JPH0413118A - 光波長変換器出力安定化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光波長変換器出力安定化装置に関し、特に、
光デイスク装置やレーザプリンタなどに好適する光波長
変換器出力安定化装置に関する。

［従来の技術］ 非線形光学材料の非線形光学効果を利用し、入射光とは
異なる波長の光を発生させることが知られている。その
うち、第２高調波を発生する第２高調波発生（Ｓｅｃｏ
ｎｄ　　ＨａｒｍｏｎｉｃＧｅｎｅ　ｒａ　ｔ　ｉ　ｏ
ｎ、すなわち、５ＨＧ）が最も利用されている。非線形
光学材料が第２高調波を発生する場合は、入射光である
基本波と第２高調波に対する屈折率が等しい方位が存在
し、その方向に入射すれば効率良く第２高調波を発生で
きる。これを屈折率整合と呼んでいる。従って、屈折率
整合の条件としては、入射光の基本波長と入射角度、そ
れと屈折率を変化させる温度が重要なパラメータとなる
。この場合、実用化にあたっては、±０．１℃程度の温
度制御が必要になるなどの問題点が上げられる。

最近、非線形光学材料に光導波路を形成し、その中に基
本波を閉じ込める光導波路形ＳＨＧが開発されてきてお
り、従来のバルク形では実現が困難な光波長変換の高効
率化や位相整合（屈折率整合を含む第２高調波発生条件
）可能な入射波の波長範囲の拡大などの特徴があるもの
が登場している。

特開昭６１−１８９３３は、非線形光学材料であるＫＮ
ｂＯ，にオブ酸カリウム）系の強誘電体結晶の光導波路
化に関わる発明であり、高効率の光波長変換を目的とし
たものである。

特開昭６１−１８９３４は、ＬｉＮｂ０ｉ（ニオブ酸リ
チウム）単結晶上に光導波路を形成したＳＨＧに関する
発明であり、高効率で温度安定性を良くして（±１０℃
程度の温度範囲で安定）実用性を高めたものである。具
体的な記述はないが、動作原理は次のように動作するも
のと考えられる。

すなわち、ＳＨＧ素子への光の入射角変化によって第２
高調波の発生効率は急激に変化し、その効率が最大とな
る最適な入射角は、温度が変われば変化する（屈折率が
変化するため）。光導波路内のグレーティングにより回
折されてＳＨＧ素子へ入射する光の入射角が温度変化に
よって変化する方向と、第２高調波の発生効率が最大と
なる入射角が温度によって変化する方向が同一であれば
温度安定性が得られることになる。

特開昭６１−５０１２２は、ＳＨＧ素子を利用した光ピ
ツクアップを提供するものである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記したように、ＳＨＧ素子を利用する場合には高精度
な温度制御が必要であるとか、温度安定性を向上した構
成とした場合（特開昭６ｌ−１８９３４）でも広範囲温
度での使用が難しい点や、ＳＨＧ素子への入射角度が温
度によって変化することになるので、出射光の出射角度
も温度によって変化し、光路長の長い光学系での適用が
難しいなどの問題点が予想される。

本発明はこのような課題に着目してなされたもので、そ
の目的とするところは、ＳＨＧ素子への入射角を温度に
よって変えるのではなく、ＳＨＧ素子への入射光の光量
及び波長を制御することによって良好な変換効率を確保
できる光波長変換器出力安定化装置を提供するものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を達成するために、本発明の光波長変換器出
力安定化装置は、光源と、非線形光学材料からなり前記
光源からの出射光を受けて第２高調波を発生する発生手
段と、この第２高調波の光量を検出する検出手段と、該
検出手段からの検出出力に基づいて前記発生手段へ供給
される前記光源からの出射光の光量及び波長を制御する
制御手段とを具備し、前記第２高調波の発生効率が最大
となるように前記光源からの出射光の光量及び波長を変
化させることによって補正するものである。

［作用コ 本発明においては、その出射光量すなわち出射パワーと
出射波長の各々が制御される光源（半導体レーザ）を用
いる。この光源からの出射光量及び出射波長は、第２高
調波発生手段からの第２高調波の光量に基づいて行われ
、第２高調波発生手段の変換効率を最大とする最適な入
射波長は温度変化によって変化するので、第２高調波の
パワーが最大となるように光源の発振波長が制御される
。

［実施例コ 以下、本発明の光波長変換器出力安定化装置の一実施例
について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の光波長変換器出力安定化装置を光磁
気ディスク装置用ピックアップに適用した場合の回路構
成図である。

図に示すように、ＳＨＧ素子７が波長可変形のレーザダ
イオード（ＬＤ）１の出射パワーを受けるように隣接し
て配設されている。ＬＤｌは、第４図に示すように、活
性層１０２、ＧａＡｓ層１００、電極１０１．１０３、
さらに回折格子１０７によって構成され、基本波パワー
制御信号入力と波長制御信号入力の２つの入力端子を有
する。

なお、波長可変形ＬＤについては、日経エレクトロニク
ス（１９８７年６月１５日号、Ｎｏ。

４２３．１４９乃至１６１ページ）に開示されている。

さらに、波長可変形ＬＤＩの出射パワーを一定にする目
的で、ＬＤＩの後方にパワー検出用フォトダイオード（
ＰＤ）２を設け、ｘｙｖ麦換（電流電圧変換）回路３、
位相補償回路４、ドライバ５によって構成されるＡＰＣ
（オートパワーコントロール）回路によってＡＰＣ制御
を行う。また、ループの途中に加算器６が設けられてお
り、目標値（基準電圧）Ｖ−ｔとの差動信号により波長
可変形ＬＤＩが駆動される。ここでは、基本波の出射パ
ワー検出にＬＤ後方側ＦＤを用いたが、ＰＤを波長可変
形ＬＤＩとＳＨＧ素子７との間に配設し、ＬＤの前方出
射パワーをビームスプリッタで分割して取り出してもよ
い。また、このＰＤを第５図に示すように、ＳＨＧ素子
７の後部に接合しても良い。なお、本実施例でのＳＨＧ
素子７の構造は第５図に示すとおりであり、参照番号１
０５はＬｉＮｂ０．基板であり、１０４は基板１０５表
面にイオン交換法によって形成された光導波路であり、
ＰｌはＳＨＧ素子７に入射される基本波、Ｐ２は基板１
０５中に出射される高調波である。

波長可変ＬＤＩから前方へ出射光した光ビームはＳＨＧ
素子７に入射され、ｓ２高調波が発生され、コリメータ
レンズ８によって平行光に変換される。第２高調波のみ
を取り出すために波長選択素子としての光学的フィルタ
９が設けられている。

光学的フィルタ９は例えば、ダイクロイックミラーで構
成される。さらに、フィルタ通過後の第２高調波ビーム
は第１のビームスプリッタ１０、第２のビームスプリッ
タ１１を通過して対物レンズ１２によって集光されて光
磁気ディスク面に微小スポットを形成する。光磁気ディ
スクからの反射光は再び対物レンズ１２で平行光に変換
されて、第２のビームスプリッタ１１によって反射され
、λ／２波長板１３とマイクロプリズム形偏光ビームス
プリッタ（ＰＢＳ）１４と光磁気信号検出用ＰＤ１５に
よって構成される差動光学系によって光磁気信号が検出
される。一方、光ディスクからの反射光は対物レンズ１
２、第２のビームスプリッタ１１を透過して第１のビー
ムスプリッタ１０で反射されて臨界角プリズム１６に入
射されその反射光がサーボエラー信号検出用ＰＤ１７で
受光される。なお、フォーカスエラー信号は臨界角方式
により、トラックエラー信号はプッシュプル方式により
各々検出される。

さらに、第２高調波先のパワーを検出する目的で第２ビ
ームスプリツタ１１に隣接して前方出射パワー検出用Ｐ
Ｄ１８が設けられている。ＰＤ１８の出力はＩ／Ｖ変換
器１９により電圧に変換され、乗算器２１に供給される
。乗算器２１はこの電圧と、外乱として加えられる正弦
波発生器２０の出力とを乗算して乗算結果を出力する。

さらに、ローパスフィルタ２２によってこの乗算結果か
らその直流成分が抽出される。加算器２３は、この直流
成分と、前記した正弦波発生器２０からの出力とを加算
する。この加算結果は位相補償回路２４においてサーボ
安定化のために位相補償されドライバ２５には位相補償
された信号が供給される。ドライバ２５からは波長制御
用信号が波長可変形しＤｌの波長制御用信号入力端子に
供給されてＬＤｌの出射光の波長が制御される。すなわ
ち、本発明においては、ＳＨＧ素子７の変換効率が最大
となるようにＬＤＩの波長を制御するループが形成され
ている。

さらに、Ｉ／Ｖ変換器１９からの出力は加算器２６にも
供給される。この出力は加算器２６において基準電圧Ｖ
１．．から減算され、この減算出力は位相補償回路４及
びドライバ５を介して基本波パワー制御信号として波長
可変形しＤｌの基本波パワー制御入力端子に供給される
。

以下に、上記した構成の動作についてさらに詳細に説明
する。波長可変形しＤｌの波長制御電流と発振波長の関
係の一例を第２図に示す。説明を簡単にするためにこの
特性を直線として考えて波長制御用電流Ｉを正弦波 １、−１゜＋ΔＩ　ｃｏｓωｔ（１） で駆動したとすれば、その発振波長λは、λ、−λ。−
Δλｃｏｓωｔ（２） となる。ＳＨＧ素子の入射基本波長対第２高調波出射パ
ワー特性は、温度をパラメータとしてその変換効率が最
大となる波長の値は異なるので、温度の違いによって第
３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３種類の特性が代表とし
て挙げられる。

第３図（ａ）において、波長λ。付近の特性をほぼ直線
とみなせば、（１）式に示す波長制御用電流印加時の第
２高調波出射パワーは、 ｐ、−ｐ、十ΔＰＩＣＯ５ωｔ　　　　　　（３）で表
される 第３図（ｂ）においては、折り返し特性であるから、駆
動信号の２倍で周期変動することから、（１）式に示す
波長制御用電流印加と記の第２高調波出射パワーは近似
的には、 Ｐ、−Ｐ、＋ΔＰ２ｃｏｓ２ωｔ　　　　　（４）で表
される。

同様に、第３図（Ｃ）においては、（３）式と同様に考
えられ、 ｐ、−ｐ、−ΔＰ３ｃｏｓｃ＋、＋ｔ　　　　　　（５
）で表現できる。

第３図（ａ）乃至（Ｃ）のそれぞれの状態での出射パワ
ーは（３）乃至（５）式で表されるが、第１図中の前方
出射パワー検出用ＰＤ１８には各出射パワーに比例した
電流が発生し、Ｉ／Ｖ変換される。第３図（ａ）、（ｂ
）、（ｃ）の各状態で発生するＩ／Ｖ変換後の電圧はそ
れぞれ、（ａ）の場合、 Ｖ、ｍＶ、＋ΔＶ、ｃｏｓωｔ　　　　　　（６）（ｂ
）の場合、 Ｖ、−Ｖ２＋ΔＶ２　ｃ　ｏ　ｓ　２ωｔ　　　　　（
７）（ｃ）の場合、 Ｖｅ−Ｖ、−ΔＶ３ｃｏｓωｔ（８） となる。第１図中では、上記電圧が乗算器２１によって
正弦波と掛は合わされので、その結果は、（ａ）の場合
、 （Ｖ、＋ΔＶ、ｃｏｓωｔ）　・ｃｏｓωｔ（ｂ）の場
合、 （Ｖ２＋ΔＶ２ｃｏｓ２ωｔ）・ｃｏｓωｔ（ｃ）の場
合、 （Ｖ３−ΔＶ３ｃｏｓωｔ）　　・ｃｏｓωｔΔＶ３ −ｍ−−＋Ｖ　３　ｃ　ｏ　Ｓ　（ＩＪ　を−ΔＶ３ｃ
ｏｓ２ωｔ　　　　　　（ＩＩ）となる。

さらに、上記乗算後にＬＰＦ２２にて直流成分を求めれ
ば、 （ａ）の場合、 （ｃ）の場合、 ΔＶ。

となる。この直流電圧によって波長可変形ＬＤＩの出射
光の波長が制御され、（ｂ）の場合は、第２高調波出力
パワーが最大の位置で保持され、それ以外の（ａ）、（
ｃ）の場合は、第り高調波出力パワーが最大となる位置
まで自動的にシフトされる。

さらに、本発明においては、波長によってＳＨＧ素子７
の変換効率が変わるので、前方出射パワー検出用ＰＤ１
８の出力を波長可変形ＬＤＩを駆動するためのＡＰＣ回
路の目標値（基準電圧）にフィードバックして波長可変
形ＬＤＩの基本波パワーを制御しており、一種の２重サ
ーボループを形成している。このことは、ディスク上に
８射されるパワーの安定化を一層向上している。

なお、上記した実施例では後方ＡＰＣ回路を用いている
が、この回路を除いても本発明の利点が損なわれるもの
ではない。また、前方ＡＰＣについても精密な制御が不
要であれば除いても良い。

さらに、本発明を光磁気ディスク装置用ピックアップに
適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定
されず、その他、種々様々な変形例が可能である。例え
ば、ＳＨＧ素子はファイバを用いたＳＨＧあるいはＫＤ
Ｐなどの材料によるバルク形でも良い。

［発明の効果］ 以上、詳述したように、本発明においては、ＳＨＧ素子
への入射角を温度制御によって変えるのではなく、入射
光の波長およびパワーを制御するので、安定した光波長
変換出力を提供することが可能となると共に最大の変換
効率が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図であり、第
２図は、波長制御用電流と発振波長との関係を示す特性
図であり、第３図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は第２高調波
出射パワーと波長との関係が温度変化によって変化する
状態を示した特性図であり、第４図は、ＳＨＧ素子の断
面図であり、第５図は波長変換素子の後部に接合された
ＰＤを示す図である。 １・・・波長可変形ＬＤ、２・・・後方出射パワー検出
用ＰＤ、３・・・Ｉ／Ｖ変換回路、４・・・位相補償回
路、５・・・ドライバ、６・・・加算器、７・・・ＳＨ
Ｇ素子、８・・・コリメータレンズ、９・・・フィルタ
、１０・・・第１のビームスプリッタ、１１・・・第２
のビームスプリッタ、１２・・・対物レンズ、１３・・
・λ／２波長板、１４・・・偏光ビームスプリッタ、１
５・・・光磁気信号検出用ＰＤ、１６・・・臨界角プリ
ズム、１７・・・サーボエラー信号検出用ＰＤ。 １８・・・前方出射パワー検出用ＦＤ、１９・・・Ｉ／
Ｖ変換回路、２０・・・正弦波発生器、２１・・・乗算
器、２２・・・ＬＰＦ、２Ｂ・・・加算器、２４・・・
位相補償回路、２５・・・ドライバ、２６・・・加算器
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源と、非線形光学材料からなり前記光源からの出射光
   を受けて第２高調波を発生する発生手段と、前記第２高
   調波の光量を検出する検出手段と、該検出手段からの検
   出出力に基づいて前記発生手段へ供給される前記光源か
   らの出射光の光量及び波長を制御する制御手段とを具備
   し、前記第２高調波の発生効率が最大となるように、前
   記光源からの出射光の光量及び波長を変化させることに
   よって補正することを特徴とする光波長変換器出力安定
   化装置。