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フォトニック結晶レーザ

国内特許コード P110004210
整理番号 AF08P004
掲載日 2011年7月8日
出願番号 特願2008-222383
公開番号 特開2009-076900
登録番号 特許第5070161号
出願日 平成20年8月29日(2008.8.29)
公開日 平成21年4月9日(2009.4.9)
登録日 平成24年8月24日(2012.8.24)
優先権データ
  • 特願2007-226255 (2007.8.31) JP
発明者
  • 野田 進
  • 黒坂 剛孝
  • 酒井 恭輔
  • 宮井 英次
  • 大西 大
  • 國師 渡
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • ローム株式会社
発明の名称 フォトニック結晶レーザ
発明の概要 【課題】複数のレーザビームを出射させることができるレーザを提供する。
【解決手段】本発明に係る2次元フォトニック結晶レーザは、活性層と11、第1周期で周期的屈折率分布を有する第1フォトニック結晶層121と、前記第1周期とは異なる第2周期で周期的屈折率分布を有する第2フォトニック結晶層122と、を含む積層構造を有する。この2次元フォトニック結晶レーザによれば、2次元フォトニック結晶層に垂直な方向に進行する主ビームと、主ビームに対して傾斜した方向に進行する副ビームとを得ることができる。このようなビームは、例えば光ディスクによる記録/再生装置において、主ビームを記録/再生用に、副ビームをトラックへの追従のために、それぞれ用いることができる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


例えば、光ディスクに情報を記録する、あるいは光ディスクから情報を再生する装置では、情報を記録する/情報が記録されたトラックに対して、1本の記録再生用レーザビームが照射されると共に、記録再生用レーザビームを軸として対称である2本の位置検出用レーザビームが照射される。これらのビームは、1個の光源(レーザ)から1本のレーザビームを回折格子で分割することにより得られている(例えば特許文献1、非特許文献1参照)。
一般的に、1個のレーザ光源からは1本のレーザビームが所定の方向に向かって出射される。従って、複数のレーザビームが必要な場合には、回折格子等の分光素子を用いて光源から出射される1本のレーザビームを分離したり、複数個の光源を設けたりする必要がある。
そこで、1個の素子から複数のレーザビームを出射させることができれば、回折格子が不要になるため、装置の小型化やコストダウンを図ることができると期待される。



一方、2次元フォトニック結晶を用いたレーザでは、通常は2次元フォトニック結晶に垂直な方向に1本のレーザビームが出射する(例えば特許文献2参照)が、2次元フォトニック結晶に設ける孔の形状を制御することにより、出射されるレーザビームの方向を制御できることが知られている(非特許文献2参照)。これは、孔の形状によって、2次元フォトニック結晶に平行な方向の波数成分k//がΓ点以外の時、即ちk//が0以外の時に群速度が0となるフォトニックバンドでの該平行方向に関する光閉じ込め特性(Q//値)が大きくなることによる。
但し、非特許文献2には、レーザから出射されるレーザビームの本数については記載がなく、複数のレーザビームが必要な装置(例えば上述の光ディスク記録再生装置)においては十分に有用ではない。



【特許文献1】
米国特許第3876842号公報
【特許文献2】
特開2000-332351号公報
【非特許文献1】
伊藤良一、中村道治 著、「半導体レーザ[基礎と応用]」(1989年4月25日発行)、培風館、pp. 305-306
【非特許文献2】
宮井英次 他 著、「フォトニック結晶面発光レーザのΓ点以外での発振の可能性の検討」、第67回応用物理学会学術講演会講演予稿集(2006年8月29日発行)、応用物理学会、第3分冊、p. 968

産業上の利用分野


本発明は、複数のビームを出射させることができるレーザに関する。このようなレーザは、例えば光ディスクによる情報の記録再生用の光源に用いることができる。

特許請求の範囲 【請求項1】
電流が注入されることにより所定の波数域の光を生じさせる活性層と、
前記活性層で生じた光のうち前記所定波数域内にある第1波数の光の定在波を形成する第1フォトニック結晶層と、
前記活性層で生じた光のうち前記所定波数域内にあり前記第1波数とは異なる第2波数の光の定在波を形成する第2のフォトニック結晶層と、
を備えることを特徴とするフォトニック結晶レーザ。

【請求項2】
前記第1フォトニック結晶層を前記活性層の一方の側に備え、前記第2フォトニック結晶層を前記活性層の他方の側に備えることを特徴とする請求項1に記載のフォトニック結晶レーザ。

【請求項3】
前記第1フォトニック結晶層が第1周期で周期的屈折率分布を有し、前記第2フォトニック結晶層が前記第1周期とは異なる第2周期で周期的屈折率分布を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のフォトニック結晶レーザ。

【請求項4】
前記第1フォトニック結晶層と前記第2フォトニック結晶層が、板状の部材内に該板状部材とは屈折率が異なる異屈折率部を周期的に配置した2次元フォトニック結晶であることを特徴とする請求項3に記載のフォトニック結晶レーザ。

【請求項5】
前記第1フォトニック結晶層の異屈折率部が直交格子又は三角格子の格子点上に配置されており、
前記第2フォトニック結晶層の異屈折率部が前記第1フォトニック結晶層の異屈折率部と同種の格子の格子点上に配置されている、
ことを特徴とする請求項4に記載のフォトニック結晶レーザ。

【請求項6】
前記第1フォトニック結晶層と前記第2フォトニック結晶層のうち、
いずれか一方が異屈折率部を正方格子状に配置したものであり、
他方が異屈折率部を長方格子状に配置したものであって、該長方格子のうちの1方向の周期が前記正方格子の周期と同じであり、該1方向に直交する方向の周期が前記正方格子の周期と異なる、
ことを特徴とする請求項5に記載のフォトニック結晶レーザ。

【請求項7】
前記第1フォトニック結晶層が、板状の部材内に該板状部材とは屈折率が異なるロッドを該板状部材に対して平行に並べて埋設した第1ロッド群を有し、
前記第2フォトニック結晶層が、板状の部材内に該板状部材とは屈折率が異なるロッドを該板状部材に対して平行且つ第1ロッド群のロッドに対して90°の方向に平行に並べて埋設した第2ロッド群を有し、
第1ロッド群又は第2ロッド群のうち少なくとも一方の周期構造に欠陥が設けられている、
ことを特徴とする請求項3に記載のフォトニック結晶レーザ。

【請求項8】
前記電流を前記活性層の一部にのみ注入し、該注入位置が制御可能である電流注入手段を備え、
前記第2フォトニック結晶層が該層内の位置により異なる第2周期を有する、
ことを特徴とする請求項3~7のいずれかに記載のフォトニック結晶レーザ。

【請求項9】
前記第2フォトニック結晶層が、前記第2周期が異なる複数の異周期領域を有し、
前記電流注入手段が前記活性層、前記第1フォトニック結晶層及び前記第2フォトニック結晶層を挟む1対の電極であって、該1対の電極のいずれか一方が前記異周期領域毎に分割された複数個の分割電極である、
ことを特徴とする請求項8に記載のフォトニック結晶レーザ。

【請求項10】
前記第2フォトニック結晶層が異屈折率部を長方格子状に配置したものであり、該長方格子の1方向の格子点間隔が前記異周期領域毎に異なることを特徴とする請求項9に記載のフォトニック結晶レーザ。

【請求項11】
前記第2フォトニック結晶層が異屈折率部を長方格子状に配置したものであり、該長方格子の2方向の格子点間隔が前記異周期領域毎に異なることを特徴とする請求項9に記載のフォトニック結晶レーザ。

【請求項12】
前記第2周期が前記第2フォトニック結晶層内で連続的に変化していることを特徴とする請求項8に記載のフォトニック結晶レーザ。

【請求項13】
前記電流注入手段が前記活性層、前記第1フォトニック結晶層及び前記第2フォトニック結晶層を挟む1対の電極であって、該1対の電極のいずれか一方が複数個に分割された分割電極であることを特徴とする請求項12に記載のフォトニック結晶レーザ。

【請求項14】
前記第2フォトニック結晶層が異屈折率部を長方格子状に配置したものであり、該長方格子の1方向の格子点間隔が連続的に変化することを特徴とする請求項12又は13に記載のフォトニック結晶レーザ。

【請求項15】
前記第2フォトニック結晶層が異屈折率部を長方格子状に配置したものであり、該長方格子の2方向の格子点間隔が連続的に変化することを特徴とする請求項12又は13に記載のフォトニック結晶レーザ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 新機能創成に向けた光・光量子科学技術 領域
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