JP3329446B2 - コヒーレント光源およびその制御方法 - Google Patents
コヒーレント光源およびその制御方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザと非
線形光学結晶からなる光波長変換素子を用いたコヒーレ
ント光源およびその制御方法に関するものである。
線形光学結晶からなる光波長変換素子を用いたコヒーレ
ント光源およびその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、波長７８０ｎｍ帯の近赤外半導体
レーザや波長６５０ｎｍの赤色半導体レーザを用いた光
ディスクシステムの開発が活発である。このような光デ
ィスクシステムに用いられる光ディスクにおいて、記録
情報の高密度化を実現するためには、小さなスポット形
状の光源を用いて記録情報を再生することが望まれる。
そのためには、集光レンズの高ＮＡ（開口数）化や光源
の短波長化が必要となる。このうち、短波長化技術とし
ては、近赤外半導体レーザと擬似位相整合（以下、ＱＰ
Ｍと記す）方式の分極反転型導波路（山本他、Optics L
etters Vol.16, No.15, 1156(1991)）デバイスを用いた
第２高調波発生（以下、ＳＨＧと記す）技術が知られて
いる。
レーザや波長６５０ｎｍの赤色半導体レーザを用いた光
ディスクシステムの開発が活発である。このような光デ
ィスクシステムに用いられる光ディスクにおいて、記録
情報の高密度化を実現するためには、小さなスポット形
状の光源を用いて記録情報を再生することが望まれる。
そのためには、集光レンズの高ＮＡ（開口数）化や光源
の短波長化が必要となる。このうち、短波長化技術とし
ては、近赤外半導体レーザと擬似位相整合（以下、ＱＰ
Ｍと記す）方式の分極反転型導波路（山本他、Optics L
etters Vol.16, No.15, 1156(1991)）デバイスを用いた
第２高調波発生（以下、ＳＨＧと記す）技術が知られて
いる。
【０００３】図２４に、上記分極反転型導波路デバイス
を用いたＳＨＧ光源の概略構成図を示す。この図２４に
おいて、４２は８５０ｎｍ帯で１００ｍＷ級の出力が可
能なＡｌＧａＡｓ系半導体レーザであり、利得を得るた
めの活性領域、発振波長を制御するためのＤＢＲ（分布
ブラッグ反射）領域および波長を連続的に変化させるた
めの位相領域を備えている。また、４３はＮＡ＝０．５
のコリメートレンズであり、４４はＮＡ＝０．３９のフ
ォーカスレンズである。さらに、光波長変換素子である
分極反転型光導波路デバイスは、Ｍｇを注入したＬｉＮ
ｂＯ3基板４５に形成された光導波路４６と周期的な分
極反転領域４７から構成されている。光波長変換素子の
素子長は１０ｍｍであり、分極反転周期は３．２μｍで
ある。
を用いたＳＨＧ光源の概略構成図を示す。この図２４に
おいて、４２は８５０ｎｍ帯で１００ｍＷ級の出力が可
能なＡｌＧａＡｓ系半導体レーザであり、利得を得るた
めの活性領域、発振波長を制御するためのＤＢＲ（分布
ブラッグ反射）領域および波長を連続的に変化させるた
めの位相領域を備えている。また、４３はＮＡ＝０．５
のコリメートレンズであり、４４はＮＡ＝０．３９のフ
ォーカスレンズである。さらに、光波長変換素子である
分極反転型光導波路デバイスは、Ｍｇを注入したＬｉＮ
ｂＯ3基板４５に形成された光導波路４６と周期的な分
極反転領域４７から構成されている。光波長変換素子の
素子長は１０ｍｍであり、分極反転周期は３．２μｍで
ある。
【０００４】このＳＨＧ光源において、コリメートレン
ズ４３によって平行になったレーザ光は、フォーカスレ
ンズ４４によって分極反転型光導波路デバイスの光導波
路４６の端面に集光され、分極反転領域４７を有する光
導波路４６を伝搬する。そして、光導波路４６の出射端
面から、高調波と変換されなかった基本波とが出射され
る。例えば、光導波路４６内への入射光強度７０ｍＷに
対して、波長４２５ｎｍのブルー光が１７ｍＷ程度得ら
れている。
ズ４３によって平行になったレーザ光は、フォーカスレ
ンズ４４によって分極反転型光導波路デバイスの光導波
路４６の端面に集光され、分極反転領域４７を有する光
導波路４６を伝搬する。そして、光導波路４６の出射端
面から、高調波と変換されなかった基本波とが出射され
る。例えば、光導波路４６内への入射光強度７０ｍＷに
対して、波長４２５ｎｍのブルー光が１７ｍＷ程度得ら
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１０に、上記光波長
変換素子の位相整合波長スペクトルを示す。この図１０
に示すように、光波長変換素子は基本波である半導体レ
ーザの発振波長に対して、基本波から高調波への変換効
率が異なる。例えば、光波長変換素子長が１０ｍｍの場
合、高調波出力がピーク出力の半値となる位相整合波長
許容幅は０．０８ｎｍと非常に狭い。この図１０からわ
かるように、高調波を出力させるためには半導体レーザ
の発振波長を光波長変換素子の位相整合波長スペクトル
内に合わせる必要がある。このため、分布ブラッグ反射
領域を備えた半導体レーザ（以下ＤＢＲ−ＬＤとする）
を用いて半導体レーザの発振波長を光波長変換素子の位
相整合波長スペクトル内に固定し、高調波出力を得る方
法が知られている。
変換素子の位相整合波長スペクトルを示す。この図１０
に示すように、光波長変換素子は基本波である半導体レ
ーザの発振波長に対して、基本波から高調波への変換効
率が異なる。例えば、光波長変換素子長が１０ｍｍの場
合、高調波出力がピーク出力の半値となる位相整合波長
許容幅は０．０８ｎｍと非常に狭い。この図１０からわ
かるように、高調波を出力させるためには半導体レーザ
の発振波長を光波長変換素子の位相整合波長スペクトル
内に合わせる必要がある。このため、分布ブラッグ反射
領域を備えた半導体レーザ（以下ＤＢＲ−ＬＤとする）
を用いて半導体レーザの発振波長を光波長変換素子の位
相整合波長スペクトル内に固定し、高調波出力を得る方
法が知られている。
【０００６】図９に、ＤＢＲ−ＬＤのＤＢＲ領域への注
入電流量（以下、Ｉｄｂｒと記す）と発振波長の関係を
示す。さらに、図２３（ａ）にＩｄｂｒを変化させた場
合の高調波出力と発振波長のモードホップ間隔との関係
を示し、図２３（ｂ）にＳＨＧ光源の出力特性を示す。
図２３中のλＩｄｂｒ１〜λＩｄｂｒ４は図９中のλＩ
ｄｂｒ１〜λＩｄｂｒ４に対応している。図９に示すよ
うに、Ｉｄｂｒの変化に対してＤＢＲ−ＬＤの発振波長
が０．１２ｎｍおきにモードホップを繰り返すため、図
２３（ｂ）に示すように凸凹な高調波出力が得られる。
ここで、図２３（ａ）からわかるように、光波長変換素
子の位相整合波長スペクトルに対してＤＢＲ−ＬＤのモ
ードホップ間隔が大きいために、Ｉｄｂｒの変化だけで
はある一定の高調波出力しか得ることができず、必ずし
も所望の高調波出力を得ることはできなかった。
入電流量（以下、Ｉｄｂｒと記す）と発振波長の関係を
示す。さらに、図２３（ａ）にＩｄｂｒを変化させた場
合の高調波出力と発振波長のモードホップ間隔との関係
を示し、図２３（ｂ）にＳＨＧ光源の出力特性を示す。
図２３中のλＩｄｂｒ１〜λＩｄｂｒ４は図９中のλＩ
ｄｂｒ１〜λＩｄｂｒ４に対応している。図９に示すよ
うに、Ｉｄｂｒの変化に対してＤＢＲ−ＬＤの発振波長
が０．１２ｎｍおきにモードホップを繰り返すため、図
２３（ｂ）に示すように凸凹な高調波出力が得られる。
ここで、図２３（ａ）からわかるように、光波長変換素
子の位相整合波長スペクトルに対してＤＢＲ−ＬＤのモ
ードホップ間隔が大きいために、Ｉｄｂｒの変化だけで
はある一定の高調波出力しか得ることができず、必ずし
も所望の高調波出力を得ることはできなかった。
【０００７】また、従来のＳＨＧ光源においては、環境
温度の変化によって半導体レーザの出力が変化したり、
光波長変換素子の位相整合波長が変化して、波長変換さ
れた高調波の出力変動が生じるため、ペルチエ素子を用
いてＳＨＧ光源の温度を一定に保っていた。しかし、こ
のようにペルチエ素子を用いるために、ＳＨＧ光源の省
電力化や小型化が非常に困難であった。
温度の変化によって半導体レーザの出力が変化したり、
光波長変換素子の位相整合波長が変化して、波長変換さ
れた高調波の出力変動が生じるため、ペルチエ素子を用
いてＳＨＧ光源の温度を一定に保っていた。しかし、こ
のようにペルチエ素子を用いるために、ＳＨＧ光源の省
電力化や小型化が非常に困難であった。
【０００８】さらに、従来のＳＨＧ光源においては、半
導体レーザから出射されたレーザ光の光導波路への結合
効率が変化することによっても、波長変換された高調波
の出力変動が生じており、この場合にも高調波出力の安
定化ができなかった。
導体レーザから出射されたレーザ光の光導波路への結合
効率が変化することによっても、波長変換された高調波
の出力変動が生じており、この場合にも高調波出力の安
定化ができなかった。
【０００９】本発明は上記従来技術の課題を解決するた
めになされたものであり、ＳＨＧ光源から所望の高調波
出力を得ることができ、ペルチエ素子を用いることなく
環境温度変化が生じても高調波出力を安定化することが
でき、さらに、レーザ光の光導波路への結合効率の変化
が生じても高調波出力を安定化することができるコヒー
レント光源およびその制御方法を提供することを目的と
する。
めになされたものであり、ＳＨＧ光源から所望の高調波
出力を得ることができ、ペルチエ素子を用いることなく
環境温度変化が生じても高調波出力を安定化することが
でき、さらに、レーザ光の光導波路への結合効率の変化
が生じても高調波出力を安定化することができるコヒー
レント光源およびその制御方法を提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するため、本発明のコヒーレント光源の制御方法は、
利得を与えるための活性領域および発振波長を制御する
ための分布ブラッグ反射領域（ＤＢＲ領域）を備えた半
導体レーザと、非線形光学結晶からなる光波長変換素子
とを具備したコヒーレント光源において、該分布ブラッ
グ反射領域への注入電流量を変化させて該半導体レーザ
の発振波長を該光波長変換素子の位相整合波長スペクト
ル内に固定した後、該活性領域への注入電流量を変化さ
せて該半導体レーザの発振波長を該光波長変換素子の位
相整合波長スペクトル内の傾斜部に固定することによっ
て高調波出力を所望の値に固定することを特徴とする。
決するため、本発明のコヒーレント光源の制御方法は、
利得を与えるための活性領域および発振波長を制御する
ための分布ブラッグ反射領域（ＤＢＲ領域）を備えた半
導体レーザと、非線形光学結晶からなる光波長変換素子
とを具備したコヒーレント光源において、該分布ブラッ
グ反射領域への注入電流量を変化させて該半導体レーザ
の発振波長を該光波長変換素子の位相整合波長スペクト
ル内に固定した後、該活性領域への注入電流量を変化さ
せて該半導体レーザの発振波長を該光波長変換素子の位
相整合波長スペクトル内の傾斜部に固定することによっ
て高調波出力を所望の値に固定することを特徴とする。
【００１１】前記位相整合波長スペクトル内の傾斜部
は、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力が
ピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分
であるのが好ましい。
は、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力が
ピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分
であるのが好ましい。
【００１２】さらに、高調波出力をモニターして、該高
調波出力が変動した場合に前記半導体レーザの活性領域
への電流注入量を変化させることによって高調波出力を
安定化することができる。
調波出力が変動した場合に前記半導体レーザの活性領域
への電流注入量を変化させることによって高調波出力を
安定化することができる。
【００１３】この場合、前記位相整合波長スペクトル内
の傾斜部が、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調
波出力がピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下と
なる分であるのが好ましい。
の傾斜部が、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調
波出力がピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下と
なる分であるのが好ましい。
【００１４】前記分布ブラッグ反射領域への注入電流量
を、前記半導体レーザの発振波長がモードホップしたと
ころで固定するのが好ましい。
を、前記半導体レーザの発振波長がモードホップしたと
ころで固定するのが好ましい。
【００１５】本発明のコヒーレント光源は、活性領域、
分布ブラッグ反射領域および位相領域を備えた半導体レ
ーザと、非線形光学結晶からなる光波長変換素子とを具
備したコヒーレント光源であって、請求項１乃至請求項
４のいずれかに記載のコヒーレント光源の制御方法によ
り制御されることを特徴とし、そのことにより上記目的
が達成される。
分布ブラッグ反射領域および位相領域を備えた半導体レ
ーザと、非線形光学結晶からなる光波長変換素子とを具
備したコヒーレント光源であって、請求項１乃至請求項
４のいずれかに記載のコヒーレント光源の制御方法によ
り制御されることを特徴とし、そのことにより上記目的
が達成される。
【００１６】また、本発明のコヒーレント光源の制御方
法は、利得を得るための活性領域、発振波長を制御する
ための分布ブラッグ反射領域（ＤＢＲ領域）および波長
を連続的に変化させるための位相領域を備えた半導体レ
ーザと、非線形光学結晶からなる光波長変換素子とを具
備したコヒーレント光源において、該分布ブラッグ反射
領域および位相領域への注入電流量を変化させて該半導
体レーザの発振波長を該光波長変換素子の位相整合波長
スペクトルの傾斜部に固定することによって高調波出力
を所望の値に固定することを特徴とする。
法は、利得を得るための活性領域、発振波長を制御する
ための分布ブラッグ反射領域（ＤＢＲ領域）および波長
を連続的に変化させるための位相領域を備えた半導体レ
ーザと、非線形光学結晶からなる光波長変換素子とを具
備したコヒーレント光源において、該分布ブラッグ反射
領域および位相領域への注入電流量を変化させて該半導
体レーザの発振波長を該光波長変換素子の位相整合波長
スペクトルの傾斜部に固定することによって高調波出力
を所望の値に固定することを特徴とする。
【００１７】前記位相整合波長スペクトル内の傾斜部
は、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力が
ピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分
であるのが好ましい。
は、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力が
ピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分
であるのが好ましい。
【００１８】さらに、高調波出力をモニターして、該高
調波出力が変動した場合に前記半導体レーザの分布ブラ
ッグ反射領域と位相領域への電流注入量を変化させるこ
とによって高調波出力を安定化することができる。
調波出力が変動した場合に前記半導体レーザの分布ブラ
ッグ反射領域と位相領域への電流注入量を変化させるこ
とによって高調波出力を安定化することができる。
【００１９】または、高調波出力をモニターして、該高
調波出力が変動した場合に前記半導体レーザの活性領域
への電流注入量を変化させることによって高調波出力を
安定化することができる。
調波出力が変動した場合に前記半導体レーザの活性領域
への電流注入量を変化させることによって高調波出力を
安定化することができる。
【００２０】この場合、前記位相整合波長スペクトル内
の傾斜部が、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調
波出力がピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下と
なる部分であるのが好ましい。
の傾斜部が、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調
波出力がピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下と
なる部分であるのが好ましい。
【００２１】また、前記位相整合波長スペクトル内の傾
斜部が、該位相整合波長スペクトルにおいて、ピーク波
長より低波長側の部分であるのが好ましい。なお、高調
波出力が最大（ピーク出力）となる波長をピーク波長と
する。
斜部が、該位相整合波長スペクトルにおいて、ピーク波
長より低波長側の部分であるのが好ましい。なお、高調
波出力が最大（ピーク出力）となる波長をピーク波長と
する。
【００２２】さらに、前記半導体レーザの分布ブラッグ
反射領域と位相領域への電流注入量は一定比であるのが
好ましい。
反射領域と位相領域への電流注入量は一定比であるのが
好ましい。
【００２３】本発明のコヒーレント光源は、活性領域、
分布ブラッグ反射領域および位相領域を備えた半導体レ
ーザと、非線形光学結晶からなる光波長変換素子とを具
備したコヒーレント光源であって、請求項７乃至請求項
１３のいずれかに記載のコヒーレント光源の制御方法に
より制御されることを特徴とし、そのことにより上記目
的が達成される。
分布ブラッグ反射領域および位相領域を備えた半導体レ
ーザと、非線形光学結晶からなる光波長変換素子とを具
備したコヒーレント光源であって、請求項７乃至請求項
１３のいずれかに記載のコヒーレント光源の制御方法に
より制御されることを特徴とし、そのことにより上記目
的が達成される。
【００２４】以下、本発明の作用について説明する。
【００２５】活性領域およびＤＢＲ領域を備えた半導体
レーザ（以下、ＤＢＲ−ＬＤと記する）と、非線形光学
結晶からなる光波長変換素子を具備したコヒーレント光
源（ＳＨＧ光源）において、高調波を出力するためにＤ
ＢＲ領域への注入電流量を変化させて半導体レーザの発
振波長を光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内に
固定しても、図９に示したように、ある一定の高調波し
か得られず、必ずしも所望の高調波出力を得ることがで
きない。そこで、本発明にあっては、ＤＢＲ領域への注
入電流量を変化させて半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）の
発振波長を光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内
に固定した後、活性領域への注入電流量を変化させて半
導体レーザの発振波長を光波長変換素子の位相整合波長
スペクトル内の傾斜部内で移動させて固定する。これに
より、高調波出力を所望の値に変化させて固定すること
が可能となる。
レーザ（以下、ＤＢＲ−ＬＤと記する）と、非線形光学
結晶からなる光波長変換素子を具備したコヒーレント光
源（ＳＨＧ光源）において、高調波を出力するためにＤ
ＢＲ領域への注入電流量を変化させて半導体レーザの発
振波長を光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内に
固定しても、図９に示したように、ある一定の高調波し
か得られず、必ずしも所望の高調波出力を得ることがで
きない。そこで、本発明にあっては、ＤＢＲ領域への注
入電流量を変化させて半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）の
発振波長を光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内
に固定した後、活性領域への注入電流量を変化させて半
導体レーザの発振波長を光波長変換素子の位相整合波長
スペクトル内の傾斜部内で移動させて固定する。これに
より、高調波出力を所望の値に変化させて固定すること
が可能となる。
【００２６】この場合、位相整合波長スペクトル内の傾
斜部は、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力
がピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部
分であるのが好ましい。この理由は、高調波出力がピー
ク出力の１０％未満の部分では、図１０に示すようなサ
イドローブ部にＤＢＲ−ＬＤの発振波長が固定されるお
それがあるからである。また、高調波出力がピーク出力
の９５％を超える部分では、制御回路の誤差精度が±５
％程度あるため、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長を変化させて
も所望の値が得られないおそれがあるからである。
斜部は、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力
がピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部
分であるのが好ましい。この理由は、高調波出力がピー
ク出力の１０％未満の部分では、図１０に示すようなサ
イドローブ部にＤＢＲ−ＬＤの発振波長が固定されるお
それがあるからである。また、高調波出力がピーク出力
の９５％を超える部分では、制御回路の誤差精度が±５
％程度あるため、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長を変化させて
も所望の値が得られないおそれがあるからである。
【００２７】このようにして所望の高調波出力が得られ
ても、環境温度の変化によってＤＢＲ−ＬＤから出力さ
れる基本波が変動したり、光波長変換素子の位相整合波
長の変化が生じて高調波出力が変動することがある。ま
た、ＤＢＲ−ＬＤからの出射光が光波長変換素子上の光
導波路に結合する割合（結合効率）が変化した場合に
も、高調波出力が変動してしまう。そこで、本発明にあ
っては、高調波出力をモニターして、高調波出力が変動
した場合に、その高調波出力の変動に応じてＤＢＲ−Ｌ
Ｄの活性領域への電流注入量を変化させる。これによ
り、発振波長および基本波出力を変化させて、もとの高
調波出力を保つことが可能となる。
ても、環境温度の変化によってＤＢＲ−ＬＤから出力さ
れる基本波が変動したり、光波長変換素子の位相整合波
長の変化が生じて高調波出力が変動することがある。ま
た、ＤＢＲ−ＬＤからの出射光が光波長変換素子上の光
導波路に結合する割合（結合効率）が変化した場合に
も、高調波出力が変動してしまう。そこで、本発明にあ
っては、高調波出力をモニターして、高調波出力が変動
した場合に、その高調波出力の変動に応じてＤＢＲ−Ｌ
Ｄの活性領域への電流注入量を変化させる。これによ
り、発振波長および基本波出力を変化させて、もとの高
調波出力を保つことが可能となる。
【００２８】この場合、位相整合波長スペクトル内の傾
斜部は、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力
がピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部
分であるのが好ましい。この理由は、光ディスク装置用
の光源としては±１０％以内に出力変動を抑える必要が
あり、制御回路の誤差（±５％）を考慮すると１５％以
上のマージンをとっておくのが好ましいからである。
斜部は、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力
がピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部
分であるのが好ましい。この理由は、光ディスク装置用
の光源としては±１０％以内に出力変動を抑える必要が
あり、制御回路の誤差（±５％）を考慮すると１５％以
上のマージンをとっておくのが好ましいからである。
【００２９】さらに、ＤＢＲ領域への注入電流量は、図
９に示すようなモードホップする近傍のＢ点やＣ点等で
固定すると、環境温度変化等に対してモードホップが生
じやすく、発振波長が不安定になって高調波出力が変動
しやすい。よって、図９に示すようなモードホップした
Ａ点で固定するのが好ましい。
９に示すようなモードホップする近傍のＢ点やＣ点等で
固定すると、環境温度変化等に対してモードホップが生
じやすく、発振波長が不安定になって高調波出力が変動
しやすい。よって、図９に示すようなモードホップした
Ａ点で固定するのが好ましい。
【００３０】また、活性領域、ＤＢＲ領域および位相領
域を備えた半導体レーザ（以下、３電極ＬＤと記する）
にあっては、位相領域に電流を加えて屈折率を変化させ
ることにより、半導体レーザの実質的な共振器長を変え
て、モードホップすることなく発振波長を連続的に変化
させることが可能である。そこで、本発明にあっては、
ＤＢＲ領域および位相領域への注入電流量を変化させて
半導体レーザ（３電極ＬＤ）の発振波長を光波長変換素
子の位相整合波長スペクトルの傾斜部に固定する。これ
により、高調波出力を所望の値に固定することが可能と
なる。
域を備えた半導体レーザ（以下、３電極ＬＤと記する）
にあっては、位相領域に電流を加えて屈折率を変化させ
ることにより、半導体レーザの実質的な共振器長を変え
て、モードホップすることなく発振波長を連続的に変化
させることが可能である。そこで、本発明にあっては、
ＤＢＲ領域および位相領域への注入電流量を変化させて
半導体レーザ（３電極ＬＤ）の発振波長を光波長変換素
子の位相整合波長スペクトルの傾斜部に固定する。これ
により、高調波出力を所望の値に固定することが可能と
なる。
【００３１】この場合、位相整合波長スペクトル内の傾
斜部は、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力
がピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部
分であるのが好ましい。この理由は、高調波出力がピー
ク出力の１０％未満の部分では、図１０に示すようなサ
イドローブ部に３電極ＬＤの発振波長が固定されるおそ
れがあるからである。また、高調波出力がピーク出力の
９５％を超える部分では、制御回路の誤差精度が±５％
程度あるため、３電極ＬＤの発振波長を変化させても所
望の値が得られないおそれがあるからである。
斜部は、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力
がピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部
分であるのが好ましい。この理由は、高調波出力がピー
ク出力の１０％未満の部分では、図１０に示すようなサ
イドローブ部に３電極ＬＤの発振波長が固定されるおそ
れがあるからである。また、高調波出力がピーク出力の
９５％を超える部分では、制御回路の誤差精度が±５％
程度あるため、３電極ＬＤの発振波長を変化させても所
望の値が得られないおそれがあるからである。
【００３２】このようにして所望の高調波出力が得られ
ても、環境温度の変化によって３電極ＬＤから出力され
る基本波が変動したり、光波長変換素子の位相整合波長
の変化が生じて高調波出力が変動することがある。ま
た、３電極ＬＤからの出射光が光波長変換素子上の光導
波路に結合する割合（結合効率）が変化した場合にも、
高調波出力が変動してしまう。そこで、本発明にあって
は、高調波出力をモニターして、高調波出力が変動した
場合に、その高調波出力の変動に応じて３電極ＬＤのＤ
ＢＲ領域と位相領域への電流注入量を変化させる。これ
により、発振波長および基本波出力を変化させて、もと
の高調波出力を保つことが可能となる。また、３電極Ｌ
ＤにおいてもＤＢＲ−ＬＤと同様に、活性領域への電流
注入量を変化させることによっても発振波長および基本
波出力を変化させて、もとの高調波出力を保つことが可
能である。
ても、環境温度の変化によって３電極ＬＤから出力され
る基本波が変動したり、光波長変換素子の位相整合波長
の変化が生じて高調波出力が変動することがある。ま
た、３電極ＬＤからの出射光が光波長変換素子上の光導
波路に結合する割合（結合効率）が変化した場合にも、
高調波出力が変動してしまう。そこで、本発明にあって
は、高調波出力をモニターして、高調波出力が変動した
場合に、その高調波出力の変動に応じて３電極ＬＤのＤ
ＢＲ領域と位相領域への電流注入量を変化させる。これ
により、発振波長および基本波出力を変化させて、もと
の高調波出力を保つことが可能となる。また、３電極Ｌ
ＤにおいてもＤＢＲ−ＬＤと同様に、活性領域への電流
注入量を変化させることによっても発振波長および基本
波出力を変化させて、もとの高調波出力を保つことが可
能である。
【００３３】この場合、位相整合波長スペクトル内の傾
斜部は、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力
がピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部
分であるのが好ましい。この理由は、光ディスク装置用
の光源としては±１０％以内に出力変動を抑える必要が
あり、制御回路の誤差（±５％）を考慮すると１５％以
上のマージンをとっておくのが好ましいからである。
斜部は、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力
がピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部
分であるのが好ましい。この理由は、光ディスク装置用
の光源としては±１０％以内に出力変動を抑える必要が
あり、制御回路の誤差（±５％）を考慮すると１５％以
上のマージンをとっておくのが好ましいからである。
【００３４】また、３電極ＬＤにおいては、位相整合波
長スペクトル内の傾斜部が、位相整合波長スペクトルに
おいて、ピーク波長より低波長側の部分である方が、消
費電力が小さくなるので好ましい。
長スペクトル内の傾斜部が、位相整合波長スペクトルに
おいて、ピーク波長より低波長側の部分である方が、消
費電力が小さくなるので好ましい。
【００３５】さらに、３電極ＬＤにおいては、ＤＢＲ領
域と位相領域への電流注入量を一定の比率で変化させる
ことにより、モードホップすることなく連続的に発振波
長を変化させることが可能であり、所望の高調波出力を
得るのが容易である。
域と位相領域への電流注入量を一定の比率で変化させる
ことにより、モードホップすることなく連続的に発振波
長を変化させることが可能であり、所望の高調波出力を
得るのが容易である。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【００３７】（実施の形態１）本実施の形態１において
は、利得を与えるための活性領域および発振波長を制御
するための分布ブラッグ反射領域（ＤＢＲ領域）を備え
た半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）と、非線形光学結晶か
らなる光波長変換素子を具備したＳＨＧ光源の制御方法
について説明する。なお、ＤＢＲ−ＬＤはＤＢＲ領域へ
電流を注入することによって半導体レーザの発振波長を
変えることが可能である。
は、利得を与えるための活性領域および発振波長を制御
するための分布ブラッグ反射領域（ＤＢＲ領域）を備え
た半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）と、非線形光学結晶か
らなる光波長変換素子を具備したＳＨＧ光源の制御方法
について説明する。なお、ＤＢＲ−ＬＤはＤＢＲ領域へ
電流を注入することによって半導体レーザの発振波長を
変えることが可能である。
【００３８】図１は、実施の形態１におけるＳＨＧ光源
の出力安定化装置の概略構成を示す図である。この出力
安定化装置は、活性領域２およびＤＢＲ領域３を有する
半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）１と、コリメートレンズ
４およびフォーカスレンズ５と、光波長変換素子６と、
光波長変換素子６から出射された高調波を平行光にする
ためのコリメートレンズ７および基本波をカットするた
めの波長選択フィルター８と、高調波出力をモニターす
るためのフォトディテクター（以下、ＰＤと記する）９
と、各部を制御する制御回路１０とから構成される。こ
の図１において、活性領域２とＤＢＲ領域３は説明のた
めに分割して示しているが、実際には一体となってい
る。
の出力安定化装置の概略構成を示す図である。この出力
安定化装置は、活性領域２およびＤＢＲ領域３を有する
半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）１と、コリメートレンズ
４およびフォーカスレンズ５と、光波長変換素子６と、
光波長変換素子６から出射された高調波を平行光にする
ためのコリメートレンズ７および基本波をカットするた
めの波長選択フィルター８と、高調波出力をモニターす
るためのフォトディテクター（以下、ＰＤと記する）９
と、各部を制御する制御回路１０とから構成される。こ
の図１において、活性領域２とＤＢＲ領域３は説明のた
めに分割して示しているが、実際には一体となってい
る。
【００３９】上記制御回路１０には、制御を行うための
マイクロコンピュータ１１と、半導体レーザの活性領域
２への注入電流（以下、Ｉｏｐと記する）を制御するた
めのレーザ駆動回路１３と、ＤＢＲ領域３への注入電流
（以下、Ｉｄｂｒと記する）を制御するためのＤＢＲ駆
動回路１２とが組み込まれている。
マイクロコンピュータ１１と、半導体レーザの活性領域
２への注入電流（以下、Ｉｏｐと記する）を制御するた
めのレーザ駆動回路１３と、ＤＢＲ領域３への注入電流
（以下、Ｉｄｂｒと記する）を制御するためのＤＢＲ駆
動回路１２とが組み込まれている。
【００４０】本実施の形態１において、ＤＢＲ−ＬＤ１
の出力はＩｏｐに対して図２に示すような特性を有して
おり、Ｉｄｂｒ＝０の場合、しきい値は３０ｍＡ、１０
０ｍＷ出力時の動作電流は１５０ｍＡであった。また、
光波長変換素子６としては分極反転型光導波路デバイス
を用い、マグネシウムをドーピングしたニオブ酸リチウ
ム（以下、ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3と記する）基板上に、
光導波路と周期的な分極反転領域を設けたものを用い
た。
の出力はＩｏｐに対して図２に示すような特性を有して
おり、Ｉｄｂｒ＝０の場合、しきい値は３０ｍＡ、１０
０ｍＷ出力時の動作電流は１５０ｍＡであった。また、
光波長変換素子６としては分極反転型光導波路デバイス
を用い、マグネシウムをドーピングしたニオブ酸リチウ
ム（以下、ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3と記する）基板上に、
光導波路と周期的な分極反転領域を設けたものを用い
た。
【００４１】以下に、本実施の形態１のＳＨＧ光源にお
いて所望の出力を得ると共に、その出力を安定化する制
御方法について説明する。
いて所望の出力を得ると共に、その出力を安定化する制
御方法について説明する。
【００４２】図３に、Ｉｏｐの変化に対するＤＢＲ−Ｌ
Ｄの発振波長の変化を示す。ここではＩｄｂｒ＝０ｍＡ
としている。この図３から、Ｉｏｐの増加と共にＤＢＲ
−ＬＤの発振波長がモードホップを繰り返しながら長波
長側へシフトしているのが分かる。このようにモードホ
ップが生じるのは、ＤＢＲ領域の影響を受けているため
である。また、図３に示すように、Ｉｏｐの変化に対す
るＤＢＲ−ＬＤの発振波長は、ヒステリシス特性を有し
ている。本実施の形態１のＤＢＲ−ＬＤでは、モードホ
ップした直後の点（Ｅ点）から±３０ｍＡの間モードホ
ップしないことを確認できた。このときの波長変化は、
０．０４ｎｍ／ｍＡであった。このことは、ＤＢＲ−Ｌ
Ｄの発振波長を、モードホップ無しで連続的に±０．１
２ｎｍだけ変化させることができることを意味してい
る。
Ｄの発振波長の変化を示す。ここではＩｄｂｒ＝０ｍＡ
としている。この図３から、Ｉｏｐの増加と共にＤＢＲ
−ＬＤの発振波長がモードホップを繰り返しながら長波
長側へシフトしているのが分かる。このようにモードホ
ップが生じるのは、ＤＢＲ領域の影響を受けているため
である。また、図３に示すように、Ｉｏｐの変化に対す
るＤＢＲ−ＬＤの発振波長は、ヒステリシス特性を有し
ている。本実施の形態１のＤＢＲ−ＬＤでは、モードホ
ップした直後の点（Ｅ点）から±３０ｍＡの間モードホ
ップしないことを確認できた。このときの波長変化は、
０．０４ｎｍ／ｍＡであった。このことは、ＤＢＲ−Ｌ
Ｄの発振波長を、モードホップ無しで連続的に±０．１
２ｎｍだけ変化させることができることを意味してい
る。
【００４３】図４〜図８を用いて、位相整合波長スペク
トルの傾斜部を用いて所望の高調波出力を得る方法につ
いて、具体的に説明する。本実施の形態では、所望の値
として２ｍＷの高調波出力を得ることとする。なお、図
４〜図８は、 ・Ｉｏｐの初期値＝９０ｍＡ（このときのＤＢＲ−ＬＤ
出力５０ｍＷ） ・光波長変換素子の位相整合波長：８５２ｎｍ ・光波長変換素子上の光導波路へ８５２ｎｍで５０ｍＷ
の入力基本波が与えられた場合の高調波出力が４ｍＷ という条件で得られたものである。
トルの傾斜部を用いて所望の高調波出力を得る方法につ
いて、具体的に説明する。本実施の形態では、所望の値
として２ｍＷの高調波出力を得ることとする。なお、図
４〜図８は、 ・Ｉｏｐの初期値＝９０ｍＡ（このときのＤＢＲ−ＬＤ
出力５０ｍＷ） ・光波長変換素子の位相整合波長：８５２ｎｍ ・光波長変換素子上の光導波路へ８５２ｎｍで５０ｍＷ
の入力基本波が与えられた場合の高調波出力が４ｍＷ という条件で得られたものである。
【００４４】まず、高調波出力を得るために、Ｉｄｂｒ
を変化させてＤＢＲ−ＬＤの発振波長を位相整合波長ス
ペクトル内に固定する。このとき、ＤＢＲ−ＬＤや光波
長変換素子の個体ばらつきや環境温度の変化、または図
９に示すようにＩｄｂｒの変化に対してＤＢＲ−ＬＤの
発振波長が不連続であることが原因となって、図４
（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）および図
８（ａ）のように、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長が位相整合
波長スペクトル内のどこに止まるかわからない（各図中
の黒丸）。そのため、Ｉｄｂｒを変化させて位相整合波
長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波長を固定するだ
けでは、所望の高調波出力を得ることはできなかった。
を変化させてＤＢＲ−ＬＤの発振波長を位相整合波長ス
ペクトル内に固定する。このとき、ＤＢＲ−ＬＤや光波
長変換素子の個体ばらつきや環境温度の変化、または図
９に示すようにＩｄｂｒの変化に対してＤＢＲ−ＬＤの
発振波長が不連続であることが原因となって、図４
（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）および図
８（ａ）のように、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長が位相整合
波長スペクトル内のどこに止まるかわからない（各図中
の黒丸）。そのため、Ｉｄｂｒを変化させて位相整合波
長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波長を固定するだ
けでは、所望の高調波出力を得ることはできなかった。
【００４５】そこで、図４（ａ）に示すようにＩｄｂｒ
を変化させて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤ
の発振波長を固定した後（図中の黒丸）、図４（ｂ）
（左側の山）に示すようにＩｏｐを変化させてＤＢＲ−
ＬＤの発振波長を位相整合波長スペクトルの傾斜部内で
移動させることによって、高調波出力を変化させること
が可能となる。
を変化させて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤ
の発振波長を固定した後（図中の黒丸）、図４（ｂ）
（左側の山）に示すようにＩｏｐを変化させてＤＢＲ−
ＬＤの発振波長を位相整合波長スペクトルの傾斜部内で
移動させることによって、高調波出力を変化させること
が可能となる。
【００４６】ここで言う傾斜部は、図１０に示すよう
に、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力がピ
ーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分で
あるのが好ましい。高調波出力がピーク出力の１０％未
満の点で固定する場合には、図１０に示すサイドローブ
部に発振波長が固定されるおそれがあり、Ｉｏｐを変化
させても所望の値を得られずに制御回路が誤動作する危
険性があるからである。また、制御回路の誤差制度が±
５％程度あるために、高調波出力をピーク出力の９５％
を超える点に固定した場合においては、Ｉｏｐ（発振波
長）を変化させても所望の値を得られない危険性がある
からである。なお、位相整合波長（ピーク波長）を中心
として低波長側の傾斜部を左傾斜部、高波長側を右傾斜
部とする。
に、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力がピ
ーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分で
あるのが好ましい。高調波出力がピーク出力の１０％未
満の点で固定する場合には、図１０に示すサイドローブ
部に発振波長が固定されるおそれがあり、Ｉｏｐを変化
させても所望の値を得られずに制御回路が誤動作する危
険性があるからである。また、制御回路の誤差制度が±
５％程度あるために、高調波出力をピーク出力の９５％
を超える点に固定した場合においては、Ｉｏｐ（発振波
長）を変化させても所望の値を得られない危険性がある
からである。なお、位相整合波長（ピーク波長）を中心
として低波長側の傾斜部を左傾斜部、高波長側を右傾斜
部とする。
【００４７】図４〜図８の（ｂ）は各図の（ａ）で固定
された点からＩｏｐを変化させた場合の高調波出力を示
している。図４〜図８の（ｂ）に示すように、上述した
制御方法を用いることで、どのような場合においても所
望の値である高調波出力２ｍＷを得ることが可能である
ことがわかる。図４および図５に示すように、Ｉｄｂｒ
を変化させてＤＢＲ−ＬＤの発振波長が左傾斜部に止ま
った場合には、Ｉｏｐを増加させると高調波出力が増加
する。逆に、図７および図８に示すように、ＤＢＲ−Ｌ
Ｄの発振波長が右傾斜部に止まった場合には、Ｉｏｐを
増加させることにより高調波出力は減少する。この関係
をもとにして、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長が左傾斜部に止
まったか右傾斜部に止まったかを見極めた後、マイクロ
コンピュータ１１を用いて、所望の値が得られるように
Ｉｏｐを変化させるための制御を行っている。また、図
６に示すように、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長が位相整合波
長スペクトルのピーク波長近傍に止まった場合には、Ｉ
ｏｐを増加させた場合でも減少させた場合でも所望の値
である２ｍＷを得ることが可能であるが、省電力化を考
慮すると、Ｉｏｐを減少させる方が好ましい。
された点からＩｏｐを変化させた場合の高調波出力を示
している。図４〜図８の（ｂ）に示すように、上述した
制御方法を用いることで、どのような場合においても所
望の値である高調波出力２ｍＷを得ることが可能である
ことがわかる。図４および図５に示すように、Ｉｄｂｒ
を変化させてＤＢＲ−ＬＤの発振波長が左傾斜部に止ま
った場合には、Ｉｏｐを増加させると高調波出力が増加
する。逆に、図７および図８に示すように、ＤＢＲ−Ｌ
Ｄの発振波長が右傾斜部に止まった場合には、Ｉｏｐを
増加させることにより高調波出力は減少する。この関係
をもとにして、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長が左傾斜部に止
まったか右傾斜部に止まったかを見極めた後、マイクロ
コンピュータ１１を用いて、所望の値が得られるように
Ｉｏｐを変化させるための制御を行っている。また、図
６に示すように、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長が位相整合波
長スペクトルのピーク波長近傍に止まった場合には、Ｉ
ｏｐを増加させた場合でも減少させた場合でも所望の値
である２ｍＷを得ることが可能であるが、省電力化を考
慮すると、Ｉｏｐを減少させる方が好ましい。
【００４８】なお、ＤＢＲ−ＬＤは、Ｉｄｂｒを上昇さ
せるときと、下降させるときで、Ｉｄｂｒに対する発振
波長が異なり、図９に示すようなヒステリシスな特性を
有する。このため、Ｉｄｂｒをモードホップする電流近
傍（図中のＢ点やＣ点）に固定すると、環境温度変化な
どに対してモードホップを起こしやすく、発振波長が不
安定になって高調波出力も変動しやすい。よって、高調
波の出力安定化を図るためには、Ｉｄｂｒを変化させて
ＤＢＲ−ＬＤの発振波長を位相整合波長スペクトル内に
固定する際に、モードホップしたところ（図中のＡ点）
でＩｄｂｒを固定するのが好ましい。
せるときと、下降させるときで、Ｉｄｂｒに対する発振
波長が異なり、図９に示すようなヒステリシスな特性を
有する。このため、Ｉｄｂｒをモードホップする電流近
傍（図中のＢ点やＣ点）に固定すると、環境温度変化な
どに対してモードホップを起こしやすく、発振波長が不
安定になって高調波出力も変動しやすい。よって、高調
波の出力安定化を図るためには、Ｉｄｂｒを変化させて
ＤＢＲ−ＬＤの発振波長を位相整合波長スペクトル内に
固定する際に、モードホップしたところ（図中のＡ点）
でＩｄｂｒを固定するのが好ましい。
【００４９】上述の方法により光波長変換素子の位相整
合波長スペクトルの傾斜部を用いて所望の値を得た後、
高調波出力をモニターしてその変動が見られた場合に
は、Ｉｏｐを変化させることにより高調波の出力安定化
（以下ＡＰＣ：Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ）を図ることが可能である。
合波長スペクトルの傾斜部を用いて所望の値を得た後、
高調波出力をモニターしてその変動が見られた場合に
は、Ｉｏｐを変化させることにより高調波の出力安定化
（以下ＡＰＣ：Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ）を図ることが可能である。
【００５０】この場合の傾斜部は、図１１に示すよう
に、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力がピ
ーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部分で
あるのが好ましい。光ディスク装置用の光源としては、
±１０％以内に出力変動を押さえる必要があるため、制
御回路の誤差（±５％）を考慮すると１５％以上のマー
ジンをとっておくのが好ましいからである。
に、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力がピ
ーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部分で
あるのが好ましい。光ディスク装置用の光源としては、
±１０％以内に出力変動を押さえる必要があるため、制
御回路の誤差（±５％）を考慮すると１５％以上のマー
ジンをとっておくのが好ましいからである。
【００５１】例えば、環境温度の変化が生じると、図１
２に示すように基本波であるＤＢＲ−ＬＤの出力が変動
したり、図１３に示すように光波長変換素子の位相整合
波長の変化が生じてしまい、高調波出力が変動してしま
う。さらに、ＤＢＲ−ＬＤからの出射光が光波長変換素
子上の光導波路へ結合する割合（結合効率）が変化した
場合にも、高調波出力が変動してしまう。このようにＤ
ＢＲ−ＬＤの出力変動や結合効率の変化が高調波の出力
に影響を及ぼす理由は、高調波出力と光波長変換素子上
の光導波路への入力基本波との間に、図１４に示すよう
な関係があるからである。この図１４に示すように、光
導波路への入力基本波の２乗に比例して高調波出力は増
加する。
２に示すように基本波であるＤＢＲ−ＬＤの出力が変動
したり、図１３に示すように光波長変換素子の位相整合
波長の変化が生じてしまい、高調波出力が変動してしま
う。さらに、ＤＢＲ−ＬＤからの出射光が光波長変換素
子上の光導波路へ結合する割合（結合効率）が変化した
場合にも、高調波出力が変動してしまう。このようにＤ
ＢＲ−ＬＤの出力変動や結合効率の変化が高調波の出力
に影響を及ぼす理由は、高調波出力と光波長変換素子上
の光導波路への入力基本波との間に、図１４に示すよう
な関係があるからである。この図１４に示すように、光
導波路への入力基本波の２乗に比例して高調波出力は増
加する。
【００５２】これらの要因による高調波の出力変動を抑
えるために、Ｉｏｐを変化させてＤＢＲ−ＬＤの発振波
長および出力を変化させることで、出力変動分を補償す
ることが可能である。
えるために、Ｉｏｐを変化させてＤＢＲ−ＬＤの発振波
長および出力を変化させることで、出力変動分を補償す
ることが可能である。
【００５３】具体的に説明すると、例えば図１５中のＦ
点（カーブ）に固定した後（図１５は図４（ｂ）の拡
大図である）、環境変化により光波長変換素子上の光導
波路へ入力する基本波が減少すると、Ｉｏｐ変化に対す
る高調波の出力特性は図１５中のカーブのようにな
り、Ｆ点での高調波出力は減少する（Ｆ’点）。このた
め、Ｉｏｐを増加させてＨ点へ移動することで、高調波
の減少分を補償して高調波出力の安定化を図ることが可
能となる。逆に、光導波路への入力基本波が増加して高
調波出力が増加した場合には、Ｉｏｐを減少させると高
調波の増加分を補償して高調波出力の安定化を実現する
ことができる。同様に、温度変化による位相整合波長波
長の変化に対しても、図１６に示すように対応すればよ
い。まず、Ｆ点に固定後、温度変化による位相整合波長
の変化によって高調波の出力変動が生じた場合（Ｑ点）
には、Ｉｏｐを変化させて（この場合は減少させて）、
ＤＢＲ−ＬＤの発振波長及び基本波出力を変化させるこ
とにより、もとの出力２ｍＷを保つことが可能である
（Ｒ点）。
点（カーブ）に固定した後（図１５は図４（ｂ）の拡
大図である）、環境変化により光波長変換素子上の光導
波路へ入力する基本波が減少すると、Ｉｏｐ変化に対す
る高調波の出力特性は図１５中のカーブのようにな
り、Ｆ点での高調波出力は減少する（Ｆ’点）。このた
め、Ｉｏｐを増加させてＨ点へ移動することで、高調波
の減少分を補償して高調波出力の安定化を図ることが可
能となる。逆に、光導波路への入力基本波が増加して高
調波出力が増加した場合には、Ｉｏｐを減少させると高
調波の増加分を補償して高調波出力の安定化を実現する
ことができる。同様に、温度変化による位相整合波長波
長の変化に対しても、図１６に示すように対応すればよ
い。まず、Ｆ点に固定後、温度変化による位相整合波長
の変化によって高調波の出力変動が生じた場合（Ｑ点）
には、Ｉｏｐを変化させて（この場合は減少させて）、
ＤＢＲ−ＬＤの発振波長及び基本波出力を変化させるこ
とにより、もとの出力２ｍＷを保つことが可能である
（Ｒ点）。
【００５４】このような出力安定化制御方法（Ｆ点に固
定して出力安定化を行った場合）において、Ｉｏｐを増
加することによってＤＢＲ−ＬＤの発振波長がピーク波
長を越えてしまった場合には、図１５に示すように、Ｉ
ｏｐを増加させても高調波出力は増加しない。本実施の
形態において、出力安定化装置内のマイクロコンピュー
タ１１は、図１５に示すように左傾斜部を用いる場合、
出力が減少したときにはＩｏｐを増加して高調波出力の
減少分を補うようにプログラムされている。このため、
ＤＢＲ−ＬＤの発振波長がピーク波長を越えた場合に
は、出力安定化制御が正常に行われなくなってしまう。
そこで、事前にＩｏｐを増加しても高調波出力が増加し
ない場合（ピーク波長を越えた場合）には、それ以上Ｉ
ｏｐを増加させないようにＩｏｐの変化量に制限を加え
ておき、いったん制御を中断するようにしておく必要が
ある。実際にこのような制御を行う必要があるのは、図
１５中のＦ”点のように高調波出力の減少があまりにも
大きく、Ｉｏｐを増加することによって高調波出力の減
少分を補償できなくなった場合である（カーブ）。こ
のカーブのような場合には、図１４のＦ”点に示すよ
うに光導波路への入力基本波が減少している。そこで、
Ｉｏｐを増加して光導波路への入力基本波を増加させる
必要がある。しかしながら、上述したようにＩｏｐを増
加することによってＤＢＲ−ＬＤの発振波長がピーク波
長を越えてしまった場合、Ｉｏｐを少々増加させても高
調波出力は増加しない。
定して出力安定化を行った場合）において、Ｉｏｐを増
加することによってＤＢＲ−ＬＤの発振波長がピーク波
長を越えてしまった場合には、図１５に示すように、Ｉ
ｏｐを増加させても高調波出力は増加しない。本実施の
形態において、出力安定化装置内のマイクロコンピュー
タ１１は、図１５に示すように左傾斜部を用いる場合、
出力が減少したときにはＩｏｐを増加して高調波出力の
減少分を補うようにプログラムされている。このため、
ＤＢＲ−ＬＤの発振波長がピーク波長を越えた場合に
は、出力安定化制御が正常に行われなくなってしまう。
そこで、事前にＩｏｐを増加しても高調波出力が増加し
ない場合（ピーク波長を越えた場合）には、それ以上Ｉ
ｏｐを増加させないようにＩｏｐの変化量に制限を加え
ておき、いったん制御を中断するようにしておく必要が
ある。実際にこのような制御を行う必要があるのは、図
１５中のＦ”点のように高調波出力の減少があまりにも
大きく、Ｉｏｐを増加することによって高調波出力の減
少分を補償できなくなった場合である（カーブ）。こ
のカーブのような場合には、図１４のＦ”点に示すよ
うに光導波路への入力基本波が減少している。そこで、
Ｉｏｐを増加して光導波路への入力基本波を増加させる
必要がある。しかしながら、上述したようにＩｏｐを増
加することによってＤＢＲ−ＬＤの発振波長がピーク波
長を越えてしまった場合、Ｉｏｐを少々増加させても高
調波出力は増加しない。
【００５５】そこで、このような場合には、Ｉｏｐを１
５ｍＡ〜３０ｍＡ程度以上振った際にモードホップする
ことを利用するとよい。このようにモードホップさせる
ためのＩｏｐの値は半導体レーザによっても異なるが、
例えば図３に示したように、Ｉｏｐを３０ｍＡ以上増加
させて（例えばＩｏｐを１２０ｍＡ以上にして）モード
ホップした場合には、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長が低波長
側へシフトするため、図４（ｂ）（右側の山）に示すよ
うな高調波出力が得られる。この特性を利用すること
で、出力変動分を補償することが可能となる。
５ｍＡ〜３０ｍＡ程度以上振った際にモードホップする
ことを利用するとよい。このようにモードホップさせる
ためのＩｏｐの値は半導体レーザによっても異なるが、
例えば図３に示したように、Ｉｏｐを３０ｍＡ以上増加
させて（例えばＩｏｐを１２０ｍＡ以上にして）モード
ホップした場合には、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長が低波長
側へシフトするため、図４（ｂ）（右側の山）に示すよ
うな高調波出力が得られる。この特性を利用すること
で、出力変動分を補償することが可能となる。
【００５６】以上のように、本実施の形態１において
は、ＤＢＲ−ＬＤを用いて光波長変換素子で波長変換さ
れた高調波の出力を所望の値に設定することが可能とな
った。また、温度変化および結合効率変化による高調波
の出力変動を抑えることが可能となり、図１７に示すよ
うに０℃〜７０℃で出力変動の無い高調波出力が得られ
た。これにより、ペルチエ素子を必要としないＳＨＧ光
源が実現され、省電力化および小型化を図ることが可能
となった。さらには、温度変化に対する位相整合波長の
変化に対しても高調波出力の安定化を実現することが可
能となった。このことにより環境変化に対してのＳＨＧ
光源の信頼性を向上することができる。
は、ＤＢＲ−ＬＤを用いて光波長変換素子で波長変換さ
れた高調波の出力を所望の値に設定することが可能とな
った。また、温度変化および結合効率変化による高調波
の出力変動を抑えることが可能となり、図１７に示すよ
うに０℃〜７０℃で出力変動の無い高調波出力が得られ
た。これにより、ペルチエ素子を必要としないＳＨＧ光
源が実現され、省電力化および小型化を図ることが可能
となった。さらには、温度変化に対する位相整合波長の
変化に対しても高調波出力の安定化を実現することが可
能となった。このことにより環境変化に対してのＳＨＧ
光源の信頼性を向上することができる。
【００５７】（実施の形態２）本実施の形態２において
は、利得を与えるための活性領域、発振波長を制御する
ための分布ブラッグ反射領域（ＤＢＲ領域）および波長
を連続的に変化させるための位相領域を備えた半導体レ
ーザ（３電極ＬＤ）と、非線形光学結晶からなる光波長
変換素子を具備したＳＨＧ光源の制御方法について説明
する。なお、３電極ＬＤは、位相領域に電流を加え、位
相領域の屈折率を変化させることにより、半導体レーザ
の実質的な共振器長を変えることでモードホップするこ
となく半導体レーザの発振波長を連続的に変化させるこ
とが可能である。
は、利得を与えるための活性領域、発振波長を制御する
ための分布ブラッグ反射領域（ＤＢＲ領域）および波長
を連続的に変化させるための位相領域を備えた半導体レ
ーザ（３電極ＬＤ）と、非線形光学結晶からなる光波長
変換素子を具備したＳＨＧ光源の制御方法について説明
する。なお、３電極ＬＤは、位相領域に電流を加え、位
相領域の屈折率を変化させることにより、半導体レーザ
の実質的な共振器長を変えることでモードホップするこ
となく半導体レーザの発振波長を連続的に変化させるこ
とが可能である。
【００５８】図１８は、実施の形態２におけるＳＨＧ光
源の出力安定化装置の概略構成を示す図である。この出
力安定化装置は、活性領域１５、ＤＢＲ領域１７および
位相領域１６を有する半導体レーザ（３電極ＬＤ）１４
と、コリメートレンズ１８およびフォーカスレンズ１９
と、光波長変換素子２０と、光波長変換素子２０から出
射された高調波を平行光にするためのコリメートレンズ
２１および基本波をカットするための波長選択フィルタ
ー２２と、高調波出力をモニターするためのフォトディ
テクター（ＰＤ）２３と各部を制御する制御回路２４と
から構成される。この図１８において、活性領域１５、
ＤＢＲ領域１７および位相領域１６は説明のために分割
して示しているが、実際には一体となっている。
源の出力安定化装置の概略構成を示す図である。この出
力安定化装置は、活性領域１５、ＤＢＲ領域１７および
位相領域１６を有する半導体レーザ（３電極ＬＤ）１４
と、コリメートレンズ１８およびフォーカスレンズ１９
と、光波長変換素子２０と、光波長変換素子２０から出
射された高調波を平行光にするためのコリメートレンズ
２１および基本波をカットするための波長選択フィルタ
ー２２と、高調波出力をモニターするためのフォトディ
テクター（ＰＤ）２３と各部を制御する制御回路２４と
から構成される。この図１８において、活性領域１５、
ＤＢＲ領域１７および位相領域１６は説明のために分割
して示しているが、実際には一体となっている。
【００５９】上記制御回路２４には、制御を行うための
マイクロコンピュータ２５と、半導体レーザの活性領域
１５への注入電流（Ｉｏｐ）を制御するためのレーザ駆
動回路２８と、ＤＢＲ領域１７への注入電流（Ｉｄｂ
ｒ）を制御するためのＤＢＲ駆動回路２６と、位相領域
１６への注入電流（以下、Ｉｐｈａｓｅと記する）を制
御するための位相部駆動回路２７とが組み込まれてい
る。
マイクロコンピュータ２５と、半導体レーザの活性領域
１５への注入電流（Ｉｏｐ）を制御するためのレーザ駆
動回路２８と、ＤＢＲ領域１７への注入電流（Ｉｄｂ
ｒ）を制御するためのＤＢＲ駆動回路２６と、位相領域
１６への注入電流（以下、Ｉｐｈａｓｅと記する）を制
御するための位相部駆動回路２７とが組み込まれてい
る。
【００６０】本実施の形態２において、３電極ＬＤ１４
は図１９に示すように連続波長可変特性を有している。
ここで、ＩｄｂｒとＩｐｈａｓｅは、ある一定の比率で
変化させなければ連続的にＴｕｎｉｎｇできないため、
本実施の形態２においてはＩｄｂｒとＩｐｈａｓｅの比
率をＩｐｈａｓｅ／Ｉｄｂｒ＝１．６で変化させた。な
お、光波長変換素子２０としては、実施の形態１と同様
のものを用いた。
は図１９に示すように連続波長可変特性を有している。
ここで、ＩｄｂｒとＩｐｈａｓｅは、ある一定の比率で
変化させなければ連続的にＴｕｎｉｎｇできないため、
本実施の形態２においてはＩｄｂｒとＩｐｈａｓｅの比
率をＩｐｈａｓｅ／Ｉｄｂｒ＝１．６で変化させた。な
お、光波長変換素子２０としては、実施の形態１と同様
のものを用いた。
【００６１】本実施の形態２のように３電極ＬＤを用い
た場合には、半導体レーザの発振波長を連続的に可変で
きるため、光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内
に発振波長を固定することが非常に容易となる。また、
光波長変換素子の位相整合波長スペクトルの傾斜部を用
いることによって、高調波出力を容易に変化させ、所望
の高調波出力を得ることが可能である。
た場合には、半導体レーザの発振波長を連続的に可変で
きるため、光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内
に発振波長を固定することが非常に容易となる。また、
光波長変換素子の位相整合波長スペクトルの傾斜部を用
いることによって、高調波出力を容易に変化させ、所望
の高調波出力を得ることが可能である。
【００６２】ここで言う傾斜部は、図１０に示すよう
に、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力がピ
ーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分で
あるのが好ましい。高調波出力がピーク出力の１０％未
満の点で固定する場合には、図１０に示すサイドローブ
部に３電極ＬＤの発振波長が固定されるおそれがあり、
ＩｄｂｒおよびＩｐｈａｓｅを変化させても所望の値を
得られずに制御回路が誤動作する危険性があるからであ
る。また、制御回路の誤差制度が±５％程度あるため
に、高調波出力をピーク出力の９５％を超える点に固定
した場合においては、３電極ＬＤの発振波長を変化させ
ても所望の値を得られない危険性があるからである。
に、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力がピ
ーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分で
あるのが好ましい。高調波出力がピーク出力の１０％未
満の点で固定する場合には、図１０に示すサイドローブ
部に３電極ＬＤの発振波長が固定されるおそれがあり、
ＩｄｂｒおよびＩｐｈａｓｅを変化させても所望の値を
得られずに制御回路が誤動作する危険性があるからであ
る。また、制御回路の誤差制度が±５％程度あるため
に、高調波出力をピーク出力の９５％を超える点に固定
した場合においては、３電極ＬＤの発振波長を変化させ
ても所望の値を得られない危険性があるからである。
【００６３】例えば、図２０に示すように、２ｍＷの出
力を得たい場合には、ＩｄｂｒとＩｐｈａｓｅをそれぞ
れの駆動回路２６、２７を用いて変化させて半導体レー
ザの発振波長を変化させ、ＰＤ２３からの信号をモニタ
ーしながらＫ点に固定すればよい。同様にして、３ｍＷ
の出力を得たい場合にはＬ点に、１ｍＷの出力を得たい
場合にはＭ点に固定すればよい。
力を得たい場合には、ＩｄｂｒとＩｐｈａｓｅをそれぞ
れの駆動回路２６、２７を用いて変化させて半導体レー
ザの発振波長を変化させ、ＰＤ２３からの信号をモニタ
ーしながらＫ点に固定すればよい。同様にして、３ｍＷ
の出力を得たい場合にはＬ点に、１ｍＷの出力を得たい
場合にはＭ点に固定すればよい。
【００６４】さらに、ＳＨＧ光源の出力安定化を図る場
合においても、高調波出力が最大となるピーク波長（図
２０中Ｌ点）ではなく、Ｋ点やＭ点などの位相整合波長
スペクトルの傾斜部で３電極ＬＤの発振波長を固定する
ことにより、ＡＰＣが実現できる。
合においても、高調波出力が最大となるピーク波長（図
２０中Ｌ点）ではなく、Ｋ点やＭ点などの位相整合波長
スペクトルの傾斜部で３電極ＬＤの発振波長を固定する
ことにより、ＡＰＣが実現できる。
【００６５】この場合の傾斜部は、図１１に示すよう
に、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力がピ
ーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部分で
あるのが好ましい。光ディスク装置用の光源としては、
±１０％以内に出力変動を押さえる必要があるため、制
御回路の誤差（±５％）を考慮すると１５％以上のマー
ジンをとっておくのが好ましいからである。
に、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力がピ
ーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部分で
あるのが好ましい。光ディスク装置用の光源としては、
±１０％以内に出力変動を押さえる必要があるため、制
御回路の誤差（±５％）を考慮すると１５％以上のマー
ジンをとっておくのが好ましいからである。
【００６６】例えば、環境温度の変化が生じると、基本
波である３電極ＬＤの出力が変動したり、図１３に示す
ように光波長変換素子の位相整合波長の変化が生じてし
まい、高調波出力が変動してしまう。さらに、３電極Ｌ
Ｄからの出射光が光波長変換素子上の光導波路へ結合す
る割合（結合効率）が変化した場合にも、高調波出力が
変動してしまう。このように３電極ＬＤの出力変動や結
合効率の変化が高調波の出力に影響を及ぼす理由は、高
調波出力と光波長変換素子上の光導波路への入力基本波
との間に、図１４に示すような関係があるからである。
この図１４に示すように、光導波路への入力基本波の２
乗に比例して高調波出力は増加する。
波である３電極ＬＤの出力が変動したり、図１３に示す
ように光波長変換素子の位相整合波長の変化が生じてし
まい、高調波出力が変動してしまう。さらに、３電極Ｌ
Ｄからの出射光が光波長変換素子上の光導波路へ結合す
る割合（結合効率）が変化した場合にも、高調波出力が
変動してしまう。このように３電極ＬＤの出力変動や結
合効率の変化が高調波の出力に影響を及ぼす理由は、高
調波出力と光波長変換素子上の光導波路への入力基本波
との間に、図１４に示すような関係があるからである。
この図１４に示すように、光導波路への入力基本波の２
乗に比例して高調波出力は増加する。
【００６７】これらの要因による高調波の出力変動を抑
えるために、位相整合波長スペクトルの傾斜部で３電極
ＬＤの発振波長を固定した後、Ｉｄｂｒ及びＩｐｈａｓ
ｅを変化させることにより、出力変動分を補償すること
が可能である。この場合、低波長側に固定したほうが、
ＩｄｂｒおよびＩｐｈｓｅの値が小さいため、消費電力
が小さくなるという利点がある。
えるために、位相整合波長スペクトルの傾斜部で３電極
ＬＤの発振波長を固定した後、Ｉｄｂｒ及びＩｐｈａｓ
ｅを変化させることにより、出力変動分を補償すること
が可能である。この場合、低波長側に固定したほうが、
ＩｄｂｒおよびＩｐｈｓｅの値が小さいため、消費電力
が小さくなるという利点がある。
【００６８】具体的に説明すると、例えば図２０中のＫ
点に３電極ＬＤの発振波長を固定した後、環境変化によ
り光波長変換素子上の光導波路へ結合する入力基本波が
減少した場合、それに伴って高調波出力が減少してＫ’
点（カーブ）へ移動する。この場合には、Ｉｄｂｒお
よびＩｐｈａｓｅを変化させて３電極ＬＤの発振波長を
高波長側へシフトしＮ点に固定することによって、出力
の減少分を補償することができる。逆に、光導波路への
入力基本波が増加して高調波出力が増加した場合には、
低波長側（Ｍ点側）へシフトさせればよい。同様に、温
度変化による位相整合波長波長の変化にも図２１に示す
ように対応すればよい。まず、Ｋ点に固定後、温度変化
による位相整合波長の変化によって高調波の出力変動が
生じた場合（Ｓ点）には、ＩｄｂｒおよびＩｐｈａｓｅ
を変化させて３電極ＬＤの発振波長を変化させることに
より、もとの出力を保つことが可能である（Ｔ点）。
点に３電極ＬＤの発振波長を固定した後、環境変化によ
り光波長変換素子上の光導波路へ結合する入力基本波が
減少した場合、それに伴って高調波出力が減少してＫ’
点（カーブ）へ移動する。この場合には、Ｉｄｂｒお
よびＩｐｈａｓｅを変化させて３電極ＬＤの発振波長を
高波長側へシフトしＮ点に固定することによって、出力
の減少分を補償することができる。逆に、光導波路への
入力基本波が増加して高調波出力が増加した場合には、
低波長側（Ｍ点側）へシフトさせればよい。同様に、温
度変化による位相整合波長波長の変化にも図２１に示す
ように対応すればよい。まず、Ｋ点に固定後、温度変化
による位相整合波長の変化によって高調波の出力変動が
生じた場合（Ｓ点）には、ＩｄｂｒおよびＩｐｈａｓｅ
を変化させて３電極ＬＤの発振波長を変化させることに
より、もとの出力を保つことが可能である（Ｔ点）。
【００６９】ここで、図２０中のカーブのように高調
波出力の減少が大きすぎる場合には、３電極ＬＤの発振
波長を変えるだけでは高調波出力の減少分を補償するこ
とができなくなる。このカーブのような場合には、図
１４のＫ”点に示すように、光導波路への入力基本波が
減少している。このような状態になった際には、Ｉｏｐ
を増加させて光導波路への入力基本波を増加させた後、
３電極ＬＤの発振波長を再度変化させることでもとの高
調波出力を得ることができる。
波出力の減少が大きすぎる場合には、３電極ＬＤの発振
波長を変えるだけでは高調波出力の減少分を補償するこ
とができなくなる。このカーブのような場合には、図
１４のＫ”点に示すように、光導波路への入力基本波が
減少している。このような状態になった際には、Ｉｏｐ
を増加させて光導波路への入力基本波を増加させた後、
３電極ＬＤの発振波長を再度変化させることでもとの高
調波出力を得ることができる。
【００７０】また、３電極ＬＤを用いたＳＧＨ光源にお
いて高調波出力の安定化を図るもう１つの方法として
は、位相整合波長スペクトルの傾斜部で３電極ＬＤの発
振波長を固定して所望の値を得た後、Ｉｏｐを変化させ
るという方法がある。この方法では、３電極ＬＤもＤＢ
Ｒ−ＬＤと同様に図２および図３に示すような特性を有
しているということを利用する。具体的に説明すると、
まず、図２０中のＫ点に固定した後、光波長変換素子上
の光導波路への入力基本波が減少して図２２中のＫ”’
点へ移動してしまった場合に、Ｉｏｐを増加させること
によって３電極ＬＤの発振波長および基本波出力を増加
させて、Ｐ点へ移動させる。このことによって高調波出
力の減少分を補償することが可能である。逆に、高調波
出力が増加した場合には、Ｉｏｐを減少させることによ
って高調波出力の増加分を補償して出力安定化を図るこ
とができる。
いて高調波出力の安定化を図るもう１つの方法として
は、位相整合波長スペクトルの傾斜部で３電極ＬＤの発
振波長を固定して所望の値を得た後、Ｉｏｐを変化させ
るという方法がある。この方法では、３電極ＬＤもＤＢ
Ｒ−ＬＤと同様に図２および図３に示すような特性を有
しているということを利用する。具体的に説明すると、
まず、図２０中のＫ点に固定した後、光波長変換素子上
の光導波路への入力基本波が減少して図２２中のＫ”’
点へ移動してしまった場合に、Ｉｏｐを増加させること
によって３電極ＬＤの発振波長および基本波出力を増加
させて、Ｐ点へ移動させる。このことによって高調波出
力の減少分を補償することが可能である。逆に、高調波
出力が増加した場合には、Ｉｏｐを減少させることによ
って高調波出力の増加分を補償して出力安定化を図るこ
とができる。
【００７１】以上のように、本実施の形態２において
は、３電極ＬＤを用いてその発振波長を光波長変換素子
の位相整合波長スペクトルの傾斜部に固定することによ
り、光波長変換素子で波長変換された高調波の出力を所
望の値に設定することが可能となった。また、温度変化
および結合効率変化による高調波の出力変動を抑えるこ
とが可能となり、０℃〜７０℃で出力変動のない高調波
出力が得られた。これにより、ペルチエ素子を必要とし
ないＳＨＧ光源が実現され、省電力化および小型化を図
ることが可能となった。さらには、温度変化に対する位
相整合波長の変化に対しても高調波出力の安定化を実現
することが可能となった。このことにより環境変化に対
してのＳＨＧ光源の信頼性を向上することができる。
は、３電極ＬＤを用いてその発振波長を光波長変換素子
の位相整合波長スペクトルの傾斜部に固定することによ
り、光波長変換素子で波長変換された高調波の出力を所
望の値に設定することが可能となった。また、温度変化
および結合効率変化による高調波の出力変動を抑えるこ
とが可能となり、０℃〜７０℃で出力変動のない高調波
出力が得られた。これにより、ペルチエ素子を必要とし
ないＳＨＧ光源が実現され、省電力化および小型化を図
ることが可能となった。さらには、温度変化に対する位
相整合波長の変化に対しても高調波出力の安定化を実現
することが可能となった。このことにより環境変化に対
してのＳＨＧ光源の信頼性を向上することができる。
【００７２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
活性領域およびＤＢＲ領域を備えた半導体レーザ（ＤＢ
Ｒ−ＬＤ）と、非線形光学結晶からなる光波長変換素子
を具備したコヒーレント光源（ＳＨＧ光源）において、
まず、ＤＢＲ領域への注入電流量を変化させて半導体レ
ーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）の発振波長を光波長変換素子の位
相整合波長スペクトル内に固定し、次に、活性領域への
注入電流量を変化させて半導体レーザの発振波長を光波
長変換素子の位相整合波長スペクトル内の傾斜部に固定
する。これにより、高調波出力を所望の値に固定するこ
とが可能となる。
活性領域およびＤＢＲ領域を備えた半導体レーザ（ＤＢ
Ｒ−ＬＤ）と、非線形光学結晶からなる光波長変換素子
を具備したコヒーレント光源（ＳＨＧ光源）において、
まず、ＤＢＲ領域への注入電流量を変化させて半導体レ
ーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）の発振波長を光波長変換素子の位
相整合波長スペクトル内に固定し、次に、活性領域への
注入電流量を変化させて半導体レーザの発振波長を光波
長変換素子の位相整合波長スペクトル内の傾斜部に固定
する。これにより、高調波出力を所望の値に固定するこ
とが可能となる。
【００７３】さらに、高調波出力をモニターして、環境
温度の変化や光の結合効率に変化が生じて高調波出力に
変動が生じた場合に、ＤＢＲ−ＬＤの活性領域への電流
注入量を変化させる。これにより、環境変化に対する発
振波長や基本波出力、または光の結合効率の変化による
高調波出力の変動を補償して、高調波出力を安定化する
ことが可能となる。ペルチエ素子を用いることなく環境
変化に対する高調波出力の安定化を図ることができるの
で、コヒーレント光源の省電力化および小型化を実現す
ることができる。
温度の変化や光の結合効率に変化が生じて高調波出力に
変動が生じた場合に、ＤＢＲ−ＬＤの活性領域への電流
注入量を変化させる。これにより、環境変化に対する発
振波長や基本波出力、または光の結合効率の変化による
高調波出力の変動を補償して、高調波出力を安定化する
ことが可能となる。ペルチエ素子を用いることなく環境
変化に対する高調波出力の安定化を図ることができるの
で、コヒーレント光源の省電力化および小型化を実現す
ることができる。
【００７４】上記ＤＢＲ領域への注入電流量Ｉｄｂｒを
モードホップしたところで固定することにより、コヒー
レント光源の出力をさらに安定化することができる。
モードホップしたところで固定することにより、コヒー
レント光源の出力をさらに安定化することができる。
【００７５】また、本発明によれば、活性領域、ＤＢＲ
領域および位相領域を備えた半導体レーザ（３電極Ｌ
Ｄ）と、非線形光学結晶からなる光波長変換素子を具備
したコヒーレント光源（ＳＨＧ光源）において、ＤＢＲ
領域および位相領域への注入電流量を変化させて半導体
レーザ（３電極ＬＤ）の発振波長を光波長変換素子の位
相整合波長スペクトルの傾斜部に固定する。これによ
り、高調波出力を所望の値に固定することが可能とな
る。
領域および位相領域を備えた半導体レーザ（３電極Ｌ
Ｄ）と、非線形光学結晶からなる光波長変換素子を具備
したコヒーレント光源（ＳＨＧ光源）において、ＤＢＲ
領域および位相領域への注入電流量を変化させて半導体
レーザ（３電極ＬＤ）の発振波長を光波長変換素子の位
相整合波長スペクトルの傾斜部に固定する。これによ
り、高調波出力を所望の値に固定することが可能とな
る。
【００７６】さらに、高調波出力をモニターして、環境
温度の変化や光の結合効率に変化が生じて高調波出力に
変動が生じた場合に、３電極ＬＤのＤＢＲ領域と位相領
域への電流注入量を変化させる。または、３電極ＬＤの
活性領域への電流注入量を変化させる。これにより、環
境変化に対する発振波長や基本波出力の変化、または光
の結合効率の変化による高調波出力の変動を補償して、
高調波出力を安定化することが可能となる。ペルチエ素
子を用いることなく環境変化に対する高調波出力の安定
化を図ることができるので、コヒーレント光源の省電力
化および小型化を実現することができる。
温度の変化や光の結合効率に変化が生じて高調波出力に
変動が生じた場合に、３電極ＬＤのＤＢＲ領域と位相領
域への電流注入量を変化させる。または、３電極ＬＤの
活性領域への電流注入量を変化させる。これにより、環
境変化に対する発振波長や基本波出力の変化、または光
の結合効率の変化による高調波出力の変動を補償して、
高調波出力を安定化することが可能となる。ペルチエ素
子を用いることなく環境変化に対する高調波出力の安定
化を図ることができるので、コヒーレント光源の省電力
化および小型化を実現することができる。
【００７７】この場合、位相整合波長スペクトル内の傾
斜部が、位相整合波長スペクトルにおいて、ピーク波長
より低波長側の傾斜部を用いれば、さらに消費電力を小
さくすることができる。
斜部が、位相整合波長スペクトルにおいて、ピーク波長
より低波長側の傾斜部を用いれば、さらに消費電力を小
さくすることができる。
【図１】実施の形態１におけるＤＢＲ−ＬＤを用いたＳ
ＨＧ光源の出力安定化装置の概略構成を示すブロック図
である。
ＨＧ光源の出力安定化装置の概略構成を示すブロック図
である。
【図２】半導体レーザのＩｏｐ−出力特性を示す図であ
る。
る。
【図３】ＤＢＲ−ＬＤにおいてＩｏｐを変化させたとき
の発振波長特性を示す図である。
の発振波長特性を示す図である。
【図４】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ光
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。
【図５】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ光
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。
【図６】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ光
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。
【図７】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ光
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。
【図８】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ光
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。
【図９】ＤＢＲ−ＬＤにおいてＩｄｂｒを変化させたと
きの発振波長特性を示す図である。
きの発振波長特性を示す図である。
【図１０】光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内
の傾斜部を示す図である。
の傾斜部を示す図である。
【図１１】光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内
の傾斜部を示す図である。
の傾斜部を示す図である。
【図１２】ＤＢＲ−ＬＤの温度に対する出力特性を示す
図である。
図である。
【図１３】温度変化による光波長変換素子の位相整合波
長の変化を示す図である。
長の変化を示す図である。
【図１４】光導波路への入力基本波と高調波出力の関係
を示す図である。
を示す図である。
【図１５】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ
光源において、高調波出力を安定化させる制御方法を説
明するための図である。
光源において、高調波出力を安定化させる制御方法を説
明するための図である。
【図１６】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ
光源において、高調波出力を安定化させる制御方法を説
明するための図である。
光源において、高調波出力を安定化させる制御方法を説
明するための図である。
【図１７】実施の形態１におけるＤＢＲ−ＬＤを用いた
ＳＨＧ光源について、環境温度変化に対して安定化され
た出力を示す図である。
ＳＨＧ光源について、環境温度変化に対して安定化され
た出力を示す図である。
【図１８】実施の形態２における３電極ＬＤを用いたＳ
ＨＧ光源の出力安定化装置の概略構成を示すブロック図
である。
ＨＧ光源の出力安定化装置の概略構成を示すブロック図
である。
【図１９】３電極ＬＤにおいてＩｄｂｒとＩｐｈａｓｅ
の比率を一定にしてＩｄｂｒを変化させたときの発振波
長特性を示す図である。
の比率を一定にしてＩｄｂｒを変化させたときの発振波
長特性を示す図である。
【図２０】３電極ＬＤを用いた実施の形態２のＳＨＧ光
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。
【図２１】３電極ＬＤを用いた実施の形態２のＳＨＧ光
源において、高調波出力を安定化させる制御方法を説明
するための図である。
源において、高調波出力を安定化させる制御方法を説明
するための図である。
【図２２】３電極ＬＤを用いた実施の形態２のＳＨＧ光
源において、高調波出力を安定化させる制御方法を説明
するための図である。
源において、高調波出力を安定化させる制御方法を説明
するための図である。
【図２３】（ａ）はＤＢＲ−ＬＤの発振波長のモードホ
ップ間隔と光波長変換素子の位相整合波長スペクトルを
示す図であり、（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光
源の出力特性を示す図である。
ップ間隔と光波長変換素子の位相整合波長スペクトルを
示す図であり、（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光
源の出力特性を示す図である。
【図２４】従来のＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源の出
力安定化装置の構成を示す図である。
力安定化装置の構成を示す図である。
１ 半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ） ２、１５ 活性領域 ３、１７ ＤＢＲ領域 ４、７、１８、２１、４３ コリメートレンズ ５、１９、４４ フォーカスレンズ ６、２０ 光波長変換素子 ８、２２ 波長選択フィルター ９、２３ フォトディテクター １０、２４ 制御部 １１、２５ マイクロコンピュータ １２、２６ ＤＢＲ駆動回路 １３、２８ レーザ駆動回路 １４ 半導体レーザ（３電極ＬＤ） １６ 位相領域 ２７ 位相部駆動回路 ４２ 半導体レーザ ４５ ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3基板 ４６ 光導波路 ４７ 分極反転領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 広通 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 審査官 三橋 健二 (56)参考文献 特開 平９−189929（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−13118（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/37 H01S 5/022
Claims (11)
- 【請求項１】 活性領域および分布ブラッグ反射領域を
備えた半導体レーザと、非線形光学結晶からなる光波長
変換素子とを具備したコヒーレント光源において、 該光波長変換素子の高調波出力を光検出器で検出し、該
光検出器の出力を用いて、該分布ブラッグ反射領域への
注入電流量を変化させて、該半導体レーザの発振波長
を、該光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内にお
けるモードホップした直後のところで固定した後に、該
光検出器の出力を用いて、該活性領域への注入電流量を
変化させて該半導体レーザの発振波長を該光波長変換素
子の位相整合波長スペクトル内の傾斜部に固定すること
によって高調波出力を所望の値に固定することを特徴と
するコヒーレント光源の制御方法。 - 【請求項２】 活性領域および分布ブラッグ反射領域を
備えた半導体レーザと、非線形光学結晶からなる光波長
変換素子とを具備したコヒーレント光源において、 該光波長変換素子の高調波出力を光検出器で検出し、該
光検出器の出力を用いて、該分布ブラッグ反射領域への
注入電流量を変化させて、該半導体レーザの発振波長を
該光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内に固定し
た後に、該光検出器の出力を用いて、該活性領域への注
入電流量を変化させて該半導体レーザの発振波長を該光
波長変換素子の位相整合波長スペクトル内の傾斜部に固
定し、発振波長が固定された該位相整合波長スペクトル
内の傾斜部が、ピーク波長より低波長側の部分である
か、ピーク波長より高波長側の部分であるかを該半導体
レーザの波長を変化させた時の該光検出器の出力に基づ
いて判断し、その判断に基づいて、該活性領域への注入
電流量を変化させることにより該光波長変換素子の高調
波出力を所望の値に固定することを特徴とするコヒーレ
ント光源の制御方法。 - 【請求項３】 前記位相整合波長スペクトル内の傾斜部
が、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力が
ピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分
であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
のコヒーレント光源の制御方法。 - 【請求項４】 高調波出力をモニターする該光検出器の
出力が変動した場合に前記半導体レーザの活性領域への
電流注入量を変化させることによって高調波出力を安定
化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記
載のコヒーレント光源の制御方法。 - 【請求項５】 活性領域および分布ブラッグ反射領域を
備えた半導体レーザと、非線形光学結晶からなる光波長
変換素子とを具備したコヒーレント光源であって、 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコヒーレント
光源の制御方法により制御されることを特徴とするコヒ
ーレント光源。 - 【請求項６】 活性領域、分布ブラッグ反射領域および
位相領域を備えた半導体レーザと、非線形光学結晶から
なる光波長変換素子とを具備したコヒーレント光源にお
いて、 該光波長変換素子の高調波出力を光検出器で検出し、該
光検出器の出力を用いて、該分布ブラッグ反射領域およ
び位相領域への注入電流量を一定比で変化させて該半導
体レーザの発振波長を該光波長変換素子の位相整合波長
スペクトルの傾斜部に固定することによって高調波出力
を所望の値に固定することを特徴とするコヒーレント光
源の制御方法。 - 【請求項７】 前記位相整合波長スペクトル内の傾斜部
が、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力が
ピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分
であることを特徴とする請求項６に記載のコヒーレント
光源の制御方法。 - 【請求項８】 高調波出力をモニターする該光検出器の
出力が変動した場合に前記半導体レーザの分布ブラッグ
反射領域と位相領域への電流注入量を一定比で変化させ
ることによって高調波出力を安定化させることを特徴と
する請求項６に記載のコヒーレント光源の制御方法。 - 【請求項９】 高調波出力をモニターする該光検出器の
出力が変動した場合に前記半導体レーザの活性領域への
電流注入量を変化させることによって高調波出力を安定
化させることを特徴とする請求項６に記載のコヒーレン
ト光源の制御方法。 - 【請求項１０】 前記位相整合波長スペクトル内の傾斜
部が、該位相整合波長スペクトルにおいて、ピーク波長
より低波長側の部分であることを特徴とする請求項１乃
至請求項９のいずれかに記載のコヒーレント光源の制御
方法。 - 【請求項１１】 活性領域、分布ブラッグ反射領域およ
び位相領域を備えた半導体レーザと、非線形光学結晶か
らなる光波長変換素子とを具備したコヒーレント光源で
あって、請求項６乃至請求項１０ のいずれかに記載のコヒーレン
ト光源の制御方法により制御されることを特徴とするコ
ヒーレント光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30317699A JP3329446B2 (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | コヒーレント光源およびその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30317699A JP3329446B2 (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | コヒーレント光源およびその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30317699A Expired - Fee Related JP3329446B2 (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | コヒーレント光源およびその制御方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007043066A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-02-15 | Canon Inc | 光波長変換装置、その制御方法、及びそれを用いた画像形成装置 |
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1999
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