JP5362169B2 - レーザ装置、光学装置の制御方法、およびレーザ装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ装置、光学装置の制御方法、およびレーザ装置の制御方法に関する。

エタロン等の波長光学部品を備えた光学装置が知られている。波長光学部品を透過した光は、特定の波長ピークを有する光に変換される。それにより、上記光学装置を用いることによって、所望の波長ピークを有する光を出力させることができる。

また、上記波長光学部品を備えた半導体レーザ装置が知られている。この半導体レーザ装置は、出力光の光強度を検知することによって、半導体レーザ装置の出力光の波長を取得する。また、半導体レーザ装置は、その出力光の波長を利用して、出力光の波長が所望の波長になるように各光学部品を制御する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３０８４４４号公報

しかしながら、波長光学部品としてエタロンを用いた場合、波長光学部品を透過した光は周期的な波長ピークを有する。したがって、波長光学部品を透過する光の所定の波長における光強度が変化する場合、波長光学部品に入射される光の強度が変化しているのか、または、波長光学部品の透過ピークもしくは入射光の波長が変化しているのか判断することが困難である。

本発明は、波長光学部品の透過ピークもしくは入射光の波長が変化しているのか否かを判定することができるレーザ装置、光学装置の制御方法、およびレーザ装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係るレーザ装置は、光増幅器と、光増幅器からの光を反射するミラーと、光増幅器とミラーとの間に配置され、所定の波長について透過性を有し、光増幅器からの光を透過するバンドパスフィルタとを備える外部共振器と、外部共振器を共振する共振光のうちバンドパスフィルタを透過して光増幅器から外部共振器の外部に出力される透過光の光強度を検知する第１の光検知手段と、共振光のうちバンドパスフィルタによって光増幅器側に反射され、透過光に対して逆相の関係にある反射光の光強度を検知する第２の光検知手段と、透過光または反射光における所定の波長の光強度に変化が観察されたとき、当該変化の前後における第１の光検知手段および第２の光検知手段が検知する光強度の増減が逆であるか否かを判定する判定手段と、第１の光検知手段および第２の光検知手段が検知する光強度の増減が逆であると判定された場合に、共振波長が所定の値になるようにバンドパスフィルタの透過特性を制御し、第１の光検知手段および第２の光検知手段が検知する光強度の増減が同じであると判定された場合に、光増幅器の出力が所望の値になるように光増幅器を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

本発明に係るレーザ装置においては、光増幅器により光が増幅され、光増幅器およびミラーにより光が共振し、波長光学部品を透過した光は所定の波長を有するようになり、波長光学部品を透過した透過光の光強度が第１の光検知手段により検知され、光増幅器側から入射しかつ波長光学部品により反射された反射光の光強度が第２の光検知手段により検知される。この場合、波長光学部品の透過波長と外部共振器内の共振波長との相対関係が変化すれば第１の光検知手段が検知する光強度の増減と第２の光検知手段が検知する光強度の増減とが逆になる。したがって、第１および第２の光検知手段の検知結果を用いることにより、波長光学部品の透過波長および入射光の波長のいずれか一方または両方が変化しているのか否かを判定することができる。また、光増幅器側から波長光学部品に入射した光の反射光の光強度は、ミラー側から波長光学部品に入射した光の反射光の光強度に比較して大きくなる。したがって、第２の光検知手段は、波長光学部品による反射光の光強度の検知を確実に行うことができる。

本発明に係る他のレーザ装置は、光増幅器と、光増幅器からの光を反射するミラーと、光増幅器とミラーとの間に配置され、所定の波長について透過性を有し、光増幅器からの光を透過するバンドパスフィルタとを備える外部共振器と、外部共振器を共振する共振光のうちバンドパスフィルタを透過して光増幅器から外部共振器の外部に出力される透過光の光強度を検知する第１の光検知手段と、共振光のうちバンドパスフィルタによってミラー側に反射され、透過光に対して逆相の関係にある反射光の光強度を検知する第２の光検知手段と、透過光または反射光における所定の波長の光強度に変化が観察されたとき、当該変化の前後における第１の光検知手段および第２の光検知手段が検知する光強度の増減が逆であるか否かを判定する判定手段と、第１の光検知手段および第２の光検知手段が検知する光強度の増減が逆であると判定された場合に、共振波長が所定の値になるようにバンドパスフィルタの透過特性を制御し、第１の光検知手段および第２の光検知手段が検知する光強度の増減が同じであると判定された場合に、光増幅器の出力が所望の値になるように光増幅器を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

本発明に係るレーザ装置においては、光増幅器により光が増幅され、光増幅器およびミラーにより光が共振し、波長光学部品を透過した光は所定の波長を有するようになり、波長光学部品を透過した透過光の光強度が第１の光検知手段により検知され、ミラー側から入射しかつ波長光学部品により反射された反射光の光強度が第２の光検知手段により検知される。この場合、波長光学部品の透過波長と外部共振器内の共振波長との相対関係が変化すれば第１の光検知手段が検知する光強度の増減と第２の光検知手段が検知する光強度の増減とが逆になる。したがって、第１および第２の光検知手段の検知結果を用いることにより、波長光学部品の透過波長および入射光の波長のいずれか一方または両方が変化しているのか否かを判定することができる。また、第２の光検知手段がミラー側から波長光学部品に入射した光の反射光の光強度を検知していることから、第２の光検知手段は光増幅器の温度上昇の影響を受けにくい。したがって、第２の光検知手段による光強度の検知精度が向上する。

バンドパスフィルタの温度を制御する温度制御装置をさらに備え、バンドパスフィルタの透過波長は、バンドパスフィルタの温度によって変化してもよい。この場合、バンドパスフィルタの透過波長を温度制御装置により制御することができる。また、透過波長は、バンドパスフィルタに与えられる電気信号によって制御可能であってもよい。

本発明に係る光学装置の制御方法は、光増幅器と、光増幅器からの光を反射するミラーと、光増幅器とミラーとの間に配置され、所定の波長について透過性を有し、光増幅器からの光を透過するバンドパスフィルタとを備える外部共振器を共振する共振光のうち前記バンドパスフィルタを透過して光増幅器から外部共振器の外部に出力される透過光の光強度を検知し、共振光のうちバンドパスフィルタによって反射され、透過光に対して逆相の関係にある反射光の光強度を検知し、透過光または反射光における所定の波長の光強度に変化が観察されたとき、当該変化の前後における透過光の光強度および反射光の光強度の増減が逆であるか否かを判定し、透過光の光強度および反射光の光強度の増減が逆であると判定された場合に、共振波長が所定の値になるようにバンドパスフィルタの透過特性を制御し、透過光の光強度および反射光の光強度の増減が同じであると判定された場合に、光出力手段の出力が所望の値になるように光増幅器を制御することを特徴とするものである。

本発明に係る光学装置の制御方法においては、光出力手段により光が出力され、波長光学部品を透過した光は所定の波長を有するようになり、波長光学部品を透過した透過光および波長光学部品より反射された反射光の光強度が検知される。また、透過光の光強度の増減と反射光の光強度の増減とが逆であれば、光出力手段により出力される光の波長と波長光学部品の透過波長との相対関係が変化していると判定される。したがって、波長光学部品の透過波長および光出力手段により出力される光の波長のいずれか一方または両方が変化しているのか否かを判定することができる。なお、本発明に係る光学装置の制御方法においては、上記の各動作は必ずしも順番になされるものではない。したがって、上記の各動作は、同時になされてもよいし、ランダムになされてもよい。

本発明に係るレーザ装置の制御方法は、出力が制御可能である光増幅器により光が増幅され、光増幅器からの光が、所定の波長について透過性を有し透過波長が制御可能であるバンドパスフィルタを透過しつつ光増幅器とミラーとの間で共振し、共振する共振光のうちバンドパスフィルタを透過して光増幅器から外部に出力される透過光の光強度を検知し、バンドパスフィルタにより反射され、透過光に対して逆相の関係にある反射光の光強度を検知し、透過光または反射光における所定の波長の光強度に変化が観察されたとき、当該変化の前後における透過光の光強度および反射光の光強度の増減が逆であるか否かを判定し、透過光の光強度および反射光の光強度の増減が逆であると判定された場合に、共振波長が所定の値になるようにバンドパスフィルタの透過特性を制御し、透過光の光強度および反射光の光強度の増減が同じであると判定された場合に、光増幅器の出力が所望の値になるように光増幅器を制御することを特徴とするものである。

本発明に係るレーザ装置の制御方法においては、光増幅器により光が出力され、光増幅器およびミラーにより光が共振し、波長光学部品を透過した光は所定の波長を有するようになり、波長光学部品を透過した透過光および波長光学部品より反射された反射光の光強度が検知される。また、透過光の光強度の増減と反射光の光強度の増減とが逆であれば、光増幅器からの光の波長と波長光学部品の透過波長との相対関係が変化していると判定される。したがって、波長光学部品の透過波長および光増幅器からの光の波長のいずれか一方または両方が変化しているのか否かを判定することができる。なお、本発明に係るレーザ装置の制御方法においては、上記の各動作は必ずしも順番になされるものではない。したがって、上記の各動作は、同時になされてもよいし、ランダムになされてもよい。

本発明によれば、波長光学部品の透過波長および入射光の波長のいずれか一方または両方が変化しているのか否かを判定することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、第１実施例に係るレーザ装置１００の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、レーザ装置１００は、レーザモジュール１０および制御部８を備える。レーザモジュール１０は、外部共振器２０、ビームスプリッタ４、光検知素子５，６、温度制御装置７を備える。外部共振器２０は、半導体光増幅器１、エタロン２およびミラー３を備える。エタロン２およびミラー３は、半導体光増幅器１の後方に順に配置されている。ビームスプリッタ４は、半導体光増幅器１の前方に配置されている。

半導体光増幅器１は、所定の有効波長帯域を有する入力光にゲインを与えてレーザ光を出力する。半導体光増幅器１の前部にはミラーが設けられている。それにより、半導体光増幅器１により出力されたレーザ光は半導体光増幅器１のミラーにより反射され、半導体光増幅器１の後部からエタロン２の前面に対して射出される。なお、半導体光増幅器１からの出力光強度および出力光波長は、制御部８から与えられる電気信号に応じて変化する。また、半導体光増幅器１からの出力光波長が変化することによって、外部共振器２０の縦モードが変化する。

エタロン２は、所定の波長周期で光を透過するバンドパスフィルタからなる。それにより、エタロン２の前面に入射された光は、所定の周期の波長ピークを有する光となってエタロン２の後面からミラー３に対して射出される。以下、エタロン２が透過光に与える波長ピークのことをエタロンピークと呼ぶ。エタロン２は、半導体光増幅器１からの光に対して傾斜している。

本実施例においては、例えば、与えられる電気信号に応じてエタロンピークが変化するエタロンを用いることができる。この場合、エタロン２のエタロンピークは、制御部８から与えられる電気信号により制御することができる。

ミラー３は、入射光を反射する。ミラー３は、入射光を全部反射する全反射ミラーであってもよいし、所定の波長範囲の光を反射する一部反射ミラーであってよい。ミラー３が一部反射ミラーであれば、光学装置１００の波長選択精度が向上する。ミラー３は、半導体光増幅器１からの光に対して垂直面をなす。

ミラー３によって反射された光は、エタロン２の後面に入射される。ミラー３とエタロン２とが非平行であることから、エタロン２の後面に入射された光は、エタロン２を透過する光とエタロン２の後面により反射される光とに分割される。光検知素子６は、エタロン２の後面により反射された光の光路上に配置されている。光検知素子６は、エタロン２の後面により反射された光の光強度を検知する。

外部共振器２０を共振した光は、半導体光増幅器１の前部からビームスプリッタ４に対して射出される。ビームスプリッタ４は、外部に出力する光と光検知素子５に与える光とに入射光を分割する。光検知素子５は、ビームスプリッタ４から与えられる光の光強度を検知する。

半導体光増幅器１、エタロン２、ミラー３、ビームスプリッタ４および光検知素子５，６は、温度制御装置７上に搭載されている。温度制御装置７は、制御部８の指示に従って、半導体光増幅器１、エタロン２、ミラー３、ビームスプリッタ４および光検知素子５，６の温度を調整する。それにより、レーザ装置１００から出力される出力光の波長が安定化する。特に、エタロン２の温度を制御することにより、エタロン２のエタロンピークを制御することができる。

制御部８は、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）等からなり、光検知素子５，６の検知結果に基づいて半導体光増幅器１、エタロン２および温度制御装置７を制御する。

以上のことから、本実施例に係るレーザ装置１００においては、光検知素子６はエタロン２によって反射される反射光の光強度を検知し、光検知素子５はエタロン２を透過する透過光の光強度を検知する。

本実施例においては、光検知素子６は、ミラー３側からエタロン２に入射した光の反射光の光強度を検知している。この場合、光検知素子６は、半導体光増幅器１の温度上昇の影響を受けにくい。したがって、光検知素子６による光強度の検知精度が向上する。

図２は、エタロン２を透過した透過光およびエタロン２によって反射された反射光の光強度を説明する図である。図２（ａ）〜図２（ｄ）の横軸は波長を示し、図２（ａ）および図２（ｃ）の縦軸はエタロン２を透過した透過光の光強度を示し、図２（ｂ）および図２（ｄ）の縦軸はエタロン２によって反射された反射光の光強度を示す。

図２（ａ）に示すように、エタロン２を透過した透過光は、周期的な波長ピークを有する。また、半導体光増幅器１の出力光強度が一定であればエタロン２を透過した透過光強度とエタロン２によって反射された反射光強度との和は一定である。したがって、図２（ｂ）に示すように、エタロン２によって反射された反射光は、周期的な波長ディップを有する。ここで、エタロン２のエタロンピークから長波長側に光強度が低下する途中の波長を波長λ１とする。

次に、エタロン２のエタロンピークの波長が変化する場合を説明する。図２（ａ）に示すように、エタロン２のエタロンピークが長波長側に移動すると、エタロン２を透過する透過光の波長λ１における光強度は増大する。また、図２（ｂ）に示すように、エタロン２のエタロンピークが長波長側に移動すると、エタロン２により反射される反射光の波長λ１における光強度は減少する。したがって、外部共振器２０内の共振波長が一定でエタロン２のエタロンピークの波長が変化する場合、光検知素子５が検知する光強度の増減と光検知素子６が検知する光強度の増減とは逆になる。

次いで、半導体光増幅器１の出力光強度が変化する場合を説明する。図２（ｃ）に示すように、半導体光増幅器１の出力光強度が増大すると、エタロン２を透過する透過光の光強度も増大する。また、図２（ｄ）に示すように、半導体光増幅器１の出力光強度が増大すると、エタロン２により反射される反射光の光強度も増大する。一方、半導体光増幅器１の出力光強度が低下すると、エタロン２を透過する透過光の光強度およびエタロン２により反射される反射光の光強度はいずれも低下する。したがって、半導体光増幅器１の出力光強度が変化する場合、光検知素子５が検知する光強度の増減と光検知素子６が検知する光強度の増減とは同じになる。

次に、外部共振器２０内の共振波長が変化する場合を説明する。図３は、外部共振器２０内の共振波長の変化を説明するための図である。図３（ａ）および図３（ｂ）の横軸は波長を示し、図３（ａ）および図３（ｂ）の縦軸は外部共振器２０の共振光の光強度を示す。

ミラー３と半導体光増幅器１との間にエタロン２が配置されていることから、外部共振器２０において共振する光の光強度は、エタロン２のエタロンピークおよび外部共振器２０の縦モードの合成ピークの光強度になる。ここで、エタロン２のエタロンピークから長波長側に光強度が低下する途中の波長を波長λ２とし、波長λ２よりも長波長側の波長を波長λ３とする。

外部共振器２０内の共振波長がλ２からλ３に変化する場合を考える。図３（ａ）に示すように、外部共振器２０内の共振波長がλ２からλ３に変化すると、エタロン２を透過する透過光の光強度は減少する。また、図３（ｂ）に示すように、外部共振器２０内の共振波長がλ２からλ３に変化すると、エタロン２により反射される反射光の光強度は増大する。したがって、エタロン２のエタロンピークが一定で外部共振器２０内の共振波長が変化する場合、光検知素子５が検知する光強度の増減と光検知素子６が検知する光強度の増減とは逆になる。

以上のことから、エタロン２のエタロンピークまたは外部共振器２０内の共振波長が変化すれば、光検知素子５が検知する光強度の増減と光検知素子６が検知する光強度の増減とは逆になる。この場合、光検知素子５，６が検知する光強度の増減量に基づいて、エタロン２のエタロンピークまたは外部共振器２０の縦モードの波長変化量を計算することができる。また、エタロン２のエタロンピークおよび外部共振器２０内の共振波長の両方が変化する場合においても、光検知素子５，６が検知する光強度の増減量に基づいて、エタロン２のエタロンピークと外部共振器２０内の共振波長との相対的な変化量を計算することができる。

上記変化量に基づいて、エタロン２または外部共振器２０内の共振波長を制御することにより、レーザ装置１００の出力光の波長を制御することができる。以下、制御部８がレーザ装置１００の出力光の波長を制御する方法について説明する。

図４は、制御部８がレーザ装置１００の出力光の波長を制御するためのフローチャートを示す図である。図４に示すように、制御部８は、まず、エタロン２を透過する透過光の光強度が変化したか否かを判定する（ステップＳ１）。この場合、制御部８は、光検知素子５が検知する光強度の変化に基づいて判定する。

ステップＳ１においてエタロン２を透過する透過光の光強度が変化したと判定された場合、制御部８は、エタロン２によって反射される反射光の光強度の増減とエタロン２を透過する透過光の光強度の増減とが同じであるか否かを判定する（ステップＳ２）。この場合、制御部８は、光検知素子５，６が検知する光強度の変化に基づいて判定する。

ステップＳ２においてエタロン２によって反射される反射光の光強度の増減とエタロン２を透過する透過光の光強度の増減とが同じであると判定されなかった場合、制御部８は、エタロン２のエタロンピークと外部共振器２０内の共振波長との相対的な変化量を計算する（ステップＳ３）。この場合、制御部８は、光検知素子５，６が検知する光強度の増減量に基づいて計算する。

次に、制御部８は、ステップＳ３における計算結果に基づいて、エタロン２のエタロンピークを制御する（ステップＳ４）。この場合、制御部８は、外部共振器２０内の共振波長が一定になるように半導体光増幅器１を制御しつつ、レーザ装置１００からの出力光の波長が所望の波長になるようにエタロン２を制御する。以上により、制御部８は、動作を終了する。

ステップＳ１においてエタロン２を透過する透過光の光強度が変化したと判定されなかった場合、制御部８は動作を終了する。また、ステップＳ２においてエタロン２によって反射される反射光の光強度の増減とエタロン２を透過する透過光の光強度の増減とが同じであると判定された場合、制御部８は、半導体光増幅器１の出力を制御する（ステップＳ５）。この場合、制御部８は、半導体光増幅器１の出力が所望の値になるように半導体光増幅器１を制御する。

以上のことから、制御部８は、光検知素子５が検知する光強度の増減と光検知素子６が検知する光強度の増減とが逆であればエタロン２のエタロンピークの波長または外部共振器２０内の共振波長が変化していると判定し、光検知素子５が検知する光強度の増減と光検知素子６が検知する光強度の増減とが同一であれば半導体光増幅器１の出力光強度が変化していると判定する。したがって、本実施例に係るレーザ装置１００を用いることにより、エタロン２のエタロンピークの波長または外部共振器２０内の共振波長が変化しているのか否かを判定することができる。

なお、ステップＳ１においてエタロン２を透過する透過光の光強度が変化したか否かが判定されているが、エタロン２によって反射される反射光の光強度が変化したか否かが判定されてもよい。また、制御部８は、ステップＳ４において、エタロン２のエタロンピークが一定になるようにエタロン２を制御しつつ、レーザ装置１００からの出力光の波長が所望の波長になるように半導体光増幅器１を制御してもよい。

また、制御部８は、光検知素子５が検知する光強度と光検知素子６が検知する光強度との比によって、光検知素子５，６が検知する光強度の増減を判断することもできる。この場合、制御部８が用いるパラメータが減少することになる。したがって、制御部８の計算手順が簡略化される。

さらに、制御部８は、ステップＳ４において、光検知素子５が検知する光強度と光検知素子６が検知する光強度との比が所定の値で一定になるようにエタロン２または半導体光増幅器１を制御してもよい。この場合、制御部８の計算手順が簡略化される。また、常にステップＳ２の動作を行いつつエタロン２または半導体光増幅器１を制御することによって、レーザ装置１００からの出力光の波長を確実に所望の波長に制御することができる。

ここで、エタロン等の波長光学部品が相対的に高い透過性を有する波長は、波長光学部品の温度変化等の外部要因によって変動する。これは、波長光学部品の透過性が波長光学部品の温度によって変化するためである。したがって、波長光学部品が相対的に高い透過性を有する波長を所定の波長に維持するためには、所定の波長を波長光学部品から出力させた後、その波長が所定の波長に維持されるように波長光学部品の透過性を一定に維持する必要がある。本実施例においては、制御部８は、エタロン２のエタロンピークの波長変化量に基づいて、エタロン２および温度制御装置７を制御することができる。したがって、光学装置１００の出力光を所定の波長に維持することができる。

なお、本実施例においては波長光学部品としてエタロンを用いているが、フィルタ、透過性ミラー、プリズム等の他の波長光学部品を用いることもできる。

また、本実施例においては、エタロン２が波長光学部品に相当し、光検知素子５が第１の光検知手段に相当し、光検知素子６が第２の光検知手段に相当し、制御部８が判定手段、計算手段および制御手段に相当し、温度制御装置７が温度制御手段に相当し、半導体光増幅器１が光増幅器に相当し、制御部８が温度制御手段、電気信号制御手段、制御手段または制御装置に相当する。

図５は、第２実施例に係るレーザ装置１００ａの全体構成を示す模式図である。レーザ装置１００ａが図１のレーザ装置１００と異なる点は、ビームスプリッタ４がない点、ミラー３の代わりに光透過性ミラー９が配置されている点および光検知素子６がミラー９の後方に配置されている点である。

光透過性ミラー９は、入射光の一部を透過する。それにより、光透過性ミラー９に入射された光の一部は光検知素子６に与えられる。したがって、光検知素子６はエタロン２の透過光を検知する。なお、光透過性ミラー９は、所定の膜厚の誘電体膜を組み合わせることにより形成することができる。

本実施例に係るレーザ装置１００ａにおいては、エタロン２の透過光およびエタロン２による反射光の光強度を検知していることから、エタロン２を透過する透過光の波長が変化しているのか否かを判定することができる。

図６は、第３実施例に係るレーザ装置１００ｂの全体構成を示す模式図である。レーザ装置１００ｂが図１のレーザ装置１００と異なる点は、光検知素子６がエタロン２の前面により反射される光の光路上に配置されている点である。

本実施例に係るレーザ装置１００ｂにおいては、エタロン２の透過光およびエタロン２による反射光の光強度を検知していることから、エタロン２を透過する透過光の波長が変化しているのか否かを判定することができる。

本実施例においては、光検知素子６は、半導体光増幅器１側からエタロン２に入射した光の反射光の光強度を検知している。半導体光増幅器１側からエタロン２に入射した光の反射光の光強度は、ミラー３側からエタロン２に入射した光の反射光の光強度に比較して大きくなる。これは、半導体光増幅器１からエタロン２に入射した光の反射光の光強度は、ミラー３からエタロン２に入射した光の反射光の光強度に比較してエタロン２およびミラー３の透過率分減衰するからである。したがって、光検知素子６は、エタロン２による反射光の光強度の検知を確実に行うことができる。

なお、本実施例においては光検知素子６が半導体光増幅器１の温度変化の影響を受けやすくなるが、半導体光増幅器１の温度変化およびエタロン２による反射光の光強度を鑑みて、より正確にエタロン２による反射光の光強度の検知を行うことができるように光検知素子６を配置することができる。

図７は、第４実施例に係るレーザ装置１００ｃの全体構成を示す模式図である。レーザ装置１００ｃが図１のレーザ装置１００と異なる点は、ビームスプリッタ４がない点、ミラー３の代わりに光透過性ミラー９が配置されている点、光検知素子６がミラー９の後方に配置されている点および光検知素子５がエタロン２の前面により反射される光の光路上に配置されている点である。

本実施例に係るレーザ装置１００ｃにおいては、エタロン２の透過光およびエタロン２による反射光の光強度を検知していることから、エタロン２を透過する透過光の波長が変化しているのか否かを判定することができる。

図８は、第５実施例に係る光学装置２００の全体構成を示す模式図である。図８に示すように、光学装置２００は、エタロン２０２、光検知素子２０３，２０４および制御部２０５を含む。

本実施例においては、出力波長および出力強度が制御可能な光源２０１を用いている。エタロン２０２は、図１のエタロン２と同様のエタロンを用いることができる。それにより、外部の光源２０１からエタロン２０２の前面に入射された光は、所定の周期の波長ピークを有する光となってエタロン２０２の後面からミラー２０３に対して射出される。エタロン２０２は、光源２０１からの光に対して傾斜している。

ミラー２０３とエタロン２０２とが非平行であることから、光源２０１からエタロン２０２の前面に入射された光は、エタロン２０２を透過する光とエタロン２の前面により反射される光とに分割される。

光検知素子２０３は、エタロン２０２を透過する透過光の光路上に配置されている。したがって、エタロン２０２を透過した透過光の光強度を検知する。光検知素子２０４は、エタロン２０２の前面により反射される反射光の光路上に配置されている。したがって、光検知素子２０４は、エタロン２０２の前面により反射された反射光の光強度を検知する。

制御部２０５は、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）等からなり、光検知素子２０３，２０４の検知結果に基づいて光源２０１、エタロン２０２を制御する。

以上のことから、本実施例に係る光学装置２００においては、光検知素子２０４はエタロン２０２によって反射される反射光の光強度を検知し、光検知素子２０３はエタロン２０２を透過する透過光の光強度を検知する。

制御部２０５は、図１の制御部８と同様に、光検知素子２０３が検知する光強度の増減と光検知素子２０４が検知する光強度の増減とが逆であればエタロン２０２のエタロンピークの波長または光源２０１からの光の波長が変化していると判定し、光検知素子２０３が検知する光強度の増減と光検知素子２０４が検知する光強度の増減とが同一であれば光源２０１の出力光強度が変化していると判定する。したがって、本実施例に係る光学装置２００を用いることにより、エタロン２０２のエタロンピークの波長または光源２０１の波長が変化しているのか否かを判定することができる。

なお、本実施例においては波長光学部品としてエタロンを用いているが、フィルタ、透過性ミラー、プリズム等の他の波長光学部品を用いることもできる。

本実施例においては、エタロン２０２が波長光学部品に相当し、光検知素子２０３が第１の光検知手段に相当し、光検知素子２０４が第２の光検知手段に相当し、制御部２０５が判定手段および計算手段に相当する。

第１実施例に係るレーザ装置の全体構成を示す模式図である。 エタロンを透過した透過光およびエタロンによって反射された反射光の光強度を説明する図である。 外部共振器の縦モードの変化を説明するための図である。 制御部がレーザ装置の出力光の波長を制御するためのフローチャートを示す図である。 第２実施例に係るレーザ装置の全体構成を示す模式図である。 第３実施例に係るレーザ装置の全体構成を示す模式図である。 第４実施例に係るレーザ装置の全体構成を示す模式図である。 第５実施例に係る光学装置の全体構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 半導体光増幅器
２，２０２ エタロン
３ ミラー
４ ビームスプリッタ
５，６，２０３，２０４ 光検知素子
７ 温度制御装置
８，２０５ 制御部
９ 光透過性ミラー
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ レーザ装置
２００ 光学装置
２０１ 光源

Claims (6)

1. 光増幅器と、前記光増幅器からの光を反射するミラーと、前記光増幅器と前記ミラーとの間に配置され、所定の波長について透過性を有し、前記光増幅器からの光を透過するバンドパスフィルタとを備える外部共振器と、
   前記外部共振器を共振する共振光のうち前記バンドパスフィルタを透過して前記光増幅器から前記外部共振器の外部に出力される透過光の光強度を検知する第１の光検知手段と、
   前記共振光のうち前記バンドパスフィルタによって前記光増幅器側に反射され、前記透過光に対して逆相の関係にある反射光の光強度を検知する第２の光検知手段と、
   前記透過光または前記反射光における所定の波長の光強度に変化が観察されたとき、当該変化の前後における前記第１の光検知手段および前記第２の光検知手段が検知する光強度の増減が逆であるか否かを判定する判定手段と、
   前記第１の光検知手段および前記第２の光検知手段が検知する光強度の増減が逆であると判定された場合に、共振波長が所定の値になるように前記バンドパスフィルタの透過特性を制御し、前記第１の光検知手段および前記第２の光検知手段が検知する光強度の増減が同じであると判定された場合に、前記光増幅器の出力が所望の値になるように前記光増幅器を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするレーザ装置。
2. 光増幅器と、前記光増幅器からの光を反射するミラーと、前記光増幅器と前記ミラーとの間に配置され、所定の波長について透過性を有し、前記光増幅器からの光を透過するバンドパスフィルタとを備える外部共振器と、
   前記外部共振器を共振する共振光のうち前記バンドパスフィルタを透過して前記光増幅器から前記外部共振器の外部に出力される透過光の光強度を検知する第１の光検知手段と、
   前記共振光のうち前記バンドパスフィルタによって前記ミラー側に反射され、前記透過光に対して逆相の関係にある反射光の光強度を検知する第２の光検知手段と、
   前記透過光または前記反射光における所定の波長の光強度に変化が観察されたとき、当該変化の前後における前記第１の光検知手段および前記第２の光検知手段が検知する光強度の増減が逆であるか否かを判定する判定手段と、
   前記第１の光検知手段および前記第２の光検知手段が検知する光強度の増減が逆であると判定された場合に、共振波長が所定の値になるように前記バンドパスフィルタの透過特性を制御し、前記第１の光検知手段および前記第２の光検知手段が検知する光強度の増減が同じであると判定された場合に、前記光増幅器の出力が所望の値になるように前記光増幅器を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするレーザ装置。
3. 前記バンドパスフィルタの温度を制御する温度制御装置をさらに備え、
   前記バンドパスフィルタの透過波長は、前記バンドパスフィルタの温度によって変化することを特徴とする請求項１または２記載のレーザ装置。
4. 前記透過波長は、前記バンドパスフィルタに与えられる電気信号によって制御可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ装置。
5. 光増幅器と、前記光増幅器からの光を反射するミラーと、前記光増幅器と前記ミラーとの間に配置され、所定の波長について透過性を有し、前記光増幅器からの光を透過するバンドパスフィルタとを備える外部共振器を共振する共振光のうち前記バンドパスフィルタを透過して前記光増幅器から前記外部共振器の外部に出力される透過光の光強度を検知し、
   前記共振光のうち前記バンドパスフィルタによって反射され、前記透過光に対して逆相の関係にある反射光の光強度を検知し、
   前記透過光または前記反射光における所定の波長の光強度に変化が観察されたとき、当該変化の前後における前記透過光の光強度および前記反射光の光強度の増減が逆であるか否かを判定し、
   前記透過光の光強度および前記反射光の光強度の増減が逆であると判定された場合に、共振波長が所定の値になるように前記バンドパスフィルタの透過特性を制御し、前記透過光の光強度および前記反射光の光強度の増減が同じであると判定された場合に、光出力手段の出力が所望の値になるように前記光増幅器を制御することを特徴とする光学装置の制御方法。
6. 出力が制御可能である光増幅器により光が増幅され、
   前記光増幅器からの光が、所定の波長について透過性を有し透過波長が制御可能であるバンドパスフィルタを透過しつつ前記光増幅器とミラーとの間で共振し、
   前記共振する共振光のうち前記バンドパスフィルタを透過して前記光増幅器から外部に出力される透過光の光強度を検知し、
   前記バンドパスフィルタにより反射され、前記透過光に対して逆相の関係にある反射光の光強度を検知し、
   前記透過光または前記反射光における所定の波長の光強度に変化が観察されたとき、当該変化の前後における前記透過光の光強度および前記反射光の光強度の増減が逆であるか否かを判定し、
   前記透過光の光強度および前記反射光の光強度の増減が逆であると判定された場合に、共振波長が所定の値になるように前記バンドパスフィルタの透過特性を制御し、前記透過光の光強度および前記反射光の光強度の増減が同じであると判定された場合に、前記光増幅器の出力が所望の値になるように前記光増幅器を制御することを特徴とするレーザ装置の制御方法。

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