JPH11274626A - レーザ光発生装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的な制御のみにより高精度かつ連続波長
可変レーザを発生させる。 【解決手段】 光を出射する光源２と、光源２からの光
に変調処理を施す複数の音響光学手段３，６と、音響光
学手段３，６を駆動する駆動電圧を発生する電圧供給手
段９と、電圧供給手段９からの駆動電圧に位相差を付加
して複数の音響光学手段３，６のそれぞれに供給する位
相シフト手段１０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続的に波長を変
化させてレーザ光を発生させるレーザ光発生装置及び方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来において、連続的に波長を変化させ
るレーザ光源としては、回折格子を回転させるもの、音
響光学素子を用いるものが知られている。

【０００３】回折格子を回転させるレーザ光源２００と
しては、図１５に示すように、光増幅部２０１の出力光
がコリメータレンズ２０２を介して回折格子２０３に入
射し、１次回折光が光増幅部２０１に戻る。回折格子２
０３を回転すると、光増幅部２０１へ戻る１次回折光の
波長が変化するので、発振波長を制御することができ
る。

【０００４】また、音響光学素子を用いるレーザ光源２
１０としては、図１６に示すように、上述のように回折
格子を回転させる代わりに音響光学素子２１１で回折格
子２１２への入射角を変化させて発振波長を制御する。

【０００５】また、波長を変化させられるレーザ光源２
２０としては、図１７に示すようなものがある。この図
１７に示すレーザ光源２２０では、ミラー２２１、レン
ズ２２２、半導体レーザ２２３、レンズ２２４、２つの
音響光学素子２２５，２２６、これらの音響光学素子２
２５，２２６を駆動するための電圧を生成出力する交流
電源２２７、ミラー２２８を備えて構成されている。こ
のようなレーザ光源２２０では、先ず、音響光学素子２
２５，２２６内に超音波を発生させることにより、入射
されたレーザ光に音響波による回折を与え、音響光学素
子２２５を通過したレーザ光を＋１次回折光とし、音響
光学素子２２６を通過したレーザ光を−１次回折光とす
る。そして、このレーザ光源２２０では、各音響光学素
子２２５，２２６に供給する交流電圧を変化させること
で音響光学素子２２５，２２６内に発生する超音波を変
化させ、波長を可変としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図１５に示した可変波長レーザ光源２５０では、機械的
に回折格子２０３を動かすことで波長を変化させている
ので、機械的な誤差が生じることで波長の変化に誤差が
生ずることがあり、高精度に波長を可変としたレーザ光
を出射させることが困難であるという問題点がある。特
に、クレーティングのように、質量の大きい光学部品を
動かして波長を変化させるので、動作が遅くなってしま
う。

【０００７】また、図１６及び図１７に示したレーザ光
源２１０，２２０では、高精度に波長を可変としてレー
ザ光を発生させることができず、連続的に波長を可変さ
せることができなかった。

【０００８】すなわち、レーザ光源２２０においては、
内部を往復している光の位相は一致しなければならない
という条件がある。ここで、レーザ光源２２０内の発振
波長が満たすべき条件は、下記の式１に示すように、λ
＝２Ｌ／Ｎ (1)である。ここで、２Ｌは、レーザ光源２
２０を往復する光が感じる真空での等価的な光学距離で
あり、Ｎは正数である。なお、レーザ光源２２０内の光
は、ミラー２２８等の分散の作用により位相のシフトも
受けることもあるが無視している。

【０００９】従って、実際に発振する波長は、上記の式
１が満たされている波長でかつ音響光学素子２２５，２
２６のミラー２２８に入射して反射した光が元の光路上
を戻るように所定の角度に回折する光の透過波長範囲の
中心波長に近いものとなる。従って、音響光学素子２２
５，２２６の変調周波数を変えて透過波長範囲の中心波
長を変化させたとしたら、式１が満たす波長で段階的に
波長が変化する。これでは連続波長可変と呼べない。

【００１０】そこで、本発明は、上述したような実情に
鑑みて提案されたものであり、電気的な制御のみにより
高精度かつ連続波長可変レーザを発生させることができ
るレーザ光発生装置及び方法を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する本
発明に係るレーザ光発生装置は、レーザ光を出射する光
源と、光源からのレーザ光に変調処理を施す複数の音響
光学手段と、音響光学手段を駆動する駆動電圧を発生す
る電圧供給手段と、電圧供給手段からの駆動電圧に位相
差を付加して上記複数の音響光学手段のそれぞれに供給
する位相シフト手段とを備えることを特徴とする。

【００１２】このようなレーザ光発生装置は、光源から
出射したレーザ光にそれぞれ位相がシフトされた電圧が
供給された音響光学手段を通過させてレーザ光を発生さ
せる。

【００１３】本発明に係るレーザ光発生方法は、光源か
ら出射されたレーザ光の波長を可変としてレーザ光を発
生させるレーザ光発生方法において、複数の音響光学素
子のそれぞれに位相差が付加された駆動電圧を供給し、
複数の音響光学素子に上記光源からのレーザ光を透過さ
せて当該レーザ光に変調処理を施してレーザ光の波長を
制御することを特徴とする。

【００１４】このようなレーザ光発生方法は、各音響光
学素子に位相差が付加された駆動電圧を供給して光源か
らの光からレーザ光を発生させる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。

【００１６】図１は、本実施の形態に係るレーザ光発生
装置１の一例を示す図である。このレーザ光発生装置１
は、レーザ光を出射するレーザダイオード２と、第１の
ＡＯＴＦ（acousto-optic tunable filter）３と、ＰＢ
Ｓ４と、第２のＡＯＴＦ５と、ＰＢＳ６と、ミラー７と
が同一光軸上に配されてなり、さらに、電源部８と、位
相シフタ９とを備えている。

【００１７】このレーザ光発生装置１は、レーザダイオ
ード２からのレーザ光を同一光軸上に配された各部に透
過させてミラー７に入射し、一部のレーザ光を外部に出
力し、残りの一部のレーザ光を反射して再び同一光軸上
に配された各部を透過させてレーザダイオード２に戻す
ようになされている。

【００１８】レーザダイオード２は、無反射コートが施
された出射面２ａから周波数ｆのレーザ光を第１のＡＯ
ＴＦ３に出射する。また、このレーザダイオード２は、
第１のＡＯＴＦ３からの戻り光が入射され、レーザ光を
増幅させて再び第１のＡＯＴＦ３に出射する。

【００１９】第１のＡＯＴＦ３は、レーザダイオード２
からの光が入射されるとともに、電源部８から駆動電圧
が供給される。この第１のＡＯＴＦ３は、レーザダイオ
ード２からの光に変調処理を施してＰＢＳ４に出射す
る。

【００２０】この第１のＡＯＴＦ３は、図２に示すよう
に、いわゆるcollinear型のＡＯＴＦであり、レーザ光
が入射面３ａに対して直角に入射され、透過光Ｌ２、１
次回折光Ｌ２が出射面３ｂに対して直角に出射されるも
のである。この第１のＡＯＴＦ３は、回折光の波長依存
性を利用する。この第１のＡＯＴＦ３は、特定の変調周
波数で特定の波長の光を取り出すことができる。そし
て、この第１のＡＯＴＦ３は、内部に発生する音響の周
波数が変化されることで、取り出すことができる波長を
任意に変化させることができる。

【００２１】また、この第１のＡＯＴＦ３では、結晶の
異方性を用いた方法が用いられる。すなわち、この第１
のＡＯＴＦ３では、その屈折率が光の偏光方向や波長に
よってその屈折率が異なる場合がある。この第１のＡＯ
ＴＦ３では、１次回折光Ｌ１と、透過光Ｌ２との偏向方
向が異なるときに回折角を制御することができる。

【００２２】このような第１のＡＯＴＦ３に光を透過さ
せたときの一例を図３に示す。この第１のＡＯＴＦ３で
は、入射される光と略々同方向に音響を発生させたと
き、周波数がｆのＰ偏光Ｌ３が周波数ｆ＋ＦのＳ偏光Ｌ
４として透過される。また、この第１のＡＯＴＦ３にＳ
偏光Ｌ５が入射されたときには周波数ｆ−ＦのＰ偏光Ｌ
６として透過され、Ｓ偏光Ｌ７が入射されたときには周
波数ｆ＋ＦのＰ偏光Ｌ８として透過され、Ｐ偏光Ｌ９が
入射されたときには周波数ｆ−ＦのＳ偏光Ｌ６として透
過される。また、この第１のＡＯＴＦ３において、透過
する光が往復して透過するときには、往復した光は２Ｆ
の周波数シフトを受けることとなる。なお、Ｓ偏光とＰ
偏光とは相互に偏光面が直交する関係となっている。

【００２３】また、この図２に示した第１のＡＯＴＦ３
は、１次回折光Ｌ１と、透過光Ｌ２との偏向方向が平行
となっており、colinear型ＡＯＴＦと称され、この関係
を有しないものがnoncolinear型ＡＯＴＦと称される。

【００２４】第１のＡＯＴＦ３には、変調部１１ａに電
源部９から駆動電圧が供給される。第１のＡＯＴＦ３
は、電源部９からの駆動電圧に応じて変調部１１ａから
変調部１１ｂに向かって音響を発生させる。この第１の
ＡＯＴＦ３は、駆動電圧の周波数に応じて内部に生ずる
周波数Ｆの音響を発生させることで、周波数ｆのレーザ
光を周波数ｆ＋Ｆの１次回折光とするように変調する。

【００２５】この第１のＡＯＴＦ３は、入射面３ａから
のレーザ光を通過させることで周波数ｆ＋Ｆの１次回折
光を生成し、出射面３ｂから周波数ｆ＋Ｆの１次回折光
と変調されずに透過した透過光とをＰＢＳ４に出射す
る。ＰＢＳ４は、出射面３ｂから出射されるレーザ光を
周波数ｆ＋Ｆで変調された１次回折光Ｌ１と、変調され
ずに透過した透過光Ｌ２とに分割する。ここで、１次回
折光Ｌ１と透過光Ｌ２との偏向方向は、直交してＰＢＳ
４に出射される。

【００２６】ＰＢＳ４は、周波数ｆ＋Ｆで変調された１
次回折光Ｌ１のみを第２のＡＯＴＦ５に出射する。すな
わち、このＰＢＳ４は、第１のＡＯＴＦ３を透過した０
次回折光を除去する目的で配設される。ここで、ＰＢＳ
４により除去された０次回折光は、出力の一部として用
いることが可能である。

【００２７】第２のＡＯＴＦ５は、上述の第１のＡＯＴ
Ｆ３と同様の構成を有している。この第２のＡＯＴＦ５
は、変調部１０に位相シフタ９を介して電源部８からの
駆動電圧が供給される。この変調部１０に供給される駆
動電圧は、第１のＡＯＴＦ３の変調部１０に供給される
駆動電圧とは位相φだけずれて供給される。

【００２８】その結果、第２のＡＯＴＦ５の内部を伝達
する超音波も第１のＡＯＴＦ３の内部伝達する超音波と
は異なる。そして、第２のＡＯＴＦ５を通過するレーザ
光は、第１のＡＯＴＦ３を通過するレーザ光とは位相差
φに応じて、通過したレーザ光の周波数をｆとするよう
に変調を施して出射することとなる。

【００２９】ＰＢＳ６は、第２のＡＯＴＦ５からのレー
ザ光が入射される。このＰＢＳ６は、第２のＡＯＴＦ５
からのレーザ光のうち、周波数ｆで変調されたレーザ光
Ｌ１のみをミラー７に出射し、０次回折光を除去する。

【００３０】ミラー７は、ＰＢＳ６からのレーザ光を再
びＰＢＳ６に反射するとともに、波長の制御がなされた
レーザ光を外部に出射する。

【００３１】電源部８は、交流電圧を駆動電圧として生
成出力する。この電源部８からの交流電圧は、各ＡＯＴ
Ｆ３，５を駆動させるためであり、第１のＡＯＴＦ３に
供給されるとともに、位相シフタ９に供給される。

【００３２】位相シフタ９は、電源部８からの駆動電圧
に位相差φを与える。この位相シフタ９は、駆動電圧に
位相差φを与えることで、第１のＡＯＴＦ３に供給する
駆動電圧とは位相が異なる駆動電圧を第２のＡＯＴＦ５
に供給することとなる。

【００３３】この位相シフタ９は、電源部８からの駆動
電圧の周波数を第２のＡＯＴＦ５内に生ずる音響の変調
周波数の変化に連動して大きく変える必要がある。この
位相シフタ９は、第２のＡＯＴＦ５内の変調周波数に連
動して動作するときには、例えば長いケーブル等の遅延
素子で構成される。このように遅延素子で構成されるこ
とで、位相シフタ９は、例えばτだけ遅延を生じさせる
と、駆動電圧の周波数がｄｆだけ変化させるとき、結果
的に位相を＋２πｄｆτだけ変化させることができる。
ここで、位相シフタ９は、遅延を正方向か負方向かのい
ずれかにするには第２のＡＯＴＦ５の特性に応じて決定
する。

【００３４】また、この位相シフタ９は、上記のケーブ
ルのように固定の遅延素子では線形的な変調周波数と位
相との連動変化しか与えられないので、遅延時間を非常
に大きくする必要がある場合には図４に示すような構成
とする。

【００３５】この図４に示した位相シフタ９は、カウン
タ１２ａ，１２ｂ、減算器１３、加算器１４、ＤＡコン
バータ１５、ＶＣＯ（電圧制御発振器）１６、オフセッ
ト回路１７、増幅器１８で構成される。この位相シフタ
９では、加算器１４に入力される入力信号と、電源部８
で発生させる周波数の指示をコンピュータ等の計算器１
９で行っている。ここで、カウンタ１２ａ，１２ｂと減
算器１３は電源部８とＶＣＯ１６との間の位相比較器と
なっており、加算器１４でオフセット位相を加えてＶＣ
Ｏ１６を制御する構成となされている。オフセット回路
１７は、アナログ入力で、ＤＡコンバータ１５の出力の
０点を変え、高い周波数の駆動電圧を第２のＡＯＴＦ６
に供給するとき等において位相の微小制御に用いられ
る。また、この位相シフタ９には、外部の計算器（Ｐ
Ｃ）１９から入力信号を加算器１４に入力されるととも
に、発振器から所定の動差周波数Ｆを有する信号がカウ
ンタ１２ａに入力される。

【００３６】この位相シフタ９において、論理素子を何
ビットとしてももよいが、例えば２ビットを用いた場
合、カウンタ１２ａ，１２ｂ、減算器１３及び加算器１
４の論理は、図５に示すようになっている。このとき、
計算器１９からの入力信号を連続的に例えば（0,1,2,3,
0,1,2,3,0,・・）と変化させると、位相同期されたＶＣ
Ｏ１６の位相はもとの電源部８に対して位相を連続的に
広範囲に亘って変化させることできる。従って、このよ
うな位相シフタ９によれば、入力信号に応じて簡便かつ
高精度に位相制御を行うことができる。

【００３７】このようなレーザ光発生装置１でレーザ光
を共振状態とするときには、先ず、レーザダイオード２
からレーザ光を第１のＡＯＴＦ３に出射する。そして、
レーザダイオード２から出射されたレーザ光は第１のＡ
ＯＴＦ３，ＰＢＳ４，第２のＡＯＴＦ５，ＰＢＳ６を介
してミラー７に入射し、ミラー７からのレーザ光が再び
ＰＢＳ６，第２のＡＯＴＦ５，ＰＢＳ４，第１のＡＯＴ
Ｆ３を介してレーザダイオード２に入射される。

【００３８】そして、このようなレーザ光発生装置１で
レーザ光の波長を連続的に変化させるときには、第１及
び第２のＡＯＴＦ３，５に供給する電源部８からの駆動
電圧に位相差φを加えると、第１及び第２のＡＯＴＦ
３，５を通過する光の位相を「−２φ」だけ変化させる
ことができる。このとき、レーザ光発生装置１で発振波
長λが満たすべき条件は、下記式２に示すように、 λ＝２Ｌ／（Ｎ＋φ/π） (2) となる。ここで、２Ｌはレーザ光発生装置１内を往復す
る光が感じる等価的な真空での光学距離である。

【００３９】従って、レーザ光発生装置１内で発振する
レーザ光の波長はφを変化させることで変化させること
ができる。すなわち、第１及び第２のＡＯＴＦ３，５の
変調周波数を変化させて透過波長範囲の中心波長を変化
させると同時に、位相差φを上記式２で決定される第１
及び第２のＡＯＴＦ３，５の透過波長範囲の中心波長に
常に一致させるように変化させれば、連続的に波長を変
化させて発振させることが可能である。また、このレー
ザ光発生装置１においては、第２のＡＯＴＦ５に供給す
る駆動電圧を変調することにより、さらに高精度に光の
周波数（波長）を変調することができる。

【００４０】また、従来の波長を変化させてレーザ光を
発生させるときには機械的に上記式２のＬを変化させて
いたのに対して、本実施の形態に係るレーザ光発生装置
１においては、電気的に光の波長を変化させることがで
きるので、変調周波数の変化と位相差φとを常に連動さ
せて変化させることにより波長を連続的に広い範囲内で
応答性が良く波長を変化させることができる。また、位
相差φは、電子回路技術により自由（０〜∞）に設定す
ることができるので、式２からは決定できない結果、例
えば温度揺らぎ等による波長の揺らぎやレーザ光発生装
置１内の媒質の分散などによる影響も位相差φを制御す
ることで減少させることができる。

【００４１】従って、このレーザ光発生装置１によれ
ば、レーザダイオード２からのレーザ光を共振状態とす
ることができ、第１のＡＯＴＦ３及び第２のＡＯＴＦ５
に供給する駆動電圧を制御することにより、発生させる
レーザ光の波長を制御することができる。

【００４２】また、上述のレーザ光発生装置１とは異な
る構成を有するレーザ光発生装置２０としては、図６に
示すように、出射面２１ａ及び入射面２１ｂに無反射コ
ートを施したダイオードを用い、リング状に光軸を形成
してＰＢＳ２４，２６及び第１のＡＯＴＦ２３，第２の
ＡＯＴＦ２５を配した構成としても良い。すなわち、こ
のレーザ光発生装置２０においては、レーザダイオード
２１の出射面２１ａから出射したレーザ光を第１のＡＯ
ＴＦ２３，ＰＢＳ２４，第２のＡＯＴＦ２５等を介して
レーザダイオード２１の入射面２１ｂに入射させること
でレーザ光を共振させる。

【００４３】すなわち、この図６に示したレーザ光発生
装置２０では、出射面２１ａ及び入射面２１ｂに無反射
コートを施したレーザダイオード２１と、レーザダイオ
ード２１からのレーザ光が入射される光アイソレータ２
２と、この光アイソレータ２２からの光が入射される第
１のＡＯＴＦ２３と、ＰＢＳ２４と、第２のＡＯＴＦ２
５と、ＰＢＳ２６と、ミラー２７，半波長板２８，ミラ
ー２９，３０とを有する。さらに、このレーザ光発生装
置３０では、第１のＡＯＴＦ２３及び第２のＡＯＴＦ２
５に供給される駆動電圧が供給される電源部３１と、第
２のＡＯＴＦ２５に供給される駆動電圧に位相差φを付
加する位相シフタ３２を備える。

【００４４】このレーザ光発生装置２０では、上述した
レーザ光発生装置１と同様に、第１のＡＯＴＦ２３には
駆動電圧が供給され、第２のＡＯＴＦ２５には位相シフ
タ３２により位相差φが付加された駆動電圧が供給され
る。

【００４５】このようなレーザ光発生装置２０では、Ｐ
ＢＳ２６により、第１のＡＯＴＦ２３で変調されたレー
ザ光を透過させるので、第１のＡＯＴＦ２３及び第２の
ＡＯＴＦ２５に供給する駆動電圧を制御することによ
り、発生させるレーザ光の波長を制御することができ
る。また、このレーザ光発生装置２０では、図１に示し
たレーザ光発生装置１と比較して光源２１から出射され
るレーザ光を低損失で共振させることができる。

【００４６】また、上述のリング状に各部を配したレー
ザ光発生装置の他の例としては、図７に示すレーザ光発
生装置４０がある。この図７に示したレーザ光発生装置
４０は、出射面４１ａに無反射コートを施したレーザダ
イオード４１、ファラデー回転素子４２、ＰＢＳ４３、
半波長板４４、第１のＡＯＴＦ４５、ＰＢＳ４６、第２
のＡＯＴＦ４７、ＰＢＳ４８、ミラー４９，５０を有す
る。さらに、このレーザ光発生装置４０では、第１のＡ
ＯＴＦ４５及び第２のＡＯＴＦ４７に供給される駆動電
圧が供給される電源部５１と、第２のＡＯＴＦ４７に供
給される駆動電圧に位相差φを付加する位相シフタ５２
を備える。

【００４７】すなわち、このレーザ光発生装置４０は、
レーザダイオード４１、ファラデー回転素子４２、ＰＢ
Ｓ４３、半波長板４４、第１のＡＯＴＦ４５、ＰＢＳ４
６、第２のＡＯＴＦ４７、ＰＢＳ４８、ミラー４９，５
０、ＰＢＳ４３、ファラデー回転素子４２にレーザ光を
通過させて、再びレーザダイオード４１の入射面４１ａ
にレーザ光を入射させる。従って、このレーザ光発生装
置４０では、このように各部を配設することで、レーザ
ダイオード４１内でレーザ光を増幅し、レーザ光を共振
させることができる。

【００４８】また、上述したレーザ光発生装置１，２
０，４０では、レーザ光を変調する素子として、いわゆ
るcollinearＡＯＴＦを用いた一例について説明した
が、上述したcollinearＡＯＴＦに代えて入射面から入
射したレーザ光を透過光と変調光とに分割して出射面か
ら出射するいわゆるNoncollinearＡＯＴＦとしても良
い。

【００４９】このＡＯＴＦ６０は、図８に示すように、
レーザ光の入射面６０ａに配設された変調部６１と、変
調部６１からの超音波を伝達する伝達部６２と、変調部
６１からの超音波を消去する消去部６３とを備える。

【００５０】このＡＯＴＦ６０は、変調部６１に電源部
７６から駆動電圧が供給されることで、伝達部６２内に
超音波を消去部６３に向かって発生させる。この変調部
６１からの超音波は、伝達部６２内を通過して消去部６
３で消去されることとなる。

【００５１】また、このＡＯＴＦ６０の入射部６０ａに
は、レーザ光が入射され、超音波の進行方向に対して斜
め方向に光を伝達部６２に透過させる。このとき、伝達
部６２内のレーザ光は、超音波により変調されることと
なる。

【００５２】その結果、このＡＯＴＦ６０の入射面６０
ａから入射されたレーザ光は、変調されて出射面６０ｂ
からレーザ光Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃に分割されて出射される。
レーザ光Ｌ₁は、超音波により変調され、駆動電圧に応
じた変調が施されている。また、レーザ光Ｌ₂は変調さ
れずに透過され、レーザ光Ｌ₃は超音波により変調され
たレーザ光である。ここで、レーザ光Ｌ₁とレーザ光Ｌ₃
とは、偏波面が約９０゜異なるレーザ光である。なお、
本実施の形態においては、レーザ光Ｌ₁を変調させるよ
うに駆動電圧を制御することとなる。

【００５３】このＡＯＴＦ６０を用いたレーザ光発生装
置７０は、図９に示すように、レーザダイオード７１
と、第１のＡＯＴＦ７２と、第２のＡＯＴＦ７３と、ミ
ラー７４と、第１のＡＯＴＦ７２及び第２のＡＯＴＦ７
３に供給する駆動電圧を発生させる電源部７５と、第２
のＡＯＴＦ７３に供給する駆動電圧に位相差φを与える
位相シフタ７６とを備える。

【００５４】このレーザ光発生装置７０では、電源部７
５から駆動電圧が発生され、第１のＡＯＴＦ７２及び第
２のＡＯＴＦ７３に駆動電圧が供給される。第２のＡＯ
ＴＦ７３には、位相シフタ７６で第１のＡＯＴＦ７２に
供給される駆動電圧とは位相がφだけずれた駆動電圧が
供給される。この結果、第１のＡＯＴＦ７２と第２のＡ
ＯＴＦ７３内に発生する超音波が変化し、これら第１の
ＡＯＴＦ７２によって変調されたレーザ光の周波数がｆ
＋Ｆとされ、第２のＡＯＴＦ７３によって変調されたレ
ーザ光の周波数がｆ＋Ｆとされる。

【００５５】このレーザ光発生装置７０においては、先
ず、レーザダイオード７１の無反射コートが施された出
射面７１ａからレーザ光が出射される。このレーザダイ
オード７１からのレーザ光は、第１のＡＯＴＦ７２に入
射されて周波数ｆのレーザ光から周波数がｆ＋Ｆのレー
ザ光に変調される。

【００５６】この第１のＡＯＴＦ７２を通過したレーザ
光は、第２のＡＯＴＦ７３に入射され、この第２のＡＯ
ＴＦ７３により変調されて、ミラー７４に入射される。
このミラー７４では、第１及び第２のＡＯＴＦ７２，７
３で変調されたレーザ光の内、少なくとも一部のレーザ
光を透過させる。また、このミラー７４は、透過しない
レーザ光を再び第１及び第２のＡＯＴＦ７２，７３に反
射させて、レーザダイオード７１に入射させる。

【００５７】また、NoncollinearＡＯＴＦを用いたレー
ザ光発生装置としては、上述のレーザ光発生装置７０の
ような一例に限られず、図１０に示すように、リング型
のものであってもよい。この図１０に示したレーザ光発
生装置８０は、レーザダイオード８１と、レーザダイオ
ード８１からレーザ光が入射されるファラデー回転素子
８２と、ファラデー回転素子８２からレーザ光が入射さ
れるＰＢＳ８３と、ＰＢＳ８３からレーザ光が入射され
る第１のＡＯＴＦ８４と、第１のＡＯＴＦ８４からレー
ザ光が入射される第２のＡＯＴＦ８５と、第２のＡＯＴ
Ｆ８５からレーザ光が入射されるミラー８６ａ，８６ｂ
と、ミラー８６ａ，８６ｂ間に配設された半波長板８７
と、第１及び第２のＡＯＴＦ８４，８５に供給する駆動
電圧を発生させる電源部８８と、第２のＡＯＴＦ８５に
供給される駆動電圧に位相差φを与える位相シフタ８９
とを備える。

【００５８】このようなレーザ光発生装置８０では、レ
ーザダイオード８１からのレーザ光をファラデー回転素
子８２，ＰＢＳ８３，第１のＡＯＴＦ８４，第２のＡＯ
ＴＦ８５，ミラー８６ａ、半波長板８７、ミラー８６ｂ
を介して再びＰＢＳ８３に入射するようになされてい
る。そして、このレーザ光発生装置８０では、第１及び
第２のＡＯＴＦ８４，８５で変調されたレーザ光をＰＢ
Ｓ８３で外部に放出することで変調したレーザ光を生成
することができる。また、このレーザ光発生装置８０で
は、ＡＯＴＦを用いた上述のレーザ光発生装置７０と比
較してレーザ光の損失を少なくして波長の制御を行うこ
とができる。

【００５９】さらに、図８に示したNoncollinearＡＯＴ
Ｆを用いたレーザ光発生装置としては、図１１に示すよ
うになレーザ光発生装置９０がある。このレーザ光発生
装置９０は、上述のレーザ光発生装置８０とほぼ同様の
構成を有するが、レーザダイオード９１の出射面９１ａ
及び入射面９１ｂに無反射コートが施されており、ミラ
ー９２から変調したレーザ光の少なくとも一部を放出
し、半波長板９３を設けているという点で異なる。すな
わち、このレーザ光発生装置９０では、レーザダイオー
ド９１の出射面９１ａから出射されたレーザ光をファラ
デー回転素子９２，第１のＡＯＴＦ９３，第２のＡＯＴ
Ｆ９４，ミラー９５，半波長板９６，ミラー９７を介し
て再びレーザダイオード９１の入射面９１ｂにレーザ光
を戻すことでレーザ光を共振させることができる。

【００６０】また、図８に示したＡＯＴＦを用いたレー
ザ光発生装置の他の例としては、図１２に示すようなレ
ーザ光発生装置１００がある。このレーザ光発生装置１
００は、レーザダイオード１０１と、第１のＡＯＴＦ１
０２と、第２のＡＯＴＦ１０３と、グレーティング１０
４と、位相シフタ１０５と、電源部１０６とを有する。

【００６１】このレーザ光発生装置１００においては、
第１及び第２のＡＯＴＦ１０２，１０３に１次回折光の
出射角度の変調を行うことで、レーザ光の出射位置を変
化させることできる。このようなレーザ光発生装置１０
０においては、ＡＯＴＦで行う波長選択を光の入射角で
波長選択を行える別の素子で行うことが可能である。こ
のとき、ＡＯＴＦをより単純な構成を有するＡＯＭとし
ても良い。そこで、図１２に示したレーザ光発生装置１
００においては、ミラーに変えてグレーティング１０４
を用い、レーザ光の入射角を第１及び第２のＡＯＴＦ１
０２，１０３の変調周波数を変化させて制御することに
より、グレーティング１０４で反射されるレーザ光の周
波数帯域を非常に狭くする。従って、このようなレーザ
光発生装置１００であっても、第１及び第２のＡＯＴＦ
１０２，１０３の変調周波数を変化させグレーティング
１０４への入射角を変化させるとともに位相差φを変化
させる、上記式２で決定する波長をグレーティング１０
４の透過波長範囲の中心波長に一致させるように変化さ
せることにより、連続的に波長を変化させて発振させる
ことができる。

【００６２】このようなレーザ光発生装置１００では、
例えば各ＡＯＴＦの透過波長範囲が大きい場合やレーザ
ダイオード１０１とグレーティング１０４との距離が大
きい場合には上記式２を満たして発振するレーザ光の波
長が複数発生するときであっても、グレーティング１０
４を用いることで分解能を高くすることができる。

【００６３】なお、このレーザ光発生装置では、グレー
ティング１０４に換えて、干渉フィルタ等の他の分光素
子であっても同様の効果を発揮させることが可能であ
る。この干渉フィルタを用いたレーザ光発生装置は、図
１３に示すように、上述の図１に示したレーザ光発生装
置１とほぼ同様の構成を有するが、第１のＡＯＴＦ３と
第２のＡＯＴＦ６との間又は第２のＡＯＴＦ６とミラー
８との間に干渉フィルタ１２１，１２２を挿入する。

【００６４】ここで、第１のＡＯＴＦ３と第２のＡＯＴ
Ｆ５は、それぞれ＋１次回折光、−１次回折光を用いて
いるが、回折角度が反対方向となるように配設されてお
り、双方のＡＯＴＦ３，５を通過したレーザ光の回折角
が相互に打ち消されて一定方向に出射するようになされ
ている。また、第１のＡＯＴＦ３及び第２のＡＯＴＦ５
には、内部に変調周波数がＦの音響が発生しており、入
射される光に角度変調を施して干渉フィルタ１２１又は
干渉フィルタ１２２に入射させる。

【００６５】また、干渉フィルタ１２１，１２２の挿入
位置は、光の入射角で中心波長を変化させる干渉フィル
タである場合には第１のＡＯＴＦ３と第２のＡＯＴＦ５
との間に挿入し、光が入射される位置で中心波長を変化
させる干渉フィルタである場合には第２のＡＯＴＦ５と
ミラー７との間に挿入する。

【００６６】なお、このグレーティングや干渉フィルタ
は、上述の図１１で示したレーザ光源９０に適用しても
良く、干渉フィルタは図１２で示したレーザ光源１００
に適用しても良い。

【００６７】また、レーザ光発生装置は、上述したもの
とは異なり、光導波路型のＡＯＴＦ用いて構成されたも
のであってもよい。このレーザ光発生装置１３０は、図
１４に示すように、レーザダイオード１３１と、第１の
ＡＯＴＦ１３２と、光導波路型のＰＢＳ１３３と、第２
のＡＯＴＦ１３４と、導波路型ＰＢＳ１３５と、ミラー
１３６とが導波路内に形成されて構成されている。

【００６８】このようなレーザ光発生装置１３０では、
上述のレーザ光発生装置と同様に電源部１３７と、位相
シフタ１３８を光導波路の外部に備えており、第１のＡ
ＯＴＦ１３２と、第２のＡＯＴＦ１３４に駆動電圧を供
給している。このようなレーザ光発生装置１３０によれ
ば、例えばＰＢＳ等を同一基板上に形成された光導波路
型とすることで、装置自体を小型化することができる。

【００６９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るレーザ光発生装置は、光源からの光に変調処理を施す
複数の音響光学手段と、音響光学手段を駆動する駆動電
圧を発生する電圧供給手段と、電圧供給手段からの駆動
電圧に位相差を付加して複数の音響光学手段のそれぞれ
に供給する位相シフト手段とを備えているので、電圧供
給手段からの駆動電圧を位相シフト手段で位相差を与え
ることで駆動電圧を制御して音響光学手段でレーザ光を
変調させることにより、電気的な制御のみにより、レー
ザ光の波長を連続的に、かつ高速に変化させることがで
きる。

【００７０】また、本発明に係るレーザ光発生方法によ
れば、光源から出射されたレーザ光の波長を可変として
レーザ光を発生させるレーザ光発生方法において、複数
の音響光学素子のそれぞれに位相差が付加された駆動電
圧を供給し、複数の音響光学素子に上記光源からの光を
透過させて当該光に変調処理を施してレーザ光の波長を
連続的に、かつ高速に変化させることができる。したが
って、このレーザ光発声法法によれば、電気的な制御の
みにより、連続的に波長を可変してレーザ光を発生させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した往復型のレーザ光発生装置を
示す構成図である。

【図２】いわゆるcollinear型のＡＯＴＦを示す一例で
ある。

【図３】collinear型のＡＯＴＦで変調されるレーザ光
を説明するための図である。

【図４】位相シフタの一例を示す構成図である。

【図５】カウンタ、減算器、加算器の論理を説明するた
めの図である。

【図６】本発明を適用したリング型のレーザ光発生装置
の他の一例を示す構成図である。

【図７】本発明を適用したリング型のレーザ光発生装置
の他の一例を示す構成図である。

【図８】いわゆるNoncollinear型のＡＯＴＦを示す一例
である。

【図９】本発明を適用した往復型のレーザ光発生装置の
他の一例を示す構成図である。

【図１０】本発明を適用したリング型のレーザ光発生装
置の他の一例を示す構成図である。

【図１１】本発明を適用したリング型のレーザ光発生装
置の他の一例を示す構成図である。

【図１２】本発明を適用した往復型のレーザ光発生装置
の他の一例を示す構成図である。

【図１３】本発明を適用したレーザ光発生装置の他の一
例を示す構成図である。

【図１４】光導波路型のＡＯＴＦを用いてレーザ光発生
装置を構成したときの一例を示す図である。

【図１５】従来のレーザ光発生装置の一例を説明するた
めの図である。

【図１６】従来のレーザ光発生装置の他の一例を説明す
るための図である。

【図１７】従来のレーザ光発生装置の他の一例を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１，２０，４０，７０，８０，９０，１００，１１０
レーザ光発生装置、２，２１，４１，７１，８１，９
１，１０１，１１１ レーザダイオード、３，２３，４
４，７２，８４，９３，１０２，１１１ 第１のＡＯＴ
Ｆ、６，２６，４６，７３，８５，９４，１０２，１１
３ 第２のＡＯＴＦ、９，３１，５０，７５，８８，９
８，１１５ 電源部、１０，３２，５１，７６，８９，
９９，１１６位相シフタ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を出射する光源と、 上記光源からの光に変調処理を施す複数の音響光学手段
   と、 上記音響光学手段を駆動する駆動電圧を発生する電圧供
   給手段と、 上記電圧供給手段からの駆動電圧に位相差を付加して上
   記複数の音響光学手段のそれぞれに供給する位相シフト
   手段とを備えることを特徴とするレーザ光発生装置。
2. 【請求項２】 上記音響光学手段が、ＡＯＴＦ（Acoust
   o-optic filter）であることを特徴とする請求項１記載
   のレーザ光発生装置。
3. 【請求項３】 上記光源と複数の上記音響光学手段とを
   直列に配してなり、上記光源からのレーザ光を直列に配
   された上記音響光学手段に順次入射するようになされた
   往復型としたことを特徴とする請求項２記載のレーザ光
   発生装置。
4. 【請求項４】 上記光源の出射面から出射したレーザ光
   を上記複数の音響光学手段に入射し、上記複数の音響光
   学手段を透過したレーザ光を再び上記光源の入射面から
   入射させるようになされたリング型としたことを特徴と
   する請求項２記載のレーザ光発生装置。
5. 【請求項５】 レーザ光を分光させる分光手段を備え、 上記複数の音響光学手段を透過したレーザ光を上記分光
   手段に透過させることを特徴とする請求項１記載のレー
   ザ光発生装置。
6. 【請求項６】 光源から出射されたレーザ光の波長を可
   変としてレーザ光を発生させるレーザ光発生方法におい
   て、 複数の音響光学素子のそれぞれに位相差が付加された駆
   動電圧を供給し、 上記複数の音響光学素子に上記光源からの光を透過させ
   て当該光に変調処理を施してレーザ光の波長を制御する
   ことを特徴とするレーザ光発生方法。
7. 【請求項７】 上記音響光学素子がＡＯＴＦ（Acousto-
   optic filter）であり、上記ＡＯＴＦのそれぞれに位相
   差が付加された駆動電圧を供給することを特徴とする請
   求項６記載のレーザ光発生方法。