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公開番号2025144605
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024044331
出願日2024-03-21
発明の名称面発光レーザ、レーザ装置、検出装置及び移動体
出願人株式会社リコー
代理人個人,個人
主分類H01S 5/183 20060101AFI20250926BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】光出力を向上できる面発光レーザを提供する。
【解決手段】活性層34を含む共振器30と、共振器を挟んで対向する第1反射鏡20及び第2反射鏡40と、第2反射鏡内に設けられ、光の射出方向に垂直な面において、非酸化領域と、非酸化領域を取り囲む酸化領域とを有する酸化狭窄層44と、電源装置に接続され、活性層に電流を注入することが可能な電極対と、を備え、電源装置により活性層に電流が注入される期間を電流注入期間、前記電流注入期間の後であって前記活性層に注入される電流値が前記電流注入期間における電流値よりも低下する期間を電流減少期間として、電流注入期間にレーザ発振せず、電流減少期間にレーザ発振する面発光レーザ。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
活性層を含む共振器と、
前記共振器を挟んで対向する第１反射鏡及び第２反射鏡と、
前記第２反射鏡内に設けられ、光の射出方向に垂直な面において、非酸化領域と、前記非酸化領域を取り囲む酸化領域とを有する酸化狭窄層と、
電源装置に接続され、前記活性層に電流を注入することが可能な電極対と、
を備え、
前記電源装置により前記活性層に前記電流が注入される期間を電流注入期間、前記電流注入期間の後であって前記活性層に注入される電流値が前記電流注入期間における電流値よりも低下する期間を電流減少期間として、
前記電流注入期間にレーザ発振せず、前記電流減少期間にレーザ発振し、
第１反射鏡は、交互に積層された複数の第１高屈折率層と前記第１高屈折率層より屈折率の低い複数の第１低屈折率層とを有し、
第２反射鏡は、交互に積層された複数の第２高屈折率層と前記第２高屈折率層より屈折率の低い複数の第２低屈折率層とを有し、
前記第１高屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＨ１およびＮＨ１とし、前記第１低屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＬ１およびＮＬ１とし、前記第２高屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＨ２およびＮＨ２とし、前記第２低屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＬ２およびＮＬ２としたとき、
（ＮＨ１×ＤＨ１＋ＮＬ１×ＤＬ１）＞（ＮＨ２×ＤＨ２＋ＮＬ２×ＤＬ２）
である、
面発光レーザ。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
活性層を含む共振器と、
前記共振器を挟んで対向する第１反射鏡及び第２反射鏡と、
前記第２反射鏡内に設けられ、光の射出方向に垂直な面において、非酸化領域と、前記非酸化領域を取り囲む酸化領域とを有する酸化狭窄層と、
電源装置に接続され、前記活性層に電流を注入することが可能な電極対と、
を備え、
前記電源装置により前記活性層に前記電流が注入される期間を電流注入期間、前記電流注入期間の後であって前記活性層に注入される電流値が前記電流注入期間における電流値よりも低下する期間を電流減少期間として、
前記電流注入期間にレーザ発振せず、前記電流減少期間にレーザ発振し、
前記第２反射鏡の反射率が最も高くなる波長は、発振波長より小さい、
面発光レーザ。
【請求項３】
前記酸化狭窄層のうち酸化されて前記酸化領域となる層の厚さは３５ｎｍ以下であり、
前記酸化領域と前記非酸化領域との境界の先端部から３μｍの位置における前記酸化領域の厚さは、前記層の厚さの２倍以下であり、
前記酸化領域と前記非酸化領域との境界の先端部で囲まれる領域の、光の射出方向に垂直な面内における面積は１２０μｍ
２
以下である、請求項１または２に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
活性層を含む共振器と、
前記共振器を挟んで対向する第１反射鏡及び第２反射鏡と、
前記第２反射鏡内に設けられ、光の射出方向に垂直な面において、非酸化領域と、前記非酸化領域を取り囲む酸化領域とを有する酸化狭窄層と、
電源装置に接続され、前記活性層に電流を注入することが可能な電極対と、
を備え、
前記酸化狭窄層のうち酸化されて前記酸化領域となる層の厚さは３５ｎｍ以下であり、
前記酸化領域と前記非酸化領域との境界の先端部から３μｍの位置における前記酸化領域の厚さは、前記層の厚さの２倍以下であり、
前記酸化領域と前記非酸化領域との境界の先端部で囲まれる領域の、光の射出方向に垂直な面内における面積は１２０μｍ
２
以下であり、
第１反射鏡は、交互に積層された複数の第１高屈折率層と前記第１高屈折率層より屈折率の低い複数の第１低屈折率層とを有し、
第２反射鏡は、交互に積層された複数の第２高屈折率層と前記第２高屈折率層より屈折率の低い複数の第２低屈折率層とを有し、
前記第１高屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＨ１およびＮＨ１とし、前記第１低屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＬ１およびＮＬ１とし、前記第２高屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＨ２およびＮＨ２とし、前記第２低屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＬ２およびＮＬ２としたとき、
（ＮＨ１×ＤＨ１＋ＮＬ１×ＤＬ１）＞（ＮＨ２×ＤＨ２＋ＮＬ２×ＤＬ２）
である、
面発光レーザ。
【請求項５】
活性層を含む共振器と、
前記共振器を挟んで対向する第１反射鏡及び第２反射鏡と、
前記第２反射鏡内に設けられ、光の射出方向に垂直な面において、非酸化領域と、前記非酸化領域を取り囲む酸化領域とを有する酸化狭窄層と、
電源装置に接続され、前記活性層に電流を注入することが可能な電極対と、
を備え、
前記酸化狭窄層のうち酸化されて前記酸化領域となる層の厚さは３５ｎｍ以下であり、
前記酸化領域と前記非酸化領域との境界の先端部から３μｍの位置における前記酸化領域の厚さは、前記層の厚さの２倍以下であり、
前記酸化領域と前記非酸化領域との境界の先端部で囲まれる領域の、光の射出方向に垂直な面内における面積は１２０μｍ
２
以下であり、
前記第２反射鏡の反射率が最も高くなる波長は、発振波長より小さい、
面発光レーザ。
【請求項６】
前記共振器は、積層された複数の半導体層により形成され、
前記複数の半導体層の各半導体層において屈折率と物理的な厚さとの積を、前記複数の半導体層について合算した値をＮＤとし、１以上の整数をＭとしたとき、
２×Ｍ×（ＮＨ１×ＤＨ１＋ＮＬ１×ＤＬ１）≧ＮＤ≧２×Ｍ×（ＮＨ２×ＤＨ２＋ＮＬ２×ＤＬ２）
である、
請求項１または４に記載の面発光レーザ。
【請求項７】
前記発振波長は、前記第１反射鏡の反射率が最も高くなる波長以下である、請求項２または５に記載の面発光レーザ。
【請求項８】
請求項１、２、４および５のいずれか一項に記載の面発光レーザと、
前記電極対に接続され、前記面発光レーザに電流を注入する電源装置と、
を備えるレーザ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のレーザ装置と、
前記面発光レーザから発せられ対象物で反射された光を検出する検出部と、
を備える検出装置。
【請求項１０】
前記検出部からの信号に基づき前記対象物との距離を検出する、請求項９に記載の検出装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ、レーザ装置、検出装置及び移動体に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
面発光レーザは、距離測定装置などに用いられている。人間の目に対するレーザの安全基準を満たすため、裾引きの小さい短パルス光を発生する面発光レーザが知られている。
【０００３】
活性層に電流が注入される期間を電流注入期間とし、電流注入期間の後であって活性層に注入される電流値が電流注入期間における電流値よりも低下する期間を電流注入期間とする。酸化狭窄層を有する面発光レーザにおいて、電流注入期間ではレーザ発振せず、電流減少期間にレーザ発振することで、短パルス光の裾引きを低減できる。特許文献１には、電流減少期間において光強度を大きくしてレーザ発振するためには、酸化狭窄層の酸化領域を薄くすることが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
酸化領域を薄くすることで光出力を向上させることができる。しかし、酸化狭窄層の酸化領域を薄くすることは、製造上難しい場合がある。
【０００５】
本発明は、光出力を向上させることが可能な面発光レーザ、レーザ装置、検出装置及び移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、面発光レーザは、活性層を含む共振器と、前記共振器を挟んで対向する第１反射鏡及び第２反射鏡と、前記第２反射鏡内に設けられ、光の射出方向に垂直な面において、非酸化領域と、前記非酸化領域を取り囲む酸化領域とを有する酸化狭窄層と、電源装置に接続され、前記活性層に電流を注入することが可能な電極対と、を備え、前記電源装置により前記活性層に前記電流が注入される期間を電流注入期間、前記電流注入期間の後であって前記活性層に注入される電流値が前記電流注入期間における電流値よりも低下する期間を電流減少期間として、前記電流注入期間にレーザ発振せず、前記電流減少期間にレーザ発振し、第１反射鏡は、交互に積層された複数の第１高屈折率層と前記第１高屈折率層より屈折率の低い複数の第１低屈折率層とを有し、第２反射鏡は、交互に積層された複数の第２高屈折率層と前記第２高屈折率層より屈折率の低い複数の第２低屈折率層とを有し、前記第１高屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＨ１およびＮＨ１とし、前記第１低屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＬ１およびＮＬ１とし、前記第２高屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＨ２およびＮＨ２とし、前記第２低屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＬ２およびＮＬ２としたとき、（ＮＨ１×ＤＨ１＋ＮＬ１×ＤＬ１）＞（ＮＨ２×ＤＨ２＋ＮＬ２×ＤＬ２）
である。
【０００７】
本発明の実施形態によれば、面発光レーザは、活性層を含む共振器と、前記共振器を挟んで対向する第１反射鏡及び第２反射鏡と、前記第２反射鏡内に設けられ、光の射出方向に垂直な面において、非酸化領域と、前記非酸化領域を取り囲む酸化領域とを有する酸化狭窄層と、電源装置に接続され、前記活性層に電流を注入することが可能な電極対と、を備え、前記電源装置により前記活性層に前記電流が注入される期間を電流注入期間、前記電流注入期間の後であって前記活性層に注入される電流値が前記電流注入期間における電流値よりも低下する期間を電流減少期間として、前記電流注入期間にレーザ発振せず、前記電流減少期間にレーザ発振し、前記第２反射鏡の反射率が最も高くなる波長は、発振波長より小さい。
【０００８】
本発明の実施形態によれば、面発光レーザは、活性層を含む共振器と、前記共振器を挟んで対向する第１反射鏡及び第２反射鏡と、前記第２反射鏡内に設けられ、光の射出方向に垂直な面において、非酸化領域と、前記非酸化領域を取り囲む酸化領域とを有する酸化狭窄層と、電源装置に接続され、前記活性層に電流を注入することが可能な電極対と、を備え、前記酸化狭窄層のうち酸化されて前記酸化領域となる層の厚さは３５ｎｍ以下であり、前記酸化領域と前記非酸化領域との境界の先端部から３μｍの位置における前記酸化領域の厚さは、前記層の厚さの２倍以下であり、前記酸化領域と前記非酸化領域との境界の先端部で囲まれる領域の、光の射出方向に垂直な面内における面積は１２０μｍ
２
以下であり、第１反射鏡は、交互に積層された複数の第１高屈折率層と前記第１高屈折率層より屈折率の低い複数の第１低屈折率層とを有し、第２反射鏡は、交互に積層された複数の第２高屈折率層と前記第２高屈折率層より屈折率の低い複数の第２低屈折率層とを有し、前記第１高屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＨ１およびＮＨ１とし、前記第１低屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＬ１およびＮＬ１とし、前記第２高屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＨ２およびＮＨ２とし、前記第２低屈折率層の物理的な厚さおよび屈折率をそれぞれＤＬ２およびＮＬ２としたとき、（ＮＨ１×ＤＨ１＋ＮＬ１×ＤＬ１）＞（ＮＨ２×ＤＨ２＋ＮＬ２×ＤＬ２）である。
【０００９】
本発明の実施形態によれば、面発光レーザは、活性層を含む共振器と、前記共振器を挟んで対向する第１反射鏡及び第２反射鏡と、前記第２反射鏡内に設けられ、光の射出方向に垂直な面において、非酸化領域と、前記非酸化領域を取り囲む酸化領域とを有する酸化狭窄層と、電源装置に接続され、前記活性層に電流を注入することが可能な電極対と、を備え、前記酸化狭窄層のうち酸化されて前記酸化領域となる層の厚さは３５ｎｍ以下であり、前記酸化領域と前記非酸化領域との境界の先端部から３μｍの位置における前記酸化領域の厚さは、前記層の厚さの２倍以下であり、前記酸化領域と前記非酸化領域との境界の先端部で囲まれる領域の、光の射出方向に垂直な面内における面積は１２０μｍ
２
以下であり、前記第２反射鏡の反射率が最も高くなる波長は、発振波長より小さい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光出力を向上させることが可能な面発光レーザ、レーザ装置、検出装置及び移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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