[发明专利]二维光子晶体面发射激光器

说明书

本发明提供一种能够提高射出的光的特性特别是光输出的二维光子晶体面发射激光器。二维光子晶体面发射激光器(10X)具有：在板状的母材(121)上将折射率与其不同的异折射率区域(122)周期性地配置为二维状而成的二维光子晶体(123)；设置于二维光子晶体(123)的一侧的活性层(11)；和夹着二维光子晶体(123)以及所述活性层(11)设置的向活性层(11)供给电流的第1电极(15A)以及覆盖与其相同或更大的范围的第2电极(16)，将第1电极(15A)形成为以根据第1电极(15A)的面内位置而不同的密度向活性层(11)供给电流。

技术领域

本发明涉及半导体激光器，特别是涉及使用二维光子晶体对光进行放大的二维光子晶体面发射激光器。

背景技术

半导体激光器具有小型、廉价、低功耗、长寿命等众多优点，在光记录用光源、通信用光源、激光显示器、激光打印机、激光指示器等广泛领域得到普及。另一方面，在激光加工的领域中，需要光输出至少超过1W的激光，但当前实用化的半导体激光器由于后述的理由，并未达到该输出。因此，就现状而言，在激光加工的领域中并未使用半导体激光器，而是使用二氧化碳激光器等气体激光器。

当前已经实用化的半导体激光器的光输出小的理由如下。为了提高半导体激光器的光输出，从元件射出的激光束的剖面积(出射面积)较大为好。另一方面，为了提高加工精度，向被加工物照射的激光束的剖面积(光斑面积)较小为好。因此，理想而言，期望的是从激光源射出的激光束不扩散而维持原状地到达被加工物。但是，对于半导体激光器而言，越增大出射面积，激光束的扩散角就越大，而且，激光的波面紊乱。若激光的波面紊乱，则即使使用光学系统进行聚光，也难以缩小光斑面积。因此，对于当前实用化的半导体激光器而言，难以在缩小扩散角的同时使光输出成为1W以上。

最近，由作为本发明的一部分发明者的野田、梁(Liang)等开发出了一种二维光子晶体面发射激光器，其具有如下特性，即，光输出为1.5W，并且光束扩散角为3°以下(非专利文献1以及2)。二维光子晶体面发射激光器具有在板状的母材上周期性地配置了折射率与其不同的异折射率区域的二维光子晶体和活性层。在二维光子晶体面发射激光器中，通过向活性层注入电流从而由该活性层产生的光当中，只有与异折射率区域的周期对应的给定波长的光被放大而产生激光振荡，在与二维光子晶体垂直的方向上作为激光束而射出。二维光子晶体面发射激光器由于从二维光子晶体中的一定范围内发光(面发光)，因此与端面发光型的半导体激光器相比，其出射面积较大，能够容易提高光输出，并且也能够缩小扩散角。关于二维光子晶体，以往已知异折射率区域的平面形状(圆形、正三角形等)或配置(三角格子状、正方格子状)等不同的各种各样的二维光子晶体，但在非专利文献1以及2所记载的二维光子晶体面发射激光器中，通过将平面形状为直角三角形的异折射率区域配置在与它们的正交边平行的正方格子的格子点上，从而相比于现有的二维光子晶体面发射激光器，能够提高光输出。

在先技术文献

非专利文献

非专利文献1：Kazuyoshi Hirose等5名著，″Watt-class high-power，high-beam-quality photonic-crystal lasers″(瓦级高输出高光束质量光子晶体激光器)，NaturePhotonics(自然光子学)，(英国)，第8卷，第406～411页，2014年4月13日发行

非专利文献2：国立大学法人京都大学，浜松Photonics株式会社著，”瓦级高输出光子晶体激光器：领先于全球而实现-世界首次由面发光型激光器以高光束质量达成瓦级的高输出化-”，[online]，国立大学法人京都大学Web Page，[2014年8月11日检索]，因特网<http：//www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2014/documents/140414_1/01.pdf>，2014年4月10日

发明内容

发明要解决的课题