JP2006324371A - Laser equipment, laser wavelength detection method and hologram equipment - Google Patents

Laser equipment, laser wavelength detection method and hologram equipment Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the wavelength of an external resonance laser with high precision. <P>SOLUTION: Laser light emitted from an external resonance semiconductor laser 19 impinges on a grating 20 and separated through reflection diffraction into 0th order light L0 and first order light L1. Angle of diffraction θ of the first order light L1 depends on the wavelength of laser light impinging on the grating 20. When the wavelength of laser light varies, the first order light L1 moves in the direction of an arrow 22 to vary the position of the first order light spot on a split detector 21. The wavelength can be determined by detecting the position of the spot. The first order light L1 impinges on the detector 21 through an anamorphic prism 23. A laser beam having a reduced diameter can be obtained by reducing an elliptical beam from the semiconductor laser in the long axis direction by means of the anamorphic prism 23. Consequently, detection accuracy can be prevented from degrading and noise can be prevented from increasing due to large spot size. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、レーザ装置、レーザ波長検出方法およびホログラム装置に関する。   The present invention relates to a laser device, a laser wavelength detection method, and a hologram device.

近年、レーザ装置は、小型かつ低消費電力である等の理由から、情報機器に多く使われるようになってきた。例えば、ホログラフィックデータストレージ(HDS:Holographic Data Storage)については、1本のレーザ光をビームスプリッタで2本に分けた後に記録メディア上で再びあわせ、その干渉によってデータを記憶する。   In recent years, laser devices have been widely used in information equipment because of their small size and low power consumption. For example, for holographic data storage (HDS), one laser beam is divided into two by a beam splitter, and then combined again on a recording medium, and data is stored by the interference.

このような、ホログラム記録再生用の光源としては、シングルモードのレーザ光源を使用する。例えば、ガスレーザ、SHGレーザを用いる。また、レーザダイオード(LD)を使用した外部共振器型半導体レーザも用いることができる。   As such a hologram recording / reproducing light source, a single mode laser light source is used. For example, a gas laser or an SHG laser is used. An external resonator type semiconductor laser using a laser diode (LD) can also be used.

通常のレーザダイオードは、マルチモードであるためコヒーレンシーの点で不十分である。そこで、レーザダイオードを用いて、外部共振器型半導体レーザを構成すれば、シングルモード化でき、コヒーレンシーの良好なホログラム記録再生用の光源が実現できる。このような、外部共振器型半導体レーザを含むレーザ装置の代表的な構成が下記の非特許文献1に記載されている。   Ordinary laser diodes are insufficient in terms of coherency because they are multimode. Therefore, if an external resonator type semiconductor laser is configured using a laser diode, a single mode can be realized, and a light source for hologram recording / reproduction with good coherency can be realized. A typical configuration of such a laser device including an external cavity semiconductor laser is described in Non-Patent Document 1 below.

L. Ricci, et al. :”A compact grating-stabilized diode laser system for atomic physics”,Optics Communications, 117 1995 , pp541-549L. Ricci, et al .: “A compact grating-stabilized diode laser system for atomic physics”, Optics Communications, 117 1995, pp541-549

図1は、レーザ光源を用いたホログラムの記録再生の光学系を示す。レーザ光源1より出射されたレーザ光2は、シャッター3によりオンオフされ、次のビームエキスパンダ4でビーム径が拡大され、拡大されたレーザ光5となり、ビームスプリッター6に入射する。そして、レーザ光5はビームスプリッター6で2方向に分けられる。   FIG. 1 shows an optical system for recording and reproducing holograms using a laser light source. The laser light 2 emitted from the laser light source 1 is turned on / off by the shutter 3, the beam diameter is enlarged by the next beam expander 4, becomes an enlarged laser light 5, and enters the beam splitter 6. The laser beam 5 is divided into two directions by the beam splitter 6.

分けられた2方向のレーザ光のうち、直進したレーザ光は、参照光7としてミラー8で反射され、レンズ14で絞られて、記録メディア13に照射される。   Of the divided two-direction laser beams, the straight laser beam is reflected by the mirror 8 as the reference beam 7, narrowed by the lens 14, and applied to the recording medium 13.

他の一方向に進行するレーザ光は、液晶等で構成される空間変調器9で変調されて、信号光10となる。   Laser light traveling in the other direction is modulated by a spatial modulator 9 composed of liquid crystal or the like to become signal light 10.

信号光10は、ミラー11で反射され、記録用レンズ12で絞られて記録メディア13上の参照光7が記録メディア13上に入射される場所と同じ場所に照射されて、記録メディア13にホログラムパターンとして記録される。   The signal light 10 is reflected by the mirror 11, is narrowed down by the recording lens 12, and is irradiated to the same place where the reference light 7 on the recording medium 13 is incident on the recording medium 13. Recorded as a pattern.

ホログラムの記録にあたっては、レーザ光源1は、常に一定のパワーのレーザ光2を出力しており、記録用光路の途中にあるシャッター3を記録に最適な時間だけ開閉して記録する。   In recording the hologram, the laser light source 1 always outputs a laser beam 2 with a constant power, and opens and closes the shutter 3 in the middle of the recording optical path for an optimal time for recording.

図2は、レーザダイオードを用いたリットロー(Littrow)型と呼ばれる外部共振器型半導体レーザを示す。レーザダイオード15より出射されたレーザ光は、コリメータレンズ16で平行光とされて、反射型回折格子(以下、グレーティングと称する)17に入射し、反射される際に0次光と1次光に分離される。1次光の回折角は、波長によって変化する。   FIG. 2 shows an external resonator type semiconductor laser called a Littrow type using a laser diode. The laser light emitted from the laser diode 15 is converted into parallel light by the collimator lens 16, enters a reflection type diffraction grating (hereinafter referred to as a grating) 17, and is reflected as zero-order light and primary light when reflected. To be separated. The diffraction angle of the primary light varies depending on the wavelength.

グレーティング17の角度に応じて特定の波長の1次光が矢印18に示すように再びコリメータレンズ16を通り、レーザダイオード15に逆注入される。この結果、レーザダイオード15が注入された1次回折光に共振してシングルモードの光を出射するようになり、その光の波長は、グレーティング17から戻ってきた光の波長と同じになる。すなわち、戻ったレーザ光によりグレーティング17とレーザダイオード15の間で共振器が形成され、グレーティング17の格子形状と、グレーティング17とレーザダイオード15との距離で定まる波長で、レーザダイオードが発振する。0次光は、通常のミラーと同じように反射してホログラム記録再生用に使用される。   Depending on the angle of the grating 17, primary light having a specific wavelength passes through the collimator lens 16 again as indicated by an arrow 18 and is back-injected into the laser diode 15. As a result, the laser diode 15 resonates with the injected first-order diffracted light to emit single mode light, and the wavelength of the light is the same as the wavelength of the light returned from the grating 17. That is, a resonator is formed between the grating 17 and the laser diode 15 by the returned laser light, and the laser diode oscillates at a wavelength determined by the grating shape of the grating 17 and the distance between the grating 17 and the laser diode 15. The 0th-order light is reflected in the same way as a normal mirror and used for hologram recording / reproduction.

図3は、図2に示す外部共振型半導体レーザを含むリットロー型のレーザ装置の構成のより具体的構成の平面図である。レーザ装置では、レーザダイオード51から出射された縦多モードのレーザ光がレンズ52によって平行に集められ、グレーティング53に入射される。グレーティング53は、入射した光の1次回折光を出力する。グレーティング53の配置角度に応じた特定の波長の1次回折光が、レンズ52を介してレーザダイオード51に逆注入される。この結果、レーザダイオード51が、注入された1次回折光に共振してシングルモードの光(矢印Fによって表された0次光)を出射するようになり、その光の波長は、グレーティング53から戻ってきた光の波長と同じになる。   FIG. 3 is a plan view of a more specific configuration of the Littrow laser device including the external resonant semiconductor laser shown in FIG. In the laser device, the longitudinal multimode laser beams emitted from the laser diode 51 are collected in parallel by the lens 52 and are incident on the grating 53. The grating 53 outputs first-order diffracted light of incident light. First-order diffracted light having a specific wavelength corresponding to the arrangement angle of the grating 53 is reversely injected into the laser diode 51 through the lens 52. As a result, the laser diode 51 resonates with the injected first-order diffracted light and emits single-mode light (0th-order light represented by the arrow F), and the wavelength of the light returns from the grating 53. It becomes the same as the wavelength of the incoming light.

グレーティング53は、支持部54に保持されている。支持部54には、溝56が設けられており、支持部54に設けられたネジ55を回転させることにより、溝56の間隔が部分的に広がり、あるいは狭まり、それによってグレーティング53の水平方向の配置角度が僅かに変化する。グレーティング53の角度変化によってレーザ波長を変化させることができる。   The grating 53 is held by the support portion 54. A groove 56 is provided in the support portion 54, and by rotating a screw 55 provided in the support portion 54, the interval between the grooves 56 is partially expanded or narrowed, whereby the horizontal direction of the grating 53 is increased. The placement angle changes slightly. The laser wavelength can be changed by changing the angle of the grating 53.

同様の機構が、グレーティング53の垂直方向の角度を調整するために設けられている。グレーティング53を保持する支持部54は、支持部57に保持されている。支持部57には、溝(図示しない)が設けられており、支持部57に設けられたネジ58を回転させることにより、溝の間隔が部分的に広がり、あるいは狭まり、それによってグレーティング53の垂直方向の配置角度が僅かに変化する。   A similar mechanism is provided for adjusting the vertical angle of the grating 53. The support portion 54 that holds the grating 53 is held by a support portion 57. The support portion 57 is provided with a groove (not shown). By rotating a screw 58 provided on the support portion 57, the interval between the grooves is partially expanded or narrowed, whereby the vertical direction of the grating 53 is increased. The orientation angle of the direction changes slightly.

ここで、レーザダイオード51として例えば青色レーザダイオードが使用される。また、上述したように構成された外部共振型のレーザ装置は、単一モードのシングル性のレーザ光が要求されるホログラフィメモリ用ライタ等の用途にも利用可能である。   Here, for example, a blue laser diode is used as the laser diode 51. The external resonance type laser device configured as described above can also be used for applications such as a holographic memory writer that requires a single mode single laser beam.

次に、図4のグラフを参照して、図2および図3で説明したような外部共振器型のレーザ装置から出力されるレーザ光のレーザパワーと波長の関係を説明する。図4に示すグラフの横軸はレーザパワーを示し、単位はmWである。一方、グラフの縦軸は波長を表しており、単位はnmである。図4から分かるように、レーザ光のレーザパワーの増加に伴って、レーザ光の波長は、概ね、のこぎり波状の変化を示す。   Next, with reference to the graph of FIG. 4, the relationship between the laser power and the wavelength of the laser light output from the external resonator type laser device as described in FIGS. 2 and 3 will be described. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 4 indicates the laser power, and the unit is mW. On the other hand, the vertical axis of the graph represents the wavelength, and the unit is nm. As can be seen from FIG. 4, as the laser power of the laser beam increases, the wavelength of the laser beam generally changes in a sawtooth waveform.

外部共振器型のレーザ装置では、レーザパワーの増加に伴って射出されたレーザ光の波長が徐々に大きくなる外部共振器モードホップの領域と、レーザパワーが増加した場合に、射出されたレーザ光の波長が急激に小さくなる、半導体レーザ内のレーザチップによるモードホップの領域が存在する。レーザ光の波長は、レーザパワーの増加に伴い、ある程度離散的に推移する。   In the external cavity type laser device, the laser beam emitted when the laser power increases, and the external cavity mode hop region where the wavelength of the emitted laser light gradually increases as the laser power increases. There is a mode hop region due to the laser chip in the semiconductor laser, where the wavelength of the laser diode decreases rapidly. The wavelength of the laser light changes discretely to some extent as the laser power increases.

また、例えば、レーザパワーが30mW付近では単一の波長のレーザ光が射出されて完全なシングルモードとなっているが、レーザパワーが32mW付近では、3つのモード(3モード)の光が発生している。さらに、半導体レーザ内のレーザチップによるモードホップの領域にあたる、レーザパワーが35mWの付近においては、波長409.75nm付近で3モードの光が発生し、さらに波長409.715nm付近で3モードの光が発生し、全体として6モードの光が射出されている。   For example, when the laser power is around 30 mW, a single wavelength laser beam is emitted and becomes a complete single mode. However, when the laser power is around 32 mW, light of three modes (three modes) is generated. ing. Further, when the laser power is around 35 mW, which corresponds to the mode hop region of the laser chip in the semiconductor laser, three-mode light is generated near the wavelength of 409.75 nm, and further, the three-mode light is emitted near the wavelength of 409.715 nm. As a whole, 6-mode light is emitted.

図5は、いくつかのレーザ光のスペクトラムを表している。上述したように、レーザ光の波長が徐々に大きくなる外部共振器モードホップの領域では、図5A、図5B、図5Cに示すようなスペクトラムとなる。一方、例えば、レーザパワーが35mW付近の半導体レーザ内のレーザチップによるモードホップの領域では、図5Dに示すようなスペクトラムとなる。   FIG. 5 shows the spectrum of several laser beams. As described above, in the external resonator mode hop region where the wavelength of the laser light gradually increases, the spectrum is as shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C. On the other hand, for example, in a mode hop region by a laser chip in a semiconductor laser having a laser power of around 35 mW, the spectrum is as shown in FIG. 5D.

これらのレーザ光をホログラフィックデータストレージに用いる場合、レーザパワーが32mW付近で生じるような(すなわち、図5Aに示すような)3モードの光や、2モードの光(すなわち、図5Bに示すような光)は、完全なシングルモードの光(図5Cに示すスペクトラムの光)と同等の記録再生特性を示すので、シングルモードの光と同様に使用することができる。ここでは、例えば、レーザパワーが30mW付近で発生するような完全なシングルモードと、例えば、レーザパワーが32mW付近で生じるような3モードや2モードを総称して使用可能モードと呼ぶことにする。   When these laser lights are used for holographic data storage, the three-mode light or the two-mode light (ie, as shown in FIG. 5B) that the laser power is generated near 32 mW (ie, as shown in FIG. 5A). Can be used in the same manner as single-mode light because it exhibits recording / reproduction characteristics equivalent to perfect single-mode light (spectrum light shown in FIG. 5C). Here, for example, a complete single mode in which the laser power is generated in the vicinity of 30 mW and a three mode or two mode in which the laser power is generated in the vicinity of 32 mW are collectively referred to as usable modes.

一方、例えば、図5Dに示すような、レーザパワーが35mW付近で生じるような6モード状態は、2つの3モードの組が、互いに約40pm程度離れているために、良好なホログラム記録を実現することができない。ここでは、このようなモードを使用不可モードと呼ぶことにする。   On the other hand, for example, as shown in FIG. 5D, the 6 mode state in which the laser power is generated in the vicinity of 35 mW realizes good hologram recording because the two 3 mode sets are separated from each other by about 40 pm. I can't. Here, such a mode is referred to as an unusable mode.

使用可能モードのレーザ光が得られる領域は、上述の、外部共振器モードホップの領域にほぼ対応し、使用不可モードのレーザ光が得られる領域は、上述の、半導体レーザ内のレーザチップによるモードホップの領域にほぼ対応する。図4のグラフから分かるように、一般的には、使用可能モードのレーザ光が得られる領域の方が、使用不可モードのレーザ光が得られる領域よりはるかに広いので、使用不可モードのレーザ光を効果的に排除できれば、ホログラフィックデータストレージに外部共振器型半導体レーザを用いることは十分可能である。   The region where the usable mode laser light can be obtained substantially corresponds to the above-described external cavity mode hop region, and the region where the unusable mode laser light can be obtained is the mode described above by the laser chip in the semiconductor laser. Almost corresponds to the hop area. As can be seen from the graph of FIG. 4, in general, the region in which the laser beam in the usable mode is obtained is much wider than the region in which the laser beam in the unusable mode is obtained. Can be effectively eliminated, it is sufficiently possible to use an external cavity semiconductor laser for holographic data storage.

図6は、図4のグラフをのこぎり波で表した図である。上述したように、外部共振器型半導体レーザは、B領域とD領域のレーザパワーでは、レーザ光の発振スペクトラムが乱れる。このような発振スペクトラムの乱れるレーザ光を使用して、ホログラムの記録再生を行うとホログラムの記録再生特性が悪化する。   FIG. 6 is a diagram showing the graph of FIG. 4 with a sawtooth wave. As described above, in the external cavity semiconductor laser, the oscillation spectrum of the laser beam is disturbed by the laser power in the B region and the D region. When hologram recording / reproduction is performed using such laser light with a disturbed oscillation spectrum, the hologram recording / reproduction characteristics deteriorate.

また、周囲の温度が変化すると図4および図6に示すグラフが示す特性も乱れ、発振スペクトラムの乱れる領域となるレーザパワーの位置が変化する。したがって、外部共振器型半導体レーザ内の温度を、ほぼ一定に保ち、発振スペクトラムの乱れる領域が変動しないようにして、その領域を回避するようにレーザパワーをコントロールする必要がある。さらに、グレーティングの角度を変えることによって中心波長例えば407nm付近に対して波長を±3nm程度変える構成とした場合には、所望の波長に制御するために、波長を変えた際に実際の波長の値を把握することが重要であり、少なくとも数十pmの精度で波長を検出する必要がある。   Further, when the ambient temperature changes, the characteristics shown in the graphs shown in FIGS. 4 and 6 are also disturbed, and the position of the laser power that becomes a region where the oscillation spectrum is disturbed changes. Therefore, it is necessary to keep the temperature in the external cavity semiconductor laser substantially constant, control the laser power so as to avoid the region where the oscillation spectrum is disturbed, and avoid the region. Further, when the wavelength is changed by about ± 3 nm with respect to the central wavelength, for example, around 407 nm by changing the angle of the grating, the actual wavelength value when the wavelength is changed to control to the desired wavelength. It is important to detect the wavelength, and it is necessary to detect the wavelength with an accuracy of at least several tens of pm.

したがって、半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザを用いてホログラムの記録再生を行う際に、レーザ光の発振波長を判定し、この波長判定結果に対応して、レーザ光の波長を所望のものに制御することが望ましい。本願発明者は、先に、波長に応じてビームの位置が動くことを2分割ディテクタまたはポジションセンサーのような検出素子で検出し、検出結果からレーザパワーを制御するレーザ装置を提案している。   Therefore, when recording and reproducing holograms using an external cavity semiconductor laser including a semiconductor laser, the oscillation wavelength of the laser beam is determined, and the wavelength of the laser beam is set according to the wavelength determination result. It is desirable to control. The inventor of the present application has previously proposed a laser apparatus that detects the movement of the beam position in accordance with the wavelength with a detection element such as a two-divided detector or a position sensor, and controls the laser power from the detection result.

ビーム位置の変化を検出素子例えば2分割ディテクタによって検出するためには、位置変化によって二つのフォトディテクタの受光量に差が生じることが必要である。しかしながら、半導体レーザから出射されたレーザビームは、その断面が楕円形状となるために、波長検出を精度良く行うことができない問題があった。例えば長軸と短軸の比が(2.7:1)程度の楕円形状を有する。実測した結果では、長軸が4mm程度のサイズであった。   In order to detect a change in beam position by a detection element, for example, a two-divided detector, it is necessary that a difference occurs in the amount of light received by the two photodetectors due to the change in position. However, since the laser beam emitted from the semiconductor laser has an elliptical cross section, there is a problem that wavelength detection cannot be performed with high accuracy. For example, it has an elliptical shape in which the ratio of the major axis to the minor axis is about (2.7: 1). As a result of actual measurement, the major axis was about 4 mm in size.

図7において、参照符号21がディテクタ例えばフォトディテクタ21aおよび21bがレーザビームLBの波長変化に伴う移動方向に順に配された2分割ディテクタを示す。フォトディテクタ21aおよび21bのそれぞれから得られる検出信号の差からビーム位置が検出される。しかしながら、レーザビームLBのスポットが楕円形状となり、その長軸の方向と光スポットの移動方向とが一致するために、レーザビームLBの位置が変化しても、差信号が殆ど変化せず、位置変化を正しく検出することができない問題があった。さらに、レーザビームがディテクタ21に到達するまでの経路で、望ましくない多重反射が生じ、ビーム内の強度ムラが発生することも、高精度の波長検出を阻害していた。   In FIG. 7, reference numeral 21 indicates a two-divided detector in which detectors, for example, photodetectors 21a and 21b are sequentially arranged in the moving direction accompanying the wavelength change of the laser beam LB. The beam position is detected from the difference between detection signals obtained from the photodetectors 21a and 21b. However, since the spot of the laser beam LB has an elliptical shape and the direction of the long axis coincides with the moving direction of the light spot, even if the position of the laser beam LB changes, the difference signal hardly changes, and the position There was a problem that changes could not be detected correctly. Further, undesirable multiple reflection occurs in the path until the laser beam reaches the detector 21, and the intensity unevenness in the beam also occurs, which hinders highly accurate wavelength detection.

したがって、この発明の目的は、かかる問題点を解決し、レーザビームの波長の変化を光スポットの位置の変化として正しく検出することを可能としたレーザ装置、レーザ波長検出方法およびホログラム装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser apparatus, a laser wavelength detection method, and a hologram apparatus that can solve such problems and can correctly detect a change in the wavelength of the laser beam as a change in the position of the light spot. There is.

上述した課題を解決するために、この発明の第1の態様は、半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザの構成のレーザ装置であって、
外部共振器型半導体レーザからの出射光が入射される回折格子と、
回折格子によって回折された1次光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
回折された1次光の楕円形状の長軸側を縮小してほぼ円状に変換する光学素子とを備え、
検出素子に対する光スポットの位置変化から外部共振器型半導体レーザからの出射光の波長を判定するようにしたレーザ装置である。
In order to solve the above-described problem, a first aspect of the present invention is a laser device having a configuration of an external cavity semiconductor laser including a semiconductor laser,
A diffraction grating on which light emitted from an external cavity semiconductor laser is incident;
A detection element for detecting a change in position of the light spot of the primary light diffracted by the diffraction grating;
An optical element that reduces the elliptical major axis side of the diffracted primary light and converts it into a substantially circular shape,
In this laser device, the wavelength of the emitted light from the external resonator type semiconductor laser is determined from the change in the position of the light spot with respect to the detection element.

この発明の第2の態様は、ホログラム記録媒体に対して波長多重によってデータを記録または再生するホログラム装置において、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザを光源として備え、
外部共振器型半導体レーザからの出射光が入射される回折格子と、
回折格子によって回折された1次光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
回折された1次光の楕円形状の長軸側を縮小する光学素子とを備え、
検出素子に対する光スポットの位置変化から外部共振器型半導体レーザからの出射光の波長を判定するようにしたホログラム装置である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a hologram apparatus for recording or reproducing data on a hologram recording medium by wavelength multiplexing.
An external cavity type semiconductor laser including a semiconductor laser is provided as a light source,
A diffraction grating on which light emitted from an external cavity semiconductor laser is incident;
A detection element for detecting a change in position of the light spot of the primary light diffracted by the diffraction grating;
An optical element that reduces the major axis side of the elliptical shape of the diffracted primary light,
In this hologram device, the wavelength of the light emitted from the external resonator type semiconductor laser is determined from the position change of the light spot with respect to the detection element.

この発明の第3の態様は、半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザのレーザ波長検出方法であって、
外部共振器型半導体レーザからの出射光を回折格子に入射させ、
回折格子に回折された1次光を光スポットの位置変化を検出素子によって検出し、
光学素子によって、回折された1次光の楕円形状の長軸側を縮小し、
検出素子に対するスポットの位置変化から外部共振器型半導体レーザからの出射光の波長を判定するレーザ波長検出方法である。
A third aspect of the present invention is a laser wavelength detection method for an external cavity semiconductor laser including a semiconductor laser,
The light emitted from the external cavity semiconductor laser is incident on the diffraction grating,
The primary element diffracted by the diffraction grating detects the change in the position of the light spot by the detection element,
The major axis side of the elliptical shape of the diffracted primary light is reduced by the optical element,
This is a laser wavelength detection method for determining the wavelength of light emitted from an external resonator type semiconductor laser from a change in the position of a spot with respect to a detection element.

この発明の第4の態様は、マルチモードのレーザ光を発生するレーザ光源と、
レーザ光源からのレーザ光の内で、0次光をレーザ光源以外の所定の方向に反射し、1次光をレーザ光源側に反射する回折格子と、
回折格子で反射された0次光を所定の方向に反射させると共に、回折格子で反射された0次光の一部を透過させる第1の光学素子と、
第1の光学素子の透過光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
回折された1次光の楕円形状の長軸側を縮小する第2の光学素子とを備え、
検出素子に対する光スポットの位置変化から回折格子で反射された0次光の波長を判定するようにしたレーザ装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a laser light source that generates multimode laser light;
A diffraction grating that reflects zero-order light in a predetermined direction other than the laser light source among the laser light from the laser light source and reflects the primary light to the laser light source side;
A first optical element that reflects the zero-order light reflected by the diffraction grating in a predetermined direction and transmits a part of the zero-order light reflected by the diffraction grating;
A detection element for detecting a change in position of the light spot of the transmitted light of the first optical element;
A second optical element for reducing the major axis side of the elliptical shape of the diffracted primary light,
In this laser apparatus, the wavelength of the 0th-order light reflected by the diffraction grating is determined from the change in the position of the light spot with respect to the detection element.

この発明の第5の態様は、ホログラム記録媒体に対して波長多重によってデータを記録または再生するホログラム装置において、
マルチモードのレーザ光を発生するレーザ光源と、
レーザ光源からのレーザ光の内で、0次光をレーザ光源以外の所定の方向に反射し、1次光をレーザ光源側に反射する回折格子と、
回折格子で反射された0次光を所定の方向に反射させると共に、回折格子で反射された0次光の一部を透過させる第1の光学素子と、
第1の光学素子の透過光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
回折された1次光の楕円形状の長軸側を縮小する第2の光学素子とを備え、
検出素子に対する光スポットの位置変化から回折格子で反射された0次光の波長を判定するようにしたレーザ装置を光源として有するホログラム装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the hologram apparatus for recording or reproducing data by wavelength multiplexing with respect to the hologram recording medium,
A laser light source for generating multimode laser light;
A diffraction grating that reflects zero-order light in a predetermined direction other than the laser light source among the laser light from the laser light source and reflects the primary light to the laser light source side;
A first optical element that reflects the zero-order light reflected by the diffraction grating in a predetermined direction and transmits a part of the zero-order light reflected by the diffraction grating;
A detection element for detecting a change in position of the light spot of the transmitted light of the first optical element;
A second optical element for reducing the major axis side of the elliptical shape of the diffracted primary light,
The hologram apparatus has a laser device as a light source that determines the wavelength of the zero-order light reflected by the diffraction grating from the change in position of the light spot with respect to the detection element.

この発明の第6の態様は、マルチモードのレーザ光を発生し、
回折格子によって、レーザ光の内で、0次光を光源以外の所定の方向に反射し、1次光を光源側に反射し、
第1の光学素子によって、回折格子で反射された0次光を所定の方向に反射させると共に、回折格子で反射された0次光の一部を透過させ、
検出素子によって、第1の光学素子の透過光の光スポットの位置変化を検出し、
第2の光学素子によって、回折された1次光の楕円形状の長軸側を縮小し、
検出素子に対する光スポットの位置変化から回折格子で反射された0次光の波長を判定するようにしたレーザ波長検出方法である。
A sixth aspect of the present invention generates a multimode laser beam,
The diffraction grating reflects zero-order light in a predetermined direction other than the light source in the laser light, reflects the primary light to the light source side,
The first optical element reflects zero-order light reflected by the diffraction grating in a predetermined direction, and transmits part of the zero-order light reflected by the diffraction grating,
By detecting the position change of the light spot of the transmitted light of the first optical element by the detection element,
The second optical element reduces the major axis side of the elliptical shape of the diffracted primary light,
In this laser wavelength detection method, the wavelength of the 0th-order light reflected by the diffraction grating is determined from the change in position of the light spot with respect to the detection element.

この発明によれば、レーザ波長を検出するための検出素子に対して入射されるレーザ光を、楕円形状の長軸側を縮小して小さな径に絞ることができ、検出素子による波長検出の精度を高くすることができる。その結果、高精度に波長を所望の値に制御することができる。   According to the present invention, the laser light incident on the detection element for detecting the laser wavelength can be narrowed down to a small diameter by reducing the major axis side of the elliptical shape, and the wavelength detection accuracy by the detection element can be reduced. Can be high. As a result, the wavelength can be controlled to a desired value with high accuracy.

この発明の一実施形態は、中心波長を数nmの範囲に広範囲に変化させる場合に、所望の波長に制御するために、波長を変えた際に実際の波長の値をモニタすることを可能としたものである。   One embodiment of the present invention makes it possible to monitor the actual wavelength value when the wavelength is changed in order to control to the desired wavelength when the center wavelength is changed over a wide range in the range of several nm. It is a thing.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、この発明の一実施形態に係る外部共振器型半導体レーザの発振波長を判定する構成を図8を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a configuration for determining the oscillation wavelength of an external cavity semiconductor laser according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図8Aは、発振波長の検出のための構成例を示す。グレーティングの傾きを変化させることによって出力レーザ光の波長を調整できるチューナブルな外部共振型半導体レーザ19から出射されたレーザ光は、グレーティング(反射型回折格子)20に対して例えば45°の入射角で入射する。外部共振型半導体レーザ19は、図2および図3を参照して説明した構成を有するものであり、グレーティング20は、波長検出のために設けられている。   FIG. 8A shows a configuration example for detecting the oscillation wavelength. The laser light emitted from the tunable external resonant semiconductor laser 19 that can adjust the wavelength of the output laser light by changing the inclination of the grating is incident on the grating (reflection diffraction grating) 20 at an incident angle of, for example, 45 °. Incident at. The external resonant semiconductor laser 19 has the configuration described with reference to FIGS. 2 and 3, and the grating 20 is provided for wavelength detection.

グレーティング20で反射回折されることによって、レーザ光が0次光L0と1次光L1に分離される。1次光L1の回折角θは、回折格子20に入射するレーザ光の波長に依存する。したがって、レーザ19で発生したレーザ光の波長が変化すると、1次光L1は矢印22で示すように、2分割ディテクタ21の二つのディテクタの配置方向に動く。すなわち、レーザ光の波長は、2分割ディテクタ21上の1次光の光スポットの位置を検出することにより判定できる。   By being reflected and diffracted by the grating 20, the laser light is separated into the 0th-order light L0 and the first-order light L1. The diffraction angle θ of the primary light L1 depends on the wavelength of the laser light incident on the diffraction grating 20. Accordingly, when the wavelength of the laser light generated by the laser 19 changes, the primary light L1 moves in the direction in which the two detectors of the two-divided detector 21 are arranged, as indicated by the arrow 22. That is, the wavelength of the laser beam can be determined by detecting the position of the light spot of the primary light on the two-divided detector 21.

レーザ19から2分割ディテクタ21に対して入射されるレーザビームは、光スポットの変化の方向22を長軸とする楕円形となる。この発明の一実施形態では、図8Bに示すように、グレーティング20で反射された1次光L1をアナモフィック(anamorphic)プ
リズム23を介して2分割ディテクタ21に照射するようになされる。
The laser beam incident on the two-divided detector 21 from the laser 19 has an elliptical shape with the light spot change direction 22 as the major axis. In one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8B, the primary light L1 reflected by the grating 20 is irradiated to the two-divided detector 21 via the anamorphic prism 23.

図9は、アナモフィックプリズム23の一例を概略的に示す。アナモフィックプリズム23は、二つの同一形状のプリズム24aおよび24bから構成されている。入射ビームサイズD1が縮小された出射ビームサイズD2が得られる。所定の波長例えば405nmの半導体レーザの楕円形状のビームの長軸方向をアナモフィックプリズム23によって縮小することによって、ビームスポットの径を縮小することができる。   FIG. 9 schematically shows an example of the anamorphic prism 23. The anamorphic prism 23 is composed of two prisms 24a and 24b having the same shape. An outgoing beam size D2 obtained by reducing the incident beam size D1 is obtained. By reducing the major axis direction of an elliptical beam of a semiconductor laser having a predetermined wavelength, for example, 405 nm by the anamorphic prism 23, the diameter of the beam spot can be reduced.

例えば半導体レーザを出射レーザビームの楕円形状の長軸と短軸の比が(2.7:1)であり、長軸の長さが4mmである場合、短軸の長さが1.48mmとなる。長軸方向を1/2.7に縮小すれば、直径が1.48mmの真円形状のレーザビームを2分割ディテクタ21の受光面に入射することができる。短軸方向を拡大することによっても光スポットを真円形状とすることができるが、その場合では、スポット径が長軸のサイズ(この例では、4mm)となる。スポット径が大きくなることは、強度ムラの発生を招き、ノイズを増大させる。好ましくは、光スポットの直径が2mm以下であることが望ましい。なお、スポットの形状を円とすることが重要ではなく、例えば長軸を縮小した結果、元々長軸であったものが短軸となる楕円形状としても良い。勿論、縮小が過度になると、ビームが僅かでも動くと、2分割ディテクタの一方のディテクタしか照射しなくなる問題が生じる。この発明の一実施形態によれば、数pmの精度で波長測定を行うことが可能となった。   For example, when the ratio of the major axis to the minor axis of the elliptical shape of the outgoing laser beam of the semiconductor laser is (2.7: 1) and the major axis length is 4 mm, the minor axis length is 1.48 mm. Become. If the major axis direction is reduced to 1 / 2.7, a perfect laser beam having a diameter of 1.48 mm can be incident on the light receiving surface of the two-divided detector 21. The light spot can also be made into a perfect circle by enlarging the minor axis direction, but in that case, the spot diameter becomes the size of the major axis (in this example, 4 mm). An increase in the spot diameter causes unevenness in intensity and increases noise. Preferably, the diameter of the light spot is 2 mm or less. Note that it is not important that the spot shape is a circle. For example, as a result of reducing the major axis, an elliptical shape whose original minor axis may be a minor axis may be used. Of course, if the reduction becomes excessive, there is a problem that only one of the two-divided detectors is irradiated if the beam moves even a little. According to one embodiment of the present invention, wavelength measurement can be performed with an accuracy of several pm.

なお、この発明においては、アナモフィックプリズムの代わりに他の光学素子を使用しても良い。円筒レンズ、凸レンズ等を使用して1次回折光の長軸方向を縮小するようにしても良い。   In the present invention, other optical elements may be used instead of the anamorphic prism. A long axis direction of the first-order diffracted light may be reduced using a cylindrical lens, a convex lens, or the like.

図8Cに示すように、アナモフィックプリズム23を介して楕円形状の長軸が縮小された1次光L1による光スポットLBが2分割ディテクタ21の受光面上に照射される。光スポット24の位置は、波長の変化に伴い回折角が変化するので、矢印で示す方向に変化する。   As shown in FIG. 8C, the light spot LB of the primary light L <b> 1 whose elliptical long axis is reduced is irradiated onto the light receiving surface of the two-divided detector 21 through the anamorphic prism 23. The position of the light spot 24 changes in the direction indicated by the arrow because the diffraction angle changes as the wavelength changes.

光スポットの位置検出は、2分割ディテクタ21の各ディテクタ21aおよび21bのそれぞれからの光電流A、Bを演算式(位置(波長)=(A−B)/(A+B))により求めることができる。光電流の和(A+B)によってノーマライズされた差信号の値からディテクタ上の光スポットの位置を検出できる。検出結果から、例えば、予め作成しておいた検出結果と波長の対応関係を表すテーブルを利用して、レーザ光の波長を判定できる。   In the detection of the position of the light spot, the photocurrents A and B from the detectors 21a and 21b of the two-divided detector 21 can be obtained by an arithmetic expression (position (wavelength) = (A−B) / (A + B)). . The position of the light spot on the detector can be detected from the value of the difference signal normalized by the sum of photocurrents (A + B). From the detection result, for example, the wavelength of the laser beam can be determined by using a table representing the correspondence relationship between the detection result and the wavelength prepared in advance.

図10は、グレーティング20の角度を変化させて出力レーザ波長を変化させた場合の上述した検出方式による演算出力(A−B)/(A+B)の変化を概略的に示す。例えば変化範囲の中心の基準波長例えば403.5nmのレーザ光を発生させる場合に、演算出力が0となるように設定され、基準波長λ0に対する波長のずれに対応して演算出力が正または負に変化するように設定される。   FIG. 10 schematically shows a change in the calculation output (A−B) / (A + B) by the above-described detection method when the output laser wavelength is changed by changing the angle of the grating 20. For example, when a laser beam having a reference wavelength at the center of the change range, for example, 403.5 nm, is generated, the calculation output is set to 0, and the calculation output is set to be positive or negative corresponding to the wavelength shift with respect to the reference wavelength λ0 Set to change.

演算出力がレーザ光の波長に対応した値となるので、演算出力の値をモニターすることによって、波長のずれを検出することができる。検出結果に基づいてグレーティングの角度を制御することによって所望の波長のレーザ光を出力することができる。   Since the calculation output becomes a value corresponding to the wavelength of the laser beam, the wavelength shift can be detected by monitoring the value of the calculation output. A laser beam having a desired wavelength can be output by controlling the angle of the grating based on the detection result.

なお、この発明の一実施形態は、グレーティング20の角度を変化させた場合の波長の変化に比して極めて小さな波長の変化である、半導体レーザのモードホップによる波長の変化の検出に対しても適用可能である。その場合には、レーザーパワーを制御することによって、発振スペクトラムの乱れるレーザ光が発生することを防止できる。   Note that one embodiment of the present invention is also applicable to detection of a change in wavelength due to a mode hop of a semiconductor laser, which is an extremely small change in wavelength compared to a change in wavelength when the angle of the grating 20 is changed. Applicable. In that case, by controlling the laser power, it is possible to prevent the generation of laser light with a disturbed oscillation spectrum.

検出素子としては、2分割ディテクタ21に限らず、図11に示す1次元PSD(Position Sensitive Detector)25を使用することができる。PSD25は、高抵抗半導体基
板の片面または両面に均一な抵抗層が形成され、抵抗層の両端に信号取り出し用の一対の電極が設けられた構成を有している。受光面が抵抗層と同時にPN接合も形成し、光起電力効果によって光電流が生成される。受光面上の光スポットLBの位置に応じて両端の電極から光電流A、Bが発生する。受光面の中央位置に光スポットが位置する場合には、光電流AおよびBが等しい値となる。
As the detection element, not only the two-divided detector 21 but also a one-dimensional PSD (Position Sensitive Detector) 25 shown in FIG. 11 can be used. The PSD 25 has a configuration in which a uniform resistance layer is formed on one side or both sides of a high-resistance semiconductor substrate, and a pair of electrodes for signal extraction are provided on both ends of the resistance layer. The light receiving surface forms a PN junction simultaneously with the resistance layer, and a photocurrent is generated by the photovoltaic effect. Photocurrents A and B are generated from the electrodes at both ends in accordance with the position of the light spot LB on the light receiving surface. When the light spot is located at the center position of the light receiving surface, the photocurrents A and B have the same value.

したがって、受光面の光スポットLBの位置は、波長の変化に伴って矢印方向に移動する。この位置変化は、PSD25からの光電流A、Bを以下の演算式:位置(波長)=(A−B)/(A+B)により検出でき、レーザ光の波長を判定することができる。   Therefore, the position of the light spot LB on the light receiving surface moves in the direction of the arrow as the wavelength changes. This position change can detect the photocurrents A and B from the PSD 25 by the following arithmetic expression: position (wavelength) = (A−B) / (A + B), and the wavelength of the laser beam can be determined.

上述した一実施形態では、アナモフィックプリズムによってビーム形状の長軸側を縮小している。但し、アナモフィックプリズムを使用しないでもレーザ波長を正確に検出することが可能である。すなわち、図12に示すように、2分割ディテクタ21の各ディテクタ21aおよび21bの配列方向がレーザビームのスポットLBの短軸方向と一致すれば、短軸の長さが2m以下であるので、ビームの位置変化に応じた差信号を得ることができる。   In the above-described embodiment, the long axis side of the beam shape is reduced by the anamorphic prism. However, it is possible to accurately detect the laser wavelength without using an anamorphic prism. That is, as shown in FIG. 12, if the arrangement direction of the detectors 21a and 21b of the two-divided detector 21 coincides with the short axis direction of the laser beam spot LB, the length of the short axis is 2 m or less. It is possible to obtain a difference signal in accordance with the change in position.

このように、ビームスポットLBを90°回転させるために、図13Aおよび図13Bに示すように、レーザ19の出射光をλ/2板31を介してグレーティング20に入射させる。図13Aは、図8Aと同様の構成を示し、図13Bは、この構成を上から見た図である。   In this way, in order to rotate the beam spot LB by 90 °, the emitted light of the laser 19 is made incident on the grating 20 through the λ / 2 plate 31, as shown in FIGS. 13A and 13B. FIG. 13A shows a configuration similar to FIG. 8A, and FIG. 13B is a view of this configuration as viewed from above.

図13Bに示すように、グレーティング20に対する入射光、0次光L0、1次光L1が重なって見える。但し、2分割ディテクタ21に対して入射されるのは、1次光L1のみである。λ/2板31によってレーザビームの偏光状態が90°回転され、p偏光がs偏光とされてグレーティング20に入射される。図13Aに示すように、グレーティング20の溝が並ぶ方向と、2分割ディテクタ21のディテクタ21aおよび21bの配列方向とが一致するようになされる。   As shown in FIG. 13B, the incident light, the 0th-order light L0, and the first-order light L1 appear to overlap with the grating 20. However, only the primary light L1 is incident on the two-divided detector 21. The polarization state of the laser beam is rotated by 90 ° by the λ / 2 plate 31, and the p-polarized light is changed to s-polarized light and is incident on the grating 20. As shown in FIG. 13A, the direction in which the grooves of the grating 20 are arranged matches the arrangement direction of the detectors 21a and 21b of the two-divided detector 21.

次に、図14を参照して、この発明を適用できる外部共振器型半導体レーザの発振波長を判定する構成について説明する。図14の構成では、波長検出用にグレーティングを設ける一実施形態と異なり、チューナブルレーザ装置の内部で波長検出を行うものである。   Next, a configuration for determining the oscillation wavelength of an external cavity semiconductor laser to which the present invention can be applied will be described with reference to FIG. In the configuration of FIG. 14, the wavelength detection is performed inside the tunable laser device, unlike one embodiment in which a grating is provided for wavelength detection.

図14に示すように、レーザ40は、レーザダイオード41、コリメートレンズ42、グレーティング43、半透過ミラー44および2分割ディテクタ45を備えている。レーザダイオード41は、マルチモードのレーザ光を発光する。コリメートレンズ42は、レーザ光を平行光とする。なお、本明細書において、半透過ミラーの「半」の用語は、透過率50%を意味するものではなく、透過率が10%以下例えば5%のような少量の透過光を生じさせるミラーを意味する。   As shown in FIG. 14, the laser 40 includes a laser diode 41, a collimating lens 42, a grating 43, a semi-transmissive mirror 44, and a two-divided detector 45. The laser diode 41 emits multimode laser light. The collimating lens 42 converts the laser light into parallel light. In this specification, the term “half” of the semi-transmissive mirror does not mean a transmittance of 50%, but a mirror that generates a small amount of transmitted light with a transmittance of 10% or less, for example, 5%. means.

グレーティング43は、波長毎に異なる方向へ1次光を発生し、その内の特定の波長例えば410nmに対応した1次光がレーザダイオード41に戻るように、グレーティング43の角度が設定されている。その結果、レーザダイオード41内でその波長成分だけが大きくなり、シングルモードとなる。レーザダイオード41により発光されるレーザ光の大半は、1次光ではなく、0次光である。したがって、リットロー型と呼ばれる外部共振器型半導体レーザでは、グレーティング43の角度を変えることで発振波長を可変することができる。   The angle of the grating 43 is set so that the grating 43 generates primary light in a different direction for each wavelength, and primary light corresponding to a specific wavelength, for example, 410 nm returns to the laser diode 41. As a result, only the wavelength component in the laser diode 41 becomes large, and a single mode is set. Most of the laser light emitted by the laser diode 41 is not first-order light but zero-order light. Therefore, in an external resonator type semiconductor laser called a Littrow type, the oscillation wavelength can be varied by changing the angle of the grating 43.

図15は、波長とグレーティング43で反射された光の出射角の関係を示す特性の一例である。   FIG. 15 is an example of a characteristic showing the relationship between the wavelength and the emission angle of the light reflected by the grating 43.

半透過ミラー44は、グレーティング43で反射された0次光を所定の方向に反射するが、完全に光を反射せずに、一部の0次光を透過させる。2分割ディテクタ45が半透過ミラー44を透過した光が当たる位置に配置されている。   The semi-transmissive mirror 44 reflects the zero-order light reflected by the grating 43 in a predetermined direction, but transmits a part of the zero-order light without completely reflecting the light. The two-divided detector 45 is arranged at a position where the light transmitted through the semi-transmissive mirror 44 hits.

グレーティング43と半透過ミラー44とは、グレーティング43の反射面と半透過ミラー44の反射面とが所定の角度をなすように配置され、これらの反射面の延長線の交点を回転支点46となるように配置されている。このように、回転支点46を設定すると、グレーティング43および半透過ミラー44の角度を保持したまま、これらを回転させても、半透過ミラー44によって反射され、外部に出射されるレーザ光の方向が変わらないようにすることができる。   The grating 43 and the semi-transparent mirror 44 are arranged so that the reflection surface of the grating 43 and the reflection surface of the semi-transmission mirror 44 form a predetermined angle, and the intersection of the extension lines of these reflection surfaces becomes the rotation fulcrum 46. Are arranged as follows. As described above, when the rotation fulcrum 46 is set, the direction of the laser beam reflected by the semi-transmission mirror 44 and emitted to the outside even if the grating 43 and the semi-transmission mirror 44 are rotated while keeping the angles of the grating 43 and the semi-transmission mirror 44 is set. It can be kept unchanged.

グレーティング43の角度によってグレーティング43で反射されて半透過ミラー44に対して入射されるレーザ光の方向も変化する。その結果、グレーティング43の角度を変えると、2分割ディテクタ45に対する光の入射位置が矢印で示すように変化する。この変化を検出することによって、レーザ光の波長を検出することができる。   Depending on the angle of the grating 43, the direction of the laser beam reflected by the grating 43 and incident on the semi-transmissive mirror 44 also changes. As a result, when the angle of the grating 43 is changed, the incident position of the light with respect to the two-divided detector 45 changes as indicated by an arrow. By detecting this change, the wavelength of the laser beam can be detected.

すなわち、一実施形態と同様に、2分割ディテクタ45の二つのディテクタからの光電流AおよびBを以下の式にしたがって演算することによって位置を検出することができる。また、2分割ディテクタ45の代わりにPSDを使用しても良い。   That is, as in the embodiment, the position can be detected by calculating the photocurrents A and B from the two detectors of the two-divided detector 45 according to the following expression. Further, instead of the two-divided detector 45, PSD may be used.

位置(波長)=(A−B)/(A+B)   Position (wavelength) = (A−B) / (A + B)

光量=A+B   Light intensity = A + B

図16は、図14に示す構成のより具体的な構成を示す。グレーティング43および半透過ミラー44が保持部材48により保持され、グレーティング43および半透過ミラー44のそれぞれの反射面が常に所定の角度に保持される。保持部材48が支点46を中心として回転可能とされる。保持部材48の他の側のレバー48aが板バネ49による弾性が付与されると共に、ネジ50の回転によって弾性の方向に沿って変位可能とされている。したがって、ネジ50を回転させることによって、保持部材48を回転させることができ、レーザの波長を変化させることができる。   FIG. 16 shows a more specific configuration of the configuration shown in FIG. The grating 43 and the semi-transmissive mirror 44 are held by the holding member 48, and the reflecting surfaces of the grating 43 and the semi-transmissive mirror 44 are always held at a predetermined angle. The holding member 48 is rotatable about the fulcrum 46. The lever 48 a on the other side of the holding member 48 is given elasticity by the leaf spring 49 and can be displaced along the direction of elasticity by the rotation of the screw 50. Therefore, the holding member 48 can be rotated by rotating the screw 50, and the wavelength of the laser can be changed.

図17は、上述したレーザに対してこの発明を適用したさらに他の実施形態を示す。半透過ミラー44の透過光の光路中にアナモフィックプリズム47が挿入される。上述したように、アナモフィックプリズム47によって、透過光のスポットが楕円の長軸側が縮小される。その結果、2分割ディテクタ45における検出を正確に行うことが可能となる。アナモフィックプリズム47に代えて、円筒凸レンズ、凸レンズ等の光学素子を使用しても良い。   FIG. 17 shows still another embodiment in which the present invention is applied to the laser described above. An anamorphic prism 47 is inserted in the optical path of the transmitted light of the semi-transmissive mirror 44. As described above, the anamorphic prism 47 reduces the long axis side of the ellipse of the transmitted light spot. As a result, the detection by the two-divided detector 45 can be performed accurately. Instead of the anamorphic prism 47, an optical element such as a cylindrical convex lens or a convex lens may be used.

この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えばこの発明のレーザ装置をホログラムの記録再生以外の用途に利用することも可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment of the present invention, and various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the present invention. For example, the laser device of the present invention can be used for purposes other than hologram recording / reproduction.

ホログラム記録再生の光学系の一例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows an example of the optical system of hologram recording / reproducing. リットロー型レーザの構成を示す略線図ある。It is a basic diagram which shows the structure of a Littlow type | mold laser. リットロー型レーザの構成の具体的構成例を示す略線図ある。It is a basic diagram which shows the specific structural example of a structure of a Littlow type | mold laser. 外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の波長とレーザパワーの変化との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the wavelength of the laser beam inject | emitted from an external resonator type semiconductor laser, and the change of laser power. 外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光のモードのパターンを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the pattern of the mode of the laser beam inject | emitted from an external resonator type semiconductor laser. レーザ光の波長とレーザパワーの変化との関係をのこぎり波状に示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the wavelength of a laser beam, and the change of laser power in the shape of a sawtooth wave. 2分割フォトディテクタの受光面上に形成されるビームスポットを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the beam spot formed on the light-receiving surface of a 2 division | segmentation photodetector. この発明の一実施形態の説明に用いる略線図である。It is a basic diagram used for description of one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態に使用したアナモフィックプリズムを説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the anamorphic prism used for one Embodiment of this invention. この発明によるレーザ波長の制御方法を説明するための略線図である。It is a basic diagram for demonstrating the control method of the laser wavelength by this invention. この発明に使用できる1次元PSDを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the one-dimensional PSD which can be used for this invention. この発明の他の実施形態の説明に用いるビームスポットと検出素子の関係を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the relationship between the beam spot used for description of other embodiment of this invention, and a detection element. この発明の他の実施形態の説明に用いる略線図である。It is a basic diagram used for description of other embodiment of this invention. この発明を適用できる外部共振器型半導体レーザの他の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the other example of the external resonator type semiconductor laser which can apply this invention. 波長とグレーティングで反射された光の出射角の関係を示す特性の一例である。It is an example of the characteristic which shows the relationship between the wavelength and the outgoing angle of the light reflected by the grating. 図14に示す構成のより具体的な構成を示す。The more concrete structure of the structure shown in FIG. 14 is shown. この発明のさらに他の実施形態を示す略線図である。It is a basic diagram which shows other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・レーザ光源
2・・・レーザ光
9・・・空間変調器
10・・・信号光
15・・・レーザダイオード
16・・・コリメーターレンズ
17・・・グレーティング
19・・・レーザ
20・・・グレーティング(回折格子)
21・・・ディテクタ
26・・・ビームスプリッター
27・・・フォトディテクタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser light source 2 ... Laser light 9 ... Spatial modulator 10 ... Signal light 15 ... Laser diode 16 ... Collimator lens 17 ... Grating 19 ... Laser 20 ..Grating (diffraction grating)
21 ... Detector 26 ... Beam splitter 27 ... Photo detector

Claims (9)

半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザの構成のレーザ装置であって、
上記外部共振器型半導体レーザからの出射光が入射される回折格子と、
上記回折格子によって回折された1次光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
上記回折された1次光の楕円形状の長軸側を縮小する光学素子とを備え、
上記検出素子に対する上記光スポットの位置変化から上記外部共振器型半導体レーザからの出射光の波長を判定するようにしたレーザ装置。
A laser device having a configuration of an external cavity semiconductor laser including a semiconductor laser,
A diffraction grating on which light emitted from the external cavity semiconductor laser is incident;
A detection element for detecting a change in position of the light spot of the primary light diffracted by the diffraction grating;
An optical element for reducing the major axis side of the elliptical shape of the diffracted primary light,
A laser apparatus for determining a wavelength of light emitted from the external resonator type semiconductor laser from a change in position of the light spot with respect to the detection element.
請求項1において、
上記判定された波長に対応して、上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、上記半導体レーザを駆動するレーザ装置。
In claim 1,
A laser apparatus for driving the semiconductor laser so that the laser power of the laser light emitted from the external resonator type semiconductor laser to the outside does not become a power with a disturbed oscillation spectrum corresponding to the determined wavelength.
請求項1において、
上記光学素子がアナモフィックプリズムであることを特徴とするレーザ装置。
In claim 1,
A laser apparatus, wherein the optical element is an anamorphic prism.
ホログラム記録媒体に対して波長多重によってデータを記録または再生するホログラム装置において、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザを光源として備え、
上記外部共振器型半導体レーザからの出射光が入射される回折格子と、
上記回折格子によって回折された1次光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
上記回折された1次光の楕円形状の長軸側を縮小する光学素子とを備え、
上記検出素子に対する上記光スポットの位置変化から上記外部共振器型半導体レーザからの出射光の波長を判定するようにしたホログラム装置。
In a hologram apparatus for recording or reproducing data by wavelength multiplexing to a hologram recording medium,
An external cavity type semiconductor laser including a semiconductor laser is provided as a light source,
A diffraction grating on which light emitted from the external cavity semiconductor laser is incident;
A detection element for detecting a change in position of the light spot of the primary light diffracted by the diffraction grating;
An optical element for reducing the major axis side of the elliptical shape of the diffracted primary light,
A hologram apparatus configured to determine the wavelength of emitted light from the external resonator type semiconductor laser from a change in position of the light spot with respect to the detection element.
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザのレーザ波長検出方法であって、
上記外部共振器型半導体レーザからの出射光を回折格子に入射させ、
上記回折格子に回折された1次光を光スポットの位置変化を検出素子によって検出し、
光学素子によって、上記回折された1次光のの楕円形状の長軸側を縮小し、
上記検出素子に対する上記スポットの位置変化から上記外部共振器型半導体レーザからの出射光の波長を判定するレーザ波長検出方法。
A laser wavelength detection method for an external cavity semiconductor laser including a semiconductor laser,
The light emitted from the external cavity semiconductor laser is incident on the diffraction grating,
The primary element diffracted by the diffraction grating detects a change in the position of the light spot by a detection element,
By the optical element, the major axis side of the elliptical shape of the diffracted primary light is reduced,
A laser wavelength detection method for determining a wavelength of emitted light from the external resonator type semiconductor laser from a change in position of the spot with respect to the detection element.
マルチモードのレーザ光を発生するレーザ光源と、
上記レーザ光源からのレーザ光の内で、0次光を上記レーザ光源以外の所定の方向に反射し、1次光を上記レーザ光源側に反射する回折格子と、
上記回折格子で反射された0次光を所定の方向に反射させると共に、上記回折格子で反射された0次光の一部を透過させる第1の光学素子と、
上記第1の光学素子の透過光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
上記回折された1次光の楕円形状の長軸側を縮小する第2の光学素子とを備え、
上記検出素子に対する上記光スポットの位置変化から上記回折格子で反射された0次光の波長を判定するようにしたレーザ装置。
A laser light source for generating multimode laser light;
Of the laser light from the laser light source, a diffraction grating that reflects zero-order light in a predetermined direction other than the laser light source and reflects primary light to the laser light source side;
A first optical element that reflects the zero-order light reflected by the diffraction grating in a predetermined direction and transmits a part of the zero-order light reflected by the diffraction grating;
A detection element for detecting a change in position of the light spot of the transmitted light of the first optical element;
A second optical element for reducing the major axis side of the elliptical shape of the diffracted primary light,
A laser device that determines the wavelength of the zero-order light reflected by the diffraction grating from a change in position of the light spot with respect to the detection element.
請求項6において、
上記回折格子と上記第1の光学素子のそれぞれの反射面がなす角度を一定に維持しつつ、上記回折格子と上記第1の光学素子のそれぞれの反射面の延長線が交わる箇所を支点として回転可能に構成されたレーザ装置。
In claim 6,
Rotating around the point where the extension line of each reflection surface of the diffraction grating and the first optical element intersects while maintaining the angle formed by the reflection surface of the diffraction grating and the first optical element constant. Laser device configured to be possible.
ホログラム記録媒体に対して波長多重によってデータを記録または再生するホログラム装置において、
マルチモードのレーザ光を発生するレーザ光源と、
上記レーザ光源からのレーザ光の内で、0次光を上記レーザ光源以外の所定の方向に反射し、1次光を上記レーザ光源側に反射する回折格子と、
上記回折格子で反射された0次光を所定の方向に反射させると共に、上記回折格子で反射された0次光の一部を透過させる第1の光学素子と、
上記第1の光学素子の透過光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
上記回折された1次光の楕円形状の長軸側を縮小する第2の光学素子とを備え、
上記検出素子に対する上記光スポットの位置変化から上記回折格子で反射された0次光の波長を判定するようにしたレーザ装置を光源として有するホログラム装置。
In a hologram apparatus for recording or reproducing data by wavelength multiplexing to a hologram recording medium,
A laser light source for generating multimode laser light;
Of the laser light from the laser light source, a diffraction grating that reflects zero-order light in a predetermined direction other than the laser light source and reflects primary light to the laser light source side;
A first optical element that reflects the zero-order light reflected by the diffraction grating in a predetermined direction and transmits a part of the zero-order light reflected by the diffraction grating;
A detection element for detecting a change in position of the light spot of the transmitted light of the first optical element;
A second optical element for reducing the major axis side of the elliptical shape of the diffracted primary light,
A hologram apparatus having, as a light source, a laser apparatus that determines the wavelength of zero-order light reflected by the diffraction grating from a change in position of the light spot with respect to the detection element.
マルチモードのレーザ光を発生し、
回折格子によって、上記レーザ光の内で、0次光を光源以外の所定の方向に反射し、1次光を上記光源側に反射し、
第1の光学素子によって、上記回折格子で反射された0次光を所定の方向に反射させると共に、上記回折格子で反射された0次光の一部を透過させ、
検出素子によって、上記第1の光学素子の透過光の光スポットの位置変化を検出し、
第2の光学素子によって、上記回折された1次光の楕円形状の長軸側を縮小し、
上記検出素子に対する上記光スポットの位置変化から上記回折格子で反射された0次光の波長を判定するようにしたレーザ波長検出方法。
Generate multimode laser light,
The diffraction grating reflects zero-order light in a predetermined direction other than the light source in the laser light, reflects primary light to the light source side,
The first optical element reflects zero-order light reflected by the diffraction grating in a predetermined direction, and transmits a part of the zero-order light reflected by the diffraction grating,
By detecting the position change of the light spot of the transmitted light of the first optical element by the detection element,
The second optical element reduces the major axis side of the elliptical shape of the diffracted primary light,
A laser wavelength detection method for determining a wavelength of zero-order light reflected by the diffraction grating from a change in position of the light spot with respect to the detection element.
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