置在基 體4。在基體4的外側(cè)端面設(shè)置有反射膜6,在活性層5的光柵元件側(cè)的端面形成有減反射層 7A〇
[0076] 如圖1、圖3所示，在光柵元件7設(shè)置有光波導(dǎo)路11，且光波導(dǎo)路11具有射入半導(dǎo)體 激光A的入射面11 a和射出期望波長(zhǎng)的出射光B的出射面11 b。C是反射光。在光波導(dǎo)路11內(nèi)， 形成有布拉格光柵12。在光波導(dǎo)路11的入射面1 la和布拉格光柵12之間，設(shè)置有不具有衍射 光柵的傳播部13,傳播部13隔著間隙14與活性層5對(duì)置。7B是設(shè)置在光波導(dǎo)路11的入射面?zhèn)?的減反射膜，7C是設(shè)置在光波導(dǎo)路11的出射面?zhèn)鹊臏p反射膜。在本例中，光波導(dǎo)路11是脊型 光波導(dǎo)路，并設(shè)置在基板10。光波導(dǎo)路11可以形成在與布拉格光柵12相同的面，也可以形成 在與布拉格光柵12相對(duì)的面。
[0077] 優(yōu)選實(shí)施方式中，布拉格光柵的反射率比光源的出射端的反射率、光柵元件的入 射面的反射率、以及光柵元件的出射面的反射率大。從該觀點(diǎn)考慮，光源的出射端的反射 率、光柵元件的入射面的反射率、以及光柵元件的出射面的反射率優(yōu)選為0.1 %以下。另外， 減反射層7A、7B、7C的反射率只要是比光柵反射率小的值即可，進(jìn)而優(yōu)選為0.1%以下。
[0078]如圖2所示，在本例中，在基板10上經(jīng)由粘接層15、下側(cè)緩沖層16形成有高折射率 層11，在高折射率層11上形成有上側(cè)緩沖層17。例如，在高折射率層11形成有一對(duì)脊型溝槽 19,在脊型溝槽之間形成有脊型的光波導(dǎo)路18。在該情況下，布拉格光柵可以形成在平坦面 11a面，也可以形成在lib面。從減小布拉格光柵及脊型溝槽的形狀偏差的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選 地，將布拉格光柵形成在11a面上，由此將布拉格光柵和脊型溝槽19設(shè)置在基板的相反兩 側(cè)。
[0079]另外，在圖4所示的元件9A中，在基板10上隔著粘接層15、下側(cè)緩沖層16形成有高 折射率層11，在高折射率層11上形成有上側(cè)緩沖層17。例如，在高折射率層11的基板10側(cè)形 成有一對(duì)脊型溝槽19,在脊型溝槽19之間形成有脊型的光波導(dǎo)路18。在該情況下，布拉格光 柵可以形成在平坦面11a側(cè)，也可以形成在有脊型溝槽的lib面。從減小布拉格光柵及脊型 溝槽的形狀偏差的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選地，將布拉格光柵形成在平坦面11a面?zhèn)?，由此將布拉?光柵和脊型溝槽19設(shè)置在基板的相反兩側(cè)。另外，也可以沒有上側(cè)緩沖層17,在該情況下， 空氣層能夠直接與光柵接觸。由此，無(wú)論有沒有光柵溝槽均能夠增大折射率差，并能夠以短 的光柵長(zhǎng)度增大反射率。
[0080] 作為光源，優(yōu)選為基于具有高可靠性的GaAs系或InP系材料的激光器。作為本申請(qǐng) 結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，例如，利用非線性光學(xué)元件使作為第二高次諧波的綠色激光振蕩的情況下，使 用在1064nm附近的波長(zhǎng)振蕩的GaAs系的激光器。由于GaAs系或InP系的激光器的可靠性高， 也可以實(shí)現(xiàn)以一維形式排列的激光器陣列等的光源。也可以是超發(fā)光二極管或半導(dǎo)體光放 大器(S0A)。另外，也可以適當(dāng)?shù)剡x擇活性層的材質(zhì)或波長(zhǎng)。
[0081] 脊型的光波導(dǎo)路是，例如通過(guò)進(jìn)行利用外周刃的切割加工或激光燒蝕加工來(lái)進(jìn)行 物理加工并成形而得到的。
[0082] 緩沖層可以作為光導(dǎo)波路的包層起作用。從該觀點(diǎn)考慮，緩沖層的折射率優(yōu)選低 于高折射率層的折射率，其折射率差優(yōu)選為〇. 2以上，更優(yōu)選為0.4以上。
[0083] 布拉格光柵能夠通過(guò)如下的物理蝕刻或化學(xué)蝕刻而形成。
[0084] 作為具體例，在高折射率基板形成Ni、Ti等的金屬膜，通過(guò)光刻周期性地形成孔， 并形成蝕刻用掩模。之后，用反應(yīng)性離子蝕刻等干蝕刻裝置形成周期性的光柵溝槽。最后去 除金屬掩模，由此能夠形成布拉格光柵。
[0085] 在高折射率層中，為了更加提高光波導(dǎo)路的耐光損傷性，可以含有選自鎂(Mg)、鋅 (Zn)、鈧(Sc)、及銦（In)的一種以上金屬元素，在該情況下，尤其優(yōu)選鎂。另外，在結(jié)晶中，作 為摻雜成分可以含有稀土元素。作為稀土元素，尤其優(yōu)選為Nd、Er、Tm、H 〇、D5^SPr。
[0086] 對(duì)粘接層的材質(zhì)而言，可以是無(wú)機(jī)粘接劑，也可以是有機(jī)粘接劑，還可以是無(wú)機(jī)粘 接劑和有機(jī)粘接劑的組合。
[0087] 另外，光學(xué)材料層11也可以在支撐基體上通過(guò)薄膜形成法成膜而形成。作為這種 薄膜形成法，可以舉出濺射、蒸鍍、CVD。在該情況下，不需要上述粘接層。
[0088] 對(duì)支撐基體的具體材質(zhì)沒有特別的限定，可以舉出鈮酸鋰、鉭酸鋰、石英玻璃等玻 璃或水晶、及Si等。
[0089] 減反射層的反射率須在光柵反射率以下，作為在減反射層成膜的膜材料，可以使 用以二氧化硅、五氧化二鉭等氧化物層疊的膜、或金屬類膜。
[0090] 另外，光源元件、光柵元件的各端面也可以為了抑制端面反射而分別傾斜切割。另 外，光柵元件和支撐基板的接合，在圖2的示例中是粘接固定，但也可以是直接接合。
[0091] 下面，對(duì)式(1)-式(8)的條件的含義進(jìn)一步說(shuō)明。
[0092] 然而，由于數(shù)學(xué)式既抽象又難以理解，因此，先直接將現(xiàn)有技術(shù)的典型方案和本發(fā) 明的實(shí)施方案進(jìn)行比較，并對(duì)本發(fā)明的特征進(jìn)行說(shuō)明。接著對(duì)本發(fā)明的各條件進(jìn)行說(shuō)明。
[0093] 首先，對(duì)于半導(dǎo)體激光器的振蕩條件，如下式所示以增益條件X相位條件來(lái)決定。
[0094] [數(shù)7]
[0096]增益條件由（2-1)式成為下式。
[0097][數(shù)8]
[0099]其中，aa、ab分別是活性層、光柵層的損耗因數(shù)，La、Lb分別是活性層、光柵層的長(zhǎng) 度，rl、r2是反射鏡反射率(r2是光柵的反射率），Cout是光柵元件和光源的耦合損耗，Gtgth 是激光介質(zhì)的增益閾值，Φ 1是基于激光器側(cè)反射鏡的相位變化量，Φ 2是在光柵部的相位 變化量。
[0100] 由（2-2)式表示，若激光介質(zhì)的增益Gtgth(增益閾值)超過(guò)損耗，則形成激光振蕩。 激光介質(zhì)的增益曲線（波長(zhǎng)依賴性)具有半高寬為50nm以上、且較寬的特性。另外，損耗部 (右邊)除了光柵的反射率以外幾乎不存在波長(zhǎng)依賴性，因此增益條件由光柵決定。從而，在 比較表中，增益條件可以只考慮光柵。
[0101] 另一方面，相位條件由（2-1)式變?yōu)橄率健Ｆ渲?，?成為零。
[0102] [數(shù)9]
[0103] Φ2+2βΚ = 2ρ3?(ρ 為整數(shù)）（2_3)式
[0104] 對(duì)外部諧振器型激光器而言，作為外部諧振器，使用了石英系玻璃波導(dǎo)路、FBG的 外部諧振器已被產(chǎn)品化。如表1及圖5、圖6所示，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)理念是，光柵的反射特性為AAg =0 · 2nm左右、反射率為10%。由此，光柵部的長(zhǎng)度成為1mm。另一方面，將相位條件設(shè)計(jì)成所 滿足的波長(zhǎng)為離散型，并在A Ag內(nèi)，（2-3)式具有2-3點(diǎn)。因此，需要激光介質(zhì)的活性層長(zhǎng)度 長(zhǎng)，使用長(zhǎng)度在1mm以上的活性層。
[0105] [表 1]
[0106]
[0108] 在使用玻璃波導(dǎo)路或FBG的情況下，Ag的溫度依賴性非常小，并成為cUG/dT = 0.01nm/°C左右。由此，外部諧振器型激光器具有波長(zhǎng)穩(wěn)定性高的特征。
[0109] 但是，與此相比，滿足相位條件的波長(zhǎng)的溫度依賴性更大，為dAs/dT = 0.05nm/°C， 并相差 0.04nm/°C〇
[0110] 一般地，根據(jù)非專利文獻(xiàn)1，認(rèn)為引起跳模的溫度Tmh如下式所表示(認(rèn)為Ta = Tf)。
[0111] △ G?是滿足外部諧振器型激光器的相位條件的波長(zhǎng)間隔(縱模間隔）。
[0112] [數(shù) 10]
[0114] 由此，現(xiàn)有情況下，Tmh為5°C左右。因此，容易引起跳模。從而，若引起跳模，則強(qiáng)度 基于光柵的反射特性發(fā)生變動(dòng)，并發(fā)生5%以上的變動(dòng)。
[0115] 由此可知，在實(shí)際工作中，利用了現(xiàn)有的玻璃波導(dǎo)路或FBG的外部諧振器型激光器 是利用珀耳帖元件而進(jìn)行溫度控制的。
[0116] 對(duì)此，作為本發(fā)明的前提條件，使用了（2-4)式的分母變小的光柵元件。需要使(2- 4)式的分母在0.03nm/°C以下，作為具體材料，優(yōu)選為砷化鎵(GaAs)、銀酸鋰(LiNb〇3)、氧化 鉭(Ta2〇5)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋁(Al2〇3)。例如，在利用鈮酸鋰(LiNb0 3)的情況下，如果能夠 將A 設(shè)計(jì)成1.3nm左右，并且將活性層的長(zhǎng)度設(shè)定成250μπι以使?jié)M足相位條件的波長(zhǎng)在Δ 入(；內(nèi)存在2點(diǎn)，貝IJ例如Δ G?為1.2nm，T*為60°C，使工作溫度范圍變廣。在圖7中示出該例。
[0117] 即，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)而言，對(duì)于溫度變化，振蕩波長(zhǎng)基于光柵的溫度特性以 0.05nm/°C變化，但可以使跳模不易發(fā)生。對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)而言，為了增大Δλ^而將光柵長(zhǎng)度 Lb設(shè)定為100μπι，為了增大AGtm而將La設(shè)定為250μηι。
[0118]此外，補(bǔ)充說(shuō)明與專利文獻(xiàn)6的不同之處。
[0119] 在本申請(qǐng)中，使光柵波長(zhǎng)的溫度系數(shù)和縱模的溫度系數(shù)接近，由此實(shí)現(xiàn)溫度無(wú)依 賴性，因此，能夠使諧振器結(jié)構(gòu)成為緊湊型且不需要增加設(shè)置其他裝置。在專利文獻(xiàn)6中，各 參數(shù)以如下方式記載，且均屬于現(xiàn)有技術(shù)的范疇。
[0120] Δ AG = 0.4nm
[0121] 縱模間隔 AGTM=0.2nm
[0122] 光柵長(zhǎng)度Lb = 3mm
[0123] LD 活性層長(zhǎng)度 La = 600ym [0124]傳播部的長(zhǎng)度=i.5mm