特許 7443248 幾何学的分離を採用する光ポンピングチューナブルＶＣＳＥＬ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-26

(45)【発行日】2024-03-05

(54)【発明の名称】幾何学的分離を採用する光ポンピングチューナブルＶＣＳＥＬ

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/02253 20210101AFI20240227BHJP

   H01S 5/183 20060101ALI20240227BHJP

   H01S 5/068 20060101ALI20240227BHJP

【ＦＩ】

H01S5/02253

H01S5/183

H01S5/068

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2020562733

(86)(22)【出願日】2019-05-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-10-14

(86)【国際出願番号】 US2019031795

(87)【国際公開番号】W WO2019217868

(87)【国際公開日】2019-11-14

【審査請求日】2022-04-19

(31)【優先権主張番号】62/670,423

(32)【優先日】2018-05-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514156116

【氏名又は名称】エクセリタス テクノロジーズ コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100185269

【弁理士】

【氏名又は名称】小菅 一弘

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン バートリー シー．

(72)【発明者】

【氏名】アティア ワリド エー．

(72)【発明者】

【氏名】ホィットニー ピーター エス．

(72)【発明者】

【氏名】クズネツォフ マーク イー．

(72)【発明者】

【氏名】マロン エドワード ジェイ．

【審査官】右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５０２２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０９７５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５０３９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９８３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２８０６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５１３８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３５４８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９７５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６６１１５４６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１８－１３９２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／００２６３１２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２８８１２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００３１２８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第１０７１４８９３（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】米国特許第０６５７４２５５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２０１３－５２２９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１６５６４１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０

Ｈ０１Ｓ ３／００ － ３／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

チューナブルＶＣＳＥＬと、
前記チューナブルＶＣＳＥＬにより放出されたＶＣＳＥＬビームをコリメートするように構成されたレンズと、
前記レンズを透過するポンプ光を生成するように構成されたポンプであって、前記ポンプ光の光軸は、前記レンズの光軸に対してオフセットしているポンプと、
前記ＶＣＳＥＬビームが、ダイクロイックフィルタによって反射されるように、そして、前記ポンプ光と反射されたポンプ光の両方が、前記ダイクロイックフィルタを透過するように構成されたダイクロイックフィルタであって、前記反射されたポンプ光は、前記チューナブルＶＣＳＥＬから反射されたポンプ光である、ダイクロイックフィルタと、を備える、光ポンピングチューナブルＶＣＳＥＬ掃引光源モジュール。

【請求項2】

前記ポンプからの光を前記チューナブルＶＣＳＥＬの前で集束することにより、デフォーカスすることによって、前記ポンプ光の光軸は、前記レンズの光軸に対してオフセットしている、請求項１に記載のモジュール。

【請求項3】

前記ポンプからの光を前記チューナブルＶＣＳＥＬの後ろで集束することにより、デフォーカスすることによって、前記ポンプ光の光軸は、前記レンズの光軸に対してオフセットしている、請求項１に記載のモジュール。

【請求項4】

前記チューナブルＶＣＳＥＬに対してある角度で、前記ポンプからの光を結合することによって、前記ポンプ光の光軸は、前記レンズの光軸に対してオフセットしている、請求項１に記載のモジュール。

【請求項5】

前記角度が８８°未満である、請求項４に記載のモジュール。

【請求項6】

前記ポンプが、ＶＢＧまたはＦＢＧ安定化レーザ、離散モードレーザ、ＤＦＢレーザ、ＦＰレーザ、および／またはＤＢＲレーザである、請求項１に記載のモジュール。

【請求項7】

前記ポンプが、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＥＤ）である、請求項１に記載のモジュール。

【請求項8】

前記ポンプが、コヒーレンス崩壊で動作する、請求項１に記載のモジュール。

【請求項9】

統合ダイクロイックフィルタをさらに備える、請求項１に記載のモジュール。

【請求項10】

統合ダイクロイックフィルタおよびＳＯＡをさらに備える、請求項１に記載のモジュール。

【請求項11】

統合ダイクロイックフィルタと、ある角度で、ポンプ光を結合するチューナブルＶＣＳＥＬと、単一モード（周波数）挙動を誘発するためのＶＢＧと、をさらに備える、請求項１に記載のモジュール。

【請求項12】

統合ダイクロイックフィルタと、ＳＯＡと、アイソレータと、をさらに備える、請求項１に記載のモジュール。

【請求項13】

チューナブルＶＣＳＥＬを光ポンピングするための方法であって、
ポンプ光源を用いてポンプ光を生成するステップと、
前記ポンプ光源からの前記ポンプ光を前記チューナブルＶＣＳＥＬの中に結合するステップと、
前記チューナブルＶＣＳＥＬに対してある角度で前記ポンプ光を結合することによって、前記ポンプ光が前記ポンプ光源の中に再び結合されるのを防ぐステップと、
ダイクロイックフィルタによって、ＶＣＳＥＬビームを反射するステップと、前記ポンプ光と前記チューナブルＶＣＳＥＬから反射されたポンプ光である反射されたポンプ光の両方が、前記ダイクロイックフィルタを透過するステップと、
を含む、方法。

【請求項14】

前記チューナブルＶＣＳＥＬの前で集束することにより、ポンプ光をデフォーカスすることによって、前記ポンプ光の光軸は、レンズの光軸に対してオフセットしている、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記チューナブルＶＣＳＥＬの後ろで集束することにより、ポンプ光をデフォーカスすることによって、前記ポンプ光の光軸は、レンズの光軸に対してオフセットしている、請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

前記チューナブルＶＣＳＥＬに対してある角度で前記ポンプ光を結合することによって、前記ポンプ光の光軸は、レンズの光軸に対してオフセットしている、請求項１３に記載の方法。

【請求項17】

前記角度が８８°未満である、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記ポンプ光源が、ＶＢＧまたはＦＢＧ安定化レーザ、離散モードレーザ、ＤＦＢレーザ、ＦＰレーザ、および／またはＤＢＲレーザである、請求項１３に記載の方法。

【請求項19】

前記ポンプ光源が、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＥＤ）である、請求項１３に記載の方法。

【請求項20】

前記ポンプ光源が、コヒーレンス崩壊で動作する、請求項１３に記載の方法。

【請求項21】

前記ポンプ光源からの前記ポンプ光を前記チューナブルＶＣＳＥＬに結合するステップと、
ダイクロイックフィルタを使用して、前記チューナブルＶＣＳＥＬによって生成された掃引光信号を分離するステップと、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項22】

前記掃引光信号をＳＯＡで増幅するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

増幅器を使用して、統合気密パッケージの外部にある前記ＳＯＡを前記チューナブルＶＣＳＥＬから分離するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、幾何学的分離を採用する光ポンピングチューナブルＶＣＳＥＬに関する。

【0002】

（関連出願）
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、２０１８年５月１１日に出願された米国仮出願第６２／６７０，４２３号の利益を主張し、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）のチューナブルＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）は、そのチューニング速度、大きなコヒーレンス長［非特許文献１，２，３］、コヒーレンス再生アーティファクトがないこと［非特許文献４］により、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）において有用である。多くの波長帯域でＶＣＳＥＬが可能だが、これまでのほとんどの作業では、１５５０ナノメートル（ｎｍ）［非特許文献５，６，７］、８５０ｎｍ［非特許文献８］、１３１０ｎｍ［非特許文献９，１０，１１，１２］、および１０６０ｎｍ［非特許文献９，１０，１３，１４］の波長帯域で実行している。１５５０の帯域は、光通信で役立ち、８５０ｎｍおよび１３１０ｎｍはレーザで役立つ。１３１０および１０６０の帯域は、ＯＣＴでの使用が一般的である。特に１０６０の帯域は、網膜のイメージング［非特許文献１４］やバイオメトリ（眼全体の構造の距離測定）［非特許文献１４］などの眼科での用途のために興味深い。８５０ｎｍの帯域は、その範囲の水の透明度とシリコン光検出器との互換性のため、眼科でも興味深い。

【0004】

光ポンピングＭＥＭＳチューナブルＶＣＳＥＬは、一般に、電気ポンピングされたものよりも広いチューニング範囲を有する［非特許文献２，９，１３］。光ポンピングでは、ポンプレーザ光が、ＶＣＳＥＬに給電するために使用される。その後、ＶＣＳＥＬに吸収されたポンプ光は、チューナブルＶＣＳＥＬ光として、より長い波長で再放射される。

【0005】

しかしながら、光ポンピングには、低ノイズポンプレーザ光でＶＣＳＥＬを励起するという課題がある。一般に、ポンプのＲＩＮ（相対強度のノイズ）は、ＶＣＳＥＬ光に転送される。ポンプレーザは、（１）基本的なＲＩＮ［非特許文献１５］のために、（２）ファブリ・ペロー・レーザのモードホッピングのために、あるいは（３）ＶＣＳＥＬから反射されたポンプ光のフィードバックがポンプを不安定にするために、ノイズが発生する可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１７６９５８号

【非特許文献】

【0007】

【文献】Ｂ． Ｐｏｔｓａｉｄ， Ｖ． Ｊａｙａｒａｍａｎ， Ｊ．Ｇ． Ｆｕｊｉｍｏｔｏ， Ｊ． Ｊｉａｎｇ， Ｐ．Ｊ．Ｓ． Ｈｅｉｍ， Ａ．Ｅ． Ｃａｂｌｅ， “ＭＥＭＳ ｔｕｎａｂｌｅ ＶＣＳＥＬ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｒ ｕｌｔｒａｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ６０ｋＨｚ－ ＭＨｚ ａｘｉａｌ ｓｃａｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｌｏｎｇ ｒａｎｇｅ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ ｃｌａｓｓ ＯＣＴ ｉｍａｇｉｎｇ”， Ｐｒｏｃ． ｏｆ ＳＰＩＥ， ８２１３， ８２１３０Ｍ－１／８，（２０１２）

【文献】Ｄ． Ｄ． Ｊｏｈｎ， Ｃ． Ｂ． Ｂｕｒｇｎｅｒ， Ｂ． Ｐｏｔｓａｉｄ， Ｍ． Ｅ． Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ， Ｂ． Ｋ． Ｌｅｅ， Ｗ． Ｊ． Ｃｈｏｉ， Ａ． Ｅ． Ｃａｂｌｅ， Ｊ． Ｇ． Ｆｕｊｉｍｏｔｏ， ａｎｄ Ｖ． Ｊａｙａｒａｍａｎ， “Ｗｉｄｅｂａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ－ｐｕｍｐｅｄ １０５０ｎｍ ＭＥＭＳ－ｔｕｎａｂｌｅ ＶＣＳＥＬ ｆｏｒ ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ ｉｍａｇｉｎｇ，” Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ． ３３， ３４６１－３４６８（２０１５）

【文献】Ｚ． Ｗａｎｇ， Ｂ． Ｐｏｔｓａｉｄ， Ｌ． Ｃｈｅｎ， Ｃ． Ｄｏｅｒｒ， Ｈ－Ｃ． Ｌｅｅ， Ｔ． Ｎｉｅｌｓｏｎ， Ｖ． Ｊａｙａｒａｍａｎ， Ａ．Ｅ． Ｃａｂｌｅ， Ｅ． Ｓｗａｎｓｏｎ， ａｎｄ Ｊ．Ｇ． Ｆｕｊｉｍｏｔｏ， “Ｃｕｂｉｃ ｍｅｔｅｒ ｖｏｌｕｍｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”， Ｏｐｔｉｃａ， ３， １４９６－１５０３（２０１６）

【文献】Ｂ． Ｊｏｈｎｓｏｎ， Ｗ． Ａｔｉａ， Ｍ． Ｋｕｚｎｅｔｓｏｖ， Ｂ．Ｄ． Ｇｏｌｄｂｅｒｇ， Ｐ． Ｗｈｉｔｎｅｙ， ａｎｄ Ｄ．Ｃ． Ｆｌａｎｄｅｒｓ， “Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｈｏｒｔ ｃａｖｉｔｙ ｓｗｅｐｔ ｌａｓｅｒｓ，” Ｂｉｏｍｅｄ． Ｏｐｔ． Ｅｘｐｒｅｓｓ ８， １０４５－１０５５（２０１７）

【文献】Ｙ． Ｍａｔｓｕｉ， Ｄ． Ｖａｋｈｓｈｏｏｒｉ， Ｐ． Ｗａｎｇ， Ｐ． Ｃｈｅｎ， Ｃ－Ｃ． Ｌｕ， Ｍ． Ｊｉａｎｇ， Ｋ． Ｋｎｏｐｐ， Ｓ． Ｂｕｒｒｏｕｇｈｓ， ａｎｄ Ｐ． Ｔａｙｅｂａｔｉ， “Ｃｏｍｐｌｅｔｅ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｌｏｎｇ－Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｖｅｒｔｉｃａｌ－Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒｓ Ｏｖｅｒ ６５－ｎｍ Ｔｕｎｉｎｇ， Ｕｐ ｔｏ １４－ｍＷ Ｏｕｔｐｕｔ Ｐｏｗｅｒ”， ＩＥＥＥ Ｊ． Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， ３９， １０３７－１０４８（２００３）

【文献】Ｙ． Ｒａｏ， Ｗ． Ｙａｎｇ， Ｃ． Ｃｈａｓｅ， Ｍ．Ｃ．Ｙ． Ｈｕａｎｇ， Ｄ．Ｐ． Ｗｏｒｌａｎｄ， Ｓ． Ｋｈａｌｅｇｈｉ， Ｍ．Ｒ． Ｃｈｉｔｇａｒｈａ， Ｍ． Ｚｉｙａｄｉ， Ａ．Ｅ． Ｗｉｌｌｎｅｒ， ａｎｄ Ｃ．Ｊ． Ｃｈａｎｇ－Ｈａｓｎａｉｎ， “Ｌｏｎｇ－Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ＶＣＳＥＬ Ｕｓｉｎｇ Ｈｉｇｈ－Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｇｒａｔｉｎｇ”， ＩＥＥＥ Ｊ． Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， １９， １７０１３１１－１７０１３１１（２０１３）

【文献】Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ１０， Ｉｎｃ． ｔｕｎａｂｌｅ ＶＣＳＥＬｓ． ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂａｎｄｗｉｄｔｈ１０．ｃｏｍ／

【文献】Ｄ． Ｄ． Ｊｏｈｎ， Ｂ． Ｌｅｅ， Ｂ． Ｐｏｔｓａｉｄ， Ａ． Ｃ． Ｋｅｎｎｅｄｙ， Ｍ． Ｅ． Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ， Ｃ． Ｂ． Ｂｕｒｇｎｅｒ， Ａ． Ｅ． Ｃａｂｌｅ， Ｊ． Ｇ． Ｆｕｊｉｍｏｔｏ， ａｎｄ Ｖ． Ｊａｙａｒａｍａｎ， “Ｓｉｎｇｌｅ－Ｍｏｄｅ ａｎｄ Ｈｉｇｈ－Ｓｐｅｅｄ ８５０ｎｍ ＭＥＭＳ－ＶＣＳＥＬ，” ｉｎ Ｌａｓｅｒｓ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ２０１６， ＯＳＡ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ （Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，２０１６）， ｐａｐｅｒ ＡＴｈ５Ａ．２

【文献】Ｖ． Ｊａｙａｒａｍａｎ， Ｊ． Ｊｉａｎｇ， Ｂ． Ｐｏｔｓａｉｄ， Ｍ． Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ， Ｐ．Ｊ．Ｓ． Ｈｅｉｍ， Ｃ． Ｂｕｒｇｎｅｒ， Ｄ． Ｊｏｈｎ， Ｇ．Ｄ． Ｃｏｌｅ， Ｉ． Ｇｒｕｌｋｏｗｓｋｉ， Ｊ．Ｇ． Ｆｕｊｉｍｏｔｏ， Ａ．Ｍ． Ｄａｖｉｓ， ａｎｄ Ａ．Ｅ． Ｃａｂｌｅ， “ＶＣＳＥＬ Ｓｗｅｐｔ Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃｅｓ”， ６５９－６８６， ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ， Ｗ． Ｄｒｅｘｌｅｒ， Ｊ．Ｇ． Ｆｕｊｉｍｏｔｏ （ｅｄｓ．）， Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ ２０１５

【文献】Ｖ． Ｊａｙａｒａｍａｎ， Ｄ．Ｄ． Ｊｏｈｎ， Ｃ． Ｂｕｒｇｎｅｒ， Ｍ．Ｅ． Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ， Ｂ． Ｐｏｔｓａｉｄ， Ｊ．Ｙ． Ｊｉａｎｇ， Ｔ．Ｈ． Ｔｓａｉ， Ｗ． Ｃｈｏｉ， Ｃ．Ｄ． Ｌｕ， Ｐ．Ｊ．Ｓ． Ｈｅｉｍ， Ｊ．Ｇ． Ｆｕｊｉｍｏｔｏ， ａｎｄ Ａ．Ｅ． Ｃａｂｌｅ， “Ｒｅｃｅｎｔ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ＭＥＭＳ－ＶＣＳＥＬｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ＳＳ－ＯＣＴ Ｉｍａｇｉｎｇ”， Ｐｒｏｃ． ｏｆ ＳＰＩＥ ８９３４， ８９３４０２－１／１１（２０１４）

【文献】Ｔｈｏｒｌａｂｓ １３１０ｎｍ ＭＥＭＳ－ＶＣＳＥＬ ｓｗｅｐｔ ｌａｓｅｒ： ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｈｏｒｌａｂｓ．ｃｏｍ／ｎｅｗｇｒｏｕｐｐａｇｅ９．ｃｆｍ？ｏｂｊｅｃｔｇｒｏｕｐ＿ｉｄ＝７１０９

【文献】Ｖ． Ｊａｙａｒａｍａｎ， Ｇ．Ｄ． Ｃｏｌｅ， Ｍ． Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ， Ａ． Ｕｄｄｉｎ ａｎｄ Ａ． Ｃａｂｌｅ， “Ｈｉｇｈ－ｓｗｅｅｐ－ｒａｔｅ １３１０ｎｍ ＭＥＭＳ－ＶＣＳＥＬ ｗｉｔｈ １５０ｎｍ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｔｕｎｉｎｇ ｒａｎｇｅ，” Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ４８， ８６７－８６９（２０１２）

【文献】Ｖ． Ｊａｙａｒａｍａｎ， Ｇ．Ｄ． Ｃｏｌｅ， Ｍ． Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ， Ｃ． Ｂｕｒｇｎｅｒ， Ｄ． Ｊｏｈｎ， Ａ． Ｕｄｄｉｎ ａｎｄ Ａ． Ｃａｂｌｅ， “Ｒａｐｉｄｌｙ ｓｗｅｐｔ， ｕｌｔｒａ－ｗｉｄｅｌｙ－ｔｕｎａｂｌｅ １０６０ｎｍ ＭＥＭＳ－ＶＣＳＥＬｓ”， Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ４８， １３３１－１３３３（２０１２）

【文献】Ｉ． Ｇｒｕｌｋｏｗｓｋｉ， Ｊ．Ｊ． Ｌｉｕ， Ｂ． Ｐｏｔｓａｉｄ， Ｖ． Ｊａｙａｒａｍａｎ， Ｃ．Ｄ． Ｌｕ， Ｊ． Ｊｉａｎｇ， Ａ．Ｅ． Ｃａｂｌｅ， Ｊ．Ｓ． Ｄｕｋｅｒ， ａｎｄ Ｊ．Ｇ． Ｆｕｊｉｍｏｔｏ，“Ｒｅｔｉｎａｌ， ａｎｔｅｒｉｏｒ ｓｅｇｍｅｎｔ ａｎｄ ｆｕｌｌ ｅｙｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｕｌｔｒａｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｓｗｅｐｔ ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ ｗｉｔｈ ｖｅｒｔｉｃａｌ－ｃａｖｉｔｙ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌａｓｅｒｓ，”Ｂｉｏｍｅｄ． Ｏｐｔ． Ｅｘｐｒｅｓｓ ３， ２７３３－２７５１（２０１２）

【文献】Ｌ．Ａ． Ｃｏｌｄｒｅｎ ａｎｄ Ｓ．Ｗ． Ｃｏｒｚｉｎｅ， Ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒｓ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ， Ｃｈａｐｔｅｒ ５， Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ， Ｉｎｃ．１９９５

【文献】Ｅｂｌａｎａ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ． ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｂｌａｎａｐｈｏｔｏｎｉｃｓ．ｃｏｍ／ｎｅｗｓ－ａｎｄ－ｅｖｅｎｔｓ．ｐｈｐ

【文献】Ｊ． Ｏ’Ｃａｒｒｏｌｌ， Ｒ． Ｐｈｅｌａｎ， Ｂ． Ｋｅｌｌｙ， Ｄ． Ｂｙｒｎｅ， Ｌ．Ｐ． Ｂａｒｒｙ， ａｎｄ Ｊ． Ｏ’Ｇｏｒｍａｎ， “Ｗｉｄｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ ０＜Ｔ＜８５°Ｃ ｎａｒｒｏｗ ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｍｏｄｅ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅｓ ｆｏｒ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”， Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ， １９， Ｂ９０－Ｂ９５（２０１１）

【文献】Ｈ． Ｗｅｎｚｅｌ， Ｋ． Ｈａｕｓｌｅｒ， Ｇ． Ｂｌｕｍｅ， Ｊ． Ｆｒｉｃｋｅ， Ｍ． Ｓｐｒｅｅｍａｎｎ， Ｍ． Ｚｏｒｎ， ａｎｄ Ｇ． Ｅｒｂｅｒｔ， “Ｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒ ８０８ｎｍ ｒｉｄｇｅ－ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒｓ ｗｉｔｈ ｖｅｒｙ ｓｍａｌｌ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ， ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ－ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｂｙ ａｎ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｖｏｌｕｍｅ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇ”， Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ３４， １６２７－１６２９（２００９）

【文献】Ｏｎｄａｘ， Ｉｎｃ． ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｎｄａｘ．ｃｏｍ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｓｕｒｅｌｏｃｋ／Ｌａｓｅｒ－Ｓｅｌｅｃｔｏｒ－Ｇｕｉｄｅ－２．ｐｄｆ

【文献】Ｌａｓｅｒ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ， Ｉｎｃ． ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｌａｓｅｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．ｃｏｍ／ｆｉｌｅａｄｍｉｎ／ｕｓｅｒ＿ｕｐｌｏａｄ／ｈｏｍｅ／Ｄａｔａｓｈｅｅｔｓ／ｐｄ＿ｌｄ／ｌｕｘｘｍａｓｔｅｒ＿７８５ｎｍ＿ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ．ｐｄｆ

【文献】Ｑ． Ｚｏｕ ａｎｄ Ｓ． Ａｚｏｕｉｇｕｉ， “Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ－Ｃｏｌｌａｐｓｅ Ｒｅｇｉｍｅ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒｓ Ｕｎｄｅｒ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｅｅｄｂａｃｋ ｂｙ Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ”， Ｃｈａｐｔｅｒ ５ ｉｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｄｎｙａｎｅｓｈｗａｒ Ｐａｔｉｌ， ｏｐｅｎ ａｃｃｅｓｓ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｎｔｅｃｈｏｐｅｎ．ｃｏｍ／ｂｏｏｋｓ／ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ－ｌａｓｅｒ－ｄｉｏｄｅ－ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－ａｎｄ－ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ

【文献】Ｌｕｍｉｃｓ ＧｍｂＨ． ８０８ｎｍ ｐｕｍｐ ｌａｓｅｒ ｗｉｔｈ ＦＢＧ ｏｐｔｉｏｎ： ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｌｕｍｉｃｓ．ｄｅ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／ＬＵ０８０８Ｍ２５０．ｐｄｆ

【文献】Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｔｅｓｔ ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ， Ｄｅｎｎｉｓ Ｄｅｒｉｃｋｓｏｎ， Ｅｄｉｔｏｒ， Ｐｒｅｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌ，１９９８， ｐ．６０２， ｓｅｃｔｉｏｎ ｅｎｔｉｔｌｅｄ “Ｓｐｅｃｉａｌ Ｃａｓｅ ｆｏｒ ＡＳＥ Ｓｏｕｒｃｅｓ”

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

これらのポンプのノイズ問題に対処する方法は、いくつかある。ポンプのフィードバックは、（１）ファラデー分離と（２）幾何学的分離によって減らすことができる。単一周波数ポンプレーザ（分布フィードバックレーザ（ＤＦＢ））、分布ブラッグ反射レーザ（ＤＢＲ）、離散モードレーザ［非特許文献１６，１７］、体積ブラッググレーティング（ＶＢＧ）安定化レーザ［非特許文献１８，１９，２０］は、波長ジッタと、モードホッピングに伴う振幅ノイズを排除できる。

【0009】

ポンプ光の波長変化または不確実性を排除することも、また別の理由から重要である。ＶＣＳＥＬへの経路に波長依存伝送を備えた光は、光周波数シフトをポンプパワーの変化に変換できる（ＦＭからＡＭへの変換）。これは、ノイズとともに生じる可能性がある。波長ジッタは、実効ポンプパワーノイズに変換できる。

【0010】

コヒーレンス崩壊［非特許文献２１，２２］に持ち込まれたレーザポンプなどによるノイズの整形と制御は、潜在的に有用である。発光ポンプの帯域幅を単一共振器モードに狭める代わりに、低ノイズを得る別の方法は、広帯域エミッタであるスーパールミネッセント発光ダイオード（ＳＬＥＤ）を使用することである。ＲＩＮ≒１／Δｖ［非特許文献２３］なので、ＲＩＮは放射帯域幅に比例して低下する［非特許文献２３］。

【0011】

ポンプノイズに関して、１０６０ｎｍＶＣＳＥＬは、特別な問題を提起する。このＶＣＳＥＬは、通常、７５０～８５０ｎｍの波長範囲で励起され、この範囲では、ファラデーアイソレータが大きく、重く、高価だからである。

【0012】

ファラデー回転子に基づく分離の代替として、ここに提示された幾何学的分離のアイデアは、ＶＣＳＥＬからポンプレーザへの光フィードバックを少なくとも低減し、場合によっては防止することもできる。これらの解決策は、ミニチュアバルク光パッケージで特に有用で、この場合、ＶＣＳＥＬ、場合によってはＳＯＡ（半導体光増幅器）および／またはポンプが１つの気密パッケージに統合されている（一緒にパッケージ化されている）。これは、ＶＣＳＥＬと、ダイクロイックミラーによって形成されたＷＤＭ（波長分割マルチプレクサ）フィルタだけが一緒にパッケージ化されている場合にも当てはまる。

【0013】

さらに、以下の説明は、１０６０ｎｍＶＣＳＥＬにおけるノイズ制御に関するが、このアプローチは、他のＶＣＳＥＬ波長にも同様に適用することができる。

【0014】

一般に、一態様によれば、本発明は、光ポンピングチューナブルＶＣＳＥＬ掃引光源モジュールを特徴とし、このモジュールは、ＶＣＳＥＬと、光を生成して、ＶＳＣＥＬをポンピングするためのポンプとを含み、ポンプは、ＶＣＳＥＬから幾何学的に分離されている。

【0015】

異なる実施形態では、ポンプは、ＶＣＳＥＬの前で、ＶＣＳＥＬの後ろでポンプからの光をデフォーカスすることによって、および／またはＶＣＳＥＬに対してある角度で、ポンプからの光を結合することによって、幾何学的に分離される。後者の場合、角度は、通常８０°未満である。

【0016】

ポンプは、ＶＢＧまたはＦＢＧ安定化レーザ、離散モードレーザ、ＤＦＢレーザ、および／またはＤＢＲレーザであり得る。

【0017】

ポンプはまた、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＥＤ）であり得る。

【0018】

モジュールは、統合ダイクロイックフィルタをさらに備えることができる。

【0019】

モジュールは、また、ＳＯＡおよび／または場合によっては統合ポンプチップを含むことができる。アイソレータは、ＳＯＡからの後方反射からＶＣＳＥＬを分離するのにも役立つ。

【0020】

一般に、別の態様によれば、本発明は、ＶＣＳＥＬを光ポンピングするための方法を特徴とする。この方法は、ポンプ光源を用いてポンプ光を生成するステップと、ポンプ光源からのポンプ光をＶＣＳＥＬの中に結合するステップと、幾何学的分離によって、ポンプ光がポンプ光源に結合されるのを防ぐステップと、を含む。

【0021】

いくつかの実施形態では、ポンプ光源は、デフォーカスすることによって、ＶＣＳＥＬの前でポンプ光を集束することによって、またはＶＣＳＥＬの後ろでポンプ光を集束することによって、幾何学的に分離される。

【0022】

ポンプ光源は、また、ＶＣＳＥＬに対してある角度で、ポンプ光を結合することによって、幾何学的に分離させることができる。典型的には、この角度は８８°未満である。

【0023】

ポンプ光源は、ＶＢＧまたはＦＢＧ安定化レーザ、離散モードレーザ、ＤＦＢレーザ、ＦＰレーザおよび／またはＤＢＲレーザであり得る。

【0024】

ポンプ光源は、また、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＥＤ）であり得る。

【0025】

ポンプ光源は、また、コヒーレンス崩壊で動作することもできる。

【0026】

いくつかのモジュールでは、ポンプ光源からのポンプ光は、ＶＣＳＥＬに結合され、ＶＣＳＥＬによって生成された掃引光信号は、ダイクロイックフィルタを使用して分離される。

【0027】

掃引光信号をＳＯＡで増幅することも可能である。

【0028】

構造および部品の組合せの様々な新規の詳細を含む本発明の上記および他の特徴、ならびに他の利点は、添付の図面を参照してより具体的に説明し、特許請求の範囲で指摘する。本発明を具体化する特定の方法および装置は、例示として示され、本発明を限定するものとしてではないことが理解されよう。本発明の原理および特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な多数の実施形態で使用することができる。

【0029】

添付の図面において、参照文字は、異なる図の全体にわたって同じ部分を指す。図面は、必ずしも縮尺どおりではない。代わりに、本発明の原理を説明することに重点が置かれている。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1A】デフォーカスすることによって、チューナブルＶＣＳＥＬ掃引光源において、ポンプとＶＣＳＥＬとの間に幾何学的分離を作成するための１つのアプローチを示す概略図である。

【図1B】デフォーカスすることによって、チューナブルＶＣＳＥＬ掃引光源において、ポンプとＶＣＳＥＬとの間に幾何学的分離を作成するための１つのアプローチを示す概略図である。

【図2】光ポンピングチューナブルＶＣＳＥＬ掃引光源モジュールの上面図であり、また、幾何学的分離への第三のアプローチを示し、ここでは、戻りポンプビームがオフセットされ、次いで、場合によっては遮断される。

【図3】ＶＣＳＥＬの波長掃引の過程にわたるマイクロ秒単位の一般的な時間スケールに対する様々な性能測定値のプロットであり、クロックプロット３１０は、両方のＶＣＳＥＬ掃引の過程にわたるｋクロックサンプリング周波数を示し、トリガプロット３１２は、２つの掃引のそれぞれのトリガ電圧を示し、パワープロット３１４は、ＶＣＳＥＬからのパワー出力を示し、第一のスペクトログラムプロット３１６は、ファイバ内のチップから１ｍ離れて配置されたファイバブラッググレーティングからのフィードバックとともに、コヒーレンス崩壊レジームで動作中の８０８ｎｍポンプレーザからの光パワー出力のスペクトログラムであり、第二のスペクトログラムプロット３１８は、ファイバ内に０．１４ｍ離れて配置されたファイバブラッググレーティングとともに、コヒーレンス崩壊レジームで動作中の８０８ｎｍポンプレーザの光パワー出力のスペクトログラムである。

【図4A】３つの異なる光ポンピングチューナブルＶＣＳＥＬ掃引光源モジュールの平面図である。

【図4B】３つの異なる光ポンピングチューナブルＶＣＳＥＬ掃引光源モジュールの平面図である。

【図5】図５は、ＶＣＳＥＬ１１５およびその利得基板１１６の一例を示す、ＭＥＭＳチューナブルＶＣＳＥＬの分解斜視図である。

【図6】図５のＶＣＳＥＬの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

本発明は、本発明の例示的な実施形態が示されている添付の図面を参照して、以下で、十分に説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底して完全であり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。

【0032】

本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、関連するリストされた項目の１つまたは複数の任意のすべての組合せを含む。さらに、単数形および冠詞「１つの（ａ、ａｎ）および「その（ｔｈｅ）」は、特に明記しない限り、複数形も含めることが意図される。以下の用語、含む、備える、含んでいる、および／または備えているという用語は、本明細書で使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素および／またはコンポーネントの存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。さらに、コンポーネントまたはサブシステムを含む要素が、別の要素に接続または結合されていると言及および／または図示される場合、それは、他の要素に直接接続または結合されることも、あるいは介在要素が存在することもあり得ることが理解される。

【0033】

別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書で定義されているような用語は、本明細書で特に明記しない限り、関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されないことがさらに理解されよう。

【0034】

一般に、幾何学的分離は、ポンプとＶＣＳＥＬとの間の結合光学系の位置合わせおよび／またはデフォーカスを利用して、ポンプチップに結合して戻ることもある反射のレベルを抑制する。デフォーカスの場合、ＶＣＳＥＬのポンプスポットサイズとＶＣＳＥＬ共振器自体のモードサイズは必ずしも同じである必要はないことに注意されたい。これにより、ポンプ光がＶＣＳＥＬでわずかにデフォーカスし、その結果、フィードバック光がポンプで完全にバックフォーカスにならない。こうして、フィードバック光の有効量が減少する。

【0035】

図１Ａおよび図１Ｂは、ポンプのデフォーカスによる幾何学的分離の２つの例を示す。ポンプレーザ１１０は、事実上、点光源１１４である。ポンプ光開口１１４は、ポンプチップ出口ファセット、またはポンプチップからの光を結合光学系のレンズ列１２２に伝達する光ファイバであり得る。いずれの場合も、このポンプ光は、２つのレンズ、レンズＡとレンズＢとの結合レンズ列１２２によって、ＶＣＳＥＬ１１５の利得基板１１６で焦点がデフォーカスする。

【0036】

より詳細には、図１Ａに示すように、ポンプ１１０からの光１１２は、その光がポンプ光開口１１４から離れて伝播するにつれて発散する。

【0037】

ポンプ光開口１１４は、一つの状況で、ポンプチップの出口ファセットである。一例のチップは、単一空間モードのエッジ発光リッジ導波路ＧａＡｌＡｓまたはＩｎＧａＡｓチップである。

【0038】

別の状況では、ポンプ光開口１１４は、単一モード光ファイバなどの光ファイバの出口ファセットであり、出口ファセットは、ポンプチップからレンズ列１２２に光を運ぶ。

【0039】

これらの状況の両方において、ポンプ光アパーチャ１１４は、点光源に接近し、多くの場合、直径が数マイクロメートル未満の範囲しかない。

【0040】

ポンプ光源１１０からの発散ポンプ光１１２は、結合レンズ列１２２によってＶＣＳＥＬ１１５の利得基板１１６に中継される。具体的には、ポンプ光は、第一のレンズ（レンズＡ）によってコリメートされ、次いで、第二のレンズ（レンズＢ）によってＶＣＳＥＬ１１５の利得基板１１６の表面１１６Ｓに向かって集束される。

【0041】

結合レンズ列１２２の特性、例えば、第一のレンズおよび第二のレンズのパワーと、ポンプ光源１１０の光の波長でのポンプ光開口１１４、第一のレンズ、第二のレンズ、および出口ファセット１１８の間の距離などは、ポンプ光１１２の焦点１２０が、ＶＣＳＥＬ１１５の利得基板１１６の近位表面１１６Ｓの前にあるように選択される。

【0042】

ＶＣＳＥＬ１１５の利得基板１１６の近位表面の前でポンプ光１１２を集束させるように結合レンズ列１２２を配置すると、反射ポンプ光１２４またはＶＣＳＥＬ１１５を出るポンプ光がポンプ光源１１０でデフォーカスする。

【0043】

図１Ｂは、結合レンズ列１２２の別の配置を示している。この実施形態では、ポンプ光１１２の焦点１２０は、ＶＣＳＥＬ１１５の利得基板１１６の表面１１６Ｓの後ろにある。

【0044】

より詳細には、ポンプ光源１１０からの光１１２は、その光がポンプ光開口１１４から離れて伝播するにつれて発散する。

【0045】

ポンプ光源１１０からの発散ポンプ光１１２は、結合レンズ列１２２によってＶＣＳＥＬ１１５の利得基板１１６に中継される。

【0046】

結合レンズ列１２２の特性、この例では、ポンプ光源１１０の光の波長での第一のレンズおよび第二のレンズのパワーと、ポンプ光開口１１４、第一のレンズ、第二のレンズ、および出口ファセット１１８との間の距離などは、ポンプ光１１２の焦点１２０が、ＶＣＳＥＬ１１５の利得基板１１６の近位表面１１６Ｓの後ろにあるように選択される。

【0047】

ＶＣＳＥＬ１１５の利得基板１１６の近位表面１１６Ｓの後ろでポンプ光１１２を集束させるように結合レンズ列１２２を配置すると、ＶＣＳＥＬ１１５から戻るポンプ光１２４がポンプ光源１１０でデフォーカスする。

【0048】

いずれの例においても、ＶＣＳＥＬ利得基板１１６でのポンプ光がデフォーカスするために、フィードバックビームは、ポンプ光源１１０に戻る点に集束しない。このパワー密度の低下によって、ポンプを不安定にする光の総パワーが低下する。

【0049】

このタイプの幾何学的分離は、ミラー、ＷＤＭカプラー、および他の光学要素を含むより複雑なビーム経路に適用することができる。重要なことは、デフォーカスすることである。

【0050】

図２は、レンズＡおよびレンズＢを含む結合レンズ列１２２が、光ポンピングチューナブルＶＣＳＥＬ掃引光源モジュール１００に、どのように統合されるかを示している。

【0051】

一例では、ＶＣＳＥＬ１１５は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）チューナブルミラーダイ１３０を光学利得／底部ミラー利得基板１１６に結合することによって製造される。好ましい実施形態では、ＶＣＳＥＬは、Ｆｌａｎｄｅｒｓ、Ｋｕｚｎｅｔｓｏｖ、Ａｔｉａ、およびＪｏｈｎｓｏｎによる特許文献１「結合されたＭＥＭＳチューナブルミラーＶＣＳＥＬ掃引光源を備えたＯＣＴシステム」に記載されるようなものであり、これは、この参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0052】

ＭＥＭＳチューナブルミラーと統合された前記ＶＣＳＥＬは、別のオプションである。そのような統合ＶＣＳＥＬの初期の例は、Ｔａｙｅｂａｔｉらによる米国特許第６，６４５，７８４号に記載されている。

【0053】

それにもかかわらず、光ポンピングＶＣＳＥＬのほとんどすべての構成を使用することができる。

【0054】

ダイクロイックミラー（フィルタ）によって、ＶＣＳＥＬ１１５が放出したＶＣＳＥＬビーム１３４をポンプ光１１２、１２４から分離することが可能になる。

【0055】

図示の実施形態では、ポンプチップ１６０からの光は、ポンプ光ファイバ１４２を介してベンチ１４０に結合される。光ファイバ１４２からのポンプ光１１２は、ベンチ１４０に取り付けられた第一のレンズであるレンズＡによってコリメートされる。次いで、ポンプ光１１２は、ダイクロイックミラー１３２を透過し、次いで、第二のレンズであるレンズＢによって、ＶＣＳＥＬ１１５の利得基板１１６上に集束する。

【0056】

好ましくは、ベンチ１４０は、次いで、パッケージ１４４のファイバフィードスルー１４６、１４８を通過する光ファイバを備えた気密パッケージ１４４内に設置される。

【0057】

ダイクロイックミラーは、ＶＣＳＥＬによって放出されるＶＣＳＥＬ光１３４のより長い波長を反射するが、図示の例ではポンプ光１１２、１２４を透過する。具体的には、図示の例では、ＶＣＳＥＬ１１５からのチューナブル信号は、ベンチ１４０に取り付けられたダイクロイックミラー１３２によって反射され、同じくベンチ１４０に取り付けられた折り返しミラー１５０に、次いで、ベンチ１４０に取り付けられた第三のレンズ１５２に向けられる。第三のレンズ１５２は、出力光ファイバ１５４の入口開口に光を集束させる。

【0058】

ファラデー分離であれ、あるいは幾何学的分離であれ、ポンプ分離が非常に効果的であっても、ポンプは、それ自体でノイズが多い可能性がある。振幅ノイズ、周波数ノイズ、またはジョイント振幅／周波数ノイズが問題になる可能性もある。ダイオードレーザは、最も実用的なポンプ光源であるが、自然放出によって駆動され、緩和振動によって成形される自然な振幅・周波数ノイズを有する［非特許文献１５］。ファブリ・ペロー・ダイオードレーザは、モードホッピングノイズを有し得る。ＤＦＢ（分布フィードバックレーザ）、ＤＢＲ（分布ブラッグ反射レーザ）、離散モードレーザ［非特許文献１６，１７］などの単一周波数ポンプによって、この問題を回避できる。体積ブラッググレーティング安定化レーザは別の候補である［非特許文献１８，１９，２０］。

【0059】

ポンプがコヒーレンス崩壊レジームで動作することにより、ポンプノイズを排除しなくても、制御することができる。コヒーレンス崩壊は、反射器をレーザダイオードチップからある程度離して配置し、制御された方法で不安定化することによって誘発できる［非特許文献２１］。これは、多くの場合、レーザピグテール１４２の中に、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）１６２を配置することによって行われる［非特許文献２２］。ＦＢＧ１６２は、レーザ放射を狭い波長帯域に制限し、コヒーレンス崩壊を引き起こす。これによって、ランダムに位相調整され、ｃ／（２Ｌ）離れたモードが生成される。ここで、ｃは光の速度、ＬはレーザチップとＦＢＧ間の等価空気距離である。これらのモード間のビートは、ＲＦ周波数がｃ／（２Ｌ）離れた振幅ノイズ帯域を生成する。図３に示すように、Ｌを小さくすると、ノイズがシフトして、拡散し、低ノイズの広帯域が作成され、多くのＯＣＴ用途での検出帯域幅から、このノイズ源を排除するのに十分である。ＤＣの周りの狭い帯域には、まだノイズがあるが、これは多くの場合、許容可能であり得る。

【0060】

図２は、また、別の幾何学的分離の戦略を示している。ＶＣＳＥＬ１１５は、ある角度でポンプビーム１１２を受け取る。入射ポンプビームと反射ポンプビームの間の角度は、ポンプビームの発散角よりも大きくなければならない。好ましくは、入射ポンプビーム１１２の中心軸と利得基板１１６の近位表面１１６Ｓとの間の角度θは、８８°未満であり、好ましくは、水平面または垂直面、またはいくつかのハイブリッド面において、７５°を超え、その角度θは、一般に、ＶＣＳＥＬの前にある集束レンズであるレンズＢの開口によって決定される。これは、ポンプ光のビーム１１２がレンズＢの中心からオフセットされ、また、ＶＣＳＥＬ１１５から出るＶＣＳＥＬ光１３４の軸からもオフセットされるように、レンズＢを位置合わせすることによって達成される。

【0061】

この構成では、ポンプ光の反射ビーム１２４は、入射ビーム１１２から変位する。図示の実施形態では、光吸収ビームブロック基板１７０がベンチ１４０に設置されて、反射ビーム１２４を遮断する。これによって、ポンプを不安定にするフィードバックを防止する。

【0062】

ここで、ＶＣＳＥＬ１１５への入射ポンプビーム１１２の入射角が垂直でないために、空間内の反射ビーム１２４がオフセットされ、自然のレンズ開口によってブロックすることも、あるいはパッケージに意図的に挿入され、ベンチに設置されたビームブロック１７０によって、ブロックすることもできる。単一の横モード光源、ファイバまたはレーザの場合、戻りビームのオフセット角度は、ビームブロックまたは開口がなくても、戻り光の結合を防ぐことができる。これらの方法によって、光がポンプ１６０にフィードバックされるのを防ぎ、ポンプを不安定にする（ポンプのノイズが多くなる）のを防げる。

【0063】

反射ビーム１２４のオフセットは、利得基板１１６でＶＣＳＥＬに集束される入射ポンプビーム１１２の入射角θを正確に制御することによって制御される。ここで、ポンプ１６０および任意のＳＯＡは、統合気密パッケージ１４４の外部にあり、光ファイバ１５４、１４２を介して接続されている。他の方式では、ポンプまたはＳＯＡ、あるいはその両方をパッケージ１４４に組み込んでも、３つの形態の幾何学的分離のいずれかを使用することから、メリットを得ることができる。これらのアイデアにより、嵩張って、コストが高いファラデー分離を採用することなく、低ノイズのＶＣＳＥＬポンピングが可能になる。

【0064】

図３は、意図的にコヒーレンス崩壊の状態に置かれたポンプを使用することによって、ＶＣＳＥＬ振幅ノイズがどのように広い低ノイズ帯域に調整され得るかを示すスペクトログラムを含む。コヒーレンス崩壊は、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）１６２をポンプレーザ１６０のピグテール１４２に配置することによって誘発される。ポンプチップ１６０とＦＢＧ１６２との間の二次共振器を規定するファイバ長を、０．１４ｍに短くすることによって、多くのＯＣＴ用途に十分な幅の７００ＭＨｚ幅の低ノイズ領域が作成される。一般に、二次共振器は、ファイバで約０．３ｍ以下に、あるいは空気経路で０．５ｍ以下に相当する必要がある。

【0065】

ポンプピグテール１４２内のＦＢＧ１６２は、不完全な幾何学的分離が存在する場合でさえ、改善された動作を提供する。この場合、コヒーレンス崩壊時のＦＢＧポンプは、安定性を改善した。このポンプは、２つのことをする。すなわち、ポップコーン的なノイズプロセスをより滑らかなガウス的なプロセスに変える。次いで、ファイバの長さが短いと、ノイズ帯域がｎ×７００Ｈｚに移動する。残念ながら、ＤＣの近くには、まだノイズがあるが、対処は簡単である。

【0066】

図４Ａおよび図４Ｂは、様々なレベルで一緒にパッケージ統合した２つの追加の光レイアウト、または光ポンピングチューナブルＶＣＳＥＬ掃引光源モジュールを示す。

【0067】

図４Ａは、増幅段を備えた光ポンピングチューナブルＶＣＳＥＬ掃引光源モジュールを示す。

【0068】

より詳細には、ポンプ光は、別個にパッケージ化されたポンプレーザ１６０から、気密パッケージ１４４の中で、ベンチ１４０の上で受け取られる。ポンプのピグテール１４２は、パッケージ１４４内のフィードスルー１４６を介して受け取られ、その端部がファイバ取り付け構造ＦＬ１によってベンチ１４０に固定される。ファイバ取り付け構造ＦＬ１は、好ましくは、ファイバＬＩＧＡファイバホルダ（ＬＩＧＡ：Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ，Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ，Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ（英語：Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ（リソグラフィ），Ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ（電解めっき），ａｎｄ Ｍｏｌｄｉｎｇ（形成））である。

【0069】

コヒーレンス崩壊ポンピングは、ピグテール１４２にファイバブラッググレーティングを追加することにより、このバージョンでは可能になる。

【0070】

ポンプ光は、角度付きＷＤＭフィルタ／ダイクロイックミラー１３２を透過し、ＭＥＭＳチューナブルミラーダイ１３０のチューナブルミラーを透過する。光は、レンズＢによって利得基板１１６の近位表面１１６Ｓに集束される。

【0071】

ポンプ光を利得基板１１６に結合することに関して、以前の３つの技術のいずれかを使用することができる。ポンプ光は、図１Ａに示すように、近位表面１１６Ｓの前でデフォーカスすることができる。ポンプ光は、図１Ｂに示すように、近位表面１１６Ｓの後ろでデフォーカスすることができる。または、図２に関連して説明したように、ある角度で利得基板に結合されたポンプ光は、レンズＢの中心軸から変位することができる。

【0072】

ダイクロイックミラー１３２は、ＶＣＳＥＬによって放出されたＶＣＳＥＬ光１３４を反射する。ＶＣＳＥＬ１１５からのチューナブル信号は、ベンチ１４０に取り付けられたダイクロイックミラー１３２によって反射され、同じくベンチ１４０に取り付けられた折り返しミラー１５０に向けられる。

【0073】

次に、ＶＣＳＥＬ光は、後方反射を防止するアイソレータ１８０を通過するように向けられる。アイソレータの後、集束レンズ１８６は、ＶＣＳＥＬ光をサブマウント１８４に取り付けられたＳＯＡ１８２に結合する。次いで、ＳＯＡ１８２は、ベンチ１４０に取り付けられている。ＳＯＡ１８２の出力側で、増幅されたＶＣＳＥＬ光は、出力集束レンズ１８８によって集束され、第二のファイバ取り付け構造ＦＬ２によってベンチに固定された出力ファイバピグテール１５４に光を結合する。

【0074】

図４Ｂは、増幅段を備えた別の光ポンピングチューナブルＶＣＳＥＬ掃引光源モジュールを示す。これは、図４Ａに示す実施形態と構造および動作が類似しているので、ここでも、その説明を適用する。

【0075】

違いは、ポンプ１６０がベンチ１４０の上で、パッケージ１４４の中に統合されていることである。具体的には、ポンプチップ１９０がポンプサブマウント１９２に取り付けられ、次いで、ポンプサブマウント１９２が、ベンチに取り付けられている。

【0076】

ファラデー分離であれ、あるいは幾何学的分離であれ、ポンプ分離が非常に効果的であっても、ポンプはそれ自体でノイズが多い可能性があることに留意すべきである。振幅ノイズ、周波数ノイズ、またはジョイントの振幅／周波数ノイズが問題になる可能性がある。上述のようなダイオードレーザは、最も実用的なポンプ光源であるが、自然放出によって駆動され、緩和振動によって成形される自然な振幅・周波数ノイズを有する［非特許文献１５］。ファブリ・ペロー・ダイオードレーザは、モードホッピングノイズを有し得る。ＤＦＢ（分布フィードバックレーザ）、ＤＢＲ（分布ブラッグ反射レーザ）、離散モードレーザ［非特許文献１６，１７］などの単一周波数ポンプによって、この問題を回避できる。体積ブラッググレーティング安定化レーザは別の候補である［非特許文献１８，１９，２０］

【0077】

したがって、一実施形態では、体積ブラッググレーティング（ＶＢＧ）１９４がポンプチップ１９０とダイクロイックミラー１３２との間に追加された。具体的には、ＹＢＧは、図示のように、発散ビームのレンズＬ４の前、またはコリメートされたビームのレンズＬ４の後ろに追加され得る。

【0078】

あるいは、適切な角度のＶＢＧを、ＷＤＭダイクロイックミラー１３２の一体部分として追加することもできる。この最後の構成は、垂直でない入射角に対して適切な角度でＷＤＭ基板内にＶＢＧを製造することを必要とする。ＶＢＧは、また、光共振器の長さを短縮する（波長安定化のために、より有利な縦モードの間隔を広くすることができる）手段としても、アセンブリ全体のサイズを小さくする手段としても、光学列１２２内の第一の結合レンズであるレンズＡ（例えば、ＧＲＩＮレンズ、ガラス非球面レンズ）の一体部分として、製造され得る。

【0079】

チューナブルＶＣＳＥＬの低ノイズ光ポンピングのために、これらのアイデアを利用することができる多くのパッケージ構成が存在する。重要なアイデアは、（１）幾何学的なポンプ分離、（２）単一周波数ポンピング（ＤＦＢ、ＤＢＲ、離散モード、またはＶＢＧ安定化レーザを使用）、（３）ＳＬＥＤを使用した広帯域ポンピング、（４）コヒーレンス崩壊時にＦＢＧ安定化レーザを使用したポンピング、および（５）ＶＣＳＥＬからの小さなフィードバックにより、コヒーレンス崩壊時に標準ピグテールレーザ（ＦＢＧなし）を使用したポンピングである。

【0080】

図５は、上述の光ポンピングチューナブルＶＣＳＥＬ掃引光源モジュール１００に含まれるための１つの例示的なＭＥＭＳチューナブルＶＣＳＥＬ１１５を示す。

【0081】

ＭＥＭＳチューナブルＶＣＳＥＬ１１５は、光学利得／ボトムミラー利得基板１１６に結合されたＭＥＭＳチューナブルミラーダイまたはデバイス１３０を備え、また、これは、半ＶＣＳＥＬとしても知られている。

【0082】

より詳細には、ＭＥＭＳチューナブルミラー１１５は、支持体として機能するハンドルウェーハ材料２１０を備える。現在、ハンドルは、ドープされたシリコンで作られている。

【0083】

光学膜層またはデバイス層２１２がハンドルウェーハ材料２１０に追加される。通常、シリコンオンアイソレータ（ＳＯＩ）ウェーハが使用される。膜構造２１４は、この光学膜層２１２で形成される。現在の実装では、膜層２１２は、透過光の自由キャリア吸収を最小限に抑えるために、抵抗率＞１Ω・ｃｍ、キャリア濃度＜５×１０１５ｃｍ－３で低ドープされたシリコンである。電気的接触の場合、膜層の表面は、通常、イオン注入でさらにドープされる。

【0084】

製造中、絶縁層２１６は、犠牲／解放層として機能し、これは、ハンドルウェーハ材料２１０から膜構造２１４を解放するために部分的に除去される。次に、動作中に、絶縁層２１６の残りの部分は、パターン化されたデバイス層２１２とハンドル材料２１０との間で、電気的分離を提供する。

【0085】

現在の実施形態では、膜構造２１０は、本体部分２１８を含む。デバイス１１５の光軸は、この本体部分２１８を同心円状に通過し、膜層２１２によって規定される平面に直交する。この本体部分２１８の直径は、好ましくは、３００～６００μｍであり、現在は、約５００μｍである。

【0086】

テザー２２０（図示の例では４つのテザー）は、デバイス層２１２に作製された弧状スロット２２５によって定義される。テザー２２０は、本体部分２１８から、テザー２２０が終端するリングを含む外側部分２２２まで半径方向に延びる。現在の実施形態では、スパイラルテザーパターンが使用されている。

【0087】

膜ミラードット２５０は、膜構造２１０の本体部分２１８上に配置される。いくつかの実施形態では、膜ミラー２５０は、光学的に湾曲して光学的に凹面の光学要素を形成し、それによって湾曲したミラーレーザ共振器を形成する。他の場合には、膜ミラー２５０は、フラットミラーであるか、あるいは場合によっては凸面でさえある。

【0088】

湾曲した膜ミラー２５０が望まれる場合、この湾曲は、本体部分２１８にくぼみを形成し、次に、そのくぼみの上にミラー２５０を形成する１つまたは複数の材料層を堆積させることによって作成することができる。他の例では、膜ミラー２５０は、大量の圧縮材料を用いて、堆積することができ、その応力が、膜ミラーに湾曲をもたらすことになる。

【0089】

膜ミラードット２５０は、好ましくは、反射誘電体ミラースタックである。いくつかの例では、それは、ＶＣＳＥＬ１１５で生成されるレーザ光の波長に対して規定された反射率、例えば、１～１０％を提供するダイクロイックミラーフィルタである。一方、光学ドット２５０は、半ＶＣＳＥＬデバイス１１６内の活性領域を光ポンピングするために使用されるポンプ光１１２の波長を透過する。

【0090】

図示の実施形態では、３つの金属パッド２３４を、膜デバイス１１０の近位側に堆積する。これらは、例えば、半ＶＣＳＥＬデバイス１１６を膜デバイス１３０の近位面に、はんだ付けまたは熱圧着結合するために使用される。また、上部パッドは、半ＶＣＳＥＬデバイス１１６への電気的接続を提供する。

【0091】

３つのワイヤ結合パッド３３４Ａ、３３４Ｂ、および３３４Ｃも提供される。左側のＶＣＳＥＬ電極ワイヤ結合パッド３３４Ａは、金属パッド２３４への電気的接続を提供するために使用される。一方、右側の膜ワイヤ結合パッド２３４Ｂは、膜層２１２、したがって、膜構造への電気的接続を提供するために使用される。最後に、ハンドルワイヤ結合パッド３３４Ｃは、ハンドルウェーハ材料２１０への電気的接続を提供するために使用される。

【0092】

半ＶＣＳＥＬデバイス１１６は、一般に、任意選択の反射防止コーティング４１４と、好ましくは単一または複数の量子井戸構造を有する活性領域４１８とを備える。キャップ層は、反射防止コーティング４１４（存在する場合）と活性領域４１８との間に使用することができる。キャップ層は、ＡＲコーティングおよび／または空気との界面での表面／界面効果から活性領域を保護する。レーザ共振器のバックミラー４１６は、分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）ミラーによって定義される。最後に、ＧａＡＳなどのＶＣＳＥＬスペーサー４１５は、基板および機械的支持体として機能する。

【0093】

ＶＣＳＥＬデバイス１１６の活性領域４１８の材料系は、所望のスペクトル動作範囲に基づいて選択される。一般的な材料系は、ＩＩＩ－Ｖ半導体材料をベースとし、例えば、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓなどの二元材料、またＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＡｌＧａＩｎＡｓＳｂ、ＡｌＡｓＳｂ、ＩｎＧａＳｂ、ＩｎＡｓＳｂ、およびＩｎＧａＡｓＳｂなどの三元合金、四元合金、五元合金などである。まとめると、これらの材料系は、約４００ナノメートル（ｎｍ）～２０００ｎｍまでの動作波長をサポートする。これには、数マイクロメートルの波長に及ぶより長い波長範囲が含まれる。半導体量子井戸および量子ドット利得領域は、通常、特に広い利得およびスペクトル発光帯域幅を得るために使用される。

【0094】

好ましい実施形態では、ＭＥＭＳチューナブルＶＣＳＥＬ１１５によって生成される光の偏光は、好ましくは制御され、少なくとも安定化される。一般に、このクラスのデバイスには、直線偏光を放射する円筒形共振器がある。通常、光は結晶方向に沿って偏光され、これらの方向の１つは、通常、他の方向よりも強くなる。同時に、偏光の方向は、レーザ電流またはポンピングレベルによって変化する可能性があり、動作は、しばしば、ヒステリシスを示す。

【0095】

分極を制御するために、異なるアプローチをとることができる。一実施形態では、偏光選択ミラーを使用する。別の例では、非円筒形共振器を使用する。さらに別の実施形態では、電気ポンピングを使用する場合、非対称電流注入を使用する。さらに他の例では、活性領域基板は、非対称の応力、歪み、熱流束、または光エネルギー分布をもたらすトレンチまたは材料層を含み、指定された安定した偏光軸に沿って偏光を安定させるために使用される。さらに別の例では、非対称の機械的応力をＶＣＳＥＬデバイス１１６に加える。

【0096】

レーザ共振器のもう一方の端部を定義するのは、半ＶＣＳＥＬデバイス１１６に形成されるリアミラー４１６である。一例では、これは、活性領域４１８に隣接する層であり、屈折率の不連続性を提供し、これにより、光の一部、例えば、１～１０％が反射して共振器に戻る。他の例では、リアミラー１１６は、光の９０％以上を反射してレーザ共振器に戻す高反射層である。

【0097】

さらに他の例では、リアＶＣＳＥＬ分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）ミラー４１６は、レーザ１１５で生成されるレーザ光の波長に対して規定された反射率、例えば、１～１００％を提供するダイクロイックミラーフィルタである。一方、リアミラー１１６は、ＶＣＳＥＬデバイス１１６の活性領域を光ポンピングするために使用される光の波長を透過する。こうして、ＶＣＳＥＬデバイス１１２がポンプ光の入力ポートとして機能することが可能になる。

【0098】

図５は、Ａ－Ａに沿った断面におけるＭＥＭＳチューナブルＶＣＳＥＬ１１５を概略的に示すことで、近位側静電共振器および遠位側静電共振器２２４を示している。

【0099】

ハンドルウェーハ材料２１０を通る光学ポート２４０は、一般に、ポート開口部２４６で終わる内向きに傾斜した側壁２４４を有する。その結果、ハンドルウェーハ２１０の遠位側を通して見ると、膜構造２１４の本体部分２１８が観察される。ポートは、好ましくは、膜ミラードット２５０と同心である。さらに、本体部分２１８の裏側は、いくつかの例では、膜裏側ＡＲコーティング１１９でコーティングされている。このＡＲコーティング１１９は、ポンプ光１１２のレーザ共振器への結合および／またはレーザ光１３４の共振器からの結合を容易にするために使用される。

【0100】

絶縁層２１６の厚さは、遠位側静電共振器２２４の静電共振器長さを規定する。現在、絶縁層２１６は、３．０～６．０μｍの厚さである。一般的な経験則では、静電要素は、静電共振器の距離の３分の１以下でチューニングできる。結果として、一実施形態では、本体部分２１８、したがって、ミラー光学コーティング２３０は、遠位方向に（すなわち、ＶＣＳＥＬデバイス１１２から離れて）１～３μｍの間で偏向され得る。

【0101】

半ＶＣＳＥＬデバイス１１６が膜デバイス１３０にどのように結合されるかに関する詳細も示される。ＭＥＭＳデバイス結合パッド２３４は、ＶＣＳＥＬ近位側静電共振器電極金属４２２に結合する。これらの金属層は、電気的に絶縁されている。具体的には、ＭＥＭＳデバイス結合パッド２３４は、ＭＥＭＳデバイス結合パッド分離酸化物２３６によって、膜層２１２から分離されている。ＶＣＳＥＬ近位側静電共振器電極金属４２２は、ＶＣＳＥＬ分離酸化物層１２８によって、ＶＣＳＥＬデバイスの残りの部分から分離されている。ＶＣＳＥＬ近位側静電共振器電極金属４２２も、ＶＣＳＥＬ分離酸化物層１２８も、それらがレーザの光共振器の自由空間部分２５２の領域に延在しないので、光学動作を妨害しない。

【0102】

遠位側静電共振器２２４および近位側静電共振器２２６は、膜構造２１４のいずれかの側に配置される。具体的には、遠位側静電共振器２２４は、ハンドルウェーハ材料２１０と、膜層２１２の懸架部分である膜構造２１４との間に作成される。ハンドルウェーハ材料２１０と膜層２１２との間の電位は、層間に静電引力を生成し、膜構造２１０をハンドルウェーハ材料２１０に向かって引っ張る。一方、近位側静電共振器２２６は、膜構造２１０とＶＣＳＥＬ近位側静電共振器電極金属４２２との間に作成される。膜層２１２とＶＣＳＥＬ近位側静電共振器電極金属４２２との間の電位は、層間に静電引力を生成し、膜構造２１０をＶＣＳＥＬデバイス１１２に向かって引っ張る。

【0103】

一般に、デバイスの光軸に沿って測定される近位側静電共振器２２６のサイズは、結合金属の厚さ、ＶＣＳＥＬ近位側静電共振器電極金属４２２およびＭＥＭＳデバイス結合パッド２３４の厚さ、ならびにＶＣＳＥＬ分離酸化物層１２８およびＭＥＭＳデバイス結合パッド分離酸化物２３６の厚さによって規定される。

【0104】

最小酸化物厚さは、必要な電圧分離によって決定される。酸化膜破壊は、公称１０００Ｖ／μｍである。したがって、２００Ｖの絶縁の場合、２０００Ａになり、これは、マージンのために２倍にすることが望ましい。したがって、ＶＣＳＥＬ分離酸化物層１２８およびＭＥＭＳデバイス結合パッド分離酸化物２３６の層の厚さは、４０００Ａよりも大きい。

【0105】

現在の金属結合の厚さは、６０００Ａ（各層）であり、結合中は、約３０００Ａに圧縮される。これに基づくと、近位側静電共振器２２６の最小サイズは０．８５μｍである。

【0106】

この最小静電ギャップ点において、膜ミラードット２５０が１．７μｍの厚さである場合、ゼロ光学ギャップが生じる。

【0107】

光学ギャップを大きくするために、共振器の動作に影響を与えることなく、ＶＣＳＥＬ分離酸化物層１２８の厚さを大きくすることができる。

【0108】

図１Ａおよび図１Ｂに関して論じたポンプ分離のデフォーカス法において、デフォーカスは、利得基板または半ＶＣＳＥＬ１１６の表面１１６Ｓに対するものであることに留意されたい。この内部表面の位置は、図６に最もよく示されている。

【0109】

同様の流れにおいて、ポンプビーム１１２の角度θは、図６に示すように、表面１１６Ｓに対して測定される。

【0110】

本発明について、その好ましい実施形態を参照して特に図示して、説明してきたが、当業者は、添付の特許請求の範囲に含まれる本発明の範囲から逸脱することなく、形態および詳細の様々な変更を行うことができることを理解されるべきである。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】