JP2003043536A

JP2003043536A - コヒーレント光源及び光学装置

Info

Publication number: JP2003043536A
Application number: JP2001233224A
Authority: JP
Inventors: Kiminori Mizuuchi; 公典水内; Kazuhisa Yamamoto; 和久山本; Kenichi Kasasumi; 研一笠澄; Yasuo Kitaoka; 康夫北岡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2003-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ノイズを低減できるコヒーレント光源および
光学装置を提供することである。【解決手段】半導体レーザ１２と光波長変換素子１３
とを備えたコヒーレント光源１１および光学装置１０に
おいて、半導体レーザ１２の出射端面１２ａに、光波長
変換素子１３で変換された高調波に対する反射防止膜１
４を形成する。半導体レーザ１２の入射端面１２ａでの
反射光の発生を減少できる。そのため、半導体レーザ１
２から発振される光と反射光との干渉を減少でき、これ
らによるノイズの発生を減少できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光波長変換素子を
応用したコヒーレント光源および、これを利用した光情
報処理、光応用計測制御分野に使用される光学装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光情報記録、再生装置ではより短波長の
光源を用いることで高密度化が実現できる。例えば、従
来より普及しているコンパクトディスク装置では７８０
ｎｍの近赤外光を用いるのに対し、より高密度の情報再
生を実現したデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）
では６５０ｎｍの赤色半導体レーザが用いられている。
またさらに高密度な次世代光ディスク装置を実現するた
め、さらに短波長な青色レーザ光源の開発が盛んに行わ
れている。例えば、小型かつ安定な青色レーザ光源とし
て非線形光学物質を用いた波長変換素子が開発されてい
る。

【０００３】図５は２次高調波発生素子（以下ＳＨＧ素
子と略す）を用いた青色レーザ光源１０１の一例の概略
図である。まず図５に沿って、青色レーザ光源１０１を
備えた光学装置１０２について説明する。青色レーザ光
源１０１は、ＳＨＧ素子１０３と半導体レーザ１０４を
含む。

【０００４】ＳＨＧ素子１０３は、基板１０５を有す
る。基板１０５上にはプロトン交換法によって幅約３ミ
クロン、深さ約２ミクロンの高屈折率領域が形成され、
光導波路１０６として働く。半導体レーザ１０４から出
射された波長８５０ｎｍの赤外光はＳＨＧ素子１０３の
入射端面に集光され、ＳＨＧ素子１０３上の光導波路１
０６内を伝搬して基本波導波光となる。基板１０５を構
成するニオブ酸リチウム結晶は、大きな非線形光学定数
を持ち、基本波の電界から波長が２分の１に変換された
波長４２５ｎｍの高調波導波光が励起される。また、基
本波と高調波の伝搬定数差を補償するために導波路上に
は周期的に分極反転領域１０７が形成され、光導波路１
０６全域にわたって励起される高調波はコヒーレントに
足し合わされて、光導波路１０６出射端から出射され
る。

【０００５】ここで、基本波と高調波の伝搬定数差を正
確に補償するためには、基本波の波長を正確に一定に保
つ必要があり、半導体レーザ１０４は温度等による波長
変動が極めて小さいＤＢＲレーザが用いられる。ＤＢＲ
レーザは波長変動が小さいばかりでなく、単一波長で発
振するためコヒーレンスが高くかつＲＩＮノイズが低い
という特長を併せ持つ。

【０００６】次に図５に示したＳＨＧ素子１０３を備え
た光学装置１０２の動作の様子を説明する。光学装置１
０２は、コリメートレンズ１０８、偏光分離ビームスプ
リッタ１０９、１／４λ波長板１１０、集光レンズ１１
１、光検出器１１２を含む。

【０００７】ＳＨＧ素子１０３から出射された高調波青
色光はコリメートレンズ１０８、偏光分離ビームスプリ
ッタ１０９、１／４λ波長板１１０、集光レンズ１１１
を通過して光ディスク１１３上に集光される。光ディス
ク１１３によって変調された光は偏光分離ビームスプリ
ッタ１０９で反射され、光検出器１１２に導かれ再生信
号を得る。このとき、ＳＨＧ素子１０３からは紙面に平
行な直線偏光が出射されるが、４分の１波長板１１０を
往復して紙面に垂直な偏光となり、光ディスク１１３か
らの反射光は偏光ビームスプリッタ１０９で全て反射さ
れ青色レーザ光源１０１側には戻らない構成となってい
る。

【０００８】しかし、現実の光ディスク１１３の基材は
複屈折性を持つため、光ディスク１１３で発生した不要
偏光成分が偏光ビームスプリッタ１０９を通過して青色
レーザ光源１０１側に戻る可能性がある。

【０００９】光ディスク１１３再生中には、集光レンズ
１１１は光ディスク１１３上に正確に焦点を合わせるよ
うに位置制御される。そのためＳＨＧ素子１０３の出射
側端面と光ディスク１１３とは共焦点光学系を形成し、
光ディスク１１３からの反射光は正確にＳＨＧ素子１０
３の出射側端面に集光される。

【００１０】このように反射光が青色レーザ光源１０１
に帰還されると、ノイズが生じる。従来より、ノイズを
回避する様々な技術が提案されていた。例えば半導体レ
ーザを高周波信号で変調することで複数の縦モードを生
じさせたり、半導体レーザに自励発振を起こさせて同じ
く複数縦モード発振を実現する方法である。また、光通
信の分野では半導体レーザからの光を光ファイバに集光
する際両者の間に磁気光学効果を用いた光アイソレータ
を挿入するのが一般的である。或いは光ファイバや光導
波路の入射側端面を斜めに研磨して反射光を斜めに反射
させ、半導体レーザに戻らないようにする方法が特開平
５−３２３４０４号公報などに開示されている。

【００１１】これらの技術は半導体レーザ光源内部に帰
還される戻り光による雑音を低減するものであるが、我
々は図５に示した導波型ＳＨＧ素子１０３を用いた光ピ
ックアップの再生実験を行い、従来の戻り光誘起雑音と
は異なるメカニズムで発生するノイズを見出した。即
ち、光導波路１０６の出射側端面に集光された戻り光が
光導波路１０６の出射側端面で反射されて光導波路１０
６内部から出射される光と干渉して生じる干渉ノイズで
ある。この干渉効果によって光ディスク１１３側からは
青色レーザ光源１０１の出力光パワーが変化するように
見え、光ディスク１１３の再生信号が低周波ノイズで変
調されて信号劣化となる。半導体レーザ１０４での戻り
光誘起雑音が半導体レーザ１０４内部の光と戻り光の相
互作用で発生するのに対して、上述の干渉ノイズは青色
レーザ光源１０１からの出射光と戻り光の干渉によって
発生する点が異なる。また、さらに詳細な検討によっ
て、外部光学系からの戻り光の一部は導波型光デバイス
１０３の光導波路１０６内に再度導波光として励起さ
れ、光導波路１０６の入射側端面で反射されて同様に干
渉ノイズの原因となる。

【００１２】以上述べたように、導波型光デバイス１０
３を用いた光学系には２種の異なるノイズ、即ち、光源
１０１から出射された光が反射されて光源１０１の出射
端に戻り、光源外部の光学系で干渉を起こす低周波の干
渉ノイズと、半導体レーザ１０４内部に起因するモード
ホップノイズが存在する。後者のモードホップノイズを
低減する方法は種々の技術が提案されているが、前者の
光源１０１の外部での干渉ノイズは今まであまり注目さ
れたことがなく、これを根本的に解決する方法は提案さ
れていなかった。

【００１３】この干渉ノイズの発生に着目して、さらに
詳細な検討を行った。干渉ノイズは、光源１０１およ
び、光学系における戻り光が、さらに光源のいずれかの
面において反射されることによって発生する。戻り光の
反射光点となる要因について検討したところ、以下の２
点での反射の可能性が考えられた。光導波路１０６出射端面での反射光導波路１０６入射端面での反射そこで、図６、図７で示すように、の反射を低減する
ため、光導波路１０６の出射端面を斜めに形成する構成
が採用された。さらにの反射を低減するため、光導波
路１０６の入射端面に高調波に対する反射防止膜１１４
を形成して、光導波路１０６の入射端面での反射を防止
した。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６、図７で
示す、従来の光源１０１及び光学装置１０２では、ＳＨ
Ｇ素子１０３の入射端面および出射端面での反射を大幅
に低減しても、光導波路１０６と結合している半導体レ
ーザ１０４の出射端面において、高調波が反射されるた
め、干渉ノイズが完全に無くならないことが明らかにな
った。この反射を防止しないと、干渉ノイズは完全にな
くならず、低ノイズ光学系の実現が困難になる。また、
半導体レーザ１０４から出射した基本波が、ＳＨＧ素子
１０３の入射端面またはその出射端面で反射される。こ
れらの反射により生じた戻り光によるノイズが生じる。

【００１５】本発明は、ノイズを低減することを目的と
し、その影響なく低ノイズなコヒーレント光源及び光学
装置を実現することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、波長λ１の半
導体レーザと、前記半導体レーザの出射光を波長λｓの
光に変換する波長変換素子からなるコヒーレント光源に
おいて、前記半導体レーザの出射端面に、前記波長λｓ
の光に対する反射防止膜を備えたことを特徴とするコヒ
ーレント光源である。

【００１７】本発明は、記光波長変換素子の入射端面ま
たは前記光波長変換素子の出射端面の少なくともいずれ
かに、波長λｓに対する反射防止膜を備えたことを特徴
とするコヒーレント光源である。

【００１８】本発明は、波長λ１の半導体レーザと、前
記半導体レーザの出射光を波長λｓの光に変換する波長
変換素子からなるコヒーレント光源において、前記光波
長変換素子の入射端面または前記光波長変換素子の出射
端面の少なくともいずれかに、波長λ１およびλｓに対
する反射防止膜を備えたことを特徴とするコヒーレント
光源である。

【００１９】本発明は、前記光波長変換素子の入射端面
または前記光波長変換素子の出射端面の少なくともいず
れかに、波長λ１およびλｓに対する反射防止膜を備え
たことを特徴とするコヒーレント光源である。

【００２０】本発明は、前記光波長変換素子の出射端面
を、前記光波長変換素子の導波路に対して斜めに形成し
たことを特徴とするコヒーレント光源である。

【００２１】本発明は、前記半導体レーザの出射部近傍
が、前記波長λｓの光を吸収する物質からなることを特
徴とするコヒーレント光源である。

【００２２】本発明は、前記半導体レーザがグレーティ
ング構造を備えていることを特徴とするコヒーレント光
源である。

【００２３】本発明は、前記半導体レーザと前記光波長
変換素子が直接結合されているコヒーレント光源であ
る。

【００２４】本発明は、前記半導体レーザの出射端面に
形成した反射防止膜の前記波長λｓの光に対する反射率
を１％以下にしたことを特徴とするコヒーレント光源で
ある。

【００２５】本発明は、前記波長λｓの光に対し、前記
反射防止膜の反射率が１％以下であるコヒーレント光源
である。

【００２６】本発明は、半導体レーザが波長の異なる２
つ以上の半導体レーザであり、前記半導体レーザの出射
光、波長λ１、λ２、…、λｎを波長λｓ１、λｓ２
…、λｓｎの光に変換する波長変換素子からなるコヒー
レント光源において、少なくともいずれか一つの前記半
導体レーザの出射端面に、少なくともいずれかの前記波
長λｓ１、λｓ２、…、λｓｎの光に対する反射防止膜
を備えたことを特徴とするコヒーレント光源である。

【００２７】本発明は、コヒーレント光源と、前記コヒ
ーレント光源から出射する光を略平行にするコリメート
光学系とを少なくとも具備する光学装置であって、前記
コリメート光学系は前記導波型光デバイスからの出射光
分布の中心に配置されることを特徴とする光源である。

【００２８】本発明は、コヒーレント光源と、前記コヒ
ーレント光源からの出射光を被観測物体上に集光する集
光光学系とを少なくとも具備し、前記導波型光デバイス
と被観測物体とが共焦点の関係にあることを特徴とした
光学装置である。

【００２９】本発明は、半導体レーザと波長変換素子か
らなるコヒーレント光源において、半導体レーザの光
（λ１）を波長変換素子により波長（λｓ）の光に波長
変換する構成において、半導体レーザの出射端面に、前
記λｓの光に対し反射防止膜を備えるという簡単な構成
により、コヒーレント光源を用いて構成する光学系にお
ける戻り光の影響を効果的に低減することができるとい
う作用を有する。

【００３０】原理的には、波長変換素子から出射された
波長λｓの光が、光学系内の何らかの反射により光導波
路内に入射された場合、前記半導体レーザの出射端面に
反射防止膜を備えることで、戻り光となった波長λｓの
光の反射を防止する。これによって戻り光が再び反射さ
れて、光学系内で干渉ノイズとなることを防止できる。

【００３１】本発明の光学装置は、半導体レーザと導波
型光デバイスからなるコヒーレント光源と、前記光導波
路デバイスからの出射光を被観測物体上に集光する集光
光学系とを少なくとも具備し、前記導波型光デバイスと
被観測物体とが共焦点の関係にあることを特徴とした光
学装置であって、外部光学系からの戻り光が導波路端面
で反射されて出射光と干渉することを防ぎ、干渉ノイズ
のない安定な光源を提供し、半導体レーザの出射端面に
設けた反射防止膜により、外部光学系からの戻り光が導
波路の入射側端面まで戻って反射することを防止すると
いう作用を有する。

【００３２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１、図２に本
発明の光学装置１０を示す。光学装置１０は、コヒーレ
ント光源１１を含む。コヒーレント光源１１は、半導体
レーザ１２、光波長変換素子１３で構成される。

【００３３】半導体レーザ１２は、基本波（波長８２０
ｎｍ）を出射する。そして、光波長変換素子１３で波長
変換された光である高調波（波長４１０ｎｍ）に対する
反射防止膜１４が、半導体レーザ１２の出射端面１２ａ
に形成される。反射防止膜１４は屈折率が高い材料と、
低い材料からなる多層膜である。そのため、反射防止膜
１４は、外部から戻ってくる高調波に対する反射防止特
性と、半導体レーザ１２の発振効率を高めるため、基本
波の反射率を制御する特性とを備える。例えば、高屈折
率材料としては、Ｓｉ、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｔｉ
Ｏ₂、ＨｆＯ₂、ＺｒＯ₂、ＺｎＯ等を用いる。屈折率の
低い材料としては、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃等を用
いる。反射防止膜１４の高調波に対する反射率を１％以
下に設定する。

【００３４】半導体レーザ１２は、温度等による波長変
動を調節するＤＢＲ部（図示せず。）が形成される。Ｄ
ＢＲ部は、グレーティング構造である。半導体レーザ１
２と光光波長変換素子１３とは直接接合される。

【００３５】光波長変換素子１３は図１、図２、図３で
示すように、基板１５を有し、基板１５上にはプロトン
交換法によって幅約３ミクロン、深さ約２ミクロンの高
屈折率領域が形成され、光導波路１６として働く。半導
体レーザ１２から出射された基本波は光波長変換素子１
３の入射端面１３ａに集光され、光波長変換素子１３の
光導波路１６内を伝搬する。基板１５を構成するニオブ
酸リチウム結晶は、大きな非線形光学定数を持ち、基本
波の電界から波長が２分の１に変換された波長の高調波
導波光が励起される。また、基本波と高調波の伝搬定数
差を補償するために光導波路１６上には周期的に分極反
転領域１７が形成され、光導波路１６全域にわたって励
起される高調波はコヒーレントに足し合わされて、光波
長変換素子１３の出射端から出射される。

【００３６】そして、光波長変換素子１３の出射端面１
３ａは光導波路１６に対して傾斜して形成される。その
ため、光波長変換素子１３から出射される光は、光導波
路１６に対して斜めに出射される。

【００３７】そして、光波長変換素子１３の入射端面１
３ａと出射端面１３ｂには、基本波および高調波のそれ
ぞれに対する多層膜からなる反射防止膜１８ａ、１８ｂ
が形成される。光波長変換素子１３の入射端面１３ａに
形成される反射防止膜１８ａの材料は、基本波の吸収率
が小さいものを用いることが望ましい。また、光波長変
換素子１３の出射端面１３ｂに形成される反射防止膜１
８ｂの材料は、高調波に対する吸収率が小さい材料が好
ましい。

【００３８】また、図１、図２に示すように、光学装置
１０は、コヒーレント光源１１から出射する光を略平行
にするコリメート光学系であるコリメートレンズ１９を
含む。また、光学装置１０は、偏光ビームスプリッタ２
０、１／４λ波長板２１、集光レンズ２２を含む。ま
た、コリメートレンズ１９、集光レンズ２２とは、コヒ
ーレント光源１１からの出射光を光ディスク２３上に集
光する集光光学系という。

【００３９】光波長変換素子１３から出射される光は光
導波路１６に対して斜め出射されるため、コリメートレ
ンズ１９は光波長変換素子１３からの出射光分布の中心
に配置する。また、光ディスク２３の表面と光波長変換
素子１３の出射端面１３ｂとは共焦点の関係にある。

【００４０】半導体レーザ１２から出射された光は、光
波長変換素子１３、コリメートレンズ１９、偏光ビーム
スプリッタ２０、１／４λ波長板２１、および集光レン
ズ２３を通って光ディスク２２の表面に集光される。

【００４１】この際、半導体レーザ１２から出射した基
本波λ１が光波長変換素子１３に入射する際に、光波長
変換素子１３の入射端面１３ａに基本波λ１が照射され
る。しかし、光波長変換素子１３の入射端面１３ａに反
射防止膜１８ａが形成されているので、光波長変換素子
１３の入射端面１３ａでの反射を防止でき、この部分で
の戻り光の発生を減少できる。そのため、基本波λ１の
半導体レーザ１２の活性層内への帰還を減少でき、この
戻り光によるノイズの発生を減少できる。

【００４２】また、本発明は、コヒーレント光源１１の
小型化を図るために、半導体レーザ１２と光波長変換素
子１３を直接結合した構成を取っている。このとき、半
導体レーザ１２と光波長変換素子１３の結合効率を高め
るために、半導体レーザ１２と光波長変換素子１３の入
射端面１３ａとの距離は制御される。この距離が５μｍ
以上になると１ｄＢ以上の結合損失が発生する。光波長
変換素子１３の入射端面１３ａに反射防止膜１８ａを形
成することにより、半導体レーザ１２と光波長変換素子
１３の光導波路１６との距離は縮まり、結合効率の向上
を図ることもできる。

【００４３】また、基本波λ１が光波長変換素子１３か
ら出射する際に、光波長変換素子１３の出射端面１３ｂ
に基本波λ１が照射される。しかし、光波長変換素子１
３の出射端面１３ｂに反射防止膜１８ｂが形成されてい
るので、光波長変換素子１３の出射端面１３ｂでの反射
を減少でき、この部分での戻り光の発生を減少できる。
そのため、基本波λ１の半導体レーザ１２の活性層内へ
の帰還を減少でき、この戻り光によるノイズの発生を減
少できる。さらに、光導波路１６の出射端面を斜めに形
成しているので、出射端面で反射された基本波λ１は、
光導波路上には進まない。

【００４４】本発明のコヒーレント光源１１のもう一つ
の特徴は、共焦点光学系から基本波λ１に対する戻り光
が非常に少ない点にある。本発明のコヒーレント光源１
１は変換されたλｓの利用を主体とするため、共焦点光
学系はλｓに対して構成される。このため、λ１の光は
光学系の色収差により共焦点系の条件からずれるため、
外部からコヒーレント光源１１にλ１の光が帰還する割
合は非常に小さくなる。その結果、光導波路１６の出射
端面から半導体レーザ１２へ帰還する戻り光は−４０ｄ
Ｂ以下に低減可能となるので、この戻り光によるノイズ
は生じにくい。

【００４５】光ディスク２３で反射された高調波は１／
４λ波長板２１で偏光を回転させられ、偏光ビームスプ
リッタ２０で反射されて、光検出器２４に導かれ、信号
が検出される。

【００４６】しかしながら、外部のいずれかの場所で反
射された光が、コヒーレント光源１１に戻る場合があ
る。例えば、光ディスク２３の複屈折等により１／４λ
波長板２１による偏光が不十分で有った場合、高調波の
一部は偏光ビームスプリッタ２０を透過して光波長変換
素子１３に戻る。

【００４７】コヒーレント光源１１に外部から高調波λ
ｓの光が帰還した場合、高調波λｓは光波長変換素子１
３の出射端面１３ｂに照射される。しかし、光波長変換
素子１３の出射端面１３ｂには、反射防止膜１８ｂが形
成されているので、光波長変換素子１３の出射端面１３
ｂでの反射を防止でき、この部分での反射光の発生を減
少できる。そのため、光波長変換素子１３から出射した
高調波λｓと反射光との干渉を減少でき、これらの干渉
により生じるノイズである干渉ノイズの発生を減少でき
る。また、この反射防止膜１３ｂにより、基本波から高
調波への波長変換効率を向上できる。

【００４８】さらに、光導波路１６の出射端面を斜めに
形成しているので、出射端面で反射された高調波λｓ
は、光導波路１６上には進まない。そのため、光波長変
換素子１３から出射される光と反射光との干渉を減少で
き、ノイズの発生を減少できる。

【００４９】光波長変換素子１３の出射面１３ｂから入
射した高調波λｓは、光波長変換素子１３の入射端面１
３ａに照射される。しかし、光波長変換素子１３の入射
端面１３ａには、反射防止膜１８ａが形成されているの
で、光波長変換素子１３の入射端面１３ａでの反射を防
止でき、この部分での反射光の発生を減少できる。その
ため、光波長変換素子１３に入射される光と反射光との
干渉を減少でき、これらの光によるノイズの発生を減少
できる。

【００５０】さらに、高調波λｓは、半導体レーザ１２
の入射端面１２ａに照射される。しかし、半導体レーザ
１２の入射端面１２ａには、反射防止膜１４が形成され
ているので、半導体レーザ１２の入射端面１２ａでの反
射を防止でき、この部分での反射光の発生を減少でき
る。そのため、半導体レーザ１２から発振される光と反
射光との干渉を減少でき、これらによるノイズの発生を
減少できる。半導体レーザ１２は屈折率が３以上あり、
大きなフレネル反射を有する。このため、従来におい
て、半導体レーザ１２の出射端面１２ａでの反射光と半
導体レーザ１２の出射光との干渉によるノイズの問題が
解消できた。

【００５１】さらに、半導体レーザ１２内に入射したλ
ｓの光が反射しないためには、半導体レーザ１２の出射
端面１２ａの近傍においてλｓを吸収する構成が望まし
い。λｓがλ１より短い場合は、半導体レーザ１２自体
がλｓを吸収する。半導体レーザ１２の出射端面１２ａ
に形成した反射防止膜１４を通過した光は、半導体レー
ザ１２の出射端面１２ａのごく近傍で急激に吸収され
る。さらに、第３高調波、第４高調波等のλ１に対し波
長がより小さくなる場合は同様に戻り光ノイズが低減さ
れる。

【００５２】λｓがλ１より大きい場合は、λｓが半導
体レーザ１２で吸収されないため、λｓの光を吸収する
構造が必要である。例えば、半導体レーザ１２の出射部
端面１２ａと反射防止膜１４の間に、高調波を吸収する
吸収膜（図示せず。）を設けることで、反射防止膜１４
を通った高調波は吸収され、干渉ノイズが低減できる。
高調波は半導体レーザ１２から出射する光と波長が異な
るため、半導体レーザ１２の出射光に対しては影響を与
えず、高調波を吸収する構造は容易に形成できる。特
に、高調波の波長が半導体レーザ１２から出射する光に
比べて小さい場合は、吸収膜の選定は容易である。例え
ばＳｉ、Ｂｉ₂Ｏ₃の使用が可能である。また、反射防止
膜１４の材料に、半導体レーザ１２から出射する光を吸
収せず、高調波を吸収する材料を用いてもよい。また、
ロス構造等を用いてもよい。

【００５３】本発明の構成の特徴は以下の２点である。
第１点は、半導体レーザ１２の戻り光ノイズを低減する
には、基本波に対する反射防止膜１８ａ、１８ｂを光波
長変換素子１３の入射端面１３ａ、出射端面１３ｂに形
成する。高調波に対する干渉ノイズを低減するには高調
波に対する反射防止膜１８ａ、１８ｂを光波長変換素子
１３の入射端面１３ａ、出射端面１３ｂに形成するのが
効果的である。従って、光波長変換素子１３の入射端面
１３ａ、出射端面１３ｂに基本波、高調波の２波長に対
する２波長反射防止膜１８ａ、１８ｂを形成するのが有
効である。特に干渉ノイズに関しては、反射光の光路も
考慮して、従来単一波長に対する反射防止膜を形成して
いた面も２波長に対する反射防止が必要である。

【００５４】第２点は、半導体レーザ１２の出射端面１
２ａに、光波長変換素子１３により変換された光λｓの
光に対する反射防止膜１４を形成した点にある。特に半
導体レーザ１２の発振効率等の低下を避けるためには、
半導体レーザ１２の発振光に対する反射条件と、波長変
換光λｓに対する反射防止の特性を兼ね備えた反射防止
膜１４を構成する必要がある。半導体レーザ１２の出射
端面１２ａには、半導体レーザ１２の発振効率を高め、
半導体レーザ１２の端面破壊を防止するため、半導体レ
ーザ１２の光に対する反射光を低減する多層膜を形成す
る。半導体レーザ１２のから出射される光に対しては従
来通りの反射率を有し、外部からの高調波に対しては反
射防止効果を有する多層膜構造にすることで、半導体レ
ーザ１２の作製プロセス、コストを変えることなく、光
波長変換素子１３に適した半導体レーザ１２が実現でき
る。

【００５５】本発明のコヒーレント光源１１の構成で
は、光波長変換素子１３と半導体レーザ１２を直接結合
した構成に特に有効である。半導体レーザ１２と光波長
変換素子１３を直接結合すると、光波長変換素子１３の
光導波路１６の入射端面と半導体レーザ１２の出射端面
１２ａが近接する。このため、外部からの戻り光は、半
導体レーザ１２の出射端面１２ａで反射されて、容易に
光導波路１６と結合し、干渉ノイズ成分となる。これに
対し、レンズ系等を用いて半導体レーザ１２と光波長変
換素子１３を構成した場合は、半導体レーザ１２の出射
端面１２ａの反射はそれほど問題とならない。

【００５６】例えば、レンズ系によって、半導体レーザ
１２の光を光波長変換素子１３に結合させた場合を考え
る。変換光が光導波路を伝搬した後、光波長変換素子１
３入射端面１３ａから出射され、レンズ系を通って半導
体レーザ１２の出射端面１２ａに到達する。この出射端
面１２ａで反射して再び、レンズ系を通って光導波路１
６に入射すると干渉ノイズ成分となる。しかし、実際に
この経路を通って干渉ノイズ成分になる光量は非常に小
さい。これは、半導体レーザ１２の光と変換光の波長が
異なるため、レンズ系の色収差が発生するからである。
半導体レーザ１２の光に対して構成されたレンズ系にお
いては、変換光に対して収差が大きくなり、同様の光路
を通っても集光特性が劣化し、光導波路１６に結合する
量は大幅に低下するからである。

【００５７】以上、導波型光デバイスにＳＨＧ素子１３
を用いた例を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、
導波型光デバイスは特にＳＨＧ素子に限らない。例えば
高速変調素子や位相シフタ、周波数シフタ、偏光制御素
子など、導波型光デバイスとして様々な機能、構成のも
のが考えられるが、こうした導波型光デバイスとコヒー
レント光源を用いた光学系全てに本発明の導波型光デバ
イスを応用可能である。

【００５８】但し、ＳＨＧ素子１３を用いたコヒーレン
ト光源１１では半導体レーザ１２として可干渉性の高い
ＤＢＲ半導体レーザを用いて可干渉性の高い高調波を発
生することが多いため、逆に干渉ノイズも発生しやす
く、本発明の導波型光デバイスと組み合わせることで特
に効果的に干渉ノイズを低減することができる。例え
ば、半導体レーザ１２が波長の異なる２つ以上の半導体
レーザ１２であり、半導体レーザ１２より出射した波長
λ１、λ２、λ３…λｎの基本波を、光波長変換素子１
３により波長λｓ１、波長λｓ２、波長λｓ３…λｓｎ
の高調波に変換するコヒーレント光源１１においては、
λｓ１，λｓ２、λｓ３…λｓｎの高調波に対する干渉
ノイズの低減が必要になる。この場合、半導体レーザ１
２の出射端面１２ａにλｓ１，λｓ２、λｓ３…λｓｎ
に対する反射防止膜１４の形成が必要となる。この場
合、特に干渉ノイズの低減が必要な波長が決まっていれ
ば、その波長に対する反射防止膜１４を形成すればよ
い。

【００５９】また共焦点光学系として光ピックアップ光
学系を例示して説明したが、レーザ走査顕微鏡など、他
のコヒーレント光学系にも適用可能であることは言うま
でもない。但し、光ピックアップ光学系では、被測定物
の光ディスク２３が高い反射率を持つこと、常に光ディ
スク２３上に光を集光するように集光レンズ２２が位置
制御されて共焦点系を保つこと、光ディスク２３が上下
に運動するため干渉条件が刻々変化し、干渉ノイズを生
じやすいことなどから、本発明の導波型光デバイスは光
ディスクピックアップに、特に有効となる。さらに、光
ファイバーを用いる光学系においても、共焦点光学系と
同様の干渉ノイズが発生するので、ファイバーを用いた
光学系においても有効である。

【００６０】また、本実施の形態は、半導体レーザ１２
の入射端面１２ａ、光波長変換素子１３の入射端面１３
ａと出射端面１３ｂとに、反射防止膜１４、１８ａ、１
８ｂを形成した場合を説明したが、半導体レーザ１２の
入射端面１２ａと光波長変換素子１３の入射端面１３ａ
とに反射防止膜１４、１８ａを形成してもよいし、半導
体レーザ１２の入射端面１２ａと光波長変換素子１３の
出射端面１３ｂとに反射防止膜１４、１８ｂを形成して
もよい。また、半導体レーザ１２の入射端面１２ａに反
射防止膜１４を形成してもよいし、光波長変換素子１３
の入射端面１３ａと出射端面１３ｂとに、反射防止膜１
８ａ、１８ｂを形成してもよい。

【００６１】本実施の形態では、光波長変換素子１３の
出射端面１３ｂを、光導波路１６に対して斜めに形成し
た場合を説明したが、図４に示すように、光波長変換素
子１３を略直方体状に形成してもよい。

【００６２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、半導体レ
ーザの出射端面に変換光に対する反射防止膜を形成する
ことで、外部からの反射戻り光が干渉ノイズとなること
を防ぎ、干渉ノイズのない安定な光源を提供できる。

【００６３】また、光波長変換素子の入射端面、出射端
面に基本波、高調波の２波長に対する２波長反射防止膜
を形成し、半導体レーザの戻り光ノイズ、高調波に対す
る干渉ノイズを低減できる。

【００６４】また、本発明の光学装置は、本発明を用い
ることで、安定な出力特性が得られる。共焦点光学系を
構成した場合に問題となっていた変換光の反射により発
生する干渉ノイズを防止し、低ノイズで安定な光学装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学装置を示す図

【図２】図１で示す光学装置の上面図

【図３】コヒーレント光源を示す図

【図４】他の実施の形態を示す図

【図５】従来技術を示す図

【図６】従来技術を示す図

【図７】図６で示す従来技術の上面図

【符号の説明】

１２半導体レーザ１３波長変換素子１４、１８反射防止膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笠澄研一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者北岡康夫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 BA01 CA03 DA06 EA03 EA25 EA30 GA10 HA20 5D119 AA11 AA12 AA22 AA41 BA01 EB02 EC45 EC47 FA05 FA08 HA38 HA63 JA29 JA35 JA36 JA65 5F073 AA65 AA83 AB23 BA05 EA27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長λ１の半導体レーザと、前記半導体レーザの出射光を波長λｓの光に変換する波
長変換素子からなるコヒーレント光源において、前記半導体レーザの出射端面に、前記波長λｓの光に対
する反射防止膜を備えたことを特徴とするコヒーレント
光源。
【請求項２】前記光波長変換素子の入射端面または前記
光波長変換素子の出射端面の少なくともいずれかに、波
長λｓに対する反射防止膜を備えたことを特徴とする請
求項１記載のコヒーレント光源。
【請求項３】波長λ１の半導体レーザと、前記半導体レーザの出射光を波長λｓの光に変換する波
長変換素子からなるコヒーレント光源において、前記光波長変換素子の入射端面または前記光波長変換素
子の出射端面の少なくともいずれかに、波長λ１および
λｓに対する反射防止膜を備えたことを特徴とするコヒ
ーレント光源。
【請求項４】前記光波長変換素子の入射端面または前記
光波長変換素子の出射端面の少なくともいずれかに、波
長λ１およびλｓに対する反射防止膜を備えたことを特
徴とする請求項１記載のコヒーレント光源。
【請求項５】前記光波長変換素子の出射端面を、前記光
波長変換素子の導波路に対して斜めに形成したことを特
徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のコヒ
ーレント光源。
【請求項６】前記半導体レーザの出射部近傍が、前記波
長λｓの光を吸収する物質からなることを特徴とする請
求項１から請求項５のいずれかに記載のコヒーレント光
源。
【請求項７】前記半導体レーザがグレーティング構造を
備えていることを特徴とする請求項１から請求項６のい
ずれかに記載のコヒーレント光源。
【請求項８】前記半導体レーザと前記光波長変換素子が
直接結合されている請求項１から請求項７のいずれかに
記載のコヒーレント光源。
【請求項９】前記半導体レーザの出射端面に形成した反
射防止膜の前記波長λｓの光に対する反射率を１％以下
にしたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれ
かに記載のコヒーレント光源。
【請求項１０】半導体レーザが波長の異なる２つ以上の
半導体レーザであり、前記半導体レーザの出射光、波長
λ１、λ２、…、λｎを波長λｓ１、λｓ２、…、λｓ
ｎの光に変換する波長変換素子からなるコヒーレント光
源において、少なくともいずれか一つの前記半導体レー
ザの出射端面に、少なくともいずれかの前記波長λｓ
１、λｓ２、…、λｓｎの光に対する反射防止膜を備え
たことを特徴とするコヒーレント光源。
【請求項１１】請求項１から請求項１０のいずれかに記
載のコヒーレント光源と、前記コヒーレント光源から出
射する光を略平行にするコリメート光学系とを少なくと
も具備する光学装置であって、前記コリメート光学系は
前記光波長変換素子からの出射光分布の中心に配置され
ることを特徴とする光学装置。
【請求項１２】請求項１から請求項１０のいずれかに記
載のコヒーレント光源と、前記コヒーレント光源からの
出射光を被観測物体上に集光する集光光学系とを少なく
とも具備し、前記光波長変換素子と被観測物体とが共焦
点の関係にあることを特徴とした光学装置。
【請求項１３】前記被観測物体が光ディスクであること
を特徴とする請求項１２記載の光学装置。
【請求項１４】請求項１から請求項１０のいずれかに記
載のコヒーレント光源と、光ファイバーを具備し、前記
コヒーレント光源から出射した光が前記光ファイバーに
入射している光学装置。