JP2002189236A - 光波長変換モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光波長変換素子とこの光波長変換素子に光結合
された半導体レーザとを含んで構成した光波長変換モジ
ュールにおいて、波長変換波の直交する２つの偏光成分
の間に所定の光路差を与える波長板を配置する場合に、
戻り光によるノイズの発生を防止して安定に波長変換波
を得ることができる光波長変換モジュールを提供する。 【解決手段】基本波３４を出射する半導体レーザ１０
と、半導体レーザ１０に光結合されると共に、半導体レ
ーザ１０から入射された基本波３４を波長変換する光波
長変換素子１４と、を含んで光波長変換モジュールを構
成し、光波長変換素子１４の光出射側に波長板６７を配
置し、波長板６７と光波長変換素子１４との間に第２高
調波６２から基本波３４を除去する除去手段としてＩＲ
カットフィルタ６６を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は光波長変換モジュー
ルに関し、特に、光波長変換素子を用いて半導体レーザ
から出射された基本波を波長変換する光波長変換モジュ
ールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光波長変換素子に半導体レーザを
光結合して、光波長変換素子から出射された第２高調波
等の波長変換波を、レーザプリンタ等の光走査記録装置
の記録光に適用する場合においては、波長変換波を光走
査記録装置に設けられた走査光学系とマッチングさせる
ために、波長変換波の偏光面を９０°回転させる必要が
あった。

【０００３】波長変換波の偏光面を９０°回転させるた
めには、光波長変換素子の出射端面側に、直交する２つ
の偏光成分の間に１／２波長の光路差を与える１／２波
長板が配置される。１／２波長板は複屈折性の白雲母
板、水晶板等で構成され、１／２波長板に入射する楕円
偏光の長軸の方位が、波長板の主軸からθのとき、出射
楕円偏光の長軸の方位は−θとなる。例えばθ＝４５°
であれば、出射楕円偏光と入射楕円偏光とは互いに直交
状態となる。すなわち、楕円形状は同じであるが、長軸
の方向が互いに直交し、回転方向が逆転する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光波長
変換素子の出射端面からは、波長変換波と共に波長変換
されなかった基本波も出射されている。また、１／２波
長板はその性能を発揮させるためには、光軸に対し略垂
直に配置される。このため光波長変換素子の出射端面側
に１／２波長板を配置すると、この基本波が１／２波長
板により反射されて、いわゆる戻り光となって半導体レ
ーザに再入射しノイズの原因になるという問題がある。

【０００５】また、この問題を解決するために１／２波
長板を光軸に対して傾斜させ、１／２波長板で反射され
た光が戻り光にならないようにすることが考えられる
が、１／２波長板を光軸に対して傾斜させると１／２波
長板の性能を発揮させることができなくなる。

【０００６】本発明は上記事情に鑑み成されたものであ
り、本発明の目的は、光波長変換素子とこの光波長変換
素子に光結合された半導体レーザとを含んで構成した光
波長変換モジュールにおいて、波長変換波の直交する２
つの偏光成分の間に所定の光路差を与える波長板を配置
する場合に、戻り光によるノイズの発生を防止して安定
に波長変換波を得ることができる光波長変換モジュール
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の光波長変換モジュールは、基本波
を出射する半導体レーザと、該半導体レーザに光結合さ
れると共に、前記半導体レーザから入射された基本波を
波長変換する光波長変換素子と、該光波長変換素子の光
出射側に配置された波長板と、該波長板と前記光波長変
換素子との間に配置され、入射された光から基本波を除
去する除去手段と、を含んで構成されたことを特徴とす
る。

【０００８】請求項１の発明では、半導体レーザから出
射された基本波は、この半導体レーザに光結合された光
波長変換素子に入射され、光波長変換素子により波長変
換される。光波長変換素子の光出射側には波長板が配置
されており、光波長変換素子から出射された光は、波長
板と光波長変換素子との間に配置された除去手段により
基本波を除去されて波長板に入射される。このように、
波長板と光波長変換素子との間に入射された光から基本
波を除去する除去手段を配置したことにより、基本波が
波長板により反射されて戻り光となるのを防止すること
ができる。これにより、半導体レーザにノイズが発生せ
ず、安定に波長変換波を得ることができる。

【０００９】上記の光波長変換モジュールにおいて、前
記除去手段をＩＲカットフィルタで構成することができ
る。除去手段としてＩＲカットフィルタを用いることに
より、赤外光である基本波を除去することができる。

【００１０】上記の光波長変換モジュールにおいて、前
記光波長変換素子は半導体レーザに直接結合されている
ことが好ましい。光波長変換素子を半導体レーザに直接
結合することにより、装置の小型化を図ることができ
る。

【００１１】上記の光波長変換モジュールにおいて、前
記波長板として波長変換波に対する１／２波長板または
１／４波長板を用いることができる。波長板として波長
変換波に対する１／２波長板を用いた場合には、入射光
の偏光面を９０°回転させることができ、波長板として
波長変換波に対する１／４波長板を用いた場合には、直
線偏光の入射光を円偏光に変えることができる。

【００１２】上記の光波長変換モジュールにおいて、前
記波長板を光軸に対して略垂直に配置することができ
る。波長板の性能を有効に発揮させるために、波長板は
光軸に対して略垂直に、好ましくは光軸と直交する面と
０．５°以下の角度を成すように配置する。波長板を光
軸に対してこれ以上傾けると、光波長変換モジュールの
消光比が劣化する。

【００１３】上記の光波長変換モジュールにおいて、前
記波長板の光出射側にビームスプリッタを設けることが
できる。

【００１４】特に、前記波長板の光出射側にビームスプ
リッタ及びフォトダイオードを配置し、該ビームスプリ
ッタ及びフォトダイオードを遮光する構成とすることが
好ましい。散乱光がフォトダイオードに入射しないよう
に、波長板の光出射側にビームスプリッタ及びフォトダ
イオードを配置し、ビームスプリッタ及びフォトダイオ
ードを遮光する。

【００１５】上記の光波長変換モジュールにおいて、前
記光波長変換素子の光出射側に、透過光を減衰させる光
減衰機構を設けることができる。半導体レーザの駆動電
流が所定範囲内にある場合には、ばらつきの無い安定し
た出力を得ることができる。このため、光波長変換素子
の光出射側に光減衰機構を設けて、半導体レーザの駆動
電流値が所定範囲内となるように所望の出力光量に応じ
て透過光を減衰させ、安定した出力を得ることができ
る。

【００１６】光減衰機構は、前記光波長変換素子の光出
射側で且つ前記ビームスプリッタの光入射側に設けるこ
とが好ましい。ビームスプリッタの光入射側に設ける場
合には、光減衰機構を１箇所に設けるだけでよい。ま
た、波長板の光出射側にビームスプリッタ及びフォトダ
イオードを配置して出力光をモニターする場合にも、モ
ニター電流値のばらつきを抑制することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
を適用した光波長変換モジュールの実施の形態について
詳細に説明する。 （第１の実施の形態）本実施の形態に係る光波長変換モ
ジュールは、図１に示すように、第１の端面（後方出射
端面）とこの第１の端面に対向する第２の端面（前方出
射端面）とを備え、赤外領域の発振波長を有する半導体
レーザ１０と、半導体レーザ１０の前方出射端面と共に
外部共振器を構成する反射部材としてのミラー１２と、
半導体レーザ１０から出射された基本波を波長変換して
第２高調波を出力する導波路型の光波長変換素子１４
と、を備えている。

【００１８】また、半導体レーザ（ＬＤ）１０は半導体
レーザ用のマウント１６に保持され、２次高調波発生素
子（ＳＨＧ）で構成された光波長変換素子１４は光波長
変換素子用のマウント１８に保持されている。半導体レ
ーザ１０と光波長変換素子１４とは、マウントに保持さ
れた状態で、半導体レーザ１０の出射部分と光波長変換
素子１４の導波路部分（入射部分）とが一致するように
位置合わせされ、ＬＤ−ＳＨＧユニット２０が構成され
ている。このＬＤ−ＳＨＧユニット２０は、基板２２上
に固定されている。これにより半導体レーザ１０の前方
出射端面に光波長変換素子１４が直接結合される。

【００１９】半導体レーザ１０は、ファブリペロー型
（ＦＰ型）の単峰性の空間モード（横シングルモード）
を有する通常の半導体レーザ（レーザダイオード）であ
り、半導体レーザ１０の両端面（劈開面）には、発振波
長の光に対するＬＲ（低反射率）コート２４Ａ、２４Ｂ
が施されている。例えば、ＬＲコート２４Ａの基本波に
対する反射率を３０％、ＬＲコート２４Ｂの基本波に対
する反射率を３０％とすることができる。

【００２０】光波長変換素子１４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
ｍｏｌ％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２６を備えており、この基板２
６には、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２８が後述する所定周期Λで形成された
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３０と、が形成されて
いる。また、光波長変換素子１４の半導体レーザ側端面
には、基本波に対するＡＲ（透過性）コート３２Ａが施
され、出射側端面には第２高調波及び基本波に対するＡ
Ｒコート３２Ｂが施されている。なお、周期ドメイン反
転構造を有する導波路型の光波長変換素子１４の作製方
法については、特開平１０−２５４００１号公報等に詳
細に記載されている。

【００２１】また、光波長変換素子１４の前方出射端面
は斜めに研磨されて、チャンネル光導波路３０が延びる
方向に垂直な面に対して、チャンネル光導波路３０が延
びる方向に角度θ（３°≦θ）以上傾斜した傾斜面が形
成されている。このように光導波路端面を含む前方出射
端面を斜めに研磨したことにより、基本波がチャンネル
光導波路３０に再入射するのを防止し、半導体レーザ１
０への戻り光を少なくすることができる。なお、光波長
変換素子１４の前方出射端面は光軸に対し垂直に研磨さ
れていてもよい。

【００２２】ＬＤ−ＳＨＧユニット２０には、半導体レ
ーザ１０の後方出射端面から発散光状態で出射したレー
ザビーム（後方出射光）３４Ｒを平行光化するコリメー
タレンズ３６が取り付けられている。ＬＤ−ＳＨＧユニ
ット２０及びコリメータレンズ３６は、気密封止部材と
してのパッケージ３８内にドライ窒素等の不活性ガスま
たはドライ空気と共に気密封止され、パッケージ３８内
に固定されている。なお、コリメータレンズ３６として
は、セルフォックレンズ（商品名）のような分布屈折率
ロッドレンズ、非球面レンズ、及び球面レンズのいずれ
をも使用することができる。

【００２３】パッケージ３８には、半導体レーザ１０か
らの後方出射光３４Ｒが透過する窓孔４０Ａと光波長変
換素子１４からの前方出射光６２が透過する窓孔４０Ｂ
とが形成され、この窓孔４０Ａと窓孔４０Ｂには、それ
ぞれ透明な窓板４２Ａと窓板４２Ｂとが気密状態を保つ
ように被着されている。また、パッケージ３８には、ワ
イヤ取出孔に低融点ガラス等を気密状態で嵌合させたワ
イヤ取出部４４が形成され、半導体レーザ１０の両電極
に結線された２本のワイヤ４６Ａ、４６Ｂがワイヤ取出
部４４を貫通して引き出されている。

【００２４】パッケージ３８は、ＬＤ−ＳＨＧユニット
２０とコリメータレンズ３６とを気密封止した状態で、
ミラー１２と共に基板４８上に固定されている。ミラー
１２は、そのレーザビーム入射側の面にはＡＲコート５
０が施され、入射側の面と反対側の面にはＨＲコート５
２が施されている。パッケージ３８の窓板４２Ａとミラ
ー１２との間には、ホルダー５４に回転可能に保持され
た波長選択素子としての狭帯域バンドパスフィルタ５６
と、レーザビーム３４Ｒの光路を略１８０°折り曲げる
ための一対の全反射プリズム５８Ａ及び５８Ｂと、一対
の全反射プリズム５８Ａ及び５８Ｂにより略１８０°折
り曲げられた光路を再度略１８０°折り曲げるための一
対の全反射プリズム５８Ｃ及び５８Ｄと、平行光化され
たレーザビーム３４Ｒをミラー１２のＨＲコート５２の
表面に収束させる集光レンズ６０と、がこの順に配置さ
れ、基板４８上に固定されている。ミラー１２のＨＲコ
ート５２の基本波に対する反射率は９５％とするのが好
ましい。

【００２５】ミラー１２と半導体レーザ１０の前方出射
端面とによって構成される外部共振器の共振器長（即
ち、半導体レーザ１０の前方出射端面からミラー１２の
ＨＲコート５２の表面までの光学長）が、半導体レーザ
から出射される基本波のコヒーレント長よりも長くなる
ように、半導体レーザ１０とミラー１２とが配置されて
いる。基本波のコヒーレント長Ｌは、そのレーザビーム
固有の可干渉距離であり、レーザビームの波長をλ、ス
ペクトル幅をΔλとすると、下記式に従い算出すること
ができる。

【００２６】Ｌ＝λ²／２πｎΔλ 基本波のコヒーレント長Ｌは、一般には１００ｍｍ程度
であるので、外部共振器の共振器長を、例えば１００ｍ
ｍを超える長さとすることができる。

【００２７】また、パッケージ３８の窓板４２Ｂの外側
には、光波長変換素子１６の前方出射端面から出射した
第２高調波６２（基本波３４を含む）を平行光化するコ
リメータレンズ６４、平行光化された第２高調波６２
（基本波３４を含む）から赤外光成分を除去するＩＲカ
ットフィルタ６６、第２高調波６２の偏光方向を９０°
回転させる１／２波長板６７、ハーフミラー６８、及び
フォトダイオード７０が配置され、基板４８上に固定さ
れている。コリメータレンズ６４としては、収差の少な
い非球面レンズが好ましい。また、ハーフミラー６８及
びフォトダイオード７０は、散乱光がフォトダイオード
７０に入射しないように、遮光板７３により外部共振器
を構成する光学系から遮光されている。

【００２８】ＩＲカットフィルタ６６は、光軸に対して
傾斜配置され、１／２波長板６７は、光軸に対して略垂
直に、好ましくは光軸と直交する面と０．５°以下の角
度を成すように配置されている。これは１／２波長板６
７を光軸に対して０．５°を超えて傾けると、光波長変
換モジュールの消光比が劣化するからである。

【００２９】図２に示すように、基板４８は設置台７２
に固定されている。基板４８と設置台７２との間にはペ
ルチェ素子７４が挿入されて、基板４８に固定された各
光学要素がペルチェ素子７４により所定温度に調節され
る。基板４８に固定された各光学要素は、基板４８及び
ペルチェ素子７４と共に、レーザビームの出射部分が透
明な防塵用カバー７５により覆われている。

【００３０】また、設置台７２上には、第２高調波６２
の収束位置の近傍に、ビーム整形用遮光板としてのナイ
フエッジ７６が固定配置されている。後述するように、
光波長変換素子１４のチャンネル光導波路３０を１次モ
ードで伝搬した後に出射した第２高調波６２は、設置台
７２の設置面に対して垂直方向（基板２６の厚さ方向）
下部にサイドローブを有しているが、ナイフエッジ７６
はこのサイドローブの部分をカットするように配置され
ており、サイドローブがナイフエッジ７６によりカット
されて、得られる第２高調波６２Ｇは、ビーム断面内の
光強度分布が略ガウス分布となったガウシアンビームと
なる。なお、本実施の形態では、ナイフエッジ７６を第
２高調波６２の収束位置の近傍に配置したが、光波長変
換素子１４の前方出射端面に密接または近接させて配置
してもよい。

【００３１】図３に示すように、半導体レーザ１０は、
防塵用カバー７５の外に引出されたワイヤ４６Ａ、４６
Ｂを介して駆動回路７８に接続されている。駆動回路７
８の概略構成を図４に示す。この駆動回路７８は、自動
出力制御機構（ＡＰＣ）を備えた直流電源回路８０、交
流電源８４、及びバイアスＴ８８からなり、バイアスＴ
８８はコイル８２とコンデンサ８６とから構成されてお
り、直流電源回路８０から発せられてコイル８２を経た
直流電源成分に、交流電源８４から発せられてコンデン
サ８６を経た高周波が重畳され、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。出力する第２高
調波のノイズを低減するために、重畳される高周波の周
波数は３００〜４００ＭＨｚとするのが好ましく、変調
度は３０〜７０％とするのが好ましい。

【００３２】フォトダイオード７０の両電極には２本の
ワイヤ７１Ａ、ワイヤ７１Ｂが結線されており、ワイヤ
７１Ａ、ワイヤ７１Ｂは、防塵用カバー７５の外に引出
されている。フォトダイオード７０は、防塵用カバー７
５の外に引出されたワイヤ７１Ａ、ワイヤ７１Ｂを介し
てＡＰＣを備えた直流電源回路８０に接続されている。
このＡＰＣにより、第２高調波６２の光出力が所定値と
なるように、半導体レーザ１０に印加する電流量を制御
する。また、ペルチェ素子７４は、温度コントローラ９
０に接続されている。さらに、防塵用カバー７５により
覆われた装置内部には、装置内の温度を調節するための
サーミスタ（図示せず）が設けられており、このサーミ
スタも温度コントローラ９０に接続されている。温度コ
ントローラ９０は、サーミスタの出力に基づいて、装置
内部が使用環境で光学系が結露しない温度範囲（例え
ば、使用環境温度が３０℃であれば、３０℃以上）に維
持されるようにペルチェ素子７４を制御する。

【００３３】次に、この光波長変換モジュールの動作に
ついて説明する。

【００３４】半導体レーザ１０から光波長変換素子１４
に向かわずに後方側に発せられたレーザビーム３４Ｒ
（後方出射光）は、コリメータレンズ３６によって平行
光化され、平行光化されたレーザビーム３４Ｒは狭帯域
バンドパスフィルタ５６を透過した後、一対の全反射プ
リズム５８Ａ及び５８Ｂにより光路を略１８０°折り曲
げられ、もう一対の全反射プリズム５８Ｃ及び５８Ｄに
より光路を再度略１８０°折り曲げられて、集光レンズ
６０により集光されてミラー１２上において収束する。
ミラー１２で反射されたレーザビーム３４Ｒは、それま
での光路を逆に辿って半導体レーザ１０にフィードバッ
クされる。即ち、この装置では、ミラー１２と半導体レ
ーザ１０の前方端面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。

【００３５】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５６により、フィードバックされるレー
ザビーム３４Ｒ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５６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５６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、光波長変換
素子１４のドメイン反転部２８の周期と位相整合する波
長に選択、ロックすることができる。

【００３６】一方、所定波長にロックされ、半導体レー
ザ１０から前方側に発せられたレーザビーム３４は、チ
ャンネル光導波路３０内に入射する。このレーザビーム
３４はチャンネル光導波路３０をＴＥモードで導波し、
その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）して、波長が１／２、例えばレーザビーム３４
の中心波長が９５０ｎｍとすると４７５ｎｍの第２高調
波６２に波長変換される。この第２高調波６２もチャン
ネル光導波路３０を導波モードで伝搬し、光導波路端面
から出射する。

【００３７】なお、本発明者等の研究によると、光導波
路を０次モードより１次モードで伝搬する第２高調波の
方が基本波との重なり積分が大きいことが分かった。即
ち、１次モードで伝搬する第２高調波と基本波とを位相
整合させた方が、波長変換効率が高くなる。このため、
本実施の形態では、光波長変換素子１４のチャンネル光
導波路３０を１次モードで伝搬する第２高調波６２と基
本波３４とが擬似位相整合するように、周期ドメイン反
転構造の周期Λが設定されている。具体的には、光導波
路の基本波に対する実効屈折率をｎ_ω、第２高調波に対
する実効屈折率をｎ_2ω、基本波の波長をλ_Fとしたと
き、下記式を満足するように周期Λを設定している。

【００３８】ｎ_2ω−ｎ_ω＝λ_F／２Λ また、光導波路端面からは、波長変換されなかったレー
ザビーム３４も発散光状態で出射し、第２高調波６２と
共にコリメータレンズ６４によって平行光化される。光
波長変換素子１４の光導波路端面から出射された光は、
コリメータレンズ６４によって平行光化された後、ＩＲ
カットフィルタ６６によって基本波３４が除去されて第
２高調波６２が分離され、１／２波長板６７により第２
高調波６２の偏光方向が９０°回転されて出射される。
出射された第２高調波６２は、その一部がハーフミラー
６８で反射されてフォトダイオード７０により検出さ
れ、この検出結果に基づいてレーザビームのパワー制御
が行われる。

【００３９】以上説明したように、本実施の形態に係る
光波長変換モジュールでは、光波長変換素子から出射さ
れる第２高調波の偏光方向は設置台と平行な方向である
が、偏光制御用の１／２波長板を用いて、設置台と垂直
な方向に偏光した第２高調波を得ることができる。この
とき光波長変換素子とＩＲカットフィルタとの間に１／
２波長板が配置されているので、１／２波長板に到達す
る光からは基本波が除去されている。従って、基本波が
１／２波長板により反射されて戻り光となることがな
く、半導体レーザに戻り光によるノイズが発生せず、安
定に波長変換波を得ることができる。

【００４０】また、本実施の形態に係る光波長変換モジ
ュールは、半導体レーザと光波長変換素子とを直接結合
しているので、固体レーザ結晶を用いることなく、簡単
な構成で、半導体レーザから出射される基本波を光波長
変換素子により直接波長変換することができ、発振波長
選択の自由度が大きくなり、高速変調を行うことも可能
である。

【００４１】また、本実施の形態の光波長変換モジュー
ルでは、パッケージ内に半導体レーザ及び光波長変換素
子を含む少数部品のみを気密封止するので、作製が容易
である。また、気密封止される部品点数が少ないので、
各部品から発生するガスによる封止された部品の経時劣
化等を防止することができる。

【００４２】また、本実施の形態の光波長変換モジュー
ルでは、レーザビーム入射側の面にＡＲコートが施さ
れ、入射側の面と反対側の面にＨＲコートが施されたミ
ラーを用いているので、ミラー表面でのビームスポット
径が大きくなってミラー表面にゴミが付着し難くなり、
ゴミの付着によりミラーの反射率が低下するのを防止す
ることができる。

【００４３】また、本実施の形態に係る光波長変換モジ
ュールは、半導体レーザから出射されるレーザ光を所定
波長にロックしているので、波長変換波を安定に出力す
ることができる。（以下、出射されるレーザ光を所定波
長にロックすることができる半導体レーザを「波長安定
化レーザ」と称する。） また、波長をロックする際に、外部共振器の共振器長を
基本波のコヒーレント長より長くすることにより、戻り
光による干渉が無くなり、ＩＬ特性（駆動電流に対する
光出力特性）の直線性を維持することができる。外部共
振器を備えた構造では、外部共振器からの戻り光など光
路長が異なる光が合成されて出射光になるが、光路長の
異なる光は互いに干渉するので、光の干渉状態が変化す
るとＩＬ特性の直線性が悪化する場合がある。例えば、
半導体レーザに印加する電流を増加すると半導体レーザ
自体が発熱して半導体レーザの屈折率と長さとが変化す
るため半導体レーザの発振波長が変化する。このような
発振波長の変化は光の干渉状態を変化させ、波長安定化
レーザのＩＬ特性の直線性を悪化させる。しかしなが
ら、本実施の形態のように外部共振器の共振器長を基本
波のコヒーレント長より長くすると、外部共振器の共振
器長が多少変動しても半導体レーザの発振波長に大きな
影響を与えないようになり、波長安定化レーザのＩＬ特
性の直線性が改善される。

【００４４】また、本実施の形態では、半導体レーザ及
び光波長変換素子を含む少数部品を気密封止することに
より使用環境の湿度や気圧の変化にも十分対応すること
ができる。このため、本実施の形態の光波長変換モジュ
ールにおいては、波長変換波を安定して出力することが
できる。なお、本実施の形態では、上記の通り外部共振
器の共振器長が長くなるが、外部共振器は光路を折り曲
げる構成として光波長変換モジュールをより小型化する
工夫をしている。

【００４５】また、本実施の形態の光波長変換モジュー
ルは、横シングルモードの半導体レーザを使用している
ので、横モードホップの問題は発生しない。

【００４６】また、本実施の形態の光波長変換モジュー
ルは、得られる第２高調波はガウシアンビームであるた
め、記録光をより小さなスポットに絞ることができ、光
走査記録装置の記録光源として好適に使用することがで
きる。

【００４７】また、本実施の形態の光波長変換モジュー
ルでは、半導体レーザの駆動電流に高周波を重畳して変
調駆動しているため、縦モード競合が抑制される。波長
選択素子の透過帯域を、半導体レーザの両劈開面間のフ
ァブリペローモード間隔よりも広く設定すると、半導体
レーザは複数の縦モードで発振するようになる。このよ
うな状態では、半導体レーザの駆動電流を固定していて
も、各縦モードへの電力配分率が時間によって変化する
縦モード競合という現象が起きるが、本実施の形態の光
波長変換モジュールでは、半導体レーザの駆動電流に高
周波を重畳して変調駆動しているため、駆動電流が縦モ
ード競合を起こす領域に留まることが無くなる。

【００４８】（第２の実施の形態）本実施の形態に係る
光波長変換モジュールは、図５に示すように、ＩＲカッ
トフィルタ６６と１／２波長板６７との間に光減衰機構
として光アッテネータ９２を設けたこと以外は、第１の
実施の形態に係る光波長変換モジュールと同じ構成であ
るため、同一部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。

【００４９】上記の通り、パッケージ３８の窓板４２Ｂ
の外側には、光波長変換素子１６の前方出射端面から出
射した第２高調波６２（基本波３４を含む）を平行光化
するコリメータレンズ６４、平行光化された第２高調波
６２（基本波３４を含む）から赤外光成分を除去するＩ
Ｒカットフィルタ６６、入射された第２高調波６２を所
定光量まで減衰させる光アッテネータ９２、第２高調波
６２の偏光方向を９０°回転させる１／２波長板６７、
ハーフミラー６８、及びフォトダイオード７０が配置さ
れ、基板４８上に固定されている。

【００５０】光アッテネータ９２は、入射光の振幅（強
度）を所定の減衰率で減衰させる素子であり、光吸収に
より透過光量を減少させる吸収型と光吸収以外の方法で
透過光量を減少させる非吸収型、所定波長の入射光の振
幅だけを減衰させる波長選択型と波長非選択型、減衰率
が固定されている固定型と減衰率を変更可能な可変型な
どに分類される。吸収型で且つ波長非選択型の光アッテ
ネータにはＮＤフィルタ等がある。また、非吸収型で且
つ波長選択型の光アッテネータには誘電体多層膜があ
る。波長非選択型で且つ可変型の光アッテネータには透
過軸方向を変える２枚の偏光子を組合わせたものがあ
る。本実施の形態においてはＮＤフィルタを使用する
が、他の種類の光アッテネータを使用することもでき
る。

【００５１】光波長変換素子１４の光導波路端面から出
射された光は、コリメータレンズ６４によって平行光化
された後、ＩＲカットフィルタ６６によって基本波３４
が除去されて第２高調波６２が分離され、光アッテネー
タ９２により所定光量まで減衰されて１／２波長板６７
に入射され、１／２波長板６７により第２高調波６２の
偏光方向が９０°回転されて出射される。出射された第
２高調波６２は、その一部がハーフミラー６８で反射さ
れてフォトダイオード７０により検出され、この検出結
果に基づいてレーザビームのパワー制御が行われる。

【００５２】ここで、光アッテネータ９２の役割につい
て更に詳細に説明する。波長安定化レーザのＩＬ特性を
図６に示す。図６に実線で示すように、駆動電流が所定
範囲内に在る場合には、波長安定化レーザの光出力は安
定しているが、例えば、所望の出力光量Ｌｄを得ようと
すると、駆動電流が所定範囲外となり波長安定化レーザ
の光出力にばらつきが発生する。このとき、図６に破線
で示すように、波長安定化レーザの出力光を所定の割合
で減衰させることにより、所定範囲内の駆動電流で所望
の出力光量Ｌｄを安定に得ることができる。

【００５３】本実施の形態に係る光波長変換モジュール
によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることが
できる。更に、ＩＲカットフィルタと１／２波長板との
間に透過光を減衰させる光アッテネータを設けたことに
より、半導体レーザの駆動電流値が所定範囲内となるよ
うに、所望の出力光量に応じて透過光を減衰させること
ができ、安定した出力を得ることができる。また、本実
施の形態では、ハーフミラーで反射された第２高調波を
フォトダイオードにより検出してモニターしているが、
光アッテネータをハーフミラーの光入射側の１箇所に設
けたことにより、モニター電流値のばらつきを抑制する
ことができる。

【００５４】上記第２の実施の形態では、ＩＲカットフ
ィルタと１／２波長板との間に光アッテネータを設ける
例について説明したが、光アッテネータは、光波長変換
素子の光出射側のいずれの位置に配置してもよい。但
し、図１に示すように、波長変換素子１６の光出射側
に、コリメータレンズ６４、ＩＲカットフィルタ６６、
１／２波長板６７、及びハーフミラー６８がこの順に配
置されている場合には、光アッテネータからの反射によ
る戻り光を防止する観点から、光アッテネータをコリメ
ータレンズ６４の光出射側に配置するのが好ましい。な
お、光アッテネータとしてＮＤフィルタを用いた場合に
は、反射による戻り光の問題が生じないので、波長変換
素子１６とコリメータレンズ６４との間に光アッテネー
タを配置してもよい。また、図１に示すように、出射さ
れた第２高調波６２の一部をハーフミラー６８で反射し
てフォトダイオード７０により検出する構成とする場合
には、光アッテネータをハーフミラー６８の光入射側に
配置するのが好ましい。ハーフミラー６８の光出射側に
配置する場合には、光アッテネータを２箇所に配置しな
ければならない。

【００５５】上記第２の実施の形態では、光減衰機構と
して光アッテネータを設ける例について説明したが、光
アッテネータを配置することなく、光波長変換素子の光
出射側に配置された他の部品に光透過率を調整するため
のコートを施して光減衰機構としてもよい。例えば、図
１に示す光波長変換モジュールにおいて、コリメータレ
ンズ６４、ＩＲカットフィルタ６６、１／２波長板６
７、及びハーフミラー６８の少なくとも１つの部品に光
透過率を調整するためのコートを施すことができる。

【００５６】上記の第１及び第２の実施の形態では、全
反射プリズムを使用して外部共振器の光路を折り返す例
について説明したが、全反射プリズムに代えて全反射ミ
ラーを使用することもできる。この場合、全反射ミラー
はその反射面が全反射プリズムの斜面の位置に対応する
ように配置される。

【００５７】上記の第１及び第２の実施の形態では、波
長板として１／２波長板を用いる例について説明した
が、光波長変換モジュールの使用目的に応じて波長板の
種類を適宜変更することができる。例えば、光波長変換
モジュールの出力光として円偏光を得たい場合には、１
／２波長板に代えて１／４波長板を用いればよい。な
お、１／２波長板、１／４波長板の他に、１／８波長
板、３／４波長板等、種々の位相差の波長板が入手可能
である。

【００５８】上記の第１及び第２の実施の形態では、半
導体レーザと光波長変換素子とを直接結合する例につい
て説明したが、半導体レーザと光波長変換素子とはレン
ズを介して結合されていてもよい。

【００５９】上記の第１及び第２の実施の形態におい
て、外部共振器による半導体レーザへの戻り光が減少す
るように、外部共振器を構成する部材または外部共振器
内に配置される部材の配置位置を微調整することによ
り、波長ロックを弱めてＩＬ特性の直線性を改善するこ
とができる。図１を参照して具体的に説明すると、例え
ば、コリメータレンズ３６の拡がり角度θが０°＜θ＜
３０°の範囲となるように、コリメータレンズ３６を半
導体レーザ１０側に僅かに寄せることにより、半導体レ
ーザ１０への戻り光が減少してＩＬ特性の直線性が改善
される。これは集光レンズ６０の端部は性能が悪いこ
と、及び集光レンズ６０で拡がりによる蹴られが発生す
ること等に依る。また、例えば、ミラー１２の配置位置
が集光レンズ６０の焦点位置からずれるように、ミラー
１２を半導体レーザ１０側に僅かに寄せることにより、
半導体レーザ１０への戻り光が減少してＩＬ特性の直線
性が改善される。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、光波長変換素子とこの
光波長変換素子に光結合された半導体レーザとを含んで
構成した光波長変換モジュールにおいて、波長変換波の
直交する２つの偏光成分の間に所定の光路差を与える波
長板を配置する場合に、戻り光によるノイズの発生を防
止して、安定に波長変換波を得ることができる、という
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の光波長変換モジュールの平
面図である。

【図２】第１の実施の形態の光波長変換モジュールの光
軸に沿った断面図である。

【図３】第１の実施の形態の光波長変換モジュールの配
線を示す説明図である。

【図４】第１の実施の形態の光波長変換モジュールの駆
動回路を示す回路図である。

【図５】第２の実施の形態の光波長変換モジュールの平
面図である。

【図６】波長安定化レーザの駆動電流対光出力特性（Ｉ
Ｌ特性）を示すグラフである。

【符号の説明】 １０ 半導体レーザ １２ ミラー １４ 光波長変換素子 ２０ ＬＤ−ＳＨＧユニット ２６、４８ 基板 ２８ ドメイン反転部 ３０ チャンネル光導波路 ３４Ｒ レーザビーム（後方出射光） ３６、６４ コリメータレンズ ３８ パッケージ ４２Ａ、４２Ｂ 窓板 ５０ ＡＲコート ５２ ＨＲコート ５６ 狭帯域バンドパスフィルター ５８Ａ〜Ｄ 全反射プリズム ６０ 集光レンズ ６２ 第２高調波 ６６ ＩＲカットフィルタ ６７ １／２波長板 ７０ フォトダイオード ７２ 設置台 ７３ 遮光板 ７４ ペルチェ素子 ７５ 防塵用カバー ７６ ナイフエッジ ７８ 駆動回路 ９２ 光アッテネータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2K002 AA06 AB12 BA01 CA03 DA06 EA07 EB12 GA05 HA20 5F073 AA67 AA83 AB23 AB27 AB29 BA07 EA15 FA25 FA29 GA12 GA38

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基本波を出射する半導体レーザと、 該半導体レーザに光結合されると共に、前記半導体レー
   ザから入射された基本波を波長変換する光波長変換素子
   と、 該光波長変換素子の光出射側に配置された波長板と、 該波長板と前記光波長変換素子との間に配置され、入射
   された光から基本波を除去する除去手段と、 を含む光波長変換モジュール。
2. 【請求項２】前記除去手段がＩＲカットフィルタである
   請求項１に記載の光波長変換モジュール。
3. 【請求項３】前記光波長変換素子は半導体レーザに直接
   結合された請求項１または２に記載の光波長変換モジュ
   ール。
4. 【請求項４】前記波長板は波長変換波に対する１／２波
   長板または１／４波長板である請求項１〜３のいずれか
   １項に記載の光波長変換モジュール。
5. 【請求項５】前記波長板を光軸に対して略垂直に配置し
   た請求項１〜４のいずれか１項に記載の光波長変換モジ
   ュール。
6. 【請求項６】前記波長板の光出射側にビームスプリッタ
   を設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の光波長変
   換モジュール。
7. 【請求項７】前記波長板の光出射側にビームスプリッタ
   及びフォトダイオードを配置し、該ビームスプリッタ及
   びフォトダイオードを遮光した請求項１〜６のいずれか
   １項に記載の光波長変換モジュール。
8. 【請求項８】前記光波長変換素子の光出射側に、透過光
   を減衰させる光減衰機構を設けた請求項１〜７のいずれ
   か１項に記載の光波長変換モジュール。
9. 【請求項９】前記光波長変換素子の光出射側で且つ前記
   ビームスプリッタの光入射側に、透過光を減衰させる光
   減衰機構を設けた請求項６または７に記載の光波長変換
   モジュール。