JP4073886B2 - 可変波長光源 - Google Patents

Description

本発明は、外部共振器型の可変波長光源において、容易に製造でき、高速に波長掃引できるようにするための技術に関する。

光通信回線や光通信機器の試験用の光源あるいはＦＢＧセンサ用光源として可変波長光源が用いられている。この種の可変波長光源としてはリトマン型と呼ばれる外部共振器型の可変波長光源が知られている。

外部共振器型の可変波長光源は、基本的に図１０に示す構造を有している。
図１０に示した可変波長光源１は、半導体レーザ２の低反射面からの出射光をコリメートレンズ３によって平行光に変換して、光を回折する回折格子４の回折面４ａ側に入射し、その入射光に対して回折格子４が出射する回折光をミラー５に入射し、ミラー５の反射面５ａによって反射された反射光を回折格子４へ逆光路で再入射させ、その反射光に対する回折光を半導体レーザ２に戻す構造を有している。

この構造の可変波長光源では、半導体レーザ２から出射され回折面４ａで回折された光の波長成分のうち、ミラー５の反射面に直交する特定波長とその近傍の波長成分のみが半導体レーザ２に戻る。半導体レーザ２は、その戻ってきた特定波長の光と干渉して定在波をつくり、その特定波長（外部共振波長という）の光を出射する。

この外部共振波長は、回折面４ａとミラー５の反射面のなす角度および半導体レーザ２から回折格子４を経てミラー５に至る光路長の両者で規定されるため、回折面４ａに対するミラー５の反射面の角度（または距離）を変化させることでその共振波長を変化させることができる。そして、回折格子４の一面４ａを延長した平面Ｈ１、半導体レーザ２の実効共振端面（半導体レーザの屈折率を考慮した端面）２ａを延長した平面Ｈ２およびミラー５の反射面５ａを延長した平面Ｈ３とが同一位置Ｏで交わるようにし、その位置Ｏを中心にしてミラー５を回転させることで共振波長を連続的に可変することができる。

このような基本構造を有する外部共振器型の可変波長光源を、実際に各種機器に設ける場合、ミラー５を支持するとともに所定位置Ｏを中心に回動させるための支持体と、半導体レーザ２から回折格子４に至る光路とが交差するので、その光路を妨げないように支持体を構成する必要がある。

その一つの構造例は、図１１に示すように、一端側が回動自在に支持され、他端側でミラー５を支持するアーム状の支持体６の中間部に光通過用の穴（切欠きでもよい）６ａを設け、この穴６ａに半導体レーザ２の出射光あるいはコリメートレンズ３の出射光を通過させるものである。

なお、上記のような支持体６でミラー５を支持する構造例は、例えば次の特許文献１に開示されている。

米国特許第５３１９６６８号明細書

また、光路を妨げずにミラーを支持回動する支持体として、図１２〜図１５に示すように、平板構造でその一面に沿って回動可能なテーブル状の支持体７の上にミラー５を立てて回動させるものが知られている。

この支持体７は、導電性の高い２枚のシリコンの基板８、９を絶縁膜（ＳｉＯ_２）１０を挟んで貼付け、その上側の基板９に対してエッチング処理を行なうことで形成したものである。

上側の基板９には扇状の穴１１が形成されており、その内側には外形が扇型の可動部１２が形成されている。なお、穴１１の底面は絶縁膜１０がエッチングによって除去されて下側の基板８の表面が漏出している。

可動部１２は、穴１１の狭い方の円弧状の縁部から広い方の円弧状の縁部へ向かって細い幅で延び、下側の基板８と平行で且つその長さ方向と直交する平面上で撓むことができる２つの板バネ部１３、１４と、板バネ部１３、１４の先端間を円弧状に連結する幅広の円弧板１５と、円弧板１５の内縁から穴１１の狭い方の円弧状の縁部へ向かって延びた電極部１６とを有しており、この電極部１６の両側には櫛歯１６ａ、１６ｂが所定間隔で円弧状に突設されている。

この可動部１２は、図１４、図１５に示しているように、下側の基板８の上面から僅かに浮いた状態で支持されており、円弧板１５と電極部１６は、板バネ部１３、１４の側方への撓みにより、穴１１の内側で下側の基板８に平行な面上で回動できるようになっている。

また、板バネ部１３と電極部１６の間および板バネ１４と電極部１６の間には、それぞれ固定電極１７、１８が配置されている。

固定電極１７、１８は、上側の基板９から絶縁された状態で、下側の基板８の上に絶縁層１０を介して固定されており、可動部１２の電極部１６の櫛歯１６ａ、１６ｂに対して互いに隙間のある状態でかみ合うように形成された円弧状の櫛歯１７ａ、１８ａを有している。

なお、図１２〜図１５で示した支持体７は、最も簡素化した構造のものを示しているが、電極部１６が複数本設けられて、その電極部毎に固定電極１７、１８が設けられている場合もある。

このように構成された支持体７の場合、例えば、図１６に示しているように、上側の基板９と固定電極１７との間に一定の電圧Ｖを印加すると、その固定電極１７の櫛歯１７ａと可動部１２の電極部１６の櫛歯１６ａとの間に電界が発生し、その間に吸引方向の静電力が生じて、電極部１６が固定電極１７側に吸引され、可動部１２全体が図１６において左回りに回動し、その吸引力と板バネ部１３、１４の復帰力とが釣り合った位置で停止することになる。

この可動部１２の停止位置は、印加電圧Ｖを可変することで所定範囲内で任意に可変することができる。

したがって、図１２に示しているように、この支持体７の可動部１２の上にミラー５を垂直に立てた状態で固定しておけば、半導体レーザ２から回折格子４への光路を妨げることなく、回折格子４に対するミラー５の角度を所定範囲内で可変することができ、小型な構成で半導体レーザ２から出射される光の波長を可変できる。

なお、このようにテーブル状の可動部１２の上らミラー５を立てた状態で支持する構造は、例えば次の特許文献２に開示されている。

国際公開第０１／４３２４１号パンフレット

しかしながら、前記した支持体６では、その中間部に光通過用の穴６ａが必要となり構造的に複雑であり、また構造の強度が低下し、穴の無い構造に比べて変形しやすくなるため、高速な波長可変が困難となる。

また、支持体７の可動部１２は、２本の板バネ部１３、１４の両端を支点とする４点リンク構造であるので、厳密には回動の中心が一定ではなく、その可変角度を大きくするほど回動中心の位置がずれてしまう。

この回動中心のずれをなくすためには、可動部１２に対する複雑な位置制御を行う必要があり、高速な波長可変は困難であり、また、そのような複雑な制御を行うためにはさらに複雑な電極構造を用いて可動部１２の位置制御を行なったり、回折格子側の姿勢制御等も必要となり、構造がさらに複雑化する。また、支持体７の可動部１２の上にミラー５を正確に垂直に固定しなければならず、その作業が非常に煩雑となる。

本発明は、この問題を解決し、ミラーの支持構造を簡単化でき、高速な波長可変が可能な可変波長光源を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１の可変波長光源は、
基台（２１）と、
前記基台上に固定され、少なくとも一方の光出射面が低反射面である半導体レーザ（２２）と、
前記基台上に固定され、前記半導体レーザの前記低反射面からの出射光を平行光に変換するコリメートレンズ（２３）と、
前記基台上に固定され、前記コリメートレンズからの出射光を、回折溝（２５ｂ）が設けられた回折面（２５ａ）の所定入射位置で受けて回折する回折格子（２５）と、
前記基台上に固定され、前記回折格子の回折面に対向する位置にあって前記回折格子から出射される回折光を受けて該回折格子の回折面に逆光路で再入射して前記半導体レーザに戻すための反射面を有し、前記回折格子の回折面を延長した平面上で且つ前記回折溝と平行な軸を回動中心として前記反射面を所定角度範囲で往復回動できるように形成された回動ミラー（３０）とを有し、
前記半導体レーザの実効共振端面から前記回折格子を経て前記回動ミラーの反射面に至る光路長で決まる共振器長を、前記回動ミラーの反射面の回動により変化させて、前記半導体レーザの出射光の波長を掃引するリトマン型の外部共振型の可変波長光源であって、
前記回動ミラーは、
前記基台に固定されたフレーム（３１）と、
前記フレームの内側に配置され、少なくとも一面側に前記反射面が形成された反射板（３２）と、
前記フレームの互いに対向する縁部から前記反射板の外縁まで一直線上に並ぶように延びて前記フレームと前記反射板との間を連結し、その長さ方向に沿った捩じれ変形が可能で前記軸をなす一対の連結部（３３、３４）と、
前記反射板に外力を与え、前記一対の連結部の中心を結ぶ線を前記回動中心として前記反射板を前記所定角度範囲で回動させる駆動手段（３５、３６、４０）とを有し、
前記回動ミラーの反射面を延長した平面と前記回折格子の回折面を前記回動ミラーの回動中心側へ延長した平面とではさまれる空間で、且つ前記回折格子の所定入射位置と前記回動ミラーの回動中心との間の位置に固定ミラー（２４）を配置するとともに、
前記半導体レーザと前記コリメートレンズとを前記回動ミラーの反射面を延長した平面で区切られる２つの空間のうち前記回折格子を含む空間側に配置し、前記半導体レーザから前記コリメートレンズを介して出射される光を前記固定ミラーへ入射させ、該固定ミラーで反射した光を前記回折格子の回折面の所定入射位置に入射させ、前記半導体レーザから前記回折格子までの光路を前記回動ミラーに対して非交差とし、
さらに、前記回動中心から前記回折格子の回折面の所定入射位置までの距離ｒ、前記回動中心から前記反射面を延長した平面までの距離Ｌ２、前記半導体レーザの実効共振端面から前記固定ミラーまでの光路長Ｌ３、該固定ミラーから前記回折格子の回折面の所定入射位置までの光路長Ｌ４および前記固定ミラーから前記回折格子の回折面への光入射角αとの間に、
ｒ＝（Ｌ３＋Ｌ４−Ｌ２）／sin α
の関係が成り立つようにしたことを特徴としている。

また、本発明の請求項２の可変波長光源は、請求項１記載の可変波長光源において、
前記半導体レーザから前記コリメートレンズを経て前記固定ミラーに至る光路が前記回折格子の回折溝と平行となるように配置したことを特徴としている。

また、本発明の請求項３の可変波長光源は、請求項１または請求項２記載の可変波長光源において、
前記回動ミラーの反射板の一面には前記軸の両側に反射面が形成され、該両側の反射面のそれぞれに対して、前記した半導体レーザ、コリメートレンズ、固定ミラーおよび回折格子の組が設けられていることを特徴としている。

このように、本発明の可変波長光源では、回動ミラーの反射面を延長した面で区切られてなる２つの空間のうち、回折格子が含まれる方の空間に半導体レーザとコリメートレンズを配置し、その出射光を、回動ミラーの反射面を延長した面と回折格子の回折面を回動中心側へ延長した面ではさまれた空間で且つ回折面の所定入射位置と回動中心との間に配置された固定ミラーで受けて回折格子の回折面の所定入射位置に入射して、回動ミラーと光路が交差しない構造にしている。このため、回動ミラーの構成を単純化でき、高速な波長可変（波長掃引）に対応できる。

また、前記したように回動ミラーが光路と交差しないので、回動ミラーを、フレームと、その内側に配置された反射板との間を長さ方向に沿った捩じれ変形が可能な一対の連結部を介して連結し、その反射板に外力を与え、一対の連結部の中心を結ぶ線を回動中心として反射板を回動させる極めて簡単な構造とすることができ、高速な波長可変（波長掃引）が可能となる。

また、回動ミラーの反射板の固有振動数に対応した周期で外力を付与して、反射板をその固有振動で往復させるものでは、少ない駆動エネルギーで反射板を高速に往復回動でき、高速に波長可変（波長掃引）できる。

また、回動中心から回折格子の回折面の所定入射位置までの距離ｒ、回動中心から反射面を延長した平面までの距離Ｌ２、半導体レーザの実効共振端面から固定ミラーまでの光路長Ｌ３、固定ミラーから回折格子の回折面の所定入射位置までの光路長Ｌ４および固定ミラーから回折格子の回折面への光入射角αとの間に、次の関係、
ｒ＝（Ｌ３＋Ｌ４−Ｌ２）／sin α
が成り立つようにしているので、モードホップすることなく、出射波長を連続掃引できる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１、図２は、本発明の実施形態の可変波長光源２０の構造全体を示す図、図３は、要部の構造を示している。

図１、図２に示しているように、この可変波長光源２０は、上面が互いに平行な高段部２１ａと低段部２１ｂとを有する基台２１上に構成され、その高段部２１ａには、低段部２１ｂの上面に平行な光を低反射率の端面（低反射面）から出射する半導体レーザ２２と、半導体レーザ２２から出射された光を平行光に変換するコリメートレンズ２３と、コリメートレンズ２３から出射された平行光を高段部２１ａの上面に垂直な反射面２４ａで受け、後述する回折格子２５の回折面２５ａに向けて反射する固定ミラー２４とが固定されている。

固定ミラー２４の反射光は基台２１の低段部２１ｂに垂直に立てられた回折格子２５の回折面２５ａの所定入射位置に所定の入射角αで入射される。回折格子２５の回折面２５ａには、光を回折するための回折溝２５ｂが低段部２１ｂに垂直な向きで平行に設けられており、固定ミラー２４で反射された平行光は回折面２５ａの回折溝２５ｂにより波長に応じた方向に回折される。

回折格子２５で回折された光は回動ミラー３０に入射される。回動ミラー３０は、固定ミラー２４から入射される平行光に対して回折格子２５が出射する回折光を、垂直に入力された波長成分の光を逆光路で回折格子２５の回折面２５ａへ反射して半導体レーザ２２へ戻すための反射面３２ａを有している。

この回折格子２５の回折面２５ａに対する反射面３２ａの角度を所定角度範囲で周期的に変化させることで、回動ミラー３０の反射面３２ａにより半導体レーザ２２に逆光路で戻される光の波長が連続的に且つ周期的に変化し、これによって可変波長光源２０から出射される光の波長も連続的に且つ周期的に変化する。

この回動ミラー３０は、図１〜図３に示しているように、導電性を有する基板（例えばシリコン基板）に対するエッチング処理等によって形成され、上板３１ａ、下板３１ｂ、横板３１ｃ、３１ｄで横長矩形枠状に形成されたフレーム３１と、フレーム３１の内側に同心状に配置され、少なくとも一面側に光を反射するための反射面３２ａが形成された横長矩形の反射板３２と、フレーム３１の上板３１ａ、下板３１ｂの互いに対向する内縁中央から反射板３２の上縁中央および下縁中央まで上下に一直線上に並ぶようにそれぞれ延びてフレーム３１の上板３１ａ、下板３１ｂと反射板３２との間を連結し、捩れ変形して反射板３２を回動させる一対の連結部３３、３４とを有している。

反射板３２の反射面３２ａとしては、例えば素材表面に対する鏡面仕上げ、高い反射率を示す金属膜の蒸着、あるいは誘電体多層膜で形成することができる。また、回動ミラー３０がレーザ光に対して高い反射率を示す材質である場合には、反射膜や反射シートを設けなくても、その素材表面を反射面とすることができる。

ただし、回動ミラー３０が導電性を持たない場合には、後述する静電駆動力確保のため、ミラー材として導電性の金属膜を蒸着する必要がある。

連結部３３、３４の幅および長さは、連結部３３、３４自体がその長方向に沿って捩じれ変形でき、その変形に対して自ら元の状態に戻るための復帰力を生じるように設定されている。

また、この回動ミラー３０のフレーム３１の横板３１ｃ、３１ｄの一方（ここでは横板３１ｃ）の両面には、反射板３２に静電的に外力を与えるための電極板３５、３６がそれぞれ絶縁性を有するスペーサ３７を介して取り付けられている。電極板３５、３６は、反射板３２の一端側（ここでは左端側）の両面にスペーサ３７の厚み分の隙間を開けた状態でオーバラップしている。なお、ここではスペーサ３７を縦長矩形状にしているが、フレーム３１全体の補強のために、スペーサ３７をフレーム３１と重なり合う矩形枠状に形成してもよい。

この回動ミラー３０は、反射板３２の回動中心（連結部３３、３４の中心を結ぶ線）が、回折格子２５の回折面２５ａを延長した面上で且つ回折溝２５ｂと平行となる状態で、基台２１上に固定されている。

なお、回動ミラー３０は、電極板３５、３６およびスペーサ３７を含めて前記したようにシリコン基板のエッチング処理等で形成されるが、その製造方法は任意である。

例えば、単層基板で回動ミラー３０のフレーム３１、反射板３２および連結部３３、３４をエッチング形成し、別の基板でスペーサ３７、３７と、電極板３５、３６を形成して、これらを貼り合わせて構成する方法、あるいは、ＳＯＩ基板等の３層基板を用い、その上層基板に、回動ミラー３０のフレーム３１、反射板３２、連結部３３、３４をエッチング形成し、その下層基板にスペーサ３７、３７をエッチング形成し、別の工程で製造された電極板３５、３６を貼付ける方法等、種々の方法で製造可能である。

図２に示している駆動装置４０は、回動ミラー３０のフレーム３１を基準電位として２つの電極板３５、３６に対して図４の（ａ）、（ｂ）のように位相が１８０度ずれた信号Ｖ１、Ｖ２を印加して、電極板３５、３６と反射板３２の端部との間に静電的な吸引力を交互に生じさせ、反射板３２を往復回動させる。

この信号Ｖ１、Ｖ２の周波数は、回動ミラー３０の反射板３２の形状、重さおよび連結部３３、３４の捩れバネ定数等によって決まる反射板３２の固有振動数に等しくなるように設定されているので、少ない駆動電力で反射板３２を大きな角度で往復回動させることができる。

この反射板３２の往復回動により、外部共振器の共振器長および回折面２５ａに対する反射面３２ａの角度が変化して、半導体レーザ２２から出射されるレーザ光の波長が図４の（ｃ）のように、連続的に且つ周期的に変化する。

ただし、この可変波長光源２０のように、一面側に反射面３２ａが形成されている反射板３２自体を回動させるという単純化された構造の場合、その回動中心は、連結部３３、３４の中心を結ぶ線上、即ち、反射板３２の内部にあって反射面３２ａを延長した面上にはなく、前記した従来のリトマン型の条件を満たさない。

そこで、この実施形態の可変波長光源２０では、次の特許文献３に開示された技術を適用して波長を連続的に可変している。

特許第３０６９６４３号公報

即ち、上記特許文献３は、図５の点線で示すように固定ミラー２４を用いずにレーザ光が反射板３２を透過するとした仮想的な配置において、回折格子２５の回折面２５ａを延長した平面をＨ１、半導体レーザ２２の内部の屈折率を考慮した実効共振端面２２ａを延長した平面をＨ２、反射板３２の反射面３２ａを延長した平面をＨ３とし、反射面３２ａの回動中心と回折格子との間の位置で平面Ｈ１と平面Ｈ３とが交わる場合、回動中心Ｏから回折格子２５の所定入射位置Ｇまでの距離をｒ、所定入射位置Ｇから半導体レーザ２２の実効共振端面２２ａまでの実効光路長をＬ１、回動中心Ｏから平面Ｈ３までの距離をＬ２、回折格子２５に対する光の入射角αとすると、
ｒ＝（Ｌ１−Ｌ２）／sin α
が成り立つようにすることで、モードホップを発生することなく、波長を連続的に可変できるというものである。

この実施形態のように半導体レーザ２２から回折格子２５に至る光路を固定ミラー２４を介して折り曲げた場合、所定入射位置点Ｇから半導体レーザ２２の実効共振端面２２ａまでの実効光路長Ｌ１は、半導体レーザ２２の実効共振端面２２ａと固定ミラー２４までの光路長Ｌ３と、固定ミラー２４から所定入射位置Ｇまでの光路長Ｌ４との和で表される。

よって、次の式が成り立つように各部を設定することで、図４の（ｃ）に示しているように、モードホップのない連続波長掃引が可能となる。

ｒ＝（Ｌ３＋Ｌ４−Ｌ２）／sin α

また、固定ミラー２４を介して回折格子２５に光を入射して、反射板３２と光路とを交差させない配置であるので、反射板３２自体に光通過用の穴などを設ける必要がなく、その剛性低下による変形が起こらず、薄い板でも安定で高速な波長掃引が行える。

このように実施形態の可変波長光源２０では、反射板３２の反射面３２ａを延長した平面と回折面２５ａを回動中心方向に延長した面ではさまれた空間内で、且つ回動中心と回折面２５ａの所定入射位置との間に固定ミラー２４を配置し、回動ミラー３０の反射板３２の反射面３２ａを延長した面で区切られてなる２つの空間のうち、回折格子２５が含まれる方の空間に半導体レーザ２２とコリメータレンズ２３を配置し、その半導体レーザ２２からコリメートレンズ２３を介して固定ミラー２４に光を入射し、その反射光を回折格子２５の回折面２５ａの所定入射位置に入射している。

このため、光路とは無関係に、反射面３２ａを有する反射板３２自体を往復回動させるという極めて単純な構造で回動ミラーを構成することができ、高速で精度の高い波長可変が行える。

また、上記実施形態では、反射板３２を連結部３３、３４に対して左右対称に形成し、その一端側を光反射部として用い、他端側で外力を受けるようにしていたが、反射板の形状、外力の付与形態は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、図６に示す回動ミラー３０の反射板３２のように、外力を受けるための他端側の横方向の長さを一端側より短くし、その幅（縦方向の長さ）を広くして、左右の回転モーメントをつりあわせてもよい。この場合、回動ミラー３０全体の横幅を小さくすることができる。

また、上記実施形態では、反射板３２の一端側に外力を周期的に与えて往復回動させる場合について説明したが、外力を付与する位置は任意であり、例えば、図７のように、反射板３２の背面側の両端に電極板３５、３６を配置し、前記信号Ｖ１、Ｖ２をそれぞれ印加することで、前記同様に反射板３２を往復回動できる。

また、電極板３５、３６の形状などについても任意であり、前記実施例のような平板状のもの以外に、櫛歯状のものを用いてもよい。

また、外力として前記した静電的な力以外に、電磁石（またはコイル）と磁性板の組合せ、永久磁石と電磁石（またはコイル）の組合せ等により、電磁的に外力を与えることも可能であり、さらには、超音波振動器により、反射板３２の固有振動数に等しい周波数の超音波振動を基台２１に与えて、反射板３２を固有振動数で往復回動させることもできる。なお、このように静電的以外の外力を与える場合、回動ミラー３０の材料が導電性を有している必要はない。

また、上記実施形態では、固定ミラー２４の反射面２４ａが回折格子２５の回折溝２５ｂと平行で、半導体レーザ２２から、コリメートレンズ２３、固定ミラー２４、回折格子２５を経て反射板３２に至る光路が同一平面上となるように構成されていたが、これは本発明を限定するものではなく、半導体レーザ２２とコリメートレンズ２３は、反射板３２の反射面３２ａを延長した平面で隔成される２つの空間のうち回折格子２５が含まれる方の空間であれば任意の位置に配置することができ、その位置に合わせて固定ミラー２４の反射面２４ａの向きを設定すればよい。

例えば、図８のように、半導体レーザ２２とコリメートレンズ２３を、その光軸が回折格子２５の回折溝２５ａと平行となるよう基台２１に対して上下に並ぶように配置し、コリメートレンズ２３からの光を、基台２１の上面に対して４５度の角度をなす反射面２４ａの固定ミラー２４で受けて、回折格子２５の回折面２５ａに入射してもよい。なお、半導体レーザ２２、コリメートレンズ２３および固定ミラー２４は支持部材４１に支持されている。

また、上記実施形態では、各部の配置を理解しやすいように、基台２１上に、回折格子２５と回動ミラー３０を立てた構造で示しているが、半導体レーザ２２、コリメートレンズ２３、固定ミラー２４を含め、これら各部の支持形態は任意である。

例えば、図９のように、平坦な基台５０の上部両端に立設した支持部材５１、５２で回動ミラー３０のフレーム３１を支持し、基台５０の上部に立設した支持部材５３で回折格子２５を支持し、さらに、支持部材５３の近傍に立設した支持部材５４で、半導体レーザ２２、コリメートレンズ２３および固定ミラー２４を支持して、前記図８の配置のものを構成することができる。なお、支持部材５３、５４は一体化してもよい。

また、図９の点線で示すように、反射板３２の他端側にも、半導体レーザ２２、コリメートレンズ２３および固定ミラー２４を支持部材５３、５４で支持して、波長可変光を２系統出射できるように構成することも可能である。この場合、２系統の波長可変範囲を同一にすれば、２チャネルの可変波長光源が実現でき、また、２系統の波長可変範囲を変えておけば、より広帯域な波長可変光源を実現できる。

また、図示しないが、反射板３２の反対面側にも半導体レーザ２２、コリメートレンズ２３および固定ミラー２４を１組あるいは２組配置して、さらに出射光の系統数を増加させ、多チャネル化、広帯域化された可変波長光源を構成することもできる。

上記した可変波長光源の多チャネル化あるいは広帯域化は、光路が回動ミラー３０に交差しないで構造であって、反射板３２の反射面の一面側に、回折格子２５だけでなく、半導体レーザ２２、コリメートレンズ２３および固定ミラー２４をまとめて配置したことによってもたらされる効果である。

本発明の実施形態の構成を示す斜視図 実施形態の平面図 実施形態の要部の分解斜視図 実施形態の駆動信号と波長変化との関係を示す図 波長を連続的に掃引するための条件を説明するための図 要部の変形例を示す図 要部の変形例を示す図 配置の変形例を示す図 具体的な構成例を示す図 外部共振器型の可変波長光源の基本構成図 従来の可変波長光源の要部の構成例を示す図 従来の可変波長光源の要部の構成例を示す斜視図 従来の可変波長光源の要部の平面図 図１３のＡ−Ａ線断面図 図１３のＢ−Ｂ線断面図 従来の可変波長光源の要部の動作を説明するための図

符号の説明

２０……可変波長光源、２１……基台、２２……半導体レーザ、２３……コリメートレンズ、２４……固定ミラー、２５……回折格子、３０……回動ミラー、３１……フレーム、３２……反射板、３２ａ……反射面、３３、３４……連結部、３５、３６……電極板、３７……スペーサ、５０……基台、５１〜５４……支持部材

Claims (3)

1. 基台（２１）と、
   前記基台上に固定され、少なくとも一方の光出射面が低反射面である半導体レーザ（２２）と、
   前記基台上に固定され、前記半導体レーザの前記低反射面からの出射光を平行光に変換するコリメートレンズ（２３）と、
   前記基台上に固定され、前記コリメートレンズからの出射光を、回折溝（２５ｂ）が設けられた回折面（２５ａ）の所定入射位置で受けて回折する回折格子（２５）と、
   前記基台上に固定され、前記回折格子の回折面に対向する位置にあって前記回折格子から出射される回折光を受けて該回折格子の回折面に逆光路で再入射して前記半導体レーザに戻すための反射面を有し、前記回折格子の回折面を延長した平面上で且つ前記回折溝と平行な軸を回動中心として前記反射面を所定角度範囲で往復回動できるように形成された回動ミラー（３０）とを有し、
   前記半導体レーザの実効共振端面から前記回折格子を経て前記回動ミラーの反射面に至る光路長で決まる共振器長を、前記回動ミラーの反射面の回動により変化させて、前記半導体レーザの出射光の波長を掃引するリトマン型の外部共振型の可変波長光源であって、
   前記回動ミラーは、
   前記基台に固定されたフレーム（３１）と、
   前記フレームの内側に配置され、少なくとも一面側に前記反射面が形成された反射板（３２）と、
   前記フレームの互いに対向する縁部から前記反射板の外縁まで一直線上に並ぶように延びて前記フレームと前記反射板との間を連結し、その長さ方向に沿った捩じれ変形が可能で前記軸をなす一対の連結部（３３、３４）と、
   前記反射板に外力を与え、前記一対の連結部の中心を結ぶ線を前記回動中心として前記反射板を前記所定角度範囲で回動させる駆動手段（３５、３６、４０）とを有し、
   前記回動ミラーの反射面を延長した平面と前記回折格子の回折面を前記回動ミラーの回動中心側へ延長した平面とではさまれる空間で、且つ前記回折格子の所定入射位置と前記回動ミラーの回動中心との間の位置に固定ミラー（２４）を配置するとともに、
   前記半導体レーザと前記コリメートレンズとを前記回動ミラーの反射面を延長した平面で区切られる２つの空間のうち前記回折格子を含む空間側に配置し、前記半導体レーザから前記コリメートレンズを介して出射される光を前記固定ミラーへ入射させ、該固定ミラーで反射した光を前記回折格子の回折面の所定入射位置に入射させ、前記半導体レーザから前記回折格子までの光路を前記回動ミラーに対して非交差とし、
   さらに、前記回動中心から前記回折格子の回折面の所定入射位置までの距離ｒ、前記回動中心から前記反射面を延長した平面までの距離Ｌ２、前記半導体レーザの実効共振端面から前記固定ミラーまでの光路長Ｌ３、該固定ミラーから前記回折格子の回折面の所定入射位置までの光路長Ｌ４および前記固定ミラーから前記回折格子の回折面への光入射角αとの間に、
   ｒ＝（Ｌ３＋Ｌ４−Ｌ２）／sin α
   の関係が成り立つようにしたことを特徴とする可変波長光源。
2. 前記半導体レーザから前記コリメートレンズを経て前記固定ミラーに至る光路が前記回折格子の回折溝と平行となるように配置したことを特徴とする請求項１記載の可変波長光源。
3. 前記回動ミラーの反射板の一面には前記軸の両側に反射面が形成され、該両側の反射面のそれぞれに対して、前記した半導体レーザ、コリメートレンズ、固定ミラーおよび回折格子の組が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の可変波長光源。

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