＰＣＳＥＬおよび第２ＰＣＳＥＬは、それぞれ、図１に関して上述した通りであってもよく、あるいは、他の任意のＰＣＳＥＬであってもよい。結合領域５０は、第１ＰＣＳＥＬ１０ａと第２ＰＣＳＥＬ１０ｂとの間を、フォトニック結晶の周期的配列１２ａ，１２ｂが形成される配列面に平行な長さ方向の軸５００に沿って延在する。図２では、読者の理解を助けるために、フォトニック結晶の周期的配列１２ａ，１２ｂを被せて表示した画像を示す。
【００３１】
本発明の一実施形態によれば、フォトニック結晶の周期的配列１２ａ，１２ｂは、配列面に延在する２次元の周期的配列である。各周期的配列は、配列面内の第１の方向に延在する第１の周期性、および配列面内において第１の方向に垂直な第２の方向に延在し、第１の周期性と等しい第２の周期性を有する。他の実施形態においては、第１の周期性が第２の周期性と異なっていてもよい。２次元の周期的配列は、ＰＣＳＥＬの大部分に亘って延在する必要があるが、配列面に沿って光が漏出するのを抑制するため、ＰＣＳＥＬの周縁部まで延在していてもよく、あるいは周縁部手前で終端していてもよい。
【００３２】
図２および図３に示す実施形態において、結合領域５０は、フォトニック結晶１２内に周期的配列がない点を除けば、第１ＰＣＳＥＬ１０ａと第２ＰＣＳＥＬ１０ｂとの積層構造に相当する積層構造からなる。他の実施形態においては、結合領域５０を他の構造および／または材料で形成してもよい。特定の好ましい実施形態において、結合領域５０は、結合対象のＰＣＳＥＬ１０ａ，１０ｂとのモード屈折率の差が小さくなるよう選択される。特定の実施形態においては、結合領域５０のモード屈折率と、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂのモード屈折率との差は、２５％以下、１５％以下、または５％以下である。特定の実施形態においては、結合領域５０のモード屈折率は、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂのモード屈折率と実質的に等しい。
【００３３】
結合領域５０は、第１ＰＣＳＥＬ１０ａと第２ＰＣＳＥＬ１０ｂとをコヒーレントに結合できるように電気的に制御可能である。この電気的制御は、結合領域５０の利得または損失を変化させることによって、および／または、ＰＣＳＥＬ１０ａ，１０ｂの発振位相に対して結合領域５０の位相を変調することによって、可能となる。
【００３４】
特定の実施形態においては、電流印加によって結合領域５０を電気的に駆動することにより、結合領域５０を電気的に制御することができる。結合領域５０を電気的に駆動することにより、結合領域５０の利得が変化し、これにより、ＰＣＳＥＬ１０ａ，１０ｂの結合状態が制御される。結合領域５０の電気的な駆動を容易にするため、結合領域５０は、結合領域５０に電流を印加するための電極を含んでいてもよい。例えば、結合領域５０への電流印加が可能となるよう、結合領域５０の上面と下面それぞれに電極を設置していてもよい。他の実施形態では、電界によって結合領域の利得または損失が変化するように、結合領域を電気的に駆動可能であってもよい。例えば、電圧を印加して電界を発生させ、電界によって結合領域の屈折率または損失が変化するように構成していてもよい。他の実施形態では、他の方法によって、結合領域５０を電気的に制御して、第１ＰＣＳＥＬ１０ａと第２ＰＣＳＥＬ１０ｂとをコヒーレントに結合することができる。例えば、結合領域５０を加熱して、ＰＣＳＥＬ１０ａ，１０ｂの発振位相に対して結合領域５０の位相を変化させることができる。所望の加熱を行うために加熱装置を設けてもよい。加熱は、電流または電圧の印加によって実施することができる。結合領域５０の電気的制御を加熱によって行う実施形態においては、結合領域がｐｎ接合構造を有しないのが好ましい（ｐｎ接合構造は、電流で結合領域を電気的に駆動することにより結合領域を制御可能とする実施形態に好ましい）。
【００３５】
レーザ発振器である第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂは、それぞれがレーザ発振電流閾値と発振波長とを有する。好ましい実施形態においては、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂは、互いに略同一であり、レーザ発振電流閾値と発振波長とが等しい。図２および図３に示す実施形態においては、第１ＰＣＳＥＬ１０ａは、第１ＰＣＳＥＬ１０ａに電流を供給するための第１電極２６ａを有し、第２ＰＣＳＥＬ１０ｂは、第２ＰＣＳＥＬ１０ｂに電流を供給するための第２電極２６ｂを有する。
【００３６】
以下、本発明の作用効果および利点について、図４〜図９を参照して以下に述べる各種動作モードの考察を通して、一部紹介する。
【００３７】
図４Ａおよび図４Ｂに、レーザ構造１００のから集光される出力を、供給電流の関数として示す。特に、図４Ａに示す結果は、図５Ａに示す構成のレーザ構造１００に対応し、図４Ｂに示す結果は、図５Ｂに示す構成のレーザ構造１００に対応する。
【００３８】
図５Ａに示す構成において、第１ＰＣＳＥＬ１０ａの出力ＰＡが、第１ＰＣＳＥＬ１０ａの供給電流の関数として計測される。この時、第２ＰＣＳＥＬ１０ｂには、６０ｍＡの定電流が印加される。図５Ａに示す特定の実施形態においては、第２ＰＣＳＥＬ１０ｂのレーザ発振電流閾値が約６５ｍＡであるため、第２ＰＣＳＥＬ１０ｂの供給電流はレーザ発振電流閾値を下回る。出力ＰＡの計測は、結合領域５０が利得を生む動作状態の時（例えば、結合領域５０に電流を供給する場合）と結合領域５０が損失を生む動作状態の時（例えば、結合領域５０に電流を供給しない場合）とに分けて実施される。
【００３９】
図４Ａに示す結果から、結合領域５０が損失を生む動作状態の時に比べて結合領域５０が利得を生む動作状態の時に、計測出力に差が見られることがわかる。計測出力の増加は、閾値を下回る条件で動作する第２ＰＣＳＥＬ１０ｂの出力分が上乗せされたことに起因すると考えられる。
【００４０】
図５Ｂに示す構成において、第１ＰＣＳＥＬ１０ａの出力ＰＡが、第２ＰＣＳＥＬ１０ｂの供給電流の関数として計測される。この時、第１ＰＣＳＥＬ１０ａには、６０ｍＡの定電流が印加される。図５Ｂに示す特定の実施形態においては、第１ＰＣＳＥＬ１０ａのレーザ発振電流閾値が約６５ｍＡであるため、第１ＰＣＳＥＬ１０ａの供給電流はレーザ発振電流閾値を下回る。出力ＰＡの計測は、結合領域５０が利得を生む動作状態の時（例えば、結合領域５０に電流を供給する場合）と結合領域５０が損失を生む動作状態の時（例えば、結合領域５０に電流を供給しない場合）とに分けて実施される。
【００４１】
図４Ｂに示す結果から、結合領域５０が損失を生む動作状態の時に比べて結合領域５０が利得を生む動作状態の時に、計測出力に差が見られることがわかる。結合領域５０が損失を生む動作状態の時、第２ＰＣＳＥＬ１０ｂへの供給電流を増加させても、第１ＰＣＳＥＬ１０ａの出力に変化は見られない。これは、損失を生む動作状態の時には、結合領域５０が第１ＰＣＳＥＬ１０ａと第２ＰＣＳＥＬ１０ｂとを結合できないためと考えられる。結合領域５０が利得を生む動作状態の時、第２ＰＣＳＥＬ１０ｂへの供給電流を増加させて、供給電流が第２ＰＣＳＥＬ１０ｂのレーザ発振電流閾値を上回ると、第１ＰＣＳＥＬ１０ａの出力が著しく増加する。これは、結合領域５０が第１ＰＣＳＥＬ１０ａと第２ＰＣＳＥＬ１０ｂとを結合するために、第２ＰＣＳＥＬ１０ｂの駆動電流がレーザ発振電流閾値を上回ると、第１ＰＣＳＥＬ１０ａから観測される出力に第２ＰＣＳＥＬ１０ｂの出力が上乗せされるために起こる作用である。ここで、結合領域５０のみを駆動してもレーザ発振は観測されないため、観測された出力増加に結合領域５０単独の作用によるものが含まれる可能性は排除されている点に特に注意されたい。
【００４２】
図４Ａおよび図４Ｂに示す結果は、ＰＣＳＥＬを結合する結合領域を電気的に操作することによって、ＰＣＳＥＬ間の光出力の伝達を制御可能であることを示すものである。特定の実施形態によると、結合領域の電気的操作を、それに加えてあるいは代替的に、結合領域の加熱によっても行うことができる。結合領域の加熱には、結合領域の電気的特性を変化させる効果があり、これによりＰＣＳＥＬ間の光出力の伝達を電気的に制御するさらなる仕組みが得られる。特定の実施形態においては、電流印加により結合領域を加熱することができる。他の実施形態においては、直接加熱によって結合領域を加熱することができる。特定の実施形態においては、結合領域が受動領域であってもよく（すなわち、活性領域を含まず）、かつ加熱によって制御可能であってもよい。結合領域が受動領域であることにより、ＰＣＳＥＬの活性層の発振波長に対応する波長では、吸収および利得が実質的に零になる。
【００４３】
図６Ａ、図６Ｂ、図８Ａおよび図８Ｂに、複数のＰＣＳＥＬを結合することで得られる効果のさらなる実証結果を示す。図では、ＰＣＳＥＬ発振器間のコヒーレンスを実証するための、ＰＣＳＥＬから発振される別々のビームの結合結果が示される。特に、図６Ａおよび図６Ｂは、図７に示すレーザ構造１００の構成に関するものであり、結合領域５０が損失を生むがほぼ光を透過する動作状態時（２１０ｍＡ時）において、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂから発振されたビームの集光・結合結果の画像を示す。図６Ａは、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂをそれぞれのレーザ発振電流閾値を下回る６０ｍＡで動作させた場合の、第１ＰＣＳＥＬおよび第２ＰＣＳＥＬの画像である。図６Ｂは、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂをそれぞれのレーザ発振電流閾値を上回る７０ｍＡで動作させた場合の、第１ＰＣＳＥＬおよび第２ＰＣＳＥＬの画像である。図６Ａおよび図６Ｂの画像を比較すると、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂを、レーザ発振電流閾値を上回る電流で動作させた場合の画像の方が若干明るいことがわかる。しかしながら、いずれの画像も第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂのコヒーレントな結合を立証するものではない。
【００４４】
図８Ａおよび図８Ｂは、図９に示すレーザ構造１００の構成に関するものであり、結合領域５０が利得を生むがほぼ光を透過する動作状態時（２２０ｍＡ時）において、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂから発振されたビームの集光・結合結果の画像を示す。図８Ａは、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂをそれぞれのレーザ発振電流閾値を下回る６０ｍＡで動作させた場合の、第１ＰＣＳＥＬおよび第２ＰＣＳＥＬの画像である。図８Ｂは、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂをそれぞれのレーザ発振電流閾値を上回る７０ｍＡで動作させた場合の、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂの画像である。図８Ａおよび図８Ｂの画像を比較すると、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂをレーザ発振電流閾値を上回る電流で動作させた場合の画像の方が、干渉パターンが鮮明に現れている。この鮮明な干渉パターンは、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂが互いにコヒーレントに結合していること、さらには、このコヒーレントな結合が、結合領域５０の操作（例えば、結合領域５０の動作を、損失を生む動作状態から利得を生む動作状態に切り替えること）によって制御可能であることを示している。
【００４５】
図６Ａ、図６Ｂ、図８Ａおよび図８Ｂの画像を取得するのに使用した構成において、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂから発振されるビーム間の角度が２度であったことに留意されたい。相対角度が２度に設定されたビームがコヒーレントな場合、２７μｍ間隔の干渉縞を作ると予想される。図８Ｂに示すパターンには、この予想と一致する間隔がある。これは結合領域５０が利得を生む動作状態の時に、第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂがコヒーレントに結合した結果、図８Ｂに示すパターンが得られたという考えをさらに裏付けるものである。
【００４６】
図１０は、本発明の範囲内で可能な他の実施形態の一例を示す。図１０は、特に、４つのＰＣＳＥＬ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの相互的な配置が、観念上の正方形の角上にあるレーザ構造１００’を示す。各ＰＣＳＥＬ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、結合領域５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄによって他の２つのＰＣＳＥＬ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに結合される。ＰＣＳＥＬ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを、レーザ発振電流閾値以上の電流で選択的に動作させ、結合領域５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを、選択的に電気的に駆動することにより、ＰＣＳＥＬ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを制御可能にコヒーレントに結合することができる。本発明の他の実施形態においては、ＰＣＳＥＬは互いに略同一であっても、異なっていてもよく、結合領域によって、適切な数のＰＣＳＥＬを互いに結合することができる。このように、同一面内で（任意の多数までの）任意の数のＰＣＳＥＬ発振器を結合させることにより、大規模なコヒーレント発振が可能になり、従って単一モードの出力を高出力にまで高めることができる。
【００４７】
２つのＰＣＳＥＬから発振されるレーザの山どうしがスペクトル上で重なると、当該２つのＰＣＳＥＬの結合が起こる。結合領域での損失が十分に大きい場合、結合は起こらないと考えられる。結合領域が、受動領域であるか、または、活性領域であって光を透過するより高い電流で駆動される場合に、結合が起こると考えられる。ただし、当該２つのＰＣＳＥＬから発振される光の位相が揃っていることがさらに必要である。これについて、図１１Ａに結合領域が長い場合（レーザ線幅に比して小さい波長間隔で位相整合条件を満たす場合）を示し、図１１Ｂに結合領域が短い場合（レーザ線幅に比して大きい波長間隔で位相整合条件を満たす場合）を示す。特に、図１１Ａおよび図１１Ｂは、（図２および図３に関連して上述したように）結合領域によって結合された第１ＰＣＳＥＬ１０ａおよび第２ＰＣＳＥＬ１０ｂの発振スペクトルを示す。図１１Ａおよび図１１Ｂにおける縦線２００は、位相整合条件（例えば、ｎを結合領域の屈折率、Ｌを結合領域の長さ、λを真空中の波長とすると、ｎＬ＝ｍλ）を満たす波長を示す。
【００４８】
（例えば、図１１Ａに示す）「結合領域が長い」実施形態においては、２つのＰＣＳＥＬが同一波長で発信する場合、レーザ線幅内の多くの波長値で、位相が整合する。このような実施形態においては、ＰＣＳＥＬと同一波長の活性要素（例えば、量子井戸）を有する結合領域の利得や損失を制御するように電流を印加することにより、当該結合領域を制御することができる。（例えば、図１１Ｂに示す）「結合領域が短い」実施形態においては、位相を確実に整合させるために、結合領域の整調をより慎重に行う必要がある。特に、自由キャリアの数や結合領域の温度を制御することによって、結合領域とＰＣＳＥＬの位相を整合することができる。上述の通り、このような実施形態において、結合領域は受動領域であってもよい。
【００４９】
本発明の特定の実施形態においては、ＰＣＳＥＬが発振した光を集光するための光学機構を設けることができる。光学機構によって、ＰＣＳＥＬのうち複数から集光された光を空間的に結合することができる。特定の実施形態においては、光学機構は１つ以上のレンズ、および／または１つ以上の屈折素子、反射素子または回折素子を備えていてもよい。
【００５０】
本発明の実施形態は、複数のＰＣＳＥＬ間の制御されたコヒーレントな結合を実現することができるレーザ構造を提供するものである。このようなデバイスは、従来技術のデバイスに比べて、より高い信頼性および製造性と非常に高い結合係数とを提供すると考えられる。本発明の特定の実施形態は、波長制御、出力の増減、偏光制御、単一モード動作、および／またはビームステアリングが必要とされるデバイスに特に適している。本発明の実施形態には、連結した分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）等の従来技術のデバイスに比べてより高い出力および輝度が得られるという著しい利点がある。複数のコヒーレントな光源を用いれば、光源自体の出力を増減することにより得られる利点に加えて、（リソグラフィ、マイクロ流体細胞選別、光ピンセットの用途に適した）電気的に制御可能な干渉パターンを作ることができるという利点がある。さらに、ビームの拡がり角が大きく、ＰＣＳＥＬが互いに近接して位置するフォトニックバンド構造を実現することにより、ビームステアリングを電気的に制御することが可能となる。
【００５１】
本明細書の発明の詳細な説明および特許請求の範囲において、「comprise（〜を含む／備える）」および「contain（〜を含む）」という単語、ならびにそれらの単語の活用形は、「including but not limited to（〜を含むが、それらに限定されない）」を意味し、他の部分や、追加物、構成要素、整数、またはステップを排除することを意図していない（排除しない）。本明細書の発明の詳細な説明および特許請求の範囲において、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、単数形は複数形を包含する。特に不定冠詞が使用される場合、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、本明細書は、単数のものだけでなく複数のものも企図していると理解されるべきである。
【００５２】
本発明の特定の態様、実施形態、または実施例に関連して説明された、特徴、整数、特性、化合物、化学的部分または化学基は、矛盾が生じない限り、本明細書で説明された他の任意の態様、実施形態、または実施例に適用可能であると理解されるべきである。本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書および図面を全て含む）に開示されたすべての特徴、および／または同様に開示された任意の方法もしくはプロセスのすべてのステップは、そのような特徴および／またはステップの少なくともいくつかが相互に排他的である組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わされる。本発明は、上述のいずれの実施形態の内容にも制約されない。本発明の適用範囲は、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書および図面を全て含む）に開示された特徴のうちの任意の新規な１つもしくは任意の新規な組み合わせにまで、またはそのように開示された任意の方法もしくはプロセスのステップのうちの任意の新規な１つもしくは任意の新規な組み合わせにまで及ぶ。
【００５３】
読者の注意は、本出願に関連して、本明細書と同時にまたは本明細書に先立って提出され、かつ本明細書とともに公衆の縦覧のために公開されるすべての書類および文献に向けられ、すべてのそのようなすべての書類および文献の内容は、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
なお、本願の出願当初の開示事項を維持するために、本願の出願当初の請求項１〜３１の記載内容を以下に追加する。
（請求項１）
第１のフォトニック結晶面発光レーザ（ＰＣＳＥＬ）と、
第２のＰＣＳＥＬと、
前記第１のＰＣＳＥＬと前記第２のＰＣＳＥＬとの間に、長さ方向の軸に沿って延在し、前記第１のＰＣＳＥＬと前記第２のＰＣＳＥＬをコヒーレントに結合できるように電気的に制御可能な結合領域と
を備えてなるレーザ構造であって、
各ＰＣＳＥＬが、
活性層と、
フォトニック結晶と、
前記フォトニック結晶内において前記長さ方向の軸と平行な配列面に分布する２次元の周期的配列であって、周囲の前記フォトニック結晶とは異なる屈折率を有する領域で構成された２次元の周期的配列と
を備える、レーザ構造。
（請求項２）
各ＰＣＳＥＬが一対の導波クラッド層を備えており、各ＰＣＳＥＬの前記活性層および前記フォトニック結晶が前記一対の導波クラッド層の間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ構造。
（請求項３）
１つ以上の前記一対の導波クラッド層が分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を備えており、前記１つ以上のＤＢＲは、フォトニック結晶から発振される散乱光および位相が揃うように配置されることを特徴とする請求項２に記載のレーザ構造。
（請求項４）
前記導波クラッド層が、前記一対の導波クラッド層の間に挟まれる層の材料より低い屈折率を有する材料を含むことを特徴とする請求項２または３に記載のレーザ構造。
（請求項５）
前記活性層が、量子井戸および／または量子ドットを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ構造。
（請求項６）
前記活性層が、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸、ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ量子ドット、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸およびＡｌＩｎＧａＡｓＰ量子井戸のうちの１以上のものを含むことを特徴とする請求項５に記載のレーザ構造。
（請求項７）
前記フォトニック結晶が任意の適切な半導体レーザ材料を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレーザ構造。
（請求項８）
前記フォトニック結晶が、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＩｎＧａＡｓおよびＡｌＩｎＧａＮのうちの１以上のものを含むことを特徴とする請求項７に記載のレーザ構造。
（請求項９）
前記周期的配列が、フォトニック結晶内の空隙で形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のレーザ構造。
（請求項１０）
前記周期的配列が、前記周囲のフォトニック結晶とは異なる屈折率を有する材料からなる領域で形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレーザ構造。
（請求項１１）
前記周期的配列が、第１の方向に延在する第１の周期性と、第１の方向に垂直な第２の方向に延在し、第１の周期性と実質的に等しい第２の周期性とを有し、前記第１の方向および前記第２の方向が前記配列面に沿って延びることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のレーザ構造。
（請求項１２）
前記２次元の周期的配列が第１の２次元の周期的配列であり、かつ前記配列面が第１の配列面あり、１以上の前記ＰＣＳＥＬが、フォトニック結晶内において前記第１の配列面と平行なさらなる配列面に分布する１以上のさらなる２次元の周期的配列を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のレーザ構造。
（請求項１３）
前記１以上のさらなる２次元の周期的配列が、前記第１の２次元の周期的配列の周期性とは異なる周期性を有することを特徴とする請求項１２に記載のレーザ構造。
（請求項１４）
前記さらなる２次元の周期的配列が、第１の方向に延在する第１の周期性と、第１の方向に垂直な第２の方向に延在し、第１の周期性と実質的に等しい第２の周期性とを有し、前記第１の方向および前記第２の方向が前記さらなる配列面に沿って延びることを特徴とする請求項１２または１３に記載のレーザ構造。
（請求項１５）
前記結合領域が、前記第１のＰＣＳＥＬおよび前記第２のＰＣＳＥＬのモード屈折率とは異なるモード屈折率を有しており、その差が２５％以下、必要に応じて１５％以下、または必要に応じて５％以下であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載のレーザ構造。
（請求項１６）
前記結合領域が、電流または電界を印加することによって結合領域の利得が変化するように電気的に駆動可能であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のレーザ構造。
（請求項１７）
前記結合領域が、前記結合領域に電流または電圧を印加するための電極を備えることを特徴とする請求項１６に記載のレーザ構造。
（請求項１８）
前記第１のＰＣＳＥＬおよび前記第２のＰＣＳＥＬが、前記第１のＰＣＳＥＬおよび前記第２のＰＣＳＥＬに電流を印加するための電極を備えることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載のレーザ構造。
（請求項１９）
前記結合領域を加熱するための加熱装置をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載のレーザ構造。
（請求項２０）
前記加熱装置が、電流または電圧を印加することにより前記結合領域を加熱するよう構成されることを特徴とする請求項１９に記載のレーザ構造。
（請求項２１）
前記結合領域が受動領域であり、前記第１のＰＣＳＥＬおよび前記第２のＰＣＳＥＬの活性層の発振波長に対応する波長では、吸収および利得が実質的に零であることを特徴とする請求項１９または２０に記載のレーザ構造。
（請求項２２）
電気的に制御可能な第２のまたはさらなる結合領域によって前記第１のＰＣＳＥＬおよび／または前記第２のＰＣＳＥＬに結合される１以上のＰＣＳＥＬをさらに備えることを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載のレーザ構造。
（請求項２３）
前記ＰＣＳＥＬが実質的に互いに同一であることを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載のレーザ構造。
（請求項２４）
前記ＰＣＳＥＬから発振された光を集光するための光学機構をさらに備えることを特徴とする請求項１〜２３のいずれかに記載のレーザ構造。
（請求項２５）
前記光学機構が、前記ＰＣＳＥＬのうち複数から集光された光を空間的に結合するようさらに構成されることを特徴とする請求項２４に記載のレーザ構造。
（請求項２６）
レーザ構造の動作方法であって、
請求項１〜２５のいずれかに記載のレーザ構造を設けるステップと、
１以上の前記ＰＣＳＥＬに、それぞれのレーザ発振閾値を上回るように電流を印加して、前記１以上のＰＣＳＥＬを動作させるステップと、
前記結合領域の利得、および／または損失、および／または位相を変化させて、１以上の前記ＰＣＳＥＬをコヒーレントに結合するように、前記結合領域を電気的に制御するステップと、
前記ＰＣＳＥＬから発振される光を集光するステップと
を含んでなる方法。
（請求項２７）
前記集光された光を空間的に結合するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
（請求項２８）
前記結合領域を電気的に制御するステップが、前記結合領域に電流を印加するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６または２７に記載の方法。
（請求項２９）
前記結合領域を電気的に制御するステップが、前記結合領域を加熱するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６または２７に記載の方法。
（請求項３０）
添付の図面を参照して実質的に上述したレーザ構造。
（請求項３１）
添付の図面を参照して実質的に上述したレーザ構造の動作方法。
【図１】
0006636505.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ．４Ｂ】
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【図５Ａ．５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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