JP2950813B1 - 波長可変型レーザ光源装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 レーザ光源の発光可能波長範囲内で簡単な構
成で小型化され安定に発光するレーザ光源装置を提供す
ること。 【解決手段】 半導体レーザ１の一方の光ビーム出射端
に波長ロッカ４を設ける。波長ロッカ４には干渉光フィ
ルタ３とその透過光及び反射光を受光するフォトダイオ
ードＰＤ１，ＰＤ２を配置する。フォトダイオードＰＤ
１，ＰＤ２の出力比を算出し、出力比が所定値となるよ
うに波長を制御する。半導体レーザ１，波長ロッカ４を
光学モジュール１１内に封入し、他のブロックと共に基
板上に実装する。こうすれば小型で所望の波長を安定し
て発光させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光通信，光情報処
理，光計測等に使用される波長可変型の半導体レーザ光
源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在光通信においては、光ファイバに多
数の波長の光を多重化して通信することにより、単一波
長の光を用いた場合に比べて伝送量を大幅に増加させる
波長多重通信方式が検討されている。波長多重通信を実
現するためには、光信号をそのまま増幅できる比較的狭
い波長の帯域内に、例えば０．４ｎｍ以下の間隔で多数
の波長のレーザ光を伝送するため、レーザ光源の波長を
十分安定化させ、しかも任意の波長で発振できるように
しておく必要がある。又、光情報処理，光計測において
は、情報の高密度化や計測の高精度化のためにレーザ光
源の波長安定化は重要な課題である。

【０００３】レーザ光源の発光波長を安定化するために
は、例えば何らかの方法で基準となる波長特性を有する
素子を用い、発光波長との誤差を検出してレーザ光源に
帰還する。そのため従来より、原子や分子の吸収を用い
てそれを基準として波長を安定化する装置や、ホログラ
フィ，グレーティング又はマッハツェンダ干渉計やファ
ブリペロー干渉計を用いて基準となる光又は光源の波長
をディザによって変調し、波長を調整するようにした方
法が知られている。ディザとは光の波長を何らかの方法
でわずかに振動させることであり、これによって基準と
なる波長との差及び方向を判別してレーザ光源に帰還す
ることによって、発光波長を安定化している。

【０００４】又特開昭60-74687号では、ディザをかけず
半導体レーザからの光を分離し、わずかに透過する波長
の異なる２つのフィルタを用いて夫々のフィルタを通過
する光のレベルを光電変換素子によって検出し、その光
強度比が一定となるように半導体レーザに帰還する方法
が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の方法は、ディザにより光源に微妙な変化を与え
て発光波長を変化させ、電気的に方向を判別し、基準に
対する変化分を検出して光源である半導体レーザにフィ
ードバックしているため、光源の光が変調されてしま
う。そのため情報としての変調信号と重なる可能性があ
り、ディザの影響をなくすためにローパスフィルタ等の
電気フィルタ等が必要になるという欠点があった。又デ
ィザを用いるため制御系が複雑となり、ディザが可動部
を伴う場合には、信頼性が低く、寿命が短くなるという
欠点があった。又特開昭60-74687号の方法においては、
光を分岐するためにビームスプリッタ等の光カップラが
必要となる。ビームスプリッタは光の偏光の影響を受
け、又温度によって分光比が変わり易く、理想的に所定
の比率で光を安定に分岐する素子を作ることが難しいと
いう欠点があった。又フィルタについても、わずかに透
過波長の異なる２つの光フィルタを製造することが難し
いという欠点があった。更に波長計を用いてフィードバ
ックすることにより波長を固定させる方法も提案されて
いるが、定期的な校正が必要であるという欠点があっ
た。

【０００６】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであって、ディザや光カップラを用いる
ことなく極めて簡単な構成で小型化でき、正確に任意の
波長のレーザ光を発光することができる半導体レーザ光
源装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、光の波長を連続して変化させる波長可変型半導体レ
ーザと、前記半導体レーザの光が空間を介して入射さ
れ、入射光の一部を透過させ他を反射させる干渉光フィ
ルタと、前記干渉光フィルタを透過する光及び前記干渉
光フィルタに反射される光を夫々受光する第１，第２の
受光素子と、前記第１，第２の受光素子の出力比を算出
する出力比算出手段と、前記出力比算出手段による出力
比が所定値となるように前記半導体レーザの発光波長を
制御する波長制御手段と、前記半導体レーザ，前記干渉
光フィルタ及び前記第１，第２の受光素子を封止する光
学モジュールと、前記半導体レーザから前記干渉光フィ
ルタへの入射光の入射位置を所定方向に対して連続的に
変化させる入射位置調整手段と、前記干渉光フィルタの
近傍に設けられ、干渉光フィルタ近傍の温度を検出する
温度検出素子と、前記温度検出素子の出力に基づいて干
渉光フィルタの温度変化に伴う特性の変化を前記出力比
算出手段から出力される出力比の目標値を補正すること
によって補償する温度補償手段と、を具備し、前記干渉
光フィルタは、波長λに対してλ／４の光学厚さを有す
る低屈折率膜及び高屈折率膜を基板に交互に多重に積層
して構成され、少なくとも前記半導体レーザの波長可変
範囲内において波長λが基板の前記所定方向に対して連
続的に変化するようにその光学厚さを連続的に変化させ
たものであり、前記出力比算出手段、波長制御手段を構
成する電子回路部及び入射位置調整手段と前記光学モジ
ュールを同一のケース内に収納して構成したことを特徴
とするものである。

【０００８】本願の請求項２の発明は、請求項１の波長
可変型レーザ光源装置において、前記波長制御手段は、
前記出力比算出手段によって算出された出力比と所定の
基準値との差を検出する誤差検出手段と、前記誤差検出
手段に基準値を設定する基準値設定手段と、前記誤差検
出手段により検出される誤差値を前記温度補償手段によ
って補償した値が０となるように前記半導体レーザの発
光波長を制御する半導体レーザ駆動手段と、を具備する
ことを特徴とするものである。

【０００９】このような特徴を有する本願の請求項１の
発明によれば、レーザ光源を発光させて、そのレーザ光
を光フィルタに入射する。光フィルタへの入射はレンズ
で集光して入射することも含むが、光ファイバ等は用い
ず、空間を介して入射するものとする。このフィルタは
所定波長の光を透過し他を反射させるため、透過した光
と反射した光を夫々第１，第２の受光素子によって受光
し、その出力比を出力比算出手段によって算出する。そ
して出力比が所定値となるようにレーザ光源の発光波長
を制御することにより、所定の波長のレーザ光を発光さ
せることができる。そしてこの光フィルタを多層膜によ
る干渉光フィルタによって実現し、所定の方向に対して
透過波長が連続的に変化するように構成した波長可変型
の干渉光フィルタを用い、その受光位置を変更するよう
にすれば、レーザ光源の発光波長を変化させることがで
きる。又この干渉光フィルタの温度を温度検出手段によ
って検出し、温度変化に伴う特性の変化を補償すること
によって干渉光フィルタの温度変化にかかわらず一定の
波長出力を得るようにしたものである。

【００１０】請求項２の発明ではこれに加えて、基準値
設定手段により基準値を設定しておき、誤差検出手段に
より出力比算出手段によって算出された出力比と基準値
との差を誤差として検出する。そして光源駆動手段によ
り誤差が０となるようにレーザ光源を制御することによ
り、レーザ光源の発光波長を微調整することができる。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
による波長可変型レーザ装置の全体の光学系部分を示す
図である。本図に示すようにこの実施の形態では、多電
極型の半導体レーザを用いるものとする。多電極型の波
長可変型半導体レーザ１は、例えば特開平８−５６０３
０号に示されているように、温度及び複数の電極に供給
する電流を制御することによって、発光波長を例えば６
０ｎｍ以下の範囲内で変化させることができる。半導体
レーザ１はチップの両側にレーザ光を出射する。従って
図中下方に出射するレーザ光をモニタ用として用いる。
ここではレーザ光をレンズ２を介して干渉光フィルタ３
に入射させる。干渉光フィルタ３はレーザ光源の発光可
能波長のほぼ中心が透過波長となるバンドパス型の光フ
ィルタであり、透過した光を受光する位置に第１の受光
素子であるフォトダイオードＰＤ１を配置する。又干渉
光フィルタ３によって反射された光を受光できる位置に
第２の受光素子であるフォトダイオードＰＤ２を配置す
る。干渉光フィルタ３とフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ
２とは波長をモニタし、波長を固定するための波長ロッ
カ４として用いられている。

【００１４】一方半導体レーザ１の他方の出射面にはレ
ンズ５を介してアイソレータ６を配置する。アイソレー
タ６は光の透過方向を規定するものであり、その出射光
はレンズ７及びコリメータ８を介して光ファイバ９に接
続される。光ファイバ９は発光したレーザ光を所望の位
置に導くものである。ここで半導体レーザとレンズ２及
び５とは、ペルチェ素子等の温度制御素子を用いて温度
制御可能な温度調整モジュール１０内に配置されてい
る。又波長ロッカ４と温度調整モジュール１０及びアイ
ソレータ６，レンズ７とは、全体が気密の光学モジュー
ル１１内に封入されて構成される。この光学モジュール
１１の外部にはフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２からの
出力に基づいて温度制御をするための電子回路部が設け
られている。

【００１５】次に干渉光フィルタ３について説明する。
干渉光フィルタ３は半導体レーザ１が発光可能な波長の
範囲内で入射された光の波長に応じて出力される透過率
及び反射率が変化する光フィルタである。このような干
渉光フィルタは透過波長をλとすると、λ／４の光学厚
さを有する低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に多重に積
層して構成することができる。

【００１６】次にこの半導体レーザ光源装置の波長制御
部について説明する。波長制御部は出力比算出手段１２
及び波長制御手段１３Ａを有している。出力比算出手段
１２は第１，第２の受光素子であるフォトダイオードＰ
Ｄ１，ＰＤ２の出力比を算出するものであり、その出力
は波長制御手段１３Ａに与えられる。波長制御手段１３
Ａは出力比算出手段１２による出力比が所定値となるよ
うにレーザ光源の発光波長を制御するものである。半導
体レーザ１の発光波長は複数の電極に供給する駆動電流
を変化させたり、周囲温度を変化させることによって調
整するものとする。

【００１７】次に出力比算出手段１２及び波長制御手段
１３Ａについて図２を用いて詳細に説明する。第１，第
２のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２からの出力は出力
比算出手段１２内のＩ／Ｖ変換器２１，２２に与えら
れ、電圧信号に変換される。Ｉ／Ｖ変換器２１，２２の
出力は加算器２３及び減算器２４に与えられ、夫々の出
力は加算及び減算されて割算器２５に与えられる。割算
器２５は波長ロッカ４に入射された光を正規化し、これ
らの出力比に基づいて入力光の波長を検出するものであ
る。ここでＩ／Ｖ変換器２１，２２、加算器２３、減算
器２４、割算器２５は、第１，第２の受光素子の出力比
によってレーザ光の波長を検出する出力比算出手段１２
を構成しており、その出力は誤差検出器２６に与えられ
る。誤差検出器２６の他方の入力端には基準電圧が与え
られている。この基準電圧は＋Ｖ_CC〜−Ｖ_DDの間で基準
値設定手段２７、例えば可変抵抗器ＶＲ１によって調整
できるように構成する。誤差増幅器２６はこの基準電圧
と入力電圧との差を誤差信号として検出し、誤差信号を
ＰＩＤ制御部２８に与える。ＰＩＤ制御部２８は誤差信
号が０となるようにＰＩＤ制御するものであり、その出
力は半導体レーザ駆動部２９を介して半導体レーザ１に
帰還するように構成されている。半導体レーザ駆動部１
９は半導体レーザ１の複数の電極の駆動電流、及び温度
制御モジュール１０内の半導体レーザ１の温度を制御す
ることにより、半導体レーザ１の発光波長を、例えば６
０ｎｍ以下の範囲内で変化するように制御するものであ
る。ここで誤差検出器２６と誤差検出器２６に基準電圧
を与える可変抵抗器ＶＲ１，ＰＩＤ制御部２８，半導体
レーザ駆動部２９は、出力比算出手段１２による出力比
が所定値となるようにレーザ光源の発光波長を制御する
波長制御手段１３Ａを構成している。

【００１８】図３（ａ）はこのレーザ光源装置の全体構
成を示す図である。この実施の形態では光学モジュール
１１と前述した出力比算出手段１２，波長制御手段１３
Ａの各電子部品１４とを１枚のプリント基板１５上に実
装して構成する。このように全ての部品をプリント基板
上に実装することにより、レーザ光源装置を極めて小型
軽量化することができる。

【００１９】図３（ｂ）はこの実施の形態によるレーザ
光源装置をケース１６に収納した状態を示す斜視図であ
る。この実施の形態では、可変抵抗器ＶＲ１による基準
電圧の設定つまみ１７が設けられ、ケース１６の外部よ
り発光波長を調整できるように構成されている。

【００２０】次にこの実施の形態によるレーザ光源装置
の動作について説明する。図４（ａ），（ｂ）は干渉光
フィルタ３の透過率，反射率の特性を示すグラフであ
る。半導体レーザ１の発光可能な波長範囲をλ１〜λ２
とすると、この間で反射率と透過率とが連続して変化す
るように干渉光フィルタ３の中心波長λ３を選択する。
例えば発光可能な波長の一端の波長、例えばλ１と等し
くなるように選択する。干渉光フィルタ３はこの波長λ
３の光を透過させ、図４（ｂ）に示すようにその他の光
を反射させる特性を有している。このとき半導体レーザ
１の発光波長λ（λ１≦λ≦λ２）に対して、フォトダ
イオードＰＤ１，ＰＤ２に得られる光出力は夫々図４
（ｃ），（ｄ）に示すものとなる。即ちフォトダイオー
ドＰＤ１，ＰＤ２で得られる出力は、夫々図４（ａ）の
透過率及び図４（ｂ）の反射率の特性に対応している。

【００２１】従ってフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の
Ｉ／Ｖ変換出力をＡ，Ｂとすると、これらを加算及び減
算し、割算器２５により割算し、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋
Ｂ）を算出する。割算することにより正規化したレベル
は図５に示すものとなる。このようにレーザ光源の発光
波長に応じて波長モニタ信号が連続的に変化する。波長
モニタ信号のレベルと誤差検出器２６の基準電圧との差
分値を誤差信号とし、誤差信号が零となるように制御す
ることによって、誤差検出器２６に設定された基準電圧
と一致するように半導体レーザ１の波長を制御すること
ができる。例えば基準電圧を０Ｖとすれば、ＰＤ１，Ｐ
Ｄ２の出力レベルが等しい波長λ４を発光したとき、誤
差信号は０となり、半導体レーザ１の発光波長をλ４に
制御することができる。又基準電圧を図５のレベルＶ１
に設定すれば、短波長側のλ５に波長がロックされるこ
ととなる。このように誤差検出器２６の基準電圧を変化
させることによって図４，図５に示す波長λ１〜λ２の
範囲内で発光波長を調整することができる。

【００２２】この実施の形態によれば半導体レーザ１を
温度調整モジュール１０内に封入すると共に、波長ロッ
カ４とを含めて光学モジュール１１内に封入し、更に全
体をプリント基板上１５に実装しているため、半導体レ
ーザの光を直接干渉フィルタ３に導くことができる。そ
のため光ファイバや光カップラ等を用いて干渉フィルタ
に導いた場合に比べて偏光方向の変化を考慮する必要が
なく、波長精度を向上させることができる。又小型軽量
で可動部がなく、信頼性の高いレーザ光源装置を実現す
ることができる。

【００２３】尚この実施の形態では明示していないが、
加算器２３からの出力によって発光波長の如何にかかわ
らず半導体レーザ１からの出力レベルを検出できる。従
って加算器２３の出力が一定となるように半導体レーザ
の出力レベルを調整することによって、半導体レーザ１
の出力レベルを一定に保持することができる。このよう
な出力レベルのモニタ及び出力レベル制御は半導体レー
ザで広く行われており、本実施の形態ではフォトダイオ
ードＰＤ１，ＰＤ２を出力モニタ用素子としても用いる
ことができる。

【００２４】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。この実施の形態では図６に示すように干渉フィ
ルタ３の温度変動に伴う特性の変化を補償するようにし
たものである。そのため図６に示すように干渉フィルタ
３の近傍には温度検出素子、例えばサーミスタ３１を設
ける。図７は第２の実施の形態による出力比算出手段１
２，波長制御手段１３Ｂの構成を示しており、サーミス
タ３１の出力は図７に示すように温度検出手段３２に与
えられる。温度検出手段３２はサーミスタからの信号に
基づいて温度を検出するものであり、その出力は波長制
御手段１３Ｂ内の加算器３３に与えられる。加算器３３
は前述した誤差検出器２６の出力と温度検出信号を加算
することによって、干渉光フィルタ３の温度変化に基づ
く特性の変化を補償するためのものであり、温度検出手
段３２と共に干渉光フィルタの温度変化に伴う特性変化
を補償する温度補償手段を構成している。その他の構成
は前述した第１の実施の形態と同様である。

【００２５】この実施の形態では光学モジュール１１内
の波長ロッカ４部分の温度が変化しても温度変化に基づ
く干渉光フィルタ３の特性を補償することができるた
め、温度変化にかかわらず正確に所望の波長のレーザ光
を発光することができる。

【００２６】次に本発明の第３の実施の形態について図
８を用いて説明する。この実施の形態では図８に示すよ
うに波長ロッカ内の干渉光フィルタとして、光の入射位
置に応じて透過する波長が連続的に変化する干渉光フィ
ルタ４１を用いたものである。そしてこの干渉光フィル
タ４１への入射位置を機械的に変化させるために、入射
位置調整手段を設ける。入射位置調整手段は例えば、ね
じを回転させることによって干渉光フィルタ４１を図８
に示すＸ軸方向にスライドさせるスライド調整機構４２
として構成してもよい。こうすれば干渉光フィルタ４１
への入射位置を所定の範囲内で変化させることができ
る。この実施の形態では半導体レーザ１の波長可変範囲
内で干渉光フィルタの透過波長を入射位置を変えて連続
的に変化させる。干渉光フィルタ４１自体の特性は図９
に示すように、発光可能波長の範囲（λ１〜λ２）より
も十分狭い急峻な特性を有する光フィルタとしておく。
その他の構成は前述した第１の実施の形態と同様であ
り、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の出力を出力比算
出手段１２に与え、波長制御手段１３Ａによって発光波
長を制御する。又前述した第２の実施の形態と同様に、
この干渉光フィルタの近傍にサーミスタ３１を設け、温
度を検出し、波長制御手段１３Ｂによってその温度変化
に基づく特性を補償するようにしてもよい。

【００２７】図１０はこの実施の形態による波長可変型
レーザ光源装置の全体構成を示す斜視図である。この実
施の形態でも第１の実施の形態と同様に、プリント基板
１５上に光学モジュール１１，電子回路部１４を実装
し、ケース１６内に収納しておく。そしてケースの外側
よりつまみ４３を設けて干渉光フィルタ４１の入射位置
を変化できるように構成する。更に可変抵抗器ＶＲ１に
よる基準電圧の設定つまみ１７も同時に設けておく。そ
の他の構成は第１の実施の形態と同様である。

【００２８】この干渉光フィルタ４１は特公平７-92530
号に示されるように、高屈折率膜と低屈折率膜とを交互
に積層し、積層した波長の光学厚さを連続的に変化させ
るようにしたものである。次にこの干渉光フィルタにつ
いて図１１を用いて説明する。本実施の形態による波長
可変型の干渉光フィルタ４１は、例えばガラス，シリコ
ン等のサブストレート５１上に物質を多層蒸着させて構
成している。このサブストレート５１は使用する波長の
範囲で光の透過率が高い材質を用いて構成するものと
し、誘電体や半導体が用いられる。本実施の形態では石
英ガラスを用いている。そしてこのサブストレート５１
の上部には、使用する波長での光の透過率の高い蒸着物
質、誘電体，半導体等の多層膜５２を蒸着する。ここで
多層膜５２は図示のように下部多層膜５３，キャビティ
層５４及び上部多層膜５５から形成されるものとする。
又サブストレート５１の下面には反射防止膜５６を蒸着
によって形成する。

【００２９】ここで多層膜５２，反射防止膜５６の蒸着
材料として用いられる物質は、例えばＳi Ｏ₂ （屈折率
ｎ＝1.46），Ｔa₂Ｏ₅ （ｎ＝2.15），Ｓi （ｎ＝3.46）
やＡl₂Ｏ₃ ，Ｓi₂Ｎ₄ ，Ｍg Ｆ等が用いられる。又本実
施の形態では多層膜５３，５５は低屈折率膜と高屈折率
膜とを交互に積層して蒸着させている。ここで膜厚ｄと
透過波長λ，屈折率ｎとは以下の関係となるようにす
る。 λ＝４ｎｄ ・・・（１） 即ち各層はその光学厚さｎｄをλ／４とする。そして低
屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積み重ねることによっ
て透過率のピークの半値全幅（ＦＷＨＭ）を小さくして
いる。又キャビティ層５４の膜厚ｄ_c とは透過波長λ，
屈折率ｎとは以下の関係になるようにする。 λ＝２ｎｄ_c ・・・（２） 即ちキャビティ層５４の光学厚さｎｄ_c はλ／２とす
る。

【００３０】さて本実施の形態による干渉光フィルタ４
１は、透過波長と膜厚とが式（１），（２）の関係を有
することから、サブストレート５１を細長い板状の基板
とし、多層膜５２の屈折率を一定とし、膜厚を連続的に
変化させて透過波長λを異ならせるようにしている。そ
してこの波長可変型干渉光フィルタ５の透過波長をλ_a
〜λ_c （λ_a ＜λ_c ）とし、その中心点（ｘ＝ｘ_b ）で
の透過波長をλ_b とする。上下の多層膜５３，５５は、
夫々第１の屈折率ｎ₁ の第１の蒸着物質膜とこれより屈
折率の低い第２の屈折率ｎ₂ の第２の蒸着物質膜とを、
交互に積層して構成する。即ち図１１（ａ）の円形部分
の拡大図を図１１（ｃ）に示すように、夫々の膜厚を連
続的に変化させている。図１１（ｃ）において、下部多
層膜５３の低屈折率膜を５３Ｌ，高屈折率膜を５３Ｈと
し、上部多層膜５５の高屈折率膜を５５Ｈ，低屈折率膜
を５５Ｌとする。そして図１１（ａ）のフィルタのＸ軸
上での端部ｘ_a の透過波長λ_a に対して、夫々低屈折率
膜及び高屈折率膜で上記の式（１），（２）が成り立つ
ように設定する。又ｘ_b ，ｘ_c での透過波長λ_b ，λ_c
に対しても、その波長λ_b ，λ_c で式（１），（２）が
成り立つようにその膜厚を設定する。そしてその間の膜
厚も波長の変化が直線的に変化するように設定する。従
って層の各膜厚は図示のようにＸ軸上の位置ｘ_a 〜ｘ_c
につれて連続的に変化し、Ｘ軸の正方向に向かって膜厚
が大きくなる。

【００３１】このように膜厚を連続的に変化させる干渉
光フィルタ４１は、サブストレート５１上に多層膜５２
を蒸着して形成する際に、蒸着源との間隔を連続的に変
化するようにサブストレートを傾けて配置しておくこと
により、実現することができる。

【００３２】又干渉光フィルタ４１の膜厚自体を連続し
て変化させるようにしているが、各膜厚は一定とし、多
層膜５２の屈折率ｎ₁ ，ｎ₂ をＸ軸方向に連続的に変化
させるようにして光学厚さを連続的に可変するようにし
てもよい。

【００３３】このように構成した干渉光フィルタ４１は
狭帯域特性を有している。従って干渉光フィルタ４１へ
光が入射する位置をスライド調整機構４２を用いて機械
的にＸ軸方向に移動させることによって、透過波長自体
を連続的に変化させることができる。

【００３４】次にこの実施の形態の動作について説明す
る。この実施の形態においてはレーザ光源の発光波長を
大きく変化させるためにはスライド調整機構４２の調整
つまみ４３を回転させて干渉光フィルタ４１への入射光
の入射位置を変えれば、図９に示す干渉光フィルタ４１
の透過波長λを変化させることができる。こうすれば発
光可能な波長を大きく変化させることができる。従って
発光波長を干渉光フィルタ４１への入射位置によって大
まかに調整し、微妙な波長の調整を基準値設定手段１７
の基準電圧を変化させることによって調整すれば、使用
者が任意の波長に設定することが可能となる。このよう
に本発明では１つの干渉光フィルタを用いることによ
り、ビームスプリッタや２つの近接する透過波長を有す
るフィルタを用いることなく、正確に波長を制御するこ
とができる。

【００３５】尚この実施の形態では干渉光フィルタ４１
の長手方向に透過波長を連続的に変化させるようにして
いるが、干渉光フィルタを円形とし、その半径方向に沿
って透過波長が連続的に変化する干渉光フィルタとする
こともできる。この場合には入射位置調整手段として、
スライド調整機構に代えて入射位置軸方向に沿って回転
させる回転機構を設けて透過波長を変化させることがで
きる。

【００３６】又前述した第３の実施の形態では、スライ
ド調整機構４２と可変抵抗器ＶＲ１のつまみ４３，１７
をケースの外部から調整できるようにしているが、可変
抵抗器ＶＲ１による基準値設定手段を設けることなくス
ライド調整機構４２のつまみ４３のみで波長を変化させ
るようにしてもよい。

【００３７】尚前述した第１〜第３の実施の形態では、
信号処理回路として加算器と減算器及びその出力比を算
出する割算器を設けているが、２つのＩ／Ｖ変換器の比
を直接算出するようにしてもよいことはいうまでもな
い。又加算値とフォトダイオードからの一方の出力との
比を算出して波長モニタ信号とすることができる。更に
出力比算出手段及び波長制御手段をマイクロコンピュー
タを用いて実現することができることはいうまでもな
い。

【００３８】更に前述した各実施の形態では、半導体レ
ーザとして多電極型半導体レーザを用いているが、分布
帰還型等の半導体レーザを用い、その周囲温度を変化さ
せて波長を調整するようにしてもよい。分布帰還型半導
体レーザでは温度制御により数ｎｍの範囲内で波長を変
化させることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１，２の発明によれば、干渉光フィルタを用いることに
より入射光と反射光との比率から光源の発光波長を制御
するようにしている。そのため従来の波長制御方法のよ
うに分光比を正確に一定に保つことが難しいビームスプ
リッタを用いる必要がなく、その温度制御も不要とな
る。又波長選択特性が近接する２つのフィルタを用いる
ことも不要となる。又半導体レーザの２つの出射光の一
部を波長制御用に利用しており、光ファイバや光カップ
ラ等を介して波長制御部に光を分波させて入射させる必
要がなく、光ファイバによる偏光方向の変化分を考慮す
る必要がなくなる。更にこれらの光学系部分をモジュー
ル化しているため、波長制御手段と共にプリント基板上
に実装することができ、光源全体を極めて小型化するこ
とができる。従って極めて簡単な構成で正確な波長制御
が可能となる。又干渉光フィルタへの入射位置を制御す
ることによって透過波長を変化させているため、干渉光
フィルタとして急峻な特性のフィルタを用いることがで
き、波長設定の精度を向上させることができる。これに
加えて干渉光フィルタの温度変化にかかわらず一定の波
長出力が得られるという優れた効果が得られる。

【００４０】これに加えて請求項２の発明では、基準値
設定手段により設定する基準値を変化させることによっ
て、レーザ光源の発光波長を微調整することができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による波長可変型レ
ーザ光源装置の全体構成を示す概略図である。

【図２】本実施の形態によるレーザ光源装置の出力比算
出手段，波長制御手段の構成を示すブロック図である。

【図３】本実施の形態によるレーザ光源装置のプリント
基板上の部品及び外観を示す斜視図である。

【図４】本実施の形態によるレーザ光源装置のフィルタ
特性及びフォトダイオードの受光特性を示すグラフであ
る。

【図５】波長に対する誤差信号の変化を示すグラフであ
る。

【図６】本発明の第２の実施の形態による波長可変型レ
ーザ光源装置の全体構成を示す概略図である。

【図７】第２の実施の形態によるレーザ光源装置の出力
比算出手段，波長制御手段の構成を示すブロック図であ
る。

【図８】本発明の第３の実施の形態による波長可変型レ
ーザ光源装置の全体構成を示す概略図である。

【図９】第３の実施の形態による干渉光フィルタの特性
を示すグラフである。

【図１０】第３の実施の形態によるレーザ光源装置の全
体構成を示す斜視図である。

【図１１】（ａ）は本発明の第３の実施の形態によるシ
ングルキャビティ構造の干渉光フィルタの構成を示す断
面図、（ｂ）はそのＸ軸上での透過率の変化を示すグラ
フ、（ｃ）は（ａ）の円形部分の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２，５ レンズ ３，４１ 干渉光フィルタ ４ 波長ロッカ ６ アイソレータ ７ レンズ ８ コリメータ ９ 光ファイバ １０ 温度調整モジュール １１ 光学モジュール １２ 出力比算出手段 １３Ａ，１３Ｂ 波長制御手段 ３２ 温度検出手段 ４２ スライド調整機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−157780（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−119993（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−349678（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−281812（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−29387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−181389（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−16201（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01S 3/18 G01J 3/26

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光の波長を連続して変化させる波長可変
   型半導体レーザと、 前記半導体レーザの光が空間を介して入射され、入射光
   の一部を透過させ他を反射させる干渉光フィルタと、 前記干渉光フィルタを透過する光及び前記干渉光フィル
   タに反射される光を夫々受光する第１，第２の受光素子
   と、 前記第１，第２の受光素子の出力比を算出する出力比算
   出手段と、 前記出力比算出手段による出力比が所定値となるように
   前記半導体レーザの発光波長を制御する波長制御手段
   と、 前記半導体レーザ，前記干渉光フィルタ及び前記第１，
   第２の受光素子を封止する光学モジュールと、前記半導体レーザから前記干渉光フィルタへの入射光の
   入射位置を所定方向に対して連続的に変化させる入射位
   置調整手段と、 前記干渉光フィルタの近傍に設けられ、干渉光フィルタ
   近傍の温度を検出する温度検出素子と、 前記温度検出素子の出力に基づいて干渉光フィルタの温
   度変化に伴う特性の変化を前記出力比算出手段から出力
   される出力比の目標値を補正することによって補償する
   温度補償手段と、を具備し、 前記干渉光フィルタは、波長λに対してλ／４の光学厚
   さを有する低屈折率膜及び高屈折率膜を基板に交互に多
   重に積層して構成され、少なくとも前記半導体レーザの
   波長可変範囲内において波長λが基板の前記所定方向に
   対して連続的に変化するようにその光学厚さを連続的に
   変化させたものであり、 前記出力比算出手段、波長制御手段を構成する電子回路
   部及び入射位置調整手段と前記光学モジュールを同一の
   ケース内に収納して構成したことを特徴とする波長可変
   型レーザ光源装置。
2. 【請求項２】 前記波長制御手段は、 前記出力比算出手段によって算出された出力比と所定の
   基準値との差を検出する誤差検出手段と、 前記誤差検出手段に基準値を設定する基準値設定手段
   と、 前記誤差検出手段により検出される誤差値を前記温度補
   償手段によって補償した値が０となるように前記半導体
   レーザの発光波長を制御する半導体レーザ駆動手段と、
   を具備することを特徴とする請求項１記載の波長可変型
   レーザ光源装置。