半導体レーザジャイロ
【課題】回転の検出精度が高い半導体リングレーザジャイロを提供する。
【解決手段】本発明のジャイロは、環状の光軌道２３を有する共振器を備え光軌道２３を互いに逆方向に伝播するレーザ光Ｌ１およびＬ２を発生させるレーザ素子２０と、レーザ光Ｌ１およびＬ２のそれぞれを光軌道２３から引き出すための引き出し手段と、引き出されたレーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２との周波数差を検出するための検出手段とを備える。共振器の光軌道２３の部分には、光増幅を生じるアクティブ領域２１と光増幅を生じないパッシブ領域２２とが存在する。アクティブ領域２１の活性層およびパッシブ領域２２の光ガイド層は、それぞれ、下方のクラッド層と上方のクラッド層とに挟まれている。上方のクラッド層がリッジ状であり、下方のクラッド層が平面状に広がっている。そして、アクティブ領域の活性層と、パッシブ領域の光ガイド層とが、バット−ジョイント構造で結合されている。
【解決手段】本発明のジャイロは、環状の光軌道２３を有する共振器を備え光軌道２３を互いに逆方向に伝播するレーザ光Ｌ１およびＬ２を発生させるレーザ素子２０と、レーザ光Ｌ１およびＬ２のそれぞれを光軌道２３から引き出すための引き出し手段と、引き出されたレーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２との周波数差を検出するための検出手段とを備える。共振器の光軌道２３の部分には、光増幅を生じるアクティブ領域２１と光増幅を生じないパッシブ領域２２とが存在する。アクティブ領域２１の活性層およびパッシブ領域２２の光ガイド層は、それぞれ、下方のクラッド層と上方のクラッド層とに挟まれている。上方のクラッド層がリッジ状であり、下方のクラッド層が平面状に広がっている。そして、アクティブ領域の活性層と、パッシブ領域の光ガイド層とが、バット−ジョイント構造で結合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザジャイロに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、環状の共振器を備える半導体レーザ素子を用いた光ジャイロが提案されている（たとえば特許文献１）。ジャイロが回転すると、環状の共振器を互いに逆方向に周回する２つのレーザ光の周波数に差が生じるため（ｓａｇｎａｃ効果）、その差を検出することによってジャイロの回転を検出できる。２つのレーザ光の周波数差Δｆは、以下の式で表される。
【０００３】
【数１】
【０００４】
式中、Ｌは共振器の周長であり、Ａは共振器内の面積であり、λはレーザ光の波長であり、ｎは光路の屈折率であり、Ωは角速度である。
【特許文献１】特開２０００−２３０８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、半導体リングレーザジャイロで回転を実際に検出することは難しかった。それは、従来知られていなかった、回転の検出を阻害する要因があったためである。
【０００６】
このような状況において、本件発明者らは、回転の検出精度が高い半導体リングレーザジャイロを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本件発明者らが検討した結果、共振器の内部損失が大きいと、高いＱ値が得られず、サニャック効果の観測が難しくなってしまうということを見出した。すなわち、本件発明者らは、共振器の内部損失を低減することによって、回転角速度の検出が容易になることを見出した。共振器の内部損失がサニャック効果の観測に影響を与えることは、従来考慮されていなかった事項であり、この発明は、全く新しい観点から半導体リングレーザジャイロの容易な実現を目指すものである。
【０００８】
すなわち、本発明の半導体レーザジャイロは、環状の光軌道を有する共振器を備え前記光軌道を互いに逆方向に伝播する第１および第２のレーザ光を発生させる半導体レーザ素子と、前記第１および第２のレーザ光のそれぞれを前記光軌道から引き出すための引き出し手段と、引き出された前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光との周波数差を検出するための検出手段とを備え、前記共振器の前記光軌道の部分には、光増幅を生じる第１の領域と光増幅を生じない第２の領域とが存在し、前記第１の領域の活性層および前記第２の領域の光ガイド層は、それぞれ、下方のクラッド層と上方のクラッド層とに挟まれており、前記上方のクラッド層がリッジ状であり、前記下方のクラッド層が平面状に広がっており、前記第１の領域の活性層と、前記第２の領域の光ガイド層とが、バット−ジョイント構造で結合されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転の検出精度が高い半導体レーザジャイロが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について例を挙げて説明する。ただし、本発明は以下で述べる例には限定されない。たとえば、以下の説明において特定の材料や特定の数値を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の材料や他の数値を適用してもよい。
【００１１】
［半導体レーザジャイロ］
以下、本発明の半導体レーザジャイロについて説明する。本発明の半導体レーザジャイロは、半導体レーザ素子と、引き出し手段と、検出手段とを備える。
【００１２】
半導体レーザ素子は、環状の光軌道を有する共振器を備え、その光軌道を互いに逆方向に伝播する第１および第２のレーザ光Ｌ１およびＬ２を発生させる。引き出し手段は、第１および第２のレーザ光Ｌ１およびＬ２のそれぞれを上記光軌道から引き出す。検出手段は、引き出された第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２との周波数差を検出するための手段である。
【００１３】
ジャイロが回転している場合、レーザ光Ｌ１の周波数とレーザ光Ｌ２の周波数との間には、回転の角速度に応じた差が生じる。そのため、この周波数差から、回転角速度を算出することが可能である。
【００１４】
半導体レーザ素子の共振器の光軌道の部分には、光増幅を生じる第１の領域（アクティブ領域）と光増幅を生じない第２の領域（パッシブ領域）とが存在する。第１の領域（アクティブ領域）の活性層および第２の領域（パッシブ領域）の光ガイド層は、それぞれ、下方のクラッド層と上方のクラッド層とに挟まれている。そして、上方のクラッド層がリッジ状であり、下方のクラッド層が平面状に広がっている。換言すれば、活性層および光ガイド層と、それらの上下に配置されたクラッド層とは、環状の光軌道（環状の共振器）を構成する。上方のクラッド層の横幅は、たとえば０．７μｍ〜４μｍの範囲にあり、一例では、１μｍ〜２μｍの範囲にある。下方のクラッド層の横幅は、少なくとも上方のクラッド層の横幅よりも広く、たとえば、上方のクラッド層の横幅の１０倍以上である。
【００１５】
第１の領域（アクティブ領域）の活性層と、第２の領域（パッシブ領域）の光ガイド層とは、バット−ジョイント構造で結合されている。すなわち、両者の端面が光路に沿ってつきあわされている。結合されている部分において、活性層の端面と光ガイド層の端面とは、密着していてもよいし、０．２μｍ〜０．５μｍ程度離れていてもよい。活性層と光ガイド層とをバット−ジョイント構造（Ｂｕｔｔ−Ｊｏｉｎｔ構造）で結合することによって、共振器の内部損失を大きく低減できる。
【００１６】
なお、光ガイド層とは、クラッド層に挟まれ、クラッド層よりも屈折率が高い材料からなる層である。この光ガイド層およびその近傍をレーザ光が伝播する。
【００１７】
本発明とは異なり、下側のクラッド層も上側のクラッド層と同様にリッジ構造とした場合、リッジ構造の部分（下側クラッド層、活性層または光ガイド層、上側クラッド層）と空気との屈折率差によって、光の左右方向の閉じ込めが行われる。このような場合、リッジの作製の際に生じる表面の荒れの影響で光の散乱が大きくなって共振器内における光の損失が大きくなる。これに対し、本発明の半導体レーザ素子では、下側のクラッド層が平面状に広がっており、リッジ構造を形成していない。そのため、上記散乱による光の損失を抑制でき、光の内部損失を低減できる。なお、活性層についても同様であり、活性層の両サイドが空気であるよりも、活性層自身が平面的に広がっているか、細い活性層の両サイドに活性層よりも屈折率が低い層が存在することが好ましい。
【００１８】
本発明の効果が得られる限り、光軌道の形状は、円環状であってもよいし、楕円環状であってもよいし、円環を引き延ばした形状（図１参照）であってもよい。
【００１９】
理論的には、光軌道の周長は長い方が、角速度の測定精度を高めることができる。一方、光軌道の周長が長すぎると、半導体レーザ素子を精度よく製造することが難しくなる。光軌道の周長は、たとえば１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にあり、一例では１５ｍｍ〜３５ｍｍの範囲にある。
【００２０】
光軌道の周長に占めるアクティブ領域の長さの割合は、たとえば１〜２０％の範囲にあり、一例では４〜１０％の範囲にある。
【００２１】
アクティブ領域には、活性層を含む半導体多層膜と、活性層に電流を注入するための電極とが配置される。アクティブ領域では、活性層へのキャリアの注入によって誘導放出が生じ、光が増幅される。一方、パッシブ領域では光は増幅されない。活性層は、単一量子井戸層であってもよいし、多重量子井戸層であってもよいし、量子ドット型の層であってもよい。
【００２２】
パッシブ領域におけるレーザ光の減衰を防止するため、パッシブ領域の光ガイド層のバンドギャップは、アクティブ領域の活性層のバンドギャップよりも広いことが好ましい。すなわち、パッシブ領域の光ガイド層のバンドギャップ波長は、アクティブ領域の活性層のバンドギャップ波長よりも短いことが好ましい。この構成によれば、アクティブ領域で発生したレーザ光が、パッシブ領域で吸収されることを抑制できる。
【００２３】
半導体レーザ素子の共振器は、半導体によって形成でき、たとえば、III−Ｖ族化合物半導体で形成できる。また、引き出し手段の光導波路も、同様の半導体によって形成してもよい。
【００２４】
引き出し手段は、たとえば、所定の位置に配置された１本または２本の光導波路であってもよい。それらの光導波路の一部は、光軌道（共振器）に隣接して且つ光軌道の接線方向と平行に配置されてもよい。その一部は、光結合器として機能するため、第１および第２のレーザ光Ｌ１およびＬ２が光軌道（共振器）からこの光導波路に伝播する。引き出し手段を構成する光導波路の構造は、レーザ光Ｌ１およびＬ２を光軌道（共振器）から引き出すことができる限り特に限定はなく、たとえば、パッシブ領域と同様の積層構造としてもよい。
【００２５】
本発明のジャイロでは、上記検出手段は、第１のレーザ光Ｌ１を検出する第１の受光素子と、第２のレーザ光Ｌ２を検出する第２の受光素子とを含んでもよい。それらの受光素子の信号は、たとえば、外部の回路に出力され、その信号に含まれる振動成分から２つのレーザ光の周波数差が求められる。検出された周波数差から、ジャイロの回転角速度を求めることができる。本発明のジャイロにおいて、受光素子には、フォトダイオードやフォトトランジスタを用いることができる。
【００２６】
また、本発明のジャイロでは、上記検出手段は、引き出された第１および第２のレーザ光Ｌ１およびＬ２を結合するための結合手段と、結合された第１および第２のレーザ光Ｌ１およびＬ２のビート信号を検出する受光素子とを含んでもよい。結合手段には、光結合器を用いることができる。第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２とを結合することによって、ビート信号が生じる。このビート信号を検出することによって、第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２との周波数差を求めることができる。
【００２７】
［半導体レーザジャイロの一例］
本発明のジャイロの一例について、主要部の配置を図１に示す。
【００２８】
図１のジャイロ１０は、半導体リングレーザ素子２０、結合導波路３１、結合導波路３２、およびフォトダイオード３３〜３６を含む。これらは、基板（図示せず）上に形成されている。半導体リングレーザ素子２０は、アクティブ領域２１と、パッシブ領域２２とを含む。アクティブ領域２１とパッシブ領域２２とによって、リング状の光軌道２３が形成されている。アクティブ領域２１は、光軌道２３の直線状の部分に形成されている。結合導波路３１および３２は、それぞれ、リング状の光軌道２３と結合（coupling）している。なお、フォトダイオード３３および３６のいずれか一方、およびフォトダイオード３４および３５のいずれか一方を省略してもよい。
【００２９】
アクティブ領域２１の活性層に、閾値以上の電流が注入されると、レーザ素子２０のリング状の光軌道を時計回りに伝播するレーザ光Ｌ１と、反時計回りに伝播するレーザ光Ｌ２とが励起される。レーザ光Ｌ１の一部およびレーザ光Ｌ２の一部は、結合導波路３１および３２に伝播される。その結果、レーザ光Ｌ１はフォトダイオード３３および３６で検出され、レーザ光Ｌ２は、フォトダイオード３４および３５で検出される。レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ２のそれぞれの検出信号には、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２との周波数差に対応する振動成分が含まれていることが、理論および実験から分かっている。そのため、ジャイロ１０では、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ２のうちのいずれか一方の検出信号に含まれる周波数成分から、回転の角速度を求めることが可能である。したがって、ジャイロ１０のフォトダイオードは、１つであってもよい。
【００３０】
なお、結合導波路で引き出したレーザ光Ｌ１およびＬ２を結合器で重ね合わせ、それによって生じるビート信号を受光素子で検出してもよい。そのようなジャイロの一例について、主要部の配置を図２に示す。
【００３１】
図２のジャイロ１０ａは、半導体リングレーザ素子２０、結合導波路３７、およびフォトダイオード３８を含む。結合導波路３７は、レーザ素子２０のリング状の光軌道２３と結合している。また、結合導波路３７は、結合器３７ａを含む。結合器３７ａにおいて、結合導波路３７の一部は、結合導波路３７の他の一部と結合している。レーザ素子２０の光軌道２３を伝播するレーザ光Ｌ１およびＬ２は、それぞれ、結合導波路３７に引き出される。引き出されたレーザ光Ｌ１およびＬ２は、結合器３７ａにおいて、方向を揃えられて結合される。その結果、２つのレーザ光の周波数差に基づくビート信号が生じる。このビート信号は、フォトダイオード３８で検出される。
【００３２】
以下に、図１に示したジャイロ１０について、構造の詳細を説明する。
【００３３】
レーザ素子２０について、アクティブ領域２１の断面図を図３（ａ）に示し、パッシブ領域２２の断面図を図３（ｂ）に示す。図３（ａ）は、図１の線IIIａ−IIIａにおける断面図である。図３（ｂ）は、図１の線IIIｂ−IIIｂにおける断面図である。
【００３４】
アクティブ領域２１は、ｎ−ＩｎＰからなる基板４０と、基板４０上に順に形成された多層膜によって構成されている。その多層膜は、ｎ−ＩｎＰからなるバッファ層４１、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰからなる活性層４２、ｐ−ＩｎＰ層４３、ｐ−ＩｎＰ層４４、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４５、およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４６を含む。活性層４２の両サイドには、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層５１が形成されている。また、ＩｎＧａＡｓＰ層５１上には、ノンドープのＩｎＰ層５２が積層されている。パッシブ領域２２では、基板４０上に、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層５１（光ガイド層）と、ノンドープのＩｎＰ層５２（パッシブ領域での最大厚さ：０．８μｍ）とが積層されている。
【００３５】
それぞれの層の厚さおよびドープ量を表１に示す。また、一部の層のバンドギャップ波長λｇも表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
基板４０上の多層膜は、絶縁膜（図示せず）によって覆われている。アクティブ領域２１のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４６上の絶縁膜には、電極を接続するための開口部が形成されている。その開口部および基板４０の裏面には、電流注入用の電極（図示せず）が形成されている。
【００３８】
活性層４２とｐ−ＩｎＰ層４４とを上方から見たときの両者の配置を、図４に示す。図４では、活性層４２の平面形状に網掛けを付している。活性層４２の端面は、光路に対して斜めになっている。これは、端面で反射された光が、光軌道２３に戻ることを防止するためである。
【００３９】
アクティブ領域２１とパッシブ領域２２との接続部について、光路に沿った断面図を図５に示す。接続部では、活性層４２と、パッシブ領域２２のＩｎＧａＡｓＰ層５１（光ガイド層）とが、バット−ジョイントによって結合されている。
【００４０】
活性層４２と、パッシブ領域２２におけるＩｎＧａＡｓＰ層５１（光ガイド層）とを上方から見たときの配置を図６に示す。また、ＩｎＰ層５２のリッジ部５２ａの配置を点線で示す。活性層４２とＩｎＧａＡｓＰ層５１とは、両者の端面がつきあわされるように結合されている。
【００４１】
ｐ−ＩｎＰからなる基板４０およびバッファ層４１とｐ−ＩｎＰ層４３および４４とは、活性層４２およびパッシブ領域２２のＩｎＧａＡｓＰ層５１（光ガイド層）よりも屈折率が低い。そのため、基板４０およびバッファ層４１とｐ−ＩｎＰ層４３および４４とは、活性層４２を挟むクラッド層、およびパッシブ領域２２のＩｎＧａＡｓＰ層５１（光ガイド層）を挟むクラッド層として機能し、レーザ光の上下方向の閉じ込めをする。
【００４２】
アクティブ領域２１において、ｐ−ＩｎＰ層４３およびｐ−ＩｎＰ層４４は、リッジ型に形成されている。また、パッシブ領域２２において、ＩｎＧａＡｓＰ層５１上には、リッジ型のＩｎＰ層５２が形成されている。これらのリッジ型のクラッド層は、レーザ光の左右方向の閉じ込めをする。環状に形成されたリッジ型の上側クラッド層、およびその下方に存在する光ガイド層、活性層、および下側クラッド層が、環状の光軌道（共振器）を構成する。上下方向および左右方向の光閉じ込めの結果、レーザ光Ｌ１およびｌ２は、アクティブ領域２１の活性層およびパッシブ領域２２の光ガイド層を中心とする近傍を伝播する。
【００４３】
レーザ素子２０では、下側のクラッド層（基板４０およびバッファ層４１）がリッジを構成しておらず、平面的に広がっている（すなわち、リッジ部よりも広がっている）。すなわち、レーザ光に対する左右方向の閉じ込めは、リッジ形状を有する上側のクラッド層（ｐ−ＩｎＰ層４３および４４、ＩｎＰ層５２）によって行われる。そのため、レーザ素子２０では、光の散乱に基づく光の損失を抑制できる。
【００４４】
結合導波路３１および３２は、基板４０上に、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層５１と、ノンドープのＩｎＰ層５２とが積層されることによって形成されている。結合導波路３１および３２と、光軌道２３との間の距離は、レーザ光の伝播が生じる距離とされる。その距離は、たとえば０．２μｍ〜１．５μｍの範囲にあってもよい。
【００４５】
フォトダイオード３３〜３６は、アクティブ領域２１と同じ積層構造を有する。
【００４６】
［ジャイロの製造方法の一例］
ジャイロ１０の製造方法の一例について、以下に説明する。なお、以下の工程は、一般的な半導体素子製造方法で用いられる技術によって実施できる。たとえば、ＭＯＣＶＤなどの成膜法、フォトリソグラフィー法、ＲＩＥなどのドライエッチング法、およびウェットエッチング法などを用いることによって実施できる。
【００４７】
まず、ｎ−ＩｎＰからなる基板４０上に、バッファ層４１、活性層４２となるノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層、およびｐ−ＩｎＰ層４３を形成する。次に、活性層４２となる部分に対応する領域に、ＳｉＯ2からなるマスクを形成する。次に、マスク以外の部分を、バッファ層４１に到達するまでエッチングする。このようにして、アクティブ領域２１以外の領域において、バッファ層４１の表面を露出させる。なお、アクティブ領域２１と同じ積層構造を有するフォトダイオード３３〜３６を用いる場合には、それらが形成される領域も、マスクで保護される。
【００４８】
次に、露出したバッファ層４１の表面から、半導体層を再成長させる。具体的には、ＩｎＧａＡｓＰ層５１とＩｎＰ層５２とを順にエピタキシャル成長させる。
【００４９】
次に、アクティブ領域２１のマスクを除去する。次に、ｐ−ＩｎＰ層４３およびＩｎＰ層５２を覆うように、ｐ−ＩｎＰ層４４、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４５およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４６を形成する。
【００５０】
次に、リッジ部を形成する領域の両サイドを除く部分にＳｉＯ2からなるマスクを形成する。そして、マスクの部分以外を、エッチングする。エッチングは、ｐ−ＩｎＰ層４３の途中に到達するまで行う。このエッチングによって、リッジ部が形成される。なお、リッジ部の形成と同時に、結合導波路３１および３２を形成してもよい。
【００５１】
次に、全体を覆うように、ＳｉＯ2膜を形成する。次に、アクティブ領域２１上に形成されているＳｉＯ2膜の一部に、電極を接続するための開口部を形成する。最後に、アクティブ領域２１のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４６上、および基板４０の裏面に電極を形成する。また、フォトダイオード３３〜３６のそれぞれにも電極が形成される。このようにして、レーザ素子２０を含むジャイロ１０が形成される。ジャイロ１０ａも、ジャイロ１０と同様の工程で製造できる。
【００５２】
上述した構造を有するレーザ素子２０を実際に作製し、その特性を測定した。作製したレーザ素子の光軌道（共振器）は、直線部分の長さが２．１ｍｍで、半円部分の直径が５ｍｍとした。光軌道全体の長さは、約２０ｍｍである。また、アクティブ領域の長さは１．５ｍｍとした。レーザ光は、結合導波路のフォトダイオードで検出した。注入電流と検出された光強度との関係を図７に示す。図７に示すように、時計回り（ＣＷ）のレーザ光Ｌ１と、反時計回り（ＣＣＷ）のレーザ光Ｌ２が観測された。発振閾値電流は、１４４ｍＡであった。
【００５３】
また、結合導波路の端面に光ファイバを結合し、発振スペクトルを観測した。その結果を、図８（ａ）に示す。また、発振スペクトルの拡大図を図８（ｂ）に示す。この図から、発振のモード間隔を求めると２５ｐｍであった。これは、光軌道の長さから得られる縦モード間隔に対応し、周回モードでの発振が生じていることを示唆している。
【００５４】
なお、別の観点では、本発明で用いられる半導体レーザ素子は、環状の光導波路と、その途中に挿入された半導体光増幅器（ＳＯＡ）とによって構成されているとみなすことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、ジャイロに利用できる。本発明のジャイロは、物体の回転の検出が必要な様々な電子機器に適用できる。代表的な例としては、姿勢制御装置やナビゲーション装置、手ぶれ補正装置に利用できる。具体的には、本発明のジャイロは、ロケットや飛行機などの航空機、自動車やバイクといった移動手段に利用できる。また、本発明のジャイロは小型で消費電力が低いという利点を生かし、携帯電話や小型のパーソナルコンピュータといった携帯情報端末、玩具、カメラなどに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の半導体レーザジャイロの一例について、主要部の配置を示す図である。
【図２】本発明の半導体レーザジャイロの他の一例について、主要部の配置を示す図である。
【図３】図１に示す半導体レーザジャイロについて、（ａ）アクティブ領域の断面図、および（ｂ）パッシブ領域の断面図である。
【図４】図１に示す半導体レーザジャイロについて、活性層およびリッジ部の配置を模式的に示す図である。
【図５】図１に示す半導体レーザジャイロについて、アクティブ領域とパッシブ領域との結合部を示す断面図である。
【図６】図１に示す半導体レーザジャイロについて、活性層と光ガイド層との結合部の配置を示す図である。
【図７】実際に作製した半導体レーザ素子について、電流と光強度との関係を示すグラフである。
【図８】実際に作製した半導体レーザ素子について、発振スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０、１０ａ ジャイロ
２０ 半導体リングレーザ素子
２１ アクティブ領域（第１の領域）
２２ パッシブ領域（第２の領域）
２３ 光軌道
３１、３２、３７ 結合導波路
３３、３４、３５、３６、３８ フォトダイオード（検出手段）
３７ａ 結合器
４０ 基板（クラッド層）
４１ バッファ層（クラッド層）
４２ 活性層
５１ ＩｎＧａＡｓＰ層（光ガイド層）
５２ ＩｎＰ層（クラッド層）
５２ａ リッジ部
Ｌ１、Ｌ２ レーザ光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザジャイロに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、環状の共振器を備える半導体レーザ素子を用いた光ジャイロが提案されている（たとえば特許文献１）。ジャイロが回転すると、環状の共振器を互いに逆方向に周回する２つのレーザ光の周波数に差が生じるため（ｓａｇｎａｃ効果）、その差を検出することによってジャイロの回転を検出できる。２つのレーザ光の周波数差Δｆは、以下の式で表される。
【０００３】
【数１】
【０００４】
式中、Ｌは共振器の周長であり、Ａは共振器内の面積であり、λはレーザ光の波長であり、ｎは光路の屈折率であり、Ωは角速度である。
【特許文献１】特開２０００−２３０８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、半導体リングレーザジャイロで回転を実際に検出することは難しかった。それは、従来知られていなかった、回転の検出を阻害する要因があったためである。
【０００６】
このような状況において、本件発明者らは、回転の検出精度が高い半導体リングレーザジャイロを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本件発明者らが検討した結果、共振器の内部損失が大きいと、高いＱ値が得られず、サニャック効果の観測が難しくなってしまうということを見出した。すなわち、本件発明者らは、共振器の内部損失を低減することによって、回転角速度の検出が容易になることを見出した。共振器の内部損失がサニャック効果の観測に影響を与えることは、従来考慮されていなかった事項であり、この発明は、全く新しい観点から半導体リングレーザジャイロの容易な実現を目指すものである。
【０００８】
すなわち、本発明の半導体レーザジャイロは、環状の光軌道を有する共振器を備え前記光軌道を互いに逆方向に伝播する第１および第２のレーザ光を発生させる半導体レーザ素子と、前記第１および第２のレーザ光のそれぞれを前記光軌道から引き出すための引き出し手段と、引き出された前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光との周波数差を検出するための検出手段とを備え、前記共振器の前記光軌道の部分には、光増幅を生じる第１の領域と光増幅を生じない第２の領域とが存在し、前記第１の領域の活性層および前記第２の領域の光ガイド層は、それぞれ、下方のクラッド層と上方のクラッド層とに挟まれており、前記上方のクラッド層がリッジ状であり、前記下方のクラッド層が平面状に広がっており、前記第１の領域の活性層と、前記第２の領域の光ガイド層とが、バット−ジョイント構造で結合されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転の検出精度が高い半導体レーザジャイロが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について例を挙げて説明する。ただし、本発明は以下で述べる例には限定されない。たとえば、以下の説明において特定の材料や特定の数値を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の材料や他の数値を適用してもよい。
【００１１】
［半導体レーザジャイロ］
以下、本発明の半導体レーザジャイロについて説明する。本発明の半導体レーザジャイロは、半導体レーザ素子と、引き出し手段と、検出手段とを備える。
【００１２】
半導体レーザ素子は、環状の光軌道を有する共振器を備え、その光軌道を互いに逆方向に伝播する第１および第２のレーザ光Ｌ１およびＬ２を発生させる。引き出し手段は、第１および第２のレーザ光Ｌ１およびＬ２のそれぞれを上記光軌道から引き出す。検出手段は、引き出された第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２との周波数差を検出するための手段である。
【００１３】
ジャイロが回転している場合、レーザ光Ｌ１の周波数とレーザ光Ｌ２の周波数との間には、回転の角速度に応じた差が生じる。そのため、この周波数差から、回転角速度を算出することが可能である。
【００１４】
半導体レーザ素子の共振器の光軌道の部分には、光増幅を生じる第１の領域（アクティブ領域）と光増幅を生じない第２の領域（パッシブ領域）とが存在する。第１の領域（アクティブ領域）の活性層および第２の領域（パッシブ領域）の光ガイド層は、それぞれ、下方のクラッド層と上方のクラッド層とに挟まれている。そして、上方のクラッド層がリッジ状であり、下方のクラッド層が平面状に広がっている。換言すれば、活性層および光ガイド層と、それらの上下に配置されたクラッド層とは、環状の光軌道（環状の共振器）を構成する。上方のクラッド層の横幅は、たとえば０．７μｍ〜４μｍの範囲にあり、一例では、１μｍ〜２μｍの範囲にある。下方のクラッド層の横幅は、少なくとも上方のクラッド層の横幅よりも広く、たとえば、上方のクラッド層の横幅の１０倍以上である。
【００１５】
第１の領域（アクティブ領域）の活性層と、第２の領域（パッシブ領域）の光ガイド層とは、バット−ジョイント構造で結合されている。すなわち、両者の端面が光路に沿ってつきあわされている。結合されている部分において、活性層の端面と光ガイド層の端面とは、密着していてもよいし、０．２μｍ〜０．５μｍ程度離れていてもよい。活性層と光ガイド層とをバット−ジョイント構造（Ｂｕｔｔ−Ｊｏｉｎｔ構造）で結合することによって、共振器の内部損失を大きく低減できる。
【００１６】
なお、光ガイド層とは、クラッド層に挟まれ、クラッド層よりも屈折率が高い材料からなる層である。この光ガイド層およびその近傍をレーザ光が伝播する。
【００１７】
本発明とは異なり、下側のクラッド層も上側のクラッド層と同様にリッジ構造とした場合、リッジ構造の部分（下側クラッド層、活性層または光ガイド層、上側クラッド層）と空気との屈折率差によって、光の左右方向の閉じ込めが行われる。このような場合、リッジの作製の際に生じる表面の荒れの影響で光の散乱が大きくなって共振器内における光の損失が大きくなる。これに対し、本発明の半導体レーザ素子では、下側のクラッド層が平面状に広がっており、リッジ構造を形成していない。そのため、上記散乱による光の損失を抑制でき、光の内部損失を低減できる。なお、活性層についても同様であり、活性層の両サイドが空気であるよりも、活性層自身が平面的に広がっているか、細い活性層の両サイドに活性層よりも屈折率が低い層が存在することが好ましい。
【００１８】
本発明の効果が得られる限り、光軌道の形状は、円環状であってもよいし、楕円環状であってもよいし、円環を引き延ばした形状（図１参照）であってもよい。
【００１９】
理論的には、光軌道の周長は長い方が、角速度の測定精度を高めることができる。一方、光軌道の周長が長すぎると、半導体レーザ素子を精度よく製造することが難しくなる。光軌道の周長は、たとえば１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にあり、一例では１５ｍｍ〜３５ｍｍの範囲にある。
【００２０】
光軌道の周長に占めるアクティブ領域の長さの割合は、たとえば１〜２０％の範囲にあり、一例では４〜１０％の範囲にある。
【００２１】
アクティブ領域には、活性層を含む半導体多層膜と、活性層に電流を注入するための電極とが配置される。アクティブ領域では、活性層へのキャリアの注入によって誘導放出が生じ、光が増幅される。一方、パッシブ領域では光は増幅されない。活性層は、単一量子井戸層であってもよいし、多重量子井戸層であってもよいし、量子ドット型の層であってもよい。
【００２２】
パッシブ領域におけるレーザ光の減衰を防止するため、パッシブ領域の光ガイド層のバンドギャップは、アクティブ領域の活性層のバンドギャップよりも広いことが好ましい。すなわち、パッシブ領域の光ガイド層のバンドギャップ波長は、アクティブ領域の活性層のバンドギャップ波長よりも短いことが好ましい。この構成によれば、アクティブ領域で発生したレーザ光が、パッシブ領域で吸収されることを抑制できる。
【００２３】
半導体レーザ素子の共振器は、半導体によって形成でき、たとえば、III−Ｖ族化合物半導体で形成できる。また、引き出し手段の光導波路も、同様の半導体によって形成してもよい。
【００２４】
引き出し手段は、たとえば、所定の位置に配置された１本または２本の光導波路であってもよい。それらの光導波路の一部は、光軌道（共振器）に隣接して且つ光軌道の接線方向と平行に配置されてもよい。その一部は、光結合器として機能するため、第１および第２のレーザ光Ｌ１およびＬ２が光軌道（共振器）からこの光導波路に伝播する。引き出し手段を構成する光導波路の構造は、レーザ光Ｌ１およびＬ２を光軌道（共振器）から引き出すことができる限り特に限定はなく、たとえば、パッシブ領域と同様の積層構造としてもよい。
【００２５】
本発明のジャイロでは、上記検出手段は、第１のレーザ光Ｌ１を検出する第１の受光素子と、第２のレーザ光Ｌ２を検出する第２の受光素子とを含んでもよい。それらの受光素子の信号は、たとえば、外部の回路に出力され、その信号に含まれる振動成分から２つのレーザ光の周波数差が求められる。検出された周波数差から、ジャイロの回転角速度を求めることができる。本発明のジャイロにおいて、受光素子には、フォトダイオードやフォトトランジスタを用いることができる。
【００２６】
また、本発明のジャイロでは、上記検出手段は、引き出された第１および第２のレーザ光Ｌ１およびＬ２を結合するための結合手段と、結合された第１および第２のレーザ光Ｌ１およびＬ２のビート信号を検出する受光素子とを含んでもよい。結合手段には、光結合器を用いることができる。第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２とを結合することによって、ビート信号が生じる。このビート信号を検出することによって、第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２との周波数差を求めることができる。
【００２７】
［半導体レーザジャイロの一例］
本発明のジャイロの一例について、主要部の配置を図１に示す。
【００２８】
図１のジャイロ１０は、半導体リングレーザ素子２０、結合導波路３１、結合導波路３２、およびフォトダイオード３３〜３６を含む。これらは、基板（図示せず）上に形成されている。半導体リングレーザ素子２０は、アクティブ領域２１と、パッシブ領域２２とを含む。アクティブ領域２１とパッシブ領域２２とによって、リング状の光軌道２３が形成されている。アクティブ領域２１は、光軌道２３の直線状の部分に形成されている。結合導波路３１および３２は、それぞれ、リング状の光軌道２３と結合（coupling）している。なお、フォトダイオード３３および３６のいずれか一方、およびフォトダイオード３４および３５のいずれか一方を省略してもよい。
【００２９】
アクティブ領域２１の活性層に、閾値以上の電流が注入されると、レーザ素子２０のリング状の光軌道を時計回りに伝播するレーザ光Ｌ１と、反時計回りに伝播するレーザ光Ｌ２とが励起される。レーザ光Ｌ１の一部およびレーザ光Ｌ２の一部は、結合導波路３１および３２に伝播される。その結果、レーザ光Ｌ１はフォトダイオード３３および３６で検出され、レーザ光Ｌ２は、フォトダイオード３４および３５で検出される。レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ２のそれぞれの検出信号には、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２との周波数差に対応する振動成分が含まれていることが、理論および実験から分かっている。そのため、ジャイロ１０では、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ２のうちのいずれか一方の検出信号に含まれる周波数成分から、回転の角速度を求めることが可能である。したがって、ジャイロ１０のフォトダイオードは、１つであってもよい。
【００３０】
なお、結合導波路で引き出したレーザ光Ｌ１およびＬ２を結合器で重ね合わせ、それによって生じるビート信号を受光素子で検出してもよい。そのようなジャイロの一例について、主要部の配置を図２に示す。
【００３１】
図２のジャイロ１０ａは、半導体リングレーザ素子２０、結合導波路３７、およびフォトダイオード３８を含む。結合導波路３７は、レーザ素子２０のリング状の光軌道２３と結合している。また、結合導波路３７は、結合器３７ａを含む。結合器３７ａにおいて、結合導波路３７の一部は、結合導波路３７の他の一部と結合している。レーザ素子２０の光軌道２３を伝播するレーザ光Ｌ１およびＬ２は、それぞれ、結合導波路３７に引き出される。引き出されたレーザ光Ｌ１およびＬ２は、結合器３７ａにおいて、方向を揃えられて結合される。その結果、２つのレーザ光の周波数差に基づくビート信号が生じる。このビート信号は、フォトダイオード３８で検出される。
【００３２】
以下に、図１に示したジャイロ１０について、構造の詳細を説明する。
【００３３】
レーザ素子２０について、アクティブ領域２１の断面図を図３（ａ）に示し、パッシブ領域２２の断面図を図３（ｂ）に示す。図３（ａ）は、図１の線IIIａ−IIIａにおける断面図である。図３（ｂ）は、図１の線IIIｂ−IIIｂにおける断面図である。
【００３４】
アクティブ領域２１は、ｎ−ＩｎＰからなる基板４０と、基板４０上に順に形成された多層膜によって構成されている。その多層膜は、ｎ−ＩｎＰからなるバッファ層４１、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰからなる活性層４２、ｐ−ＩｎＰ層４３、ｐ−ＩｎＰ層４４、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４５、およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４６を含む。活性層４２の両サイドには、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層５１が形成されている。また、ＩｎＧａＡｓＰ層５１上には、ノンドープのＩｎＰ層５２が積層されている。パッシブ領域２２では、基板４０上に、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層５１（光ガイド層）と、ノンドープのＩｎＰ層５２（パッシブ領域での最大厚さ：０．８μｍ）とが積層されている。
【００３５】
それぞれの層の厚さおよびドープ量を表１に示す。また、一部の層のバンドギャップ波長λｇも表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
基板４０上の多層膜は、絶縁膜（図示せず）によって覆われている。アクティブ領域２１のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４６上の絶縁膜には、電極を接続するための開口部が形成されている。その開口部および基板４０の裏面には、電流注入用の電極（図示せず）が形成されている。
【００３８】
活性層４２とｐ−ＩｎＰ層４４とを上方から見たときの両者の配置を、図４に示す。図４では、活性層４２の平面形状に網掛けを付している。活性層４２の端面は、光路に対して斜めになっている。これは、端面で反射された光が、光軌道２３に戻ることを防止するためである。
【００３９】
アクティブ領域２１とパッシブ領域２２との接続部について、光路に沿った断面図を図５に示す。接続部では、活性層４２と、パッシブ領域２２のＩｎＧａＡｓＰ層５１（光ガイド層）とが、バット−ジョイントによって結合されている。
【００４０】
活性層４２と、パッシブ領域２２におけるＩｎＧａＡｓＰ層５１（光ガイド層）とを上方から見たときの配置を図６に示す。また、ＩｎＰ層５２のリッジ部５２ａの配置を点線で示す。活性層４２とＩｎＧａＡｓＰ層５１とは、両者の端面がつきあわされるように結合されている。
【００４１】
ｐ−ＩｎＰからなる基板４０およびバッファ層４１とｐ−ＩｎＰ層４３および４４とは、活性層４２およびパッシブ領域２２のＩｎＧａＡｓＰ層５１（光ガイド層）よりも屈折率が低い。そのため、基板４０およびバッファ層４１とｐ−ＩｎＰ層４３および４４とは、活性層４２を挟むクラッド層、およびパッシブ領域２２のＩｎＧａＡｓＰ層５１（光ガイド層）を挟むクラッド層として機能し、レーザ光の上下方向の閉じ込めをする。
【００４２】
アクティブ領域２１において、ｐ−ＩｎＰ層４３およびｐ−ＩｎＰ層４４は、リッジ型に形成されている。また、パッシブ領域２２において、ＩｎＧａＡｓＰ層５１上には、リッジ型のＩｎＰ層５２が形成されている。これらのリッジ型のクラッド層は、レーザ光の左右方向の閉じ込めをする。環状に形成されたリッジ型の上側クラッド層、およびその下方に存在する光ガイド層、活性層、および下側クラッド層が、環状の光軌道（共振器）を構成する。上下方向および左右方向の光閉じ込めの結果、レーザ光Ｌ１およびｌ２は、アクティブ領域２１の活性層およびパッシブ領域２２の光ガイド層を中心とする近傍を伝播する。
【００４３】
レーザ素子２０では、下側のクラッド層（基板４０およびバッファ層４１）がリッジを構成しておらず、平面的に広がっている（すなわち、リッジ部よりも広がっている）。すなわち、レーザ光に対する左右方向の閉じ込めは、リッジ形状を有する上側のクラッド層（ｐ−ＩｎＰ層４３および４４、ＩｎＰ層５２）によって行われる。そのため、レーザ素子２０では、光の散乱に基づく光の損失を抑制できる。
【００４４】
結合導波路３１および３２は、基板４０上に、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層５１と、ノンドープのＩｎＰ層５２とが積層されることによって形成されている。結合導波路３１および３２と、光軌道２３との間の距離は、レーザ光の伝播が生じる距離とされる。その距離は、たとえば０．２μｍ〜１．５μｍの範囲にあってもよい。
【００４５】
フォトダイオード３３〜３６は、アクティブ領域２１と同じ積層構造を有する。
【００４６】
［ジャイロの製造方法の一例］
ジャイロ１０の製造方法の一例について、以下に説明する。なお、以下の工程は、一般的な半導体素子製造方法で用いられる技術によって実施できる。たとえば、ＭＯＣＶＤなどの成膜法、フォトリソグラフィー法、ＲＩＥなどのドライエッチング法、およびウェットエッチング法などを用いることによって実施できる。
【００４７】
まず、ｎ−ＩｎＰからなる基板４０上に、バッファ層４１、活性層４２となるノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層、およびｐ−ＩｎＰ層４３を形成する。次に、活性層４２となる部分に対応する領域に、ＳｉＯ2からなるマスクを形成する。次に、マスク以外の部分を、バッファ層４１に到達するまでエッチングする。このようにして、アクティブ領域２１以外の領域において、バッファ層４１の表面を露出させる。なお、アクティブ領域２１と同じ積層構造を有するフォトダイオード３３〜３６を用いる場合には、それらが形成される領域も、マスクで保護される。
【００４８】
次に、露出したバッファ層４１の表面から、半導体層を再成長させる。具体的には、ＩｎＧａＡｓＰ層５１とＩｎＰ層５２とを順にエピタキシャル成長させる。
【００４９】
次に、アクティブ領域２１のマスクを除去する。次に、ｐ−ＩｎＰ層４３およびＩｎＰ層５２を覆うように、ｐ−ＩｎＰ層４４、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４５およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４６を形成する。
【００５０】
次に、リッジ部を形成する領域の両サイドを除く部分にＳｉＯ2からなるマスクを形成する。そして、マスクの部分以外を、エッチングする。エッチングは、ｐ−ＩｎＰ層４３の途中に到達するまで行う。このエッチングによって、リッジ部が形成される。なお、リッジ部の形成と同時に、結合導波路３１および３２を形成してもよい。
【００５１】
次に、全体を覆うように、ＳｉＯ2膜を形成する。次に、アクティブ領域２１上に形成されているＳｉＯ2膜の一部に、電極を接続するための開口部を形成する。最後に、アクティブ領域２１のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４６上、および基板４０の裏面に電極を形成する。また、フォトダイオード３３〜３６のそれぞれにも電極が形成される。このようにして、レーザ素子２０を含むジャイロ１０が形成される。ジャイロ１０ａも、ジャイロ１０と同様の工程で製造できる。
【００５２】
上述した構造を有するレーザ素子２０を実際に作製し、その特性を測定した。作製したレーザ素子の光軌道（共振器）は、直線部分の長さが２．１ｍｍで、半円部分の直径が５ｍｍとした。光軌道全体の長さは、約２０ｍｍである。また、アクティブ領域の長さは１．５ｍｍとした。レーザ光は、結合導波路のフォトダイオードで検出した。注入電流と検出された光強度との関係を図７に示す。図７に示すように、時計回り（ＣＷ）のレーザ光Ｌ１と、反時計回り（ＣＣＷ）のレーザ光Ｌ２が観測された。発振閾値電流は、１４４ｍＡであった。
【００５３】
また、結合導波路の端面に光ファイバを結合し、発振スペクトルを観測した。その結果を、図８（ａ）に示す。また、発振スペクトルの拡大図を図８（ｂ）に示す。この図から、発振のモード間隔を求めると２５ｐｍであった。これは、光軌道の長さから得られる縦モード間隔に対応し、周回モードでの発振が生じていることを示唆している。
【００５４】
なお、別の観点では、本発明で用いられる半導体レーザ素子は、環状の光導波路と、その途中に挿入された半導体光増幅器（ＳＯＡ）とによって構成されているとみなすことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、ジャイロに利用できる。本発明のジャイロは、物体の回転の検出が必要な様々な電子機器に適用できる。代表的な例としては、姿勢制御装置やナビゲーション装置、手ぶれ補正装置に利用できる。具体的には、本発明のジャイロは、ロケットや飛行機などの航空機、自動車やバイクといった移動手段に利用できる。また、本発明のジャイロは小型で消費電力が低いという利点を生かし、携帯電話や小型のパーソナルコンピュータといった携帯情報端末、玩具、カメラなどに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の半導体レーザジャイロの一例について、主要部の配置を示す図である。
【図２】本発明の半導体レーザジャイロの他の一例について、主要部の配置を示す図である。
【図３】図１に示す半導体レーザジャイロについて、（ａ）アクティブ領域の断面図、および（ｂ）パッシブ領域の断面図である。
【図４】図１に示す半導体レーザジャイロについて、活性層およびリッジ部の配置を模式的に示す図である。
【図５】図１に示す半導体レーザジャイロについて、アクティブ領域とパッシブ領域との結合部を示す断面図である。
【図６】図１に示す半導体レーザジャイロについて、活性層と光ガイド層との結合部の配置を示す図である。
【図７】実際に作製した半導体レーザ素子について、電流と光強度との関係を示すグラフである。
【図８】実際に作製した半導体レーザ素子について、発振スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０、１０ａ ジャイロ
２０ 半導体リングレーザ素子
２１ アクティブ領域（第１の領域）
２２ パッシブ領域（第２の領域）
２３ 光軌道
３１、３２、３７ 結合導波路
３３、３４、３５、３６、３８ フォトダイオード（検出手段）
３７ａ 結合器
４０ 基板（クラッド層）
４１ バッファ層（クラッド層）
４２ 活性層
５１ ＩｎＧａＡｓＰ層（光ガイド層）
５２ ＩｎＰ層（クラッド層）
５２ａ リッジ部
Ｌ１、Ｌ２ レーザ光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の光軌道を有する共振器を備え前記光軌道を互いに逆方向に伝播する第１および第２のレーザ光を発生させる半導体レーザ素子と、
前記第１および第２のレーザ光のそれぞれを前記光軌道から引き出すための引き出し手段と、
引き出された前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光との周波数差を検出するための検出手段とを備え、
前記共振器の前記光軌道の部分には、光増幅を生じる第１の領域と光増幅を生じない第２の領域とが存在し、
前記第１の領域の活性層および前記第２の領域の光ガイド層は、それぞれ、下方のクラッド層と上方のクラッド層とに挟まれており、
前記上方のクラッド層がリッジ状であり、前記下方のクラッド層が平面状に広がっており、
前記第１の領域の活性層と、前記第２の領域の光ガイド層とが、バット−ジョイント構造で結合されている、半導体レーザジャイロ。
【請求項２】
前記検出手段は、前記第１のレーザ光を検出する第１の受光素子と、前記第２のレーザ光を検出する第２の受光素子とを含む請求項１に記載の半導体レーザジャイロ。
【請求項３】
前記検出手段は、引き出された前記第１および第２のレーザ光を結合するための結合手段と、結合された前記第１および第２のレーザ光のビート信号を検出する受光素子とを含む請求項１に記載の半導体レーザジャイロ。
【請求項１】
環状の光軌道を有する共振器を備え前記光軌道を互いに逆方向に伝播する第１および第２のレーザ光を発生させる半導体レーザ素子と、
前記第１および第２のレーザ光のそれぞれを前記光軌道から引き出すための引き出し手段と、
引き出された前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光との周波数差を検出するための検出手段とを備え、
前記共振器の前記光軌道の部分には、光増幅を生じる第１の領域と光増幅を生じない第２の領域とが存在し、
前記第１の領域の活性層および前記第２の領域の光ガイド層は、それぞれ、下方のクラッド層と上方のクラッド層とに挟まれており、
前記上方のクラッド層がリッジ状であり、前記下方のクラッド層が平面状に広がっており、
前記第１の領域の活性層と、前記第２の領域の光ガイド層とが、バット−ジョイント構造で結合されている、半導体レーザジャイロ。
【請求項２】
前記検出手段は、前記第１のレーザ光を検出する第１の受光素子と、前記第２のレーザ光を検出する第２の受光素子とを含む請求項１に記載の半導体レーザジャイロ。
【請求項３】
前記検出手段は、引き出された前記第１および第２のレーザ光を結合するための結合手段と、結合された前記第１および第２のレーザ光のビート信号を検出する受光素子とを含む請求項１に記載の半導体レーザジャイロ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１０３６４６（Ｐ２００９−１０３６４６Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７７６０９（Ｐ２００７−２７７６０９）
【出願日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度独立行政法人情報通信研究機構、研究テーマ「シームレスな位置情報検出を実現する高精度角速度センサチップの研究開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度独立行政法人情報通信研究機構、研究テーマ「シームレスな位置情報検出を実現する高精度角速度センサチップの研究開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
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