JP6928288B2 - 光源装置 - Google Patents
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Description
しかし、仮に外部共振におけるモードホップが生じた場合には、縦モード間隔が大きいので可干渉性の低下が大きくなり、ホログラム記録再生に適用することが困難になる。これに対処するため、モードホップの要因となるレーザ光源の温度上昇を抑制するため、冷却装置等を備えた場合には、光源装置の大きさが大きくなる問題も生じる。
Δλexternal = λ2/(2×nexternal×L2)
で表され、前記外部共振器は、λ=405nm、nexternal=1.0としたとき、縦モード間隔Δλexternalが3.2pm以下となるような長さL2を有する。
(本発明の実施形態に係る光源装置)
はじめに、図1から図4を参照ながら、本発明の実施形態に係る光源装置の説明を行う。図1は、本発明の第1の実施形態に係る光源装置を模式的に示す図であり、図2は、本発明の第2の実施形態に係る光源装置を模式的に示す図であり、図3は、本発明の第3の実施形態に係る光源装置を模式的に示す図であり、図4は、本発明の第4の実施形態に係る光源装置を模式的に示す図である。
例えば、図5Aに示す回折格子6では、0次の透過光(レーザの出射光の78%)が光源装置2の出力光となり、1次の反射光(レーザの出射光の20%)がレーザ光源4に戻る。
以上のように、図1〜図4に示す光源装置2は、回折格子6の角度を連続的に変更できる回転機構20を備えているので、回折格子6で選択する光の波長を連続的に変えることができる。
回折格子6は、回転機構20がニュートラルポジションを取る基準位置において、レーザ光源2からの光の入射角が45度となるように配置されている。ただし、これに限られるものではなく、用途に応じて、その他の任意の入射角になるようにすることもできる。
以上のような光源装置2における反射ミラーの配置及び光の進み方について、図1から図4を参照しながら以下に説明する。レーザ光源4から出射された光の進む方向を実線の矢印で示し、回折格子6を透過した光源装置2の出力光の進む方向を太い破線の矢印で示し、光源装置2へ戻る方向の光の進む方向を細い破線の矢印で示す。その他の微細な光(例えば、図5Aに示す1次透過光や0次反射光)の進む方向の記載は省略する。
図1から明らかなように、第1の反射ミラー8aから反射した光が回折格子6への入射光となり、レーザ光源4からの出射光は、回折格子6への入射光の光路に対して、回転軸24側から第1の反射ミラー8aに入射するようになっている。別の表現をすれば、レーザ光源4からの出射光の光路は、図面で上下方向にアーム22が伸びた回転機構20の横に並んで配置されている。
図2から明らかなように、第1の反射ミラー8aから反射した光が回折格子6への入射光となり、レーザ光源4からの出射光(特に、第2の反射ミラー8bの反射光)は、回折格子6への入射光の光路に対して、回転軸24側から第1の反射ミラー8aに入射するようになっている。別の表現をすれば、レーザ光源4からの出射光(特に、第2の反射ミラー8bの反射光)の光路は、図面で上下方向にアーム22が伸びた回転機構20の横に並んで配置されている。
回折格子6に入射した光は一部が反射されて、この回折格子6からの戻り光(例えば、図5BのR−1で示す1次反射光)が、図面斜め左上側へ進み、更なる反射ミラー30に入射する。そして光は、更なる反射ミラー30で反射されて、図面斜め右下側へ進み、回折格子6に入射する。
図3から明らかなように、第1の反射ミラー8aから反射した光が回折格子6への入射光となり、レーザ光源4からの出射光は、回折格子6への入射光の光路に対して、回転軸24側から反射ミラー8に入射するようになっている。別の表現をすれば、レーザ光源4からの出射光の光路は、図面で上下方向にアーム22が伸びた回転機構20の横に並んで配置されている。
図4から明らかなように、第1の反射ミラー8aから反射した光が回折格子6への入射光となり、レーザ光源4からの出射光(特に、第2の反射ミラー8bの反射光)は、回折格子6への入射光の光路に対して、回転軸24側から第1の反射ミラー8aに入射するようになっている。別の表現をすれば、レーザ光源4からの出射光(特に、第2の反射ミラー8bの反射光)の光路は、図面で上下方向にアーム22が伸びた回転機構20の横に並んで配置されている。
(a)光学的な取り扱いが容易であり、
(b)反射による損失がないので、出力光の取り出し効率が高く、
(c)入射角度によるビーム径が変化する虞もない。
なお、さらなる別の形態として、透過型の回折格子にかえて、反射型の回折格子を用いることもできる。
内部共振または外部共振において、光伝播方向の電磁界のモードを縦モードと称し、隣接する縦モードの波長間隔を縦モード間隔と称する。外部共振器型レーザ光源装置において、単一の波長で発振するシングルモード出力を実現するため、従来は、外部共振における縦モード間隔を広げて、マルチーモ−ド出力を抑制するようにしていた。しかし、仮にモードホップが生じた場合には、縦モード間隔が大きいので可干渉性の低下が大きくなり、ホログラム記録再生に適用することが困難になるという問題があった。
一方、十分に縦モード間隔を狭めるため、レーザ光源及び回折格子の間の光路を伸ばすことが考えられるが、レーザ光源及び回折格子の間の光路を伸ばすことにより、同様に光源装置の大きさが大きくなる問題が生じる。
よって、光源装置の寸法増大を抑制しながら、ホログラム記録再生に適用可能な光を安定して出力可能なコンパクトな光源装置を提供することができる。
レーザ光源からの光が回折格子6に入射すると、1次反射光R−1が入射方向に対して180度反対向きに反射される。ここでは、入射した光強度を100%とすると、1次反射光R−1の光強度は20%になっている。この1次反射光R−1がレーザ光源に戻り、外部共振に用いられる。
レーザ光源からの光が回折格子6に入射すると、0次透過光T0が出射方向に透過し、この0次透過光T0と1次反射光R−1が、光源装置2の出力光となる。回折格子6に入射した光の強度を100%とすると、0次透過光T0と1次反射光R−1の光強度は78+20=98%になっている。
図5Aの場合では、1次反射光R−1が入射方向に対して180度反対向きに反射されるが、図5Bの場合には、回折格子6の面の法線方向に反射される点で異なる。法線方向に反射された1次反射光R−1は、リットマン型のための更なる反射ミラー30により180度反対向きに反射され、再び回折格子6に入射する。そして、光は、回折格子6により、レーザ光源からの光の入射方向に対して180度反対向きに反射される。この光がレーザ光源に戻り、外部共振に用いられる。
次に、図6を参照しながら、第1の反射ミラー8aに入射する光の光路が、回転機構20の回転軸24と回折格子6の入射光の入射点とを結ぶ線とのなす角度について説明する。
次に、モードホップしたときの光源装置の出力光の可干渉性の変化について、図7(図7A、7B)から図12を参照しながら詳細に説明する。特に、本発明に係る外部共振器型レーザ光源装置における出力光の可干渉性について、従来の外部共振器型レーザ光源装置における出力光の可干渉性と比較しながら説明する。
図7Aには、内部共振した光の一部をレーザ光として出射するレーザ光源4と、レーザ光源4からの出射光の一部を透過する回折格子6とを備え、回折格子6からの戻り光がレーザ光源4に入射して外部共振し、回折格子6から透過した光が出力光となる外部共振器型レーザ光源装置2が示されている。
従来の光源装置に関する図9Aにおいて、上図に示すように、外部共振器のモードホップが生じた場合には、下図に示すように、光強度がほぼゼロになる谷点が現れず、全体として山形のグラフ形状となる。よって、干渉縞が形成されておらず、ホログラム記録再生に適用できない。
なお、レーザ光源(内部共振器)においてモードホップが生じた場合には、CRが大きく低下し、ホログラム記録再生に適用できない。
この外部共振における波長範囲として、400nm以上410nm以下であることを例示することができるが、これに限られるものではない。
4 レーザ光源
6 回折格子
8a 第1の反射ミラー
8b 第2の反射ミラー
10 コリメートレンズ
20 回転機構
22 アーム
24 回転軸
30 更なる反射ミラー
Claims (7)
- レーザ光を発するレーザ光源と、
前記レーザ光源からの出射光の一部を透過する回折格子と、
を備え、
前記回折格子からの戻り光が前記レーザ光源に入射し、前記回折格子を透過した光が出力光となる外部共振器型レーザ光源装置であって、
前記レーザ光源と前記回折格子との間で構成される外部共振器の共振波長をλ、前記外部共振器の屈折率をnexternal、前記外部共振器の長さをL2とすると、前記外部共振器のモード間隔Δλexternalは、
Δλexternal = λ2/(2×nexternal×L2)
で表され、
前記外部共振器は、λ=405nm、nexternal=1.0としたとき、縦モード間隔Δλexternalが3.2pm以下となるような長さL2を有することを特徴とする外部共振器型レーザ光源装置。 - 回転軸を中心に前記回折格子を回転させる回転機構を備えることを特徴とする請求項1に記載の外部共振器型レーザ光源装置。
- 前記レーザ光源及び前記回折格子の間の光路上に、前記レーザ光源からの出射光を前記回折格子に向けて入射光として反射する第1の反射ミラーを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の外部共振器型レーザ光源装置。
- 前記レーザ光源及び前記第1の反射ミラーの間の光路上にコリメートレンズを備えることを特徴とする請求項3に記載の外部共振器型レーザ光源装置。
- 前記レーザ光源及び前記第1の反射ミラーの間の光路上に、第2の反射ミラーが備えられていることを特徴とする請求項3または4に記載の外部共振器型レーザ光源装置。
- 前記外部共振器型レーザ光源装置は、リトロー型である、請求項1から5の何れか1項に記載の外部共振器型レーザ光源装置。
- 前記回折格子から前記レーザ光源に入射する光は、1次回折光であり、前記出力光は、0次回折光であることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の外部共振器型レーザ光源装置。
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