(57)【要約】【課題】外部共振器型の面発光レーザを提供する。【解決手段】第１波長の光を放出させるレーザチップ４１と、レーザチップ４１の前面に対向するように離隔されて配置された外部ミラー４５と、外部ミラー４５とレーザチップ４１との間に配置されたものであって、第１波長の光の周波数を２倍に変更して第２波長の光に変換するＳＨＧ結晶４４と、ＳＨＧ結晶４４とレーザチップ４１との間に配置されたものであって、レーザチップ４１で発生した第１波長の光を前記ＳＨＧ結晶に収斂させるレンズ素子４３と、ＳＨＧ結晶４４とレンズ素子４３との間に配置されたものであって、第１波長の光を透過させて第２波長の光を外部ミラーに反射する波長選択性ミラー４８と、を備える外部共振器型の面発光レーザ４０である。【選択図】図４
2007194597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長の光を放出させるレーザチップと、
前記レーザチップの前面に対向するように離隔されて配置された外部ミラーと、
前記外部ミラーとレーザチップとの間に配置されたものであって、第１波長の光の周波数を２倍に変更して第２波長の光に変換するＳＨＧ結晶と、
前記ＳＨＧ結晶とレーザチップとの間に配置されたものであって、前記レーザチップで発生した第１波長の光を前記ＳＨＧ結晶に収斂させるレンズ素子と、
前記ＳＨＧ結晶とレンズ素子との間に配置されたものであって、第１波長の光を透過させて第２波長の光を前記外部ミラーに反射させる波長選択性ミラーと、を備えることを特徴とする外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項２】
前記波長選択性ミラーは、前記ＳＨＧ結晶のレーザチップ側の表面にコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項３】
前記ＳＨＧ結晶の外部ミラー側の表面には、第１及び第２波長の光に対して何れも反射防止特性を有するコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項４】
前記レンズ素子の両側の表面には、第１波長の光に対して反射防止特性を有するコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項５】
前記外部ミラーは、凹状の反射面を有し、前記外部ミラーの凹状の反射面には、第１波長の光を反射し、第２波長の光を透過するコーティング層が形成されることによって、第２波長の光を外部に出力することを特徴とする請求項２に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項６】
前記レンズ素子は、レーザチップ側の表面が凸状であり、ＳＨＧ結晶側の表面が平坦な平凸レンズであり、前記波長選択性ミラーは、前記レンズ素子の平坦な表面にコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項７】
前記ＳＨＧ結晶の両側の表面には、第１及び第２波長の光に対して何れも反射防止特性を有するコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項８】
前記レンズ素子の凸状の表面には、第１波長の光に対して反射防止特性を有するコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項９】
前記外部ミラーは、凹状の反射面を有し、前記外部ミラーの凹状の反射面には、第１波長の光を反射し、第２波長の光を透過するコーティング層が形成されることによって、第２波長の光を外部に出力することを特徴とする請求項６に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項１０】
前記レーザチップとレンズ素子との間に配置されたものであって、特定波長の光のみを通過させる複屈折フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項１１】
前記レーザチップの裏面に対向するものであって、前記レーザチップを発振させるための第３波長の光ポンピング用の光を前記レーザチップの裏面に提供するポンプレーザをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項１２】
前記レーザチップは、
熱伝導性と透光性とを有する熱拡散器と、
前記熱拡散器の上面に位置するものであって、第１波長の光を外部ミラーに反射し、前記ポンプレーザから放出された第３波長の光を通過させる分散ブラッグ反射層と、
前記分散ブラッグ反射層の上面に位置するものであって、前記ポンプレーザから放出された第３波長の光によって励起されて第１波長の光を発生させる量子ウェル構造の活性層と、を備えることを特徴とする請求項１１に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項１３】
前記熱拡散器の側面の周りを取り囲むヒートシンクをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項１４】
前記レーザチップは、
熱伝導性と透光性とを有する熱拡散器と、
前記熱拡散器の下面に位置するものであって、前記ポンプレーザから放出された第３波長の光によって励起されて第１波長の光を発生させる量子ウェル構造の活性層と、
前記活性層の下面に位置するものであって、第１波長の光を外部ミラーに反射し、前記ポンプレーザから放出された第３波長の光を通過させる分散ブラッグ反射層と、を備えることを特徴とする請求項１１に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【請求項１５】
前記熱拡散器の側面の周りを取り囲むヒートシンクをさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の外部共振器型の面発光レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直外部共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：ＶＥＣＳＥＬ）に係り、さらに詳細には、ＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）結晶の効率が優秀かつコンパクトに製造されうる線形構造の外部共振器型の面発光レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＶＥＣＳＥＬは、垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）の上部ミラーを外部のミラーに代替して利得領域を増大させることによって、数〜数十Ｗ以上の高出力を得させるレーザ素子である。
【０００３】
図１は、従来の線形構造のＶＥＣＳＥＬの概略的な断面図である。図１を参照して従来のＶＥＣＳＥＬ１０の構造を説明すれば、レーザ発振のためのレーザチップ１２が熱拡散器１１に付着されており、レーザチップ１２と所定の間隔を置いて外部ミラー１５が配置されている。そして、レーザチップ１２に光ポンピング用の光を提供するためのポンプレーザ１６が斜めに配置されている。レーザチップ１２は、分散ブラッグ反射器（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＤＢＲ）１２ｂと活性層１２ｃとが基板１２ａ上に順次に積層された構造を有する。活性層１２ｃは、例えば、多重量子ウェル構造であり、光ポンピング用の光によって励起されて所定の波長を有する光を放出する。ポンプレーザ１６は、レーザチップ１２の発振波長より短い波長の光をレンズ１７を通じてレーザチップ１２に入射させ、レーザチップ１２内の活性層１２ｃを励起させる役割を担う。
【０００４】
また、レーザチップ１２と外部ミラー１５との間には、特定の波長の光のみを通過させる複屈折フィルタ１３と、光の周波数を２倍に変換するＳＨＧ結晶１４とをさらに配置しうる。ＳＨＧ結晶１４を使用する場合、例えば、レーザチップ１２から放出される赤外線領域の光を可視光線領域の波長を有するレーザビームとして出力しうる。
【０００５】
このような構造で、ポンプレーザ１６から放出された光ビームがレンズ１７を通じてレーザチップ１２に入射すれば、レーザチップ１２内の活性層１２ｃが励起されつつ特定波長の光を放出する。このように発生した光は、レーザチップ１２内のＤＢＲ層１２ｂと外部ミラー１５との間で共振する。このとき、ＳＨＧ結晶１４で波長が変換された光は、外部ミラー１５を通じて外部に出力される。このために、ＳＨＧ結晶１４のレーザチップ１２側の表面には、例えば、可視光線領域で高い反射率を有し、かつ赤外線領域で高い透過率を有するコーティング層が形成されうる。
【０００６】
しかし、ＳＨＧ結晶１４の波長変換効率は、一般的に入射光のエネルギー密度に比例する特性がある。したがって、ＳＨＧ結晶１４に入射する光のビーム径が可能な限り小さいことが望ましい。しかし、図１に示したように、従来のＶＥＣＳＥＬの場合、ＳＨＧ結晶１４がレーザチップ１２から遠く離れているので、入射光のビーム径が比較的大きい。したがって、ＳＨＧ結晶１４の波長変換効率が低下する。
【０００７】
図２に示したＶＥＣＳＥＬ２０の場合には、前述した問題を改善するために、ＳＨＧ結晶２４をレーザチップ２２と複屈折フィルタ２３との間に配置している。他の構造、すなわち、熱拡散器２１、レーザチップ２２、外部ミラー２５、ポンプレーザ２６、及びレンズ２７は、図１で説明した通りである。このような構造で、レーザチップ２２で発生した光は、ＤＢＲ層２２ｂと外部ミラー２５との間で共振し、ＳＨＧ結晶２４で波長変換された光は、複屈折フィルタ２３で反射されて外部に出力される。このために、複屈折フィルタ２３の表面には、波長変換された光に対して高い反射率を有するコーティング層が形成される。図２の場合、ＳＨＧ結晶２４がレーザチップ２２にさらに近接しているため、ＳＨＧ結晶２４の波長変換効率がさらに改善される。
【０００８】
しかし、この場合にも、レーザチップ２２に入射する光のビーム径がレーザチップ２２の発振領域のサイズと一致しなければならないので、ＳＨＧ結晶２４に入射する光のビーム径を最小化し難い。また、波長変換された光がＶＥＣＳＥＬ  ２０側の表面に斜めに出力されるという短所がある。さらに、波長変換されていない光のうち、特定偏光方向を有する一部の光が、複屈折フィルタ２３によって反射されて外部に出力されることもある。
【０００９】
図３は、ＳＨＧ結晶の効率をさらに高めるためのフォールティング構造のＶＥＣＳＥＬ３０を概略的に示す図面である。図３に示したように、フォールティング構造のＶＥＣＳＥＬ３０の場合、レーザチップ３２で発生した光は、複屈折フィルタ３３を通過した後、凹状のフォールティングミラー３５によって斜めに反射されて平坦な外部ミラー３８に向かう。したがって、光は、レーザチップ３２のＤＢＲ層３２ｂと外部ミラー３８との間で共振し、共振器は、フォールティングミラー３５によって折り曲げられた形態を有する。一方、ＳＨＧ結晶３４は、フォールティングミラー３５と外部ミラー３８との間に配置され、ＳＨＧ結晶３４によって波長変換された光は、外部ミラー３８で反射された後にフォールティングミラー３５を通じて外部に出力される。このために、外部ミラー３８の表面は、波長変換された光と波長変換されていない光とに対して何れも高い反射率を有するようにコーティングされる。また、フォールティングミラー３５は、波長変換されていない光に対して高い反射率を有し、波長変換された光に対して高い透過率を有するようにコーティングされる。図３で、熱拡散器３１、ポンプレーザ３６、及びレンズ３７は、図１及び図２で説明した通りである。
【００１０】
この場合、共振器がフォールティングミラー３５を通じて二つの部分に分けられているため、レーザチップ３２に入射するビーム径のサイズとＳＨＧ結晶３４に入射するビーム径のサイズとを個別的に調節しうる。特に、ＳＨＧ結晶３４の位置で光を収斂させれば、ＳＨＧ結晶３４の波長変換効率が最適になりうる。
【００１１】
しかし、図３のＶＥＣＳＥＬ３０の場合、ミラーをもう一つ使用するだけでなく、ミラーを斜めに配置せねばならないため、部品の整列が難しくなる。したがって、全体的なレーザシステムのサイズも大きくなる。また、図１ないし図３に示したＶＥＣＳＥＬの場合、レーザチップを発振させるためのポンプレーザも斜めに配列されているため、部品の整列が難しく、全体的なレーザシステムのサイズが増大する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、ＳＨＧ結晶の効率が優秀で、かつ、コンパクトなサイズに製造されうる線形構造のＶＥＣＳＥＬを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するための本発明の良好な実施形態によるＶＥＣＳＥＬは、第１波長の光を放出させるレーザチップと、前記レーザチップの前面に対向するように離隔されて配置された外部ミラーと、前記外部ミラーとレーザチップとの間に配置されたものであって、第１波長の光の周波数を２倍に変更して第２波長の光に変換するＳＨＧ結晶と、前記ＳＨＧ結晶とレーザチップとの間に配置されたものであって、前記レーザチップで発生した第１波長の光を前記ＳＨＧ結晶に収斂させるレンズ素子と、前記ＳＨＧ結晶とレンズ素子との間に配置されたものであって、第１波長の光を透過させて第２波長の光を前記外部ミラーに反射させる波長選択性ミラーと、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、前記波長選択性ミラーは、前記ＳＨＧ結晶のレーザチップ側の表面にコーティングされることを特徴とする。
【００１５】
この場合、前記ＳＨＧ結晶の外部ミラー側の表面には、第１及び第２波長の光に対して何れも反射防止特性を有するコーティング層が形成されることが望ましい。
【００１６】
また、前記レンズ素子の両面には、第１波長の光に対して反射防止特性を有するコーティング層が形成されていることが望ましい。
【００１７】
本発明の他の実施形態によれば、前記レンズ素子は、レーザチップ側の表面が凸状であり、ＳＨＧ結晶側の表面が平坦な平凸レンズであり、前記波長選択性ミラーは、前記レンズ素子の平坦な表面にコーティングされていることを特徴とする。
【００１８】
この場合、前記ＳＨＧ結晶の両面には、第１及び第２波長の光に対して何れも反射防止特性を有するコーティング層が形成されていることが望ましい。
【００１９】
また、前記レンズ素子の凸状の表面には、第１波長の光に対して反射防止特性を有するコーティング層が形成されていることが望ましい。
【００２０】
一方、前記外部ミラーは、凹状の反射面を有し、前記外部ミラーの凹状の反射面には、第１波長の光を反射し、第２波長の光を透過するコーティング層が形成されることによって、第２波長の光を外部に出力することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明によるＶＥＣＳＥＬは、特定波長の光のみを通過させる複屈折フィルタを前記レーザチップとレンズ素子との間にさらに備えうる。
【００２２】
また、本発明によるＶＥＣＳＥＬは、前記レーザチップの裏面に対向するものであって、前記レーザチップを発振させるための第３波長の光ポンピング用の光を前記レーザチップの裏面に提供するポンプレーザをさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
例えば、前記レーザチップは、熱伝導性と透光性とを有する熱拡散器と、前記熱拡散器の上面に位置するものであって、第１波長の光を外部ミラーに反射し、前記ポンプレーザから放出された第３波長の光を通過させる分散ブラッグ反射層と、前記分散ブラッグ反射層の上面に位置するものであって、前記ポンプレーザから放出された第３波長の光によって励起されて第１波長の光を発生させる量子ウェル構造の活性層と、を備えうる。
【００２４】
また、前記レーザチップは、前記熱拡散器の側面の周りを取り囲むヒートシンクをさらに備えうる。
【００２５】
または、前記レーザチップは、熱伝導性と透光性とを有する熱拡散器と、前記熱拡散器の下面に位置するものであって、前記ポンプレーザから放出された第３波長の光によって励起されて第１波長の光を発生させる量子ウェル構造の活性層と、前記活性層の下面に位置するものであって、第１波長の光を外部ミラーに反射し、前記ポンプレーザから放出された第３波長の光を通過させる分散ブラッグ反射層と、を備えうる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の望ましい実施形態によるＶＥＣＳＥＬは、後方光ポンピング方式を採用していて線形共振器構造を有する。したがって、全体部品が一つの軸上で整列されているので、組立てが容易であり、全体的にコンパクトなサイズに製作されうる。また、従来に比べて、製造コストを低減し、製造時間を短縮しうる。さらに、光ポンピング用の光がレーザチップに垂直に入射する後方光ポンピング方式であるため、ほとんど円形に近いレーザビームを出力することが可能である。
【００２７】
また、共振器内にレンズ素子を配置することによって、レーザチップに入射する光のビーム経とＳＨＧ結晶に入射する光のビーム径とを独立的に調節しうる。したがって、レーザチップでの発振効率とＳＨＧ結晶での波長変換効率とを同時に最適化しうる。その結果、従来に比べて、高い出力を有するＶＥＣＳＥＬを提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付された図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
図４は、本発明の一実施形態による線形構造のＶＥＣＳＥＬを概略的に示している。図４を参照すれば、本発明によるＶＥＣＳＥＬ４０は、所定の波長の光（第１波長の光）を放出させるレーザチップ４１、レーザチップ４１の前面に対向するように離隔されて配置された外部ミラー４５、外部ミラー４５とレーザチップ４１との間の光路に配置されて第１波長の光の周波数を２倍にした光（第２波長の光）に変換するＳＨＧ結晶４４、ＳＨＧ結晶４４とレーザチップ４１との間の光路に配置されたレンズ素子４３、ＳＨＧ結晶４４とレンズ素子４３との間の光路に配置されて第１波長の光を透過させて第２波長の光を外部ミラー４５に反射させる波長選択性ミラー４８、及びレーザチップ４１の裏面に対向するポンプレーザ４６を備える。また、レーザチップ４１とレンズ素子４３との間の光路には、特定波長の光のみを通過させる複屈折フィルタ４２がさらに配置されている。
【００２９】
図４に示したように、本発明によるＶＥＣＳＥＬ４０は、ポンプレーザ４６がレーザチップ４１の後方に配置された後方光ポンピング方式である。また、フォールティングミラーを通じて共振器を折り曲げず、レーザチップ４１と外部ミラー４５とが直接対向する線形共振器構造である。したがって、本発明によるＶＥＣＳＥＬ４０は、全体部品が一つの軸上で整列されるため、組立てが容易であり、全体的にコンパクトなサイズに製作されることが可能である。
【００３０】
このような構造で、レーザチップ４１に入射する光のビーム径とＳＨＧ結晶４４に入射する光のビーム径とを独立的に調節するために、図４に示したように、ＳＨＧ結晶４４とレーザチップ４１との間の光路には、光を収斂する役割を担う凸状のレンズ素子４３が配置される。例えば、レンズ素子４３とレーザチップ４１との間の距離を適切に調節すれば、外部ミラー４５からレーザチップ４１に入射する光のビーム径をレーザチップ４１の発振領域のサイズに一致させうる。同様に、レンズ素子４３とＳＨＧ結晶４４との間の距離をそれぞれ適切に調節すれば、レーザチップ４１からＳＨＧ結晶４４に入射する光のビーム径を最小化しうる。また、外部ミラー４５の反射面を凹状に形成して、その外部ミラー４５によって反射されてＳＨＧ結晶４４に入射する光のビーム径を最小化することが望ましい。このような本発明によれば、レーザチップ４１での発振効率とＳＨＧ結晶４４での波長変換効率とを同時に最適化しうる。
【００３１】
レンズ素子４３とＳＨＧ結晶４４との間の波長選択性ミラー４８は、レーザチップ４１で発生した光を透過させ、ＳＨＧ結晶４４によって波長変換された光を外部ミラー４５に反射させる役割を担う。したがって、レーザチップ４１で発生した光は、波長選択性ミラー４８を通過してＳＨＧ結晶４４に入射しうる。また、外部ミラー４５によって反射されてＳＨＧ結晶４４を通過した光のうち、波長の変換された光は、波長選択性ミラー４８によって反射されて外部ミラー４５に戻り、波長の変換されていない光は、波長選択性ミラー４８を通過してレーザチップ４１に入射しうる。
【００３２】
一方、レンズ素子４３の両面には、波長変換された光と波長変換されていない光とに対して何れも反射防止特性を有するコーティング層が形成されることが望ましい。ＳＨＧ結晶４４の両面にも波長変換された光と波長変換されていない光とに対して、何れも反射防止特性を有するコーティング層が形成されることが望ましい。また、外部ミラー４５の反射面には、波長変換されていない光を反射し、波長変換された光を透過するコーティング層が形成される。したがって、ＳＨＧ結晶４４によって波長変換された光は、外部ミラー４５を通過して外部に出力され、波長変換されていない光は、反射されてレーザチップ４１に入射しうる。このとき、外部に出力される光が、外部ミラー４５の外面で反射されないように外部ミラー４５の外面にも反射防止特性を有するコーティング層が形成されることが望ましい。
【００３３】
前述した構成を有するＶＥＣＳＥＬ４０の動作は、次の通りである。まず、ポンプレーザ４６から放出された第３波長の光ポンピング用の光が、レンズ４７を通じてレーザチップ４１に入射する。それにより、後述するレーザチップ４１内の活性層が励起されつつ光が発生する。レーザチップ４１で発生した光は、レーザチップ４１内のＤＢＲ層（分散ブラッグ反射層）によって反射されて複屈折フィルタ４２を通過する。複屈折フィルタ４２を通過した光は、非常に鮮明なスペクトル分布を有する。その後、光は、レンズ素子４３によって収斂されてＳＨＧ結晶４４に入射する。ＳＨＧ結晶４４は、入射光の一部を周波数が２倍である（すなわち、波長が１／２である）光に変換する。例えば、入射光が赤外線領域の光であれば、ＳＨＧ結晶４４を通過した光は、可視光線領域の光である。外部ミラー４５は、波長の変換された光を透過させて外部に出力し、波長の変換されていない光は、再びＳＨＧ結晶４４に向かって反射する。それにより、光の一部は、再びＳＨＧ結晶４４によって波長が変換される。波長選択性ミラー４８は、ＳＨＧ結晶４４を通過した光のうち波長変換されていない光は透過させ、波長変換された光は反射する。したがって、波長変換された光は、波長選択性ミラー４８によって反射されて外部ミラー４５を通じて外部に出力される。一方、波長変換されていない光は、レンズ素子４３によって収斂されてレーザチップ４１に入射する。レーザチップ４１に入射した光の一部は、レーザチップ４１内の活性層で吸収され、一部は、レーザチップ４１内のＤＢＲ層によって反射されて前述した過程を反復する。このような過程を通じて、波長変換されていない光は、レーザチップ４１と外部ミラー４５との間で共振する。
【００３４】
一方、本発明の良好な実施形態によれば、波長選択性ミラー４８は、ＳＨＧ結晶４４のレーザチップ側の表面４４ａにコーティングされていることもある。それにより、波長選択性ミラー４８がレンズ素子４３とＳＨＧ結晶４４との間の光路で別途に配置されている場合に比べて、部品の整列がさらに容易になるという利点がある。しかし、この場合には、レーザチップ４１に向かって進む波長変換された光と波長選択性ミラー４８によって反射された波長変換された光とがＳＨＧ結晶４４内で相殺干渉を起こして出力が減少しうる。これを防止するためには、ＳＨＧ結晶４４の厚さを非常に正確に加工せねばならない。
【００３５】
図５は、このような不便さを改善するために提案された他の実施形態のＶＥＣＳＥＬ５０を示している。図５に示した実施形態によれば、レンズ素子５３は、レーザチップ側の表面が凸状であり、ＳＨＧ結晶側の表面５３ｂが平坦な平凸レンズである。本実施形態によれば、図５に示したように、波長選択性ミラー５８は、レンズ素子５３の平坦な表面５３ｂにコーティングされる。この場合、波長変換された光と波長変換されていない光とに対して何れも反射防止特性を有するコーティング層は、レンズ素子５３のレーザチップ側の表面にのみ形成される。一方、ＳＨＧ結晶５４の両面には、波長変換された光と波長変換されていない光とに対して何れも反射防止特性を有するコーティング層が形成される。このように波長選択性ミラー５８がレンズ素子５３の表面に形成された場合、波長選択性ミラー５８と外部ミラー５５との間の経路が比較的長いため、進行方向が反対である二つの波長変換された光の間に相殺干渉が起きる可能性が小さくなる。また、ＳＨＧ結晶の厚さを正確に加工することよりは、波長選択性ミラー５８と外部ミラー５５との間の距離を調節することがはるかに容易である。したがって、波長変換された光の間に相殺干渉が起きない条件をさらに容易に満足させうる。
【００３６】
図５の実施形態で、他の構成、例えば、ポンプレーザ５６、レンズ５７、レーザチップ５１、複屈折フィルタ５２、及び外部ミラー５５は、図４で説明した通りである。すなわち、レンズ素子５３の形態と波長選択性ミラー５８の位置とを除いて、他の構成は、図４の実施形態と同一である。したがって、図５の実施形態によるＶＥＣＳＥＬの動作も、図４で説明した通りである。
【００３７】
図６は、レーザチップ５１と外部ミラー５５との間、すなわち、共振器の内部でビーム径のサイズの変化を例示的に表すグラフである。図６のグラフは、レンズ素子５３の焦点距離が２５ｍｍ、外部ミラー５５の曲率半径が３０ｍｍ、レーザチップ５１からレンズ素子５３までの距離が４７ｍｍ、レンズ素子５３から外部ミラー５５までの距離が４４ｍｍである場合に対して測定したものである。図６のグラフを通じて分かるように、レーザチップ５１から放出された光は、若干の発散性を有するため、ビーム径が次第に大きくなり、レンズ素子５３によって収斂されつつ、ＳＨＧ結晶５４の位置でビーム径が最小となる。したがって、ＳＨＧ結晶５４の波長変換効率が最適になりうる。
【００３８】
一方、図７及び図８は、本発明による線形構造のＶＥＣＳＥＬで使われるレーザチップの構造を例示的に示す断面図である。
【００３９】
まず、図７に示したように、本発明によるレーザチップは、透光性及び熱伝導性を有する熱拡散器６２、熱拡散器６２の上面に位置するＤＢＲ層６３、ＤＢＲ層６３の上面に位置する活性層６４、及び活性層６４の上面に位置する基板６５を備える。また、前記レーザチップは、熱拡散器６２の側面の周りを取り囲むヒートシンク６１をさらに備えうる。
【００４０】
ここで、前記レーザチップは、活性層６４とＤＢＲ層６３とがまず基板６５上で順次に形成された後、ＤＢＲ層６３を熱拡散器６２の上面に接合する方式で製造される。公知のように、活性層６４は、ポンプレーザから放出された光ポンピング用の光によって励起されて所定の波長を有する光を発生させる量子ウェル構造になっている。また、ＤＢＲ層６３は、活性層６４で発生した光に対して最も高い反射率を有するように形成された複層構造のミラーである。本発明で、ＤＢＲ層６３は、ポンプレーザから放出された光ポンピング用の光が活性層６４に入射されうるように、光ポンピング用の光に対しては、透過性のあるように設計される。一方、基板６５は、光損失を減らすために、図７に示したように、中心部分がエッチングされうる。
【００４１】
熱拡散器６２は、優秀な熱伝導性を有し、活性層６４で発生する熱をヒートシンク６１に伝達して活性層６４を冷却させる役割を担う。また、ポンプレーザから放出される光が熱拡散器６２を通過して活性層６４に入射するように、熱拡散器６２は、透光性を有する必要がある。このような熱拡散器６２としては、例えば、ダイアモンドが望ましく、その他にもＳｉＣ、ＡｌＮ、ＧａＮなどを使用しうる。ヒートシンク６１としては、例えば、Ｃｕのように熱伝導性に優れた材料を使用しうる。このとき、ヒートシンク６１は、透光性がないので、光ポンピング用の光が通過できるように中心部に開口が形成される必要がある。
【００４２】
図８に示したレーザチップは、基板６５上にＤＢＲ層６３及び活性層６４を連続して形成した後、活性層６４の上面を熱拡散器６２の下面に接合する方式で製造されたものである。結果的に、前記レーザチップは、熱拡散器６２の下面に活性層６４、ＤＢＲ層６３及び基板６５が順次に位置する形態になっている。図７のレーザチップと同様に、熱拡散器６２の側面の周りには、ヒートシンク６１が結合され、ヒートシンク６１の中心部には、活性層６４で発生した光が通過できるように開口が形成されている。
【００４３】
本発明は、図面に示した実施形態を参照して説明されたが、それは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、レーザＴＶで使われる高出力のＶＥＣＳＥＬの製造に利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来の線形構造のＶＥＣＳＥＬの構造を示す断面図である。
【図２】従来の線形構造のＶＥＣＳＥＬの構造を示す断面図である。
【図３】従来のフォールティング構造のＶＥＣＳＥＬの構造を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による線形構造のＶＥＣＳＥＬの構造を概略的に示す図面である。
【図５】本発明の他の実施形態による線形構造のＶＥＣＳＥＬの構造を概略的に示す図面である。
【図６】本発明によるＶＥＣＳＥＬの共振器の内部でビーム半径のサイズの変化を表すグラフである。
【図７】本発明による線形構造のＶＥＣＳＥＬでレーザチップの構造を例示的に示す図面である。
【図８】本発明による線形構造のＶＥＣＳＥＬでレーザチップの構造を例示的に示す図面である。
【符号の説明】
【００４６】
４０    ＶＥＣＳＥＬ、
４１    レーザチップ、
４２    複屈折フィルタ、
４３    レンズ素子、
４４    ＳＨＧ結晶、
４４ａ    ＳＨＧ結晶のレーザチップ側の表面、
４５    外部ミラー、
４６    ポンプレーザ、
４７    レンズ、
４８    波長選択性ミラー。
【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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