JP6285659B2 - 波長可変光源 - Google Patents

Description

本発明は、波長可変光源に関する。

従来、波長可変光源は、波長多重通信用の通信用レーザとして用いられ、特定波長にチューニングして使用されていた。波長可変光源は、高効率化、高精度化、小型化、高速化が可能であり、シンプルな分光分析器や断層画像取得装置等の用途にも利用可能であるものとして注目されつつある。このような波長可変光源に関する技術が、特許文献１及び特許文献２に記載されている。

特許文献１には、小型で製造が容易であり、且つ広範な波長可変範囲で高出力を得ることが可能な波長可変レーザが記載されている。この波長可変レーザは、１個のレーザ素子及び一対の反射鏡により構成された外部共振器と、外部共振器内の光路上に光路に対して傾けて配置された透過ファブリペロ干渉フィルタと、を備えている。この透過ファブリペロ干渉フィルタは、マイクロマシン技術で形成したファブリペロ型の透過ファブリペロ干渉フィルタであり、２枚の薄膜ミラー間のギャップを制御して透過させる波長を変化させる。透過ファブリペロ干渉フィルタを透過する波長を制御することにより、波長可変レーザから出射される光の発振波長を変化させることができる。

特許文献２には、広範な波長可変帯域を有する発光装置が記載されている。この発光装置は、波長帯域が夫々異なる複数の面発光レーザと、これら波長帯域を合せた全域を波長可変帯域として光の波長を可変制御する制御部と、を備えている。各面発光レーザへ供給される電流量を制御することにより、面発光レーザから照射される光の波長を変化させることができる。

特許第３４５０１８０号公報 特開２００９−１６３７７９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された波長可変レーザでは、波長可変レーザの出射光の波長帯域はレーザ素子から出射される光の波長帯域により決定される。したがって、波長可変レーザの出射光の波長帯域を、レーザ素子から出射される光の波長帯域以上に拡大することができない。また、上記特許文献２に記載された発光装置では、面発光レーザへ供給される電流量を制御するため、面発光レーザの動作状態が一定でない。したがって、出射光の光特性が安定しないおそれがある。

そこで、本発明は、出射光の光特性を安定化すると共に出射光の波長帯域を拡大することが可能な波長可変光源を提供することを目的とする。

本発明の波長可変光源は、第１波長帯域を有する第１光を増幅する第１レーザ媒質と、第１レーザ媒質と光共振器を構成する第１全反射ミラー及び第１部分反射ミラーと、第２波長帯域を有する第２光を増幅する第２レーザ媒質と、第２レーザ媒質と光共振器を構成する第２全反射ミラー及び第２部分反射ミラーと、一対の第１ミラーを有し、第１光の第１光路上における第１レーザ媒質と第１部分反射ミラーとの間の位置であり且つ第２光の第２光路上における第２レーザ媒質と第２部分反射ミラーとの間の位置である第１位置において、第１光及び第２光を選択的に透過及び反射させる第１ファブリペロ干渉フィルタと、一対の第２ミラーを有し、第１光路上における第１レーザ媒質と第１ファブリペロ干渉フィルタとの間の位置であり且つ第２光路上における第２レーザ媒質と第１ファブリペロ干渉フィルタとの間の位置である第２位置において、第１光及び第２光を選択的に透過及び反射させる第２ファブリペロ干渉フィルタと、第１ファブリペロ干渉フィルタの一方の第１ミラー及び第２ファブリペロ干渉フィルタの一方の第２ミラーを連動して動作させる第１駆動機構と、第２ファブリペロ干渉フィルタの他方の第２ミラーを動作させる第２駆動機構と、を備える。

この波長可変光源は、波長帯域が一致していない異なる光を増幅する第１レーザ媒質及び第２レーザ媒質を備えている。波長可変光源の出射光の波長帯域は、それぞれのレーザ媒質で増幅される光の波長帯域をあわせたものとなるため、波長可変光源の出射光の波長帯域を拡大することができる。また、第１駆動機構が一方の第１ミラーと一方の第２ミラーを連動して動作させ、第２駆動機構が他方の第２ミラーを駆動させるため、第１ファブリペロ干渉フィルタを透過する波長と第２ファブリペロ干渉フィルタを透過する波長を等しくしたり異ならせたりすることができる。第１ファブリペロ干渉フィルタ及び第２ファブリペロ干渉フィルタを透過する波長の組み合わせにより、第１レーザ媒質を含む光共振器と第２レーザ媒質を含む光共振器とが選択的に構成される。このため、第１レーザ媒質及び第２レーザ媒質の動作状態を一定に保ったままで発振させるレーザ媒質を切り替えることができる。したがって、波長可変光源は、出射光の光特性を安定化すると共に出射光の波長帯域を拡大することができる。

本発明の波長可変光源は、一対の第１ミラー間の第１ギャップ及び一対の第２ミラー間の第２ギャップが周期的に変化するように、第１駆動機構を制御する制御部を更に備えてもよい。ファブリペロ干渉フィルタを透過する波長は、ファブリペロ干渉フィルタを構成する一対のミラー間のギャップに基づいている。これにより第１ファブリペロ干渉フィルタを透過する波長と第２ファブリペロ干渉フィルタを透過する波長が周期的に変化されるため、波長可変光源の出射光の波長を周期的に変化させることができる。

本発明の波長可変光源では、制御部は、第１駆動機構の共振周波数で一方の第１ミラー及び一方の第２ミラーを往復動作させてもよい。この制御によれば、第１ミラー及び第２ミラーが第１駆動機構の共振周波数で動作されるため、第１ミラーと第２ミラーを所定振幅で駆動するために必要なエネルギーが抑制され、高効率且つ高周波で第１ミラーと第２ミラーを駆動することができる。

本発明の波長可変光源では、制御部は、第２ミラーの状態が、第２ギャップが第１ギャップと異なる第１状態と、第２ギャップが第１ギャップと等しい第２状態と、に切り替わるように、第２駆動機構を制御してもよい。この制御によれば、第２ギャップが第１ギャップと異なる第１の状態では、第２ファブリペロ干渉フィルタを透過する波長を、第１ファブリペロ干渉フィルタを透過する波長と異ならせることができる。一方、第２ギャップが第１ギャップと等しい第２の状態では、第２ファブリペロ干渉フィルタを透過する波長を、第１ファブリペロ干渉フィルタを透過する波長と等しくすることができる。

本発明の波長可変光源では、第１ファブリペロ干渉フィルタ、第２ファブリペロ干渉フィルタ、第１駆動機構、及び第２駆動機構は、同一の半導体基板に形成されていてもよい。この構成は、半導体基板に機械的構造が作り込まれた、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスの構成である。この構成によれば、第１ファブリペロ干渉フィルタ、第２ファブリペロ干渉フィルタ、第１駆動機構及び第２駆動機構が半導体プロセスにより半導体基板に形成されるため、これらが精度良く位置決めされた構成を容易に製造することができる。

本発明の波長可変光源は、第１光路上における第１レーザ媒質と第２ファブリペロ干渉フィルタとの間の位置において、第１光をコリメートする第１光学部品と、第２光路上における第２レーザ媒質と第２ファブリペロ干渉フィルタとの間の位置において、第２光をコリメートする第２光学部品と、を更に備えてもよい。この構成によれば、第１レーザ媒質で増幅された第１光と第２レーザ媒質で増幅された第２光とを効率良く利用することができる。

本発明によれば、出射光の光特性を安定化すると共に出射光の波長帯域を拡大することが可能な波長可変光源が提供される。

第１実施形態の波長可変光源の基本構成を示す図である。 図１の波長可変光源の光共振器の基本構成を示す図である。 図１の波長可変光源における出射光の波長帯域、第１波長帯域及び第２波長帯域の関係を示す図である。 図１の波長可変光源における発振状態を示す表である。 図１の波長可変光源における第１発振状態（ａ）、及び第２発振状態（ｂ）を示す図である。 図１の波長可変光源の第１駆動機構及び第２駆動機構に入力される制御信号の時間変化（ａ）、並びに第１ファブリペロ干渉フィルタ及び第２ファブリペロ干渉フィルタを透過する波長の時間変化（ｂ）を示すグラフである。 図１の波長可変光源における第１発振状態（ａ）、及び第２発振状態（ｂ）を示す図である。 第１実施形態の波長可変光源の具体的構成の断面図である。 図８の波長可変光源の要部断面図である。 図８の波長可変光源の平面図である。 図８の波長可変光源のブラッグミラーの波長特性（ａ）、及びファブリペロ干渉フィルタの波長特性（ｂ）を示すグラフである。 図８の波長可変光源における第１発振状態を示す図である。 図８の波長可変光源における第２発振状態を示す図である。 第２実施形態の波長可変光源の具体的構成の平面図である。 図１４のＡ−Ａ線に沿った端面図である。 図１４のＢ−Ｂ線に沿った端面図である。 変形例１の波長可変光源の基本構成を示す図である。 変形例１の波長可変光源の具体的構成における第１発振状態を示す図である。 変形例１の波長可変光源の具体的構成における第２発振状態を示す図である。 変形例１の波長可変光源の具体的構成における第３発振状態を示す図である。 変形例２の波長可変光源の基本構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
＜波長可変光源の基本構成＞
まず、波長可変光源の基本構成について説明する。図１に示されるように、波長可変光源１Ａは、レーザ発振型の波長可変レーザ光源である。波長可変光源１Ａから出射される出射光Ｌｏｕｔは所定の波長帯域ＢＬと所定の波長間隔Δλとを有している。波長可変光源１Ａは、第１光共振器Ｒ１、第２光共振器Ｒ２、第３光共振器Ｒ３及び光制御器Ｃを備えている。

第１光共振器Ｒ１は、第１波長帯域Ｂ１（Ｂ１＝λ１−１〜λ１−２）を有する第１光Ｌ１を出射するものである。この第１波長帯域Ｂ１は出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬの一部をなす（図３参照）。第１光共振器Ｒ１は、第１レーザ媒質Ｍ１と、全反射ミラー（第１全反射ミラー）Ｋ１Ａと、ハーフミラー（第１部分反射ミラー）Ｋ２とにより構成されている。第１光共振器Ｒ１は、第１光Ｌ１の第１光路ＯＰ１を形成している。ハーフミラーＫ２で反射されて全反射ミラーＫ１Ａに到達した第１光Ｌ１の波長が、第１レーザ媒質Ｍ１のゲイン帯域内であるとき、第１光Ｌ１は全反射ミラーＫ１ＡとハーフミラーＫ２との間で発振し、ハーフミラーＫ２から出射光Ｌｏｕｔが出射される。

第１レーザ媒質Ｍ１は、第１波長帯域Ｂ１を有する第１光Ｌ１を出射及び増幅する。また、第１レーザ媒質Ｍ１のゲイン帯域は第１波長帯域Ｂ１と等価である。全反射ミラーＫ１Ａは、第１光路ＯＰ１上において第１レーザ媒質Ｍ１の光出射面Ｍ１ａの反対側に配置されている。全反射ミラーＫ１Ａは、第１波長帯域Ｂ１の第１光Ｌ１を反射するものであり、理想的には第１波長帯域Ｂ１において反射率は１００％であるが、必ずしも１００％である必要はない。全反射ミラーＫ１Ａは、第１レーザ媒質Ｍ１と一体であってもよいし、第１レーザ媒質Ｍ１の光出射面Ｍ１ａと反対側の面から離間して配置されてもよい。波長可変光源１Ａは、第１光共振器Ｒ１を構成するために、後述するファブリペロ干渉フィルタを用いている。このため、第１レーザ媒質Ｍ１へ第１光Ｌ１を戻すためにハーフミラーＫ２が第１光路ＯＰ１上に配置されている。ハーフミラーＫ２は、第１波長帯域Ｂ１を含む波長帯域において、全反射ミラーＫ１Ａよりも低い反射率を有している。

第２光共振器Ｒ２は、第１光共振器Ｒ１とは異なる第２波長帯域Ｂ２（λ２−１〜λ２−２）を有する出射光Ｌｏｕｔを出射するものである。この第２波長帯域Ｂ２は出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬの一部をなす（図３参照）。第２光共振器Ｒ２は、第２レーザ媒質Ｍ２と、全反射ミラー（第２全反射ミラー）Ｋ１Ｂと、ハーフミラー（第２部分反射ミラー）Ｋ２とにより構成されている。第２光共振器Ｒ２は、第２光Ｌ２の第２光路ＯＰ２を形成している。ハーフミラーＫ２で反射されて全反射ミラーＫ１Ｂに到達した第２光Ｌ２の波長が、第２レーザ媒質Ｍ２のゲイン帯域内であるとき、第２光Ｌ２は全反射ミラーＫ１ＢとハーフミラーＫ２との間で発振し、ハーフミラーＫ２から出射光Ｌｏｕｔが出射される。

第２レーザ媒質Ｍ２は、第２波長帯域Ｂ２を有する第２光Ｌ２を出射及び増幅する。また、第２レーザ媒質Ｍ２のゲイン帯域は第２波長帯域Ｂ２と等価である。全反射ミラーＫ１Ｂは、第２光路ＯＰ２上において第２レーザ媒質Ｍ２の光出射面Ｍ２ａの反対側に配置され、第２波長帯域Ｂ２の第２光Ｌ２を反射する。

ここで、図２に示されるように、全反射ミラーＫ１Ａ，Ｋ１ＢからハーフミラーＫ２までの光路長ＰＬは、波長間隔Δλ毎に、波長間隔Δλの範囲内で波長の整数倍以上となる距離に設定される。例えば、出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬの中心波長λｃが１μｍであり波長間隔Δλが０．１ｎｍである場合、光の波長が０．９９９９μｍでも発振可能とするために、光路長ＰＬが１０ｍｍ以上に設定される。

出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬ、第１光Ｌ１の第１波長帯域Ｂ１、第２光Ｌ２の第２波長帯域Ｂ２の関係について説明する。図３に示されるように、第１波長帯域Ｂ１と第２波長帯域Ｂ２とは、互いに異なっている。例えば、第１波長帯域Ｂ１が短波長側の帯域（λ１−１〜λ１−２）であり、第２波長帯域Ｂ２が長波長側の帯域（λ２−１〜λ２−２）であるとする。第１波長帯域Ｂ１の最も長い波長（λ１−２）は、第２波長帯域Ｂ２の最も短い波長（λ２−１）と同じである（図３（ａ）参照）。また、第１波長帯域Ｂ１の最も長い波長（λ１−２）は、第２波長帯域Ｂ２の最も短い波長（λ２−１）より長くてもよい（図３（ｂ）参照）。すなわち、第１波長帯域Ｂ１と第２波長帯域Ｂ２は、一部の帯域が重複してもよい。そして、出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬは、第１波長帯域Ｂ１と第２波長帯域Ｂ２とを合わせた第１波長帯域Ｂ１の最も短い波長（λ１−１）から、第２波長帯域Ｂ２の最も長い波長（λ２−２）までの帯域（λ１−１〜λ２−２）になる。

再び図１に示されるように、光制御器Ｃは、出射光Ｌｏｕｔが有する波長を掃引するための第１ファブリペロ干渉フィルタＦＰ１（以下「第１フィルタＦＰ１」という）と、第１レーザ媒質Ｍ１の第１光Ｌ１及び第２レーザ媒質Ｍ２の第２光Ｌ２を選択的に反射又は透過して第１フィルタＦＰ１に導く第２ファブリペロ干渉フィルタＦＰ２（以下「第２フィルタＦＰ２」という）と、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１を制御するための第１駆動機構Ａ１と、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２を制御するための第２駆動機構Ａ２と、第１駆動機構Ａ１と第２駆動機構Ａ２を制御するための駆動制御部（制御部）ＤＣと、を有している。

第１フィルタＦＰ１は、第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２に含まれる特定波長の光を選択的に透過及び反射させてハーフミラーＫ２に導く。ファブリペロ型の波長選択フィルタは、２枚のミラーが並行に配置された構成を有し、それぞれのミラーには屈折率の異なる膜を交互に並べたブラッグミラーが利用されている。第１フィルタＦＰ１は、一対の第１ミラーＳ１ａ，Ｓ１ｂを有している。第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１は第１ミラーＳ１ａ，Ｓ１ｂ間の第１ギャップＧ１により規定される。ここで、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１は、λｐ１＝２×Ｇ１／ｍである。ｍは任意の整数である。

第１フィルタＦＰ１は、第１位置に配置されている。第１位置は、第１光路ＯＰ１上における第１レーザ媒質Ｍ１とハーフミラーＫ２との間の位置であり、且つ第２光路ＯＰ２上における第２レーザ媒質Ｍ２とハーフミラーＫ２との間の位置である。また、第１フィルタＦＰ１は、反射光を第１レーザ媒質Ｍ１及び第２レーザ媒質Ｍ２に戻さないために、第１光路ＯＰ１及び第２光路ＯＰ２に対して傾けて配置されている。第１光路ＯＰ１及び第２光路ＯＰ２と第１フィルタＦＰ１とのなす角度は、９０°からずれていればよく、例えば４５°である。

第２フィルタＦＰ２は、第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２に含まれる特定波長の光を選択的に透過及び反射させて第１フィルタＦＰ１に導く。第２フィルタＦＰ２は、一対の第２ミラーＳ２ａ，Ｓ２ｂを有し、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２は第２ミラーＳ２ａ，Ｓ２ｂ間の第２ギャップＧ２により規定される。ここで、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２は、λｐ２＝２×Ｇ２／ｍである。ｍは任意の整数である。

第２フィルタＦＰ２は、第２位置に配置されている。第２位置は、第１光路ＯＰ１上における第１レーザ媒質Ｍ１と第１フィルタＦＰ１との間の位置であり、且つ第２光路ＯＰ２上における第２レーザ媒質Ｍ２と第１フィルタＦＰ１との間の位置である。また、第２フィルタＦＰ２は、反射光を第２レーザ媒質Ｍ２に戻さないために、第２光路ＯＰ２の方向に対して傾けて配置されている。第２光路ＯＰ２と第２フィルタＦＰ２とのなす角度は、９０°からずれていればよく、例えば４５°である。

レンズ（第１光学部品）Ｐ１は、第１光路ＯＰ１上における第１レーザ媒質Ｍ１と第２フィルタＦＰ２との間の位置に配置されている。また、レンズ（第２光学部品）Ｐ２は、第２光路ＯＰ２上における第２レーザ媒質Ｍ２と第２フィルタＦＰ２との間の位置に配置されている。

第１駆動機構Ａ１は、第１フィルタＦＰ１の第１ミラーＳ１ａと、第２フィルタＦＰ２の第２ミラーＳ２ａとを連動して動作させる。第１駆動機構Ａ１は、フレームＦ１と駆動源Ｄ１とを有している。フレームＦ１は、２個のミラー接続端と、１個の駆動源接続端とを有している。それぞれのミラー接続端には第１ミラーＳ１ａ及び第２ミラーＳ２ａが接続され、駆動源接続端には駆動源Ｄ１が接続されている。第１駆動機構Ａ１は、第１フィルタＦＰ１の第１ギャップＧ１及び第２フィルタＦＰ２の第２ギャップＧ２が周期的に変化するように、第１ミラーＳ１ａ及び第２ミラーＳ２ａを動作させる。第１ギャップＧ１及び第２ギャップＧ２が変化すればよいので、第１ミラーＳ１ａ及び第２ミラーＳ２ａを動作させる方向は問わない。第１ミラーＳ１ａ及び第２ミラーＳ２ａは、第１光路ＯＰ１及び第２光路ＯＰ２と直交する方向に動作させてもよいし、第１光路ＯＰ１及び第２光路ＯＰ２の方向に動作させてもよい。

第２駆動機構Ａ２は、第２フィルタＦＰ２の他方の第２ミラーＳ２ｂを動作させる。第２駆動機構Ａ２は、フレームＦ２と駆動源Ｄ２とを有している。フレームＦ２は、一端側に第２ミラーＳ２ｂが接続され、他端側に駆動源Ｄ２が接続されている。第２ミラーＳ２ｂは、第２ギャップＧ２が第１ギャップＧ１と等しい第１の状態と、第２ギャップＧ２が第１ギャップＧ１と異なる第２の状態とに切り替わるように、動作される。

駆動制御部ＤＣは、第１駆動機構Ａ１と第２駆動機構Ａ２に制御信号を入力して、これらを制御する。すなわち、駆動制御部ＤＣは、第１駆動機構Ａ１と第２駆動機構Ａ２を制御することにより、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２を制御する。以下、駆動制御部ＤＣによる第１フィルタＦＰ１と第２フィルタＦＰ２の具体的な制御について説明する。

図４に示されるように、第１レーザ媒質Ｍ１が発振する場合は第１発振状態である。第１発振状態は、第１フィルタＦＰ１が第１波長帯域Ｂ１に含まれる波長の光を透過し、第２フィルタＦＰ２が第１波長帯域Ｂ１に含まれる波長の光を反射する（透過しない）状態であり、且つ第１レーザ媒質Ｍ１のゲイン帯域と第１波長帯域Ｂ１とが重複する状態である。この第１発振状態では、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２とが異なっている。駆動制御部ＤＣは、第１フィルタＦＰ１が第１波長帯域Ｂ１の光を透過するように第１ギャップＧ１を制御する。また、駆動制御部ＤＣは、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２が第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と異なるように、第２ミラーＳ２ｂを第１状態に制御する。

図５（ａ）に示されるように、第１発振状態では、第１レーザ媒質Ｍ１、全反射ミラーＫ１Ａ及びハーフミラーＫ２により第１光共振器Ｒ１が形成されている。まず、第１レーザ媒質Ｍ１を発振させるためには、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１が、第１レーザ媒質Ｍ１のゲイン帯域に含まれている必要がある。ゲイン帯域は、第１波長帯域Ｂ１（λ１−１〜λ１−２）であるとする。そして、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２は、λｐ１とは異なる値に設定される。この設定により、第２フィルタＦＰ２では波長λｐ１の光が必ず反射されることになる。したがって、第１光Ｌ１に含まれる波長λｐ１の光は、第２フィルタＦＰ２で反射された後に、第１フィルタＦＰ１で透過されてハーフミラーＫ２で反射され、逆の経路を辿って全反射ミラーＫ１Ａに到達する。したがって、全反射ミラーＫ１ＡとハーフミラーＫ２との間で第１光共振器Ｒ１が形成されるので、第１レーザ媒質Ｍ１が発振して波長λｐ１の出射光Ｌｏｕｔが出射される。なお、第１発振状態では、第２レーザ媒質Ｍ２の第２光Ｌ２は、光の一部又は全部が第２フィルタＦＰ２で反射される。

また、図４に示されるように、第２レーザ媒質Ｍ２が発振する場合は第２発振状態である。第２発振状態は、第１フィルタＦＰ１が第２波長帯域Ｂ２に含まれる波長の光を透過し、第２フィルタＦＰ２が第２波長帯域Ｂ２に含まれる波長の光を透過する状態であり、且つ第２レーザ媒質Ｍ２のゲイン帯域と第２波長帯域Ｂ２とが重複する状態である。この第２発振状態では、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２が第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と等しい。駆動制御部ＤＣは、第１フィルタＦＰ１が第２波長帯域Ｂ２に含まれる波長の光を透過するように第１ギャップＧ１を制御する。また、駆動制御部ＤＣは、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２が第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と等しくなるように、第２ミラーＳ２ｂを第２状態に制御する。

図５（ｂ）に示されるように、第２発振状態では、第２レーザ媒質Ｍ２、全反射ミラーＫ１Ｂ及びハーフミラーＫ２により第２光共振器Ｒ２が形成されている。まず、第２レーザ媒質Ｍ２を発振させるためには、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１が、第２レーザ媒質Ｍ２のゲイン帯域に含まれている必要がある。ゲイン帯域は、第２波長帯域Ｂ２（λ２−１〜λ２−２）である。そして、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２は、波長λｐ１と等しい値に設定される。この設定により、第２フィルタＦＰ２では波長λｐ１の第２光Ｌ２が透過され、この第２光Ｌ２は第１フィルタＦＰ１で透過されることになる。したがって、第２光Ｌ２に含まれる波長λｐ１の光は、第２フィルタＦＰ２を透過した後に、第１フィルタＦＰ１を透過してハーフミラーＫ２で反射され、逆の経路を辿って全反射ミラーＫ１Ｂに到達する。したがって、全反射ミラーＫ１ＢとハーフミラーＫ２との間で第２光共振器Ｒ２が形成されるので、第２レーザ媒質Ｍ２が発振して波長λｐ１の出射光Ｌｏｕｔが出射される。

なお、第２状態においては、第２フィルタＦＰ２の第２ギャップＧ２が第１フィルタＦＰ１の第１ギャップＧ１と等しくなるように、第１駆動機構Ａ１と第２駆動機構Ａ２とを、協調して動作させる。また、第１レーザ媒質Ｍ１の第１光Ｌ１は、第２波長帯域Ｂ２の光の一部又は全部が第２フィルタＦＰ２で反射された後に、第１フィルタＦＰ１で全て反射される。

なお、図４に示されるように、第１フィルタＦＰ１を透過する帯域Ｂ１及び第２フィルタＦＰ２を透過する帯域Ｂ２の組み合わせによれば、別の第１非発振状態及び第２非発振状態も取り得る。第１非発振状態は、第１フィルタＦＰ１が第２波長帯域Ｂ２に含まれる波長の光を透過し、第２フィルタＦＰ２が第２波長帯域Ｂ２に含まれる波長の光を反射する状態であるが、第１レーザ媒質Ｍ１のゲイン帯域と第２波長帯域Ｂ２とが重複しない状態である。また、第２非発振状態は、第１フィルタＦＰ１が第２波長帯域Ｂ２に含まれる波長の光を透過し、第２フィルタＦＰ２が第２波長帯域Ｂ２に含まれる波長の光を透過する状態であるが、第２レーザ媒質Ｍ２のゲイン帯域と第２波長帯域Ｂ２とが重複しない状態である。これら第１非発振状態及び第２非発振状態では、第１レーザ媒質Ｍ１と第２レーザ媒質Ｍ２は両方とも発振しないため、駆動制御部ＤＣは、これらの状態に第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１及び第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２を制御することはない。

図６（ａ）は、駆動制御部ＤＣから第１駆動機構Ａ１及び第２駆動機構Ａ２に入力される制御信号の時間変化を示す。縦軸は制御信号の電圧であり、横軸は時間である。グラフＧＰ１は第１駆動機構Ａ１に入力される制御信号を示し、グラフＧＰ２は第２駆動機構Ａ２に入力される制御信号を示す。また、図６（ｂ）は、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２の時間変化を示す。縦軸は透過波長であり、横軸は時間である。グラフＧＰ３は第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１を示し、グラフＧＰ４は第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２を示す。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されるように、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１の振幅（グラフＧＰ３）は、第１レーザ媒質Ｍ１の第１光Ｌ１の第１波長帯域Ｂ１と、第２レーザ媒質Ｍ２の光Ｌ２の第２波長帯域Ｂ２とを包含している。この波長帯域は、波長可変光源１Ａから出射される出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬに対応している（図３参照）。第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１は、第１駆動機構Ａ１に入力される制御信号（グラフＧＰ１）により実現される。なお、第１駆動機構Ａ１に入力される制御信号の周波数は、波長可変光源１Ａから出射される出射光Ｌｏｕｔの波長掃引速度に対応している。第１駆動機構Ａ１の動作制御は、制御信号の電圧に応じた比較的低速な動作であってもよい。また、第１駆動機構Ａ１の動作制御は、第１駆動機構Ａ１の共振周波数と一致する周波数の制御信号を印加することにより実現される比較的高速な共振動作であってもよい。

まず、駆動制御部ＤＣは、区間Ｚ１（ｔ０〜ｔ２）において第１駆動機構Ａ１に正弦波状の制御信号（Ｖ０〜Ｖ１）を入力し、第２駆動機構Ａ２に制御信号（Ｖ２）を入力する（図６（ａ）参照）。

第１フィルタＦＰ１では、固定された他方の第１ミラーＳ１ｂに対して一方の第１ミラーＳ１ａが離間し、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１はλ１−１からλ１−２へ変化する。すなわち、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１は徐々に長くなる。第２フィルタＦＰ２では、他方の第２ミラーＳ２ｂが制御信号（Ｖ２）に対応する位置に動作されて第１状態になる。そして、第１状態である他方の第２ミラーＳ２ｂに対して、一方の第２ミラーＳ２ａが往復動作する。この第２ミラーＳ２ａの動作は、第１フィルタＦＰ１の第１ミラーＳ１ａの動作と同期している。しかし、第２フィルタＦＰ２の第２ギャップＧ２は、第１フィルタＦＰ１の第１ギャップＧ１と等しくない。したがって、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２は、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１とは異なる値をもって変化する。したがって、区間Ｚ１では、第１発振状態が実現されている。

次に、駆動制御部ＤＣは、区間Ｚ２（ｔ２〜ｔ３）において、第１駆動機構Ａ１に正弦波状の制御信号（Ｖ１〜Ｖ３〜Ｖ１）を入力し、第２駆動機構Ａ２に制御信号（Ｖ１）を入力する。

第１フィルタＦＰ１では、固定された他方の第１ミラーＳ１ｂに対して一方の第１ミラーＳ１ａが離間した後に近接するように往復動作するため、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１はλ１−２（＝λ２−１）からλ２−２へ変化した後に、再びλ１−２へ変化する。第２フィルタＦＰ２では、他方の第２ミラーＳ２ｂが制御信号（Ｖ１）に対応する位置に動作されて第２状態になる。そして、第２状態である他方の第２ミラーＳ２ｂに対して、一方の第２ミラーＳ２ａが往復動作する。この第２ミラーＳ２ａの動作は、第１フィルタＦＰ１の第１ミラーＳ１ａの動作と同期している。そして、第２フィルタＦＰ２の第２ギャップＧ２は、第１フィルタＦＰ１の第１ギャップＧ１と等しい。したがって、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２は、第１フィルタＦＰ１と等しい値をもって変化する。したがって、区間Ｚ２では、第２発振状態が実現されている。

続いて、駆動制御部ＤＣは、区間Ｚ３において、第１駆動機構Ａ１に正弦波状の制御信号（Ｖ１〜Ｖ０〜Ｖ１）を入力し、第２駆動機構Ａ２に制御信号（Ｖ２）を入力する。これら制御信号によれば、区間Ｚ１と同様に、第１発振状態が実現される。

上述したように、第１発振状態を実現する区間Ｚ２と、第２発振状態を実現する区間Ｚ３が交互に繰り返されることにより、波長可変光源１Ａから出射光Ｌｏｕｔが出射される。

ここで、駆動制御部ＤＣは、区間Ｚ１において第２駆動機構Ａ２に入力する制御信号を、区間Ｚ１ａ（ｔ０〜ｔ１）において一定電圧の制御信号（Ｖ２）とし、次の区間Ｚ１ｂ（ｔ１〜ｔ２）において電圧の大きさを徐々に変化させる制御信号（Ｖ２〜Ｖ１）とする。

第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２は、第２駆動機構Ａ２へ一定電圧の制御信号（Ｖ１）が入力されたとき、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と完全に同じになる。一方、第２駆動機構Ａ２へ入力される制御信号がＶ１以外の場合では、若干ずれた状態となる。第２レーザ媒質Ｍ２が発振する第２発振状態は、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２が第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と等しくなっている必要がある。一方、第１レーザ媒質Ｍ１が発振する第１発振状態は、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２とが異なっていればよいので、区間Ｚ１ａ（ｔ１〜ｔ２）および区間Ｚ１ｂ（ｔ３〜ｔ４）においても、第１レーザ媒質Ｍ１は、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１で発振し続ける。したがって、第２駆動機構Ａ２への制御信号が入力されてから、実際に第２駆動機構Ａ２が想定した位置まで動くまでに所定の時間を要したとしても、第１発振状態が維持される。

また、他方の第２ミラーＳ２ｂの第１状態と第２状態の切替動作を高速に行うと、共振周波数成分により、制御信号を一定電圧（Ｖ１，Ｖ２）に固定しても瞬時に第２駆動機構Ａ２が停止せず、リンギング等が発生する場合がある。しかし、他方の第２ミラーＳ２ｂの移動距離は、ファブリペロ干渉フィルタでのフィルタ半値幅の数倍に相当する波長分（例えば１ｎｍ）である。したがって、制御信号の振幅（電圧幅）はわずかであり、且つ、滑らかに動作させてもよいため、第１レーザ媒質Ｍ１と第２レーザ媒質Ｍ２の発振切替をスムーズにロス無く行うことができる。

また、理想的には第１フィルタＦＰ１の第１ギャップＧ１は第１駆動機構Ａ１の動作位置に比例して変化し、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１も第１ギャップＧ１に対して直線的に変化する。しかし、第１駆動機構Ａ１に静電アクチュエータ等を用いた場合には、アクチュエータの動作位置は駆動電圧に対して直線的ではない。例えば、くし歯タイプの静電アクチュエータは、動作位置が駆動電圧の２乗に比例する。平行平板型の静電アクチュエータは、動作位置と駆動電圧の関係が更に複雑である。また、電圧印加後の静電アクチュエータの動作においては、アクチュエータの電気的時定数や機械的時定数に応じた時間遅れが生ずる。また、第１駆動機構Ａ１と第２駆動機構Ａ２が別の構成要素であるかぎり、製造誤差等による個体差が存在する。したがって、第１フィルタＦＰ１と第２フィルタＦＰ２のそれぞれの動作位置と駆動電圧の関係を校正するためのデータを事前に取得する。そして、校正データを用いて動作位置と駆動電圧の関係を補正しつつ動作させるとよい。

なお、それぞれのミラーの駆動周波数が数１０〜数１００Ｈｚ程度であれば、電気回路的には、比較的高速な処理ではない。したがって、第１フィルタＦＰ１と第２フィルタＦＰ２とを、補正なしに協調させて動作させることができる。

ところで、第１光共振器Ｒ１と第２光共振器Ｒ２を有する構成では、第１レーザ媒質Ｍ１から第２レーザ媒質Ｍ２へ切り替える時、又は第２レーザ媒質Ｍ２から第１レーザ媒質Ｍ１へ切り替える時に、波長可変光源１Ａからの出射光Ｌｏｕｔが不連続になる場合がある。

この不連続な出射光Ｌｏｕｔを生じさせる一要因として、第１レーザ媒質Ｍ１と第２レーザ媒質Ｍ２のゲインの相違が挙げられる。出射光Ｌｏｕｔは、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１の半値幅以外の出射はないため、半値幅内の波長を有する出射光Ｌｏｕｔが出射される。しかし、第１レーザ媒質Ｍ１と第２レーザ媒質Ｍ２とでゲインが異なる場合には、出射光Ｌｏｕｔの光強度が急激に変化するおそれがある。この問題の対応策として、第１レーザ媒質Ｍ１のゲインと第２レーザ媒質Ｍ２のゲインを予め評価し、平均的に同じゲインになるよう、第１レーザ媒質Ｍ１と第２レーザ媒質Ｍ２へ印加する電流量を調整する方法がある。

更に、不連続な出射光Ｌｏｕｔを生じさせる別の要因を検討する。例えば、第１レーザ媒質Ｍ１が発振している第１発振状態時において、第２レーザ媒質Ｍ２は、電流注入が持続されているにもかかわらず発振していない。したがって、第１発振状態では、第２レーザ媒質Ｍ２内にエネルギーが蓄えられることになる。そして、第１レーザ媒質Ｍ１から第２レーザ媒質Ｍ２に発振が切り替わった直後、すなわち第２レーザ媒質Ｍ２の最初の発振時に、蓄えられたエネルギーが急激に放出されて、尖頭値の高いパルスが発生する。この現象は、いわゆるＱスイッチの原理と同じ現象である。このパルスが発生する場合、波長可変光源１Ａを利用した測定器では、検出器側の飽和現象を発生させ、測定の妨げになるおそれがある。

そこで、図１に示されるように、波長可変光源１Ａは、不連続な出射光Ｌｏｕｔを生じさせるパルスを抑制するための第３光共振器Ｒ３を備えている。第３光共振器Ｒ３は、２個の形態を有している。第１の形態である第３光共振器Ｒ３ａは、第１レーザ媒質Ｍ１、全反射ミラーＫ１Ａ、ハーフミラーＫ３及び第３ファブリペロ干渉フィルタＦＰ３（以下「第３フィルタＦＰ３」という）により構成されている。また、第２の形態である第３光共振器Ｒ３ｂは、第２レーザ媒質Ｍ２、全反射ミラーＫ１Ｂ、ハーフミラーＫ３及び第３フィルタＦＰ３により構成されている。

第３フィルタＦＰ３は、第１フィルタＦＰ１と同様の構成を有する波長選択フィルタである。第３フィルタＦＰ３は、第２フィルタＦＰ２を透過した第１光路ＯＰ１、及び第２フィルタＦＰ２で反射された第２光路ＯＰ２上に配置されている。第３フィルタＦＰ３は、第２レーザ媒質Ｍ２と第３フィルタＦＰ３との間に第２フィルタＦＰ２が位置するように配置されている。また第３フィルタＦＰ３は、一対の第３ミラーＳ３ａ，Ｓ３ｂを有している。第３フィルタＦＰ３の一方の第３ミラーＳ３ａは、第１駆動機構Ａ１に接続されている。したがって、第３ミラーＳ３ａは、第１ミラーＳ１ａと第２ミラーＳ２ａと連動して動作する。一方、他方の第３ミラーＳ３ｂは、定位置に固定されている。

なお、第１フィルタＦＰ１の他方の第１ミラーＳ１ｂ又は第３フィルタＦＰ３の他方の第３ミラーＳ３ｂに新たな駆動機構を取り付けてもよい。そして、第３フィルタＦＰ３の第３ギャップＧ３が第１フィルタＦＰ１の第１ギャップＧ１と等しくなるように、第１ミラーＳ１ｂ又は第３ミラーＳ３ｂの初期位置を調整する。第１フィルタＦＰ１と第３フィルタＦＰ３とが製造誤差等により完全に同じ構成ではない場合がある。この構成によれば、第１ミラーＳ１ｂ又は第３ミラーＳ３ｂの調整により、第１フィルタＦＰ１と第３フィルタＦＰ３との動作を精度良く同期させることができる。

ハーフミラーＫ３は、第１光路ＯＰ１及び第２光路ＯＰ２上において、第２フィルタＦＰ２とハーフミラーＫ３との間に第３フィルタＦＰ３が位置するように配置されている。ハーフミラーＫ３は、全反射ミラーあるいはハーフミラーである。ハーフミラーＫ３の反射率は、レーザ発振に十分な反射率があればよい。このようなハーフミラーＫ３には、シリコン等の屈折率の高い物質を用いたミラーを用いることができる。屈折率の高い物質を用いたミラーは、端面のフレネル反射で３０％程度反射することができ、且つ波長依存性はほとんど無いため好適である。

第３光共振器Ｒ３によるパルスを抑制する作用について説明する。第３光共振器Ｒ３を用いてパルスを抑制する場合には、図３（ｂ）に示されるように、波長切替をスムーズに行うために、第１レーザ媒質Ｍ１の第１波長帯域Ｂ１と第２レーザ媒質Ｍ２の第２波長帯域Ｂ２を一部オーバーラップさせる。この重複帯域ＢＤ（λ２−１〜λ１−２）では、第１レーザ媒質Ｍ１及び第２レーザ媒質Ｍ２のいずれの媒質であってもゲインが得られる状態になる。

第１レーザ媒質Ｍ１から第２レーザ媒質Ｍ２へ切り替える場合の動作を説明する。図７（ａ）に示されるように、第１レーザ媒質Ｍ１が発振している第１発振状態では、第２レーザ媒質Ｍ２の第２光Ｌ２は、第２フィルタＦＰ２で反射され、第３フィルタＦＰ３に入射している。ここで、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１がλ１−１〜λ２−１の間であるとき（図３（ｂ）の区間Ｗ１）、第３フィルタＦＰ３を透過する波長λｐ３もλ１−１〜λ２−１の間になる。第２光Ｌ２は、λ１−１〜λ２−１の波長の光を含まないので、すべて反射される。次に、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１が変化して重複帯域ＢＤ内（図３（ｂ）の区間Ｗ２）の波長になると、第３フィルタＦＰ３を透過する波長λｐ３も重複帯域ＢＤ内（図３（ｂ）の区間Ｗ２）の波長になる。そうすると、第２光Ｌ２に含まれている波長λｐ１の光が第３フィルタＦＰ３を透過するようになり、ハーフミラーＫ３で反射され、逆の経路を辿って全反射ミラーＫ１Ｂに到達する。したがって、全反射ミラーＫ１ＢとハーフミラーＫ３との間で光路が形成される。しかも、波長λｐ１は、第２レーザ媒質Ｍ２のゲイン帯域内であるので、第３共振器Ｒ３ｂが形成されて第２レーザ媒質Ｍ２に蓄えられたエネルギーが解放される。

次に、第２レーザ媒質Ｍ２から第１レーザ媒質Ｍ１へ切り替える場合の動作を説明する。図７（ｂ）に示されるように、第２レーザ媒質Ｍ２が発振している第２発振状態では、第１レーザ媒質Ｍ１の第１光Ｌ１は、第２フィルタＦＰ２で反射されている。ここで、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１がλ１−２〜λ２−２の間であるとき（図３（ｂ）の区間Ｗ３）、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２もλ１−２〜λ２−２の間になる。第１光Ｌ１は、λ１−２〜λ２−２の波長の光を含まないので、すべて反射される。次に、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１が変化して重複帯域ＢＤ内（図３（ｂ）の区間Ｗ２）の波長になると、第１光Ｌ１における波長λｐ１の光が第２フィルタＦＰ２と第３フィルタＦＰ３を透過した後にハーフミラーＫ３で反射され、逆の経路を辿って全反射ミラーＫ１Ａに到達する。したがって、全反射ミラーＫ１ＡとハーフミラーＫ３との間で光路が形成される。しかも、波長λｐ１は、第１レーザ媒質Ｍ１のゲイン帯域内であるので、第３共振器Ｒ３ａが形成されて第１レーザ媒質Ｍ１に蓄えられたエネルギーが解放される。

上述したように、レーザ媒質を切り替える少し前、すなわち、オーバーラップさせた波長帯域ＢＤにおいて、非発振側のレーザ媒質でも発振が始まる。第３共振器Ｒ３ａ，Ｒ３ｂにおける発振では、尖頭値の高いパルスが発振したとしても発振した光が出射側に取り出されることがない。

以下、波長可変光源１Ａの作用効果について説明する。

波長可変光源に用いられている半導体レーザ素子をレーザ発振させるためには、レーザ媒質内に電子が直接遷移する準位を形成する必要がある。そして、半導体レーザ素子を効率良く発振させるために、レーザ媒質が有する準位の数が少なくなるように結晶成長させる。一方、準位の数が少ないレーザ媒質は、発振波長が限定されるため、波長可変光源に用いるレーザ媒質として適当でない。そのため、波長可変光源用のレーザ媒質は、不純物等を増やして、結晶内に存在する準位の数が増加するように結晶成長させる。この結晶成長によれば、換言すると結晶欠陥を増加させていることになり、無制限に発振幅を増やすことはできない。したがって、単一のレーザ媒質で波長可変幅を拡大する方法には限界がある。

分光分析において可変波長帯域が狭い場合には、分析対象である波長帯域を全てカバーすることが困難になるため、複数の光源を用意する必要がある。例えば、光干渉断層計（ＯＣＴ）では、可変波長幅が分解能を決定する因子であり、可変波長帯域が広いほど分解能が高くなる。中心波長の異なる光源を複数用いる場合には、光カプラや、シャッタの切り替え等の方法により複数の光源から出射された光を合波する。例えば、ＯＣＴ等のように、一本のシングルモード光ファイバから光を出射する場合には、ファイバカプラ等で光を合波する必要があり、その場合には、原理的に５０％のパワーロスが発生する。

以上のように、波長可変光源を種々の計測装置に適用しようとすると、可変波長範囲を何らかの方法で拡大する必要があり、安価で高効率に可変波長範囲を拡大できる波長可変光源が検討されている。

上述した問題点に対して、この波長可変光源１Ａは、波長帯域が互いに異なる光を増幅する第１レーザ媒質Ｍ１と、第２レーザ媒質Ｍ１とを備えている。波長可変光源１Ａの出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬは、それぞれのレーザ媒質Ｍ１，Ｍ２で増幅される光Ｌ１，Ｌ２の波長帯域Ｂ１，λ２をあわせたものとなるため、波長帯域が異なる光を増幅するレーザ媒質Ｍ１，Ｍ２を備えることにより、出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬを拡大することができる。また、第１駆動機構Ａ１が一方の第１ミラーＳ１ａと一方の第２ミラーＳ２ａを連動して動作させ、第２駆動機構Ａ１が他方の第２ミラーＳ２ｂを駆動させるため、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２を等しくしたり異ならせたりすることができる。この第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２の組み合わせにより、第１レーザ媒質Ｍ１の第１光Ｌ１を共振させる第１光共振器Ｒ１と第２レーザ媒質Ｍ２の第２光Ｌ２を発振させる第２光共振器Ｒ２とが選択的に形成される。このため、第１レーザ媒質Ｍ１及び第２レーザ媒質Ｍ２の動作状態を一定に保ったままで発振させるレーザ媒質Ｍ１，Ｍ２を切り替えることができる。したがって、波長可変光源１Ａは、出射光Ｌｏｕｔの光特性を安定化すると共に出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬを拡大することができる。

また、波長可変光源１Ａは、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２が周期的に変化されるため、波長可変光源１Ａの出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬを周期的に変化させることができる。

また、波長可変光源１Ａの第１ミラーＳ１ａと第２ミラーＳ２ａは第１駆動機構Ａ１の共振周波数で動作されるため、第１ミラーＳ１ａと第２ミラーＳ２ａを所定振幅で駆動するために必要なエネルギーが抑制され、高効率且つ高周波で第１ミラーＳ１ａと第２ミラーＳ２ａを駆動することができる。

また、波長可変光源１Ａの駆動制御部ＤＣにより行われる制御によれば、第２ギャップＧ２が第１ギャップＧ１と異なる第１の状態では、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２を第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と異ならせることができ、第２ギャップＧ２が第１ギャップＧ１と等しい第２の状態では、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２を第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１と等しくすることができる。

また、波長可変光源１Ａによれば、レンズＰ１，Ｐ２を備えているので、第１レーザ媒質Ｍ１で増幅された第１光Ｌ１と第２レーザ媒質Ｍ２で増幅された第２光Ｌ２とを効率良く利用することができる。

また、波長可変光源１Ａによれば、光カプラ等の結合による光源よりも、小型化が容易であり、且つ高速で高効率の動作を実現することができる。

また、波長可変光源１Ａは、第１レーザ媒質Ｍ１と第２レーザ媒質Ｍ２を常に通電状態にする事が可能となり、第１レーザ媒質Ｍ１と第２レーザ媒質Ｍ２を熱的に安定な動作状態で動作させることができる。更に、出射光Ｌｏｕｔは、ハーフミラーＫ２から同一光路上に出射されるため、光ファイバと結合する等の後段の光学設計が容易になる。

また、波長可変光源１Ａは、光Ｌ１，Ｌ２を第１光共振器Ｒ１又は第２光共振器Ｒ２で共振させるレーザ発振タイプの光源である。ここで、レーザ発振タイプである波長可変光源１Ａを備えた分光装置と、ハロゲンランプといった白色光源を備えた分光装置とを比較しつつ波長可変光源１Ａの作用効果を更に説明する。

白色光源を備えた分光装置では、白色光源から出射された光を試料に照射し、その反射光あるいは、透過光を分光器へ導く。分光器の光入射口では分解能を向上させるためスリットを用いて光のスポットサイズを制限する。スポットサイズの制限によれば、信号成分を含む光を損失していることにもなる。スリットを通った光は、回折格子で分光され、波長毎の信号として、イメージセンサの各ピクセルで検出される。その信号を信号読出回路が読み出し、パソコン等によりデータ処理されて、スペクトルイメージとして表示される。

一方、波長可変光源１Ａを備えた分光装置では、分光器やイメージセンサは不要であるため、小型で安価な検出部を構成できる。スペクトル情報を得る場合には、パソコン等から出力された制御信号に同期して波長可変光源１Ａの出射光Ｌｏｕｔの波長をスキャンし、波長毎のデータを取得する。なお、波長可変光源１Ａを備えた分光装置によれば、波長スキャンが必要であるが、分光器のイメージセンサにおけるピクセル情報の読み出しにも同程度の時間を要するため、測定時間に関する優劣はない。

更に、レーザ発振タイプの波長可変光源１Ａでは、他の方式と比べて、注入したエネルギーのほとんどが、発振する光に変換されるので、電力利用効率が高く、且つ高輝度な出射光Ｌｏｕｔを得る事が可能となる。また、出射光Ｌｏｕｔは、ガウシアンビームのコヒーレントな光であり、比較的広いコリメート光へ変換したり、小さなビームに集光することができる。したがって、用途に応じて試料に合わせた光の照射方法を採用できる。

また、分光器を備えた分光装置では、１ｎｍ以下の波長分解能を実現する場合にはスリット幅が細くなり光利用効率は著しく劣化する。一方、波長可変光源１Ａは、レーザ発振であるために、基本的に１ｎｍ以下の波長分解能を容易に実現できる。

なお、第２レーザ媒質Ｍ２の第２光Ｌ２は、第２フィルタＦＰ２に直接入射させてもよいが、第１レーザ媒質Ｍ１の第１光Ｌ１と同じ方向に出射するように配置し、全反射ミラー等の光学部品を用いて第２フィルタＦＰ２に導くように配置してもよい。

＜波長可変光源の具体的構成＞
次に、上述した波長可変光源１Ａを実現する具体的構成について説明する。波長可変光源１Ａの製造には、ＭＥＭＳ技術である表面マイクロマシニングが用いられる。表面マイクロマシニングによれば、波長可変光源１Ａを小型で且つ、安価に製造することができる。

図８に示されるように、波長可変光源１Ｂは、第１フィルタＦＰ１、第２フィルタＦＰ２、第３フィルタＦＰ３、第１駆動機構Ａ１、及び第２駆動機構Ａ２がシリコン基板（半導体基板）２に形成されたＭＥＭＳ構造体３を有している。シリコン基板２の裏面２ａには、金属膜からなる全反射ミラー４が形成されている。また、シリコン基板２上には、基板電極１２が形成されている。このＭＥＭＳ構造体３上には、レーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２、レンズＰ１，Ｐ２、全反射ミラー６、ハーフミラーＫ２、ハーフミラーＫ３、及び出力レンズＰｕが配置されている。

ＭＥＭＳ構造体３は、シリコン基板２の表面２ｂから上方に離間して配置された下部ミラー層ＢＭと、下部ミラー層ＢＭから上方に離間して配置された上部ミラー層ＴＭとを有している。下部ミラー層ＢＭ及び上部ミラー層ＴＭは、ファブリペロ型の波長選択フィルタのためのブラッグミラー構造を有している。シリコン基板２と下部ミラー層ＢＭとの間には、下部ミラー層ＢＭを支持する支持部７が複数配置され、支持部７間には複数のエアーギャップＡＧ１が形成されている。下部ミラー層ＢＭと上部ミラー層ＴＭとの間には、上部ミラー層ＴＭを支持する支持部８が配置され、支持部８間にはエアーギャップＡＧ２が形成されている。下部ミラー層ＢＭ上に上部ミラー層ＴＭが形成された構成は、ファブリペロ干渉フィルタをなす構造であり、支持部７により複数のファブリペロ干渉フィルタに分割されている。したがって、ＭＥＭＳ構造体３では、シリコン基板２の表面２ｂに沿った方向にファブリペロ干渉フィルタが複数並設されている。

図９に示されるように、下部ミラー層ＢＭは、シリコン基板２の酸化シリコン膜Ｔ１上に形成されている。下部ミラー層ＢＭの厚さＫ１は出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬの中心波長λｃに対して（１／４×λｃ／ｎ）に設定されている。ｎは各層の屈折率である。下部ミラー層ＢＭは、４層のポリシリコン膜Ｔ２と３層の窒化シリコン膜Ｔ３とが交互に積層された構造を有している。下部ミラー層ＢＭの表面をなすポリシリコン膜Ｔ２ａには下部電極９が電気的に接続されている。

また、下部ミラー層ＢＭは、シリコン基板２との間にエアーギャップＡＧ１を形成するためのエッチングホール１２ａを有している。なお、第２フィルタＦＰ２下のエアーギャップＡＧ１は、下部ミラー層ＢＭの一部をなすように、出射光Ｌｏｕｔの中心波長λｃに対して（１／４λｃ）に設定されている。

図１０（ａ）に示されるように、下部電極９は、下部ミラー層ＢＭの表面をなすポリシリコン膜Ｔ２ａの左中央部に設けられている。下部電極９には配線パターン１１ａの一端が接続され、配線パターン１１ａの他端には円形状の可動部１１に接続されている。可動部１１は、周囲領域１３から電気的に絶縁するための絶縁パターン１１ｂに囲まれている。この可動部１１は、周囲領域１３と電気的に絶縁されている一方で物理的には一体化されている。

図９に示されるように、上部ミラー層ＴＭは、ポリシリコン膜Ｔ２ａ上に形成された酸化シリコン膜Ｔ４を介して下部ミラー層ＢＭ上に形成されている。上部ミラー層ＴＭは、下部ミラー層ＢＭと同様の構造を有している。上部ミラー層ＴＭの表面をなすポリシリコン膜Ｔ２ｂには上部電極１４が電気的に接続されている。また、上部ミラー層ＴＭには、エアーギャップＡＧ２を形成するためのエッチングホール１２ｂが形成されている。

図１０（ｂ）に示されるように、上部ミラー層ＴＭは、上部電極１４が電気的に接続された周囲領域１６から電気的に絶縁された円形状の可動部１７を有している。可動部１７は、周囲領域１６から電気的に絶縁するために絶縁パターン１８に囲まれている。可動部１７を周囲領域１６に対して電気的に絶縁することにより、下部電極９に電圧を印加したときに、その電位差に起因する静電力で引っ張られて上部ミラー層ＴＭの可動部１７が動くことを避けることができる。また、可動部１７は、周囲領域１６と電気的に絶縁されている一方で物理的には一体化されている。

ここで、図１１（ａ）に示された上部ミラー層ＴＭ及び下部ミラー層ＢＭの反射特性の具体例を説明する。図１１（ａ）の横軸は波長を示し、縦軸は反射率を示す。また、グラフＧＰ５は上部ミラー層ＴＭの反射特性を示し、グラフＧＰ６は下部ミラー層ＢＭの反射特性を示す。グラフＧＰ５，ＧＰ６を確認すると、上部ミラー層ＴＭと下部ミラー層ＢＭは、出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬ（例えば１．２ｕｍ〜１．４ｕｍ）において、９８％以上の反射率を有していることがわかる。この上部ミラー層ＴＭ及び下部ミラー層ＢＭによれば、中心波長１．３ｕｍであり可変波長範囲±１００ｎｍにおいて、９８％以上の光を透過するファブリペロ干渉フィルタが構成され得る。

続いて、図８に示されるように、下部ミラー層ＢＭと上部ミラー層ＴＭにより形成された第１フィルタＦＰ１及び第２フィルタＦＰ２について説明する。第１フィルタＦＰ１は、下部ミラー層ＢＭの周囲領域１３と、上部ミラー層ＴＭとにより形成されている。ＭＥＭＳ構造体３は、互いに等価な３個の第１フィルタＦＰ１ａ〜ＦＰ１ｃが形成されている。一方、第２フィルタＦＰ２は、下部ミラー層ＢＭの可動部１１と、上部ミラー層ＴＭとにより形成されている。

第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１及び第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２は、エアーギャップＡＧ２により決定される。波長λｐ１，λｐ２とエアーギャップＡＧ２との関係は、ＡＧ２＝１／２×λｐ１（λｐ２）である。エアーギャップＡＧ２は、下部ミラー層ＢＭに対して上部ミラー層ＴＭが近接又は離間することにより変化される。

ここで、図１１（ｂ）に示されている第１〜第３フィルタＦＰ１〜ＦＰ３を透過する波長λｐ１〜λｐ３の透過特性の具体例について説明する。これら第１〜第３フィルタＦＰ１〜ＦＰ３は、図１１（ａ）に示された反射特性を有する上部ミラー層ＴＭ及び下部ミラー層ＢＭにより構成されているものとする。図１１（ｂ）の横軸は透過波長を示し、縦軸は透過率を示す。グラフＧＰ７はエアーギャップＡＧ２が１．７６μｍであるときの波長特性を示す。グラフＧＰ８はエアーギャップＡＧ２が１．９μｍであるときの波長特性を示す。グラフＧＰ９はエアーギャップＡＧ２が２．０μｍであるときの波長特性を示す。グラフＧＰ１０はエアーギャップＡＧ２が２．１３μｍであるときの波長特性を示す。グラフＧＰ７〜ＧＰ１０を確認すると、第１〜第３フィルタＦＰ１〜ＦＰ３を透過する波長λｐ１〜λｐ３を１．２μｍ〜１．４μｍに設定するためには、エアーギャップＡＧ２を１．７６μｍ〜２．１３μｍの間で変化させればよいことがわかる。また、これらエアーギャップＡＧ２のいずれにおいても透過波長はピーク点で９８％以上の透過率が得られることがわかる。

上部ミラー層ＴＭは、上部ミラー層ＴＭと下部ミラー層ＢＭとの間に発生させる静電力により駆動される。例えば、上部電極１４に図６（ａ）のグラフＧＰ１に示される制御信号が入力され、下部電極９に図６（ｂ）のグラフＧＰ２に示される制御信号が入力され、基板電極１２には基準電位（ＧＮＤ）の制御信号が入力されるとする。このとき、上部ミラー層ＴＭと下部ミラー層ＢＭとの間に所定の電位差が生じ、平行平板コンデンサの原理によりこの電位差に対応する静電力が発生する。したがって、第１フィルタＦＰ１ａ〜ＦＰ１ｃを透過する波長λｐ１、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２、及び第３フィルタＦＰ３を透過する波長λｐ３が周期的に変化する。波長可変光源１Ｂでは、上部ミラー層ＴＭが第１ミラーＳ１ａ、第２ミラーＳ２ａ、第３ミラーＳ３ａに対応し、且つそれぞれのミラーを動作させる第１駆動機構Ａ１のフレームＦ１であり、駆動源Ｄ１に対応する。また、下部ミラー層ＢＭが第２ミラーＳ２ｂに対応し、且つ第２ミラーＳ２ｂを動作させる第２駆動機構Ａ２のフレームＦ２であり、駆動源Ｄ２に対応する。

ここで、下部電極９に入力される制御信号の電圧が、基板電極１２に入力される制御信号の電圧と異なる場合には、下部ミラー層ＢＭの可動部１１とシリコン基板２との間に電位差が発生する。したがって、下部ミラー層ＢＭの可動部１１とシリコン基板２との間に静電力が発生して、下部ミラー層ＢＭの可動部１１とシリコン基板２との間のエアーギャップＡＧ１が変化する。しかし、下部ミラー層ＢＭの周囲領域１３とシリコン基板２との間には電位差が発生していないため、下部ミラー層ＢＭが動作することはない。したがって、この状態は、第２フィルタＦＰ２のギャップＧ２が第１フィルタＦＰ１のギャップＧ１と異なる第１状態である。すなわち、下部電極９と基板電極１２とに異なる電圧の制御信号が入力された状態のとき、第２ミラーＳ２ｂは、第１状態になる。

一方、下部電極９に入力される制御信号の電圧が、基板電極１２に入力される制御信号の電圧と等しい場合、すなわち接地電位（ＧＮＤ）である場合には、下部ミラー層ＢＭの全体とシリコン基板２との間には電位差が発生しないため、静電力が発生しない。このため、下部ミラー層ＢＭが動作することはない。この状態のとき、下部ミラー層ＢＭと上部ミラー層ＴＭとの間のエアーギャップＡＧ２は、場所ごとに異なることはなく、互いに同じ幅になる。したがって、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２は、第１フィルタＦＰ１ａ〜ＦＰ１ｃを透過する波長λｐ１及び第３フィルタＦＰ３を透過する波長λｐ３と等しくなる。すなわち、下部電極９と基板電極１２とに同じ電圧の制御信号が入力された状態のとき、第２ミラーＳ２ｂは、第２状態になる。

図８に示されるように、レーザダイオードＬＤ１は第１レーザ媒質Ｍ１と全反射ミラーＫ１Ａが一体化されたものであり、例えば、表面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）を用いることができる。レーザダイオードＬＤ１は、第１フィルタＦＰ１ａに第１光Ｌ１が斜めに入射するように、ＭＥＭＳ構造体３上に配置されている。第１光路ＯＰ１上のレーザダイオードＬＤ１と第１フィルタＦＰ１ａとの間には、レンズＰ１が配置されている。

レーザダイオードＬＤ２は第２レーザ媒質Ｍ２と全反射ミラーＫ１Ｂが一体化されたものである。レーザダイオードＬＤ２は、第２フィルタＦＰ２に第２光Ｌ２が斜めに入射するように、ＭＥＭＳ構造体３上に配置されている。レーザダイオードＬＤ２がシリコン基板２の表面となす傾き角度は、レーザダイオードＬＤ１がＭＥＭＳ構造体３の表面３ａとなす角度と同じである。第２光路ＯＰ２上のレーザダイオードＬＤ２と第２フィルタＦＰ２との間には、レンズＰ２が配置されている。

ハーフミラーＫ２は、第１光共振器Ｒ１又は第２光共振器Ｒ２のためのものであり、ＭＥＭＳ構造体３上であって第１フィルタＦＰ１ｂを透過した光の進行方向上に配置されている。ハーフミラーＫ２には、第１フィルタＦＰ１ｂを透過した第１光Ｌ１又は第２光Ｌ２が入射される。また、ハーフミラーＫ２を透過した光をコリメートするためのレンズＰ３がハーフミラーＫ２を透過した光の進行方向上に配置されている。ハーフミラーＫ３は、第３光共振器Ｒ３のためのものであり、ＭＥＭＳ構造体３上であって第３フィルタＦＰ３を透過した光の進行方向上に配置されている。ハーフミラーＫ３には第３フィルタＦＰ３を透過した第１光Ｌ１又は第２光Ｌ２が入射される。

ハーフミラーＫ２，Ｋ３がＭＥＭＳ構造体３の表面３ａとなす傾き角度は、レーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２がＭＥＭＳ構造体３の表面３ａとなす傾き角度に対して−９０°とされている。ただし、レーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２とハーフミラーＫ２，Ｋ３の傾き角度そのものは、本質的ではなく、０°（第１フィルタＦＰ１及び第２フィルタＦＰ２に対して垂直に入射する場合）以外の所望の角度に設定できる。しかし、傾き角度を大きくなると、第１フィルタＦＰ１及び第２フィルタＦＰ２自体を透過する波長特性に対する角度依存性が大きくなるので、傾き角度は４５°以下であることが好ましい。

レーザダイオードＬＤ１、第１フィルタＦＰ１ａ及びレーザダイオードＬＤ２は、レーザダイオードＬＤ１の第１光Ｌ１が第１フィルタＦＰ１ａで反射してレーザダイオードＬＤ２に入射しないように配置されている。

また、レーザダイオードＬＤ１、第１フィルタＦＰ１ａ、及び全反射ミラー６は、レーザダイオードＬＤ１の第１光Ｌ１が第１フィルタＦＰ１ａで反射して全反射ミラー６に入射しないように配置されている。このような配置によれば、第１フィルタＦＰ１ａで光Ｌ１が反射されることにより意図しない光共振器が形成されることを防止できる。

また、第２フィルタＦＰ２で反射されたレーザダイオードＬＤ２の第２光Ｌ２は、全反射ミラー６及び第１フィルタＦＰ１ｃで反射され、ハーフミラーＫ２とハーフミラーＫ３の間に進行するように、ハーフミラーＫ２とハーフミラーＫ３が互いに離間して配置される。このような配置によれば、第１フィルタＦＰ１ｃで反射された第２光Ｌ２が逆の経路を辿ってレーザダイオードＬＤ２に入射されることにより意図しない光共振器が形成されることを防止できる。

全反射ミラー６は、表面３ａに対して平行になるように、レーザダイオードＬＤ２とハーフミラーＫ２との間に配置されている。全反射ミラー６には、第２フィルタＦＰ２を透過した第１光Ｌ１又は第２フィルタＦＰ２で反射された第２光Ｌ２が入射され、これら第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２を第１フィルタＦＰ１ｃへ反射する。

全反射ミラー４は、金属膜からなり、シリコン基板２の裏面２ａに形成されている。全反射ミラー４には、第１フィルタＦＰ１ａと透過した第１光Ｌ１が入射され、第２フィルタＦＰ２へ向けて反射する。また、全反射ミラー４には、第２フィルタＦＰ２で反射された第１光Ｌ１が入射され、第１フィルタＦＰ１ｂへ向けて反射する。また、全反射ミラー４には、第２フィルタＦＰ２を透過した第２光Ｌ２が入射され、第１フィルタＦＰ１ｂへ向けて反射する。また、全反射ミラー４には、全反射ミラー６で反射された後に第１フィルタＦＰ１ｃを透過した第１光Ｌ１又は第２光Ｌ２が入射され、第１フィルタＦＰ１ｄの方向に向けて反射する。

続いて、波長可変光源１Ｂの動作について説明する。第１発振状態（図４参照）である区間Ｚ１，Ｔ３（図６（ａ）参照）において、上部電極１４に制御信号（図６（ａ）のグラフＧＰ１）を入力し、下部電極９に制御信号（図６（ａ）のグラフＧＰ２）を入力し、基板電極１２を接地電位（ＧＮＤ）に接続する。図１２に示されるように、下部ミラー層ＢＭの可動部１１（図１０（ａ）参照）は、シリコン基板２の電位がＧＮＤであるため、シリコン基板２側に引っ張られ、上部ミラー層ＴＭとのエアーギャップＡＧ２が拡大される。すなわち、第１フィルタＦＰ１ａ〜ＦＰ１ｃのエアーギャップＡＧ２と、第２フィルタＦＰ２のエアーギャップＡＧ２とが異なる。したがって、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２は、第１フィルタＦＰ１ａ〜第１フィルタＦＰ１ｄを透過する波長λｐ１と異なるため、第１フィルタＦＰ１で透過する光が、第２フィルタＦＰ２で反射される状態になる。

図１２に示されるように、この第１発振状態において、レーザダイオードＬＤ１の第１光Ｌ１は、第１フィルタＦＰ１ａを透過し、全反射ミラー４で反射されて、更に第２フィルタＦＰ２で反射される。そして、再び全反射ミラー４で反射され、第１フィルタＦＰ１ｂを透過してハーフミラーＫ２に到達する。したがって、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１が、レーザダイオードＬＤ１のゲイン帯域であるとき、レーザダイオードＬＤ１が発振する第１光共振器Ｒ１が形成され、出射光Ｌｏｕｔが出射される。

一方、レーザダイオードＬＤ２は、ハーフミラーＫ３との間で第３光共振器Ｒ３を形成している。より詳細には、レーザダイオードＬＤ２の第２光Ｌ２は、第２フィルタＦＰ２で反射された後に、全反射ミラー６で再び反射される。そして、第１フィルタＦＰ１ｃを透過し、全反射ミラー４で反射された後に第３フィルタＦＰ３を透過してハーフミラーＫ３に到達する。ここで、第１フィルタＦＰ１ａ〜Ｐ１ｃを透過する波長λｐ１がレーザダイオードＬＤ２のゲイン帯域内であるときレーザ発振する。このレーザ発振により、レーザダイオードＬＤ２からレーザダイオードＬＤ１への切り替え時に尖頭値の高いパルスの発生が抑制される。

次に、第２発振状態（図４参照）である区間Ｚ２（図６（ａ）参照）において、上部電極１４に制御信号（図６（ａ）のグラフＧＰ１）を入力し、下部電極９に制御信号（図６（ａ）のグラフＧＰ２）を入力する。ここでグラフＧＰ２の電圧値Ｖ１は、接地電位である。この状態において、図１３に示されるように、下部ミラー層ＢＭの可動部１１は、所定位置に固定される。第２フィルタＦＰ２のエアーギャップＡＧ２は、第１フィルタＦＰ１のエアーギャップＡＧ２と等しい。したがって、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２は、第１フィルタＦＰ１ａ〜ＦＰ１ｃを透過する波長λｐ１と等しい。

図１３に示されるように、この第２発振状態において、レーザダイオードＬＤ２の第２光Ｌ２は、第２フィルタＦＰ２を透過し、全反射ミラー４で反射されて、第１フィルタＦＰ１ｂを透過してハーフミラーＫ２に到達する。したがって、レーザダイオードＬＤ２が発振する第２光共振器Ｒ２が形成される。

一方、レーザダイオードＬＤ１は、ハーフミラーＫ３との間で第３光共振器Ｒ３を形成している。より詳細には、レーザダイオードＬＤ１の第１光Ｌ１は、第１フィルタＦＰ１ａを透過し、全反射ミラー４で反射され、第２フィルタＦＰ２を透過した後に、全反射ミラー６で反射される。そして、第１フィルタＦＰ１ｃを透過し、再び全反射ミラー４で反射された後に、第３フィルタＦＰ３を透過してハーフミラーＫ３に到達する。ここで、第１フィルタＦＰ１ａ〜ＦＰ１ｃを透過する波長λｐ１がレーザダイオードＬＤ１のゲイン帯域内であるとき、レーザダイオードＬＤ１はレーザ発振する。このレーザ発振により、レーザダイオードＬＤ１からレーザダイオードＬＤ２への切り替え時に尖頭値の高いパルスの発生が抑制される。

［第２実施形態］
第２実施形態に係る波長可変光源について説明する。図１４〜図１６に示されるように、第２実施形態に係る波長可変光源１Ｃは、波長可変光源１Ａの基本構成に基づいて動作するものであり、以下、波長可変光源１Ｃの具体的構成について説明する。波長可変光源１Ｃは、シリコン深堀エッチング技術やアルカリエッチング技術を利用したバルクマイクロマシニングにより製造される点で、波長可変光源１Ｂと相違する。

ファブリペロ型の波長選択フィルタは、二枚のブラッグミラー間のエアーギャップを制御信号の電圧値で変化させて透過波長を制御する。ブラッグミラーは、屈折率が互いに異なる層を交互に配置し、各層の屈折率を考慮した透過中心波長λｎと各層の厚さｔとの関係を（λｎ＝１／４×ｔ）に設定している。なお、透過中心波長λｎと各層の厚さｔとの関係は、（２×ｔ＝ｎ＋１／２×λｎ）（ｎは１以上の整数）とされてもよい。しかしながら、ｎを大きくすると反射波長帯域が狭くなるため、透過中心波長λｎが波長可変光源の出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬ以下にならないようにｎを設定する。エアーギャップＡＧとファブリペロ干渉フィルタを透過する波長λｐとの関係は、（２×ＡＧ＝ｎ×λｐ）であればよいが、ｎを大きくすると、ファブリペロ干渉フィルタの透過帯域に高次の波長λｐが存在するため、波長可変光源における出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬ内において、透過波長λｐが複数存在しないようにｎを設定する。

表面マイクロマシニングを利用した場合、ＣＶＤ装置等でブラッグミラーを構成する膜を形成するため、成膜制御性や実用面から各層の厚さは１μｍ以下に設定されている。波長可変光源１Ａは、出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬが例えば１．３μｍ帯であった。その場合、ポリシリコン膜Ｔ２の厚さ、エアーギャップＡＧ１及びエアーギャップＡＧ２は、いずれも概ね数百ｎｍである。一方、より長波長である数μｍの波長を有する光を対象とした波長選択フィルタを形成する場合には、各層の厚みは１μｍを超える。したがって、表面マイクロマシニングでは、製造の難易度が高くなる。このような長波長帯域を対象とした波長可変光源には、バルクマイクロマシニングを用いた製造方法が適している。

図１４に示されるように、波長可変光源１Ｃは、ＭＥＭＳ構造体２１と、ＭＥＭＳ構造体２１上に配置されたカバー２２（図１５参照）とを有している。ＭＥＭＳ構造体２１は、シリコン基板２３を有し、このシリコン基板２３には、第１〜第３フィルタＦＰ１〜ＦＰ３及び第１〜第３駆動機構Ａ１〜Ａ３が形成されている。また、シリコン基板２３には、ハーフミラーＫ８，Ｋ９及び第１〜第３方向転換ミラーＫ５〜Ｋ７が形成されている。一方、カバー２２には、レーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２、レンズＰ１，Ｐ２、及び出力レンズＰｕが設けられている。

図１５に示されるように、レーザダイオードＬＤ１は、カバー２２の外表面２２ａ側に配置された面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）であり、第１光路ＯＰ１に第１光Ｌ１を出射する。第１光路ＯＰ１上のカバー２２の内表面２２ｂ側には、レンズＰ１が配置されている。また、図１６に示されるように、レーザダイオードＬＤ２は、外表面２２ａ側に配置された面発光レーザ素子であり、第２光路ＯＰ２に第２光Ｌ２を出射する。第２光路ＯＰ２上の内表面２２ｂ側には、レンズＰ２が配置されている。

図１５に示されるように、第１方向転換ミラーＫ５は、シリコン基板２３の表面２３ａと直交する方向Ｎ１に沿った第１光路ＯＰ１の方向を、シリコン基板２３の表面２３ａに沿った方向Ｎ２へ９０°転換する。したがって、第１方向転換ミラーＫ５は、方向Ｎ１に対して４５°傾いた反射面Ｋ５ａを有している。

また、図１６に示されるように、第２方向転換ミラーＫ６は、シリコン基板２３の表面２３ａと直交する方向Ｎ１に沿った第２光路ＯＰ２の方向を、シリコン基板２３の表面２３ａに沿った方向Ｎ２へ９０°転換する。したがって、第２方向転換ミラーＫ６は、方向Ｎ１に対して４５°傾いた反射面Ｋ６ａを有している。

図１４に示されるように、第１方向転換ミラーＫ５及び第２方向転換ミラーＫ６は、第１方向転換ミラーＫ５で方向転換された第１光路ＯＰ１ａが第２方向転換ミラーＫ６で方向転換された第２光路ＯＰ２ａに対して９０°となるようにそれぞれ配置されている。

図１６に示されるように、第２方向転換ミラーＫ６で方向転換された第２光路ＯＰ２ａ上には、第３方向転換ミラーＫ７が配置されている。第３方向転換ミラーＫ７は、入射した光が出力レンズＰｕへ進行するように、第１光路ＯＰ１及び第２光路ＯＰ２の方向を９０°転換する。

これら第１〜第３方向転換ミラーＫ５〜Ｋ７は深堀エッチング法（ＤＲＩＥ）では形成できない。しかし、アルカリ液による結晶異方性エッチング法を併用することで、方向Ｎ１に対する反射面Ｋ５ａ〜Ｋ７ａの角度が高精度に制御された第１〜第３方向転換ミラーＫ５〜Ｋ７を形成する事ができる。

第３方向転換ミラーＫ７で方向が転換された第１光路ＯＰ１及び第２光路ＯＰ２上には、出力レンズＰｕがカバー２２の内表面２２ｂに設けられている。

図１４に示されるように、ハーフミラーＫ８は、第１光共振器Ｒ１及び第２光共振器Ｒ２を形成するものであり、第２方向転換ミラーＫ６で方向転換された第２光路ＯＰ２上において、第２方向転換ミラーＫ６と第３方向転換ミラーＫ７の間に配置されている。また、ハーフミラーＫ９は、第３光共振器Ｒ３を形成するものであり、第１方向転換ミラーＫ５で方向転換された第１光路ＯＰ１ａ上に配置されている。

ハーフミラーＫ８，Ｋ９は、シリコンと空気の屈折率差による端面でのフレネル反射を利用した構成を有している。ハーフミラーＫ８，Ｋ９の反射率は、数μｍでの波長帯域では波長による依存性は非常に小さく、ほぼ３０％程度である。また、ハーフミラーＫ８，Ｋ９は、入射面及び出射面の何れか一方の面を他方の面に対し、傾けている。この構造によれば、ハーフミラーＫ８，Ｋ９の入射面及び出射面が互いに平行である場合に多重反射が発生し波長によって反射率が変化する現象を抑制できる。この傾き角度により、ハーフミラーＫ８の出射光は、若干曲げられるが、出射側での取り出し位置と角度が変わるだけであり、波長可変光源１Ｃの動作には影響ない。なお、ハーフミラーＫ８，Ｋ９は、ＤＲＩＥ法で形成できる。

ＭＥＭＳ構造体２１には、第１〜第３フィルタＦＰ１〜ＦＰ３が形成されている。第２フィルタＦＰ２は、第１方向転換ミラーＫ５で方向転換された第１光路ＯＰ１ａと、第２方向転換ミラーＫ６で方向転換された第２光路ＯＰ２ａとの交点に配置されている。第１フィルタＦＰ１は、第２方向転換ミラーＫ６で方向転換された第２光路ＯＰ２ａ上において第２フィルタＦＰ２とハーフミラーＫ８との間に配置されている。第３フィルタＦＰ３は、第１方向転換ミラーＫ５で方向転換された第１光路ＯＰ１ａにおいて第２フィルタＦＰ２とハーフミラーＫ９との間に配置されている。

第１フィルタＦＰ１の第１ミラーＳ１ａ、第２フィルタＦＰ２の第２ミラーＳ２ａ及び第３フィルタＦＰ３の第３ミラーＳ３ａは、全て第１駆動機構Ａ１に接続されており、常に同じ動作をする。第１フィルタＦＰ１の他方の第１ミラーＳ１ｂは、第３駆動機構Ａ３に接続され、第１ミラーＳ１ａに対して独立して動作可能である。第２フィルタＦＰ２の他方の第２ミラーＳ２ｂは、第３駆動機構Ａ３に接続され、一方の第３ミラーＳ３ａに対して独立して動作可能である。第３フィルタＦＰ３の他方の第３ミラーＳ３ｂは、シリコン基板２３に対して固定されている。

ここで、第１駆動機構Ａ１に取り付けられた第１ミラーＳ１ａ、第２ミラーＳ２ａ及び第３ミラーＳ３ａは、波長掃引のため高速に往復動作する。この動作によればそれぞれのミラーが慣性によりたわみを生じる場合がある。したがって、第１〜第３ミラーＳ１ａ〜Ｓ３ａは、第１駆動機構Ａ１に対してそれぞれのミラーの両端が連結された両端支持構造とされている。

一方、第２駆動機構Ａ２に連結された他方の第２ミラーＳ２ｂ及び第３駆動機構Ａ３に連結された他方の第１ミラーＳ１ｂの動作は、第１駆動機構Ａ１に取り付けられたそれぞれのミラーの動作よりも遥かに低速であり、且つ移動量もわずかである。この動作によれば、第２ミラーＳ２ｂ及び第１ミラーＳ１ｂを動作させたときのたわみは無視できるほどに小さい。したがって、第２ミラーＳ２ｂは、第２駆動機構Ａ２に対してミラーの一端が連結された片持ち支持構造とされている。同様に、第１ミラーＳ１ｂは、第３駆動機構Ａ３に対してミラーの一端が連結された片持ち支持構造とされている。

なお、第１〜第３フィルタＦＰ１〜ＦＰ３の構成にシリコンを含む半導体層が利用できるのは、シリコンが赤外光に対して透明であるからである。

バルクマイクロマシニングにより形成される波長可変光源１Ｃには、駆動機構として静電アクチュエータが用いられる。第１〜第３駆動機構Ａ１〜Ａ３は、静電アクチュエータである。第１〜第３駆動機構Ａ１〜Ａ３は、くし歯構造の固定電極２４ａと可動電極２４ｂとを有している。固定電極２４ａは、シリコン基板２３に対して固定されている。一方、可動電極２４ｂは、シリコン基板２３から上方に離間し、シリコン基板２３に対して動くことができる。これら固定電極２４ａ及び可動電極２４ｂに電圧を印加することにより、静電力を発生させて可動電極２４ｂを駆動する。可動電極２４ｂには、ＭＥＭＳ構造体２１に固定されたアンカー２４ｃから延在するバネ２４ｄと、ファブリペロ干渉フィルタを構成するミラーを連結するためのフレーム２４ｆと、が接続されている。これら可動電極２４ｂ、アンカー２４ｃ、バネ２４ｄ及びフレーム２４ｆは一体に形成されている。

第１駆動機構Ａ１は、第１ミラーＳ１ａ、第２ミラーＳ２ａ及び第３ミラーＳ３ａが連結され、第１方向転換ミラーＫ５で方向転換された第１光路ＯＰ１の方向にそれぞれのミラーＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａを動作させる。第２駆動機構Ａ２は、他方の第２ミラーＳ２ｂが連結され、第２方向転換ミラーＫ６で方向転換された第２光路ＯＰ２の方向に第２ミラーＳ２ｂを動作させる。第３駆動機構Ａ３は、他方の第１ミラーＳ１ｂが連結され、第２方向転換ミラーＫ６で方向転換された第２光路ＯＰ２の方向に第１ミラーＳ１ｂを動作させる。

ここで、第１駆動機構Ａ１は、質量系をなすフレーム２４ｆ及び各ミラーＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａと、バネ２４ｄとによりバネ−マス振動系を構成している。したがって、第１駆動機構Ａ１の共振周波数とは、フレーム２４ｆ及び各ミラーＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａの質量ｍと、バネ２４ｄの弾性係数ｋと、減衰係数ξとにより、規定される値である。第１駆動機構Ａ１の共振周波数は、フレーム２４ｆの質量、バネ２４ｄの寸法等を設計パラメータとして所望の値に設定される。

また、第３駆動機構Ａ３は、第１フィルタＦＰ１の第１ミラーＳ１ａと第１ミラーＳ１ｂとの第１ギャップＧ１を調整するためのものである。理想的には、第１フィルタＦＰ１の第１ギャップＧ１と、第２フィルタＦＰ２の第２ギャップＧ２は等しくなるように設計されている。しかし、製造上のばらつきにより完全に一致させることは困難である。したがって、このばらつきを補正するために第３駆動機構Ａ３を形成している。第１フィルタＦＰ１のギャップＧ１と、第２フィルタＦＰ２のギャップＧ２とを精度良く一致するように製造できる場合には、第３駆動機構Ａ３を省略し、第１フィルタＦＰ１の他方の第１ミラーＳ１ｂをシリコン基板２３に固定してもよい。

続いて、波長可変光源１Ｃの動作について説明する。第１発振状態（図４参照）である区間Ｚ１，Ｔ３（図６（ａ）参照）において、第２駆動機構Ａ２の固定電極２４ａと可動電極２４ｂとの間に制御信号（図６（ａ）のグラフＧＰ２）を入力すると共に、第１駆動機構Ａ１の固定電極２４ａと可動電極２４ｂとの間に制御信号（図６（ａ）のグラフＧＰ１）を入力する。これら制御信号によれば、第１フィルタＦＰ１を透過する光が、第２フィルタＦＰ２で反射される状態となる。そして、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１がレーザダイオードＬＤ１のゲイン帯域内で変化するため、レーザダイオードＬＤ１の第１光Ｌ１は、ハーフミラーＫ８との間で第１光共振器Ｒ１を形成している。したがって、レーザダイオードＬＤ１が発振し、波長可変光源１Ｃから出射光Ｌｏｕｔが出射される。

なお、第１発振状態において、レーザダイオードＬＤ２の第２光Ｌ２は、ハーフミラーＫ９との間で第３光共振器Ｒ３を形成している。このレーザ発振により、レーザダイオードＬＤ２からレーザダイオードＬＤ１への切り替え時に尖頭値の高いパルスの発生が抑制される。

次に、第２発振状態（図４参照）である区間Ｚ２（図６（ａ）参照）において、第２駆動機構Ａ２の固定電極２４ａに制御信号（図６（ａ）のグラフＧＰ２）を入力すると共に、第１駆動機構Ａ１の固定電極２４ａと可動電極２４ｂとの間に制御信号（図６（ａ）のグラフＧＰ１）を入力する。これら制御信号によれば、第１フィルタＦＰ１を透過する光が、第２フィルタＦＰ２も透過する状態となる。そして、第１フィルタＦＰ１を透過する波長λｐ１がレーザダイオードＬＤ２のゲイン帯域内で変化するため、レーザダイオードＬＤ２の第２光Ｌ２は、ハーフミラーＫ８との間で第２光共振器Ｒ２を形成している。したがって、レーザダイオードＬＤ２が発振し、波長可変光源１Ｃから出射光Ｌｏｕｔが出射される。

なお、第２発振状態において、レーザダイオードＬＤ１の第２光Ｌ１は、ハーフミラーＫ９との間で第３光共振器Ｒ３を形成している。このレーザ発振により、レーザダイオードＬＤ１からレーザダイオードＬＤ２への切り替え時に尖頭値の高いパルスの発生が抑制される。

上述した波長可変光源１Ｃは、波長可変光源１Ａと同様の効果を奏することができる。

更に、波長可変光源１Ｃは、バルクマイクロマシニングにより製造されるため、表面マイクロマシニングにより製造された波長可変光源１Ａよりも長波長の出射光Ｌｏｕｔを出射することができる。例えば、シリコン層の厚さが２μｍ〜３μｍであり、ギャップＧ１〜Ｇ３が３μｍ〜７μｍであるファブリペロ型の波長選択フィルタを製造することができる。この寸法を有する波長選択フィルタによれば、透過波長を数μｍの波長帯域に設定し、波長が数μｍ（例えば５μｍ）の出射光Ｌｏｕｔを出射させることができる。

また、波長可変光源１Ｃは、レーザ媒質にＶＣＳＥＬ等の面発光レーザ素子を用い、シリコン基板からなりレンズを成形又は取り付けたカバーをＭＥＭＳ構造体２１上に配置している。このような構成によれば、波長可変光源１Ｃがより小型化されると共に容易に組み立てることができる。

なお、波長可変光源１ＣのＭＥＭＳ構造体２１は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板に対して、シリコン深堀エッチング法（DRIE:Deep Reactive Ion Etching）を用いることで作成できる。また、ファブリペロ型の波長選択フィルタのためのブラッグミラーは、ＤＲＩＥ法により、シリコン層と空気層を交互に配置することで実現できる。このとき、静電アクチュエータとブラッグミラーは同一のフォトマスクを用いて、１回のＤＲＩＥで作成できる為、高精度に且つ少ない工程で作成できる。

また、第１〜第３方向転換ミラーＫ５〜Ｋ７以外の構成部品は、全て１回のＤＲＩＥ法で作成でき、相対的な位置関係は高精度に制御できる。このため、レーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２と出力レンズＰｕの位置合わせ以外の調整は不要となる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

図１７に示されるように、変形例１の波長可変光源１Ｄは、３個のレーザ媒質Ｍ１〜Ｍ３を備えていてもよい。

図１８〜図１９に示されるように、表面マイクロマシニングにより形成された波長可変光源１Ｄは、レーザダイオードＬＤ１の第１光Ｌ１が入射される第１フィルタＦＰ１ａと、レーザダイオードＬＤ２の第２光Ｌ２が入射される第２フィルタＦＰ２と、レーザダイオードＬＤ３の第３光Ｌ３が入射される第３フィルタＦＰ３と、を備えている。

これらファブリペロ干渉フィルタは、第１フィルタＦＰ１ａ、第２フィルタＦＰ２、第３フィルタＦＰ３の順に並設されている。また、第１フィルタＦＰ１ｂ、第４ファブリペロ干渉フィルタＦＰ４（以下「第４フィルタＦＰ４」という）及び第５ファブリペロ干渉フィルタＦＰ５（以下「第５フィルタＦＰ５」という）がこの順に、第３フィルタＦＰ３に並設されている。

第２フィルタＦＰ２を構成する下部ミラー層ＢＭには、絶縁領域に囲まれた複数の可動部２６ａ〜２６ｃが形成されている。第２フィルタＦＰ２を構成する下部ミラー層ＢＭの領域には、絶縁領域に囲まれた可動部２６ａが形成されている。可動部２６ａには第１下部電極９ａが電気的に接続され、可動部２６ａに所定の電圧を与えることが可能である。第３フィルタＦＰ３を構成する下部ミラー層ＢＭの領域には、絶縁領域に囲まれた可動部２６ｂが形成されている。可動部２６ｂには第２下部電極９ｂが電気的に接続され、可動部２６ｂに所定の電圧を与えることが可能である。第４フィルタＦＰ４を構成する下部ミラー層ＢＭの領域には、絶縁領域に囲まれた可動部２６ｃが形成されている。可動部２６ｃには第３下部電極９ｃが電気的に接続され、可動部２６ｃに所定の電圧を与えることが可能である。

波長可変光源１Ｄの動作について説明する。まず、第１発振状態とするためには、第２フィルタＦＰ２、第３フィルタＦＰ３及び第４フィルタＦＰ４のそれぞれの可動部２６ａ〜２６ｃに接地電位（ＧＮＤ）ではない電圧を印加する。この場合、第１フィルタＦＰ１ａ，ＦＰ１ｂ及び第５フィルタＦＰ５を透過する光は、第２フィルタＦＰ２、第３フィルタＦＰ３及び第４フィルタＦＰ４で反射される。したがって、図１８に示されるように、レーザダイオードＬＤ１はハーフミラーＫ２との間で第１光共振器Ｒ１を形成し、第１フィルタＦＰ１ａ，ＦＰ１ｂ及び第５フィルタＦＰ５を透過する波長λｐ１でレーザ発振する。

レーザダイオードＬＤ１の次に、レーザダイオードＬＤ２が発振される。レーザダイオードＬＤ１からレーザダイオードＬＤ２への切替え付近では、レーザダイオードＬＤ２は、ハーフミラーＫ３との間で第３光共振器Ｒ３を構成するため、尖頭値の高いレーザ発振は抑えられる。

レーザダイオードＬＤ３の第３光Ｌ３は、第３フィルタＦＰ３で反射した後に、全反射ミラー６で反射され、第４フィルタＦＰ４で更に反射されるが、第４フィルタＦＰ４で反射された光の光路上には反射ミラーが配置されていない。したがって、レーザダイオードＬＤ３の第３光Ｌ３は発振できない。すなわち、レーザダイオードＬＤ１が発振する第１発振状態では、レーザダイオードＬＤ３は常に非発振状態にある。ただし、発振するレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３は、レーザダイオードＬＤ１、レーザダイオードＬＤ２、レーザダイオードＬＤ３、レーザダイオードＬＤ２、レーザダイオードＬＤ１の順に切り替わる。すなわち、レーザダイオードＬＤ１の次にレーザダイオードＬＤ３に切り替わることは無いため、第１発振状態のときにレーザダイオードＬＤ３について尖頭値の高いレーザ発振の問題を考慮する必要は無い。

次に、レーザダイオードＬＤ２が発振している第２発振状態とするためには、第２フィルタＦＰ２の可動部２６ａを接地電位（ＧＮＤ）とし、第３フィルタＦＰ３及び第４フィルタＦＰ４のそれぞれの可動部２６ｂ，２６ｃには接地電位（ＧＮＤ）ではない電圧を印加する。この状態では、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２が、第１フィルタＦＰ１ａ，ＦＰ１ｂ及び第５フィルタＦＰ５を透過する波長λｐ１と等しくなる。したがって、図１９に示されるように、レーザダイオードＬＤ２はハーフミラーＫ２との間で第２光共振器Ｒ２を形成し、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２でレーザ発振する。

次に、レーザダイオードＬＤ３が発振している第３発振状態とするためには、第２フィルタＦＰ２の可動部２６ａ及び第３フィルタＦＰ３の可動部２６ｂを接地電位（ＧＮＤ）とし、第４フィルタＦＰ４の可動部２６ｃには接地電位（ＧＮＤ）ではない電圧を印加する。この状態では、第２フィルタＦＰ２を透過する波長λｐ２及び第３フィルタＦＰ３を透過する波長λｐ３が、第１フィルタＦＰ１ａ，ＦＰ１ｂ及び第５フィルタＦＰ５を透過する波長λｐ１と等しくなる。したがって、図２０に示されるように、レーザダイオードＬＤ３はハーフミラーＫ２との間で第４光共振器Ｒ４を形成し、第３フィルタＦＰ３を透過する波長λｐ３でレーザ発振する。

レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３を備える構成であっても、出射光Ｌｏｕｔの波長を掃引するために高速に動作させるミラーは上部ミラー層ＴＭである。下部ミラー層ＢＭのそれぞれの可動部２６ａ〜２６ｃは、低速であり、且つわずかに変化させれば良く、容易に制御できる。

波長可変光源１Ｄによれば、３個のレーザ媒質Ｍ１〜Ｍ３を切り替える事が可能になり、出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬを一層拡大することができる。

なお、波長可変光源は、上述した構成を応用することにより、原理上は３個以上レーザ媒質を備えることができる。しかし、レーザ媒質の数が増加すると、光共振器の光路長が長くなる。ファブリペロ干渉フィルタにおける選択波長の純度を向上させるためには、ファブリペロ干渉フィルタに入射されるビームは、出来る限り平行光で無ければならない。しかし、ビームは回折広がりを有するため、光共振器の光路長が長くなると平行光からのずれが大きくなり、波長選択性が悪くなる。また、ファブリペロ干渉フィルタにも有効波長帯域が存在するため、無限にレーザ媒質をふやすことはできない。したがって、波長可変光源が備え得るレーザ媒質の数は３個程度である。

図２１に示されるように、変形例２の波長可変光源１Ｅは、尖頭値の高いパルスの発生を抑制するための第３光共振器Ｒ３を備えていない構成であってもよい。この波長可変光源１Ｅによれば、波長可変光源１Ａと同様に出射光Ｌｏｕｔの波長帯域ＢＬの広い波長可変レーザ光源を作成する事が可能となる。また、波長可変光源１Ａよりも構造が簡素化されているため、容易に製造することができる。

また、上記第１及び第２実施形態では、第１及び第２部分反射ミラーは、一体のハーフミラーＫ２であったが、第１及び第２部分反射ミラーは、互いに別個のハーフミラーであってもよい。

１Ａ〜１Ｅ…波長可変光源、２，２３…シリコン基板（半導体基板）、Ａ１…第１駆動機構、Ａ２…第２駆動機構、Ｂ１…第１波長帯域、Ｂ２…第２波長帯域、ＤＣ…駆動制御部（制御部）、ＦＰ１…第１フィルタ（第１ファブリペロ干渉フィルタ）、ＦＰ２…第２フィルタ（第２ファブリペロ干渉フィルタ）、Ｇ１…第１ギャップ、Ｇ２…第２ギャップ、Ｋ１Ａ…全反射ミラー（第１全反射ミラー）、Ｋ１Ｂ…全反射ミラー（第２全反射ミラー）、Ｋ２…ハーフミラー（第１部分反射ミラー、第２部分反射ミラー）、Ｌ１…第１光、Ｌ２…第２光、Ｌ３…第３光、Ｌｏｕｔ…出射光、Ｍ１…第１レーザ媒質、Ｍ２…第２レーザ媒質、ＯＰ１…第１光路、ＯＰ２…第２光路、Ｐ１…レンズ（第１光学部品）、Ｐ２…レンズ（第２光学部品）、Ｒ１…第１光共振器、Ｒ２…第２光共振器、Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ…第１ミラー、Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ…第２ミラー、Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ…第３ミラー。

Claims (6)

1. 第１波長帯域を有する第１光を増幅する第１レーザ媒質と、
   前記第１レーザ媒質と光共振器を構成する第１全反射ミラー及び第１部分反射ミラーと、
   第２波長帯域を有する第２光を増幅する第２レーザ媒質と、
   前記第２レーザ媒質と光共振器を構成する第２全反射ミラー及び第２部分反射ミラーと、
   一対の第１ミラーを有し、前記第１光の第１光路上における前記第１レーザ媒質と前記第１部分反射ミラーとの間の位置であり且つ前記第２光の第２光路上における前記第２レーザ媒質と前記第２部分反射ミラーとの間の位置である第１位置において、前記第１光及び前記第２光に含まれる特定波長の光を選択的に透過及び反射させて前記第１部分反射ミラー及び／又は前記第２部分反射ミラーに導く第１ファブリペロ干渉フィルタと、
   一対の第２ミラーを有し、前記第１光路上における前記第１レーザ媒質と前記第１ファブリペロ干渉フィルタとの間の位置であり且つ前記第２光路上における前記第２レーザ媒質と前記第１ファブリペロ干渉フィルタとの間の位置である第２位置において、前記第１光及び前記第２光を選択的に透過及び反射させる第２ファブリペロ干渉フィルタと、
   前記第１ファブリペロ干渉フィルタの一方の前記第１ミラー及び前記第２ファブリペロ干渉フィルタの一方の前記第２ミラーを連動して動作させる第１駆動機構と、
   前記第２ファブリペロ干渉フィルタの他方の前記第２ミラーを動作させる第２駆動機構と、
   を備える、波長可変光源。
2. 一対の前記第１ミラー間の第１ギャップ及び一対の前記第２ミラー間の第２ギャップが周期的に変化するように、前記第１駆動機構を制御する制御部を更に備える、請求項１記載の波長可変光源。
3. 前記制御部は、前記第１駆動機構の共振周波数で一方の前記第１ミラー及び一方の前記第２ミラーを往復動作させる、請求項２記載の波長可変光源。
4. 前記制御部は、前記第２ミラーの状態が、前記第２ギャップが前記第１ギャップと異なる第１状態と、前記第２ギャップが前記第１ギャップと等しい第２状態と、に切り替わるように、前記第２駆動機構を制御する請求項２又は３記載の波長可変光源。
5. 前記第１ファブリペロ干渉フィルタ、前記第２ファブリペロ干渉フィルタ、前記第１駆動機構、及び前記第２駆動機構は、同一の半導体基板に形成されている、請求項１〜４のいずれか一項記載の波長可変光源。
6. 前記第１光路上における前記第１レーザ媒質と前記第２ファブリペロ干渉フィルタとの間の位置において、前記第１光をコリメートする第１光学部品と、
   前記第２光路上における前記第２レーザ媒質と前記第２ファブリペロ干渉フィルタとの間の位置において、前記第２光をコリメートする第２光学部品と、
   を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項記載の波長可変光源。

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