[发明专利]激光装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用了光子晶体面发光激光元件的激光装置。

背景技术

一直以来，如果对非线性光学晶体入射激光，则会由于非线性光学效应而射出波长被转换了的激光。在通过由非线性光学晶体产生的相位转换而使在基准位置上产生的激光的相位和在距离基准位置仅相干长度的位置上产生的激光的相位之差成为π的情况下，激光被互相消除，其强度降低。为了抑制激光强度的降低，已知有使用了具有周期极化反转结构的非线性光学晶体的准相位匹配(QPM)技术。在该技术中，设定极化反转周期，使得正或负的极化区域的光传播方向的长度成为相干长度(相位偏移π的长度)。

在专利文献1中，公开了组合非线性光学晶体以及在本身的元件内不共振的半导体激光元件而作为整体进行共振并产生激光的激光装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-219307号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，可以认为在专利文献1的图7所记载的激光装置中，从发光部的量子阱层产生的自然放出光通过光子晶体的衍射而在垂直方向上行进，到达外部镜的比例非常少。因此，对于达到外部振荡来说需要注入非常大的电流，效率也变低，所以可以认为波长转换光的输出不充分。另外，为了得到稳定的振荡，需要从外部镜返回的激光的向光子晶体的入射相位与射出相位一致，但是发光部和外部镜的距离与激光波长相比非常长，因此，空间振荡模式、偏光模式容易变乱，所得到的波长转换光的光束形状也不稳定。

本发明是有鉴于这样的问题而完成的发明，其目的在于，提供一种能够显著提高波长转换光的强度并且进一步能够稳定地得到高斯分布点形状光束图案的激光装置。

解决问题的技术手段

在本激光装置中，由于激光元件本身单独振荡，因此与外部共振器型激光相比，达到振荡的注入电流阈值也能够低，振荡效率也能够提高。另外，设置于元件内的光子晶体结构直接作用于激光振荡时的振荡模式，因此，光束形状、偏光特性变得稳定，能够容易地控制。这样，可以认为通过将具有高的光输出效率、稳定的光束形状、偏光特性的激光入射到波长转换元件，可以得到具有优异的光束品质并且光强度高的波长转换光。另外，在本装置中，激光元件本身射出高斯分布点形状光束。

为了解决上述的问题，第1激光装置的特征在于，是具备入射从光子晶体面发光激光元件射出的激光并且具有周期极化反转结构的非线性光学晶体的激光装置，上述光子晶体面发光激光元件具备活性层、夹着上述活性层的上部和下部覆盖层、设置于上述上部或下部覆盖层与上述活性层之间的光子晶体层，上述光子晶体层具备由第1折射率介质构成的基层、由折射率与上述第1折射率介质不同的第2折射率介质构成并且存在于上述基层内的多个不同折射率区域，多个上述不同折射率区域被配置于设定在上述光子晶体层的主表面上的正方格子(grid)的格子点位置，各个上述不同折射率区域的平面形状被设定为大致等腰直角三角形，构成该大致等腰直角三角形的直角的2边沿着构成上述正方格子的纵格子线和横格子线延伸，平行或垂直于该大致等腰直角三角形的斜边的方向与上述周期极化反转结构中的极化的方向一致。

另外，所规定的不同折射率区域的平面形状，在实际的制造中，不是数学上严格规定的形状，会产生角部带圆，各边稍微歪斜的情况。所谓“大致”，如上所述，是指规定的形状在制造时稍微变形的状态。

在第1激光装置中，如果从光子晶体面发光激光元件射出的激光入射到具有周期极化反转结构的非线性光学晶体，则在非线性光学晶体中进行波长转换，并从非线性光学晶体射出。在此，光子晶体层中的不同折射率区域被配置在正方格子的格子点位置，在进一步满足上述的条件的情况下，从非线性光学晶体射出的波长转换光具有高斯分布点形状光束图案，光强度显著提高。

第2激光装置的特征在于，是具备入射从光子晶体面发光激光元件射出的激光并且具有周期极化反转结构的非线性光学晶体的激光装置，上述光子晶体面发光激光元件具备活性层、夹着上述活性层的上部和下部覆盖层、设置于上述上部或下部覆盖层与上述活性层之间的光子晶体层，上述光子晶体层具备由第1折射率介质构成的基层、由折射率与上述第1折射率介质不同的第2折射率介质构成且存在于上述基层内的多个不同折射率区域，多个上述不同折射率区域被配置在设定在上述光子晶体层的主表面上的正方格子的格子点位置，各个上述不同折射率区域的平面形状被设定为大致正三角形，从该大致正三角形的一个顶点向底边下垂的垂线沿着构成上述正方格子的纵格子线延伸，该大致正三角形的上述底边的方向与上述周期极化反转结构中的极化的方向一致。