JP3914617B2 - 半導体レーザーの可干渉性解析方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光ヘッドなどの光源として用いられる半導体レーザーの可干渉性を解析する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的な光ヘッドの構成を図4に示す。この光ヘッドは、半導体レーザー100から射出された光束の進行方向に、コリメートレンズ101、回折格子102、ビームスプリッタ103が順次配置され、半導体レーザー100からの光束がビームスプリッタ103で分割されるようになっている。ビームスプリッタ103を透過した光束(第1の光束)の進行方向には、1/4波長板104、対物レンズ105が順次配置され、対物レンズ105の焦点位置にディスク基板106が配置されている。ビームスプリッタ103で反射された光束(第2の光束)の進行方向には、集光レンズ107、光検出器108が順次配置されている。
【0003】
上記のように構成された光ヘッドでは、ディスク基板106からの戻り光や光路に配置されている対物レンズ105などの光学部材からの戻り光が半導体レーザー100内部で干渉すると、雑音が発生し、光出力に悪影響を及ぼすことになる。そこで、従来は、戻り光の影響を防止するために、測定対象である半導体レーザーの可干渉性をマイケルソン干渉計を用いて測定し(半導体レーザーの可干渉性解析)、その測定(解析)結果に基づいて、戻り光を発生する光学部材の配置を干渉を生じないような配置とするといった手法を用いていた。以下に、従来の半導体レーザーの可干渉性解析方法を具体的に説明する。
【0004】
図5は、測定対象である半導体レーザーの干渉性を周知のマイケルソン干渉計を用いて測定した際の干渉曲線(インタフェログラム)を示す。この干渉曲線は、測定対象である半導体レーザーから射出された光束を異なる光路を通る2つの光束に分割した後、これら光束を重ね合わせて干渉させ、該干渉により生じた干渉縞を、一方の光束の光路長を固定して他方の光束の光路長を連続的に可変しながら測定することによって得られたスペクトルである。図中、干渉曲線の最大ピークが光路差=0である。
【0005】
従来の半導体レーザーの可干渉性解析方法では、干渉曲線の2番目にレベルの高いセカンドピークを求めて、このセカンドピークの光路差ΔLを求め、その求めたセカンドピークの光路差ΔLに基づいて半導体レーザーの可干渉性が評価される。
【0006】
上記のようにして求められたセカンドピークの光路差ΔLに基づいて、例えば図4に示したような光ヘッドを構成する光学部材のそれぞれの配置を、各光学部材からの戻り光が干渉しないような配置、すなわち各光学部材にて発生する戻り光に関する光路差が上記のセカンドピークの光路差ΔLのn倍(n≧1)に相当する光路差と一致しないような配置とすることにより、戻り光の影響を防止することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体レーザーの可干渉性解析方法では、各ピークの間隔がほぼ等間隔になるということから、セカンドピーク以外のピークについては、セカンドピークの光路差ΔLをn(n≧2)倍した光路差として半導体レーザーの可干渉性の解析を行っていた。このようにセカンドピーク以外のピークの光路差を単に光路差ΔLをn(n≧2)倍した光路差とする方法では、セカンドピーク以外のピークの光路差が実際の光路差と若干異なるため、その分、半導体レーザーの可干渉性の解析の確度が悪くなってしまうという問題がある。
【0008】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、セカンドピーク以外のピークの光路差についても正確に求めることができる、確度の高い半導体レーザーの可干渉性解析方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の半導体レーザーの可干渉性解析方法は、測定対象である半導体レーザーから射出された光束を異なる光路を通る第1および第2の光束に分割した後、これら光束を重ね合わせて干渉させ、該干渉により生じる干渉縞を、一方の光束の光路長を固定して他方の光束の光路長を連続的に可変しながら光検出器で測定し、該測定により得られた、前記第1および第2の光束の光路差に応じた前記干渉稿の光強度変化である干渉曲線の、最大ピークを基準として得られる他のピークにおける光路差に基づいて前記半導体レーザーに関する可干渉性を解析する方法において、
前記干渉曲線の2番目にレベルが高い第2のピークを求め、該第2のピークにおける光路差を前記第1および第2の光束の光路差が0とされる前記最大ピークを基準にして求める第1のステップと、
前記第1のステップで求めた第2のピークの光路差をn(n≧2)倍した光路差の前後においてレベルが最も高い第3のピークを求め、該第3のピークにおける光路差を前記最大ピークを基準にして求める第2のステップとを含み、
前記第2のステップは、
前記最大ピークを基準とした光路差をL、前記第2のピークの光路差をΔLとして、
n×ΔL−ΔL/2≦L≦n×ΔL+ΔL/2
の範囲においてレベルの最も高いピークを前記第3のピークとするステップを含むことを特徴とする。
【0012】
上記のとおりの本発明においては、第2のピーク(セカンドピーク)以外の第3のピークについても、第2のピークの光路差を基に簡単に求めることができ、第3のピークの光路差を正確に求めることができる。
【0013】
また、第3のピークの光路差は、第2のピークの光路差をn(n≧2)倍した光路差の前後においてレベルが最も高いピークを求め、そのピークの光路差を求めることにより得られるので、任意のピークの光路差を簡単に得られる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0015】
図2は、本発明の半導体レーザーの可干渉性解析方法が適用される半導体レーザー評価装置の概略構成を示すブロック図である。この半導体レーザー評価装置は、マイケルソン干渉計1、A/D変換器2、デジタルフィルタ3、コヒーレンス解析器4、ピーク算出処理部5、出力部6からなる。
【0016】
マイケルソン干渉計1は周知の構成のもので、測定対象である半導体レーザー7から射出された光束を異なる光路を通る第1および第2の光束に分割した後、これら光束を重ね合わせて干渉させ、該干渉により生じた干渉縞を、一方の光束の光路長を固定して他方の光束の光路長を連続的に可変しながら測定できるようになっている。図3に、このマイケルソン干渉計の具体的な構成を示す。
【0017】
図3に示すように、本形態に用いられたマイケルソン干渉計は、半導体レーザー7から射出された測定光Sを平行光束にするためのコリメータ11と、コリメータ11から射出された平行光束を第1および第2の光束に分割するビームスプリッタ12と、第1の光束を反射して再びビームスプリッタ12へ戻す固定鏡13と、第2の光束を反射して再びビームスプリッタ12へ戻す移動鏡14と、ビームスプリッタ12にて重ね合わされた固定鏡13および移動鏡14からの第1および第2の光束を検出する光検出器15とを有する。このマイケルソン干渉計では、固定鏡13および移動鏡14からの第1および第2の光束がビームスプリッタ12にて重ね合わされ、移動鏡14を連続的に移動させることにより、各光束の光路差に応じた干渉縞が光検出器15にて測定され、光検出器15の出力から干渉曲線が得られる。なお、このマイケルソン干渉計に、基準光源となるHe−Neガス・レーザーをさらに設け、このHe−Neガス・レーザーから射出された光束が測定光Sと同一の光学系内の異なる光路をとおって、もう一つの光検出器にて検出されるように構成し、He−Neガス・レーザーから射出された光束の干渉縞を測定した干渉曲線を用いて光検出器15の出力をサンプリングするようにすれば、移動鏡の移動差に依存しない一定間隔のサンプリングが可能となる。
【0018】
A/D変換器2は、例えば100kHzの周波数レンジで動作するもので、光検出器15にて電流−電圧変換された信号をA/D変換する。デジタルフィルタ3は、A/D変換器2の分解能を上げるためのもので、特定の周波数領域を拡大することで分解能の向上が図れるようになっている。
【0019】
コヒーレンス解析器4は、デジタルフィルタ3から得られるデータを例えば1024ポイントの複素数データとし、この1024ポイントの複素数データの後半の513ポイントについて、実数部、虚数部のそれぞれの二乗和をとり、ピーク値(光路差0のデータ)で正規化する。これにより、図1(a)に示すような、光路差0が最大ピークとなった干渉曲線が得られる。
【0020】
ピーク・光路差算出処理部5は、コヒーレンス解析器4のコヒーレンス解析により得られた干渉曲線の各ピークを算出してそれぞれの光路差を求める。出力部6は、コヒーレンス解析器4のコヒーレンス解析により得られた干渉曲線を表示したり、その他の情報を表示するもので、例えばCRTなどの表示手段により構成される。
【0021】
次に、本発明の半導体レーザーの可干渉性解析方法の特徴であるピーク・光路差算出処理部5における処理を図1(a)、(b)を参照して説明する。
【0022】
ピーク・光路差算出処理部5では、まず、コヒーレンス解析器4にて得られた干渉曲線の最大ピークと2番目にレベルが高いセカンドピークとを求めて、セカンドピークの光路差ΔL 1 を求める。続いて、セカンドピークの光路差ΔL1をn(n≧2)倍した光路差の前後においてレベルが最も高いピークを求めて、セカンドピーク以外のピーク(n番目のピーク)の光路差ΔL n-1 を求める。そして、これらセカンドピークの光路差ΔL1およびセカンドピーク以外のピークの光路差ΔL n-1 を半導体レーザー7に関する可干渉性の評価データとして出力部6へ出力する。この評価データは、干渉曲線とともに出力部6に表示される。
【0023】
ここで、n番目のピークは、図1(b)に示すように、
n×ΔL−ΔL/2≦L≦n×ΔL+ΔL/2
の範囲において求めることが望ましい。
【0024】
上述のようにして得られた評価データ、すなわちセカンドピークの光路差ΔL1およびセカンドピーク以外のピーク(n番目のピーク)の光路差ΔL n-1 を基に、例えば前述した図4の光ヘッドを構成する光学部材のそれぞれの配置を、それら光学部材からの戻り光が干渉しないような配置、すなわち各光学部材にて発生する戻り光に関する光路差が各ピークの光路差に相当する光路差が生じないような配置とすることにより、戻り光の影響を防止することができる。
【0025】
以上の説明では、セカンドピーク以外のピーク(n番目のピーク)の光路差ΔL n-1 を求めるようになっているが、このn番目のピークの光路差ΔL n-1 は複数求めるようにしてもよい。これにより、半導体レーザー7に関する可干渉性の解析の確度がより高いものとなる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように構成される本発明によれば、セカンドピーク以外のピークの光路差についても求めることができ、各ピークの光路差に基づいて半導体レーザーに関する可干渉性を解析することができるので、光ヘッドを設計する上で、各光学部材の配置を、より正確に戻り光の干渉が生じない配置とすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は干渉曲線の一例、(b)はピークの検出範囲を示す図である。
【図2】本発明の半導体レーザーの干渉性評価方法が適用される半導体レーザー評価装置の概略構成を示すブロック図である。
【図3】図1に示す評価装置に用いられるマイケルソン干渉計の一構成例を示す図である。
【図4】一般的な光ヘッドの構成を示す図である。
【図5】干渉曲線の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 マイケルソン干渉計
2 A/D変換器
3 デジタルフィルタ
4 コヒーレンス解析器4
5 ピーク算出処理部
6 出力部
7 半導体レーザー
11 コリメータ
12 ビームスプリッタ
13 固定鏡
14 移動鏡
15 光検出器
Claims (1)
- 測定対象である半導体レーザーから射出された光束を異なる光路を通る第1および第2の光束に分割した後、これら光束を重ね合わせて干渉させ、該干渉により生じる干渉縞を、一方の光束の光路長を固定して他方の光束の光路長を連続的に可変しながら光検出器で測定し、該測定により得られた、前記第1および第2の光束の光路差に応じた前記干渉稿の光強度変化である干渉曲線の、最大ピークを基準として得られる他のピークにおける光路差に基づいて前記半導体レーザーに関する可干渉性を解析する方法において、
前記干渉曲線の2番目にレベルが高い第2のピークを求め、該第2のピークにおける光路差を前記第1および第2の光束の光路差が0とされる前記最大ピークを基準にして求める第1のステップと、
前記第1のステップで求めた第2のピークの光路差をn(n≧2)倍した光路差の前後においてレベルが最も高い第3のピークを求め、該第3のピークにおける光路差を前記最大ピークを基準にして求める第2のステップとを含み、
前記第2のステップは、
前記最大ピークを基準とした光路差をL、前記第2のピークの光路差をΔLとして、
n×ΔL−ΔL/2≦L≦n×ΔL+ΔL/2
の範囲においてレベルの最も高いピークを前記第3のピークとするステップを含むことを特徴とする半導体レーザーの可干渉性解析方法。
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JP24880897A JP3914617B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 半導体レーザーの可干渉性解析方法 |
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