JP4720489B2 - レーザ装置 - Google Patents

Description

この発明は、外部共振器型半導体レーザの構成のレーザ装置、特に、波長変化の検出に関する。

近年、レーザ装置は、小型でかつ低消費電力である等の理由から、情報機器に多く使われるようになってきた。例えば、ホログラフィックデータストレージ（ＨＤＳ：Holographic Data Storage）については、シングルモードレーザが用いられる。ＨＤＳは、１本のレーザ光をビームスプリッタで２本に分けた後に記録メディア上で再び合わせ、その干渉によってデータを記録する。

このような、ホログラム記録再生用の光源としては、シングルモードの光源であるガスレーザやＳＨＧレーザが用いられることが多い。しかしながら、マルチモード発振である、レーザダイオード（ＬＤ）のような半導体レーザでも、これを外部共振器と組み合わせることによってシングルモード化することができ、ホログラム記録再生用の光源として使用することが可能である。

ここで、従来の代表的な外部共振型半導体レーザを含むリットロー型のレーザ装置の構成を、図１を参照して説明する。図１は、レーザ装置２００の平面図である。このレーザ装置２００の構成は、下記の非特許文献１に記載されたレーザ装置の構成と同様のものである。

L. Ricci, et al. :"A compact grating-stabilized diode laser system for atomicphysics", Optics Communications, 117 1995, pp541-549

レーザ装置２００では、レーザダイオード２０１から出射された縦多モードのレーザ光がコリメートレンズ２０２によって平行に集められ、反射型回折格子（以下、グレーティングと称する）２０３に入射される。グレーティング２０３は、入射した光の１次回折光を出力する。グレーティング２０３の配置角度に応じた特定の波長の１次回折光がレンズ２０２を介してレーザダイオード２０１に逆注入される。この結果、レーザダイオード２０１が、注入された１次回折光に共振してシングルモードの光（矢印Ｆによって表された０次光）を出射するようになり、その光の波長は、グレーティング２０３から戻ってきた光の波長と同じになる。

グレーティング２０３は、支持部２０４に保持されている。支持部２０４には、溝２０６が設けられており、支持部２０４に設けられたネジ２０５を回転させることにより、溝２０６の間隔が部分的に広がり、あるいは狭まり、それによってグレーティング２０３の水平方向の配置角度が僅かに変化する。グレーティング２０３によって反射した１次光の反射角は、波長によって異なり、所望の波長に対応する１次光がレーザダイオード２０１に戻るように、グレーティング２０３の角度を設定することによって、所望の波長のレーザ光を発生することができる。

同様の機構が、グレーティング２０３の垂直方向の角度を調整するために設けられている。グレーティング２０３を保持する支持部２０４は、支持部２０７に保持されている。支持部２０７には、溝（図示しない）が設けられており、支持部２０７に設けられたネジ２０８を回転させることにより、溝の間隔が部分的に広がり、あるいは狭まり、それによってグレーティング２０３の垂直方向の配置角度が僅かに変化する。

ここで、レーザダイオード２０１として例えば青色レーザダイオードが使用される。また、上述したように構成された外部共振型は、単一モードのシングル性のレーザ光が要求されるホログラフィメモリ用ライタ等の用途にも利用可能である。

次に、図２のグラフを参照して、図１で説明したような外部共振器型のレーザ装置から出力されるレーザ光のレーザパワーと波長の関係を説明する。図２に示すグラフの横軸はレーザパワーを示し、単位はｍＷである。一方、グラフの縦軸は波長を表しており、単位はｎｍである。図２から分かるように、レーザ光のレーザパワーの増加に伴って、レーザ光の波長は、概ね、のこぎり波状の変化を示す。

外部共振器型のレーザ装置では、レーザパワーの増加に伴って射出されたレーザ光の波長が徐々に大きくなる外部共振器モードホップの領域と、レーザパワーが増加した場合に、射出されたレーザ光の波長が急激に小さくなる、半導体レーザ内のレーザチップによるモードホップの領域が存在する。レーザ光の波長は、レーザパワーの増加に伴い、ある程度離散的に推移する。

また、例えば、レーザパワーが３０ｍＷ付近では単一の波長のレーザ光が射出されて完全なシングルモードとなっているが、レーザパワーが３２ｍＷ付近では、３つのモード（３モード）の光が発生している。さらに、半導体レーザ内のレーザチップによるモードホップの領域にあたる、レーザパワーが３５ｍＷの付近においては、波長４０９．７５ｎｍ付近で３モードの光が発生し、さらに波長４０９．７１５ｎｍ付近で３モードの光が発生し、全体として６モードの光が射出されている。

図３は、いくつかのレーザ光のスペクトラムを表している。上述したように、レーザ光の波長が徐々に大きくなる外部共振器モードホップの領域では、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃのようなスペクトラムとなる。一方、例えば、レーザパワーが３５ｍＷ付近の半導体レーザ内のレーザチップによるモードホップの領域では、図３Ｄに示すようなスペクトラムとなる。

これらのレーザ光をＨＤＳに用いる場合、レーザパワーが３２ｍＷ付近で生じるような（すなわち、図３Ａに示すような）３モードの光や、２モードの光（すなわち、図３Ｂに示すような光）は、完全なシングルモードの光（図３Ｃに示すスペクトラムの光）と同等の記録再生特性を示すので、シングルモードの光と同様に使用することができる。ここでは、例えば、レーザパワーが３０ｍＷ付近で発生するような完全なシングルモードと、例えば、レーザパワーが３２ｍＷ付近で生じるような３モードや２モードを総称して使用可能モードと呼ぶことにする。

一方、例えば、図３Ｄに示すような、レーザパワーが３５ｍＷ付近で生じるような６モード状態は、２つの３モードの組が、互いに約４０ｐｍ程度離れているために、良好なホログラム記録を実現することができない。ここでは、このようなモードを使用不可モードと呼ぶことにする。

使用可能モードのレーザ光が得られる領域は、外部共振器モードホップの領域にほぼ対応し、使用不可モードのレーザ光が得られる領域は、半導体レーザ内のレーザチップによるモードホップの領域にほぼ対応する。図２のグラフから分かるように、一般的には、使用可能モードのレーザ光が得られる領域の方が、使用不可モードのレーザ光が得られる領域よりはるかに広いので、使用不可モードのレーザ光を効果的に排除できれば、ＨＤＳに外部共振器型半導体レーザを用いることは十分可能である。

また、図２に示すような、レーザパワーとレーザ光の波長の特性は、外部共振器型半導体レーザ内の温度によって変動する。例えば半導体レーザの温度が一定でないと、使用不可モードとなるレーザパワーの位置が変化する。したがって、従来より、この外部共振器型半導体レーザ内の温度を、ほぼ一定に保ち、使用不可モードのレーザ光が得られる領域が変動しないようにしたうえで、その領域に属するレーザパワーの使用を回避するという手法がとられている。

しかしながら、上述した従来の手法により、使用不可モードのレーザ光が射出されないよう外部共振器型半導体レーザを制御するためには、外部共振器型半導体レーザ内の温度を、ほぼ一定に保ったうえで、レーザパワーを制御する必要があり、レーザ装置の構造や制御が複雑なものとなる。

また、波長の検出結果を利用して、外部共振器型半導体レーザのレーザパワーを制御する方法も考えられるが、従来の波長検出装置は非常に大きく、高価なものであり、ＨＤＳ等の用途には適合しない。

かかる問題点を解決するために、本願出願人は、先に、簡単な構造を用いて外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の上述したような０．０４ｎｍの波長変化を検出することが可能な装置および方法を提案している。具体的には、オプティカルウェッジを用いて外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の波長を検出することを提案している。

先に提案している波長検出装置では、オプティカルウェッジの表面および裏面でそれぞれ反射された光の光路上に２分割ディテクタを配置する。オプティカルウェッジの反射光は、sin波状に明るさが変化する干渉縞を生じ、干渉縞の位相がレーザ光の波長によって
移動する。この干渉縞の位置を２分割ディテクタによって受光することにより波長変化を検出できる。

図４に示すように、所望の波長における干渉縞の光量が極大（または極小）となる位置と２分割ディテクタＰＤの二つのディテクタＰａおよびＰｂを分割する位置（以下、単に２分割ディテクタの中心と称する）とを一致させると、波長変化を検出することが容易となる。２分割ディテクタＰＤの各ディテクタＰａおよびＰｂのそれぞれの検出信号ＡおよびＢの差信号（Ａ−Ｂ）を生成すると、図４の位置関係で、差信号が０となり、干渉縞が図面に向かって見て右側に移動すると、差信号が＋となり、干渉縞が左側に移動すると、差信号が−となる。

意図的にレーザパワーを例えば０から５０ｍＷスイープしてモードホップを起こさせた場合の波長変化の測定結果の実測値を図５に示す。図５に示す測定結果は、図２と対応しており、波長変化を検出できていることが判る。

これに対して２分割ディテクタＰＤの中心が干渉縞の（極大値＋極小値）／２付近に位置する関係では、図６に測定結果を示すように、波長変化を正しく検出することが難しい。例えば波長が長くなった場合に、差信号が大きくなることもあれば、小さくなることもあって、扱いずらい上に、その境界付近では、波長が変化しても差信号のレベル変化が小さいからである。

レーザが発生する波長が固定の場合では、その波長で生じる干渉縞の極大値または極小値と２分割ディテクタの中心との位置合わせを行えば良い。しかしながら、チューナブルレーザの場合では、数ｎｍ例えば６ｎｍにわたって波長を変化させるので、ある波長に対して２分割ディテクタの位置を最適に設定しても、他の波長に対しては、最適と言えない問題が生じる。

したがって、この発明の目的は、干渉縞が波長によって移動することを２分割ディテクタによって検出する場合に、チューナブルレーザのように、波長が変化する場合でも波長検出を良好になしうるレーザ装置を提供することにある。

この発明は、上述した問題点を解決するために、レーザ発生源からのレーザ光の少なくとも一部を受光し、干渉縞を生じさせる光学素子と、
干渉縞が並ぶ方向に２つのディテクタが配列され、各ディテクタが干渉縞の光量を検出する第１の２分割ディテクタと、
干渉縞が並ぶ方向に２つのディテクタが配列され、各ディテクタが干渉縞の光量を検出すると共に、干渉縞の光の光路と直交する面上で、第１の２分割ディテクタと干渉縞のほぼ１／４周期の奇数倍の間隔でもって配置された第２の２分割ディテクタと、
第１の２分割ディテクタが有する２つのディテクタの検出信号の第１の差信号を演算する演算手段と、
第２の２分割ディテクタが有する２つのディテクタの検出信号の第２の差信号を演算する演算手段と、
第１および第２の差信号の一方の差信号を選択する選択手段と、
選択された第１および第２の差信号の一方の差信号の値に基づいて、レーザ光の波長の判定を行う判定手段とを備えたレーザ装置である。

この発明は、レーザ発生源からのレーザ光の少なくとも一部を受光し、干渉縞を生じさせる光学素子と、
干渉縞が並ぶ方向に順に第１の間隔で配列された第１および第２のディテクタと、
干渉縞が並ぶ方向に順に第２の間隔で配列された第２および第３のディテクタと、
第１のディテクタの検出信号と第２のディテクタの検出信号の第１の差信号を演算する演算手段と、
第２のディテクタの検出信号と第３のディテクタの検出信号の第２の差信号を演算する演算手段と、
第１および第２の差信号の一方の差信号を選択する選択手段と、
選択された第１および第２の差信号の一方の差信号の値に基づいて、レーザ光の波長の判定を行う判定手段とを備え、
干渉縞の１周期２πに対して、干渉縞の光の光路と直交する面上における、第１の間隔および第２の間隔がほぼ（２π／３，π／３）、またはほぼ（２π／３，２π／３）とされたレーザ装置である。

この発明では、２個の２分割ディテクタ、または３個のディテクタを設け、得られる複数の検出信号の中で正しく波長検出を行っていると判定される検出信号に基づいて波長を検出する。したがって、チューナブルレーザのように、波長が変化する場合でも、確実に波長変化を検出することができる。

この発明の一実施形態は、オプティカルウェッジを用いて外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の波長を検出するものである。

ここで、最初に、干渉縞を生じさせる光学素子の一例であるオプティカルウェッジについて説明する。オプティカルウェッジとは、両面のなす角が数十分程度の断面くさび形のガラス板である。これに単一波長のレーザ光を約４５度傾けて入射すると、ガラス板の表面と裏面で反射した光が干渉縞を形成する。すなわち、二つの反射光の位相が一致すれば、明となり、二つの反射光の位相が反対であれば、暗となる。位相差は、オプティカルウェッジの厚みによって変化するので、厚みの変化する方向に明暗の縞模様の像（干渉縞と称する）が得られる。また、波長が変化すると、明暗の位置が変化する。

図７は、オプティカルウェッジ１にレーザ光３が入射された様子を示す。レーザ光３は、オプティカルウェッジ１で反射し、曇りガラス２に入射する。オプティカルウェッジ１は、図７に示す座標のｚ軸方向に進むにつれて、厚さｄが小さくなるように形成されている。ｚ軸方向は、図７の記載面または表示面の手前から裏側に向かう方向である。また、ｘ軸方向は、オプティカルウェッジ１の表面１ａおよび裏面１ｂに平行でかつｙ軸と垂直な方向であり、ｙ軸方向は、ｘ軸とｚ軸に直交する方向である。

レーザ光３は、オプティカルウェッジ１の表面１ａで反射して曇りガラス２に入射するとともに、オプティカルウェッジ１の裏面１ｂで反射して曇りガラス２に入射するため、光路差が生じ、その結果、図８のような干渉縞１０が発生する。なお、オプティカルウェッジ１の厚さｄが小さくなる方向は、ｘ軸方向でも良い。この場合、図８に示す干渉縞１０が横向きとなる。

この発明では、図８に示された干渉縞１０を人間が肉眼で見る必要はないので、曇りガラス２はこの発明に必須の構成要素ではない。この発明では、干渉縞１０の検出に、２組以上の２分割ディテクタ、あるいは１組以上の３分割ディテクタを用いる。

ここで、オプティカルウェッジについてさらに詳細に説明する。図９に示すように、１本のレーザ中の光線Ａ、Ｂがオプティカルウェッジ１に入射する場合を考える。ここで、オプティカルウェッジ１は、図７に示すものと同様であり、図に示すｚ軸方向に進むにつれて、オプティカルウェッジ１の厚さｄが小さくなるように形成されている。

光線Ａは、オプティカルウェッジ１の表面１ａで反射して光線Ｃとなり、光線Ｂは、オプティカルウェッジ１の裏面１ｂで反射して、やはり光線Ｃとなるとする。このとき、光線Ａと光線Ｂの光路差を求め、それを使って光線Ｃでの位相差を計算する。まず、Ｓｎｅｌｌの法則より、以下の式１の関係が成り立つ。
ｓｉｎθ／ｓｉｎθ’＝ｎ ・・・（１）
一方、Ｌｇの長さは、以下の式２で表される。
Ｌｇ＝２ｄ＊ｔａｎθ’＊ｓｉｎθ ・・・（２）
また、光線Ｂが、オプティカルウェッジ１内を通過する距離Ｌｐは、以下の式３で表される。
Ｌｐ＝２（Ｌｐ／２）＝２（ｄ／ｃｏｓθ’）＝２ｄ／ｃｏｓθ’ ・・・（３）

ここで、Ｌｐ’を、Ｌｐの光学距離とすると、Ｌｐ’は以下の式４で表される。
Ｌｐ’＝２ｎｄ／ｃｏｓθ’ ・・・（４）
Ｌｐ’とＬｇの光路差△Ｌは、以下の式５となる。
△Ｌ＝Ｌｐ’−Ｌｇ＝２ｎｄ／ｃｏｓθ’−２ｄ＊ｔａｎθ’＊ｓｉｎθ＝２ｄ（ｎ／ｃｏｓθ’−ｓｉｎθ＊ｔａｎθ’） ・・・（５）
△Ｌによる位相差△δは、以下の式６で表される。
△δ＝２π×△Ｌ／λ＋π ・・・（６）
ただし、πは反射時の位相変化のために付加されている。
ここで、光強度Ｉは、以下の式７となる。
Ｉ＝２｛１＋ｃｏｓ△δ）｝ ・・・（７）

図１０に示すように、オプティカルウェッジ１は、ｘ軸に沿って見ると、先端部１５が角度（ウェッジ角と適宜称する）αで構成されるくさび型をしている。しかしながら、オプティカルウェッジ１は、先端部１５までを有している必要はなく、通常は、先細の先端部分を含まない、およそ台形の形状で構成される。また、図１０に示すように、オプティカルウェッジ１の厚さｄは、ｚ軸座標における変位ｚの関数となり、以下の式８のように表される。ここで、ｚは、ｚ軸上における、先端部１５からの距離である。
ｄ＝ｚ＊ｔａｎα ・・・（８）

次に、オプティカルウェッジ１で反射される光がどのような干渉縞を発生するのかを、２つの波長の光の強度に着目して実験する。ここでは、外部共振器型半導体レーザにおけるのこぎり波状の波長変化で見られる典型的な下限波長（λ１）および上限波長（λ２）の光を用いるものとする。すなわち、λ１を４１０．００ｎｍ、λ２を４１０．０４ｎｍとする。また、屈折率ｎ＝１．５、入射角θ＝４５度、オプティカルウェッジ１のウェッジ角α＝０．０２度とする。

図１１は、波長λ１の光と波長λ２の光が入射されるオプティカルウェッジ１の位置に応じて、オプティカルウェッジ１の反射光の強度がどのように変化するかを示すグラフであり、縦軸は相対的な光強度を表し、横軸はオプティカルウェッジ１の先端部１５からの距離、すなわち、図１０に示すオプティカルウェッジ１の先端部１５からｚ軸方向への距離を表している。図１１は、波長λ１の光と波長λ２の光を、オプティカルウェッジ１の先端部１５から３ｍｍ程度までの間に照射した場合の、反射光の強度の変化を表している。

上述したように、反射光による像を生じさせると、強度が大きい位置が明るい帯となり、強度が小さい位置が暗い帯となり、明るい帯と暗い帯が交互に位置する干渉縞が現れる。この場合、２つの波長λ１とλ２が非常に近接しており、さらに、それらの光がオプティカルウェッジ１の先端部１５に近い部分に照射されているため、光路差もきわめて小さい。したがって、波長λ１の光の反射光の強度を表す曲線２１と波長λ２の光の反射光の強度を表す曲線２２は、ほぼ同一の曲線となり、干渉縞は重なって見える。

図１２は、図１１と同様に、オプティカルウェッジ１に入射した光の反射光の強度がどのように変化するかを示すものである。図１２は、光の入射する位置が、オプティカルウェッジ１の先端部１５から１０００ｍｍ（１ｍ）付近である場合について示したものである。オプティカルウェッジ１の先端部１５からの距離が約１ｍといっても、１ｍの長さのオプティカルウェッジが必要なわけではない。上述したように、先端部１５から１ｍ付近の部分を台形に切り出して形成されるので、オプティカルウェッジ自体の大きさは小さくすることが可能である。

この場合、オプティカルウェッジ１の先端部１５から約１ｍの位置では、オプティカルウェッジ１の厚さｄがかなり大きく、これによって、λ１とλ２の波長差０．０４ｎｍが蓄積され、曲線２１と曲線２２のわずかな位相差が生じてくる。位相差が小さいため、それぞれの場合に観察される縞模様はほとんど変わらない。

これは、波長λ１の光と、波長λ２の光を個別に所定の位置に照射して実験した結果である。図２に示すような、のこぎり波状の波長変化を繰り返す光が、このオプティカルウェッジ１に照射されたと仮定する。ここで、波長変化における波長の下限はλ１であるとし、上限はλ２であるとする。そうすると、最初は、波長λ１の光の反射光による曲線２１が現れる。その後、半導体レーザのレーザパワーを増加していくと、波長はλ１からλ２に徐々に変化して曲線２２に近づく。その後、さらにレーザパワーを増加していくと、曲線２１と曲線２２の両方が存在する状態となり、その後、波長λ１の光の反射光による曲線２１のみとなる。これ以降、レーザパワーの増大に伴って、このような干渉縞の変化が周期的に観察されることになる。

図１３は、図１１と同様に、オプティカルウェッジ１に入射した光の反射光の光強度がどのように変化するかを示すものである。図１３では、光の入射する位置が、オプティカルウェッジ１の先端部１５から約６０００ｍｍ（６ｍ）の場合について示したものである。この場合は、波長λ１の光の反射光の強度を表す曲線２１と、波長λ２の光の反射光の強度を表す曲線２２がほぼ逆相となっており、両方の光が同時にオプティカルウェッジ１に入射した場合は、干渉縞が観察しづらい状態になる。

また、図１２に示す状態で、ウェッジ角αを０．０２度から０．０４度に変えると、曲線２１と曲線２２の周期がどちらも小さくなり、同じ距離における縞の数が、図１２に示すものより多くなる。このように、オプティカルウェッジの光が照射される位置や、ウェッジ角α等を調整することによって、干渉縞の態様を自在に調整することが可能となる。

ディテクタ３１とディテクタ３２による検出の結果、各波長ごとに、図１４に示すようなプッシュプル値が得られる。ただし、これは、各波長の光が、単独でオプティカルウェッジ１の位置ｚに照射された場合の信号である。

また、こうして求められたプッシュプル値は、光量の増減によっても変化してしまうので、和信号を用いてノーマライズすることが望ましい。このようにノーマライズされたプッシュプル値と波長の関係が図１５に表されている。

この発明の一実施形態は、チューナブルレーザ装置である。図１６に示すように、チューナブルレーザ装置では、グレーティングの角度を変えることによって、中心波長例えば４０３．５ｎｍに対して波長を例えば±２ｎｍ程度変える構成とされる。演算出力（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）は、後述するように、レーザの波長によって変化するスポットの位置を２分割ディテクタで検出した検出信号ＡおよびＢを演算したものである。

一例として、中心波長で演算出力が０となるように設定される。波長多重方法でホログラムメディアに対して記録を行う場合に、波長変化のステップとしては、１００ｐｍ程度が要求される。この波長変化のステップは、グレーティングの回転角度の変化のステップに関して０．０１５°となる。

しかしながら、グレーティングの角度を変化させた場合、出射される０次光Ｌ０の方向も変化し、レーザ装置を光源として使用する上で問題を生じる。グレーティングの角度を変えても、出射光が同じ光路をとるように、グレーティングとミラーを組み合わせる構成が下記の文献に記載されている。
T.M.Hard :"Laser Wavelength Selection and Output Coupling by a Grating", APPLIED OPTICS, Vol. 9, No. 8, August 1970, pp1825-1830

図１７は、かかるレーザ装置を示す。グレーティング４３とミラー例えば半透過ミラー４４とが例えば９０°の開き角でもって対向されている。レーザダイオード４１からのレーザ光がコリメートレンズ４２を介してグレーティング４３で反射され、さらに、半透過ミラー４４で反射されて外部に出射される。グレーティング４３と半透過ミラー４４は、回転軸Ｒを中心に、開き角を維持したまま回転する。回転軸Ｒは、グレーティング４３の他端に設けられ、レーザダイオード４１からのレーザ光の光軸に垂直で、かつ、グレーティング４３の格子溝の延長方向と平行に延びる。なお、本明細書において、半透過ミラーの「半」の用語は、透過率５０％を意味するものではなく、透過率が１０％以下例えば５％のような少量の透過光を生じさせるミラーを意味する。

グレーティング４３と半透過ミラー４４とが実線で示す位置にある場合と、矢印で示すように、これらが回転されて破線で示す位置にある場合とで、０次光Ｌ０の出射位置が変化する。このように、０次光の出射位置が変化することは、レーザ光源として使用する上で好ましいことではない。

次に、グレーティング４３と半透過ミラー４４を回転させた時に、出射されるレーザ光の方向が変化しないことについて図１８を参照して説明する。ここで、グレーティング４３の一端と半透過ミラー４４の一端は、グレーティング４３と半透過ミラー４４の反射面を延長した線の交点の位置で、グレーティングの格子溝の延長方向に水平な回転軸５１で連結される。回転軸５１は、円５２の中心でもある。また、グレーティング４３の反射面と半透過ミラー４４の反射面がなす角はＶである。

ここで、点ｃから点ｄまで所定の入射光５３が与えられると、その入射光５３が点ｄでグレーティング４３に入射し、０次光５４は入射角と同じ角度で反射し、点ｅに進む。そこで、半透過ミラー４４が０次光５４を受光し、点ｆに向けて反射光５５を出射する。入射光５３を延長した線と反射光５５を延長した線は点ｊで交差し、これらの延長線と０次光５３の線は、それぞれ円５２の接線となっている。

さらにここで、グレーティング４３と半透過ミラー４４を、回転軸５１を中心に角度Ｖを維持したまま回転させると、これらはそれぞれ、点線で示す位置に移動する。このとき、所定の入射光５３は、点ｃから点ｇまで延び、点ｇにおいてグレーティング４３に入射し、０次光５６が出射される。０次光５６は、点ｇから点ｈまで延び、そこで半透過ミラー４４に反射し、反射光５５が点ｈから点ｆまで延びる。

グレーティング４３と半透過ミラー４４を回転させた後も、入射光５３を延長した線、反射光５５を延長した線および０次光５６の線は、それぞれ円５２の接線となっている。このことから、グレーティング４３と半透過ミラー４４を、それぞれの反射面の延長線の交点を支点として回転させれば、所定の入射光５３と反射光５５のなす角はＷという一定の値に維持されるということが分かる。

この原理を応用すれば、波長を変えるためにグレーティング４３の傾きを変更しても、出力レーザ光を一定の位置に出射させることができ、チューナブルレーザを構成することができる。

図１９は、この発明の一実施形態の構成を示す。レーザ４０は、レーザダイオード４１、コリメートレンズ４２、グレーティング４３、半透過ミラー４４および２分割ディテクタ４５を備えている。グレーティング４３および半透過ミラー４４は、所定の角度を維持したまま軸４６を支点として回転する。レーザダイオード４１は、マルチモードのレーザ光を発光する。コリメートレンズ４２は、レーザ光を平行光とする。

図示しないが、グレーティング４３および半透過ミラー４４の裏面を支持する支持部材が設けられ、この支持部材が例えばピエゾ圧電効果による圧電素子の伸びまたは縮みにより生じた直線運動によって支持部材を回転させるリニアモータによって回転される。前述したように、グレーティング４３および半透過ミラー４４の回転によって反射後のレーザ光の方向も位置も変動しない。反射後のレーザ光が例えばホログラフィックデータストレージの光源として使用される。

グレーティング４３は、波長毎に異なる方向へ１次光を発生し、その内の特定の波長例えば４１０ｎｍに対応した１次光がレーザダイオード４１に戻るように、グレーティング４３の角度が設定されている。その結果、レーザダイオード４１内でその波長成分だけが大きくなり、シングルモードとなる。レーザダイオード４１により発光されるレーザ光の大半は、１次光ではなく、０次光である。したがって、リットロー型と呼ばれる外部共振器型半導体レーザでは、グレーティング４３の角度を変えることで発振波長を可変することができる。

半透過ミラー４４の透過光が２分割ディテクタ４５に入射される。２分割ディテクタ４５は、土台（ベース）に対して固定されている。２分割ディテクタ４５は、波長を例えば±２ｎｍにわたって変化させる場合の波長をモニタするものである。このようなチューナブルレーザとしての波長変化をモニタするユニットを波長モニタまたは波長モニタ用２分割ディテクタと称する。

半透過ミラー４４で反射した０次光がオプティカルウェッジ４７に入射され、オプティカルウェッジ４７の反射光が二組の２分割ディテクタＰＤ１およびＰＤ２によって受光される。オプティカルウェッジ４７を透過した光が出力光として出射され、例えばホログラフィックデータストレージの光源として使用される。オプティカルウェッジ４７および２分割ディテクタＰＤ１，ＰＤ２は、例えば０．０４ｎｍの波長変化をモニタするものである。このようなモードホップによる波長変化をモニタするユニットを波長変化モニタまたは波長変化モニタ用２分割ディテクタと称する。

グレーティング４３の角度によってグレーティング４３で反射されて半透過ミラー４４に対して入射されるレーザ光の方向も変化する。その結果、グレーティング４３の角度を変えると、２分割ディテクタ４５に対する光の入射位置が矢印Ａで示すように変化する。この変化を検出することによって、レーザ光の波長の変化を検出することができる。

図２０は、２組の２分割ディテクタＰＤ１およびＰＤ２の配置を示す。オプティカルウェッジ４７の反射光は、例えば図面と直交する方向で２分割ディテクタＰＤ１およびＰＤ２の受光面に照射される。２分割ディテクタＰＤ１は、幅Ｗをそれぞれ有し、中心（１点鎖線で示す）に対してギャップＧを空けて配列されたディテクタＰａ１およびＰｂ１からなる。２分割ディテクタＰＤ２も同様の配列とされたディテクタＰａ２およびＰｂ２からなる。２組の２分割ディテクタの中心の物理的な間隔は、オプティカルウェッジ４７の反射光の光路と直交する面上での中心間の長さＬが干渉縞のほぼ１／４周期の奇数倍となるように設定される。干渉縞の周期は、波長を数ｎｍ変化させることによって１０％程度変化するが、干渉縞の移動、すなわち、位相変化によって波長変化を検出することができる。

オプティカルウェッジ４７の角度および厚みを調整することによって干渉縞の周期を調整することができる。一例として、干渉縞の周期が３００μｍに調整される。この場合、π／４が７５μｍとなる。例えばＬ＝７５×７＝５２５μｍに設定される。また、Ｗ＝１３０μｍ、Ｇ＝３０μｍにそれぞれ設定される。

干渉縞のほぼ１／４周期の奇数倍に間隔Ｌを設定するのは、一方の２分割ディテクタが波長検出にとって不都合な位置にある場合には、他方の２分割ディテクタを使用するためである。図２１に示すように、２分割ディテクタＰＤ１の中心が干渉縞の極大値にほぼ一致する場合、並びに図２２に示すように、２分割ディテクタＰＤ１の中心が干渉縞の極小値にほぼ一致する場合が２分割ディテクタＰＤ１が波長検出のために選択的に使用される。一方、図２３に示すように、２分割ディテクタＰＤ２の中心が干渉縞の極小値にほぼ一致する場合、並びに図２４に示すように、２分割ディテクタＰＤ２の中心が干渉縞の極大値にほぼ一致する場合が２分割ディテクタＰＤ２が波長検出のために選択される。なお、３組以上の２分割ディテクタを使用するようにしても良い。

図２５を参照して波長検出のためのアナログ回路による処理について説明する。２分割ディテクタＰＤ１の二つのディテクタＰａ１およびＰｂ１のそれぞれの出力信号が差信号演算回路７１および和信号演算回路７２に供給され、差信号Ｓｄ１および和信号Ｓａ１がそれぞれ求められる。２分割ディテクタＰＤ２の二つのディテクタＰａ２およびＰｂ２のそれぞれの出力信号から差信号演算回路７３および和信号演算回路７４によって、差信号Ｓｄ２および和信号Ｓａ２がそれぞれ求められる。

割り算回路７５によってＳｄ１／Ｓａ１の割り算がなされ、差信号Ｓｄ１が正規化される。割り算回路７６によってＳｄ２／Ｓａ２の割り算がなされ、差信号Ｓｄ２が正規化される。正規化された差信号が選択部７７およびディテクタ選択判定部７８に供給される。選択部７７は、判定部７８の出力に応じて一方の正規化差信号を選択して出力する。図示しないが、選択部７７の出力信号がレーザパワー制御部に供給され、モードホップに起因する使用不可領域を避けるように、レーザパワーが制御される。

ディテクタ選択判定部７８は、２組の２分割ディテクタの一方を選択するための判断を行う。２組の２分割ディテクタの何れが波長変化検出にとって好都合な位置に近いかは、各２分割ディテクタの出力信号の値を比較することで分かる。一実施形態では、正規化された差信号が例えば±１２Ｖの範囲で出力される。この値の絶対値が小さい方の２分割ディテクタが好都合の位置に近い。分子が差信号なので、図２１〜図２４を参照して説明したように、絶対値が小さい方が２分割ディテクタの中心が極大値または極小値に近いからである。また、波長変化検出信号として、正規化された差信号を使用するのは、パワー変化による差信号の変化を打ち消すためである。

ディテクタ選択判定部７８は、｜Ｓｄ１／Ｓａ１｜＜｜Ｓｄ２／Ｓａ２｜ならば、Ｓｄ１／Ｓａ１を波長変化検出信号として選択するためのハイレベルの選択制御信号を発生し、｜Ｓｄ１／Ｓａ１｜＞｜Ｓｄ２／Ｓａ２｜ならば、Ｓｄ２／Ｓａ２を波長変化検出信号として選択するためのローレベルの選択制御信号を発生する。｜Ｓｄ１／Ｓａ１｜＝｜Ｓｄ２／Ｓａ２｜の場合は、何れか一方を波長変化検出信号として選択する。なお、正規化差信号の代わりに、差信号の絶対値｜Ｓｄ１｜、｜Ｓｄ２｜を使用してディテクタ選択制御信号を形成するようにしても良い。

波長選択判定処理は、アナログ回路のようなハードウェアに限らず、マイクロコンピュータによるソフトウェアによって行うことも可能である。図２６は、ソフトウェア処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１において、出力するレーザ光の波長が設定される。マイクロコンピュータは、２分割ディテクタ４５を使用する波長モニタの検出波長が設定値に一致するか否かをステップＳ３において判定する。一致しない場合には、ステップＳ２に戻り、グレーティング４３の角度が変化される。

ステップＳ３において、波長モニタの検出波長が設定値に一致したと判定されると、ステップＳ４に処理が移る。ステップＳ４において、上述したように、差信号の絶対値を使用した判定がなされる。ハイレベルの判定結果が得られた場合には、ステップＳ５において、２分割ディテクタＰＤ１が選択される。ローレベルの判定結果が得られた場合には、ステップＳ６において、２分割ディテクタＰＤ２が選択される。

ステップＳ７では、選択した２分割ディテクタの正規化差信号から波長変化が検出され、モードホップ中か否かが判断される。モードホップしていれば、レーザダイオード４１の駆動電流値が微調整される（ステップＳ８）。一例として、０．数ｍＡ〜数ｍＡの範囲で電流値が変更される。モードホップしていなければ、レーザダイオード４１の駆動電流値が変更されない（ステップＳ９）。

レーザパワーを変えるために、レーザダイオード４１に対する電流値を変更した場合の処理について図２７のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１１において、電流値が変更されると、ステップＳ１２において、上述したように、差信号の絶対値を使用したディテクタ選択判定処理がなされる。ハイレベルの判定結果が得られた場合には、ステップＳ１３において、２分割ディテクタＰＤ１が選択される。ローレベルの判定結果が得られた場合には、ステップＳ１４において、２分割ディテクタＰＤ２が選択される。

ステップＳ１５では、選択した２分割ディテクタの正規化差信号から波長変化が検出され、モードホップ中か否かが判断される。モードホップしていれば、レーザダイオード４１の駆動電流値が微調整される（ステップＳ１６）。モードホップしていなければ、レーザダイオード４１の駆動電流値が変更されない（ステップＳ１７）。

上述したこの発明の一実施形態において、オプティカルウェッジ４７によって生成された干渉縞の周期と２組の２分割ディテクタＰＤ１、ＰＤ２の中心間の距離が適切なものに合わない場合には、オプティカルウェッジ４７と２分割ディテクタＰＤ１、ＰＤ２との間に光学素子を配置して干渉縞の周期を変えるようにしても良い。

図２８は、オプティカルウェッジ４７と２分割ディテクタＰＤ１、ＰＤ２の間に凸レンズ４８を挿入する構成である。凸レンズ４８によって干渉縞の周期をより小さくできる。凹レンズを使用した場合には、干渉縞の周期をより大きくすることができる。

図２９に示すように、オプティカルウェッジ４７と２分割ディテクタＰＤ１、ＰＤ２の間にプリズム４９を挿入して干渉縞の周期を変えるようにしても良い。図示しないが、円筒レンズ等の他の光学素子を使用して干渉縞の周期を調整しても良い。

図３０は、２分割ディテクタＰＤ１、ＰＤ２の受光面をオプティカルウェッジ４７の反射光に対して垂直から傾けるものである。この例は、図３１Ａおよび図３１Ｂに示すように、２分割ディテクタＰＤ１、ＰＤ２の物理的間隔がＬａで等しいが、この間隔の反射光と直交する面上での長さをＬａからＬｂに変えることに相当する。この発明では、反射光の光路と直交する面上での中心間の長さＬｂが干渉縞のほぼ１／４周期の奇数倍となるように設定される。若し、干渉縞の間隔を図３１Ａと同一とし、すなわち、直交する面上での長さをＬａと等しくしたい場合には、２分割ディテクタＰＤ１、ＰＤ２の物理的間隔をＬａより大きくする必要がある。図３１の例では、（Ｌａ＞Ｌｂ）となり、図３１Ｃに示すように、反射光の光路と直交する面上にＬｃ＝Ｌｂの間隔で２分割ディテクタＰＤ１、ＰＤ２を設けることと等価と考えて、干渉縞の間隔をより狭いものに変えるとする見方も可能である。なお、２分割ディテクタが１組の場合においても、干渉縞の周期と二つのディテクタの間隔および幅を適切なものに調整するために、図３０に示す構成は有効である。

図３２に示すように、オプティカルウェッジ４７の反射光をビームスプリッタ５０によって二つに分け、それぞれの光が受光される２分割ディテクタＰＤ１およびＰＤ２を配置するようにしても良い。干渉縞に対する２分割ディテクタＰＤ１およびＰＤ２の間隔が上述したように設定される。

この発明の他の実施形態について説明する。他の実施形態は、２組の２分割ディテクタを使用するのに代えて干渉縞が並ぶ方向に順に配置された３個のディテクタＰｘ、Ｐｙ、Ｐｚを使用するものである。ディテクタＰｘおよびＰｚに挟まれたディテクタＰｙがディテクタＰｘおよびＰｚのそれぞれと共に２分割ディテクタを構成する。

図３３は、干渉縞の周期を２πとしてディテクタの配置の一例を示す。ディテクタＰｙに対してディテクタＰｘが（−２π／３）ずらした位置に配置され、ディテクタＰｚが（π／３）ずらした位置に配置される。したがって、ディテクタＰｘとディテクタＰｚの間隔がπとなる。干渉縞が移動した場合を図３３Ｂに示す。

図３３Ａにおいて、ディテクタＰｘおよびＰｙの中心が干渉縞の極大値の位置とほぼ一致し、ディテクタＰｙおよびＰｚの中心が極大値から２π／３ずれた位置となる。したがって、ディテクタＰｘおよびＰｙにより２分割ディテクタＰＤ１が構成され、ディテクタＰｙおよびＰｚにより２分割ディテクタＰＤ２が構成されると考えると、前述した図２１と同様の配置関係が実現できる。したがって、図３３Ａの状態では、ディテクタＰｘおよびＰｙにより波長変化が検出され、図３３Ｂの状態では、ディテクタＰｙおよびＰｚにより波長変化が検出される。

ディテクタＰｘの位置が−２π／３−２ｍπ（ｍは整数）、ディテクタＰｚの位置がπ／３＋２ｎπ（ｎは整数）の場合も同様である。各ディテクタの幅が広いために、π／３の間隔で配置できないときに、さらに２ｎπずらすことが有効である。

図３４は、３分割ディテクタを使用する場合の２個のディテクタの間隔の他の設定例を示す。ディテクタＰｙに対してディテクタＰｘが（−２π／３）ずらした位置に配置され、ディテクタＰｚが（２π／３）ずらした位置に配置される。したがって、ディテクタＰｘとディテクタＰｚの間隔が４π／３となる。干渉縞が２π／３移動した場合を図３４Ｂに示す。

図３４Ａに示すように、ディテクタＰｘおよびＰｙの中心が干渉縞の極大値の位置とほぼ一致する場合には、ディテクタＰｘおよびＰｙが波長変化検出のために選択される。位相が２π／３変化した図３４Ｂの状態では、ディテクタＰｙおよびＰｚにより波長変化が検出される。

図３５は、３分割ディテクタを使用する場合の２個のディテクタの間隔の好ましくない例を示す。ディテクタＰｙに対してディテクタＰｘが（−π）ずらした位置に配置され、ディテクタＰｚが（π）ずらした位置に配置される。干渉縞がπ／４移動した場合を図３５Ｂに示す。

図３５Ａの状態では、ディテクタＰｘおよびＰｙ、またはディテクタＰｙまたはＰｚの何れの組によっても波長変化を検出することができる。しかしながら、干渉縞が移動した図３５Ｂの状態では、ディテクタＰｘおよびＰｙ、またはディテクタＰｙまたはＰｚの何れの組によっても波長変化を検出することができない。このように、ディテクタＰｘおよびＰｙの組と、ディテクタＰｙおよびＰｚの組との一方では、モードホップを検出しにくい場合に、他方によってモードホップを検出できる関係を実現できるように、各ディテクタの間隔が選定される。

この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨
を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えばこの発明は、リットマン型のような、他の外部共振器型半導体レーザを用いることもできる。さらに、半導体レーザに限らず、モードが安定でないガスレーザをレーザ発生源として使用する場合に対してもこの発明を適用できる。

図３６は、リットマン型レーザの構成例を示す。レーザダイオード８１からのレーザ光がコリメートレンズ８２を介してグレーティング８３に入射される。グレーティング８３で反射された０次光が出力光として取り出される。グレーティング８３で回折された１次光がチューニングミラー８４に入射され、チューニングミラー８４の反射光がグレーティング８３を介してレーザダイオード８１に戻される。このようにレーザダイオード８１に戻るレーザ光は、特定の波長に対応したものであり、特定の波長のレーザ光を発生することができる。

チューニングミラー８４が点８５を回転中心として回転される。チューニングミラー８４の角度によって出力レーザ光の波長が設定される。図示しないが、オプティカルウェッジを出力光の光路中に配置し、オプティカルウェッジで生じた干渉縞が２組以上の２分割ディテクタ、または１組以上の３分割ディテクタによって検出される。

また、この発明は、オプティカルウェッジと同等の効果が得られる他の光学部品を使用しても良い。例えば、オプティカルウェッジの替わりに、両面がフラットなガラスを用いた場合、レーザ光がわずかでも拡散光あるいは収束光であれば、オプティカルウェッジと同様に、波長の変化に伴って縞模様が変化する。入射レーザ光とフラットなガラスの角度によって、縞模様の各縞は、ほぼ直線の形状となったり、湾曲した形状となる。

拡散光あるいは収束光のレーザ光が入射された場合、波面が平面でないため、フラットなガラスが所定の角度で入射光を受光すると、同心円の縞模様が現れる。このときに、波長が変化すると同心円の縞模様は外に広がったり、内側に集まったりする。そこで、フラットなガラスの角度を変えると、同心円の中心から離れた縞模様が現れ、この場合に、各縞が湾曲した縞模様となる。一方、フラットなガラスの角度をさらに調整すると、同心円の中心から、さらに離れた縞模様が現れ、この場合に、各縞がほぼ直線の縞模様となる。

リットロー型の外部共振器型半導体レーザの構成を示す略線図である。 外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の波長をレーザパワーの変化に応じて示すグラフである。 外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光のモードのパターンを示した略線図である。 オプティカルウェッジによる干渉縞と２分割ディテクタの位置関係の一例を示す略線図である。 ２分割ディテクタにより検出された波長変化の測定結果を示すグラフである。 ２分割ディテクタにより検出された波長変化の測定結果を示すグラフである。 オプティカルウェッジの作用を説明するための略線図である。 オプティカルウェッジで反射することによって発生する干渉縞を示す略線図である。 オプティカルウェッジの光路差を計算するための略線図である。 オプティカルウェッジをｘ軸方向に沿って見た略線図である。 波長λ１と波長λ２の光がオプティカルウェッジに反射した場合の反射光の強度を示すグラフである。 波長λ１と波長λ２の光がオプティカルウェッジに反射した場合の反射光の強度を示す別のグラフである。 波長λ１と波長λ２の光がオプティカルウェッジに反射した場合の反射光の強度を示すグラフである。 ２つのディテクタからの検出値をもとに計算されたプッシュプル値の遷移を示すグラフである。 図１４に示すプッシュプル値をノーマライズした値を示すグラフである。 チューナブルレーザの波長変化の一例を示すグラフである。 合わせ鏡の構成のリットロー型レーザの構成を示す略線図ある。 合わせ鏡の構成のリットロー型レーザの構成に関してレーザ出射光の方向が変化しないことを説明するための略線図である。 この発明の一実施形態のレーザの構成を示す略線図である。 この発明の一実施形態における２組の２分割ディテクタの配置例を示す略線図である。 ２組の２分割ディテクタの一方によって波長変化を検出できる場合の一例を示す略線図である。 ２組の２分割ディテクタの一方によって波長変化を検出できる場合の他の例を示す略線図である。 ２組の２分割ディテクタの他方によって波長変化を検出できる場合の一例を示す略線図である。 ２組の２分割ディテクタの他方によって波長変化を検出できる場合の他の例を示す略線図である。 ２組の２分割ディテクタの出力信号をハードウェアで処理するための構成の一例を示すブロック図である。 ２組の２分割ディテクタの出力信号をソフトウェアで処理するための構成の一例を示すブロック図である。 ２組の２分割ディテクタの出力信号をソフトウェアで処理するための構成の一例を示すブロック図である。 この発明の一実施形態において一部を変形した第１の例を示す略線図である。 この発明の一実施形態において一部を変形した第２の例を示す略線図である。 この発明の一実施形態において一部を変形した第３の例を示す略線図である。 第３の例の説明に用いる略線図である。 この発明の一実施形態において一部を変形した第４の例を示す略線図である。 この発明の他の実施形態を説明するための略線図である。 この発明の他の実施形態を説明するための略線図である。 この発明の他の実施形態を説明するための比較例を示す略線図である。 この発明を適用できるリットマン型レーザの一例を示す略線図である。

符号の説明

１，４７・・・オプティカルウェッジ、４１・・・レーザダイオード、４３・・・グレーティング、４４・・・半透過ミラー、４５・・・２分割ディテクタ、ＰＤ１，ＰＤ２・・・２分割ディテクタ、Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐｂ１，Ｐｂ２，Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ・・・ディテクタ、７７・・・選択部、７８・・・ディテクタ選択判定部

Claims (12)

1. レーザ発生源からのレーザ光の少なくとも一部を受光し、干渉縞を生じさせる光学素子と、
   上記干渉縞が並ぶ方向に２つのディテクタが配列され、各ディテクタが上記干渉縞の光量を検出する第１の２分割ディテクタと、
   上記干渉縞が並ぶ方向に２つのディテクタが配列され、各ディテクタが上記干渉縞の光量を検出すると共に、上記干渉縞の光の光路と直交する面上で、上記第１の２分割ディテクタと上記干渉縞のほぼ１／４周期の奇数倍の間隔でもって配置された第２の２分割ディテクタと、
   上記第１の２分割ディテクタが有する２つのディテクタの検出信号の第１の差信号を演算する演算手段と、
   上記第２の２分割ディテクタが有する２つのディテクタの検出信号の第２の差信号を演算する演算手段と、
   上記第１および第２の差信号の一方の差信号を選択する選択手段と、
   選択された上記第１および第２の差信号の一方の差信号の値に基づいて、上記レーザ光の波長の判定を行う判定手段とを備えたレーザ装置。
2. 請求項１において、
   上記レーザ発生源は半導体レーザであり、
   上記半導体レーザと上記光学素子との間に、上記半導体レーザからのレーザ光を受光し、所定の波長の１次回折光を上記半導体レーザに向けて出射し、０次光を出力光として反射する回折格子とをさらに備えたレーザ装置。
3. 請求項１において、
   上記レーザ発生源は半導体レーザであり、
   上記半導体レーザからのレーザ光を受光し、所定の波長の１次回折光を上記半導体レーザに向けて出射し、０次光を反射する回折格子と、
   上記回折格子によって反射された０次光を反射するミラーと、
   上記回折格子と上記ミラーの開き角を一定に維持した状態で、上記回折格子及びミラーを支持すると共に、上記回折格子の表面の延長線と上記ミラーの表面の延長線との交点を支点として、回転自在に上記回折格子と上記ミラーを支持する支持手段とをさらに備えたレーザ装置。
4. 請求項１、請求項２、または請求項３において、
   上記光学素子と上記第１および第２の２分割ディテクタの間で、上記干渉縞の間隔を変更するようにしたレーザ装置。
5. 請求項１、請求項２、または請求項３において、
   上記干渉縞の光の光路に対して傾いた面上に上記第１および第２の２分割ディテクタが配置されたレーザ装置。
6. 請求項３において、
   上記ミラーが半透過ミラーとされ、上記半透過ミラーの透過光が入射され、波長を検出する他の波長検出手段をさらに有するレーザ装置。
7. レーザ発生源からのレーザ光の少なくとも一部を受光し、干渉縞を生じさせる光学素子と、
   上記干渉縞が並ぶ方向に順に第１の間隔で配列された第１および第２のディテクタと、
   上記干渉縞が並ぶ方向に順に第２の間隔で配列された第２および第３のディテクタと、
   上記第１のディテクタの検出信号と上記第２のディテクタの検出信号の第１の差信号を演算する演算手段と、
   上記第２のディテクタの検出信号と上記第３のディテクタの検出信号の第２の差信号を演算する演算手段と、
   上記第１および第２の差信号の一方の差信号を選択する選択手段と、
   選択された上記第１および第２の差信号の一方の差信号の値に基づいて、上記レーザ光の波長の判定を行う判定手段とを備え、
   上記干渉縞の１周期２πに対して、上記干渉縞の光の光路と直交する面上における、上記第１の間隔および上記第２の間隔がほぼ（２π／３，π／３）、またはほぼ（２π／３，２π／３）とされたレーザ装置。
8. 請求項７において、
   上記レーザ発生源は半導体レーザであり、
   上記半導体レーザと上記光学素子との間に、上記半導体レーザからのレーザ光を受光し、所定の波長の１次回折光を上記半導体レーザに向けて出射し、０次光を出力光として反射する回折格子とをさらに備えたレーザ装置。
9. 請求項７において、
   上記レーザ発生源は半導体レーザであり、
   上記半導体レーザからのレーザ光を受光し、所定の波長の１次回折光を上記半導体レーザに向けて出射し、０次光を反射する回折格子と、
   上記回折格子によって反射された０次光を反射するミラーと、
   上記回折格子と上記ミラーの開き角を一定に維持した状態で、上記回折格子及びミラーを支持すると共に、上記回折格子の表面の延長線と上記ミラーの表面の延長線との交点を支点として、回転自在に上記回折格子と上記ミラーを支持する支持手段とをさらに備えたレーザ装置。
10. 請求項７、請求項８、または請求項９において、
    上記光学素子と上記第１および第２の２分割ディテクタの間で、上記干渉縞の間隔を変更するようにしたレーザ装置。
11. 請求項７、請求項８、または請求項９において、
    上記干渉縞の光の光路に対して傾いた面上に上記第１および第２の２分割ディテクタが配置されたレーザ装置。
12. 請求項９において、
    上記ミラーが半透過ミラーとされ、上記半透過ミラーの透過光が入射され、波長を検出する他の波長検出手段をさらに有するレーザ装置。

Images