JP2002204023A

JP2002204023A - コヒーレント光源及びそれを用いた記録再生装置

Info

Publication number: JP2002204023A
Application number: JP2001319663A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kitaoka; 康夫北岡; Kenichi Kasasumi; 研一笠澄; Kazuhisa Yamamoto; 和久山本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2002-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体レーザと波長変換素子とを備え、所望
の波長に制御された短波長コヒーレント光源を提供す
る。【解決手段】コヒーレント光源を、第１の波長を有す
る半導体レーザ１と、半導体レーザ１の波長を半分にす
るための波長変換素子としての光導波路型ＱＰＭ−ＳＨ
Ｇデバイス２と、波長分離機能７と、回折格子８と、受
光素子９とにより構成する。基本波光である半導体レー
ザ光を波長分離機能７によって分離し、回折格子８を用
いて波長制御することにより、波長変換によって得られ
る高調波光の波長を所望の波長に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザと波
長変換素子とを備え、光情報処理分野や光計測分野など
で用いられるコヒーレント光源及びそれを用いた記録再
生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクの高密度化、及び光計測の高
精度化を実現するためには、小型の短波長光源が必要と
される。中でも、ホログラムを利用した記録再生方式
は、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ² クラスの記録密度を期
待できるため、次世代の高密度光ディスクとして注目を
集めている。

【０００３】図１２に、従来より提案されているホログ
ラフィック光情報記録再生システムの概略構成を示す。
これは、例えば、Psaltis らによって提案されたシフト
多重記録方式の光ディスク光学系である。

【０００４】図１２に示すように、レーザ光源４６から
出射されたレーザビームは、ビームエキスパンダ４７に
よってビーム径が拡大された後、ハーフミラー４８によ
って分割される。分割された一方のビームは、空間光変
調器（以下、『ＳＬＭ』と記す）４９を通過した後、フ
ーリエ変換レンズ５０によってホログラムディスク５１
上に集光され、信号光となる。分割された他方のビーム
は、アパーチャ５２によって適当なビーム径に変換され
た後、ホログラムディスク５１上の信号光と同じ位置に
参照光として照射される。ホログラムディスク５１は、
２枚のガラス基板間にフォトポリマーなどのホログラム
媒体が封止された構造を有しており、信号光と参照光の
干渉縞が記録される。

【０００５】ＳＬＭ４９は２次元的に配列された光スイ
ッチ列からなり、記録される入力信号に対応してそれぞ
れの光スイッチが独立にオン・オフされる。例えば、１
０２４セル×１０２４セルのＳＬＭを用いた場合には、
１Ｍビットの情報を同時に表示することができる。信号
光がＳＬＭ４９を通過する際にＳＬＭ４９に表示される
１Ｍビットの情報は、２次元の光ビーム列に変換され、
ホログラムディスク５１上に干渉縞として記録される。
記録された信号を再生する際には、ホログラムディスク
５１に参照光のみを照射し、ホログラムからの回折光を
ＣＣＤ素子５３によって受光する。

【０００６】ホログラムを用いた光記録システムにおい
ては、ホログラム媒体の厚みが約１ｍｍ程度と厚く、干
渉縞が厚いグレーティング、いわゆるブラッググレーテ
ィングとして記録されるため、角度多重記録を行うこと
が可能となる。図１２のシステムにおいては、参照光の
入射角を変化させる代わりに、球面波参照光の照射位置
をシフトすることにより、角度多重が実現されている。
すなわち、ホログラムディスク５１をわずかに回転さ
せ、記録位置をシフトした際にホログラム媒体の各部が
感じる参照光入射角がわずかに変化することにより、多
重記録される。

【０００７】ホログラム媒体の厚みが１ｍｍの場合、再
生信号強度によって規定される角度選択性は、半値全幅
が０．０１４度となり、参照光ＮＡ０．５のとき、約２
０μｍ間隔でホログラムの多重が可能となる。このとき
実現される記録密度は、２００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ² 、
１２ｃｍディスク容量に換算して３００ＧＢである。

【０００８】ブラッググレーティングは角度選択性と共
に波長選択性を有するため、記録・再生時の光源波長の
制御が必要となる。ホログラム媒体の厚みが１ｍｍの場
合のグレーティングにおける波長選択性は、０．２４ｎ
ｍである。

【０００９】上記のような高密度光情報記録再生システ
ムを実現するためには、小型で安定なレーザ光源と多重
記録を可能にする記録媒体が重要な技術となる。レーザ
光源としては、発振波長の絶対値が安定していることか
ら、通常、ＹＡＧレーザなどの固体レーザやＡｒレーザ
などのガスレーザが用いられている。

【００１０】一方、小型の短波長光源として、半導体レ
ーザと擬似位相整合（以下、『ＱＰＭ』と記す）方式の
光導波路型第２次高調波発生（以下、『ＳＨＧ』と記
す）デバイス（光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイス）を
用いたコヒーレント光源が注目されている（山本他、Op
tics Letters Vol.16, No.15, 1156 (1991)参照）。

【００１１】図１３に、光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバ
イスを用いたＳＨＧ青色光源の概略構成を示す。図１３
に示すように、半導体レーザとしては、分布ブラッグ反
射器（以下、『ＤＢＲ』と記す）領域を有する波長可変
ＤＢＲ半導体レーザ５４が用いられている。波長可変Ｄ
ＢＲ半導体レーザ５４は、０．８５μｍ帯の１００ｍＷ
級ＡｌＧａＡｓ系波長可変ＤＢＲ半導体レーザであり、
活性層領域５６と位相調整領域５７とＤＢＲ領域５８と
により構成されている。そして、位相調整領域５７とＤ
ＢＲ領域５８への注入電流を同時に変化させることによ
り、連続的に発振波長を変化させることができる。

【００１２】波長変換素子である光導波路型ＱＰＭ−Ｓ
ＨＧデバイス５５は、Ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ₃ 基
板５９上に形成された、光導波路６０と周期的な分極反
転領域６１とにより構成されている。光導波路６０は、
ピロリン酸中でプロトン交換することによって形成され
る。また、周期的な分極反転領域６１は、櫛形の電極を
Ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ₃ 基板５９上に形成し、電
界を印加することによって作製される。

【００１３】図１３に示すＳＨＧ青色光源においては、
１００ｍＷのレーザ出力に対して６０ｍＷのレーザ光が
光導波路６０に結合する。そして、波長可変ＤＢＲ半導
体レーザ５４の位相調整領域５７及びＤＢＲ領域５８へ
の注入電流量を制御することにより、発振波長が光導波
路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス５５（波長変換素子）の位
相整合波長許容幅内に固定される。このＳＨＧ青色光源
を用いることにより、波長４２５ｎｍの青色光が１０ｍ
Ｗ程度得られているが、得られた青色光は、横モードが
ＴＥ₀₀モードで回折限界の集光特性を有し、ノイズ特性
も相対雑音強度が−１４０ｄＢ／Ｈｚ以下と小さい。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、ホロ
グラムを用いた光記録システムにおいては、光の入射方
向や波長によって記録される回折パターンが変化する。
そのため、記録時の光の波長と再生時の光の波長とが異
なると、クロストーク信号の増加や信号光強度の低下を
引き起こす。

【００１５】図１２に示すホログラムディスク５１上の
情報は、記録された干渉縞からのブラッグ回折光として
再生される。ホログラムディスク５１上の情報が十分な
光量で再生されるためには、ブラッグ条件を満たす必要
がある。すなわち、ホログラム媒体に対する参照光ビー
ムの入射角度及び参照光ビームの波長がそれぞれ最適値
に調整されなければならない。

【００１６】例えば、ホログラム媒体の厚みが１ｍｍ、
光源の波長が５１５ｎｍ、干渉縞の周期が０．５μｍの
システムを仮定すると、回折効率が半減する波長の値で
定義される参照光ビームの波長に対するブラッグ条件の
許容幅は、５１５ｎｍ±０．２４ｎｍとなる。

【００１７】また、ホログラム媒体の熱膨張も考慮する
必要がある。すなわち、ホログラム媒体の熱膨張によっ
て記録された干渉縞の周期が変化し、ブラッグ条件を満
たす最適再生波長が変化する。

【００１８】ホログラム媒体としてデュポン製のフォト
ポリマーであるオムニデクス３５２原版を用いた例につ
いて説明する。その熱線膨張率は７．１×１０^-5であり
（特開平５−１６５３８号公報参照）、温度変化範囲２
５℃に対する最適波長の変化量は、０．１８％、Ａｒレ
ーザの発振波長に換算すると５１５＋０．９ｎｍとな
る。この値は、ブラッグ条件の許容幅５１５±０．２４
ｎｍの３倍以上も大きい値である。ホログラム媒体の温
度変化範囲に対して安定にホログラム再生を行うために
は、再生中のホログラム媒体の温度変化に対応して、再
生光源の波長を最適に制御する必要がある。

【００１９】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、半導体レーザと波長
変換素子とを備え、所望の波長に制御された短波長コヒ
ーレント光源、及びそれを用いた記録再生装置を提供す
ることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るコヒーレント光源の第１の構成は、第
１の波長を有する基本波光と、前記基本波光の波長を半
分にするための波長変換素子とを備え、前記波長変換素
子によって前記基本波光が第２の波長を有する高調波光
に変換されるコヒーレント光源であって、前記基本波光
の波長を検出し、前記基本波光の波長を所望の波長に制
御することにより、前記高調波光の波長制御を行うこと
を特徴とする。

【００２１】また、前記本発明のコヒーレント光源の第
１の構成においては、前記基本波光が、波長可変機能を
有する半導体レーザから出射された光であるのが好まし
い。また、この場合には、波長可変機能を有する半導体
レーザが、少なくとも活性領域と位相調整領域とＤＢＲ
（分布ブラッグ反射）領域とから構成されているのが好
ましい。この場合にはさらに、前記所望の波長が前記波
長変換素子の位相整合波長許容幅内にあり、前記基本波
光の動作電流変化に対する前記基本波光の波長変化を、
前記位相調整領域もしくは前記ＤＢＲ領域への注入電流
を変化させて補償するのが好ましい。

【００２２】また、本発明に係るコヒーレント光源の第
２の構成は、第１の波長を有する基本波光と、前記基本
波光の波長を半分にするための波長変換素子とを備え、
前記波長変換素子によって前記基本波光が第２の波長を
有する高調波光に変換されるコヒーレント光源であっ
て、前記基本波光の波長を検出し、前記基本波光の波長
を所望の波長に制御する第１の機構と、前記波長変換素
子の位相整合波長を前記基本波光の波長に制御する第２
の機構とを有し、前記第１及び第２の機構を用いて、前
記高調波光の波長制御及び出力制御を行うことを特徴と
する。

【００２３】また、前記本発明のコヒーレント光源の第
１又は第２の構成においては、前記波長変換素子を透過
した後の前記基本波光の波長を検出し、前記基本波光の
波長を所望の波長に制御するのが好ましい。

【００２４】また、前記本発明のコヒーレント光源の第
１又は第２の構成においては、前記波長変換素子によっ
て波長変換された後の光が通る光路上に、前記基本波光
と前記高調波光とを分離し、前記基本波光のみを検出す
る手段が設けられているのが好ましい。

【００２５】また、前記本発明のコヒーレント光源の第
１又は第２の構成においては、回折格子と受光素子とを
さらに備え、前記回折格子で回折された前記基本波光を
前記受光素子によって検出するのが好ましい。また、こ
の場合には、前記波長変換素子が光導波路を有し、前記
光導波路上に前記回折格子が形成されているのが好まし
い。この好ましい例によれば、反射型回折格子や波長分
離機能などの部品が不要となるので、小型で安価な波長
安定化機構を実現することができる。この場合にはさら
に、前記受光素子が、前記光導波路が形成された基板の
側面に設けられているのが好ましい。また、この場合に
は、前記回折格子で回折された前記基本波光の位置が前
記受光素子によって検出されるのが好ましい。また、こ
の場合には、前記回折格子が、場所によって格子間隔が
変化するチャープドグレーティングからなるのが好まし
い。

【００２６】また、前記本発明のコヒーレント光源の第
１又は第２の構成においては、Ｃｓ（セシウム）ガスセ
ルと受光素子とをさらに備え、前記Ｃｓガスセルを透過
した前記基本波光を前記受光素子によって検出するのが
好ましい。

【００２７】また、前記本発明のコヒーレント光源の第
２の構成においては、電気光学効果又は温度変化によっ
て前記波長変換素子の屈折率を変化させることにより、
前記波長変換素子の位相整合波長を変化させるのが好ま
しい。

【００２８】また、本発明に係る記録再生装置の第１の
構成は、前記本発明のコヒーレント光源が搭載された記
録再生装置であって、媒体に記録されたホログラム情報
を再生する際に、ブラッグ条件を満足するように前記コ
ヒーレント光源を最適波長に調整することを特徴する。

【００２９】また、本発明に係る記録再生装置の第２の
構成は、前記本発明のコヒーレント光源と、前記コヒー
レント光源から出射される光を情報担体上に集光する光
学系とを備えたことを特徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。

【００３１】本実施の形態のコヒーレント光源は、第１
の波長を有する基本波と、前記基本波の波長を半分にす
るための波長変換素子、すなわち第２次高調波発生（以
下、『ＳＨＧ』と記す）デバイスとにより構成されてい
る。特に、以下の各実施の形態においては、基本波とし
て８００ｎｍ帯の近赤外半導体レーザを用い、高調波と
して青色光〜紫色光を得る構成について説明する。

【００３２】［第１の実施の形態］図１は本発明の第１
の実施の形態におけるコヒーレント光源の構成を示す模
式図である。

【００３３】図１に示すように、基本波として用いられ
る半導体レーザ１は、活性層領域１ａと分布ブラッグ反
射（以下、『ＤＢＲ』と記す）領域１ｂと位相調整領域
１ｃとを有する出力１００ｍＷ、波長８２０ｎｍのＡｌ
ＧａＡｓ系波長可変ＤＢＲ半導体レーザである。そし
て、ＤＢＲ領域１ｂと位相調整領域１ｃに一定の比率で
電流を注入することにより、波長を変化させることがで
きる。

【００３４】波長変換素子としては、擬似位相整合（以
下、『ＱＰＭ』と記す）方式の光導波路型ＳＨＧデバイ
ス（光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイス）２が用いられ
ている。光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス２は、大き
な非線形光学定数を利用することができ、また、光導波
路であり、長い相互作用長を可能とするため、高い変換
効率を実現することができる。光導波路型ＱＰＭ−ＳＨ
Ｇデバイス２は、Ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ₃ 基板３
上に形成された、光導波路４と、それに直交する周期的
な分極反転領域５とにより構成されている。光導波路４
は、ピロリン酸中でプロトン交換することによって形成
される。また、周期的な分極反転領域５は、櫛形の電極
をＸ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ₃ 基板３上に形成し、電
界を印加することによって作製される。

【００３５】半導体レーザ１と光導波路型ＱＰＭ−ＳＨ
Ｇデバイス２は、Ｓｉサブマウント６上で一体化され、
ペルチエ素子によって温度コントロールされている。基
本波光である半導体レーザ光は、レンズを用いることな
く、直接結合によって光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイ
ス２の光導波路４に結合する。１００ｍＷのレーザ出力
に対して６０ｍＷのレーザ光が光導波路４に結合し、半
導体レーザ（波長可変ＤＢＲ半導体レーザ）１のＤＢＲ
領域１ｂ及び位相調整領域１ｃへの注入電流量を制御す
ることにより、発振波長が光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデ
バイス（波長変換素子）２の位相整合波長８２０ｎｍに
固定される。このコヒーレント光源を用いることによ
り、波長４１０ｎｍの青色光が１０ｍＷ程度得られた。
また、位相整合に対する波長許容幅は、青色光出力の半
値全幅で０．１ｎｍであった。

【００３６】図１に示すように、光導波路４から出射し
た基本波光及び高調波光は、波長分離機能７によって分
離される。分離された基本波光は、反射型回折格子８に
導かれ、その１次回折光が集光レンズ１０を通して受光
素子９に集光される。反射型回折格子８としては、１０
００本／ｍｍ（＝１／ｄ）のピッチｄを有するものが用
いられ、集光レンズ１０としては、焦点距離ｆ＝５０ｍ
ｍのものが用いられている。波長λの光に対する回折角
θは下記（数１）によって規定され、集光面上のスポッ
ト位置の変化量δｘは下記（数２）によって表記され
る。［数１］ λ＝ｄ・ｓｉｎθ ［数２］ δｘ＝ｆ・θ 波長変化８２０ｎｍ±０．０４ｎｍに対するスポット位
置の変化量は、δｘ＝±５０×０．００００７＝±３．
５μｍであった。

【００３７】本実施の形態においては、受光素子９とし
てＳｉ−ＰＩＮフォトダイオードが用いられている。ま
た、図２に示すように、受光素子９は、その受光部分１
１が２分割されており、それぞれの受光部分１１の大き
さは５０μｍ×５０μｍ、受光部分１１の間隔は１０μ
ｍである。受光素子９上のスポット径は２０μｍであっ
た。図２に示すように、受光素子９は、基本波光の波長
が８２０ｎｍのとき、２分割された受光部分１１の真ん
中に集光されるように調整されている。

【００３８】２つの受光部分１１からの出力の差を取る
ことにより、基本波光の波長変動に対して、図３に示す
ような信号が得られた。差動で得られた信号がゼロとな
るように、基本波である半導体レーザ（波長可変ＤＢＲ
半導体レーザ）１の発振波長を制御することにより、す
なわち、ＤＢＲ領域１ｂと位相調整領域１ｃに注入され
る電流を一定の比率で制御することにより、基本波光の
波長を８２０ｎｍ±０．０２ｎｍに安定化することがで
きた。このとき、発振波長を、波長変換素子（光導波路
型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス２）の位相整合波長許容幅内
で、所望の波長に固定することができ、高調波光の波長
も４１０ｎｍ±０．０１ｎｍの範囲に安定化された。

【００３９】ホログラムを用いたメモリにおいては、ブ
ラッググレーティングが角度選択性と共に波長選択性を
有するため、記録・再生時の光源波長の制御が必要とな
る。ホログラム媒体の厚みが１ｍｍの場合のグレーティ
ングにおける波長選択性は、０．２４ｎｍである。本実
施の形態で得られた高調波光の波長安定性は４１０±
０．０１ｎｍであり、その波長選択性を十分満足するも
のであった。そのため、良好な再生特性が得られた。

【００４０】本実施の形態においては、モジュール温
度、すなわち、半導体レーザ１と光導波路型ＱＰＭ−Ｓ
ＨＧデバイス２の温度がペルチエ素子によって安定化さ
れているため、位相整合波長の変化もほとんどなく、青
色光出力も安定に得られた。

【００４１】本実施の形態においては、波長変換素子に
よって波長変換された高調波光（第２次高調波光）がホ
ログラム媒体への記録再生光として利用されている。第
２次高調波発生（ＳＨＧ）を利用した波長変換では、変
換効率が２０％程度であるため、基本波光のほとんどが
波長変換されずに光導波路４から出射する。本実施の形
態において基本波光を利用して波長検出を行っているの
は、以下の（１）〜（５）の利点があるからである。す
なわち、（１）基本波光は、常にモニターすることができる。

【００４２】（２）高調波光よりも基本波光の方が受光
素子９の感度が高い。

【００４３】（３）波長変換後の不要光を利用すること
ができる。

【００４４】（４）高調波光よりも基本波光の方が出力
が大きい。

【００４５】（５）基本波光は、波長が長いので、回折
角が大きい。

【００４６】ＳＨＧ青色光源の場合、基本波光の波長が
光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス（ＳＨＧ素子）２の
位相整合波長からずれると、高調波光の出力が小さくな
る。そのため、高調波光を検出して波長制御を行おうと
すると、基本波光の波長が光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデ
バイス（ＳＨＧ素子）２の位相整合波長からずれたとき
に、光を検出できなくなるため、波長検出を行うことが
不可能となってしまう。一方、基本波光は常に光導波路
４から出射しているので、基本波光を利用することによ
り、常に安定な波長制御を実現することができる。ま
た、Ｓｉ−ＰＩＮフォトダイオード等の受光素子９で
は、波長が短くなると量子効率が小さくなるため、受光
感度が小さくなる。さらに、波長変換によって得られる
高調波光は、基本波光に比べて小さく、また、ホログラ
ム媒体への記録再生光として利用されるため、波長検出
に利用する光の強度はなるべく小さいことが望ましい。
以上により、基本波光を利用して波長制御を行う場合、
受光素子９によって検出可能な信号強度を十分に得るこ
とができるので、安定な波長制御が可能となる。また、
上記（数１）より、高調波光よりも基本波光の方が波長
が長いので、同じ回折格子のピッチに対して大きな回折
角を得ることができる。

【００４７】基本波光を利用して波長検出を行うことに
より、安定な波長制御が可能となるだけでなく、高調波
光の利用効率を向上させることができるため、すなわ
ち、波長変換された高調波光のほとんどをホログラム媒
体への記録再生に利用することができるため、その実用
的効果は大きい。

【００４８】本実施の形態においては、２分割の受光素
子９が用いられているが、これは回折光（基本波光）の
位置を検出するための手段であり、受光素子がアレー型
の位置検出手段となっていても、同様の効果が得られ
る。

【００４９】［第２の実施の形態］上記第１の実施の形
態においては、光導波路４から出射された基本波光及び
高調波光が波長分離機能７によって分離され、基本波光
のみが反射型回折格子８に導かれ、その１次回折光が受
光素子９に集光されることにより、高調波光の波長制御
が行われている。本実施の形態においては、波長変換素
子中の光導波路上に回折格子を形成し、その回折光を用
いて高調波光の波長制御を行う構成について説明する。

【００５０】図４は本発明の第２の実施の形態における
コヒーレント光源の構成を示す模式図である。

【００５１】図４に示すように、上記第１の実施の形態
と同様に、基本波である半導体レーザ１２としては、活
性層領域１２ａとＤＢＲ領域１２ｂと位相調整領域１２
ｃとを有する出力１００ｍＷ、波長８２０ｎｍのＡｌＧ
ａＡｓ系波長可変ＤＢＲ半導体レーザが用いられてい
る。そして、ＤＢＲ領域１２ｂと位相調整領域１２ｃに
一定の比率で電流を注入することにより、基本波光の波
長を変化させることができる。本実施の形態の構成にお
いては、基本波光のみが回折光として取り出され、高調
波光の回折効率ができるだけ小さくなるように設計する
ことが望まれる。

【００５２】波長変換素子としては、光導波路型ＱＰＭ
―ＳＨＧデバイス１３が用いられている。光導波路型Ｑ
ＰＭ―ＳＨＧデバイス１３は、Ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮ
ｂＯ ₃ 基板１４上に形成された、光導波路１５と、それ
に直交する周期的な分極反転領域１６とにより構成され
ている。尚、図４中、１８は半導体レーザ１２からの出
射された基本波光を光導波路１５に結合させるための結
合レンズである。

【００５３】基本波光の波長は８２０ｎｍ、波長変換さ
れた高調波光の波長は４１０ｎｍである。Ｘ板ＭｇＯド
ープＬｉＮｂＯ₃ 基板１４上に形成された光導波路１５
の実効屈折率ｎは２．２程度である。

【００５４】光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイス１３の
光導波路１５上には回折格子１７が形成されている。波
長λの光に対する回折角θは、空気側と基板側でそれぞ
れ下記（数３）、（数４）によって規定される。［数３］空気側：ｄ・(n−sinθ)＝λ ［数４］基板側：ｎｄ・(１−sinθ)＝λ 従って、空気側の４５度の方向に回折されるように設計
すると、回折格子１７のピッチ（周期）ｄは５４９ｎｍ
となる。このとき、基板側の１９度の方向に基本波光
（１次）が回折され、基板側の４１度の方向に高調波光
（１次）が回折される。

【００５５】図４に示すように、回折格子１７によって
空気側の４５度の方向に回折された基本波光は、円弧状
の出射ビームとなって、受光素子１９に集光される。回
折格子１７と受光素子１９との距離は２０ｍｍに設定さ
れており、受光素子１９上での波長変化８２０ｎｍ±
０．０４ｎｍに対するスポット位置の変化量は、δｘ＝
±２０×０．０００１＝±２μｍであった。

【００５６】本実施の形態においても、受光素子１９と
してＳｉ−ＰＩＮフォトダイオードが用いられている。
また、受光素子１９は、その受光部分１９ａが２分割さ
れており、基本波光の波長が８２０ｎｍのとき、２分割
された受光部分１９ａの真ん中に集光されるように調整
されている。

【００５７】２つの受光部分１９ａからの出力の差を取
ることにより、基本波光の波長変動に対して、Ｓ字信号
が得られた。差動で得られた信号がゼロとなるように、
基本波である半導体レーザ（波長可変ＤＢＲ半導体レー
ザ）１２の発振波長を制御することにより、すなわち、
ＤＢＲ領域１２ｂと位相調整領域１２ｃに注入される電
流を一定の比率で制御することにより、基本波光の波長
を８２０ｎｍ±０．０２ｎｍに安定化することができ
た。このとき、発振波長を、波長変換素子（光導波路型
ＱＰＭ―ＳＨＧデバイス１３）の位相整合波長許容幅内
で、所望の波長に固定することができ、高調波光の波長
も４１０ｎｍ±０．０１ｎｍの範囲に安定化された。

【００５８】以下に、本実施の形態における波長変換素
子としての光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイス１３の作
製方法について説明する。まず、光導波路１５と周期的
な分極反転領域１６が形成されたＸ板ＭｇＯドープＬｉ
ＮｂＯ₃ 基板１４の上に、レジストを塗布する。チャー
プ状となるように回折格子（グレーティング）１７を形
成することにより、回折光を集光することができる。グ
レーティングを形成する際のマスクは、光導波路１５の
入射端側の周期が５４９ｎｍよりも大きく、出射端側の
周期が５４９ｎｍよりも小さくなるように設計した。こ
れにより、２０ｍｍ離れた位置の受光素子１９上に円弧
状の出射ビームを集光することが可能となった。次い
で、形成されたレジストグレーティングの上にＳｉＯ₂
からなるスパッタ膜を形成し、ウエットエッチングによ
ってレジストを除去し、リフトオフによってＳｉＯ₂ か
らなる回折格子を光導波路１５上に作製した。

【００５９】グレーティング長は２ｍｍとした。受光素
子１９上の円弧状の出射ビームの幅は、１０μｍ程度で
あった。グレーティングの深さは浅く設計されており、
基本波光の回折効率は５％であった。このとき、高調波
光の回折効率も５％以下であった。

【００６０】本実施の形態においては、モジュール温
度、すなわち、半導体レーザ１２と光導波路型ＱＰＭ―
ＳＨＧデバイス１３の温度がペルチエ素子によって安定
化されている。このため、位相整合波長の変化もほとん
どなく、青色光出力も安定に得られた。

【００６１】また、図５に示す構成においては、方向性
結合器２０によって基本波光のみが隣の光導波路２１に
結合する。また、隣の光導波路２１には回折格子２２が
形成されている。図４に示す構成においては、光導波路
１５上に形成された回折格子１７による高調波光の回折
効率は５％以下であった。しかし、このような構成で
は、波長変換によって得られた高調波光の利用効率が低
下してしまう。本構成においては、方向性結合器２０に
よって高調波光の損失を低減し、波長変換されずに伝搬
してきた基本波光は方向性結合器２０によって取り出さ
れて波長安定化に利用されているため、高調波光の利用
効率を大幅に向上させることができる。

【００６２】図５に示すように、光導波路型ＱＰＭ−Ｓ
ＨＧデバイス２３の出射部には方向性結合器２０が形成
され、その光導波路２１上には図４と同様の回折格子２
２が形成されている。方向性結合器２０は、導波路の間
隔が３μｍ、結合長が０．５ｍｍに設計されている。プ
ロトン交換によって作製された光導波路を有する波長変
換素子においては、高調波光のモードよりも基本波光の
モードの方が大きく、そのためにモードの滲み出しも大
きい。導波路間隔が３μｍの場合、高調波光の結合係数
はほとんどなく、基本波光のみが隣の光導波路２１に結
合する。このとき、基本波光の結合係数は１０％程度、
高調波光の損失は０．５％であった。

【００６３】隣の光導波路２１に結合した基本波光は、
回折格子２２によって受光素子の方向に回折し、図４の
場合と同様にして、基本波光の波長が検出された。よっ
て、基本波である半導体レーザ（波長可変ＤＢＲ半導体
レーザ）２４の発振波長を制御することにより、発振波
長を、波長変換素子（光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイ
ス２３）の位相整合波長許容幅内で、所望の波長に固定
することができ、波長が安定化された青色光が得られ
た。

【００６４】ホログラムを用いたメモリにおいては、ブ
ラッググレーティングが角度選択性と共に波長選択性を
有するため、記録・再生時の光源波長の制御が必要にな
る。ホログラム媒体の厚みが１ｍｍの場合のグレーティ
ングにおける波長選択性は、０．２４ｎｍである。本実
施の形態で得られた高調波光の波長安定性は４１０±
０．０１ｎｍであり、その波長選択性を十分満足するも
のであった。そのため、良好な再生特性が得られた。

【００６５】また、図６に示す構成においては、回折格
子７２によって回折された基本波光を、波長変換素子と
しての光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイス７４の側面に
設けられた受光素子７５によって検出することにより、
高調波光の波長制御が行われる。尚、図６中、７３は周
期的な分極反転領域を示している。

【００６６】基本波光の波長は８２０ｎｍ、波長変換さ
れた高調波光の波長は４１０ｎｍである。Ｘ板ＭｇＯド
ープＬｉＮｂＯ₃ 基板上に形成された光導波路７１の実
効屈折率ｎは２．２程度である。上記（数４）によれ
ば、回折格子７２のピッチ（周期）ｄが３７３ｎｍのと
き、回折角θは０度、すなわち、基本波光の回折角が進
行方向に対して９０度となり、回折格子７２の真横に設
けられた受光素子７５に集光される。回折格子７２は、
光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイス１３上に形成された
ものと同様に、チャープ状の回折格子である。回折格子
７２は、光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイス１３上に形
成されたものと同様の方法によって形成される。

【００６７】グレーティング長は２ｍｍとした。受光素
子７５上のスリット状の出射ビームの幅は、１０μｍ程
度であった。グレーティングの深さは浅く設計されてお
り、基本波光の回折効率は５％であった。このとき、高
調波光の回折効率も５％以下であった。尚、回折格子７
２と受光素子７５との距離は、１０ｍｍに設定されてい
る。

【００６８】本構成においても、受光素子７５として２
分割のＳｉ−ＰＩＮフォトダイオードが用いられてお
り、基本波光の波長が８２０ｎｍのとき、２分割された
受光部分の真ん中に集光されるように調整されている。

【００６９】２つの受光部分からの出力の差を取ること
により、基本波光の波長変動に対して、Ｓ字信号が得ら
れた。差動で得られた信号がゼロとなるように、基本波
である半導体レーザ（波長可変ＤＢＲ半導体レーザ）７
０の発振波長を制御することにより、基本波の発振波長
を安定化することができた。そのため、発振波長を、波
長変換素子（光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイス７４）
の位相整合波長許容幅内で、所望の波長に固定すること
ができ、高調波光の波長も安定化された。

【００７０】本実施の形態によれば、波長変換素子の光
導波路上に回折格子を形成することにより、反射型回折
格子や波長分離機能などの部品が不要となるので、小型
で安価な波長安定化機構を実現することができる。

【００７１】本実施の形態においても、波長変換されず
に光導波路から出射される基本波光を利用して波長検出
を行うようにしているので、高調波光の利用効率を大幅
に向上させることができ、その実用的効果は大きい。

【００７２】［第３の実施の形態］上記第１の実施の形
態においては、光導波路４から出射された基本波光及び
高調波光が波長分離機能７によって分離され、基本波光
のみが反射型回折格子８に導かれ、その１次回折光が受
光素子９に集光されることにより、高調波光の波長制御
が行われている。本実施の形態においては、Ｃｓの吸収
線を利用して基本波光の波長を８５２ｎｍに制御し、高
調波光の波長制御を行う構成について説明する。

【００７３】図７は本発明の第３の実施の形態における
コヒーレント光源の構成を示す模式図である。

【００７４】図７に示すように、上記第１の実施の形態
と同様に、基本波である半導体レーザ２５としては、活
性層領域２５ａとＤＢＲ領域２５ｂと位相調整領域２５
ｃとを有する出力１００ｍＷ、波長８５０ｎｍ帯のＡｌ
ＧａＡｓ系波長可変ＤＢＲ半導体レーザが用いられてい
る。そして、ＤＢＲ領域２５ｂと位相調整領域２５ｃに
一定の比率で電流を注入することにより、基本波光の波
長を変化させることができる。

【００７５】本実施の形態においては、位相整合波長が
８５２ｎｍとなるように、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデ
バイス２６の周期的な分極反転領域２７の周期が設計さ
れている。光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス２６の光
導波路２８から出射した基本波光及び高調波光は、波長
分離機能２９によって分離される。分離された基本波光
は、ＣｓガスがパッケージされたＣｓガスセル３０に導
かれ、その透過光が受光素子３１によって検出される。
Ｃｓの吸収線の中心波長は８５２ｎｍである。受光素子
３１で検出されるＣｓガスセル３０の透過光強度が最も
小さくなるように基本波光の波長を制御することによ
り、基本波光の波長を位相整合波長８５２ｎｍに制御す
ることができ、同時に高調波光の波長を４２６ｎｍに安
定に制御することができた。

【００７６】本実施の形態においては、モジュール温
度、すなわち、半導体レーザ２５と光導波路型ＱＰＭ−
ＳＨＧデバイス２６の温度がペルチエ素子によって安定
化されている。このため、位相整合波長の変化もほとん
どなく、青色光出力も安定に得られた。

【００７７】グレーティングや光導波路上の回折格子で
は、温度変化や経時変化などによって絶対波長が微妙に
変化するが、本実施の形態のようにＣｓガスセル３０な
どの物質の吸収線を用いることにより、波長の絶対化が
可能となり、より高精度に波長制御を行うことが可能と
なる。

【００７８】本実施の形態においても、波長変換されず
に光導波路から出射される基本波光を利用して波長検出
を行うようにしているため、高調波光の利用効率を大幅
に向上させることができ、その実用的効果は大きい。

【００７９】［第４の実施の形態］上記第１〜第３の実
施の形態においては、基本波光の波長を、波長変換素子
の位相整合波長許容幅内（約０．１ｎｍ）で制御するこ
とにより、高調波光の波長を安定化させている。しか
し、ホログラム媒体の温度変化範囲２５℃に対して、最
適波長の変化量は、線膨張係数から計算すると、０．１
８％（デュポン製のフォトポリマーであるオムニデクス
３５２原版）であり、Ａｒレーザの発振波長に換算する
と、５１５ｎｍ＋０．９ｎｍとなる。

【００８０】本実施の形態においては、温度変化範囲に
対して安定にホログラム再生を行うための、再生中のホ
ログラム媒体の温度変化に対応して波長が最適に制御さ
れたコヒーレント光源について説明する。

【００８１】図８は本発明の第４の実施の形態における
コヒーレント光源の構成を示す模式図である。

【００８２】図８に示すように、上記第１の実施の形態
と同様に、基本波である半導体レーザ３２としては、活
性層領域３２ａとＤＢＲ領域３２ｂと位相調整領域３２
ｃとを有する出力１００ｍＷ、波長８２０ｎｍのＡｌＧ
ａＡｓ系波長可変ＤＢＲ半導体レーザが用いられてい
る。そして、ＤＢＲ領域３２ｂと位相調整領域３２ｃに
一定の比率で電流を注入することにより、基本波光の波
長を変化させることができる。

【００８３】上記第１の実施の形態と同様に、波長変換
素子としては、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス３３
が用いられている。本実施の形態においては、上記第１
の実施の形態と異なり、光導波路３４上にヒータ３５が
形成されている。基板であるＸ板ＭｇＯドープＬｉＮｂ
Ｏ₃ 基板の屈折率は、温度依存性を有している。そのた
め、波長変換素子の温度を変化させると、分極反転領域
３６の実効的な周期が変化する。また、光導波路３４の
実効屈折率も変化する。これにより、位相整合波長が温
度依存性を有することとなる。

【００８４】本実施の形態の光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧ
デバイス３３は、０．０６ｎｍ／℃の温度依存性を有し
ており、ヒータ３５への注入電流を大きくすることによ
り、光導波路３４部分の温度が上昇し、位相整合波長が
長波長側にシフトした。具体的には、ヒータ３５への電
流注入により、光導波路３４部分の温度が３０℃上昇
し、位相整合波長が約１．８ｎｍシフトした。

【００８５】１００ｍＷのレーザ出力に対して６０ｍＷ
のレーザ光が光導波路３４に結合し、半導体レーザ（波
長可変ＤＢＲ半導体レーザ）３２のＤＢＲ領域３２ｂ及
び位相調整領域３２ｃへの注入電流量を制御することに
より、発振波長が光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス
（波長変換素子）３３の位相整合波長８２０ｎｍに固定
される。このコヒーレント光源を用いることにより、波
長４１０ｎｍの青色光が１０ｍＷ程度得られた。また、
位相整合に対する波長許容幅は、青色出力の半値全幅で
０．１ｎｍであった。

【００８６】ＤＢＲ領域３２ｂ及び位相調整領域３２ｃ
を有する半導体レーザ（波長可変ＤＢＲ半導体レーザ）
３２においては、約２ｎｍの範囲で連続的に波長を変化
させることができる。そのため、光導波路型ＱＰＭ−Ｓ
ＨＧデバイス（波長変換素子）３３上のヒータ３５への
注入電流量と、半導体レーザ（波長可変ＤＢＲ半導体レ
ーザ）３２のＤＢＲ領域３２ｂ及び位相調整領域３２ｃ
への注入電流量とを制御することにより、基本波光の波
長を８２０ｎｍから８２１．８ｎｍまで変化させること
が可能となり、４１０ｎｍから４１０．９ｎｍまで高調
波光の出力を一定に保持しながら、波長を変化させるこ
とがができた。

【００８７】Ａｒレーザ（５１５ｎｍ）を光源として用
いた場合、本実施の形態のコヒーレント光源は、ホログ
ラム媒体の温度変化範囲２５℃に対して必要とされる光
源の波長可変範囲０．９ｎｍを波長可変することができ
るので、ホログラム媒体の温度変化に対しても常に安定
な再生特性を得ることができる。

【００８８】図９は本発明の第４の実施の形態における
コヒーレント光源の他の構成を示す模式図である。

【００８９】図９に示すように、基本波である半導体レ
ーザ３７としては、図８の構成と同様に、活性層領域３
７ａとＤＢＲ領域３７ｂと位相調整領域３７ｃとを有す
る出力１００ｍＷ、波長８２０ｎｍのＡｌＧａＡｓ系波
長可変ＤＢＲ半導体レーザが用いられている。そして、
ＤＢＲ領域３７ｂと位相調整領域３７ｃに一定の比率で
電流を注入することにより、基本波光の波長を変化させ
ることができる。

【００９０】波長変換素子としては、図８の構成と同様
に、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス３８が用いられ
ている。本構成においては、図８の構成と異なり、光導
波路３９の両側に平行電極４０が形成されている。基板
であるＸ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ₃ 基板は、電気光学
効果を有しており、電界を印加すると、屈折率変化が生
じる。そのため、光導波路３９の両側に形成された平行
電極４０に電圧を印加すると、光導波路３９の屈折率が
変化する。これにより、位相整合波長を変化させること
ができる。本構成の光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス
３８は、印加電圧５Ｖに対して、２ｎｍの波長可変を実
現することができた。

【００９１】１００ｍＷのレーザ出力に対して６０ｍＷ
のレーザ光が光導波路３９に結合し、半導体レーザ（波
長可変ＤＢＲ半導体レーザ）３７のＤＢＲ領域３７ｂ及
び位相調整領域３７ｃへの注入電流量を制御することに
より、発振波長が光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス
（波長変換素子）３８の位相整合波長８２０ｎｍに固定
される。このコヒーレント光源を用いることにより、波
長４１０ｎｍの青色光が１０ｍＷ程度得られた。

【００９２】ＤＢＲ領域３７ｂ及び位相調整領域３７ｃ
を有する半導体レーザ（波長可変ＤＢＲ半導体レーザ）
３７においては、約２ｎｍの範囲で連続的に波長を変化
させることができる。そのため、光導波路型ＱＰＭ−Ｓ
ＨＧデバイス（波長変換素子）３８上の平行電極４０へ
の注入電流量と、半導体レーザ（波長可変ＤＢＲ半導体
レーザ）３７のＤＢＲ領域３７ｂ及び位相調整領域３７
ｃへの注入電流量とを制御することにより、基本波光の
波長を８２０ｎｍから８２２ｎｍまで変化させることが
可能となり、４１０ｎｍから４１１ｎｍまで高調波光の
出力を一定に保持しながら、波長を変化させることがが
できた。

【００９３】Ａｒレーザ（発振波長：５１５ｎｍ）を光
源として用いた場合、本実施の形態のコヒーレント光源
は、ホログラム媒体の温度変化範囲２５℃に対して必要
とされる光源の波長可変範囲０．９ｎｍを波長可変する
ことができるので、ホログラム媒体の温度変化に対して
も常に安定な再生特性を得ることができる。

【００９４】図８及び図９の構成においても、ホログラ
ム媒体のブラッグ条件を満たすように、ホログラム媒体
に対する参照光ビームの波長が最適値に調整されなけれ
ばならない。そのため、上記第１〜第３の実施の形態に
示すような、基本波光を用いた波長検出手段が有効であ
る。また、図８及び図９に示すコヒーレント光源を用い
れば、ホログラム媒体の温度変化に対して、光源の波長
を追従させることにより、安定な再生特性が得られる。
上記第１及び第２の実施の形態においては、２分割の受
光素子が用いられているが、本実施の形態においては、
波長の絶対値を検出するためにアレー型の受光素子が用
いられる。

【００９５】図１０に、アレー型の受光素子と反射型回
折格子を用いた波長検出系の構成を示す。図１０に示す
ように、光導波路から出射した基本波光及び高調波光
は、波長分離機能４１によって分離される。分離された
基本波光は、反射型回折格子４２に導かれ、その１次回
折光が集光レンズ４３を通して受光素子４４に集光され
る。反射型回折格子４２としては、１０００本／ｍｍ
（＝１／ｄ）のピッチｄを有するものが用いられ、集光
レンズ４３としては、焦点距離ｆ＝２０ｍｍのものが用
いられている。波長変化８２０ｎｍ＋０．４ｎｍに対す
るスポット位置の変化量は、δｘ＝２０×０．０００７
＝１４μｍであった。

【００９６】受光素子４４としては、Ｓｉ−ＰＩＮフォ
トダイオードが用いられている。また、受光素子４４
は、その受光部分４５がアレー状に５分割されており、
それぞれの受光部分４５の大きさは９μｍ×９μｍ、受
光部分４５の隙間は５μｍである。基本波光の波長が８
２０ｎｍ（高調波光の波長：４１０ｎｍ）のとき、受光
部分４５の１〜５において、受光部分４５での光検出強
度が最大となるように調整されている。これにより、受
光部分４５の２での光検出強度が最大になるとき、基本
波光の波長を８２０．４ｎｍ（高調波光の波長：４１
０．２ｎｍ）に制御することができた。また、受光部分
４５の５での光検出強度が最大になるとき、基本波光の
波長を８２２ｎｍ（高調波光の波長：４１１ｎｍ）に制
御することができた。すなわち、高調波光の波長を、４
１０ｎｍから４１１ｎｍまで、０．２ｎｍずつ不連続的
に変化させることができた。

【００９７】Ａｒレーザ（発振波長：５１５ｎｍ）を光
源として用いた場合、ホログラム媒体の温度変化範囲２
５℃に対して必要とされる光源の波長可変範囲は０．９
ｎｍであった。本実施の形態のコヒーレント光源は、不
連続ではあるが、１ｎｍの波長範囲を波長検出しながら
変化させることができるので、ホログラム媒体の温度変
化に対しても、再生に最適な波長を選択することがで
き、安定な再生特性を得ることができた。

【００９８】以下、さらに安定な制御方式について、従
来の光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイスを用いたＳＨＧ
青色光源を示す図１３をも参照しながら説明する。

【００９９】ＳＨＧ青色光源においては、図１３に示す
ように、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス５５の光導
波路６０に結合した基本波光が波長変換されることによ
り、高調波光が得られる。得られる高調波光出力は、基
本波光出力の二乗に比例するため、高調波光出力を一定
にするためには、光導波路６０に結合する基本波光出力
を一定に保持する必要がある。しかし、ＳＨＧ青色光源
においては、モジュール、すなわち、波長可変ＤＢＲ半
導体レーザ５４及び光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス
５５の歪みなどによって光結合状態が変化するため、光
導波路６０に結合する基本波光出力も変化する。従っ
て、安定な高調波光出力を得るためには、基本波である
波長可変ＤＢＲ半導体レーザ５４の出力も制御する必要
がある。以下、その制御方法について説明する。

【０１００】図１１に、活性層領域５６（図１３参照）
に注入する電流と波長可変ＤＢＲ半導体レーザ５４の発
振波長との関係を示す。活性層領域５６に電流が注入さ
れると、この電流のうち光に変換されない分が熱に変換
され、波長可変ＤＢＲ半導体レーザ（半導体レーザチッ
プ）５４の温度が上昇する。そのため、活性層領域５６
と位相調整領域５７（図１３参照）とＤＢＲ領域５８
（図１３参照）の温度もそれぞれ上昇する。そして、こ
れらの温度上昇により、以下の（ａ）、（ｂ）の２つの
現象が生じる。すなわち、（ａ）活性層領域５６の温度上昇により、活性層領域５
６の屈折率が変化して、実効的共振器長が変化する。そ
の結果、光の位相状態が変化し、波長可変ＤＢＲ半導体
レーザ５４の発振波長が変化する。

【０１０１】（ｂ）活性層領域５６からＤＢＲ領域５８
への熱の伝導により、ＤＢＲ領域５８の回折格子の屈折
率が大きくなり、その結果、活性層領域５６へフィード
バックする光の波長が長波長側へシフトする。

【０１０２】図１１に示すように、活性層領域５６に注
入する電流が大きくなるにしたがって、波長可変ＤＢＲ
半導体レーザ５４の発振波長が長波長側にシフトしてい
る。図１１から、波長可変ＤＢＲ半導体レーザ５４を強
度変調すると、その発振波長は０．１〜０．２ｎｍ程度
シフトすることが理解できる。

【０１０３】以上の結果、波長可変ＤＢＲ半導体レーザ
５４の出力を変化させたときに生じる温度変化（位相変
化）を補償することができれば、波長可変ＤＢＲ半導体
レーザ５４の出力変化時においても、発振波長を一定に
保持することが可能となる。

【０１０４】ここでは、波長可変ＤＢＲ半導体レーザ５
４の出力を変化させたときに活性層領域５６で発生する
熱量を、位相調整領域５７で発生する熱量で補償する。

【０１０５】活性層領域５６で発生する熱量は、活性層
領域５６への注入電流（ｍＡ）をＩ ₁ 、活性層領域５６
の動作電圧をＶ₁ 、レーザ出力をＰとしたとき、下記
（数５）によって表記される。［数５］Ｉ₁ ×Ｖ₁ −Ｐこの熱量を位相調整領域５７で発生する熱量で補償する
ことにより、波長可変ＤＢＲ半導体レーザ（半導体レー
ザチップ）５４の温度を一定に保持することができる。

【０１０６】活性層領域５６で発生する熱量は、以下の
ようにして位相調整領域５７で発生する熱量で補償する
ことができる。すなわち、光結合状態が変化して光導波
路６０に結合する基本波光出力が低下し、それに応じて
活性層領域５６への注入電流を増加させる場合には、位
相調整領域５７への注入電流を減少させる。反対に活性
層領域５６への注入電流を減少させる場合には、位相調
整領域５７への注入電流を増加させる。具体的には、位
相調整領域５７への注入電流（ｍＡ）をＩ₂ 、位相調整
領域５７の動作電圧をＶ₂ としたとき、下記（数６）の
関係を満たすように制御すればよい。［数６］Ｉ₁ ×Ｖ₁ ＋Ｉ₂ ×Ｖ₂ −Ｐ＝一定上記（数６）の関係を満たすように制御することによ
り、波長可変ＤＢＲ半導体レーザ５４の発振波長を一定
に保持することができる。

【０１０７】以上により、波長可変ＤＢＲ半導体レーザ
５４の出力を制御し、光導波路６０に結合する基本波光
出力を一定に保持し、得られる高調波光出力を安定化さ
せる場合においても、図１の構成において、受光素子９
で検出される信号（図３参照）の差動がゼロとなるよう
に上記制御を行うことにより、波長可変ＤＢＲ半導体レ
ーザ５４の発振波長を一定に保持することができる。こ
の場合、波長可変ＤＢＲ半導体レーザ５４の発振波長の
制御を簡単に行うことができるため、高調波光の波長制
御及び出力制御を高速に行うことができる。

【０１０８】尚、本実施の形態においては、波長可変Ｄ
ＢＲ半導体レーザ５４の発振波長の変化を、位相調整領
域５７への注入電流を変化させることによって補償して
いるが、ＤＢＲ領域５８への注入電流を変化させること
によっても同様の効果を得ることができる。

【０１０９】また、本実施の形態においては、波長が最
適に制御されたコヒーレント光源を用いたホログラム規
則について説明した。すなわち、本実施の形態において
は、基本波光の波長を制御することにより、ホログラム
媒体に導かれる高調波光の波長を制御し、ホログラム媒
体の温度が変化しても、再生に最適な波長を選択し、安
定な再生特性を実現している。ＳＨＧ青色光源において
基本波光を用いて波長制御を行う方式は、ホログラム記
録以外にも利用することができる。ＳＨＧ青色光源を光
ディスクの記録再生に適用する場合においても、プラス
チックレンズ等を用いると、レンズの色収差が問題とな
る。また、記録媒体（相変化ディスクや光磁気ディス
ク）の記録感度も波長によって異なる。このような場
合、本実施の形態のように光源の波長を制御することに
より、さらに安定な記録再生を実現することができる。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高調波光の波長を任意に変化させることができる。その
結果、ホログラムメモリなどの絶対波長を必要とするも
のの光源として用いた場合、波長が安定しているだけで
なく、変化させることもできるので、その実用的効果は
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるコヒーレン
ト光源の構成を示す模式図

【図２】本発明の第１の実施の形態におけるコヒーレン
ト光源の受光部の構成を示す模式図

【図３】本発明の第１の実施の形態におけるコヒーレン
ト光源の受光部で検出される信号波形図

【図４】本発明の第２の実施の形態におけるコヒーレン
ト光源の構成を示す模式図

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるコヒーレン
ト光源の他の構成を示す模式図

【図６】本発明の第２の実施の形態におけるコヒーレン
ト光源のさらに他の構成を示す模式図

【図７】本発明の第３の実施の形態におけるコヒーレン
ト光源の構成を示す模式図

【図８】本発明の第４の実施の形態におけるコヒーレン
ト光源の構成を示す模式図

【図９】本発明の第４の実施の形態におけるコヒーレン
ト光源の他の構成を示す模式図

【図１０】本発明の第４の実施の形態における波長検出
系の構成を示す模式図

【図１１】本発明の第４の実施の形態における活性層領
域に注入する電流と波長可変ＤＢＲ半導体レーザの発振
波長との関係を示す図

【図１２】従来技術におけるホログラフィック光情報記
録再生システムの概略構成図

【図１３】従来技術における光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧ
デバイスを用いたＳＨＧ青色光源の概略構成図

【符号の説明】

１半導体レーザ２光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス３Ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ₃ 基板４光導波路５分極反転領域６Ｓｉサブマウント７波長分離機能８反射型回折格子９受光素子１０集光レンズ１１受光部分１２半導体レーザ１３光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス１４Ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ₃ 基板１５光導波路１６分極反転領域１７回折格子１８結合レンズ１９受光素子２０方向性結合器２１光導波路２２回折格子２３光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス２４半導体レーザ２５半導体レーザ２６光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス２７分極反転領域２８光導波路２９波長分離機能３０Ｃｓガスセル３１受光素子３２半導体レーザ３３光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス３４光導波路３５ヒータ３６分極反転領域３７半導体レーザ３８光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス３９光導波路４０平行電極４１波長可変機能４２反射型回折格子４３集光レンズ４４受光素子４５受光部分

フロントページの続き (72)発明者山本和久大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2K002 AA05 AB12 CA03 DA06 EB15 GA04 HA20 5D119 AA11 AA22 BA01 EC47 FA05 HA64 JA28 5F073 AA61 AA65 AB23 AB25 BA04 EA03 FA05 GA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の波長を有する基本波光と、前記基
本波光の波長を半分にするための波長変換素子とを備
え、前記波長変換素子によって前記基本波光が第２の波
長を有する高調波光に変換されるコヒーレント光源であ
って、前記基本波光の波長を検出し、前記基本波光の波
長を所望の波長に制御することにより、前記高調波光の
波長制御を行うことを特徴とするコヒーレント光源。
【請求項２】前記基本波光が、波長可変機能を有する
半導体レーザから出射された光である請求項１に記載の
コヒーレント光源。
【請求項３】波長可変機能を有する半導体レーザが、
少なくとも活性領域と位相調整領域とＤＢＲ（分布ブラ
ッグ反射）領域とから構成される請求項２に記載のコヒ
ーレント光源。
【請求項４】前記所望の波長が前記波長変換素子の位
相整合波長許容幅内にあり、前記基本波光の動作電流変
化に対する前記基本波光の波長変化を、前記位相調整領
域もしくは前記ＤＢＲ領域への注入電流を変化させて補
償する請求項３に記載のコヒーレント光源。
【請求項５】第１の波長を有する基本波光と、前記基
本波光の波長を半分にするための波長変換素子とを備
え、前記波長変換素子によって前記基本波光が第２の波
長を有する高調波光に変換されるコヒーレント光源であ
って、前記基本波光の波長を検出し、前記基本波光の波
長を所望の波長に制御する第１の機構と、前記波長変換
素子の位相整合波長を前記基本波光の波長に制御する第
２の機構とを有し、前記第１及び第２の機構を用いて、
前記高調波光の波長制御及び出力制御を行うことを特徴
とするコヒーレント光源。
【請求項６】前記波長変換素子を透過した後の前記基
本波光の波長を検出し、前記基本波光の波長を所望の波
長に制御する請求項１又は５に記載のコヒーレント光
源。
【請求項７】前記波長変換素子によって波長変換され
た後の光が通る光路上に、前記基本波光と前記高調波光
とを分離し、前記基本波光のみを検出する手段が設けら
れた請求項１又は５に記載のコヒーレント光源。
【請求項８】回折格子と受光素子とをさらに備え、前
記回折格子で回折された前記基本波光を前記受光素子に
よって検出する請求項１又は５に記載のコヒーレント光
源。
【請求項９】前記波長変換素子が光導波路を有し、前
記光導波路上に前記回折格子が形成された請求項８に記
載のコヒーレント光源。
【請求項１０】前記回折格子で回折された前記基本波
光の位置が前記受光素子によって検出される請求項８に
記載のコヒーレント光源。
【請求項１１】前記回折格子が、場所によって格子間
隔が変化するチャープドグレーティングからなる請求項
８に記載のコヒーレント光源。
【請求項１２】前記受光素子が、前記光導波路が形成
された基板の側面に設けられた請求項９に記載のコヒー
レント光源。
【請求項１３】Ｃｓ（セシウム）ガスセルと受光素子
とをさらに備え、前記Ｃｓガスセルを透過した前記基本
波光を前記受光素子によって検出する請求項１又は５に
記載のコヒーレント光源。
【請求項１４】電気光学効果又は温度変化によって前
記波長変換素子の屈折率を変化させることにより、前記
波長変換素子の位相整合波長を変化させる請求項５に記
載のコヒーレント光源。
【請求項１５】請求項１〜１４のいずれかに記載の前
記コヒーレント光源が搭載された記録再生装置であっ
て、媒体に記録されたホログラム情報を再生する際に、
ブラッグ条件を満足するように前記コヒーレント光源を
最適波長に調整することを特徴する記録再生装置。
【請求項１６】請求項１〜１４のいずれかに記載の前
記コヒーレント光源と、前記コヒーレント光源から出射
される光を情報担体上に集光する光学系とを備えた記録
再生装置。