JP2019029428A - 外部共振器型半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電流が変動しても安定した縦モードで発振する外部共振器型半導体レーザ装置を得る。【解決手段】間に発光部１１ａを挟む１対の端面１１ｂ、１１ｃを有する半導体発光素子１１および、半導体発光素子１１の外に配置された共振器ミラー１２と、上記１対の端面１１ｂ、１１ｃのうち共振器ミラー１２から遠い側の一端面１１ｅとから構成されて、半導体発光素子１１から発せられた光１０を発振させる外部共振器を有する半導体レーザ装置１において、外部共振器のミラー面をフラットミラーとし、半導体発光素子１１として単体で光１０を発振させる構造を有する半導体発光素子を用いる。その上で、外部共振器内の光路に、光１０の波長域を選択する波長制御素子１４を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は半導体レーザ装置に関し、特に詳しくは、半導体発光素子と、この半導体発光素子から発せられた光を発振させる外部共振器とを備えてなる外部共振器型の半導体レーザ装置に関するものである。

従来、例えば各種画像記録装置の記録用光源や、各種計測装置の計測用光源として、半導体レーザ装置が広く用いられている。このような半導体レーザ装置の一つのタイプとして、例えば特許文献１に示されているように、半導体レーザ（レーザダイオード）と、この半導体レーザから発せられたレーザ光の波長を選択して半導体レーザに帰還させる外部共振器とを備えてなる半導体レーザ装置が公知となっている。このタイプの半導体レーザ装置においては、単体で発振する半導体レーザの共振器構造と外部共振器とにより、いわゆる複合共振器が構成される。

上記タイプの半導体レーザ装置においては、外部共振器の光路内に狭帯域のバンドパスフィルター等からなる波長制御素子を配して、レーザ光の波長を所望の波長域に選択することも行われている。また、このタイプの半導体レーザ装置においては、例えば高周波重畳した駆動電流を半導体レーザに供給することにより、半導体レーザを高速変調駆動することも行われている。特許文献１には、波長制御素子（特許文献１では「波長選択素子」と表記）により波長選択すること、および半導体レーザを高速変調駆動することに関しても記載がある。

一方、外部共振器を備えた半導体レーザ装置の別のタイプとして、例えば特許文献２に示されているように、単体では発振しない半導体発光素子と、この半導体発光素子から発せられた光を発振させる外部共振器とを備えてなる半導体レーザ装置も公知となっている。なお特許文献２では、上記半導体発光素子を「レーザダイオード」と表記している。

このタイプの半導体レーザ装置においても、外部共振器の光路内に狭帯域のバンドパスフィルター等からなる波長制御素子を配して、発振するレーザ光の波長を所望の波長域に選択することが行われている。特許文献２には、この波長選択に関しても記載がある。

特許文献１には、上記のように複合共振器を構成する外部共振器内に波長制御素子を配置し、半導体レーザを高速変調駆動した場合、半導体レーザ装置から発せられるレーザ光の縦モードがマルチモードになることが示されている。

それに対して、特許文献２に示されているように、唯一の共振器となる外部共振器内に波長制御素子を配置した場合、半導体レーザ装置から発せられるレーザ光の縦モードは、通常、シングルモードになると考えられる。実際、特許文献２においても、レーザ光の波長に関しては、バンドパスフィルターを回転させることによって可変である旨の記載はあるが、特に同時に複数波長が存在する旨の記載や示唆はなされていない。

特開２００１−２４２５００号公報 特開平１１−１７２８６号公報

ところで、半導体レーザ装置を各種計測装置や検査装置に適用する場合には、半導体レーザ装置の発振状態が特に安定していることが求められる。すなわち、半導体レーザ装置の発振状態が安定していないと、レンズ端面等の光学部品の端面からの僅かな戻り光により発振波長が変動し、その際に半導体レーザ装置の出力も急激に変化してしまうからである。このようにレーザ光の波長が変動する半導体レーザ装置は、波長依存性が有る対象物に関する計測や検査等に利用するには不向きなものとなる。また、レーザ光の出力が変動する半導体レーザ装置は、計測や検査等の精度を高く確保する上で不利なものとなる。

しかし従来の外部共振器型半導体レーザ装置は、発振状態が特に安定しているとは言い難いものであった。以下、その点に関して詳しく説明する。

まず、特許文献１に示されたタイプの外部共振器型半導体レーザ装置においては、半導体レーザ単体で発振するモードと、外部共振器によって発振するモードとが存在することから、半導体レーザの駆動電流が増減すると発振波長が不安定になってしまう。これは、駆動電流の増減に伴って半導体レーザのファブリペローモードがホップすることに起因すると考えられる。

また、特許文献２に示されたタイプの外部共振器型半導体レーザ装置においては、外部共振器による発振モードが制御されない構造となっているため、下記のような問題を招くことがある。すなわち、この種の半導体レーザ装置において、駆動電流や温度を一定に（例えば温度調節誤差０．０１°Ｃ以内）制御して、数十ｍｍ有る外部共振器の共振器長を一定に保ったとしても、半導体レーザの発振可能な波長幅が非常に広いため、長時間動作中に発振波長を確実に制御できずに発振波長が変化したり、縦モードがシングルモードからマルチモードに変化したりして、安定な発振を維持することが困難になる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、駆動電流が変動しても安定した縦モードで発振する外部共振器型半導体レーザ装置を提供することを目的とする。

本発明による一つの外部共振器型半導体レーザ装置は、
間に発光部を挟む１対の端面を有する半導体発光素子および、
この半導体発光素子の外に配置された共振器ミラーと、前記１対の端面のうち共振器ミラーから遠い側の一端面とから構成されて、半導体発光素子から発せられた光を発振させる外部共振器を有する半導体レーザ装置において、
共振器ミラーおよび前記一端面がフラットミラーとされ、
半導体発光素子として、単体で前記光を発振させる構造を有する半導体発光素子が用いられ、
外部共振器内の光路内に、前記光の波長域を選択する波長制御素子が設けられたことを特徴とするものである。

なお、上記のフラットミラーとは、反射面が曲率を持たず、そして外部共振器内の光の進行方向に対して垂直に配置されたミラーを意味するものである。

本発明による別の外部共振器型半導体レーザ装置は、
間に発光部を挟む１対の端面を有する半導体発光素子および、
この半導体発光素子の外に配置された共振器ミラーと、前記１対の端面のうち共振器ミラーから遠い側の一端面とから構成されて、半導体発光素子から発せられた光を発振させる外部共振器を有する半導体レーザ装置において、
共振器ミラーおよび前記一端面がフラットミラーとされ、
半導体発光素子として、単体では前記光を発振させない構造を有する半導体発光素子が用いられ、
外部共振器内の光路内に、前記１対の端面のうち共振器ミラーに近い側の他端面上、および共振器ミラーの反射面上においてそれぞれ前記光の焦点を結ばせる共焦点光学系と、前記光の波長域を選択する波長制御素子とが設けられたことを特徴とするものである。

以上の構成を有する本発明の外部共振器型半導体レーザ装置は、縦モードが単一縦モードであるのが望ましい。あるいは、縦モードはマルチモードであってもよい。

また、本発明の外部共振器型半導体レーザ装置は、コヒーレント長が２０ｍｍ以下であることが望ましい。

また、本発明の外部共振器型半導体レーザ装置は、光ノイズが０．５％ｒｍｓ以下であることが望ましい。

また、本発明の外部共振器型半導体レーザ装置は、駆動電流を発振領域の全域に亘って増減させた場合の発振中心波長の変化が０．２ｎｍ以下であることが望ましい。

また、本発明の外部共振器型半導体レーザ装置においては、波長制御素子として狭帯域バンドパスフィルターが用いられていることが望ましい。

あるいは、本発明の外部共振器型半導体レーザ装置においては、波長制御素子としてプリズムが用いられていることも望ましい。

さらに、本発明の外部共振器型半導体レーザ装置においては、半導体発光素子が、波長３７０ｎｍ〜５３０ｎｍの光を発する窒化物半導体発光素子であることが望ましい。

本発明の外部共振器型半導体レーザ装置は上記の構成とされたことにより、単一縦モードで発振する場合は、発振波長（中心波長）が動かずに安定して単一縦モードで発振可能となる。他方、マルチ縦モードで発振する場合は、発振波長幅が一定の狭い状態で安定して発振可能となる。

本発明の第１の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置の概略構成図 図１の装置に用いられた狭帯域バンドパスフィルターの透過特性を示すグラフ 図１の装置を駆動電流４０ｍＷで駆動した際の出力光の干渉強度およびスペクトラムを示す図 図１の装置を駆動電流６０ｍＷで駆動した際の出力光の干渉強度およびスペクトラムを示す図 図１の装置を駆動電流８０ｍＷで駆動した際の出力光の干渉強度およびスペクトラムを示す図 図１の装置における駆動電流値に対する、出力光の中心波長および波長幅の関係を示すグラフ 本発明外の外部共振器型半導体レーザ装置における出力光の干渉強度およびスペクトラムの一例を示す図 本発明外の外部共振器型半導体レーザ装置における出力光の干渉強度およびスペクトラムの他の例を示す図 本発明の第２の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置の概略構成図 図９の装置を駆動電流２５０ｍＷで駆動した際の出力光の干渉強度およびスペクトラムを示す図 図９の装置における駆動電流値と光ノイズ量との関係を示すグラフ 図９の装置における駆動電流値と光出力との関係を示すグラフ 本発明の第３の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置の概略構成図 図１３の装置を駆動電流２５０ｍＷで駆動した際の出力光の干渉強度およびスペクトラムを示す図 図１３の装置における駆動電流値と光ノイズ量との関係を示すグラフ 図１３の装置における駆動電流値と光出力との関係を示すグラフ 図９の装置および図１３の装置における、駆動電流値と出力光の波長幅との関係を示すグラフ 図９の装置および図１３の装置における、駆動電流値と出力光の中心波長との関係を示すグラフ 本発明の第４の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置の概略構成図 図１９の装置における出力光の干渉強度を、駆動電流値毎に示す図 図１９の装置における駆動電流値と光ノイズ量との関係を示すグラフ 図１の装置の変形例である装置における駆動電流値に対する、出力光の中心波長および波長幅の関係を示すグラフ 図１の装置の変形例である装置における出力光の干渉強度およびスペクトラムを、駆動電流値毎に示す図 図９の装置の一変形例である装置を駆動電流２５０ｍＷで駆動した際の、出力光の干渉強度およびスペクトラムを示す図 図９の装置の別の変形例である装置を駆動電流２５０ｍＷで駆動した際の、出力光の干渉強度およびスペクトラムを示す図 図９の装置のさらに別の変形例である装置を駆動電流２５０ｍＷで駆動した際の、出力光の干渉強度およびスペクトラムを示す図 図１３の装置の一変形例である装置を駆動電流２５０ｍＷで駆動した際の、出力光の干渉強度およびスペクトラムを示す図 図１３の装置の別の変形例である装置を駆動電流２５０ｍＷで駆動した際の、出力光の干渉強度およびスペクトラムを示す図 図１３の装置のさらに別の変形例である装置を駆動電流２５０ｍＷで駆動した際の、出力光の干渉強度およびスペクトラムを示す図 図９の装置の一変形例である装置および図１３の装置の一変形例である装置における、駆動電流値と出力光の中心波長との関係を示すグラフ 図９の装置の別の変形例である装置および図１３の装置の別の変形例である装置における、駆動電流値と出力光の中心波長との関係を示すグラフ 図９の装置のさらに別の変形例である装置および図１３の装置のさらに別の変形例である装置における、駆動電流値と出力光の中心波長との関係を示すグラフ 図１９の装置における駆動電流値と出力光の中心波長との関係を示すグラフ 図１９の装置における駆動電流値と出力光の波長幅との関係を示すグラフ

以下、本発明による外部共振器型半導体レーザ装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

≪第１の実施形態≫
図１は、本発明の第１の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置１を示す概略構成図である。ここに示される通り本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置１は基本的に、光１０を発する半導体発光素子１１、共振器ミラー１２、半導体発光素子１１と共振器ミラー１２との間に配されたコリメーターレンズ１３、コリメーターレンズ１３と共振器ミラー１２との間に配された波長制御素子としての狭帯域バンドパスフィルター１４、および半導体発光素子１１を駆動する駆動回路１５を有している。

また、共振器ミラー１２から出射する出力光１６の光路には、この出力光１６を一部反射して分岐させるビームスプリッタ１７が配されている。分岐された一部の出力光１６は、例えばフォトダイオード等からなる光検出器１８によって光量が検出される。光検出器１８は、検出した光量を示す光量検出信号Ｓ１を出力し、この光量検出信号Ｓ１はマイクロコンピュータ１９に入力される。

上記半導体発光素子１１は一例として、レーザダイオードからなるものである。このレーザダイオードは通常のレーザダイオードと基本的に同様の構成とされて、単体で、つまりそれ自身のみで発振するものである。本実施形態では一例として窒化物半導体、つまりＧａＮ系化合物半導体からなる、波長が４８８ｎｍ近辺の光１０を発するレーザダイオードが適用されている。なお、本発明の外部共振器型半導体レーザ装置においては、単体では、つまりそれ自身のみでは発振しない発光素子も適用可能である。そのような発光素子も、半導体層構成が通常のレーザダイオードと基本的に同等であるならば、同様に「レーザダイオード」と称することとする。

この半導体発光素子１１は、発光部となるチャンネル状の光導波路１１ａと、この光導波路１１ａの一方の端面を含む前端面１１ｂと、光導波路１１ａの他方の端面を含む後端面１１ｃとを有している。そして上記前端面１１ｂには、半導体発光素子１１が発する光１０の波長に対して反射率が略５８％である反射コート１１ｄが施されている。一方後端面１１ｃには、上記波長に対して反射率が９９．９％以上（設計値）である高反射コート１１ｅが施されている。

以上のように半導体発光素子１１においては、発光部である光導波路１１ａを挟む１対の端面１１ｂおよび１１ｃのうち、前端面１１ｂに反射コート１１ｄが施され、後端面１１ｃに高反射コート１１ｅが施されていることにより、光１０がこれらの端面１１ｂおよび１１ｃの間で共振する。こうして半導体発光素子１１は、単体で発振可能なものとされている。

他方、共振器ミラー１２は前端面（半導体発光素子１１と反対側の端面）１２ｂと後端面１２ｃとを有している。そして前端面１２ｂには、上記波長に対して反射率が略０％である無反射コート１２ｄが施されている。一方後端面１２ｃには、上記波長に対して反射率が６５％程度である部分反射コート１２ｅが施されている。

半導体発光素子１１および共振器ミラー１２が以上のように形成されていることにより、半導体発光素子１１の後端面１１ｃ（共振器ミラー１２から遠い側の端面）と共振器ミラー１２の後端面１２ｃとにより、半導体発光素子１１から発せられた光１０を共振させる外部共振器が構成されている。そして上記後端面１１ｃは前述した通り、前端面１１ｂと共に、半導体発光素子１１自身の共振器も構成する。こうして本実施形態においては、外部共振器と半導体発光素子１１自身の共振器とにより、複合共振器が構成されている。なお、半導体発光素子１１の後端面１１ｃと共振器ミラー１２の後端面１２ｃは、いずれも曲率を持たず、そして外部共振器内の光路に対して垂直な面とされて、いわゆるフラットミラーを構成している。

狭帯域バンドパスフィルター１４は、半導体発光素子１１から発せられた光１０のうち、所定の狭い波長域の光だけを選択して透過させるものである。この狭帯域バンドパスフィルター１４の透過特性の一例を図２に示す。ここに示す特性では、透過中心波長λｃｆ＝４８８ｎｍ、半値全幅（ＦＷＨＭ：full width at half maximum）で示す透過幅Δλｆ＝１．０ｎｍであるが、透過中心波長λｃｆは後述のようにして変更可能である。

駆動回路１５は、半導体発光素子１１に直流電流を供給する直流電流源２１、および制御回路２４を有している。この制御回路２４は、前述のマイクロコンピュータ１９が出力する制御信号Ｓ２に基づいて直流電流源２１の動作を制御する。

以下、上記構成を有する外部共振器型半導体レーザ装置１の動作について説明する。直流電流源２１からは、所定の値の直流電流である駆動電流が発せられる。半導体発光素子１１はこの駆動電流を受けて、発散光状態の光１０を発する。この光１０は、半導体発光素子１１自身の共振器で共振し、そして、一部が反射コート１１ｄを透過して半導体発光素子１１から出射する。

半導体発光素子１１から出射した光１０は、コリメーターレンズ１３によって平行光とされ、狭帯域バンドパスフィルター１４を透過して共振器ミラー１２に入射する。この光１０は、前述したように半導体発光素子１１の後端面１１ｃと、共振器ミラー１２の後端面１２ｃとで構成される外部共振器においても共振する。こうして共振器内のエネルギーが高められることにより、半導体発光素子１１において誘導放出がなされ、発振したレーザ光が得られる。このレーザ光は一部が共振器ミラー１２を透過して、出力光１６として共振器外に取り出される。

出力光１６は、ビームスプリッタ１７において一部が反射して分岐され、残余はビームスプリッタ１７を透過して利用光とされる。なお、ビームスプリッタ１７の反射率は例えば１０％程度とされるが、それに限られるものではない。分岐された出力光１６は光検出器１８に入射し、その光量が光検出器１８によって検出される。光検出器１８が出力する光量検出信号Ｓ１は、マイクロコンピュータ１９に入力される。

マイクロコンピュータ１９はこの光量検出信号Ｓ１に基づいて制御回路２４の動作を制御する。すなわち、光量検出信号Ｓ１が設定値よりも大であれば（つまり検出光量が目標値よりも大であれば）、直流電流源２１が発する直流電流の値を低下させ、反対に光量検出信号Ｓ１が設定値よりも小であれば（つまり検出光量が目標値よりも小であれば）、直流電流源２１が発する直流電流の値を増大させるように、制御回路２４の動作が制御される。それにより、出力光１６の光出力（平均値）が、所望の一定値に維持されるようになる。

ここで、レーザ光である出力光１６の波長は、狭帯域バンドパスフィルター１４によって選択される。つまり本実施形態では、図２に示したような透過特性を有する狭帯域バンドパスフィルター１４によって光１０の波長が選択され、その波長選択された光１０が外部共振器から半導体発光素子１１に帰還される。それにより、発振する光１０の波長、つまりは出力光１６の波長が比較的狭い範囲に限定される。

狭帯域バンドパスフィルター１４の透過特性は、外部共振器内の光軸に対して斜めに配置されているこの狭帯域バンドパスフィルター１４を、光軸に対して入射角が変化する方向に回転させることにより変えることができる。こうして狭帯域バンドパスフィルター１４の透過特性を変えて、この狭帯域バンドパスフィルター１４による選択波長を変えることにより、出力光１６の波長を所望値に設定可能となる。なお、狭帯域バンドパスフィルター１４を上述のように回転させた後、回転不可能となるように狭帯域バンドパスフィルター１４を固定すれば、出力光１６の波長を安定させることができる。

次に、本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置１が奏する効果について説明する。この効果を確認するために、本実施形態の中で、下記の仕様とした外部共振器型半導体レーザ装置１を作成した。これを以下、実施例１と称する。
（実施例１）
（１）半導体発光素子１１の仕様
・前端面１１ｂの反射率：略５８％
・後端面１１ｃの反射率：９９．９％以上（設計値）
（自身で発振可能）
（２）共振器ミラー１２の仕様
・前端面１２ｂの反射率：略０％
・後端面１２ｃの反射率：６５％
（３）狭帯域バンドパスフィルター１４の仕様
・透過特性：基本的に図２の通り。
・Δλｆ＝１．０ｎｍ
・回転により透過中心波長λｃｆを変更可能。
（４）ビームスプリッタ１７の仕様
・反射率：１０％

上記実施例１の外部共振器型半導体レーザ装置１を、駆動電流値を４０ｍＷ、６０ｍＷ、８０ｍＷと３通りに変えて駆動した際のコヒーレント長Ｌｃと、出力光１６のスペクトラムを測定した結果を、それぞれ図３、図４、図５に示す。各図においては、上段にコヒーレント長Ｌｃを示し、下段に出力光１６のスペクトラムを示す。これらの図に示される通り、本例では縦モードがマルチモードになっている。そして、この縦マルチモード下において、発振波長幅（スペクトル幅）は狭い状態に安定している。

ここで、コヒーレント長Ｌｃは、外部共振器型半導体レーザ装置１からの出力光１６を２系統に分岐させ、分岐された２つの出力光１６間の干渉強度を求め、その干渉強度に基づいてコヒーレント長Ｌｃを求めた。図３〜図５の各上段は、上記干渉強度を求めた干渉計の表示画面を画像として取り込んだものである。各画面では、縦軸が干渉強度（相対値）を示している。また横軸は、上記２系統の出力光１６を検出する２つのポート間の距離（これは、２系統の出力光１６の光路長差に対応する）を示している。このポート間の距離は、各図において横軸最左端がゼロであり、横軸最右端で４１．４８ｍｍである。図３に表示しているように、干渉強度を示す信号の包絡線を求め、この包絡線において干渉強度が最大値の５０％を取るポート間距離をコヒーレント長Ｌｃと規定する。このコヒーレント長Ｌｃの規定は、以下においても同様である。

一方、図３〜図５の各下段に示す出力光１６のスペクトラムは、光スペクトラムアナライザーの表示画面を写真に撮影したものである。それらの表示画面では、横軸が波長を、縦軸が光出力（相対値）を示している。これらの図３〜図５より、この実施例１としての外部共振器型半導体レーザ装置１においては、駆動電流値を４０ｍＷ〜８０ｍＷの間で変化させても、出力光１６のスペクトラムの変化が小さいことが分かる。

また図６には、この実施例１としての外部共振器型半導体レーザ装置１を、駆動電流値を３０ｍＷ、４０ｍＷ、５０ｍＷ、６０ｍＷ、７０ｍＷ、８０ｍＷと６通りに変えて駆動した際の出力光１６の中心波長（ピーク波長）λｐおよび、半値全幅（ＦＷＨＭ）で示す波長幅Δλを測定した結果を、各々左縦軸、右縦軸に示す。この図６に示される通り、実施例１の外部共振器型半導体レーザ装置１は、駆動電流が増減してもレーザ光の中心波長λｐの変動が０．１ｎｍ程度と小さく抑えられるものであるので、波長依存性が有る対象物に関する計測や検査等を行う装置にも好適に用いられ得る。また、波長幅Δλ（ＦＷＴＭ）の変化も、最大で０．３ｎｍ程度であり、狭い波長範囲での発振が維持される。

次に、以上述べた実施例１の外部共振器型半導体レーザ装置１と対比するための比較例１および２について説明する。
（比較例１）
・波長が４８８ｎｍ近辺の光を発するＧａＮ系化合物半導体からなるレーザダイオード。外部共振器を持たず自身で発振可能。ＤＣ（直流電流）駆動。
（比較例２）
・波長が４８８ｎｍ近辺の光を発するＧａＮ系化合物半導体からなるレーザダイオード。外部共振器を持たず自身で発振可能。高周波重畳された電流で駆動。具体的には、直流電流に２００ＭＨｚの高周波電流を重畳した電流で駆動。

比較例１のレーザダイオードを駆動した場合の出力光のコヒーレント長Ｌｃおよびスペクトラムを、それぞれ図７の上段、下段に示す。なお、この図７の表示は、図３〜図５におけるものと同様である。図７に示される通り、出力光のコヒーレント長Ｌｃは計測器の測定レンジを超えて、数１００ｎｍと推定される。また、出力光の波長幅Δλは、０．５ｎｍ以下である。このようなレーザダイオードを計測装置の光源として用いた場合、コヒーレント長Ｌｃが長いため干渉スペックルによる光ノイズが発生し、計測のＳ／Ｎ劣化を引き起こし易い。

上述のような問題を回避するための手法として、従来、比較例２のような高周波重畳駆動が知られている。この比較例２のレーザダイオードを駆動した場合の出力光のコヒーレント長Ｌｃおよびスペクトラムを、それぞれ図８の上段、下段に示す。なお、この図８の表示も、図３〜図５におけるものと同様である。図８に示される通り、出力光のコヒーレント長Ｌｃは約２０ｍｍと短くなっている。しかし、出力光の波長幅Δλは、約２ｎｍと広がっている。こうして光スペクトル純度が悪くなると、光波長の精度劣化によって、計測のＳ／Ｎが低下するという問題が発生する。

それに対して実施例１の外部共振器型半導体レーザ装置１では、駆動電流を増減させた場合でも、出力光のコヒーレント長Ｌｃが短く、スペクトル幅も狭い状態を維持して動作可能となる。駆動電流の増減は、レーザダイオードの光出力を一定にするためのＡＰＣ（Automatic Power Control）回路を動作させる際に行われる。また、レーザダイオードの光出力が経時劣化した時にも駆動電流値を増加させ、光出力を一定に保つために必要である。駆動電流の増減時に特性が変化しないということは、計測装置等の製品の特性を保証する上で非常に重要なことである。前述の図３〜図６に示されるように、実施例１の外部共振器型半導体レーザ装置１では、出力光のコヒーレント長Ｌｃが２０ｍｍ以下と小さく、同時に波長幅Δλ（ＦＷＴＭ）０．３ｎｍ以下を保っている。以上のことから、干渉によるスペックルノイズが低く、そして波長純度も良いことから、本装置１を各種計測装置の計測用光源として適用した場合は、Ｓ／Ｎの高い計測が可能となる。

上述した通り本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置１は、コヒーレント長Ｌｃが数１０ｍｍ程度と短いため、干渉による不具合が低減された発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）のような性質を有する。また本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置１は、発振波長幅Δλが狭くて単色性が良いことから、通常のレーザダイオードと同様に、出力光が回折限界まで絞れるという特長を有する。

さらに、発光ダイオードでは出力が１０ｍＷ程度に留まるのに対して、本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置１は通常の半導体レーザと同様に、１００ｍＷ以上の出力を得ることも可能である。

≪第２の実施形態≫
次に図９を参照して、本発明の第２の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置２について説明する。この外部共振器型半導体レーザ装置２は、図１に示した第１の実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置１と対比すると、基本的に、外部共振器の光路に共焦点光学系が配置されている点、半導体発光素子１１として自身では発振しないレーザダイオードが用いられている点で相違する。ここで、なおこの図９において、先に説明した図１中のものと同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は、特に必要の無い限り省略する（以下、同様）。なお、狭帯域バンドパスフィルター１４としては、以下で説明するように、透過幅Δλｆが相異なる複数の狭帯域バンドパスフィルターから適宜選択して用いられる。

上記の共焦点光学系は、半導体発光素子１１の前端面１１ｂから発散光状態で出射した光１０を平行光化するコリメーターレンズ１３と、平行光となった光１０を共振器ミラー１２の後端面１２ｃ上で収束させる集光レンズ６１とで構成されている。

半導体発光素子１１は、その前端面１１ｂに無反射コート１１ｇが施されていることにより、上述のように自身では発振しないものとされている。なお、この半導体発光素子１１は、波長が４８８ｎｍ近辺の光を発するＧａＮ系化合物半導体からなるものである。

この第２の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置２では、第１の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置１と比べて、発振モードが容易に単一縦モード化されることが判った。本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置２を、狭帯域バンドパスフィルター１４として透過幅Δλｆが０．５ｎｍのものを適用し、駆動電流値を２５０ｍＷに設定して駆動した際の出力光１６のコヒーレント長Ｌｃおよびスペクトラムを、それぞれ図１０の上段、下段に示す。なお、この図１０の表示も、図３〜図５におけるものと同様である。図１０の上段に示される通り、出力光のコヒーレント長Ｌｃは、フルスケールの約４０ｍｍを超えていて、数１００ｍｍと推定される。また、図１０の下段に示される通り、単一縦モード発振していることが確認された。

次に、本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置２における光ノイズ量に関して説明する。図１１は、この外部共振器型半導体レーザ装置２が発する出力光１６の光ノイズ特性を示すものである。同図においては、横軸が駆動電流値を、縦軸が光出力に対する光ノイズの比率（％ｒｍｓ：二乗平均平方根の百分率）を示している。この測定は、狭帯域バンドパスフィルター１４として、透過幅Δλｆが５．０ｎｍのもの、１．０ｎｍのものを適用した各場合について行った。また、この特性の測定に当たっては、カットオフ周波数が２０ＭＨｚであるローパスフィルタ特性を有する光検出器により出力光１６を検出した。

図１１に示される通り、駆動電流値を増減させた場合でも光ノイズは、広い電流範囲に亘って０．５％ｒｍｓ前後と低い値が得られた。本実施形態では、外部共振器構造とした際に、実用上一番問題となるモードホップによる光ノイズがなく、良好な光ノイズ特性であることが判った。

図１２は、本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置２の駆動電流値に対する光出力特性を測定した結果を示すものである。なおこの測定は、狭帯域バンドパスフィルター１４として、透過幅Δλｆが５．０ｎｍのもの、２．０ｎｍのもの、１．０ｎｍのものを適用した各場合について行った。同図に示される通り光出力特性は、駆動電流の増加に伴いモードホップの無い滑らかな単調増加となっており、ＡＰＣ制御がし易い特性であることが判った。ＡＰＣ動作をする上で単調増加の特性は、回路を発振させて暴走を引き起こすことを防止する上で重要な特性である。光出力特性が電流値増加時に増加と減少を繰り返しする様な凹凸の特性の場合は、ＡＰＣ回路が良好に働かなくなることがある。出力光の光量を一定値に保つために駆動電流を増加させるべき時に、特性が減少の曲線になっていると、逆に電流を下げてしまい、光出力を一定値に保てなくなり回路ループが発振し暴走するモードになるからである。

次に図１７を参照して、本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置２の駆動電流値に対する発振波長幅Δλを測定した結果について説明する。この測定は、狭帯域バンドパスフィルター１４として、透過幅Δλｆが２．０ｎｍのものを適用して行った。なおこの図１７では、後述する第３の実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置３について、同様の測定を行った結果を併せて示している。通常のレーザダイオードでも、特定電流値で単一縦モード発振が瞬間的に出現することは稀にあるが、駆動電流値を変えると直ぐに縦マルチモード発振に変化してしまい、安定に発振を維持することはできない。ところが、本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置２では図１７に示す通り、駆動電流値を増減させても、全電流領域で発振波長幅Δλを０．１ｎｍ以下の値に保った状態で単一縦モードを維持することが判った。これは、計測装置等の製品の品質を保証する上で極めて重要な特性である。本実施形態のように、外部共振器内に共焦点光学系を配置した場合に、電流値を増減させても単一縦モードが安定に発振を維持する理由は、十分に解明できていないが、光学系の波長選択性が上がったことによると推測される。

次に図１８を参照して、本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置２の駆動電流値に対する中心波長（ピーク波長）λｐを測定した結果について説明する。この測定は、狭帯域バンドパスフィルター１４として、透過幅Δλｆが２．０ｎｍのものを適用して行った。なおこの図１８でも、後述する第３の実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置３について、同様の測定を行った結果を併せて示している。同図に示される通り、駆動電流を増減させても、中心波長λｐは０．２ｎｍの波長シフト内に収まっており、非常に安定な特性であることが判った。ほぼ同一の構成を有するＧａＮ系レーザダイオード単体では、この電流値変化に対する中心波長λｐのシフト量は一般に１．０ｎｍ以上となり、本実施形態におけるシフト量はその１／５に収まっている。

≪第３の実施形態≫
次に図１３を参照して、本発明の第３の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置３について説明する。この外部共振器型半導体レーザ装置３は、図９に示した第２の実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置２と対比すると、基本的に、波長制御素子として、狭帯域バンドパスフィルター１４に加えて、さらに２つのプリズム７１および７２が配置されている点で相違する。これら２つのプリズム７１および７２は、いわゆるアナモルフィックプリズムペアを構成している。プリズム７１および７２による波長制御素子としての効果は、狭帯域バンドパスフィルター１４による効果と基本的に同様である。

なお、波長制御素子としての効果を得るためには、１つのプリズム７１だけを用いてもよい。しかし、アナモルフィックプリズムペアを用いれば、入射する光１０のビーム断面形状が楕円状である場合、断面形状が真円状の光１０として出射させることが可能となる。そこで、出力光１６のビーム断面形状が真円状であることが望まれる場合は、アナモルフィックプリズムペアを適用することが好ましい。また、１つだけプリズム７１を用いる場合は、光１０の進行方向が偏位してしまうが、アナモルフィックプリズムペアを用いる場合はその前後の光１０の進行方向を平行に揃えることができる。

ここで、波長制御素子としてのプリズムについて、具体的な例を説明する。まず、アナモルフィックプリズムペアについて説明する。硝材がＳＦ１０、頂角が２７．５°である同一のプリズムを２つ用いて、アナモルフィックプリズムペアを形成した。１つ目と２つ目のプリズムへの光の入射角が異なる光路を設定することで、角度分散量が４５μｒａｄ／ｎｍ（波長１ｎｍ当たりの屈折角度量）を実現することができた。この角度分散量のプリズムペアを共振器内に配置して、図１３に示すような構成の外部共振器型半導体レーザ装置３を得た。

プリズムを透過する光の波長に応じてプリズムからの出射角が異なることから、所定の出射角の光のみが共振するように構成して、外部共振器における共振波長を決めることができる。また、プリズムペアを用いる場合は、１つ目のプリズムと２つ目のプリズムの相対角度を変えることで、プリズムペアに、上記と異なる角度分散量を与えることもできる。さらには、例えば１つ目のプリズムの硝材をＳＦ１０、２つ目のプリズムの硝材をＢＫ７等と、互いに変えることにより、所望の角度分散量を得ることも可能である。

ここで、上述のようにプリズムを一つだけ用いる場合の例を説明する。硝材がＢＫ７、頂角が３０°のプリズムを用いて、角度分散量６６μｒａｄ／ｎｍを実現することができた。このプリズムを用いて外部共振器を構成した場合でも、第３の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置３が奏する後述の効果を得ることができる。

この第３の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置３でも、第１の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置１と比べて、発振モードが容易に単一縦モード化されることが判った。本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置３を、狭帯域バンドパスフィルター１４として透過幅Δλｆが０．５ｎｍのものを適用し、駆動電流値を２５０ｍＷに設定して駆動した際の出力光１６のコヒーレント長Ｌｃおよびスペクトラムを、それぞれ図１４の上段、下段に示す。なお、この図１４の表示も、図３〜図５におけるものと同様である。図１４の上段に示される通り、出力光のコヒーレント長Ｌｃは、フルスケールの約４０ｍｍを超えていて、数１００ｍｍと推定される。また、図１４の下段に示される通り、単一縦モード発振していることが確認された。

次に、本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置３における光ノイズ量に関して説明する。図１５は、この外部共振器型半導体レーザ装置３が発する出力光１６の光ノイズ特性を示すものである。同図においては、横軸が駆動電流値を、縦軸が光出力に対するノイズの比率（％ｒｍｓ：二乗平均平方根の百分率）を示している。この測定は、狭帯域バンドパスフィルター１４として、透過幅Δλｆが５．０ｎｍのもの、２．０ｎｍのもの、１．０ｎｍのものを適用した各場合について行った。また、この特性の測定に当たっては、カットオフ周波数が２０ＭＨｚであるローパスフィルタ特性を有する光検出器により出力光１６を検出した。

図１５に示される通り、駆動電流値を増減させた場合でも光ノイズは、広い電流範囲に亘って０．５％ｒｍｓ前後と低い値が得られた。本実施形態では、外部共振器構造とした際に、実用上一番問題となるモードホップによる光ノイズがなく、良好な光ノイズ特性であることが判った。

図１６は、本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置３の駆動電流値に対する光出力特性を測定した結果を示すものである。なおこの測定は、狭帯域バンドパスフィルター１４として、透過幅Δλｆが５．０ｎｍのもの、２．０ｎｍのもの、１．０ｎｍのものを適用した各場合について行った。同図に示される通り光出力特性は、駆動電流の増加に伴いモードホップの無い滑らかな単調増加となっており、ＡＰＣ制御がし易い特性であることが判った。

次に図１７を参照して、本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置３の駆動電流値に対する発振波長幅Δλを測定した結果について説明する。この測定は、狭帯域バンドパスフィルター１４として、透過幅Δλｆが２．０ｎｍのものを適用して行った。本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置３では図１７に示す通り、駆動電流値を増減させても、全電流領域で発振波長幅Δλを０．１ｎｍ以下の値に保った状態で単一縦モードを維持することが判った。

次に図１８を参照して、本実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置３の駆動電流値に対する中心波長（ピーク波長）λｐを測定した結果について説明する。この測定は、狭帯域バンドパスフィルター１４として、透過幅Δλｆが２．０ｎｍのものを適用して行った。同図に示される通り、駆動電流を増減させても、中心波長λｐは０．２ｎｍの波長シフト内に収まっており、非常に安定な特性であることが判った。ほぼ同一の構成を有するＧａＮ系レーザダイオード単体では、この電流値変化に対する中心波長λｐのシフト量は一般に１．０ｎｍ以上となり、本実施形態におけるシフト量はその１／５に収まっている。

≪第４の実施形態≫
次に図１９を参照して、本発明の第４の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置４について説明する。この外部共振器型半導体レーザ装置４は、図９に示した第２の実施形態の外部共振器型半導体レーザ装置２と対比すると、基本的に、波長制御素子として、狭帯域バンドパスフィルター１４の代わりに、２つのプリズム７１および７２が配置されている点で相違する。これらの波長制御素子としてのプリズム７１および７２は、図１３に示した第３の実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置３で用いられたものと同様のものである。

図２０は、本実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置４を、直流電流である駆動電流を１５０ｍＡ、１７０ｍＡ、１９０ｍＡ、２１０ｍＡ、２３０ｍＡ、２５０ｍＡと変えて駆動した際のコヒーレント長λｃを計測した結果を示している。この図２０の表示の仕方は、図３上段の表示の仕方と同様である。同図に示される通り、駆動電流を１５０ｍＡ〜２５０ｍＡの間で増減させても、コヒーレント長λｃが最大でも約２０ｍｍに維持される特性が得られた。このことから、駆動電流を増減させても干渉によるスペックルノイズが低減された状態が維持され、この外部共振器型半導体レーザ装置４を各種計測装置の計測用光源として適用した場合は、Ｓ／Ｎの高い計測が可能となる。

また、本実施形態において縦モードはマルチモードであって、発振波長幅Δλは０．５ｎｍ〜０．７ｎｍと狭く安定しているが、第２の実施形態におけるよりも広い発振波長幅Δλとなった。これは、プリズムの分散効果が、狭帯域バンドパスフィルターによる波長抑制の効果よりも弱いことが起因している。

次に図２１は、本実施形態による外部共振器型半導体レーザ装置４の光ノイズ特性を測定した結果を示している。駆動電流が１５０ｍＡ〜２５０ｍＡの範囲で、０．５％ｒｍｓ以下と低い光ノイズを維持していることが判った。

前述した比較例１および２の外部共振器型半導体レーザ装置のように、駆動電流の増減によってレーザ光の中心波長λｃが大きく変動する外部共振器型半導体レーザ装置を、波長依存性が有る対象物に関する計測や検査等を行う装置に光源として適用すると、中心波長λｃの変動のために計測結果や検査結果が変わってしまう。したがって、そのような外部共振器型半導体レーザ装置は、波長依存性が有る対象物に関する計測や検査等を行う装置に適用するには、計測や検査等の精度を高く確保する上で不向きなものとなる。それに対して第１〜４の外部共振器型半導体レーザ装置１〜４は、駆動電流が増減してもレーザ光の中心波長λｃの変動が小さく抑えられるものであるので、波長依存性が有る対象物に関する計測や検査等を行う装置にも好適に用いられ得る。

以上説明した第１〜４の実施形態では、ＧａＮ系化合物半導体からなる、波長（ゲインピーク波長）が４８８ｎｍ近辺の光１０を発するレーザダイオードが適用されている。このレーザダイオードは、例えばＧａＡｓ系の赤色レーザダイオード等とは異なり、直流電流駆動した場合の発振スペクトルの幅が広く、マルチ縦モード発振する。さらに、戻り光の光ノイズ低減のために高周波重畳駆動した場合は、上記のことがより顕著となる。そのため、ＧａＮ系化合物半導体からなるレーザダイオードを用いる場合は、発振波長が安定していて、かつ発振波長幅が狭い光源を構成するのは非常に困難となっていた。この傾向は、ＧａＮ系化合物半導体からなる、４８８ｎｍ以外の波長の光を発するレーザダイオードにおいても認められている。

そこで、４８８ｎｍ以外の波長として、例えば３７０ｎｍ、４０５ｎｍ、４４５ｎｍ、４７３ｎｍ、５３０ｎｍの光を発するＧａＮ系化合物半導体からなるレーザダイオードを用い、その他の構成は第１の実施形態と同様とした4種の外部共振器型半導体レーザ装置を作製して、発振波長の安定性を調べたところ、基本的に第１の実施形態におけるのと同様の効果が得られることが分かった。以上より、ＧａＮ系化合物半導体からなるレーザダイオードを用いる場合に本発明を適用することは、波長に拘わらず、発振波長を安定させる上で特に効果的であると言える。

また以上述べた各実施形態では、半導体発光素子１１として、単体では発振しないレーザダイオードあるいは、単体で発振する半導体発光素子を適用した場合も、基本的に第１の実施形態におけるのと同様の効果が得られることを確認した。具体的には、図１に示した半導体発光素子１１の前端面１１ｂに、この半導体発光素子１１が発する光の波長に対して反射率が４０％、５０％、６０％であるコートを施して該素子１１単体でも発振可能とし、その他の構成は第１の実施形態と同様とした３種の外部共振器型半導体レーザ装置を作製して、発振波長の安定性を調べたところ、基本的に第１の実施形態におけるのと同様の効果が得られることが分かった。なお上記の場合は、半導体発光素子であるレーザダイオードの両端面からなる共振器と外部共振器とにより、複合共振器が構成される。

また、上述のようなレーザダイオードとして、横モードがマルチモードである比較的高出力タイプのレーザダイオードを用いることも可能である。さらにその他、波長が４４５ｎｍ程度のレーザ光を発する窒化物半導体からなるレーザダイオードを励起源として用い、このレーザ光により、Ｐｒ^３＋がドープされた例えばＬｉＹＦ結晶等の固体レーザ媒質を励起するようにしたレーザダイオード励起固体レーザ等において、励起源としてのレーザダイオードに本発明を適用することも可能である。

一方、本発明の外部共振器型半導体レーザ装置に用いられる波長制御素子も、前述した狭帯域バンドパスフィルターに限られるものではなく、例えばＶＢＧ（Volume Bragg Grating）やプリズムペア、さらには狭帯域バンドパスフィルターとプリズムペアとを共振器内光路に直列に配置してなるもの等、その他の公知の素子も適宜利用可能である。

また、以上説明した第１〜第４の実施形態では、共振器ミラー１２の後端面１２ｃに部分反射コート１２ｅが施されて、この後端面１２ｃと半導体発光素子１１の後端面１１ｃとで外部共振器が構成されているが、共振器ミラー１２の前端面１２ｂに部分反射コートが施されて、この前端面１２ｂと半導体発光素子１１の後端面１１ｃとで外部共振器が構成されるようにしてもよい。

なお、先に説明した第１〜第３の実施形態において一部の構成を変えた、いくつかの変形例を作製した。それらの変形例においても、各実施形態の説明で述べているのと基本的に同様の効果が得られることを確認した。また第４の実施形態については、さらなる特性の測定を行って、第１〜第３の実施形態におけるのと同様の効果が得られていることを確認した。以下、それらの点について説明する。

≪第１の実施形態の変形例≫
先に説明した第１の実施形態では、狭帯域バンドパスフィルター１４として、透過特性がΔλｆ＝１．０ｎｍであるものを用いているが、Δλｆ＝５．０ｎｍである狭帯域バンドパスフィルター１４を用いた変形例を作製した。その変形例としての外部共振器型半導体レーザ装置を駆動電流値を変えて駆動し、その際に出力光１６の中心波長（ピーク波長）λｐおよび、波長幅Δλを測定した結果を図２２に示す。この図２２の表示の仕方は、図６におけるものと同様である。

また、この変形例を駆動電流を４０ｍＷ、６０ｍＷ、８０ｍＷに設定して駆動した場合の干渉強度測定結果、および出力光１６のスペクトラム測定結果を、図２３に示す。各場合について上段に示す干渉強度測定結果（ここから、前述したようにしてコヒーレント長Ｌｃを求めることができる）の表示の仕方は、図３の上段における表示の仕方と同様であり、下段に示すスペクトラム測定結果の表示の仕方は、図３の下段における表示の仕方と同様である。

≪第２の実施形態の変形例≫
先に説明した第２の実施形態では、狭帯域バンドパスフィルター１４として、透過特性がΔλｆ＝０．５ｎｍであるものを適用し、その外部共振器型半導体レーザ装置を駆動電流２５０ｍＷで駆動した場合の干渉強度測定結果、および出力光１６のスペクトラム測定結果を図１０に示している。それに対して、Δλｆ＝１．０ｎｍ、２．０ｎｍ、５．０ｎｍである狭帯域バンドパスフィルター１４を用いた変形例を作製した。それらの３つ変形例を駆動電流２５０ｍＷで駆動した場合の干渉強度測定結果、および出力光１６のスペクトラム測定結果を、各々図２４、２５、２６の各上段、下段に示す。これらの図２４〜２６の表示の仕方は、図１０におけるものと同様である。

また第２の実施形態では、狭帯域バンドパスフィルター１４として透過特性がΔλｆ＝２．０ｎｍであるものを適用した場合において、外部共振器型半導体レーザ装置の駆動電流値に対する中心波長（ピーク波長）λｐを測定した結果を図１８に示している。それに対して、Δλｆ＝０．５ｎｍ、１．０ｎｍ、５．０ｎｍである狭帯域バンドパスフィルター１４を用いた変形例を作製した。それらの３つ変形例において、外部共振器型半導体レーザ装置の駆動電流値に対する中心波長λｐを測定した結果を各々図３０、３１、３２に示す。これらの図３０〜３２の表示の仕方は、図１８におけるものと同様である。

≪第３の実施形態の変形例≫
先に説明した第３の実施形態では、狭帯域バンドパスフィルター１４として、透過特性がΔλｆ＝０．５ｎｍであるものを適用し、その外部共振器型半導体レーザ装置を駆動電流２５０ｍＷで駆動した場合の干渉強度測定結果、および出力光１６のスペクトラム測定結果を図１４に示している。それに対して、Δλｆ＝１．０ｎｍ、２．０ｎｍ、５．０ｎｍである狭帯域バンドパスフィルター１４を用いた変形例を作製した。それらの３つ変形例を駆動電流２５０ｍＷで駆動した場合の干渉強度測定結果、および出力光１６のスペクトラム測定結果を、各々図２７、２８、２９の各上段、下段に示す。これらの図２７〜２９の表示の仕方は、図１４におけるものと同様である。

また第３の実施形態では、狭帯域バンドパスフィルター１４として透過特性がΔλｆ＝２．０ｎｍであるものを適用した場合において、外部共振器型半導体レーザ装置の駆動電流値に対する中心波長（ピーク波長）λｐを測定した結果を図１８に示している。それに対して、Δλｆ＝０．５ｎｍ、１．０ｎｍ、５．０ｎｍである狭帯域バンドパスフィルター１４を用いた変形例を作製した。それらの３つ変形例において、外部共振器型半導体レーザ装置の駆動電流値に対する中心波長λｐを測定した結果を各々図３０、３１、３２に示す。これらの図３０〜３２の表示の仕方は、図１８におけるものと同様である。

≪第４の実施形態の追加測定≫
図１９に示した外部共振器型半導体レーザ装置４を駆動電流値を変えて駆動し、その際に出力光１６の中心波長（ピーク波長）λｐおよび、波長幅Δλを測定した結果を各々図３３、３４に示す。この図３３、３４の表示の仕方は、図６におけるものと同様である。

１、２、３、４ 外部共振器型半導体レーザ装置
１１ 半導体発光素子
１１ａ 半導体発光素子の光導光路
１１ｂ 半導体発光素子の前端面
１１ｃ 半導体発光素子の後端面
１１ｄ 反射コート
１１ｅ 高反射コート
１１ｇ 無反射コート
１２ 共振器ミラー
１２ｂ 共振器ミラーの前端面
１２ｃ 共振器ミラーの後端面
１２ｄ 無反射コート
１２ｅ 部分反射コート
１３ コリメーターレンズ
１４ 狭帯域バンドパスフィルター（波長制御素子）
１５ 駆動回路
１６ 出力光
１９ マイクロコンピュータ
２１ 直流電流源
２４ 制御回路
６１ 集光レンズ
７１、７２ プリズム

Claims (10)

1. 間に発光部を挟む１対の端面を有する半導体発光素子および、
   この半導体発光素子の外に配置された共振器ミラーと、前記１対の端面のうち前記共振器ミラーから遠い側の一端面とから構成されて、前記半導体発光素子から発せられた光を発振させる外部共振器を有する半導体レーザ装置において、
   前記共振器ミラーおよび前記一端面がフラットミラーとされ、
   前記半導体発光素子として、単体で前記光を発振させる構造を有する半導体発光素子が用いられ、
   前記外部共振器内の光路内に、前記光の波長域を選択する波長制御素子が設けられたことを特徴とする外部共振器型半導体レーザ装置。
2. 間に発光部を挟む１対の端面を有する半導体発光素子および、
   この半導体発光素子の外に配置された共振器ミラーと、前記１対の端面のうち前記共振器ミラーから遠い側の一端面とから構成されて、前記半導体発光素子から発せられた光を発振させる外部共振器を有する半導体レーザ装置において、
   前記共振器ミラーおよび前記一端面がフラットミラーとされ、
   前記半導体発光素子として、単体では前記光を発振させない構造を有する半導体発光素子が用いられ、
   前記外部共振器内の光路内に、前記１対の端面のうち前記共振器ミラーに近い側の他端面上、および前記共振器ミラーの反射面上においてそれぞれ前記光の焦点を結ばせる共焦点光学系と、前記光の波長域を選択する波長制御素子とが設けられたことを特徴とする外部共振器型半導体レーザ装置。
3. 縦モードが単一縦モードである請求項１または２に記載の外部共振器型半導体レーザ装置。
4. 縦モードがマルチモードである請求項１または２に記載の外部共振器型半導体レーザ装置。
5. コヒーレント長が２０ｍｍ以下である請求項１から４いずれか１項に記載の外部共振器型半導体レーザ装置。
6. 光ノイズが０．５％ｒｍｓ以下である請求項１から５いずれか１項に記載の外部共振器型半導体レーザ装置。
7. 駆動電流を発振領域の全域に亘って増減させた場合の発振中心波長の変化が０．２ｎｍ以下である請求項１から６いずれか１項に記載の外部共振器型半導体レーザ装置。
8. 前記波長制御素子として狭帯域バンドパスフィルターが用いられている請求項１から７いずれか１項に記載の外部共振器型半導体レーザ装置。
9. 前記波長制御素子としてプリズムが用いられている請求項１から７いずれか１項に記載の外部共振器型半導体レーザ装置。
10. 前記半導体発光素子が、波長３７０ｎｍ〜５３０ｎｍの光を発する窒化物半導体発光素子である請求項１から９いずれか１項に記載の外部共振器型半導体レーザ装置。