JP2001223431A - 波長安定化レーザ - Google Patents
波長安定化レーザInfo
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- JP2001223431A JP2001223431A JP2000029587A JP2000029587A JP2001223431A JP 2001223431 A JP2001223431 A JP 2001223431A JP 2000029587 A JP2000029587 A JP 2000029587A JP 2000029587 A JP2000029587 A JP 2000029587A JP 2001223431 A JP2001223431 A JP 2001223431A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザから発せられたレーザビームを
バンドパスフィルターにより波長選択して半導体レーザ
に戻し、その発振波長を安定化させるレーザにおいて、
駆動電流対光出力特性の直線性を改善する。 【解決手段】 半導体レーザ10と、この半導体レーザ10
から発せられたレーザビーム11を半導体レーザ10に戻す
手段20と、この手段20と半導体レーザ10との間に配され
て特定波長の光のみを通過させるバンドパスフィルター
14とを備えてなる波長安定化レーザにおいて、半導体レ
ーザ10から、レーザビームを半導体レーザに戻す手段20
までの光学長を、半導体レーザ10のコヒーレント長より
大きくする。
バンドパスフィルターにより波長選択して半導体レーザ
に戻し、その発振波長を安定化させるレーザにおいて、
駆動電流対光出力特性の直線性を改善する。 【解決手段】 半導体レーザ10と、この半導体レーザ10
から発せられたレーザビーム11を半導体レーザ10に戻す
手段20と、この手段20と半導体レーザ10との間に配され
て特定波長の光のみを通過させるバンドパスフィルター
14とを備えてなる波長安定化レーザにおいて、半導体レ
ーザ10から、レーザビームを半導体レーザに戻す手段20
までの光学長を、半導体レーザ10のコヒーレント長より
大きくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザから
出射したレーザビームをバンドパスフィルターに通し
て、その発振波長を安定化するようにした波長安定化レ
ーザに関するものである。
出射したレーザビームをバンドパスフィルターに通し
て、その発振波長を安定化するようにした波長安定化レ
ーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開平１０−１８６４２７
号に示されているように、半導体レーザから出射したレ
ーザビームをバンドパスフィルターに通してから半導体
レーザに光フィードバックすることにより、その発振波
長を安定化させる波長安定化レーザが知られている。
号に示されているように、半導体レーザから出射したレ
ーザビームをバンドパスフィルターに通してから半導体
レーザに光フィードバックすることにより、その発振波
長を安定化させる波長安定化レーザが知られている。
【０００３】この波長安定化レーザは基本的に、半導体
レーザと、この半導体レーザから発せられた発散光状態
のレーザビームを平行光化するコリメーターレンズと、
このコリメーターレンズにより平行光化されたレーザビ
ームを集光する集光レンズと、集光されたレーザビーム
を半導体レーザに戻す手段と、前記コリメーターレンズ
と集光レンズとの間に配されて特定波長の光のみを通過
させるバンドパスフィルターとから構成されたものであ
る。
レーザと、この半導体レーザから発せられた発散光状態
のレーザビームを平行光化するコリメーターレンズと、
このコリメーターレンズにより平行光化されたレーザビ
ームを集光する集光レンズと、集光されたレーザビーム
を半導体レーザに戻す手段と、前記コリメーターレンズ
と集光レンズとの間に配されて特定波長の光のみを通過
させるバンドパスフィルターとから構成されたものであ
る。
【０００４】この波長安定化レーザにおいては、バンド
パスフィルターによって波長選択されたレーザビームが
半導体レーザに戻されることにより、半導体レーザの発
振波長が安定化される。
パスフィルターによって波長選択されたレーザビームが
半導体レーザに戻されることにより、半導体レーザの発
振波長が安定化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記構成の従来
の波長安定化レーザにおいては、その駆動電流対光出力
特性の直線性が良くないという問題が認められる。その
理由については、本発明者が鋭意検討した結果、以下の
ように考えられる。
の波長安定化レーザにおいては、その駆動電流対光出力
特性の直線性が良くないという問題が認められる。その
理由については、本発明者が鋭意検討した結果、以下の
ように考えられる。
【０００６】上記構成の波長安定化レーザにおいて、半
導体レーザから出射したレーザビームの光路にミラー等
の光学部材が挿入されていると、それらの端面でそれぞ
れ反射したレーザビームが半導体レーザに戻る。そこで
この半導体レーザからは、光路長が互いに異なる光が合
成されて出射することになる。このように光路長が互い
に異なる光は干渉し合う。また、半導体レーザの駆動電
流を変化させると半導体レーザが発熱し、その屈折率と
長さが変化して発振波長が変化する。こうして発振波長
が変化すると、上述のように干渉し合う光の干渉状態が
変化し、その結果、駆動電流対光出力特性の直線性が損
なわれてしまうのである。
導体レーザから出射したレーザビームの光路にミラー等
の光学部材が挿入されていると、それらの端面でそれぞ
れ反射したレーザビームが半導体レーザに戻る。そこで
この半導体レーザからは、光路長が互いに異なる光が合
成されて出射することになる。このように光路長が互い
に異なる光は干渉し合う。また、半導体レーザの駆動電
流を変化させると半導体レーザが発熱し、その屈折率と
長さが変化して発振波長が変化する。こうして発振波長
が変化すると、上述のように干渉し合う光の干渉状態が
変化し、その結果、駆動電流対光出力特性の直線性が損
なわれてしまうのである。
【０００７】そこで本発明は、上述のようにバンドパス
フィルターを用いて半導体レーザの発振波長を安定化す
るようにした波長安定化レーザにおいて、駆動電流対光
出力特性の直線性を改善することを目的とする。
フィルターを用いて半導体レーザの発振波長を安定化す
るようにした波長安定化レーザにおいて、駆動電流対光
出力特性の直線性を改善することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による波長安定化
レーザは、前述したように、半導体レーザと、この半導
体レーザから発せられたレーザビームを半導体レーザに
戻す手段と、このレーザビームを半導体レーザに戻す手
段と前記半導体レーザとの間に配されて特定波長の光の
みを通過させるバンドパスフィルターとを備えてなる波
長安定化レーザにおいて、半導体レーザの前記レーザビ
ームが出射する端面から、このレーザビームを戻す位置
までの光学長が、該半導体レーザのコヒーレント長より
大きく設定されたことを特徴とするものである。
レーザは、前述したように、半導体レーザと、この半導
体レーザから発せられたレーザビームを半導体レーザに
戻す手段と、このレーザビームを半導体レーザに戻す手
段と前記半導体レーザとの間に配されて特定波長の光の
みを通過させるバンドパスフィルターとを備えてなる波
長安定化レーザにおいて、半導体レーザの前記レーザビ
ームが出射する端面から、このレーザビームを戻す位置
までの光学長が、該半導体レーザのコヒーレント長より
大きく設定されたことを特徴とするものである。
【０００９】なお上記のレーザビームを半導体レーザに
戻す手段としては一般的なミラーや、さらには、一端が
集光されたレーザビームの入射端面とされ、他端が反射
面とされた光ファイバー等を好適に用いることができ
る。
戻す手段としては一般的なミラーや、さらには、一端が
集光されたレーザビームの入射端面とされ、他端が反射
面とされた光ファイバー等を好適に用いることができ
る。
【００１０】また本発明において一般的な半導体レーザ
を用いる場合、この半導体レーザのレーザビームが出射
する端面から、レーザビームを戻す位置までの光学長
は、100ｍｍより大きいことが望ましい。
を用いる場合、この半導体レーザのレーザビームが出射
する端面から、レーザビームを戻す位置までの光学長
は、100ｍｍより大きいことが望ましい。
【００１１】さらに本発明の波長安定化レーザにおい
て、半導体レーザは高周波重畳駆動されることが望まし
い。
て、半導体レーザは高周波重畳駆動されることが望まし
い。
【００１２】また本発明の波長安定化レーザにおいて
は、半導体レーザと前記レーザビームを半導体レーザに
戻す手段との間に、前記レーザビームの光路を変更する
ミラーやプリズム、さらには、屈折率が１より大でレー
ザビームを透過させる光学材料が挿入されるのが望まし
い。
は、半導体レーザと前記レーザビームを半導体レーザに
戻す手段との間に、前記レーザビームの光路を変更する
ミラーやプリズム、さらには、屈折率が１より大でレー
ザビームを透過させる光学材料が挿入されるのが望まし
い。
【００１３】一方、本発明の好ましい実施形態において
は、半導体レーザから出射したレーザビームを第２高調
波に変換する光波長変換素子が設けられる。
は、半導体レーザから出射したレーザビームを第２高調
波に変換する光波長変換素子が設けられる。
【００１４】
【発明の効果】本発明の波長安定化レーザにおいては、
半導体レーザのレーザビームが出射する端面から、この
レーザビームを戻す位置までの光学長が、該半導体レー
ザのコヒーレント長より大きく設定されていることによ
り、駆動電流対光出力特性の直線性が改善される。この
効果について、図３に示した波長安定化レーザを例にと
って、より具体的に説明する。
半導体レーザのレーザビームが出射する端面から、この
レーザビームを戻す位置までの光学長が、該半導体レー
ザのコヒーレント長より大きく設定されていることによ
り、駆動電流対光出力特性の直線性が改善される。この
効果について、図３に示した波長安定化レーザを例にと
って、より具体的に説明する。
【００１５】図３の波長安定化レーザは、半導体レーザ
（レーザダイオード）10と、この半導体レーザ10から発
散光状態で出射したレーザビーム11を平行光化するコリ
メーターレンズ12と、平行光化されたレーザビーム11を
収束させる集光レンズ13と、この集光レンズ13によるレ
ーザビーム11の収束位置に配されたミラー20と、レンズ
12および13の間に配された狭帯域のバンドパスフィルタ
ー14と、このバンドパスフィルター14とコリメーターレ
ンズ12との間に配されたビームスプリッタ50とを有して
いる。
（レーザダイオード）10と、この半導体レーザ10から発
散光状態で出射したレーザビーム11を平行光化するコリ
メーターレンズ12と、平行光化されたレーザビーム11を
収束させる集光レンズ13と、この集光レンズ13によるレ
ーザビーム11の収束位置に配されたミラー20と、レンズ
12および13の間に配された狭帯域のバンドパスフィルタ
ー14と、このバンドパスフィルター14とコリメーターレ
ンズ12との間に配されたビームスプリッタ50とを有して
いる。
【００１６】この図３の構成波長安定化レーザにおい
て、半導体レーザ10のコヒーレント長は約100ｍｍであ
る。そして半導体レーザ10とミラー20との間の光学長
を、上記コヒーレント長よりも大きい150ｍｍとした場
合、コヒーレント長よりも小さい18ｍｍとした場合の駆
動電流対光出力特性は、それぞれ図８、９に示す通りと
なる。これらの図に示される通り、半導体レーザ10とミ
ラー20との間の光学長をコヒーレント長よりも大きくし
た場合の駆動電流対光出力特性は、この光学長をコヒー
レント長よりも小さくした場合のそれと比べて、格段に
直線性が優れたものとなる。
て、半導体レーザ10のコヒーレント長は約100ｍｍであ
る。そして半導体レーザ10とミラー20との間の光学長
を、上記コヒーレント長よりも大きい150ｍｍとした場
合、コヒーレント長よりも小さい18ｍｍとした場合の駆
動電流対光出力特性は、それぞれ図８、９に示す通りと
なる。これらの図に示される通り、半導体レーザ10とミ
ラー20との間の光学長をコヒーレント長よりも大きくし
た場合の駆動電流対光出力特性は、この光学長をコヒー
レント長よりも小さくした場合のそれと比べて、格段に
直線性が優れたものとなる。
【００１７】また本発明の波長安定化レーザにおいて、
半導体レーザとレーザビームを半導体レーザに戻す手段
との間に、レーザビームの光路を変更するミラーやプリ
ズム、さらには、屈折率が１より大でレーザビームを透
過させる光学材料を挿入すれば、半導体レーザのレーザ
ビームが出射する端面から、このレーザビームを戻す位
置までの光学長を上述のように比較的大きく設定して
も、半導体レーザとレーザビームを半導体レーザに戻す
手段との間の光路をコンパクトにまとめることができ、
それにより波長安定化レーザの小型化が達成できる。
半導体レーザとレーザビームを半導体レーザに戻す手段
との間に、レーザビームの光路を変更するミラーやプリ
ズム、さらには、屈折率が１より大でレーザビームを透
過させる光学材料を挿入すれば、半導体レーザのレーザ
ビームが出射する端面から、このレーザビームを戻す位
置までの光学長を上述のように比較的大きく設定して
も、半導体レーザとレーザビームを半導体レーザに戻す
手段との間の光路をコンパクトにまとめることができ、
それにより波長安定化レーザの小型化が達成できる。
【００１８】また本発明において一般的な半導体レーザ
を用いる場合、この半導体レーザのレーザビームが出射
する端面から、このレーザビームを戻す位置までの光学
長を100ｍｍより大きく設定しておけば、駆動電流対光
出力特性の直線性は確実に改善されることとなる。すな
わち、半導体レーザのコヒーレント長Ｌｃは、その発振
波長をλ、スペクトル幅をΔλ、媒質の屈折率をｎとす
ればＬｃ＝λ２／（２πｎΔλ）で与えられ、一般的な
半導体レーザでは100ｍｍ程度である。そこで、一般的
な半導体レーザを用いる場合は、上記光学長を100ｍｍ
より大きく設定しておけばよい。
を用いる場合、この半導体レーザのレーザビームが出射
する端面から、このレーザビームを戻す位置までの光学
長を100ｍｍより大きく設定しておけば、駆動電流対光
出力特性の直線性は確実に改善されることとなる。すな
わち、半導体レーザのコヒーレント長Ｌｃは、その発振
波長をλ、スペクトル幅をΔλ、媒質の屈折率をｎとす
ればＬｃ＝λ２／（２πｎΔλ）で与えられ、一般的な
半導体レーザでは100ｍｍ程度である。そこで、一般的
な半導体レーザを用いる場合は、上記光学長を100ｍｍ
より大きく設定しておけばよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の一つの実施形態
による波長安定化レーザを備えた光波長変換モジュール
を示すものであり、図２はその半導体レーザ駆動回路を
示すものである。
施の形態を説明する。図１は、本発明の一つの実施形態
による波長安定化レーザを備えた光波長変換モジュール
を示すものであり、図２はその半導体レーザ駆動回路を
示すものである。
【００２０】図１に示されるようにこの光波長変換モジ
ュールは、半導体レーザ10と、この半導体レーザ10から
発散光状態で出射したレーザビーム（後方出射光）11Ｒ
を平行光化するコリメーターレンズ12と、平行光化され
たレーザビーム11Ｒを収束させる集光レンズ13と、これ
らのレンズ12および13の間に配された波長選択素子とし
ての狭帯域バンドパスフィルター14と、上記集光レンズ
13によるレーザビーム11Ｒの収束位置に配されたミラー
20とを有している。
ュールは、半導体レーザ10と、この半導体レーザ10から
発散光状態で出射したレーザビーム（後方出射光）11Ｒ
を平行光化するコリメーターレンズ12と、平行光化され
たレーザビーム11Ｒを収束させる集光レンズ13と、これ
らのレンズ12および13の間に配された波長選択素子とし
ての狭帯域バンドパスフィルター14と、上記集光レンズ
13によるレーザビーム11Ｒの収束位置に配されたミラー
20とを有している。
【００２１】そして半導体レーザ10の前方端面（図中の
左端面）は、導波路型光波長変換素子15の端面に直接結
合されている。この半導体レーザ10は、後述する半導体
レーザ駆動回路40によって駆動される。
左端面）は、導波路型光波長変換素子15の端面に直接結
合されている。この半導体レーザ10は、後述する半導体
レーザ駆動回路40によって駆動される。
【００２２】光波長変換素子15は、非線形光学効果を有
する強誘電体であるＬｉＮｂＯ３にＭｇＯが例えば５ m
ol％ドープされたもの（以下、ＭｇＯ−ＬＮと称する）
の結晶からなる基板16に、そのＺ軸と平行な自発分極の
向きを反転させたドメイン反転部17が周期的に形成され
てなる周期ドメイン反転構造と、この周期ドメイン反転
構造に沿って延びるチャンネル光導波路18が形成されて
なるものである。
する強誘電体であるＬｉＮｂＯ３にＭｇＯが例えば５ m
ol％ドープされたもの（以下、ＭｇＯ−ＬＮと称する）
の結晶からなる基板16に、そのＺ軸と平行な自発分極の
向きを反転させたドメイン反転部17が周期的に形成され
てなる周期ドメイン反転構造と、この周期ドメイン反転
構造に沿って延びるチャンネル光導波路18が形成されて
なるものである。
【００２３】周期ドメイン反転構造は、基板16のＸ軸方
向にドメイン反転部17が並ぶように形成され、その周期
Λは、ＭｇＯ−ＬＮの屈折率の波長分散を考慮し、950
ｎｍ近辺の波長に対して１次の周期となるように4.75μ
ｍとされている。このような周期ドメイン反転構造は、
例えば特開平６−２４２４７８号に示される方法によっ
て形成することができる。
向にドメイン反転部17が並ぶように形成され、その周期
Λは、ＭｇＯ−ＬＮの屈折率の波長分散を考慮し、950
ｎｍ近辺の波長に対して１次の周期となるように4.75μ
ｍとされている。このような周期ドメイン反転構造は、
例えば特開平６−２４２４７８号に示される方法によっ
て形成することができる。
【００２４】一方チャンネル光導波路18は、周期ドメイ
ン反転部17を形成した後、基板16の＋Ｚ面上に公知のフ
ォトリソグラフィーとリフトオフにより金属マスクパタ
ーンを形成し、この基板16をピロリン酸中に浸漬してプ
ロトン交換処理を行ない、マスクを除去した後にアニー
ル処理する、等の方法によって作成することができる。
その後このチャンネル光導波路18の両端面18ａ、18ｂを
エッジ研磨し、端面18ａを含む素子端面に基本波である
レーザビーム11に対するＡＲ（無反射）コート30を施
し、端面18ｂを含む素子端面に後述する第２高調波19に
対するＡＲコート31を施すと、光波長変換素子15が完成
する。なお、半導体レーザ10の両端面（劈開面）には、
その発振波長の光に対するＬＲ（低反射率）コート32が
施されている。
ン反転部17を形成した後、基板16の＋Ｚ面上に公知のフ
ォトリソグラフィーとリフトオフにより金属マスクパタ
ーンを形成し、この基板16をピロリン酸中に浸漬してプ
ロトン交換処理を行ない、マスクを除去した後にアニー
ル処理する、等の方法によって作成することができる。
その後このチャンネル光導波路18の両端面18ａ、18ｂを
エッジ研磨し、端面18ａを含む素子端面に基本波である
レーザビーム11に対するＡＲ（無反射）コート30を施
し、端面18ｂを含む素子端面に後述する第２高調波19に
対するＡＲコート31を施すと、光波長変換素子15が完成
する。なお、半導体レーザ10の両端面（劈開面）には、
その発振波長の光に対するＬＲ（低反射率）コート32が
施されている。
【００２５】次に、この光波長変換モジュールの作用に
ついて説明する。半導体レーザ10から前方側（図中左方
に）発せられた中心波長950 ｎｍのレーザビーム11は、
チャンネル光導波路18内に入射する。このレーザビーム
11はチャンネル光導波路18をＴＥモードで導波して、波
長が１／２つまり475 ｎｍの第２高調波19に波長変換さ
れる。その際、周期ドメイン反転領域で位相整合（いわ
ゆる疑似位相整合）が取られ、この第２高調波19もチャ
ンネル光導波路18を導波モードで伝搬して、光導波路端
面18ｂから出射する。
ついて説明する。半導体レーザ10から前方側（図中左方
に）発せられた中心波長950 ｎｍのレーザビーム11は、
チャンネル光導波路18内に入射する。このレーザビーム
11はチャンネル光導波路18をＴＥモードで導波して、波
長が１／２つまり475 ｎｍの第２高調波19に波長変換さ
れる。その際、周期ドメイン反転領域で位相整合（いわ
ゆる疑似位相整合）が取られ、この第２高調波19もチャ
ンネル光導波路18を導波モードで伝搬して、光導波路端
面18ｂから出射する。
【００２６】光導波路端面18ｂからは、波長変換されな
かったレーザビーム11も発散光状態で出射する。第２高
調波19は、図示しないバンドパスフィルターやダイクロ
イックミラー等によってレーザビーム11と分離され、所
定の用途に供される。
かったレーザビーム11も発散光状態で出射する。第２高
調波19は、図示しないバンドパスフィルターやダイクロ
イックミラー等によってレーザビーム11と分離され、所
定の用途に供される。
【００２７】次に、半導体レーザ10の駆動について説明
する。本実施形態では、半導体レーザ10から出射した後
方出射光11Ｒがミラー20で反射して、半導体レーザ10に
フィードバックされる。つまりこの装置では、半導体レ
ーザ10の前方端面（図１中の左方の端面）と上記ミラー
20とによって半導体レーザ10の外部共振器が構成されて
いる。図中のＬが外部共振器長である。また、半導体レ
ーザ10の後方出射光11Ｒが出射する端面とミラー20との
間の光学長は150ｍｍである。
する。本実施形態では、半導体レーザ10から出射した後
方出射光11Ｒがミラー20で反射して、半導体レーザ10に
フィードバックされる。つまりこの装置では、半導体レ
ーザ10の前方端面（図１中の左方の端面）と上記ミラー
20とによって半導体レーザ10の外部共振器が構成されて
いる。図中のＬが外部共振器長である。また、半導体レ
ーザ10の後方出射光11Ｒが出射する端面とミラー20との
間の光学長は150ｍｍである。
【００２８】そしてこの外部共振器の中に配された狭帯
域バンドパスフィルター14により、そこを透過するレー
ザビーム11の波長が選択される。半導体レーザ10はこの
選択された波長で発振し、選択波長は狭帯域バンドパス
フィルター14の回転位置（図１中の矢印Ａ方向の回転位
置）に応じて変化するので、この狭帯域バンドパスフィ
ルター14を適宜回転させることにより、半導体レーザ10
の発振波長を、ドメイン反転部17の周期と対応して第２
高調波19の疑似位相整合が取れる波長に選択、安定化す
ることができる。
域バンドパスフィルター14により、そこを透過するレー
ザビーム11の波長が選択される。半導体レーザ10はこの
選択された波長で発振し、選択波長は狭帯域バンドパス
フィルター14の回転位置（図１中の矢印Ａ方向の回転位
置）に応じて変化するので、この狭帯域バンドパスフィ
ルター14を適宜回転させることにより、半導体レーザ10
の発振波長を、ドメイン反転部17の周期と対応して第２
高調波19の疑似位相整合が取れる波長に選択、安定化す
ることができる。
【００２９】ここで、バンドパスフィルター14の透過幅
内に半導体レーザ10の両劈開面間のＦＰモードが複数存
在すると、縦モード競合が起こり得る。半導体レーザ駆
動回路40は、この縦モード競合を抑制するために、図２
に示す構成とされている。すなわちこの駆動回路40で
は、直流電源41から発せられてコイル42を経た直流電流
成分に、交流電源43から発せられてコンデンサー44を経
た高周波が重畳される。そして、この高周波重畳された
電流が半導体レーザ10に印加される。
内に半導体レーザ10の両劈開面間のＦＰモードが複数存
在すると、縦モード競合が起こり得る。半導体レーザ駆
動回路40は、この縦モード競合を抑制するために、図２
に示す構成とされている。すなわちこの駆動回路40で
は、直流電源41から発せられてコイル42を経た直流電流
成分に、交流電源43から発せられてコンデンサー44を経
た高周波が重畳される。そして、この高周波重畳された
電流が半導体レーザ10に印加される。
【００３０】このように、半導体レーザ10の駆動電流に
高周波を重畳して変調駆動することにより、駆動電流
が、縦モード競合を起こす領域に留まることがなくな
り、縦モード競合が抑制される。
高周波を重畳して変調駆動することにより、駆動電流
が、縦モード競合を起こす領域に留まることがなくな
り、縦モード競合が抑制される。
【００３１】本実施形態において、半導体レーザ10のコ
ヒーレント長は約100ｍｍである。そして半導体レーザ1
0の後方出射光11Ｒが出射する端面とミラー20との間の
光学長は前述した通り、上記コヒーレント長よりも大き
い150ｍｍとされている。それによりこの波長安定化レ
ーザは、駆動電流対光出力特性の直線性が良好なものと
なる。
ヒーレント長は約100ｍｍである。そして半導体レーザ1
0の後方出射光11Ｒが出射する端面とミラー20との間の
光学長は前述した通り、上記コヒーレント長よりも大き
い150ｍｍとされている。それによりこの波長安定化レ
ーザは、駆動電流対光出力特性の直線性が良好なものと
なる。
【００３２】次に、図３を参照して本発明の第２の実施
形態について説明する。なおこの図３において、図１中
の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらに
ついては特に必要の無い限り説明を省略する（以下、同
様）。
形態について説明する。なおこの図３において、図１中
の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらに
ついては特に必要の無い限り説明を省略する（以下、同
様）。
【００３３】図３は、本発明の第２の実施形態による波
長安定化レーザを示すものである。図示されるようにこ
の波長安定化レーザは、半導体レーザ10と、この半導体
レーザ10から発散光状態で出射したレーザビーム11を平
行光化するコリメーターレンズ12と、平行光化されたレ
ーザビーム11を収束させる集光レンズ13と、この集光レ
ンズ13によるレーザビーム11の収束位置に配されたミラ
ー20と、レンズ12および13の間に配された狭帯域のバン
ドパスフィルター14と、このバンドパスフィルター14と
コリメーターレンズ12との間に配されたビームスプリッ
タ50とを有している。
長安定化レーザを示すものである。図示されるようにこ
の波長安定化レーザは、半導体レーザ10と、この半導体
レーザ10から発散光状態で出射したレーザビーム11を平
行光化するコリメーターレンズ12と、平行光化されたレ
ーザビーム11を収束させる集光レンズ13と、この集光レ
ンズ13によるレーザビーム11の収束位置に配されたミラ
ー20と、レンズ12および13の間に配された狭帯域のバン
ドパスフィルター14と、このバンドパスフィルター14と
コリメーターレンズ12との間に配されたビームスプリッ
タ50とを有している。
【００３４】上記バンドパスフィルター14の透過帯域
（半値幅）は1.0ｎｍであり、中心波長950ｎｍのレーザ
ビーム11はこのバンドパスフィルター14によって波長選
択される。このように波長選択されたレーザビーム11が
ミラー20で反射して半導体レーザ10に戻り、いわゆる光
フィードバックがなされることにより、半導体レーザ10
の発振波長が安定化される。
（半値幅）は1.0ｎｍであり、中心波長950ｎｍのレーザ
ビーム11はこのバンドパスフィルター14によって波長選
択される。このように波長選択されたレーザビーム11が
ミラー20で反射して半導体レーザ10に戻り、いわゆる光
フィードバックがなされることにより、半導体レーザ10
の発振波長が安定化される。
【００３５】こうして波長が安定化されたレーザビーム
11は、半導体レーザ10とミラー20との間の光路からビー
ムスプリッタ50により一部分岐されて、所定の用途に使
用される。
11は、半導体レーザ10とミラー20との間の光路からビー
ムスプリッタ50により一部分岐されて、所定の用途に使
用される。
【００３６】この波長安定化レーザにおいて、半導体レ
ーザ10のコヒーレント長は約100ｍｍである。そして半
導体レーザ10の光出射端面とミラー20との間の光学長
は、上記コヒーレント長よりも大きい150ｍｍとされて
いる。この波長安定化レーザの駆動電流対光出力特性
は、図８に示す通りである。
ーザ10のコヒーレント長は約100ｍｍである。そして半
導体レーザ10の光出射端面とミラー20との間の光学長
は、上記コヒーレント長よりも大きい150ｍｍとされて
いる。この波長安定化レーザの駆動電流対光出力特性
は、図８に示す通りである。
【００３７】それに対して、半導体レーザ10の光出射端
面とミラー20との間の光学長を上記コヒーレント長より
も小さい18ｍｍとし、その他の構成は図３と同様にした
波長安定化レーザの駆動電流対光出力特性は、図９に示
す通りとなる。この図９と図８とから分かる通り、半導
体レーザ10とミラー20との間の光学長をコヒーレント長
よりも大きくした場合の駆動電流対光出力特性は、この
光学長をコヒーレント長よりも小さくした場合と比べ
て、直線性が格段に優れている。
面とミラー20との間の光学長を上記コヒーレント長より
も小さい18ｍｍとし、その他の構成は図３と同様にした
波長安定化レーザの駆動電流対光出力特性は、図９に示
す通りとなる。この図９と図８とから分かる通り、半導
体レーザ10とミラー20との間の光学長をコヒーレント長
よりも大きくした場合の駆動電流対光出力特性は、この
光学長をコヒーレント長よりも小さくした場合と比べ
て、直線性が格段に優れている。
【００３８】なお、半導体レーザ10の光出射端面とミラ
ー20との間の光学長を上記コヒーレント長より僅かに大
きいだけにしても、基本的に、この光学長を150ｍｍに
した場合と同様の効果が得られる。
ー20との間の光学長を上記コヒーレント長より僅かに大
きいだけにしても、基本的に、この光学長を150ｍｍに
した場合と同様の効果が得られる。
【００３９】次に、図４を参照して本発明の第３の実施
形態について説明する。この第３実施形態の波長安定化
レーザは、図３のものと比べると、半導体レーザ10から
発せられた後方出射光であるレーザビーム11Ｒがコリメ
ーターレンズ51により平行光化されて所定の用途に用い
られる点が異なるものである。
形態について説明する。この第３実施形態の波長安定化
レーザは、図３のものと比べると、半導体レーザ10から
発せられた後方出射光であるレーザビーム11Ｒがコリメ
ーターレンズ51により平行光化されて所定の用途に用い
られる点が異なるものである。
【００４０】このような構成においても、バンドパスフ
ィルター14による波長安定化作用が同様に得られる。そ
してこの場合も、半導体レーザ10の光出射端面とミラー
20との間の光学長は、半導体レーザ10のコヒーレント長
約100ｍｍよりも大きい150ｍｍとされており、それによ
り、駆動電流対光出力特性の直線性が改善される。
ィルター14による波長安定化作用が同様に得られる。そ
してこの場合も、半導体レーザ10の光出射端面とミラー
20との間の光学長は、半導体レーザ10のコヒーレント長
約100ｍｍよりも大きい150ｍｍとされており、それによ
り、駆動電流対光出力特性の直線性が改善される。
【００４１】次に、図５を参照して本発明の第４の実施
形態について説明する。この第４実施形態の波長安定化
レーザは、図４のものと比べると、半導体レーザ10とミ
ラー20との間のレーザビーム11の光路にミラー52および
53が配され、それらによってレーザビーム11の光路が折
り返されている点が異なるものである。
形態について説明する。この第４実施形態の波長安定化
レーザは、図４のものと比べると、半導体レーザ10とミ
ラー20との間のレーザビーム11の光路にミラー52および
53が配され、それらによってレーザビーム11の光路が折
り返されている点が異なるものである。
【００４２】このようにすれば、半導体レーザ10とミラ
ー20との間の光学長を半導体レーザ10のコヒーレント長
よりも大きく設定しても、該半導体レーザ10とミラー20
との間の光路をコンパクトにまとめることができ、それ
により、波長安定化レーザの小型化が達成される。
ー20との間の光学長を半導体レーザ10のコヒーレント長
よりも大きく設定しても、該半導体レーザ10とミラー20
との間の光路をコンパクトにまとめることができ、それ
により、波長安定化レーザの小型化が達成される。
【００４３】次に、図６を参照して本発明の第５の実施
形態について説明する。この第５実施形態の波長安定化
レーザは、図５のものと比べると、半導体レーザ10とミ
ラー20との間のレーザビーム11の光路を折り返す手段と
して、ミラー52および53に代えてプリズム54および55が
用いられている点が異なるものである。この構成におい
ても、半導体レーザ10とミラー20との間の光路をコンパ
クトにまとめて、波長安定化レーザの小型化を達成する
ことができる。
形態について説明する。この第５実施形態の波長安定化
レーザは、図５のものと比べると、半導体レーザ10とミ
ラー20との間のレーザビーム11の光路を折り返す手段と
して、ミラー52および53に代えてプリズム54および55が
用いられている点が異なるものである。この構成におい
ても、半導体レーザ10とミラー20との間の光路をコンパ
クトにまとめて、波長安定化レーザの小型化を達成する
ことができる。
【００４４】なお、上述のミラーやプリズムを用いた光
路変更は何回行なってもよく、半導体レーザ10とミラー
20との間の光路をコンパクト化するのに適したレイアウ
トを適宜用いればよい。またこの光路変更のためにプリ
ズムを用いる場合は、光路を反射させても、あるいは屈
折させても構わない。
路変更は何回行なってもよく、半導体レーザ10とミラー
20との間の光路をコンパクト化するのに適したレイアウ
トを適宜用いればよい。またこの光路変更のためにプリ
ズムを用いる場合は、光路を反射させても、あるいは屈
折させても構わない。
【００４５】さらに、上述のミラーやプリズムを用いた
光路変更を行なう代わりに、半導体レーザ10とミラー20
との間のレーザビーム11の光路に、屈折率が１より大で
レーザビーム11を透過させる光学材料を挿入してもよ
い。例えばこの光路全体に、屈折率が1.5の光学材料を
挿入したとすると、半導体レーザ10とミラー20との間の
距離を光学材料挿入前の距離にしたままで、光学長を、
光学材料挿入前の1.5倍にすることができる。
光路変更を行なう代わりに、半導体レーザ10とミラー20
との間のレーザビーム11の光路に、屈折率が１より大で
レーザビーム11を透過させる光学材料を挿入してもよ
い。例えばこの光路全体に、屈折率が1.5の光学材料を
挿入したとすると、半導体レーザ10とミラー20との間の
距離を光学材料挿入前の距離にしたままで、光学長を、
光学材料挿入前の1.5倍にすることができる。
【００４６】このような光学材料を挿入する上で具体的
には、例えば図３に示されている構成全体を気体あるい
は液体からなる光学材料中に浸したり、固体からなる光
学材料をレーザビーム11の光路に配置する等の手法を採
用することができる。
には、例えば図３に示されている構成全体を気体あるい
は液体からなる光学材料中に浸したり、固体からなる光
学材料をレーザビーム11の光路に配置する等の手法を採
用することができる。
【００４７】次に、図７を参照して本発明の第６の実施
形態について説明する。この第６実施形態の波長安定化
レーザは、図４のものと比べると、ミラー20に代えて光
ファイバー60が用いられている点が異なるものである。
形態について説明する。この第６実施形態の波長安定化
レーザは、図４のものと比べると、ミラー20に代えて光
ファイバー60が用いられている点が異なるものである。
【００４８】この光ファイバー60の一端面60ａは、レー
ザビーム11に対する無反射コートが施されて、集光レン
ズ13により集光されたレーザビーム11を入射させる入射
端面とされている。一方この光ファイバー60の他端面60
ｂは、レーザビーム11に対する高反射コートが施され
て、レーザビーム11を反射させる反射面とされている。
ザビーム11に対する無反射コートが施されて、集光レン
ズ13により集光されたレーザビーム11を入射させる入射
端面とされている。一方この光ファイバー60の他端面60
ｂは、レーザビーム11に対する高反射コートが施され
て、レーザビーム11を反射させる反射面とされている。
【００４９】この構成において、一端面60ａから光ファ
イバー60内に入射したレーザビーム11はそこを導波モー
ドで伝搬して他端面60ｂで反射し、光ファイバー60内を
折り返し伝搬して一端面60ａから出射し、半導体レーザ
10に戻る。したがってこの場合も、バンドパスフィルタ
ー14で波長選択されたレーザビーム11が半導体レーザ10
に光フィードバックされることにより、発振波長が安定
化する。
イバー60内に入射したレーザビーム11はそこを導波モー
ドで伝搬して他端面60ｂで反射し、光ファイバー60内を
折り返し伝搬して一端面60ａから出射し、半導体レーザ
10に戻る。したがってこの場合も、バンドパスフィルタ
ー14で波長選択されたレーザビーム11が半導体レーザ10
に光フィードバックされることにより、発振波長が安定
化する。
【図１】本発明の第１実施形態による波長安定化レーザ
を備えた光波長変換モジュールの側面図
を備えた光波長変換モジュールの側面図
【図２】図１の波長安定化レーザに用いられた駆動回路
の回路図
の回路図
【図３】本発明の第２実施形態による波長安定化レーザ
を示す側面図
を示す側面図
【図４】本発明の第３実施形態による波長安定化レーザ
を示す側面図
を示す側面図
【図５】本発明の第４実施形態による波長安定化レーザ
を示す側面図
を示す側面図
【図６】本発明の第５実施形態による波長安定化レーザ
を示す側面図
を示す側面図
【図７】本発明の第６実施形態による波長安定化レーザ
を示す側面図
を示す側面図
【図８】図３の波長安定化レーザの駆動電流対光出力特
性を示すグラフ
性を示すグラフ
【図９】従来の波長安定化レーザの駆動電流対光出力特
性の一例を示すグラフ
性の一例を示すグラフ
10 半導体レーザ 11 レーザビーム 11Ｒ レーザビーム（後方出射光） 12 コリメーターレンズ 13 集光レンズ 14 バンドパスフィルター 15 光波長変換素子 16 ＭｇＯ−ＬＮ結晶基板（ｚ板） 17 ドメイン反転部 18 チャンネル光導波路 19 第２高調波 20 ミラー 50 ビームスプリッタ 51 コリメーターレンズ 52、53 ミラー 54、55 プリズム 60 光ファイバー 60ａ 光ファイバーの一端面 60ｂ 光ファイバーの他端面
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体レーザと、 この半導体レーザから発せられたレーザビームを半導体
レーザに戻す手段と、 このレーザビームを半導体レーザに戻す手段と前記半導
体レーザとの間に配されて特定波長の光のみを通過させ
るバンドパスフィルターとを備えてなる波長安定化レー
ザにおいて、 前記半導体レーザの前記レーザビームが出射する端面か
ら、前記レーザビームを戻す位置までの光学長が、該半
導体レーザのコヒーレント長より大きいことを特徴とす
る波長安定化レーザ。 - 【請求項２】 前記レーザビームを半導体レーザに戻す
手段がミラーであることを特徴とする請求項１記載の波
長安定化レーザ。 - 【請求項３】 前記レーザビームを半導体レーザに戻す
手段が、一端が前記集光されたレーザビームの入射端面
とされ、他端が反射面とされた光ファイバーであること
を特徴とする請求項１記載の波長安定化レーザ。 - 【請求項４】 半導体レーザと、 この半導体レーザから発せられたレーザビームを半導体
レーザに戻す手段と、 このレーザビームを半導体レーザに戻す手段と前記半導
体レーザとの間に配されて特定波長の光のみを通過させ
るバンドパスフィルターとを備えてなる波長安定化レー
ザにおいて、 前記半導体レーザの前記レーザビームが出射する端面か
ら、前記レーザビームを戻す位置までの光学長が100ｍ
ｍより大きいことを特徴とする波長安定化レーザ。 - 【請求項５】 前記半導体レーザと前記レーザビームを
半導体レーザに戻す手段との間に、前記レーザビームの
光路を変更するミラーが挿入されていることを特徴とす
る請求項１から４いずれか１項記載の波長安定化レー
ザ。 - 【請求項６】 前記半導体レーザと前記レーザビームを
半導体レーザに戻す手段との間に、前記レーザビームの
光路を変更するプリズムが挿入されていることを特徴と
する請求項１から４いずれか１項記載の波長安定化レー
ザ。 - 【請求項７】 前記半導体レーザと前記レーザビームを
半導体レーザに戻す手段との間に、屈折率が１より大で
前記レーザビームを透過させる光学材料が挿入されてい
ることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の
波長安定化レーザ。 - 【請求項８】 前記半導体レーザが高周波重畳駆動され
るものであることを特徴とする請求項１から７いずれか
１項記載の波長安定化レーザ。 - 【請求項９】 前記半導体レーザから出射したレーザビ
ームを第２高調波に変換する光波長変換素子を備えたこ
とを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の波長
安定化レーザ。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000029587A JP4338003B2 (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | 波長安定化レーザ |
| DE60032393T DE60032393T2 (de) | 1999-10-28 | 2000-10-26 | Optisches Wellenlängenumwandlungssystem |
| DE60045396T DE60045396D1 (de) | 1999-10-28 | 2000-10-26 | Lichtwellenlängen-Umwandlungssystem |
| EP04029396A EP1513006B1 (en) | 1999-10-28 | 2000-10-26 | Light wavelength converting system |
| EP00123238A EP1096307B1 (en) | 1999-10-28 | 2000-10-26 | Optical wavelength converting system and wavelength stabilised laser |
| DE60040047T DE60040047D1 (de) | 1999-10-28 | 2000-10-26 | Optisches Wellenlängenumwandlungssystem und wellenlängenstabilisierter Laser |
| EP04029390A EP1522887B1 (en) | 1999-10-28 | 2000-10-26 | Optical wavelength converting system |
| US09/698,209 US6839365B1 (en) | 1999-10-28 | 2000-10-30 | Light wavelength converting system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000029587A JP4338003B2 (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | 波長安定化レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001223431A true JP2001223431A (ja) | 2001-08-17 |
| JP4338003B2 JP4338003B2 (ja) | 2009-09-30 |
Family
ID=18554825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000029587A Expired - Fee Related JP4338003B2 (ja) | 1999-10-28 | 2000-02-07 | 波長安定化レーザ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4338003B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7639717B2 (en) | 2006-08-11 | 2009-12-29 | Seiko Epson Corporation | Laser source device and projector equipped with the laser source device |
| JP2020194799A (ja) * | 2019-05-24 | 2020-12-03 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 半導体レーザモジュール及びレーザ加工装置 |
-
2000
- 2000-02-07 JP JP2000029587A patent/JP4338003B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2020194799A (ja) * | 2019-05-24 | 2020-12-03 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 半導体レーザモジュール及びレーザ加工装置 |
| JP7316098B2 (ja) | 2019-05-24 | 2023-07-27 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 半導体レーザモジュール及びレーザ加工装置 |
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|---|---|
| JP4338003B2 (ja) | 2009-09-30 |
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