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公開番号2025160414
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-22
出願番号2025128232,2021098802
出願日2025-07-31,2021-06-14
発明の名称面発光レーザ
出願人国立大学法人東京科学大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01S 5/18 20210101AFI20251015BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】変調帯域幅を改善した面発光レーザを提供する。
【解決手段】面発光レーザ1は、メイン共振器10と複数の外部共振器30を備える。メイン共振器10は、VCSEL構造12を有し、変調用電極およびレーザビームの出射窓を有する。各外部共振器30は、メイン共振器10と活性層同士が連続するVCSEL構造を有し、メイン共振器10に対して横方向に結合される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＶＣＳＥＬ構造を有し、レーザビームの出射窓を有するメイン共振器と、
前記メイン共振器と酸化層が連続するＶＣＳＥＬ構造を有し、前記メイン共振器に対して横方向に結合される外部共振器と、を備え、
前記ＶＣＳＥＬ構造は連続する電流狭窄層を有し、
前記メイン共振器は非狭窄領域に対応し、前記外部共振器は狭窄領域に設けられる面発光レーザ。
続きを表示（約 360 文字）【請求項２】
前記メイン共振器と隣接する領域に形成される電極をさらに備え、
前記外部共振器は複数であり、複数の前記外部共振器は、前記電極の境界における反射を利用して構成される、請求項１に記載の面発光レーザ。
【請求項３】
前記外部共振器と前記メイン共振器は、縦方向の共振波長が異なる、請求項１または２に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記外部共振器のＶＣＳＥＬ構造は位相調整層を含む、請求項３に記載の面発光レーザ。
【請求項５】
前記外部共振器は、前記メイン共振器との結合係数が互いに異なる、請求項１から３のいずれかに記載の面発光レーザ。
【請求項６】
前記メイン共振器と前記外部共振器とは、活性層が連続している、請求項１に記載の面発光レーザ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光型半導体レーザに関し、特にその高速化あるいは高出力化に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、面発光レーザの単一波長出力は、ｍＷレベルに制限されてきた。ワット級高出力動作が可能になれば、光断層像（OCT：Optical Coherence Tomography）用の波長掃引用光源、中長距離光通信用光源、自動車、ドローン、ロボットなどに搭載されるレーザレーダー（LIDAR）用光源、監視システム、製造現場での自動検査装置、プリンタのレーザ乾燥器など様々な応用展開が可能になる。
【０００３】
特許文献１には、横方向に結合されたメイン共振器と外部共振器を備える垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ: Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser Diode）が開示される。この技術において、メイン共振器と外部共振器は、同一の断面構造を有しており、したがってそれらの共振器長、すなわち共振波長は等しい。
【０００４】
特許文献１のＶＣＳＥＬによれば、外部共振器からメイン共振器へと光をフィードバックすることにより、高速変調が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６２４０４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、特許文献１に記載のＶＣＳＥＬについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。
【０００７】
特許文献１のＶＣＳＥＬは、外部共振器が無い場合に比べて帯域を広げることができ、高速変調が可能となるが、メイン共振器と外部共振器の共振波長が実質的に等しく（具体的には波長差Δλが１ｎｍ程度）であることから、単一モード発振が不安定であり、また雑音レベルに改善の余地があった。さらに、単一モード発振のためには、酸化狭窄の開口を数μｍ程度まで微小化する必要があり、電流密度が大きくなることで信頼性に大きな問題があった。
【０００８】
本発明はかかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、変調帯域幅を改善した面発光レーザの提供にあり、また例示的な目的の別のひとつは、比較的な大きな酸化狭窄の開口に対してもマルチモード発振を抑制して単一モードを実現し、および／または、雑音特性が改善された面発光レーザの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様は面発光レーザに関する。面発光レーザは、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）構造を有し、変調用電極およびレーザビームの出射窓を有するメイン共振器と、メイン共振器と活性層が連続するＶＣＳＥＬ構造を有し、メイン共振器と横方向に結合される複数の外部共振器と、を備える。
【００１０】
この態様によると、複数の外部共振器を設けることにより、複数の外部共振器からメイン共振器にスローライト光がフィードバックされるため、１個の外部共振器を設けた場合に比べて、変調帯域幅をさらに拡大できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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