(57)【要約】【課題】断面形状が環状であって径方向に偏光したレーザビームを得ることができるレーザを提供する。【解決手段】２個の電極５７１及び５７２の間に、活性層５３と、円形の空孔５５２を正方格子状に配置した２次元フォトニック結晶５５を含むレーザ発振部６０を設ける。また、レーザ発振部６０の上に、1/2波長板として機能する第１偏光制御層５８１と、高速軸５９２が第１偏光制御層５８１の高速軸５９１に対して45°の方向を向いた、1/2波長板として機能する第２偏光制御層５８２と、を設ける。電極間に電圧を印加すると、レーザ発振部６０から、円周方向に偏光した環状のレーザビームが出射され、このレーザビームが第１偏光制御層５８１及び第２偏光制御層５８２を通過することにより偏光が径方向に変換される。得られたレーザビームは、集光レンズにより径を回折限界よりも小さくすることができ、光ピックアップ等に好適に用いることができる。【選択図】図５
2007258260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) 活性層と、活性層の一方の側に設けた２次元フォトニック結晶と、該活性層及び該２次元フォトニック結晶を挟むように設けた１対の電極と、を備え、該１対の電極間に電圧を印加することにより環状の断面形状を有し円周方向に偏光したレーザビームを２次元フォトニック結晶から発振するレーザ発振部と、
b) 前記レーザビームの光路上に設けた、1/2波長板として機能する第１偏光制御部と、
c) 前記レーザビームの光路上に設けた、高速軸が前記第１偏光制御部の高速軸に対して45°の方向を向いた、1/2波長板として機能する第２偏光制御部と、
を備えることを特徴とする２次元フォトニック結晶面発光レーザ。
【請求項２】
前記２次元フォトニック結晶が該結晶の面に垂直な軸に関して回転対称性のある構造を有することを特徴とする請求項１に記載の２次元フォトニック結晶面発光レーザ。
【請求項３】
前記２次元フォトニック結晶が円形の異屈折率領域を正方格子状又は三角格子状に配置したものであることを特徴とする請求項２に記載の２次元フォトニック結晶面発光レーザ。
【請求項４】
第１偏光制御部及び第２偏光制御部が、前記レーザ発振部に重ねて取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の２次元フォトニック結晶面発光レーザ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の２次元フォトニック結晶面発光レーザと、
前記２次元フォトニック結晶面発光レーザから発振されるレーザビームを回折限界以下の径まで集光する集光レンズと、
を備えることを特徴とする超解像レーザビーム発生装置。
【請求項６】
請求項５に記載の超解像レーザビーム発生装置を光源として備えることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の２次元フォトニック結晶面発光レーザを、被加工物に光を照射するための光源として備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折限界以下の大きさのスポットを用いた光ピックアップや、エネルギー効率の高いレーザ加工装置等に用いることができる２次元フォトニック結晶面発光レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録装置の分野においては、記録媒体への記録密度を高めるために、記録媒体への情報の記録（書き込み）及び記録媒体からの情報の再生（読み出し）に用いるレーザビームのスポット径を小さくすることが求められている。しかし、単に集光レンズでレーザビームを集光するだけでは、レーザビームのスポット径の大きさは、レーザビームの波長及び集光レンズの開口数により決定される回折限界値以下にすることはできない。そこで、近年、スポット径を回折限界値よりも小さくするという、超解像技術に関する研究が行われている。
【０００３】
非特許文献１には、スポット径を小さくすることに適したレーザビームについて記載されている。図１にそのレーザビームの断面を模式的に示す。図中の灰色の部分１１は光が存在する領域を示している。また、図中の太矢印は偏光の方向を示す。レーザビームは、中心部１２に強度を持たない環状の断面形状を有し、その中心から外側に向かう方向（径方向）に偏光している。このようなレーザビームを、以下では「径偏光環状レーザビーム」と呼ぶ。径偏光環状レーザビームを集光することにより、ビーム径が回折限界値よりも小さいレーザビームが得られる。
【０００４】
非特許文献２には、径偏光環状レーザビームを得るための方法及び装置が記載されている。その装置の構成を図２に示す。この装置には順に、He-Neレーザ２１、フォトダイオード２２、1/2波長板２３、第１集光レンズ２４、ピンホール２５、第１コリメータレンズ２６、偏光変換板２７、第２集光レンズ２８、非共焦点ファブリーペロー干渉計２９、第２コリメータレンズ３０、半透鏡３１、アパチャ３２、対物レンズ３３及び試料台３４を有する。また、半透鏡３１の背後に、半透鏡３１を通過した光を検出するモニターダイオード３５を設ける。このうちフォトダイオード２２及び1/2波長板２３はHe-Neレーザ２１から発振されたレーザビームが逆行することを防ぐためのものであり、第１集光レンズ２４及びピンホール２５はレーザビームの断面を整形するためのものである。また、第１コリメータレンズ２６及び第２コリメータレンズ３０はそれぞれ、第１集光レンズ２４及び第２集光レンズ２８により非平行光になったレーザビームを平行光にして偏光変換板２７及びアパチャ３２に照射するためのものである。偏光変換板２７（図２(b)）及びアパチャ３２（図２(c)）の構成は後述する。
【０００５】
この装置は、まず、He-Neレーザ２１から、直線偏光のレーザビーム１（図３(a)）を発振する。このレーザビーム１は、フォトダイオード２２等を通過して、偏光変換板２７に入射する。この偏光変換板２７は、図２(b)に示すように、90°単位で４つに分割され、順に時計回りに配置された領域２７１〜２７４を有し、各領域はそれぞれ高速軸の方向が異なる1/2波長板から構成されている。各領域における高速軸の方向はそれぞれ、領域２７１では入射するレーザビームの直線偏光（図３(a)）と同じ方向、領域２７２ではこの直線偏光に対して-45°方向、領域２７３ではこの直線偏光に対して90°方向、領域２７４ではこの直線偏光に対して+45°方向、である。1/2波長板の作用により、各領域における偏光は高速軸に関して軸対称の方向に変化する。その結果、領域２７１〜２７４のいずれにおいても、レーザビームの偏光方向は基本的には径方向になる（図３(b)）。
偏光変換板２７を通過したレーザビームは、第２集光レンズ２８等を通過して半透鏡３１に反射され、アパチャ３２に入射する。アパチャ３２は環状の領域を有する、光を透過する透過部３２２と、透過部３２２以外の位置にある、レーザビームを遮蔽する遮蔽部３２１及び３２３から成る。レーザビームの断面形状はアパチャ３２を通過することにより環状になる（図３(c)）。アパチャ３２を通過したレーザビームは対物レンズ３３により集光される。このレーザビームは前述のように基本的には径方向に偏光し、断面形状が環状であることから、非特許文献１に記載のように、超解像効果により回折限界以下にまで径が絞られたレーザビームが得られる。
【０００６】
径偏光のレーザビームは、超解像技術の他に、レーザビームによる金属加工の分野にも好適に用いることができる。非特許文献３には、径偏光のレーザビームを金属に照射すると、同じエネルギーを有する円偏光や直線偏光のレーザビームを用いた場合よりも加工速度が速くなる、との計算結果が記載されている。これは、径偏光は他の偏光よりも、金属のエネルギー吸収効率が高いためである、とされている。
【０００７】
【非特許文献１】S. Quabis 他4名、オプティクスコミュニケーションズ、（オランダ）、Elsevier社発行、2000年5月25日、179巻、1〜7頁（S. Quabis et al., "Focusing light to a tighter spot", Optics Communications, vol. 179, pp. 1-7）
【非特許文献２】R. Dorn 他2名、フィジカルレビューレターズ、（米国）、アメリカ物理学会発行、2003年12月2日、91巻、23号、233901-1〜233901-4頁（R. Dorn et al., "Sharper Focus for a Radially Polarized Light Beam", Physical Review Letters, vol. 91, No. 23, pp. 233901-1〜233901-4）
【非特許文献３】V. G. Niziev 他1名、ジャーナルオブザフィジックスＤ、（英国）、英国物理学会発行、1999年7月7日、32巻、13号、1455〜1461頁（V. G. Niziev et al., "Influence of beam polarization on laser cutting efficiency", Journal of Physics D - Applied Physics, vol. 32, No. 13, pp. 1455-1461）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、非特許文献２に記載の装置では、偏光変換板２７の４つの領域２７１〜２７４により、各領域２７１〜２７４に対応するレーザビームの断面内の４つの領域３６１〜３６４（図３(c)）毎に、偏光の方向をそれぞれ同じ方向へ変換している。これにより、各領域３６１〜３６４の境界に近づくに従い、偏光方向は径方向からずれるため、このレーザビームは厳密には径偏光ではない。そのため、任意の位置で径方向に偏光した理想的なレーザビームの場合と比較すると、集光スポット径は大きくなってしまう。
【０００９】
また、非特許文献２に記載の装置では、レーザ光源から発振される直線偏光を径偏光に変換するのに、多くの光学素子を配置した複雑な光学系を用いている。そのため、コストが高くなるという欠点を有する。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、断面形状が環状であって径方向に偏光した径偏光環状レーザビームを得ることができ、しかも複雑な光学系を必要とせずコストを抑えることができる２次元フォトニック結晶面発光レーザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明に係る２次元フォトニック結晶面発光レーザは、
a) 活性層と、活性層の一方の側に設けた２次元フォトニック結晶と、該活性層及び該２次元フォトニック結晶を挟むように設けた１対の電極と、を備え、該１対の電極間に電圧を印加することにより環状の断面形状を有し円周方向に偏光したレーザビームを２次元フォトニック結晶から発振するレーザ発振部と、
b) 前記レーザ発振部から発振されるレーザビームの光路上に設けた、1/2波長板として機能する第１偏光制御部と、
c) 前記レーザビームの光路上に設けた、高速軸が前記第１偏光制御部の高速軸に対して45°の方向を向いた、1/2波長板として機能する第２偏光制御部と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
第１偏光制御部及び第２偏光制御部は、前記活性層、前記レーザ発振部に重ねて取り付けられていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る２次元フォトニック結晶面発光レーザにより、任意の位置において径方向に偏光した径偏光環状レーザビームを得ることができる。そのため、このレーザビームの径を絞ることにより、スポット径を回折限界値よりも小さくすることができる。ここで、径偏光がレーザビーム内の任意の位置において実現していることにより、本発明では非特許文献２に記載の装置で得られるレーザビームよりも径を小さく絞ることができる。
【００１４】
また、第１偏光制御部及び第２偏光制御部が前記活性層、前記２次元フォトニック結晶及び前記１対の電極を有する部分に重ねて取り付けられることにより、１個の２次元フォトニック結晶面発光レーザ素子だけで径偏光環状レーザビームを得ることができる。そのため、偏光を変換するための複雑な光学系を用いる必要がなく、コストを抑えることができる。
【００１５】
本発明の２次元フォトニック結晶面発光レーザと、この２次元フォトニック結晶面発光レーザから発振されるレーザビームを回折限界以下の径になるように集光するための集光レンズと、により、回折限界以下の径を有する超解像レーザビームを発生する装置を構成することができる。この超解像レーザビーム発生装置を光源として光ピックアップに設けることにより、光記録媒体に高密度に情報を記録することができ、また、光記録媒体に高密度に記録された情報を再生することができる。
【００１６】
また、本発明の２次元フォトニック結晶面発光レーザは、レーザ加工装置において被加工物に光を照射するための光源として用いることもできる。このレーザから発振される光が径偏光であることにより、レーザビームのエネルギーを効率よく金属に供給することができ、速い速度で金属を加工（切断、刻印等）することができる。なお、このレーザ加工装置においてはレーザビームを回折限界以下の径まで集光する必要はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る２次元フォトニック結晶面発光レーザ（以下、「面発光レーザ」とする）では、活性層の一方の側に２次元フォトニック結晶を設ける。これら活性層及び２次元フォトニック結晶を挟むように、１対の電極を設ける。なお、これら活性層、２次元フォトニック結晶及び電極の間には、スペーサ等の部材が挿入されていてもよい。
【００１８】
活性層には、従来よりファブリ・ペロー型レーザ光源に用いられているものと同様のものを用いることができる。本発明における２次元フォトニック結晶は、板状の母材に、それとは屈折率が異なる領域（異屈折率領域）を周期的に配置した構成を有する。異屈折率領域は母材との屈折率の差を大きくすることができるという点、及び製造上の容易さの点から、空孔とすることが望ましい。しかし、母材に何らかの部材を埋め込むことにより異屈折率領域を形成してもよい。部材を埋め込んだ異屈折率領域は、例えば製造の際に２次元フォトニック結晶と他の層を高い温度で融着する必要がある場合に、高温による異屈折率領域の変形を防ぐために、好適に用いることができる。また、部材を埋め込んだ異屈折率領域は、製造時にフォトニック結晶を形成した後に他の層をエピタキシャル成長させる場合にも好適に用いることができる。
【００１９】
ここまでに述べた活性層、２次元フォトニック結晶及び電極により、レーザ発振部が形成される。このレーザ発振部のみから成る（偏光制御部のない）構成で電極間に電圧を印加すると、２次元フォトニック結晶に垂直な方向にレーザビームが発振される。本発明では、このレーザ発振部から、中心付近で強度を持たずそこから離れた位置で有限の強度を持つ環状の断面形状を有し、その中心を周回する方向（円周方向）に偏光したレーザビーム（円周方向環状レーザビーム）が発振されるようにする。
【００２０】
このような円周方向環状レーザビームを得るために、２次元フォトニック結晶には、例えば、その面に垂直な軸に関して回転対称性のある構造を有するものを用いることができる。具体的には、円形の異屈折率領域を正方格子状又は三角格子状に配置した２次元フォトニック結晶を用いることができる。異屈折領域の中心を格子点と定義すると、このような２次元フォトニック結晶の発振モードでは、最近接格子点を結ぶ軸および第２最近接格子点を結ぶ軸のすべてに関して電界ベクトルが反対称となる定在波が２次元フォトニック結晶内に形成され、２次元フォトニック結晶の中心付近では外部平面波との重なり積分が0になるのに対して、中心から離れた位置では２次元フォトニック結晶の大きさが有限であることにより外部平面波との重なり積分が0にはならずに有限の値を持つため、レーザビームの断面が環状になる。また、２次元フォトニック結晶の発振モードは一般に電界が異屈折率領域を取り巻くように形成され、その電界が前述の回転対称性を有する２次元フォトニック結晶内で増幅されることにより、円周偏光のレーザビームが発振される。
【００２１】
このようにレーザ発振部から発振されるレーザビームの光路上に、1/2波長板として機能する第１偏光制御部と、高速軸が第１偏光制御部の高速軸に対して45°の方向を向いた、1/2波長板として機能する第２偏光制御部と、を設ける。ここで「1/2波長板として機能する」とは、通過する光の偏光を１つの軸（高速軸）に関して軸対称の方向に変換することができることを意味する。第１偏光制御部及び／又は第２偏光制御部は、レーザ発振部から切り離して配置することもできるが、レーザ発振部に重ねて取り付けることにより一体化した方が、１個の面発光レーザ素子として取り扱うことができるため望ましい。
【００２２】
本発明の面発光レーザの動作を説明する。電極間に電圧が印加されると、活性層に電流が注入され、活性層から発光が得られる。この光は２次元フォトニック結晶において定在波が形成されることにより増幅され、それにより２次元フォトニック結晶の面に垂直な方向にレーザビームが発振される。レーザビームは第１偏光制御部、第２偏光制御部の順に通過して、外部に取り出される。
【００２３】
ここで、(a)２次元フォトニック結晶から発振され、第１偏光制御部を通過する前、(b)第１偏光制御部を通過した後であって第２偏光制御部を通過する前、及び(c)第２偏光制御部を通過した後、のレーザビームの断面の形状及び偏光の方向を、図４を用いて説明する。図４では、灰色の部分４１は光が通過している領域を示している。
レーザビームの断面形状は、前述のように、２次元フォトニック結晶から発振された時点で、中心付近で強度を持たず、そこから離れた位置で有限の強度を持つ環状となる。このレーザビームの断面形状は、第１偏光制御部及び第２偏光制御部を通過してもそのまま維持される。
レーザビームの偏光は、２次元フォトニック結晶から発振された時点では、レーザビームの断面内の任意の位置において円周方向４４１を向く（図４(a)）。このレーザビームが第１偏光制御部を通過すると、各位置における偏光はこの偏光制御部の高速軸４５１に関して軸対称の方向４４２に変化する(b)。次に、レーザビームが第２偏光制御部を通過すると、各位置における偏光は、この偏光制御部の高速軸４５２（高速軸４５１に対して45°の方向を向いた軸）に関して軸対称の方向４４３に変化する(c)。これにより、レーザビームの偏光は、レーザビームの断面内の任意の位置において径方向４４３を向くこととなる。
このように、本発明の面発光レーザにより、径偏光環状レーザビーム（図４(c)）を得ることができる。
【００２４】
本発明の面発光レーザにより得られる径偏光環状レーザビームは、集光レンズで集光することにより、非特許文献１に記載のように径を回折限界よりも小さくすることができる。
【実施例】
【００２５】
本発明に係る面発光レーザの実施例を、図５〜図９を用いて説明する。
図５は、本実施例の面発光レーザ５０の斜視図である。n型半導体のガリウムヒ素(GaAs)から成る基板５１の下に、n型半導体のアルミニウムガリウムヒ素(AlGaAs)から成るクラッド層５２１を挟んで、インジウム・ガリウム砒素(InGaAs）／ガリウム砒素(GaAs)から成り多重量子井戸(Multiple-Quantum Well; MQW)を有する活性層５３を設ける。そして、活性層５３の下に、AlGaAsから成るキャリアブロック層５４を挟んで、２次元フォトニック結晶５５を設ける。本実施例では、２次元フォトニック結晶５５にはp型GaAsから成る板状の母材５５１に円形の空孔５５２を正方格子状に周期的に配置したもの（図６）を用いた。２次元フォトニック結晶５５の下に、p型AlGaAsから成るクラッド層５２２及びp型GaAsから成るコンタクト層５６を介して、コンタクト層５６の裏面の中央付近に下部電極５７１を設ける。また、基板５１の上面に、中心付近に窓５７２１を有する上部電極５７２を設ける。ここまでに述べた各構成要素（次に述べる第１偏光制御層５８１及び第２偏光制御層５８２を除いた部分）により、レーザ発振部６０が形成される。
【００２６】
基板５１の上面に、第１偏光制御層５８１及び第２偏光制御層５８２を重ねて載置する。第１偏光制御層５８１及び第２偏光制御層５８２はいずれも1/2波長板として機能するものであり、第１偏光制御層５８１の高速軸５９１と第２偏光制御層５８２の高速軸５９２が45°の角度を成すように配置されている。このような偏光制御層は、通常の1/2波長板に用いられている水晶、雲母、ポリマーから作製することができ、あるいはガラス製のフレネル菱面体を用いることもできる。
【００２７】
なお、図５では基板５１、第１偏光制御層５８１及び第２偏光制御層５８２は、説明の都合上離れているように描かれているが、本実施例では実際にはこれらの層は接合されている。但し、第１偏光制御層５８１及び第２偏光制御層５８２は基板５１等から分離して設けてもよい。
【００２８】
本実施例の面発光レーザの動作を説明する。下部電極５７１と上部電極５７２の間に電圧を印加して両電極間に電流を流すと、素子内に導入された電子及び正孔は、活性層５３内において再結合して発光する。活性層５３において発光した光のうち特定の波長の光は２次元フォトニック結晶５５内において干渉により強められ、レーザ発振が生じる。
【００２９】
生成されたレーザ光は基板５１の表面から窓５７２１を通過して第１偏光制御層５８１に入射する。この段階において、レーザビームの断面形状は、中心付近における強度が0であってその周辺における強度が有限の値を持つという、環状になる。一方、レーザビームの偏光は円周方向である。
【００３０】
第１偏光制御層５８１に入射したレーザビームは、図４(b)に示したように偏光方向が高速軸５９１（４５１）に関して軸対称の方向に変化して第１偏光制御層５８１から出射する。次に、レーザビームは第２偏光制御層５８２に入射し、図４(c)に示したように偏光方向が高速軸５９２（４５２）に関して軸対称の方向に変化する。この間、レーザビームの断面形状は、第１偏光制御層５８１及び第２偏光制御層５８２を通過してもそのまま維持される。これにより、第２偏光制御層５８２の上面から、径方向に偏光し、断面が環状であるレーザビームが得られる。
【００３１】
図７に、本実施例の面発光レーザにおける、２次元フォトニック結晶５５内での電磁界分布を、計算（平面波展開法）により求めた結果を示す。(a)では縦、横それぞれ空孔５５２の３個分の領域を示し、(b)ではその一部を拡大して示している。図中の灰色の濃淡は磁界分布を示し、矢印の長さ及び方向はそれぞれは電界の大きさ及び方向を示す。この図より、電界は空孔５５２を取り巻くように形成されていることがわかる。
図８に、基板５１の表面から出射するレーザビームの断面における強度及び偏光方向を時間領域差分(FDTD)法により求めた結果を示す。図８の矢印の長さはレーザ光の強度を、矢印の方向は偏光の方向を、それぞれ示している。図８の結果は、前述の図４(a)に示したものと同様に、円周方向に偏光し、中心付近で強度を持たずその周辺で有限の強度を有する環状の断面形状を有するレーザビームが基板５１の表面から出射することを示している。この偏光方向は、前述のように２次元フォトニック結晶５５内において電界が空孔５５２を取り巻くように形成されることにより得られる、と考えられる。
【００３２】
本実施例の面発光レーザ５０により得られたレーザビームの断面の写真を図９(a-1)に示す。併せて、比較例として、レーザ発振部６０のみから成る（第１偏光制御層５８１及び第２偏光制御層５８２がない）面発光レーザにより得られたレーザビームの断面の写真を図９(b-1)に示す。これら(a-1)及び(b-1)より、本実施例、比較例のいずれも断面が環状のレーザビームが得られていることがわかる。
【００３３】
次に、(a-1)及び(b-1)に示したレーザビームの偏光方向を明らかにするために、これらのレーザビームが、図９の縦方向（符号６１１）の偏光成分のみが通過可能な偏光フィルターＡを通過した時のレーザビームの断面の写真を図９(a-2)及び(b-2)に示す。同様に、これらのレーザビームが、図９の横方向（符号６１２）の偏光成分のみが通過可能な偏光フィルターＢを通過した時のレーザビームの断面の写真を図９(a-3)及び(b-3)に示す。(a-2)及び(a-3)の写真より、偏光フィルターを通過可能な偏光成分の方向６１１又は６１２と径偏光の方向６２１が一致した部分６３１１又は６３１２のみにおいて光が通過していることがわかる。これにより、本実施例で得られたレーザビームの偏光方向が径方向であることを確認することができた。なお、比較例では、円周偏光の方向６２２に対応して、偏光フィルターを通過可能な部分６３２１及び６３２２のみにおいて光が通過している（図９(b-2), (b-3)）。
【００３４】
上記実施例では、母材５５１に空孔５５２を正方格子状に配置した２次元フォトニック結晶５５を用いたが、本発明で用いることができる２次元フォトニック結晶はこの形態には限られない。例えば図１０に示した、母材５５１’に空孔５５２’を三角格子状に配置した２次元フォトニック結晶５５’を用いることができる。この２次元フォトニック結晶５５’を用いた場合の、結晶内における電磁界分布を平面波展開法で計算した結果を図１１に示す。図(b)は図(a)の一部を拡大したものである。濃い灰色の部分は磁界の大きい部分を示し、この部分は空孔の位置に一致している。そして、図１１中に矢印で示した電界は、図７と同様に空孔を取り巻くように形成されている。そのため、２次元フォトニック結晶５５’を用いた場合にも、前述の２次元フォトニック結晶５５を用いた場合と同様に、基板５１の表面から出射するレーザビームの偏光方向は円周方向となり、それが第１偏光制御層５８１及び第２偏光制御層５８２を通過することにより径方向に偏光したレーザビームを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】径方向に偏光を有する環状レーザビームの断面を示す断面図。
【図２】径偏光環状レーザビームを得るための従来の装置の一例を示す概略構成図。
【図３】図４の装置を通過する途中のレーザビームの偏光((a), (b))及びこの装置により得られたレーザビームの偏光(c)を示す断面図。
【図４】本発明に係る２次元フォトニック結晶面発光レーザ内におけるレーザビームの断面形状及び偏光を示す図((a), (b))、及び最終的に得られるレーザビームの断面形状及び偏光を示す図(c)。
【図５】本発明に係る２次元フォトニック結晶面発光レーザの一実施例を示す斜視図。
【図６】本実施例の面発光レーザ中の２次元フォトニック結晶５５の構成を示す斜視図。
【図７】本実施例の面発光レーザ中において、２次元フォトニック結晶５５内での電磁界分布の計算結果を示す図。
【図８】本実施例の面発光レーザ中において、基板５１から出射して第１偏光制御層５８１に入射するレーザビームの断面の光強度及び偏光方向の計算結果を示す図。
【図９】本実施例及び比較例の面発光レーザから得られるレーザビームの断面形状を示す写真、及びそれらレーザビームの偏光方向を示す写真。
【図１０】本発明の面発光レーザに用いる２次元フォトニック結晶の他の例を示す斜視図。
【図１１】図１０の２次元フォトニック結晶５５’を用いた場合の、結晶内での電磁界分布の計算結果を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１…レーザビーム
１１、４１…光が存在する領域
１２、４２…レーザビームの中心部（光が存在しない領域）
２１…He-Neレーザ
２２…フォトダイオード
２３…1/2波長板
２４…第１集光レンズ
２５…ピンホール
２６…第１コリメータレンズ
２７…偏光変換板
２７１、２７２、２７３、２７４…高速軸の方向が異なる領域
２８…第２集光レンズ
２９…非共焦点ファブリーペロー干渉計
３０…第２コリメータレンズ
３１…半透鏡
３２…アパチャ
３２１…遮蔽部
３２２…透過部
３３…対物レンズ
３４…試料台
３５…モニターダイオード
３６１、３６２、３６３、３６４…レーザビームの断面内の、偏光方向が異なる領域
４２…レーザビームの断面の中心
４３…レーザビームの断面の径方向
４４１、４４２、４４３、６２１、６２２…偏光方向を示す矢印
４５１、４５２、５９１、５９２…高速軸
５０…面発光レーザ
５１…基板
５２１、５２２…クラッド層
５３…活性層
５４…キャリアブロック層
５５…２次元フォトニック結晶
５５１…母材
５５２…空孔
５６…コンタクト層
５７１…下部電極
５７２…上部電極
５７２１…上部電極の窓
５８１…第１偏光制御層
５８２…第２偏光制御層
６０…レーザ発振部
６１１、６１２…偏光フィルタの偏光方向
６３１１、６３１２、６３２１、６３２２…光が偏光フィルタを通過した部分
【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１０】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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