JP2008177470A - Wavelength determination equipment and laser equipment - Google Patents

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Hiroyuki Oka
宏幸 岡
Tetsuo Kamiyama
徹男 上山
Takahiro Miyake
隆浩 三宅
Hiroaki Iwasaki
宏明 岩崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide small and low-cost wavelength determination equipment and laser equipment having the wavelength determination equipment. <P>SOLUTION: The wavelength determination equipment has an optical element 22 and a photodetector 23 for detecting interference light. The optical element 22 includes a primary reflective part (reflector 12) and a secondary reflective part (backside 2E) that reflect incident light, and makes the lights reflected from the primary and secondary reflective parts interfere with each other to produce interference light. The reflector 12 has multiple reflecting surfaces (front surfaces 2A to 2D) whose distances from the backside 2E are different from each other. Each of the front surfaces 2A to 2D is in parallel to the backside 2E. When forming an optical element 22, this will enable the number of constitutional members to become fewer, and the front surfaces 2A to 2D and the backside 2E to be easily formed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は波長判定装置、および、レーザ装置に関し、より特定的には、外部共振型レーザ装置の発振モードを安定化するための波長判定装置、および、その波長判定装置を備えるレーザ装置に関する。   The present invention relates to a wavelength determination device and a laser device, and more particularly to a wavelength determination device for stabilizing an oscillation mode of an external resonance laser device and a laser device including the wavelength determination device.

ホログラフィーを使ってデータを記録するホログラム記録装置の研究開発が進められている。   Research and development of hologram recording devices that record data using holography is ongoing.

ホログラム記録装置では、変調された(データが重畳された)信号光、および、変調されない参照光の2つをレーザ光から生成し、これらをホログラム記録媒体の同一場所に照射する。これにより、ホログラム記録媒体上で信号光と参照光とが干渉して照射点に回折格子(ホログラム)が形成される。その結果、ホログラム記録媒体にデータが記録される。   In the hologram recording device, modulated signal light (with data superimposed) and unmodulated reference light are generated from laser light, and these are irradiated to the same location on the hologram recording medium. Thereby, the signal light and the reference light interfere on the hologram recording medium, and a diffraction grating (hologram) is formed at the irradiation point. As a result, data is recorded on the hologram recording medium.

記録済みのホログラム記録媒体に参照光を照射することで、記録時に形成された回折格子から回折光(再生光)が発生する。この再生光は、記録時の信号光に重畳されたデータを含んでいるので、これを受光素子で受光することで記録された信号を再生できる。   By irradiating the recorded hologram recording medium with reference light, diffracted light (reproduced light) is generated from the diffraction grating formed during recording. Since the reproduction light includes data superimposed on the signal light at the time of recording, the recorded signal can be reproduced by receiving the data with a light receiving element.

ホログラム記録再生用の光源には、たとえばガスレーザ、SHG(Second Harmonic Generation)レーザ等のように、極めてコヒーレンシーのよいシングルモードのレーザ光源が必要とされる。通常のレーザダイオードはマルチモードのため、ホログラム記録再生用光源としてはコヒーレンシーの点で不十分である。しかしながら、レーザダイオードを含む外部共振型レーザを構成すれば、コヒーレンシーの良好なホログラム記録再生用の光源を実現することができる。このため、小型・省電力であるブルーレーザダイオードを用いた外部共振器型半導体レーザもホログラム光源として利用できるようになる。   A hologram recording / reproducing light source requires a single-mode laser light source with extremely good coherency, such as a gas laser or a SHG (Second Harmonic Generation) laser. Since a normal laser diode is a multimode, it is not sufficient as a light source for hologram recording and reproduction in terms of coherency. However, if an external resonant laser including a laser diode is configured, a light source for hologram recording / reproduction with good coherency can be realized. Therefore, an external resonator type semiconductor laser using a blue laser diode that is small and power-saving can be used as a hologram light source.

レーザ光をホログラム記録に用いる時に重要なことは波長の再現性である。ホログラム記録媒体の温度変化による体積変化に合わせて、最適な波長で情報記録および再生を行なうことが可能であることが好ましい。特に、波長を変えて情報を記録する波長多重を行なう際には、出力光の波長を意図した長さに制御しなくてはならない。波長多重を行なう場合には、たとえば波長可変型の外部共振器レーザを用いることができる。   What is important when laser light is used for hologram recording is wavelength reproducibility. It is preferable that information recording and reproduction can be performed at an optimum wavelength in accordance with a volume change due to a temperature change of the hologram recording medium. In particular, when performing wavelength multiplexing for recording information by changing the wavelength, the wavelength of the output light must be controlled to the intended length. When wavelength multiplexing is performed, for example, a wavelength variable type external resonator laser can be used.

外部共振器レーザにおける外部共振器には、たとえばリトロー(Littrow)型がある。このような外部共振器では、まず、レーザダイオードから出射されたレーザビームがコリメートレンズにより平行光となり、反射型の回折格子に照射される。回折格子で反射された光ビームは、0次光と1次光とに分離される。1次光は、来た光路をそのまま通ってレーザダイオードに帰還する。   As an external resonator in the external resonator laser, for example, there is a Littrow type. In such an external resonator, first, a laser beam emitted from a laser diode is converted into parallel light by a collimating lens, and is irradiated onto a reflective diffraction grating. The light beam reflected by the diffraction grating is separated into zero-order light and first-order light. The primary light passes through the incoming optical path as it is and returns to the laser diode.

レーザダイオードに戻るレーザビームにより、レーザダイオードと反射型回折格子とを含む外部共振器レーザが構成される。レーザダイオードは反射型回折格子の格子形状、および、反射型回折格子とレーザダイオードとの距離で決まる波長で発振する。   The laser beam returning to the laser diode constitutes an external cavity laser including the laser diode and the reflective diffraction grating. The laser diode oscillates at a wavelength determined by the grating shape of the reflective diffraction grating and the distance between the reflective diffraction grating and the laser diode.

このような光源の波長を判定する手段がたとえば特開2005−340783号公報(特許文献1)に開示される。特開2005−340783号公報では、簡単な構造で波長を判定することが可能な波長判定装置、およびその波長判定装置による波長判定方法を開示する。   A means for determining the wavelength of such a light source is disclosed in, for example, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-340783 (Patent Document 1). Japanese Patent Laid-Open No. 2005-340783 discloses a wavelength determination device that can determine a wavelength with a simple structure, and a wavelength determination method using the wavelength determination device.

図16は、特開2005−340783号公報に開示される波長判定装置の構成を説明する図である。図16を参照して、レーザ装置150は、外部共振器型半導体レーザ110と、外部共振器型半導体レーザ110の発振波長を判定する波長判定装置120とを含む。波長判定装置120は、ビームスプリッタ121と、オプティカルウェッジ122と、光検出器123と、レーザ制御部130とを含む。レーザ制御部130は、光検出器123の出力に基づき外部共振器型半導体レーザ110の発振波長を判定して、発振波長を制御する。   FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of a wavelength determination device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-340783. Referring to FIG. 16, laser device 150 includes an external resonator type semiconductor laser 110 and a wavelength determination device 120 that determines the oscillation wavelength of external resonator type semiconductor laser 110. The wavelength determination device 120 includes a beam splitter 121, an optical wedge 122, a photodetector 123, and a laser control unit 130. The laser control unit 130 determines the oscillation wavelength of the external resonator type semiconductor laser 110 based on the output of the photodetector 123 and controls the oscillation wavelength.

図17は、図16に示す外部共振器型半導体レーザ110の構成を説明する図である。図17を参照して、外部共振器型半導体レーザ110は、レーザダイオード101と、コリメートレンズ102と、回折格子103とを含む。レーザダイオード101は、マルチモードのレーザ光を発光し、たとえば405nm程度のブルーのレーザ光を発光する。   FIG. 17 is a diagram illustrating the configuration of the external cavity semiconductor laser 110 shown in FIG. Referring to FIG. 17, external resonator type semiconductor laser 110 includes a laser diode 101, a collimating lens 102, and a diffraction grating 103. The laser diode 101 emits multimode laser light, for example, blue laser light of about 405 nm.

コリメートレンズ102は、レーザダイオード101により発光されたレーザ光を平行光にする。回折格子103は、レーザダイオード101からのレーザ光を受けて、所定の方向へ0次光L0を発生するとともに、波長ごとに異なる方向へ1次光L1a,L1b,L1kを発生する。回折格子103とレーザダイオード101との間の角度は、1次光L1a,L1b,L1kのうち特定波長(たとえば405nm)の1次光L1kだけがレーザダイオード101に戻るように設定されている。これにより、レーザダイオード101内でその波長成分だけが増幅される。その結果、レーザダイオード101のモードはシングルモードになる。   The collimating lens 102 converts the laser light emitted from the laser diode 101 into parallel light. The diffraction grating 103 receives the laser light from the laser diode 101, generates 0th-order light L0 in a predetermined direction, and generates primary light L1a, L1b, L1k in different directions for each wavelength. The angle between the diffraction grating 103 and the laser diode 101 is set so that only the primary light L1k having a specific wavelength (for example, 405 nm) returns to the laser diode 101 among the primary lights L1a, L1b, and L1k. Thereby, only the wavelength component is amplified in the laser diode 101. As a result, the mode of the laser diode 101 becomes a single mode.

図18は、図16の外部共振器型半導体レーザ110から出力されるレーザ光のパワーと波長との関係を示す図である。図18において、グラフの横軸はレーザパワー(単位:mW)を示し、グラフの縦軸は波長(単位:nm)を示す。図18のグラフは、レーザパワーが増加するのに伴いレーザ光の波長が概ねノコギリ状に変化することを示す。   FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the power and wavelength of laser light output from the external cavity semiconductor laser 110 of FIG. In FIG. 18, the horizontal axis of the graph indicates laser power (unit: mW), and the vertical axis of the graph indicates wavelength (unit: nm). The graph of FIG. 18 shows that the wavelength of the laser light changes in a generally sawtooth shape as the laser power increases.

外部共振器型半導体レーザ110では、レーザパワーの増加に伴って出射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レーザ光の波長が急激に小さくなるモードホップの領域(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)とが存在する。2つのモードホップ領域が併存することで、レーザ光の波長は、レーザパワーの増加にともない、ある程度離散的に推移する。   In the external cavity semiconductor laser 110, the external cavity mode hop region where the wavelength of the emitted laser light gradually increases as the laser power increases and the wavelength of the laser light sharply increases when the laser power increases. Mode hop region (mode hop region by a laser chip in a semiconductor laser). Since the two mode hop regions coexist, the wavelength of the laser light changes discretely to some extent as the laser power increases.

レーザチップによるモードホップは0.04nm程度となるので、良好なホログラム記録が不可能となる。レーザチップによるモードホップが生じた状態は「マルチモード」あるいは、「使用不可モード」とも呼ばれる。レーザ装置150では、この「使用不可モード」で外部共振器型半導体レーザ110が発振しているか否かを検知する必要がある。さらにレーザ装置150では、レーザチップによるモードホップ領域を効果的に排除できるよう外部共振器型半導体レーザ110の発振波長を制御して発振波長を安定化させる必要がある。   Since the mode hop by the laser chip is about 0.04 nm, good hologram recording is impossible. The state in which the mode hop is caused by the laser chip is also referred to as “multi-mode” or “unusable mode”. The laser device 150 needs to detect whether or not the external resonator type semiconductor laser 110 is oscillating in this “unusable mode”. Further, in the laser device 150, it is necessary to stabilize the oscillation wavelength by controlling the oscillation wavelength of the external cavity semiconductor laser 110 so that the mode hop region due to the laser chip can be effectively excluded.

波長判定装置120では、外部共振器型半導体レーザ110の出射光の一部を受光するオプティカルウェッジ122を用いて、波長変化に対し縞が移動する干渉縞パターンを光検出器123上に生成することにより発振波長判定を行なっている。   In the wavelength determination device 120, an interference fringe pattern in which the fringe moves with respect to the wavelength change is generated on the photodetector 123 using the optical wedge 122 that receives a part of the light emitted from the external cavity semiconductor laser 110. The oscillation wavelength is determined by

図19は、光検出器123の配置を詳細に説明する図である。図19において、レーザ光の波長が405nm,405.04nmの場合の干渉縞の強度分布をそれぞれP405,P405.04で表わす。図19に示すように、光検出器123は、各々が少なくとも2つの受光位置で光を検出する受光素子123D,123Eを含む。受光素子123Dは検出信号DA,DBを出力し、受光素子123Eは検出信号EA,EBを出力する。波長判定時には検出信号DA,DBの差分値(DA−DB)および検出信号EA,EBの差分値(EA−EB)が求められ、これらの差分値に基づいてレーザ光の波長の判定が行なわれる。   FIG. 19 is a diagram for explaining the arrangement of the photodetectors 123 in detail. In FIG. 19, the intensity distribution of the interference fringes when the wavelength of the laser beam is 405 nm and 405.04 nm is represented by P405 and P405.04, respectively. As shown in FIG. 19, the photodetector 123 includes light receiving elements 123D and 123E that each detect light at at least two light receiving positions. The light receiving element 123D outputs detection signals DA and DB, and the light receiving element 123E outputs detection signals EA and EB. At the time of wavelength determination, a difference value (DA-DB) between the detection signals DA and DB and a difference value (EA-EB) between the detection signals EA and EB are obtained, and the wavelength of the laser beam is determined based on these difference values. .

例えば、図19に示すように、波長405nmの光と波長405.04nmの光とでは位相が互いに逆になる。波長405nmの光と波長405.04nmの光とが混在する状態では光強度が平均化されることより干渉縞ははっきりと現れない。このような状態では検出信号の差分値である(DA−DB)および(EA−EB)はほぼ0となる。   For example, as shown in FIG. 19, the phase of light with a wavelength of 405 nm is opposite to that of light with a wavelength of 405.04 nm. In a state where light with a wavelength of 405 nm and light with a wavelength of 405.04 nm are mixed, interference fringes do not appear clearly because the light intensity is averaged. In such a state, the detection signal difference values (DA-DB) and (EA-EB) are substantially zero.

一方、受光素子の配置によるものの、外部共振器型半導体レーザが出射する光の波長範囲(波長405nmと波長405.04nmとの間)の中に検出信号の差分値がほぼ0となる波長が存在する可能性がある。このため、検出信号の差分値が0になった場合には、その理由がレーザ光の波長変化により干渉縞が移動したためか、逆相のレーザ光の混在によりコントラストが低下したためかを判別できないことが起こり得る。   On the other hand, although depending on the arrangement of the light receiving elements, there is a wavelength where the difference value of the detection signal is almost 0 in the wavelength range of light emitted from the external cavity semiconductor laser (between the wavelength 405 nm and the wavelength 405.04 nm). there's a possibility that. For this reason, when the difference value of the detection signal becomes 0, it cannot be determined whether the reason is that the interference fringe has moved due to the change in the wavelength of the laser beam or the contrast has decreased due to the mixture of laser beams having opposite phases. Can happen.

このような問題点を解決するため、従来の波長検出装置は、各々が、少なくとも2つの受光位置で光を検出する複数の受光素子を備える。複数の受光素子の各々では、2つの受光位置の間隔が反射光の強度変化の周期の1/4以下となるように設定される。また、受光素子ごとに2つの検出信号の差分値が異なるように、複数の受光素子が配置される。   In order to solve such a problem, each conventional wavelength detection device includes a plurality of light receiving elements that detect light at at least two light receiving positions. In each of the plurality of light receiving elements, the interval between the two light receiving positions is set to be ¼ or less of the period of the intensity change of the reflected light. In addition, a plurality of light receiving elements are arranged so that the difference value between the two detection signals is different for each light receiving element.

特開2006−10499号公報(特許文献2)は、干渉縞を生成する反射手段の構成例を開示する。図20は、特開2006−10499号公報に開示される反射手段の構成を説明する図である。図20を参照して、反射手段は傾けて重ねられた2枚のガラス140により構成される。この反射手段はいわばオプティカルウェッジの代用品である。
特開2005−340783号公報 特開2006−10499号公報
Japanese Patent Laying-Open No. 2006-10499 (Patent Document 2) discloses a configuration example of a reflection unit that generates interference fringes. FIG. 20 is a diagram for explaining the configuration of the reflecting means disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-10499. Referring to FIG. 20, the reflecting means is composed of two pieces of glass 140 that are inclined and stacked. This reflection means is a substitute for an optical wedge.
JP-A-2005-340783 JP 2006-10499 A

図16から図20に示す従来例では、オプティカルウェッジの反射光を検出する少なくとも2つの2分割ディテクタを用いて波長判定が行なわれる。2つの検出信号の差分値が各2分割ディテクタで異なるように設定するためには、オプティカルウェッジのウェッジ角度の公差を厳しく制限する必要がある。この理由は干渉縞の周期がオプティカルウェッジのウェッジ角度の公差により影響を受けるためである。   In the conventional examples shown in FIGS. 16 to 20, wavelength determination is performed using at least two two-divided detectors that detect the reflected light of the optical wedge. In order to set the difference value of the two detection signals to be different for each of the two-divided detectors, it is necessary to strictly limit the tolerance of the wedge angle of the optical wedge. This is because the period of interference fringes is affected by the tolerance of the wedge angle of the optical wedge.

たとえば2つの2分割ディテクタの間隔を光強度変化の周期の1/4に設定する場合について考える。光検出器の受光面積を大きくするとともに受光位置の間隔を大きくする(言い換えると干渉縞の周期を大きくする)必要があるために、たとえば周期を124μmに設定しなければならないとする。この場合には必要なウェッジ角度は0.05°となる。10%の周期誤差を許容した場合にはウェッジ角度の公差が±0.005°と極めて小さくなるので、このような仕様を満たすオプティカルウェッジを製作することが困難になるという問題がある。   For example, consider a case where the interval between two two-divided detectors is set to ¼ of the light intensity change period. It is necessary to increase the light receiving area of the photodetector and to increase the interval between the light receiving positions (in other words, to increase the period of the interference fringes). For example, the period must be set to 124 μm. In this case, the necessary wedge angle is 0.05 °. When a 10% periodic error is allowed, the tolerance of the wedge angle becomes as small as ± 0.005 °, which makes it difficult to manufacture an optical wedge that satisfies such specifications.

あるいは、ウェッジ角度公差は大きくても良いが干渉縞の周期の変化に合わせて2分割ディテクタの形状を調整したり、配置の際の位置を調整したりするという方法が考えられる。しかし、この方法の場合には調整工程が複雑となるという問題がある。   Alternatively, although the wedge angle tolerance may be large, a method of adjusting the shape of the two-divided detector according to the change in the period of the interference fringes or adjusting the position at the time of arrangement can be considered. However, this method has a problem that the adjustment process becomes complicated.

また、特開2006−10499号公報では、2枚のガラスを傾けて重ねたものをオプティカルウェッジの代用として用いる案が提案されている。しかしながら2枚のガラスの角度を高精度で調整する必要があるため、製作が困難となる。また、経時変化により2枚のガラスの間隔や傾きが変化する可能性が高いため、信頼性が低くなるという問題がある。   Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-10499 proposes a plan in which two pieces of glass that are inclined and stacked are used as a substitute for an optical wedge. However, since it is necessary to adjust the angle of two glass sheets with high precision, manufacture becomes difficult. In addition, there is a high possibility that the interval or inclination between the two glasses changes due to a change with time, and thus there is a problem that the reliability is lowered.

本発明は上記課題の解決を目的としてなされたものであり、その目的は、小型かつ低コストな波長判定装置、および、その波長判定装置を備えるレーザ装置を提供することである。   The present invention has been made for the purpose of solving the above problems, and an object of the present invention is to provide a compact and low-cost wavelength determination device and a laser device including the wavelength determination device.

本発明は要約すれば、波長判定装置であって、光学素子を備える。光学素子は、入射光を反射させる第1および第2の反射部を含み、第1の反射部からの反射光と第2の反射部からの反射光とを干渉させて干渉光を生じさせる。第1の反射部は、第2の反射部からの距離が互いに異なる複数の反射面を有する。波長判定装置は、干渉光を検出する光検出器と、光検出器の検出結果に基づいて、入射光の波長を判定する判定部とをさらに備える。   In summary, the present invention is a wavelength determination device including an optical element. The optical element includes first and second reflecting portions that reflect incident light, and causes interference light to be generated by causing the reflected light from the first reflecting portion and the reflected light from the second reflecting portion to interfere with each other. The first reflecting portion has a plurality of reflecting surfaces whose distances from the second reflecting portion are different from each other. The wavelength determination device further includes a photodetector that detects the interference light, and a determination unit that determines the wavelength of the incident light based on the detection result of the photodetector.

好ましくは、第2の反射部は、平面状に形成される。複数の反射面の各々は、第2の反射部に平行である。   Preferably, the second reflecting portion is formed in a planar shape. Each of the plurality of reflecting surfaces is parallel to the second reflecting portion.

より好ましくは、光学素子は、平行な2つの表面を有する基板を含む。第1の反射部は、2つの表面の一方に、複数の平板を重ねることにより形成される。   More preferably, the optical element includes a substrate having two parallel surfaces. The first reflecting portion is formed by overlapping a plurality of flat plates on one of the two surfaces.

より好ましくは、第1の反射部は、平行な2つの表面を有する基板をエッチングすることにより形成される。   More preferably, the first reflecting portion is formed by etching a substrate having two parallel surfaces.

より好ましくは、光学素子は、平行な2つの表面を有する基板を含む。第1の反射部は、2つの表面の一方に、複数の薄膜を積層することにより形成される。   More preferably, the optical element includes a substrate having two parallel surfaces. The first reflecting portion is formed by laminating a plurality of thin films on one of the two surfaces.

好ましくは、複数の反射面に垂直な方向から見た場合には、複数の反射面は、任意の二次元形状を形成する。光検出器は、複数の反射面に対応してそれぞれ設けられ、対応する反射面からの反射光を受ける複数の受光素子を含む。   Preferably, when viewed from a direction perpendicular to the plurality of reflection surfaces, the plurality of reflection surfaces form an arbitrary two-dimensional shape. The photodetector includes a plurality of light receiving elements that are respectively provided corresponding to the plurality of reflection surfaces and receive the reflected light from the corresponding reflection surfaces.

好ましくは、mを整数とすると、複数の反射面のうちの第1の反射面と第2の反射部との光路差は、複数の反射面のうちの第2の反射面と第2の反射部との光路差に対して、入射光の波長のm/4倍だけ異なる。   Preferably, when m is an integer, the optical path difference between the first reflecting surface and the second reflecting portion of the plurality of reflecting surfaces is the second reflecting surface and the second reflecting surface among the plurality of reflecting surfaces. It differs by m / 4 times the wavelength of the incident light with respect to the optical path difference with the part.

より好ましくは、複数の反射面は、第1から第4の反射面を含む。光検出器は、第1から第4の反射面に対応してそれぞれ設けられ、対応する反射面からの反射光を受ける第1から第4の受光素子を含む。判定部は、第1から第4の受光素子からそれぞれ出力される第1から第4の信号のうち、強度が最も大きい信号に基づいて、入射光の波長を判定する。   More preferably, the plurality of reflection surfaces include first to fourth reflection surfaces. The photodetector includes first to fourth light receiving elements which are provided corresponding to the first to fourth reflecting surfaces, respectively, and receive the reflected light from the corresponding reflecting surfaces. The determination unit determines the wavelength of the incident light based on the signal having the highest intensity among the first to fourth signals output from the first to fourth light receiving elements, respectively.

より好ましくは、光検出器は、複数の反射面に対応してそれぞれ設けられ、対応する反射面からの反射光を受ける複数の受光素子を含む。判定部は、複数の受光素子からそれぞれ出力される複数の信号のうち、強度が最も大きい信号と、干渉光の強度のピーク値の半値との差分に基づいて、入射光の波長を判定する。   More preferably, the photodetector includes a plurality of light receiving elements which are respectively provided corresponding to the plurality of reflection surfaces and receive the reflected light from the corresponding reflection surfaces. The determination unit determines the wavelength of the incident light based on the difference between the signal having the highest intensity among the plurality of signals output from the plurality of light receiving elements and the half value of the peak value of the interference light intensity.

さらに好ましくは、複数の反射面の個数は、2または3である。
本発明の他の局面に従うと、レーザ装置であって、上述のいずれかに記載の波長判定装置と、入射光を発生させるレーザ光源とを備える。
More preferably, the number of the plurality of reflecting surfaces is 2 or 3.
According to another aspect of the present invention, a laser device includes any one of the wavelength determination devices described above and a laser light source that generates incident light.

好ましくは、レーザ光源は、外部共振器型半導体レーザである。   Preferably, the laser light source is an external cavity semiconductor laser.

本発明によれば、小型かつ低コストな波長判定装置を実現することができる。   According to the present invention, a small and low-cost wavelength determination device can be realized.

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[全体構成]
図1は、本発明の実施の形態によるレーザ装置50の概略的な構成を示す図である。図1を参照して、レーザ装置50は、外部共振器型半導体レーザ10と、波長判定装置20と、レーザ制御部30とを含む。
[overall structure]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser apparatus 50 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, laser device 50 includes an external resonator type semiconductor laser 10, a wavelength determination device 20, and a laser control unit 30.

図2は、図1の外部共振器型半導体レーザ10の構成を示す図である。図2を参照して、外部共振器型半導体レーザ10は、レーザダイオード1と、コリメートレンズ2と、回折格子3とを含む。   FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the external cavity semiconductor laser 10 of FIG. Referring to FIG. 2, external resonator type semiconductor laser 10 includes a laser diode 1, a collimating lens 2, and a diffraction grating 3.

レーザダイオード1は、マルチモードのレーザ光を発光し、たとえば405nm程度のブルーのレーザ光を発光する。コリメートレンズ2は、レーザダイオード1により発光されたレーザ光を平行光にする。回折格子3は、レーザダイオード1からのレーザ光を受けて、所定の方向へ0次光L0を発生するとともに、波長ごとに異なる方向へ1次光L1a,L1b,L1kを発生する。回折格子3とレーザダイオード1との間の角度は、1次光L1a,L1b,L1kのうち特定波長(たとえば405nm)の1次光L1kだけがレーザダイオード1に戻るように設定されている。これにより、レーザダイオード1内でその波長成分だけが増幅される。その結果、レーザダイオード1のモードはシングルモードになる。   The laser diode 1 emits multimode laser light, for example, blue laser light of about 405 nm. The collimating lens 2 converts the laser light emitted from the laser diode 1 into parallel light. The diffraction grating 3 receives the laser light from the laser diode 1 and generates 0th-order light L0 in a predetermined direction and also generates primary light L1a, L1b, and L1k in different directions for each wavelength. The angle between the diffraction grating 3 and the laser diode 1 is set so that only the primary light L1k having a specific wavelength (eg, 405 nm) out of the primary lights L1a, L1b, and L1k returns to the laser diode 1. As a result, only the wavelength component is amplified in the laser diode 1. As a result, the mode of the laser diode 1 becomes a single mode.

図1に戻り、波長判定装置20は、ハーフミラー21と、光学素子22と、光検出器23と、波長判定部24とを含む。ハーフミラー21は外部共振器型半導体レーザ10からの出射光(例えば405nm程度のブルーのレーザ光)の一部の光LIを光学素子22の方向へ反射する。外部共振器型半導体レーザ10からの出射光のうちハーフミラー21を透過した光LTはレーザ装置50からの出射光となる。   Returning to FIG. 1, the wavelength determination device 20 includes a half mirror 21, an optical element 22, a photodetector 23, and a wavelength determination unit 24. The half mirror 21 reflects a part of the light LI of the light emitted from the external cavity semiconductor laser 10 (for example, blue laser light of about 405 nm) in the direction of the optical element 22. Of the light emitted from the external cavity semiconductor laser 10, the light LT that has passed through the half mirror 21 becomes light emitted from the laser device 50.

光学素子22は光LIを受けて干渉光を発生させる。干渉光は光検出器23上の所定の位置を照射する。光検出器23は、干渉光を検出する。波長判定部24は光検出器23による干渉光の検出結果に基づいて、外部共振器型半導体レーザ10の発振波長を判定する。詳細は後述するが、外部共振器型半導体レーザ10はシングルモードとマルチモードとのいずれかのモードで発振する。本実施の形態において「発振波長の判定」とは、発振モードがシングルモードとマルチモードとのいずれかを判定することである。   The optical element 22 receives the light LI and generates interference light. The interference light irradiates a predetermined position on the photodetector 23. The photodetector 23 detects interference light. The wavelength determination unit 24 determines the oscillation wavelength of the external resonator type semiconductor laser 10 based on the detection result of the interference light by the photodetector 23. Although details will be described later, the external cavity semiconductor laser 10 oscillates in either a single mode or a multimode. In the present embodiment, “determination of the oscillation wavelength” is to determine whether the oscillation mode is a single mode or a multimode.

レーザ制御部30は、波長判定部24の判定結果に基づいて外部共振器型半導体レーザ10の発振波長を制御する。   The laser control unit 30 controls the oscillation wavelength of the external resonator type semiconductor laser 10 based on the determination result of the wavelength determination unit 24.

図3は、図1の光学素子22の構成を詳細に示す図である。なお、図3のX方向、Y方向、およびZ方向は、図1のX方向、Y方向、Z方向とそれぞれ同一である。図3を参照して、光学素子22は、光を反射させる反射部12を有する。反射部12は、反射面である表面2A〜2Dを有する。表面2A,2Bは段差部2F1により接続される。同様に表面2B,2Cは段差部2F2により接続され、表面2C,2Dは段差部2F3により接続される。   FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the optical element 22 of FIG. 1 in detail. Note that the X direction, Y direction, and Z direction in FIG. 3 are the same as the X direction, Y direction, and Z direction in FIG. 1, respectively. Referring to FIG. 3, the optical element 22 has a reflecting portion 12 that reflects light. The reflection unit 12 has surfaces 2A to 2D that are reflection surfaces. The surfaces 2A and 2B are connected by a step portion 2F1. Similarly, the surfaces 2B and 2C are connected by a step 2F2, and the surfaces 2C and 2D are connected by a step 2F3.

光学素子22は、さらに、光を反射させる反射部である裏面2Eを有する。表面2A〜2Dの各々は裏面2Eに平行である。裏面2Eから表面2Aまでの距離(厚み)はT1である。表面2Aから表面2Bまでの距離はT2である。表面2Bから表面2Cまでの距離はT3である。表面2Cから表面2Dまでの距離はT4である。   The optical element 22 further includes a back surface 2E that is a reflecting portion that reflects light. Each of the front surfaces 2A to 2D is parallel to the back surface 2E. The distance (thickness) from the back surface 2E to the front surface 2A is T1. The distance from the surface 2A to the surface 2B is T2. The distance from the surface 2B to the surface 2C is T3. The distance from the surface 2C to the surface 2D is T4.

光学素子22に光LIが入射した場合、表面2A〜2D、および裏面2Eにおいて光LIが反射する。裏面2Eからの反射光および表面2Aからの反射光は光線Aとなる。裏面2Eからの反射光と表面2Aからの反射光との光路差δ1は、δ1=Lp1−Lg1と示される。Lp1は表面2Aを通過しかつ裏面2Eで反射する光が光学素子22内を通過するときの光学的距離を表わす。Lg1は2本の光線が表面2Aに到達したときの2本の光線の光路差を表わす。   When the light LI is incident on the optical element 22, the light LI is reflected on the front surfaces 2A to 2D and the back surface 2E. The reflected light from the back surface 2E and the reflected light from the front surface 2A are rays A. The optical path difference δ1 between the reflected light from the back surface 2E and the reflected light from the front surface 2A is expressed as δ1 = Lp1−Lg1. Lp1 represents an optical distance when light passing through the front surface 2A and reflected by the back surface 2E passes through the optical element 22. Lg1 represents an optical path difference between the two light beams when the two light beams reach the surface 2A.

同様に裏面2Eからの反射光および表面2Bからの反射光は光線Bとなる。裏面2Eからの反射光と表面2Bからの反射光との光路差δ2は、δ2=Lp2−Lg2と示される。Lp2は表面2Bを通過しかつ裏面2Eで反射する光が光学素子22内を通過するときの光学的距離を表わす。Lg2は2本の光線が表面2Bに到達したときの2本の光線の光路差を表わす。   Similarly, the reflected light from the back surface 2E and the reflected light from the front surface 2B are rays B. The optical path difference δ2 between the reflected light from the back surface 2E and the reflected light from the front surface 2B is expressed as δ2 = Lp2−Lg2. Lp2 represents an optical distance when light passing through the front surface 2B and reflected by the back surface 2E passes through the optical element 22. Lg2 represents an optical path difference between the two light beams when the two light beams reach the surface 2B.

同様に裏面2Eからの反射光および表面2Cからの反射光は光線Cとなる。裏面2Eからの反射光と表面2Cからの反射光との光路差δ3は、δ3=Lp3−Lg3と示される。Lp3は表面2Cを通過しかつ裏面2Eで反射する光が光学素子22内を通過するときの光学的距離を表わす。Lg3は2本の光線が表面2Cに到達したときの2本の光線の光路差を表わす。   Similarly, the reflected light from the back surface 2E and the reflected light from the front surface 2C become a light ray C. The optical path difference δ3 between the reflected light from the back surface 2E and the reflected light from the front surface 2C is expressed as δ3 = Lp3−Lg3. Lp3 represents an optical distance when light passing through the front surface 2C and reflected by the back surface 2E passes through the optical element 22. Lg3 represents an optical path difference between the two light beams when the two light beams reach the surface 2C.

同様に裏面2Eからの反射光および表面2Dからの反射光は光線Dとなる。裏面2Eからの反射光と表面2Dからの反射光との光路差δ4は、δ4=Lp4−Lg4と示される。Lp4は表面2Dを通過しかつ裏面2Eで反射する光が光学素子22内を通過するときの光学的距離を表わす。Lg4は2本の光線が表面2Dに到達したときの2本の光線の光路差を表わす。   Similarly, the reflected light from the back surface 2E and the reflected light from the front surface 2D are rays D. The optical path difference δ4 between the reflected light from the back surface 2E and the reflected light from the front surface 2D is expressed as δ4 = Lp4−Lg4. Lp4 represents an optical distance when light passing through the front surface 2D and reflected by the back surface 2E passes through the optical element 22. Lg4 represents an optical path difference between the two light beams when the two light beams reach the surface 2D.

光LIの波長をλとすると、光路差δ2はδ2=δ1+λ/4と示される。光路差δ3はδ3=δ1+(2λ/4)と示される。光路差δ4はδ4=(δ1+3λ/4)と示される。つまり光路差δ1〜δ4のうちの任意の2つの差分は、λ/4×m(mは整数)と示される。   When the wavelength of the light LI is λ, the optical path difference δ2 is expressed as δ2 = δ1 + λ / 4. The optical path difference δ3 is expressed as δ3 = δ1 + (2λ / 4). The optical path difference δ4 is expressed as δ4 = (δ1 + 3λ / 4). That is, any two differences among the optical path differences δ1 to δ4 are expressed as λ / 4 × m (m is an integer).

光検出器23は、光学素子22の表面2A〜2Dに対応してそれぞれ設けられる受光素子23A〜23Dを含む。光線A,B,C,Dは受光素子23A,23B,23C,23Dにそれぞれ落射する。   The photodetector 23 includes light receiving elements 23A to 23D provided corresponding to the surfaces 2A to 2D of the optical element 22, respectively. Light rays A, B, C, and D are incident on the light receiving elements 23A, 23B, 23C, and 23D, respectively.

図4は、光学素子22におけるレーザ光線の光路差をより詳細に説明するための図である。図4を参照して、光学素子22には光線A1,A2が入射する。光線A1は光学素子22の表面2Aで反射して光線Aとなり、光線A2は、光学素子22の裏面2Eで反射してやはり光線Aとなる。なお説明を簡単にするため、図4に示す光学素子22では反射面は表面2Aおよび裏面2Eのみであるとする。   FIG. 4 is a diagram for explaining the optical path difference of the laser beam in the optical element 22 in more detail. Referring to FIG. 4, light beams A <b> 1 and A <b> 2 are incident on optical element 22. The light ray A1 is reflected by the front surface 2A of the optical element 22 to become the light ray A, and the light ray A2 is reflected by the back surface 2E of the optical element 22 and becomes the light ray A again. In order to simplify the explanation, it is assumed that the optical element 22 shown in FIG. 4 has only the front surface 2A and the rear surface 2E as the reflection surfaces.

光学素子22の屈折率をnとするとSnellの法則より、以下の式(1)の関係が成り立つ。   When the refractive index of the optical element 22 is n, the following equation (1) is established according to Snell's law.

sinθ/sinθ1=n …(1)
一方、Lg1の長さは、以下の式(2)で表される。
sin θ / sin θ1 = n (1)
On the other hand, the length of Lg1 is represented by the following formula (2).

Lg1=2×T1×tanθ1×sinθ …(2)
また、光線A2が光学素子22内を通過する距離Lp0は、以下の式(3)で表される。
Lg1 = 2 × T1 × tan θ1 × sin θ (2)
The distance Lp0 that the light ray A2 passes through the optical element 22 is expressed by the following formula (3).

Lp0=2×(LP0/2)=2×(T1/cosθ1) …(3)
図4に示すLp1はLP0の光学距離であり、以下の式(4)で表される。
Lp0 = 2 × (LP0 / 2) = 2 × (T1 / cos θ1) (3)
Lp1 shown in FIG. 4 is the optical distance of LP0 and is represented by the following equation (4).

Lp1=2×(T1/cosθ1)×n …(4)
光路差δ1は、以下の式(5)で表わされる。
Lp1 = 2 × (T1 / cos θ1) × n (4)
The optical path difference δ1 is expressed by the following formula (5).

δ1=Lp1−Lg1=2×n×T1/cosθ1−2×T1×tanθ1×sinθ=2×T1×(n/cosθ1−sinθ×tanθ1) …(5)
なお、光路差δ2〜δ4についても、光路差δ1と同様に式(1)から式(5)に従って算出することができる。このときにはT1を(T1+T2)、(T1+T2+T3)、(T1+T2+T3+T4)と置き換えればよい。
δ1 = Lp1-Lg1 = 2 × n × T1 / cos θ1-2 × T1 × tan θ1 × sin θ = 2 × T1 × (n / cos θ1-sin θ × tan θ1) (5)
Note that the optical path differences δ2 to δ4 can also be calculated according to the equations (1) to (5) in the same manner as the optical path difference δ1. In this case, T1 may be replaced with (T1 + T2), (T1 + T2 + T3), and (T1 + T2 + T3 + T4).

図5は、光学素子22における段差部の形成方法を説明する図である。図5に示されるように、段差部の形成方法としてたとえば3つの方法を挙げることができる。   FIG. 5 is a diagram illustrating a method for forming a step portion in the optical element 22. As shown in FIG. 5, for example, there are three methods for forming the stepped portion.

第1の方法では、まず互いに平行な2つの面(表面2Dおよび裏面2E)を有する平行平板25を用意し、次に、表面2D側の斜線で示す部分を研磨またはエッチングする。これにより表面2A〜2Cおよび段差部2F1〜2F3を形成する。   In the first method, first, a parallel flat plate 25 having two surfaces (front surface 2D and back surface 2E) parallel to each other is prepared, and then a portion indicated by oblique lines on the front surface 2D side is polished or etched. Thus, the surfaces 2A to 2C and the stepped portions 2F1 to 2F3 are formed.

第2の方法では、まず互いに平行な2つの面(表面2Aおよび裏面2E)を有する平行平板25(基板)を用意し、次に、表面2A側に薄膜22A〜22Cを積層する。なお薄膜22A〜22Cの各々は表面2Aに平行な2面を有する。表面2Aの面積は薄膜22Aの表面(表面2Aに平行な面)より大きい。さらに、薄膜22A,22B,22Cの順に表面(表面2Aに平行な面)の面積が小さくなる。このように表面2A側に薄膜22A〜22Cを積層することで、表面2A〜2Dおよび段差部2F1〜2F3が形成される。   In the second method, first, a parallel plate 25 (substrate) having two surfaces (front surface 2A and back surface 2E) parallel to each other is prepared, and then thin films 22A to 22C are laminated on the front surface 2A side. Each of the thin films 22A to 22C has two surfaces parallel to the surface 2A. The area of the surface 2A is larger than the surface of the thin film 22A (a plane parallel to the surface 2A). Furthermore, the area of the surface (surface parallel to the surface 2A) decreases in the order of the thin films 22A, 22B, and 22C. Thus, by laminating the thin films 22A to 22C on the surface 2A side, the surfaces 2A to 2D and the stepped portions 2F1 to 2F3 are formed.

第3の方法では、第2の方法に用いられる薄膜22A〜22Cに代えて、平行な2つの面を有する板状部材22E〜22Gが用いられる。   In the third method, plate-like members 22E to 22G having two parallel surfaces are used in place of the thin films 22A to 22C used in the second method.

第1〜第3のいずれかの方法により光学素子22を形成した場合には、表面と裏面との距離の経時変化あるいは面の傾きの経時変化が生じにくいため、光学素子22の信頼性を向上させることができる。また、第1の方法によれば1つの平行平板25から光学素子22を形成することができるため光学素子22の構成部材を減らすことができる。   When the optical element 22 is formed by any one of the first to third methods, the reliability of the optical element 22 is improved because the change with time of the distance between the front surface and the back surface or the change with time of the tilt of the surface hardly occurs. Can be made. Further, according to the first method, since the optical element 22 can be formed from one parallel plate 25, the constituent members of the optical element 22 can be reduced.

よって、本実施の形態によれば、光学素子22の構成部材を減らすことができる結果、小型かつ低コストの波長判定装置を実現できる。さらに、本実施の形態によれば、レーザ装置50は小型化かつ低コスト化が可能な波長判定装置20を備える。よって本実施の形態によれば、小型かつ低コストな外部共振器型半導体レーザ装置を実現できる。   Therefore, according to the present embodiment, the number of constituent members of the optical element 22 can be reduced, and as a result, a small and low-cost wavelength determination device can be realized. Furthermore, according to the present embodiment, the laser device 50 includes the wavelength determination device 20 that can be reduced in size and cost. Therefore, according to the present embodiment, a small-sized and low-cost external resonator type semiconductor laser device can be realized.

また、表面2A〜2Dの各々は、裏面2Eに平行である。本実施の形態によれば第1の方法を用いて光学素子22を作製した場合に、作製精度を向上させることができる。   Each of the front surfaces 2A to 2D is parallel to the back surface 2E. According to the present embodiment, when the optical element 22 is manufactured using the first method, the manufacturing accuracy can be improved.

図6は、光学素子22の構成と比較例の構成とを説明する図である。図6を参照して、光学素子22は平行平板を研磨して作製される。平行平板から光学素子22を作製する場合、最終的に表面2A〜2Dおよび裏面2Eを研磨して仕上げることにより平行度が高められる。光学素子22の作製においては矢印の方向に研磨面を平行移動させるだけでよいため、比較的精度よく光学素子22を加工することができる。   FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the optical element 22 and the configuration of the comparative example. Referring to FIG. 6, optical element 22 is manufactured by polishing a parallel plate. When the optical element 22 is manufactured from a parallel plate, the parallelism is enhanced by polishing and finishing the front surfaces 2A to 2D and the back surface 2E. In producing the optical element 22, it is only necessary to translate the polishing surface in the direction of the arrow, so that the optical element 22 can be processed with relatively high accuracy.

一方、比較例はオプティカルウェッジである。オプティカルウェッジの場合、表面2Aが裏面2Eに対してわずかに傾いている。このため表面2Aおよび裏面2Eを研磨して仕上げる際には、研磨面を意図的に傾ける必要がある。しかし研磨面の傾きが小さい(たとえば0.05°)ため、研磨面の傾きの調整精度を上げることが困難となる。よって、比較例よりも本実施の形態のほうが作製時の精度を向上させることができる。   On the other hand, the comparative example is an optical wedge. In the case of an optical wedge, the front surface 2A is slightly inclined with respect to the back surface 2E. For this reason, when the surface 2A and the back surface 2E are polished and finished, it is necessary to intentionally incline the polishing surface. However, since the inclination of the polishing surface is small (for example, 0.05 °), it is difficult to increase the adjustment accuracy of the inclination of the polishing surface. Therefore, the manufacturing accuracy can be improved in this embodiment compared with the comparative example.

[波長判定方法]
図7は、光学素子22により2つのレーザ光線が干渉した場合における、2つのレーザ光線の光路差δと干渉光の強度との関係を示す図である。図7においてグラフの横軸は光路差を示し、グラフの縦軸は干渉光の強度を示す。なおレーザ光の波長は405nmである。干渉光の強度は光路差δに対して周期的に変化する。干渉光の強度変化の周期はレーザ光の波長405nmに等しい。
[Wavelength determination method]
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the optical path difference δ between the two laser beams and the intensity of the interference light when the two laser beams interfere with each other by the optical element 22. In FIG. 7, the horizontal axis of the graph indicates the optical path difference, and the vertical axis of the graph indicates the intensity of the interference light. The wavelength of the laser beam is 405 nm. The intensity of the interference light changes periodically with respect to the optical path difference δ. The period of intensity change of the interference light is equal to the wavelength 405 nm of the laser light.

本実施の形態では、図7に示す光路差δと干渉光の強度との関係に基づいて距離T1〜T4が設定される。すなわち、光路差δ1における干渉光の強度が最大値Maとなるように距離T1が設定される。光路差δ2における干渉光の強度が最大値Maと最小値Miとの中間値Mdとなるように距離T2が設定される。光路差δ3における干渉光の強度が最小値Miとなるように距離T3が設定される。光路差δ4における干渉光の強度が中間値Mdとなるように距離T4が設定される。   In the present embodiment, the distances T1 to T4 are set based on the relationship between the optical path difference δ and the intensity of the interference light shown in FIG. That is, the distance T1 is set so that the intensity of the interference light at the optical path difference δ1 becomes the maximum value Ma. The distance T2 is set so that the intensity of the interference light at the optical path difference δ2 becomes an intermediate value Md between the maximum value Ma and the minimum value Mi. The distance T3 is set so that the intensity of the interference light at the optical path difference δ3 becomes the minimum value Mi. The distance T4 is set so that the intensity of the interference light at the optical path difference δ4 becomes the intermediate value Md.

図8は、外部共振器型半導体レーザ10の発振スペクトルを説明する図である。発振モードがシングルモードの場合、単一波長(405nm)のレーザ光が出射される。一方、レーザチップによるモードホップ(0.04nm程度)が発生してマルチモードで発振しているときには波長405nm付近において3つのモードの光が発生するだけでなく、波長405.04nm付近にも3つのモードの光が発生する。   FIG. 8 is a diagram for explaining the oscillation spectrum of the external cavity semiconductor laser 10. When the oscillation mode is a single mode, laser light having a single wavelength (405 nm) is emitted. On the other hand, when a mode hop (about 0.04 nm) is generated by the laser chip and the multi-mode oscillation occurs, not only three modes of light are generated in the vicinity of the wavelength of 405 nm, but also three in the vicinity of the wavelength of 405.04 nm. Mode light is generated.

図9は、外部共振器型半導体レーザのシングルモード発振時における干渉光の強度変化と光検出器23に落射する光線の強度とを示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing a change in the intensity of the interference light and the intensity of the light incident on the photodetector 23 when the external cavity semiconductor laser is in single mode oscillation.

図9を参照して、外部共振器型半導体レーザ10が波長405nmでシングルモード発振しているときの光路差δと干渉光の強度との関係は、図7に示す光路差δと干渉光の強度との関係と同じである。この場合に受光素子23A〜23Dに落射する光線A〜Dの強度は、それぞれ最大値Ma、中間値Md、最小値Mi、中間値Mdとなる。よって受光素子23Aが最も明るく、受光素子23Cが最も暗くなる。受光素子23B,23Dの明るさは、受光素子23A,23Cの明るさの中間の明るさとなる。   Referring to FIG. 9, the relationship between the optical path difference δ and the intensity of the interference light when the external cavity semiconductor laser 10 is oscillating in a single mode at a wavelength of 405 nm is as follows. It is the same as the relationship with strength. In this case, the intensities of the light beams A to D incident on the light receiving elements 23A to 23D are the maximum value Ma, the intermediate value Md, the minimum value Mi, and the intermediate value Md, respectively. Therefore, the light receiving element 23A is the brightest and the light receiving element 23C is the darkest. The brightness of the light receiving elements 23B and 23D is intermediate between the brightness of the light receiving elements 23A and 23C.

受光素子は落射する光線の強度に応じた信号を出力する。受光素子23A〜23Dからは信号SA,SB,SC,SDがそれぞれ出力される。   The light receiving element outputs a signal corresponding to the intensity of the incident light. Signals SA, SB, SC and SD are output from the light receiving elements 23A to 23D, respectively.

図10は、外部共振器型半導体レーザのマルチモード発振時における干渉光の強度変化と光検出器23に落射する光線の強度とを示す図である。図10を参照して、マルチモード発振時には、ほぼ逆相のレーザ光(波長405nm,405.04nm)が混在する状態となる。この場合には各波長の干渉光強度が平均化される。このため曲線PMに示されるように干渉光の強度は光路差δによらずほぼ一定の値Mavとなる。この場合、受光素子23A〜23Dにそれぞれ落射する光線A〜Dの強度はほぼ等しくなる。なおマルチモード発振時には逆相の干渉光により強度が平均化されているために値Mavはシングルモード発振時における干渉光の強度の最大値Maの半分程度となる。   FIG. 10 is a diagram showing a change in the intensity of the interference light and the intensity of the light incident on the photodetector 23 when the external resonator type semiconductor laser is in multimode oscillation. Referring to FIG. 10, at the time of multi-mode oscillation, almost opposite phase laser beams (wavelengths of 405 nm and 405.04 nm) are mixed. In this case, the interference light intensity of each wavelength is averaged. For this reason, as shown by the curve PM, the intensity of the interference light becomes a substantially constant value Mav irrespective of the optical path difference δ. In this case, the intensities of the light beams A to D incident on the light receiving elements 23A to 23D are substantially equal. Note that the value Mav is about half of the maximum value Ma of the intensity of the interference light in the single mode oscillation because the intensity is averaged by the antiphase interference light in the multimode oscillation.

次に、信号SA,SB,SC,SDを用いて波長判定する方法を説明する。まず、外部共振器型半導体レーザ10がシングルモード発振しているときの干渉光の強度の最大値Maと、外部共振器型半導体レーザ10がマルチモード発振しているときの干渉光の強度の値Mavとを予め求める。次に、求められた最大値Maと値Mavとの間の適切な閾値Mthを決定する。   Next, a method for determining the wavelength using the signals SA, SB, SC, SD will be described. First, the maximum value Ma of the intensity of interference light when the external cavity semiconductor laser 10 is oscillating in a single mode, and the value of the intensity of interference light when the external cavity semiconductor laser 10 is oscillating in a multimode. Mav is obtained in advance. Next, an appropriate threshold value Mth between the obtained maximum value Ma and value Mav is determined.

波長判定部24は信号値Smaxとして信号SA〜SDのうち最も強度が大きい信号の値を選択する。例えば外部共振器型半導体レーザ10がシングルモードで発振している場合には信号値Smaxは信号SAの値となる。一方、外部共振器型半導体レーザ10がマルチモード発振している場合、信号値Smaxは値Mavとなる。   The wavelength determination unit 24 selects a signal value having the highest intensity among the signals SA to SD as the signal value Smax. For example, when the external cavity semiconductor laser 10 oscillates in a single mode, the signal value Smax is the value of the signal SA. On the other hand, when the external cavity semiconductor laser 10 is oscillating in multimode, the signal value Smax is the value Mav.

次に波長判定部24は信号値Smaxと閾値Mthとを比較する。Smax>Mthの場合には、波長判定部24は外部共振器型半導体レーザ10がシングルモードで発振していると判定する。Smax<Mthの場合には、波長判定部24は外部共振器型半導体レーザ10がマルチモードで発振していると判定する。   Next, the wavelength determination unit 24 compares the signal value Smax with the threshold value Mth. When Smax> Mth, the wavelength determination unit 24 determines that the external cavity semiconductor laser 10 is oscillating in a single mode. When Smax <Mth, the wavelength determination unit 24 determines that the external cavity semiconductor laser 10 is oscillating in multimode.

なお、図10のグラフに示されるように、外部共振器型半導体レーザの波長が変化した場合には、干渉光の強弱の変化がグラフの横軸方向にシフトする。図10のグラフでは、干渉光の波長が405nmの場合と、405.04nmの場合とでは、位相180°に相当する光路差だけ干渉光の強度変化がグラフの横軸方向にシフトする。   As shown in the graph of FIG. 10, when the wavelength of the external cavity semiconductor laser changes, the change in the intensity of the interference light shifts in the horizontal axis direction of the graph. In the graph of FIG. 10, when the wavelength of the interference light is 405 nm and when it is 405.04 nm, the intensity change of the interference light is shifted in the horizontal axis direction of the graph by an optical path difference corresponding to a phase of 180 °.

本実施の形態では、干渉光の強度変化の周期の1/4(90°)に相当する光路差δが生じるように、光学素子22の表面2A〜2Dの間の段差が設定される。これにより外部共振器型半導体レーザがシングルモードで発振した場合には、図2に示す光路差δ1〜δ4の中に、干渉光の強度が最大となるときの光路差と、干渉光の強度が最小となるときの光路差と、干渉光の強度が中間となる光路差とが存在する。これによりシングルモード発振時の波長が405.04nmである場合にも、信号SA〜SDのうちのいずれか1つは閾値Mthよりも大きくなるので、確実に波長判定を行なうことができる。   In the present embodiment, the steps between the surfaces 2A to 2D of the optical element 22 are set so that an optical path difference δ corresponding to ¼ (90 °) of the intensity change period of the interference light occurs. As a result, when the external cavity semiconductor laser oscillates in a single mode, the optical path difference when the intensity of the interference light is maximum and the intensity of the interference light are included in the optical path differences δ1 to δ4 shown in FIG. There is an optical path difference when it is minimum, and an optical path difference where the intensity of the interference light is intermediate. As a result, even when the wavelength at the time of single mode oscillation is 405.04 nm, any one of the signals SA to SD is larger than the threshold value Mth, so that the wavelength can be reliably determined.

以上のように、外部共振器型半導体レーザがシングルモードで発振する時には、4つの受光素子のうち最も明るくなる受光素子からの信号の値が閾値Mth以上となる。一方、外部共振器型半導体レーザがマルチモードで発振する時には、4つの受光素子のいずれも平均化された光量の光を受けるため、4つの受光素子の各々から出力される信号は一定の値Mav(<Mth)以上にはならない。よって本実施の形態によれば、各受光素子の出力信号の絶対値と閾値とを比較するという容易な演算により波長を判定することができる。   As described above, when the external resonator type semiconductor laser oscillates in the single mode, the value of the signal from the light receiving element that becomes brightest among the four light receiving elements is equal to or greater than the threshold value Mth. On the other hand, when the external resonator type semiconductor laser oscillates in multimode, all the four light receiving elements receive the average amount of light, so that the signal output from each of the four light receiving elements has a constant value Mav. (<Mth). Therefore, according to the present embodiment, the wavelength can be determined by an easy calculation of comparing the absolute value of the output signal of each light receiving element with the threshold value.

なお、本実施の形態では光学素子22に4つの表面2A〜2Dおよび段差部2F1〜2F3を形成し、裏面2Eと表面2A〜2Dの各面とにより生じる干渉光の強度を表面2A〜2Dのそれぞれに対応する4つの受光素子で検出している。しかし光学素子の表面(および受光素子)は少なくとも2つあればよい。これにより光学素子における表面の数を少なくすることができるとともに受光素子の数も少なくすることができるので、波長判定装置のさらなる小型化および低コスト化が可能になる。   In the present embodiment, four surfaces 2A to 2D and stepped portions 2F1 to 2F3 are formed on the optical element 22, and the intensity of interference light generated by the back surface 2E and each surface of the surfaces 2A to 2D is set to the surface 2A to 2D. Detection is performed by four light receiving elements corresponding to each. However, the surface of the optical element (and the light receiving element) may be at least two. As a result, the number of surfaces in the optical element can be reduced and the number of light receiving elements can be reduced, so that the wavelength determination device can be further reduced in size and cost.

図11は、光学素子22および光検出器23の構成の別の例を示す図である。図11を参照して、光学素子32は、反射部12Aを含む。反射部12Aは反射面である表面2A,2Bを含む。表面2A,2Bは段差部2F1により接続される。光学素子32は、さらに、反射部である裏面2Eを含む。光検出器33は表面2A,2Bにそれぞれ対応して設けられる2つの受光素子23A,23Bを含む。   FIG. 11 is a diagram illustrating another example of the configuration of the optical element 22 and the photodetector 23. Referring to FIG. 11, optical element 32 includes a reflecting portion 12A. The reflection part 12A includes surfaces 2A and 2B which are reflection surfaces. The surfaces 2A and 2B are connected by a step portion 2F1. The optical element 32 further includes a back surface 2E that is a reflecting portion. The photodetector 33 includes two light receiving elements 23A and 23B provided corresponding to the surfaces 2A and 2B, respectively.

図12は、光学素子22および光検出器23の構成のさらに別の例を示す図である。図12を参照して、光学素子32Aは、反射部12Bを含む。反射部12Bは反射面である表面2A,2B,2Cを含む。表面2A,2Bは段差部2F1により接続される。表面2B,2Cは段差部2F2により接続される。光学素子32Aは、さらに、反射部である裏面2Eを含む。光検出器33Aは表面2A〜2Cにそれぞれ対応して設けられる3つの受光素子23A〜23Cを含む。なお、図が煩雑になるのを防ぐため、図11および図12では裏面2Eからの反射光は示していない。   FIG. 12 is a diagram showing still another example of the configuration of the optical element 22 and the photodetector 23. Referring to FIG. 12, optical element 32A includes a reflecting portion 12B. The reflection part 12B includes surfaces 2A, 2B, and 2C that are reflection surfaces. The surfaces 2A and 2B are connected by a step portion 2F1. The surfaces 2B and 2C are connected by a step portion 2F2. The optical element 32A further includes a back surface 2E that is a reflecting portion. The photodetector 33A includes three light receiving elements 23A to 23C provided corresponding to the surfaces 2A to 2C, respectively. In addition, in order to prevent that a figure becomes complicated, the reflected light from the back surface 2E is not shown in FIG.11 and FIG.12.

図11および図12に示すように、光学素子の一方側の反射面の数が2つあるいは3つの場合には、レーザ光の波長によってはどの受光素子の出力も閾値Mthよりも大きくならない可能性がある。   As shown in FIGS. 11 and 12, when the number of reflecting surfaces on one side of the optical element is two or three, the output of any light receiving element may not be larger than the threshold value Mth depending on the wavelength of the laser beam. There is.

図13は、図12に示す光学素子32Aを用いた場合における光路差δと干渉光の強度との関係を示す図である。図13を参照して、外部共振器型半導体レーザ10はシングルモードで発振しているが、光路差がδ1〜δ3のいずれの場合にも干渉光の強度は閾値Mthよりも小さくなる。   FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the optical path difference δ and the intensity of interference light when the optical element 32A shown in FIG. 12 is used. Referring to FIG. 13, the external cavity semiconductor laser 10 oscillates in a single mode, but the intensity of the interference light is smaller than the threshold value Mth when the optical path difference is any of δ1 to δ3.

このような場合における波長判定方法は、以下のように実行される。まず、干渉光強度の最大値Maを予め求める。次に、受光素子からの信号の値とMa/2との差分の絶対値を波長判定用の数値Xに設定する。   The wavelength determination method in such a case is executed as follows. First, the maximum value Ma of the interference light intensity is obtained in advance. Next, the absolute value of the difference between the value of the signal from the light receiving element and Ma / 2 is set to a numerical value X for wavelength determination.

外部共振器型半導体レーザがマルチモードで発振する時には数値Xはほぼ0となる。一方、外部共振器型半導体レーザ10がシングルモードで発振している時には、3つの受光素子からそれぞれ出力される3つの信号のいずれかが、数値Xを一定値以上とする。よって、受光素子の数が3つの場合にも数値Xの閾値を予め設定しておき、波長判定部24がその閾値と数値Xとを比較することで波長判定が可能になる。波長判定部24は数値Xが閾値より大きければ、外部共振器型半導体レーザ10がシングルモードで発振していると判定し、数値Xが閾値より小さければ外部共振器型半導体レーザ10がマルチモードで発振していると判定する。   When the external resonator type semiconductor laser oscillates in multimode, the numerical value X is almost zero. On the other hand, when the external cavity semiconductor laser 10 is oscillating in a single mode, any one of the three signals respectively output from the three light receiving elements sets the numerical value X to a certain value or more. Therefore, even when the number of light receiving elements is three, the threshold value of the numerical value X is set in advance, and the wavelength determination unit 24 compares the threshold value with the numerical value X, thereby enabling wavelength determination. If the numerical value X is larger than the threshold value, the wavelength determining unit 24 determines that the external resonator type semiconductor laser 10 is oscillating in a single mode. If the numerical value X is smaller than the threshold value, the external resonator type semiconductor laser 10 is in a multimode. Judge that it is oscillating.

なお、光学素子において複数の段差部により接続された反射面の数を5以上の整数nとし、反射面の数に対応するn個の受光素子を配置する場合には、干渉光の強度変化の1周期に相当する光路差δtをn等分したδt/nの光路差が生じるように、段差部の高さを設定する。この場合の波長判定方法は受光素子の数が4つの場合と同様である。反射面の数および受光素子の数が多いほど、干渉光の強度変化の1周期内で細かく干渉光の強度を観測することができるので、より精度の高い波長判定が可能となる。   When the number of reflecting surfaces connected by a plurality of step portions in the optical element is an integer n of 5 or more and n light receiving elements corresponding to the number of reflecting surfaces are arranged, the intensity change of interference light is changed. The height of the step portion is set so that an optical path difference of δt / n obtained by equally dividing the optical path difference δt corresponding to one period into n occurs. The wavelength determination method in this case is the same as in the case where the number of light receiving elements is four. As the number of reflecting surfaces and the number of light receiving elements increase, the intensity of interference light can be observed more finely within one period of the intensity change of interference light, so that wavelength determination with higher accuracy can be performed.

また、本実施の形態において受光素子の種類は特に限定されず、たとえばフォトディテクタやCCD等を用いて波長検出を行なうことができる。   In the present embodiment, the type of the light receiving element is not particularly limited, and wavelength detection can be performed using, for example, a photodetector or a CCD.

図14は、本実施の形態のレーザ装置の他の構成例を説明する図である。図14および図1を参照して、レーザ装置50Aは、波長判定装置20に代えて波長判定装置20Aを含む点でレーザ装置50と異なる。波長判定装置20Aは、光学素子22に代えて光学素子42Aを含む点で波長判定装置20と異なる。   FIG. 14 is a diagram illustrating another configuration example of the laser apparatus according to the present embodiment. Referring to FIGS. 14 and 1, laser device 50 </ b> A is different from laser device 50 in that it includes a wavelength determination device 20 </ b> A instead of wavelength determination device 20. The wavelength determination device 20A is different from the wavelength determination device 20 in that it includes an optical element 42A instead of the optical element 22.

光学素子42Aの裏面2EAの反射率は光学素子22の裏面2Eよりも低い。外部共振器型半導体レーザ10からのレーザ光は光学素子42Aに直接入射し、その一部が裏面2EAを透過して光LT(出射光)となる。   The reflectance of the back surface 2EA of the optical element 42A is lower than that of the back surface 2E of the optical element 22. Laser light from the external resonator type semiconductor laser 10 is directly incident on the optical element 42A, and part of the laser light is transmitted through the back surface 2EA to become light LT (emitted light).

図15は、本実施の形態の光学素子の他の例を説明する図である。図15を参照して、光学素子42Bは、表面2A〜2Dが2次元方向に配置された反射部12Cを含む。図15に示す「Y方向」および「X方向」は図1に示す「Y方向」および「X方向」とそれぞれ同じ方向である。光学素子22では一方向に沿っていわば階段状に表面2A〜2Dが配置される。光学素子42では位相が異なる干渉光が2次元に広がって生じる。本実施の形態では表面2A〜2Dの面積、形状は任意であり、表面2A〜2Dが任意の2次元形状を形成するように表面2A〜2Dが配置される。これにより受光素子の配置の自由度を高めることができる。また、受光素子の配置位置の公差を大きくすることができる。   FIG. 15 is a diagram illustrating another example of the optical element of the present embodiment. Referring to FIG. 15, the optical element 42 </ b> B includes a reflecting portion 12 </ b> C in which the surfaces 2 </ b> A to 2 </ b> D are arranged in a two-dimensional direction. “Y direction” and “X direction” shown in FIG. 15 are the same directions as “Y direction” and “X direction” shown in FIG. 1, respectively. In the optical element 22, the surfaces 2A to 2D are arranged stepwise along one direction. In the optical element 42, interference light having different phases is generated in two dimensions. In the present embodiment, the areas and shapes of the surfaces 2A to 2D are arbitrary, and the surfaces 2A to 2D are arranged so that the surfaces 2A to 2D form an arbitrary two-dimensional shape. Thereby, the freedom degree of arrangement | positioning of a light receiving element can be raised. Further, the tolerance of the arrangement position of the light receiving elements can be increased.

また本実施の形態では波長判定装置を外部共振器型半導体レーザの波長判定に用いる例を示した。しかし本発明の波長判定装置は、外部共振器型半導体レーザの波長判定に用いるものと限定されず、発振モードとしてシングル発振モードとマルチ発振モードとを有するレーザ光源の波長判定に用いることが可能である。このようなレーザ光源としては、たとえばDFB(Distributed Feed Back)レーザや、DBR(Distributed Bragg Reflector)レーザのような、光導波路内に回折格子を形成した半導体レーザがある。   In the present embodiment, an example is shown in which the wavelength determination device is used for wavelength determination of an external resonator type semiconductor laser. However, the wavelength determination device of the present invention is not limited to the one used for wavelength determination of an external resonator type semiconductor laser, and can be used for wavelength determination of a laser light source having a single oscillation mode and a multi oscillation mode as oscillation modes. is there. Examples of such a laser light source include a semiconductor laser having a diffraction grating formed in an optical waveguide, such as a DFB (Distributed Feed Back) laser and a DBR (Distributed Bragg Reflector) laser.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

本発明の実施の形態によるレーザ装置50の概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the laser apparatus 50 by embodiment of this invention. 図1の外部共振器型半導体レーザ10の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the external resonator type semiconductor laser 10 of FIG. 図1の光学素子22の構成を詳細に示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical element 22 of FIG. 1 in detail. 光学素子22におけるレーザ光線の光路差をより詳細に説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the optical path difference of a laser beam in the optical element 22 in more detail. 光学素子22における段差部の形成方法を説明する図である。6 is a diagram illustrating a method for forming a stepped portion in the optical element 22. FIG. 光学素子22の構成と比較例の構成とを説明する図である。It is a figure explaining the structure of the optical element 22, and the structure of a comparative example. 光学素子22により2つのレーザ光線が干渉した場合における、2つのレーザ光線の光路差δと干渉光の強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the optical path difference (delta) of two laser beams, and the intensity | strength of interference light when two laser beams interfere with the optical element. 外部共振器型半導体レーザ10の発振スペクトルを説明する図である。2 is a diagram for explaining an oscillation spectrum of an external resonator type semiconductor laser 10. FIG. 外部共振器型半導体レーザのシングルモード発振時における干渉光の強度変化と光検出器23に落射する光線の強度とを示す図である。It is a figure which shows the intensity | strength change of the interference light at the time of the single mode oscillation of an external resonator type semiconductor laser, and the intensity | strength of the light ray reflected on the photodetector 23. 外部共振器型半導体レーザのマルチモード発振時における干渉光の強度変化と光検出器23に落射する光線の強度とを示す図である。It is a figure which shows the intensity | strength change of the interference light at the time of multimode oscillation of an external resonator type semiconductor laser, and the intensity | strength of the light ray which reflects on the photodetector 23. 光学素子22および光検出器23の構成の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of a structure of the optical element 22 and the photodetector 23. FIG. 光学素子22および光検出器23の構成のさらに別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of a structure of the optical element 22 and the photodetector 23. FIG. 図12に示す光学素子32Aを用いた場合における光路差δと干渉光の強度との関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a relationship between an optical path difference δ and the intensity of interference light when the optical element 32A shown in FIG. 12 is used. 本実施の形態のレーザ装置の他の構成例を説明する図である。It is a figure explaining the other structural example of the laser apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の光学素子の他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of the optical element of this Embodiment. 特開2005−340783号公報に開示される波長判定装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the wavelength determination apparatus disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-340783. 図16に示す外部共振器型半導体レーザ110の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the external resonator type semiconductor laser 110 shown in FIG. 図16の外部共振器型半導体レーザ110から出力されるレーザ光のパワーと波長との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the power and wavelength of the laser beam output from the external resonator type semiconductor laser 110 of FIG. 光検出器123の配置を詳細に説明する図である。It is a figure explaining the arrangement | positioning of the photodetector 123 in detail. 特開2006−10499号公報に開示される反射手段の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the reflection means disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-10499.

符号の説明Explanation of symbols

1,101 レーザダイオード、2,102 コリメートレンズ、2A〜2D 表面、2E,2EA 裏面、2F1〜2F3 段差部、3,103 回折格子、10,110 外部共振器型半導体レーザ、12,12A〜12C 反射部、20,20A,120 波長判定装置、21 ハーフミラー、22,32,32A,42,42A,42B 光学素子、22A〜22C 薄膜、22E〜22G 板状部材、23,33,33A,123 光検出器、23A〜23D,123D,123E 受光素子、24 波長判定部、25 平行平板、30,130 レーザ制御部、50,50A,150 レーザ装置、121 ビームスプリッタ、122 オプティカルウェッジ、140 ガラス、A〜D,A1,A2 光線、L0 0次光、L1a,L1b,L1k 1次光、Lp0,T1〜T4 距離、δ,δ1〜δ4,δt 光路差。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Laser diode, 2,102 Collimating lens, 2A-2D surface, 2E, 2EA back surface, 2F1-2F3 Stepped part, 3,103 Diffraction grating, 10,110 External cavity type semiconductor laser, 12, 12A-12C Reflection Part, 20, 20A, 120 wavelength determination device, 21 half mirror, 22, 32, 32A, 42, 42A, 42B optical element, 22A-22C thin film, 22E-22G plate member, 23, 33, 33A, 123 light detection 23A-23D, 123D, 123E Light receiving element, 24 wavelength determination unit, 25 parallel plate, 30, 130 laser control unit, 50, 50A, 150 laser device, 121 beam splitter, 122 optical wedge, 140 glass, AD , A1, A2 rays, L0 0th order light, L1a, L1b, L1 1-order light, Lp0, T1-T4 distance, δ, δ1~δ4, δt optical path difference.

Claims (12)

入射光を反射させる第1および第2の反射部を含み、前記第1の反射部からの反射光と前記第2の反射部からの反射光とを干渉させて干渉光を生じさせる光学素子を備え、
前記第1の反射部は、前記第2の反射部からの距離が互いに異なる複数の反射面を有し、
前記干渉光を検出する光検出器と、
前記光検出器の検出結果に基づいて、前記入射光の波長を判定する判定部とをさらに備える、波長判定装置。
An optical element that includes first and second reflecting portions that reflect incident light, and that causes reflected light from the first reflecting portion and reflected light from the second reflecting portion to interfere to generate interference light. Prepared,
The first reflection unit has a plurality of reflection surfaces with different distances from the second reflection unit,
A photodetector for detecting the interference light;
A wavelength determination apparatus, further comprising: a determination unit that determines the wavelength of the incident light based on a detection result of the photodetector.
前記第2の反射部は、平面状に形成され、
前記複数の反射面の各々は、前記第2の反射部に平行である、請求項1に記載の波長判定装置。
The second reflecting portion is formed in a planar shape,
The wavelength determination device according to claim 1, wherein each of the plurality of reflection surfaces is parallel to the second reflection unit.
前記光学素子は、平行な2つの表面を有する基板を含み、
前記第1の反射部は、前記2つの表面の一方に、複数の平板を重ねることにより形成される、請求項2に記載の波長判定装置。
The optical element includes a substrate having two parallel surfaces;
The wavelength determination apparatus according to claim 2, wherein the first reflection unit is formed by overlapping a plurality of flat plates on one of the two surfaces.
前記第1の反射部は、平行な2つの表面を有する基板をエッチングすることにより形成される、請求項2に記載の波長判定装置。   The wavelength determination apparatus according to claim 2, wherein the first reflection unit is formed by etching a substrate having two parallel surfaces. 前記光学素子は、平行な2つの表面を有する基板を含み、
前記第1の反射部は、前記2つの表面の一方に、複数の薄膜を積層することにより形成される、請求項2に記載の波長判定装置。
The optical element includes a substrate having two parallel surfaces;
The wavelength determination device according to claim 2, wherein the first reflecting portion is formed by laminating a plurality of thin films on one of the two surfaces.
前記複数の反射面に垂直な方向から見た場合には、前記複数の反射面は、任意の二次元形状を形成し、
前記光検出器は、
前記複数の反射面に対応してそれぞれ設けられ、対応する反射面からの反射光を受ける複数の受光素子を含む、請求項1に記載の波長判定装置。
When viewed from a direction perpendicular to the plurality of reflection surfaces, the plurality of reflection surfaces form an arbitrary two-dimensional shape,
The photodetector is
The wavelength determination apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of light receiving elements that are respectively provided corresponding to the plurality of reflection surfaces and receive reflected light from the corresponding reflection surfaces.
mを整数とすると、前記複数の反射面のうちの第1の反射面と前記第2の反射部との光路差は、前記複数の反射面のうちの第2の反射面と前記第2の反射部との光路差に対して、前記入射光の波長のm/4倍だけ異なる、請求項1に記載の波長判定装置。   When m is an integer, the optical path difference between the first reflecting surface of the plurality of reflecting surfaces and the second reflecting portion is the second reflecting surface of the plurality of reflecting surfaces and the second reflecting surface. The wavelength determination device according to claim 1, wherein the wavelength determination device is different from the optical path difference with the reflection unit by m / 4 times the wavelength of the incident light. 前記複数の反射面は、第1から第4の反射面を含み、
前記光検出器は、
前記第1から第4の反射面に対応してそれぞれ設けられ、対応する反射面からの反射光を受ける第1から第4の受光素子を含み、
前記判定部は、前記第1から第4の受光素子からそれぞれ出力される第1から第4の信号のうち、強度が最も大きい信号に基づいて、前記入射光の波長を判定する、請求項7に記載の波長判定装置。
The plurality of reflective surfaces include first to fourth reflective surfaces;
The photodetector is
Including first to fourth light receiving elements respectively provided corresponding to the first to fourth reflecting surfaces and receiving reflected light from the corresponding reflecting surfaces;
The determination unit determines a wavelength of the incident light based on a signal having the highest intensity among first to fourth signals output from the first to fourth light receiving elements, respectively. The wavelength determination apparatus described in 1.
前記光検出器は、
前記複数の反射面に対応してそれぞれ設けられ、対応する反射面からの反射光を受ける複数の受光素子を含み、
前記判定部は、前記複数の受光素子からそれぞれ出力される複数の信号のうち、強度が最も大きい信号と、前記干渉光の強度のピーク値の半値との差分に基づいて、前記入射光の波長を判定する、請求項7に記載の波長判定装置。
The photodetector is
A plurality of light receiving elements that are respectively provided corresponding to the plurality of reflecting surfaces and receive reflected light from the corresponding reflecting surfaces;
The determination unit determines the wavelength of the incident light based on a difference between a signal having the highest intensity among a plurality of signals output from the plurality of light receiving elements and a half value of a peak value of the intensity of the interference light. The wavelength determination device according to claim 7, wherein:
前記複数の反射面の個数は、2または3である、請求項9に記載の波長判定装置。   The wavelength determination device according to claim 9, wherein the number of the plurality of reflection surfaces is 2 or 3. 請求項1から10のいずれか1項に記載の波長判定装置と、
前記入射光を発生させるレーザ光源とを備える、レーザ装置。
The wavelength determination device according to any one of claims 1 to 10,
And a laser light source for generating the incident light.
前記レーザ光源は、外部共振器型半導体レーザである、請求項11に記載のレーザ装置。   The laser apparatus according to claim 11, wherein the laser light source is an external cavity semiconductor laser.
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WO2023233581A1 (en) * 2022-06-01 2023-12-07 日本電信電話株式会社 Wavelength-variable light source

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