JPH1041589A

JPH1041589A - 光源の発振波長安定化装置及び光源の高調波出力安定化装置とそれらを使用した光ディスクシステム

Info

Publication number: JPH1041589A
Application number: JP8305364A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kitaoka; 康夫北岡; Kiminori Mizuuchi; 公典水内; Kazuhisa Yamamoto; 和久山本; Makoto Kato; 誠加藤; Kenichi Nishiuchi; 健一西内
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 1998-02-13
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JP3334787B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体レーザの発振波長を波長変換素子の位
相整合波長に安定して整合・制御する装置を提供する。【解決手段】装置は、波長安定活性領域２及びＤＢＲ
領域３を有する半導体レーザ１と、発振波長を検出する
ための波長計５と、それらの各部を制御する３つの回路
系と、各回路系を制御するシステム制御部６と、から構
成される。第１の回路系は、半導体レーザ１の活性領域
２へ注入電流を制御するためのレーザ駆動部７である。
第２の回路系は、レーザの波長を検出するための波長検
出部９である。第３の回路系は、発振波長を所望の波長
に調整するためのＤＢＲ領域３への注入電流を制御する
ためのＤＢＲ駆動部８である。まず、ＤＢＲ電流を０〜
１００ｍＡまで可変して発振波長をスキャンする。この
とき、波長検出部から出力される信号を検出し、レーザ
光の波長が設定波長と一致するＤＢＲ電流をシステム制
御部６に記憶する。第２に、そのＤＢＲ電流よりも１０
ｍＡ低い電流までＤＢＲ電流を下げる。第３に、ＤＢＲ
領域３に記憶されたＤＢＲ電流を注入し、レーザ光の発
振波長を設定波長に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分布ブラッグ反射
（ＤＢＲ）領域を有する半導体レーザなどの光源のため
の発振波長安定化装置に関し、また、ＤＢＲ領域を有す
る半導体レーザと波長変換素子とから構成される短波長
光源のための高調波出力安定化装置に関する。さらに、
本発明は、それらを使用する光ディスクシステムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】波長７８０ｎｍ帯の近赤外半導体レーザ
や波長６７０ｎｍの赤色半導体レーザを用いた光ディス
クシステムの開発が、活発に行われている。光ディスク
の高密度化を実現するためには、小さなスポット形状を
再生することが望まれる。そのためには、集光レンズの
高ＮＡ（開口数）化や光源の短波長化が必要となる。短
波長化技術の一つとして、近赤外半導体レーザと擬似位
相整合（以下では、「ＱＰＭ」と記す）方式の分極反転
型導波路デバイス（例えば、山本、他：Ｏｐｔｉｃｓ
ＬｅｔｔｅｒｓＶｏ１．１６，Ｎｏ．１５，１１５６
（１９９１）を参照）とを用いた第２高調波発生（以下
では、「ＳＨＧ」と記す）技術がある。

【０００３】分極反転型導波路デバイスを用いたブルー
光源（ＳＨＧブルーレーザ）の概略構成図を、図１７に
示す。

【０００４】図１７において、２３は０．８５μｍ帯の
１００ｍＷ級ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲ（分布ブラッグ反射
型）半導体レーザ、２４はＮＡ＝０．５のコリメートレ
ンズ、２５はλ／２板（半波長板）、２６はＮＡ＝０．
５のフォーカシングレンズ、及び２７は分極反転型導波
路デバイスである。ＤＢＲ半導体レーザ２３には、発振
波長を固定するためのＤＢＲ部が形成され、ＤＢＲ部の
内部には、さらに発振波長を可変するための内部ヒータ
が形成されている。波長変換素子である分極反転型導波
路デバイス２７は、ＬｉＴａＯ₃基板２８に形成された
光導波路２９と周期的な分極反転領域３０とより構成さ
れている。コリメートレンズ２４で平行になったレーザ
光は、λ／２板２５で偏光方向を回転され、フォーカシ
ングレンズ２６で分極反転型導波路デバイス２７の光導
波路２９の端面に集光され、分極反転領域３０を持つ光
導波路２９を伝搬する。その結果、光導波路２９の出射
端面より、変換された高調波及び変換されなかった基本
波が出射される。

【０００５】分極反転型導波路デバイス２７は、高効率
に波長変換が行われる位相整合波長の許容幅が、約０．
１ｎｍと小さい。そのため、ＤＢＲ半導体レーザ２３の
ＤＢＲ部への注入電流量を制御し、発振波長を、分極反
転型導波路デバイス２７の位相整合波長の許容幅内に固
定する。典型的には、光導波路２９への入射光強度約７
０ｍＷに対し、波長４２５ｎｍのブルー光が約３ｍＷの
強度で得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＤＢＲ半導体レーザ
は、利得を与えるための活性領域と発振波長を制御する
ためのＤＢＲ領域とより構成される。ＤＢＲ領域は、レ
ーザ光の波長である８５０ｎｍに対して透明になるよう
に、活性領域よりバンドギャップが大きな材料で形成さ
れている。ＤＢＲ領域には回折格子が形成されていて、
発振波長は、ＤＢＲ領域で反射する光の波長に制御され
る。

【０００７】また、ＤＢＲ領域の屈折率を変化させるこ
とにより、発振波長を可変することができる。ＤＢＲ領
域の屈折率を変化させる方法として、（１）ＤＢＲ領域
に電流を注入する方法、（２）電子冷却素子（ペルチエ
素子）などにより温度を変化させる方法、などがある。

【０００８】しかし、ＤＢＲ領域に電流を注入して発振
波長を可変する場合には、所望の波長値に正しく固定す
ることが困難な場合がある。

【０００９】一方、温度変化を通じて発振波長の制御を
行う目的で電子冷却素子などで半導体レーザの温度制御
を行うためには、１Ｗ程度の吸熱容量を有する電子冷却
素子が必要となり、消費電力の点で問題となる。また、
使用環境温度が広くなると、信頼性に悪影響を及ぼす。
さらに、温度変化により波長可変を行うと、半導体レー
ザの温度変化により、レーザ光の出力強度も変化する。
この出力強度の変動を補償するために活性領域への注入
電流を調整すると、結果として位相条件が変化するため
に、好ましくないモードホップが生じる。

【００１０】モードホップを解決する手段として、位相
制御部を有する半導体レーザが提案されている。しかし
ながら、環境温度が変化しても安定に連続波長可変が行
える制御方法の実現は、困難とされている。

【００１１】また、ＤＢＲ領域を有する半導体レーザと
波長変換素子から構成される短波長光源においても、半
導体レーザの発振波長を波長変換素子の位相整合波長に
一致させることが必要である。短波長光源では、環境温
度変化などによる半導体レーザの発振波長と位相整合波
長のずれから、得られる短波長光の出力変動が生じる。
特に、波長変換素子として周期的分極反転構造を有する
擬似位相整合型波長変換デバイスを用いた場合、その位
相整合波長に対する波長許容幅が０．１ｎｍ程度と小さ
いため、半導体レーザの発振波長制御が特に重要であ
る。

【００１２】さらに他の課題は、擬似位相整合型デバイ
スの基板であるＬｉＴａＯ₃やＬｉＮｂＯ₃結晶の光損傷
特性である。ここでいう光損傷とは、短波長光照射によ
る屈折率変化である。屈折率が変化すると擬似位相整合
型デバイスの位相整合波長がシフトするため、安定に高
調波出力を得るためには、半導体レーザの波長が位相整
合波長に一致するように、常に制御する必要がある。

【００１３】本発明は、ＤＢＲ領域を有する半導体レー
ザ及びそれを用いた短波長光源における上記のような課
題を解決するためになされたものであり、その目的は、
（１）安定した発振波長の制御を行う半導体レーザのた
めの発振波長安定化装置を提供すること、（２）安定し
た短波長出力を提供できる光源の高調波出力安定化装置
を提供すること、及び、（３）それらを使用した光ディ
スクシステムを提供すること、である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のある局面によれ
ば、光源の発振波長安定化装置において、該光源は、利
得を与えるための活性領域と発振波長を制御するための
分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域とを備える半導体レー
ザであり、該装置は、該半導体レーザの出力光の発振波
長を検出しつつ、該ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電流を
第１の方向に単調に変化させながら所定の発振波長値に
相当するＤＢＲ電流値Ｉ₀を検出し、その後に該ＤＢＲ
電流を該検出値Ｉ₀を超えて該第１の方向とは逆の第２
の方向に単調に変化させ、その後に該ＤＢＲ電流を再び
該第１の方向に単調に変化させて該検出値Ｉ₀に設定
し、それによって、該半導体レーザの該発振波長を該所
定の発振波長値に固定する、制御部を備えており、その
ことによって上記目的が達成される。

【００１５】ある実施形態では、前記制御部は、前記Ｄ
ＢＲ電流の変化範囲で、前記発振波長にモードホップが
生じるＤＢＲ電流値の近傍と、該発振波長が連続的に変
化する該ＤＢＲ電流値の範囲とで、該ＤＢＲ電流の前記
ＤＢＲ領域への注入レートを異ならせる。

【００１６】モードホップが生じる第１のＤＢＲ電流値
Ｉ₁と該第１のＤＢＲ電流値Ｉ₁の次にモードホップが生
じる第２のＤＢＲ電流Ｉ₂とに対して、前記ＤＢＲ電流
の検出値をＩ₀＝（Ｉ₁＋Ｉ₂）／２に固定し得る。

【００１７】本発明の他の局面によれば、光源の発振波
長安定化装置において、該光源は、利得を与えるための
活性領域と発振波長を制御するための分布ブラッグ反射
（ＤＢＲ）領域と電子冷却素子とを備える半導体レーザ
であり、該装置は、該ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電流
を変化して該半導体レーザの出力光の発振波長を所定の
発振波長値の近傍に設定し、その後に該電子冷却素子に
より該半導体レーザの温度を変化させ、それによって、
該半導体レーザの該発振波長を該所定の発振波長値に固
定する、制御部を備えており、そのことによって上記目
的が達成される。

【００１８】好ましくは、前記制御部は、初期状態にお
いては、前記半導体レーザの温度を環境温度の近傍に設
定する。

【００１９】本発明のさらに他の局面によれば、光源の
発振波長安定化装置において、該光源は、利得を与える
ための活性領域と発振波長を制御するための分布ブラッ
グ反射（ＤＢＲ）領域と電子冷却素子とを備える半導体
レーザであり、該装置は、該電子冷却素子により該半導
体レーザの温度を変化させて該半導体レーザの該発振波
長を変化させ、且つ該ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電流
を変化させて、それによって、該半導体レーザに生じる
位相変化を補償する、制御部を備えており、そのことに
よって上記目的が達成される。

【００２０】ある実施形態では、前記制御部は、さら
に、前記半導体レーザの出力変化に対して前記活性領域
へ注入する電流を調整する。

【００２１】本発明のさらに他の局面によれば、光源の
発振波長安定化装置において、該光源は、利得を与える
ための活性領域と発振波長を制御するための分布ブラッ
グ反射（ＤＢＲ）領域と位相制御領域と温度センサとを
備える半導体レーザであり、該装置は、該半導体レーザ
の出力が一定になるように、前記活性領域に注入する電
流を調整する第１の制御回路と、該半導体レーザの前記
発振波長が所定の発振波長値になるように、前記ＤＢＲ
領域へ注入するＤＢＲ電流値を調整する第２の制御回路
と、該第１の制御回路と該第２の制御回路と該温度セン
サとにより検出された該半導体レーザの位相変化を補償
するように、前記位相制御領域へ注入する電流を調整す
る第３の制御回路と、を備えており、そのことによって
上記目的が達成される。

【００２２】本発明のさらに他の局面によれば、光源の
発振波長安定化装置において、該光源は、利得を与える
ための活性領域と発振波長を制御するための分布ブラッ
グ反射（ＤＢＲ）領域と位相制御領域とを備える半導体
レーザであり、該装置は、初期状態において、該ＤＢＲ
領域へ注入するＤＢＲ電流を変化して該半導体レーザの
該発振波長を所定の発振波長値の近傍に設定し、その後
に、該位相制御領域へ注入する電流と該ＤＢＲ電流とを
ともに変化させて、それによって、該半導体レーザの該
発振波長を該所定の発振波長値に固定する、制御部を備
えており、そのことによって上記目的が達成される。

【００２３】本発明のさらに他の局面によれば、光源の
高調波出力安定化装置において、該光源は、利得を与え
るための活性領域と発振波長を制御するための分布ブラ
ッグ反射（ＤＢＲ）領域とを備える半導体レーザと、非
線形光学結晶からなる波長変換素子と、を備える短波長
光源であって、該装置は、該短波長光源の高調波光出力
を検出しつつ、該ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電流を第
１の方向に単調に変化させながら該高調波光出力の最大
値に相当するＤＢＲ電流値Ｉ₀を検出し、その後に該Ｄ
ＢＲ電流を該検出値Ｉ₀を超えて該第１の方向とは逆の
第２の方向に単調に変化させ、その後に該ＤＢＲ電流を
再び該第１の方向に単調に変化させて該検出値Ｉ₀に設
定し、それによって、該半導体レーザの該発振波長を該
波長変換素子の位相整合波長に固定する、制御部を備え
ており、そのことによって上記目的が達成される。

【００２４】本発明のさらに他の局面によれば、光源の
高調波出力安定化装置において、該光源は、利得を与え
るための活性領域と発振波長を制御するための分布ブラ
ッグ反射（ＤＢＲ）領域とを備える半導体レーザと、非
線形光学結晶からなる波長変換素子と、電子冷却素子
と、を備える短波長光源であって、該装置は、該ＤＢＲ
領域へ注入するＤＢＲ電流を変化して該半導体レーザの
出力光の発振波長を該波長変換素子の位相整合波長の近
傍に設定し、その後に該電子冷却素子により該短波長光
源の温度を変化させ、それによって、該半導体レーザの
該発振波長を該波長変換素子の該位相整合波長に固定す
る、制御部を備えており、そのことによって上記目的が
達成される。

【００２５】ある実施形態では、前記制御部は、初期状
態においては、前記半導体レーザの温度を環境温度の近
傍に設定する。

【００２６】本発明のさらに他の局面によれば、光源の
高調波出力安定化装置において、該光源は、利得を与え
るための活性領域と発振波長を制御するための分布ブラ
ッグ反射（ＤＢＲ）領域とを備える半導体レーザと、非
線形光学結晶からなる波長変換素子と、電子冷却素子
と、を備える短波長光源であって、該装置は、該電子冷
却素子により該短波長光源の温度を変化させて該半導体
レーザの該発振波長を該波長変換素子の位相整合波長に
向けて変化させ、且つ該ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電
流を変化させて、それによって、該半導体レーザに生じ
る位相変化を補償する、制御部を備えており、そのこと
によって上記目的が達成される。

【００２７】ある実施形態では、前記制御部は、さら
に、前記半導体レーザの出力変化に対して前記活性領域
へ注入する電流を調整する。

【００２８】本発明のさらに他の局面によれば、光源の
高調波出力安定化装置において、該光源は、利得を与え
るための活性領域と発振波長を制御するための分布ブラ
ッグ反射（ＤＢＲ）領域と位相制御領域と温度センサと
を備える半導体レーザと、非線形光学結晶からなる波長
変換素子と、を備える短波長光源であって、該装置は、
該半導体レーザの出力が一定になるように、前記活性領
域に注入する電流を調整する第１の制御回路と、該半導
体レーザの前記発振波長が前記波長変換素子の位相整合
波長になるように、前記ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電
流値を調整する第２の制御回路と、該第１の制御回路と
該第２の制御回路と該温度センサとにより検出された該
短波長光源の位相変化を補償するように、前記位相制御
領域へ注入する電流を調整する第３の制御回路と、を備
えており、そのことによって上記目的が達成される。

【００２９】本発明のさらに他の局面によれば、光源の
高調波出力安定化装置において、該光源は、利得を与え
るための活性領域と発振波長を制御するための分布ブラ
ッグ反射（ＤＢＲ）領域と位相制御領域とを備える半導
体レーザと、非線形光学結晶からなる波長変換素子と、
を備える短波長光源であって、該装置は、初期状態にお
いて、該ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電流を変化して該
半導体レーザの該発振波長を該波長変換素子の位相整合
波長の近傍に設定し、その後に、該位相制御領域へ注入
する電流と該ＤＢＲ電流とをともに変化させて、それに
よって、該半導体レーザの該発振波長を該位相整合波長
に固定する、制御部を備えており、そのことによって上
記目的が達成される。

【００３０】ある実施形態では、前記波長変換素子が周
期的分極反転領域を有する疑似位相整合方式の波長変換
素子である。

【００３１】ある実施形態では、前記波長変換素子が光
導波路型である。或いは、前記波長変換素子がバルク型
である。

【００３２】前記非線形光学結晶がＬｉＴａ_xＮｂ_1-xＯ
₃（０≦ｘ≦１）結晶であり得る。

【００３３】本発明のさらに他の局面によれば、光ディ
スクシステムは、利得を与えるための活性領域と発振波
長を制御するための分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域と
を備える半導体レーザと、非線形光学結晶からなる波長
変換素子と、が一体化されている短波長光源を備え、該
短波長光源からの光を光ディスク上で走査して信号の記
録動作或いは再生動作の少なくとも一方を行う光ディス
クシステムであって、システムの動作における所定の期
間に該半導体レーザの発振波長を該波長変換素子の位相
整合波長に再制御する制御部をさらに備えており、その
ことによって上記目的が達成される。

【００３４】ある実施形態では、前記所定の期間が前記
システムの動作待機期間である。

【００３５】他の実施形態では、前記所定の期間が、前
記光ディスクの信号の前記再生動作から前記記録動作へ
移行期間、或いは、該記録動作から該再生動作への移行
時の頭出し期間、の少なくとも一方である。

【００３６】さらに他の実施形態では、該光ディスクシ
ステムが再生した信号を蓄積するためのメモリをさらに
備え、前記所定の期間が、該メモリに蓄積された信号を
利用する前記短波長光源の高調波光の出力変動期間であ
る。

【００３７】さらに他の実施形態では、該光ディスクシ
ステムが再生した信号を蓄積するためのメモリをさらに
備え、前記所定の期間が、該再生した信号を該メモリに
蓄積するレートが該メモリより信号を取り出すレートよ
り大きくて該メモリが蓄積された信号により充填されて
いて、該メモリに蓄積された信号を利用する期間であ
る。

【００３８】さらに他の実施形態では、該光ディスクシ
ステムが前記短波長光源に一体化された電子冷却素子を
さらに備えていて、前記制御部は、該短波長光源の温度
を該電子冷却素子により環境温度の近傍に再調整し、且
つ、前記ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電流を変化させ
て、それによって、前記半導体レーザの発振波長を前記
波長変換素子の前記位相整合波長に再制御する。

【００３９】さらに他の実施形態では、前記半導体レー
ザがさらに位相制御領域を備え、前記制御部は、該位相
制御領域へ注入する電流をリセットし、且つ、該位相制
御領域と前記ＤＢＲ領域とへそれぞれ注入する電流を変
化させて、それによって、前記半導体レーザの発振波長
を前記波長変換素子の前記位相整合波長に再制御する。

【００４０】ある実施形態では、前記波長変換素子が周
期的分極反転領域を有する疑似位相整合方式の波長変換
素子である。

【００４１】ある実施形態では、前記波長変換素子が光
導波路型である。或いは、前記波長変換素子がバルク型
である。

【００４２】前記非線形光学結晶がＬｉＴａ_xＮｂ_1-xＯ
₃（０≦ｘ≦１）結晶であり得る。

【００４３】

【発明の実施形態】本発明は、ＤＢＲ領域を有する半導
体レーザ（ＤＢＲ半導体レーザ）において、その発振波
長の所望の波長への安定した固定や、波長可変を行う場
合の安定した発振波長の制御を、実現しようとするもの
である。また、そのような半導体レーザを波長変換素子
と組み合わせた短波長光源において、安定な高調波出力
を実現することを目的としている。

【００４４】具体的な実施形態の説明に先立って、ま
ず、本発明に至る過程で本願発明者らによって行われた
検討結果を説明する。

【００４５】図２に、ＤＢＲ半導体レーザのＤＢＲ領域
への注入電流（ＤＢＲ電流）と発振波長の関係を、図４
に、半導体レーザの温度と発振波長の関係を示す。

【００４６】図２に示すように、ＤＢＲ電流を変化させ
て発振波長を可変する場合、発振波長は、実際には、モ
ードホップを繰り返しながら、ＤＢＲ電流の増加に対し
て長波長側に波長シフトしていく。また、ＤＢＲ電流を
上昇させるときと下降させるときで、同じ電流量に対す
る発振波長が異なるヒステリシスな特性を示す。そのた
め、ＤＢＲ電流を値Ａ〜値Ｂの範囲で変化させて発振波
長を可変する場合に、ＤＢＲ電流を値Ａから徐々に増加
（或いは減少）させながら所望の波長に相当する電流値
を見いだし、値Ｂに到達した後に値Ａに向けて減少（或
いは増加）させて先に見いだした電流値に設定しても、
得られる発振波長は所望の値ではなくなってしまう。こ
れは、ヒステリシス特性のために、最初の上昇（或いは
減少）過程と引き続く減少（或いは増加）過程との間
で、同一のＤＢＲ電流に対して得られる発振波長が異な
るためである。発明者らは、ＤＢＲ領域に電流を注入し
て発振波長を可変する場合に所望の波長値に正しく固定
することが困難になるのは、このようなヒステリシス特
性の影響であると考えた。

【００４７】一方、半導体レーザ温度を変化させた場合
は、図４に示すように連続的な波長可変が可能であり、
半導体レーザ温度と発振波長が１対１の関係となる。し
かし、図４に示されているように、温度変化の過程でモ
ードホップ現象が生じて、波長変化が不連続になる場合
があることが、発明者らの検討により確認された。発明
者らは、使用環境温度の変化幅が大きくなると信頼性に
悪影響が及ぼされるのは、このような点に起因する可能
性があると考えた。

【００４８】本発明は、上記のような検討結果に基づい
てなされたものである。

【００４９】以下、本発明の発振波長安定化装置及び高
調波出力安定化装置の実施形態について、図面を参照し
ながら説明する。

【００５０】（ＤＢＲ半導体レーザの発振波長安定化）（第１の実施形態）図１（ａ）は、本実施形態における
ＤＢＲ半導体レーザの発振波長安定化装置の構成を示す
ブロック図である。本実施形態では、ＤＢＲ領域へ注入
するＤＢＲ電流を一方向に電流制御することにより、安
定に発振波長を可変する方法について説明する。

【００５１】本実施形態の発振波長安定化装置は、活性
領域２及びＤＢＲ領域３を有する半導体レーザ１と、発
振波長を検出するための波長計５と、それらの各部を制
御する３つの回路系７〜９と、各回路系７〜９を制御す
るシステム制御部６と、から構成される。第１の回路系
は、半導体レーザ１の活性領域２への注入電流を制御す
るためのレーザ駆動部７である。第２の回路系は、レー
ザ光の波長を検出するための波長検出部９である。第３
は、発振波長を所望の波長に調整するためにＤＢＲ領域
３へ注入するＤＢＲ電流を制御するためのＤＢＲ制御部
８である。

【００５２】半導体レーザ１は、ＭＯＣＶＤ装置を用い
たエピタキシャル成長により作製される。ｎ−ＧａＡｓ
基板上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓを成長させた後、ＡｌＧａ
Ａｓの導波領域と活性領域が形成され、クラッド層とし
てｐ−ＡｌＧａＡｓが積層される。次に、フォトリソグ
ラフィー技術により、導波路が形成される。レジストが
ウェハ上にコートされ、干渉露光によりグレーティング
パターンが形成された後、導波領域のみにエッチングに
よりグレーティング（ＤＢＲ）が形成される。２回目の
ＭＯＣＶＤ成長では、接触抵抗を低減するため、ウェハ
上にｐ−ＧａＡｓが形成される。ＤＢＲ領域３及び活性
領域２の上には、電流注入するための電極４ｂ及び４ａ
が形成される。得られたＤＢＲ半導体レーザ１は、典型
的には、しきい電流値が約３０ｍＡで、約１００ｍＷ出
力時の動作電流は約１５０ｍＡである。

【００５３】本実施形態の発振波長を所望の波長に調整
する方法について、図１（ａ）及び（ｂ）を参照して詳
しく説明する。

【００５４】第１に、活性領域２上の電極４ａに電流注
入するように、システム制御部６からレーザ駆動部７に
信号を入力し、半導体レーザ１１の光強度が設定値であ
る１００ｍＷになるように、電流注入を行う。第２に、
レーザ光の発振波長を波長計５により検出し、波長検出
部９より信号を出力する。次に、ＤＢＲ制御部８に信号
を入力し、ＤＢＲ領域３上の電極４ｂに電流を注入し、
レーザ光の発振波長を調整する。

【００５５】ここで、図２に示すＤＢＲ電流と発振波長
の関係図に示されるように、ＤＢＲ電流を変化させて発
振波長を可変すると、発振波長はモードホップを繰り返
しながら、注入電流の増加に対して長波長側に波長シフ
トする。このときのＤＢＲ電流に対する波長シフトの傾
きは、０．２１ｎｍ／１０ｍＡであった。そして、ＤＢ
Ｒ電流を上昇させるときと下降させるときで、電流量に
対する発振波長が異なり、ヒステリシスな特性を示す。
本発明では、このヒステリシス特性を回避し、発振波長
を正確に調整するため、次のような方法で調整を行って
いる。

【００５６】第１に、ＤＢＲ電流を０ｍＡから１００ｍ
Ａまで増加させ、発振波長をスキャンする。このとき、
波長検出部９から出力される信号を検出し、レーザ光の
波長が設定波長と一致するＤＢＲ電流をシステム制御部
６に記憶する。第２に、１００ｍＡレベルに到達したＤ
ＢＲ電流を、記憶されたＤＢＲ電流よりも１０ｍＡ低い
電流値まで下げる（ＤＢＲ電流リセット）。第３に、検
出時と同方向にＤＢＲ電流を変化させ（すなわち増加さ
せ）、システム制御部６に記憶されたＤＢＲ電流に設定
して、半導体レーザ１の発振波長を設定波長に調整す
る。

【００５７】本実施形態のように、レーザ光の波長を設
定波長に調整する際、ＤＢＲ電流を増加させながら設定
波長に対応した電流値を検出し、その後にＤＢＲ電流を
設定波長に対応した電流よりも低い値に一度設定してか
ら、電流を再び増加させながら所望の注入電流に固定す
ることで、ＤＢＲ領域を有する半導体レーザのチューニ
ング特性がもつヒステリシス特性を回避することができ
る。或いは、ＤＢＲ電流をまず所定の範囲で減少させ、
所定の発振波長に相当する電流値を記憶した後に、ある
レベルまで一旦増加させ、再び減少させながら記憶され
た電流値に設定してもよい。

【００５８】ＤＢＲ電流をモードホップ電流近傍に固定
すると、環境温度変化などに対してモードホップを起こ
しやすい。そのため、本実施形態では、図２においてモ
ードホップを生じるＤＢＲ電流Ｉ₁及びＩ₂の中間のＤＢ
Ｒ電流Ｉ₀＝（Ｉ₁＋Ｉ₂）／２に固定することで、より
安定な波長制御を実現している。

【００５９】ＤＢＲ電流により発振波長を可変するとき
のもう一つの課題は、モードホップ時にノイズが発生す
ることである。このノイズ発生は、ＤＢＲ電流による波
長可変が、ＤＢＲ領域内部のヒータでの熱的現象である
ことに起因する。しかし、モードホップ現象は１０ｎｓ
以下の高速現象であるため、光ディスクなどで用いられ
る数１０ＭＨｚ以下の周波数帯域では無視し得る。その
ため、モードホップが生じる近傍のみ電流注入のレート
を遅くすることで、数１０ＭＨｚ以下の周波数帯域では
ノイズ発生のない波長可変が実現できる。

【００６０】図１８は、ＤＢＲ電流の注入レートの一例
である。この場合では、連続波長可変領域では１ｍＡ／
１０μｓ、モードホップが生じる電流の近傍では１ｍＡ
／１００μｓで、ＤＢＲ電流を変化させる。図１８のよ
うな電流注入を行うことで、ノイズ発生のない波長可変
が実現できる。

【００６１】なお、図１８では、モードホップが生じる
電流の近傍で１ｍＡ／１００μｓのレートで電流注入を
行っているが、１ｍＡ／１００μｓよりも遅いレートで
電流注入すれば、同様にノイズのない波長可変が実現で
きる。

【００６２】（第２の実施形態）図３（ａ）は、本実施
形態における電子冷却素子を用いたＤＢＲ半導体レーザ
の発振波長安定化装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態では、電子冷却素子（ペルチエ素子）１１に
より、半導体レーザ１の発振波長を可変する方法につい
て説明する。

【００６３】本実施形態の発振波長安定化装置は、活性
領域２及びＤＢＲ領域３を有する半導体レーザ１と、発
振波長を検出するための波長計５と、半導体レーザ１を
温度を検出するための温度センサ１６と、半導体レーザ
１を温度制御するための電子冷却素子１１と、それらの
各部を制御する４つの回路系７〜９及び１２と、各回路
系７〜９及び１２を制御するシステム制御部６と、から
なる。第１の回路系は、半導体レーザ１の活性領域２へ
電流を注入するためのレーザ駆動部７である。第２の回
路系は、レーザ光の波長を検出するための波長検出部９
である。第３の回路系は、発振波長を所望の波長に調整
するためにＤＢＲ領域３へ注入するＤＢＲ電流を制御す
るためのＤＢＲ制御部８である。第４の回路系は、半導
体レーザ１を温度制御するためのペルチエ制御部１２で
ある。

【００６４】図３（ａ）及び（ｂ）を参照して、本実施
形態のレーザ光の波長を設定波長に調整する方法につい
て、詳しく説明する。

【００６５】初期設定として、第１の実施形態と同様
に、第１に、システム制御部６から活性領域２に電流を
注入するようにレーザ駆動部７に信号を入力し、半導体
レーザ１の光強度が設定値（１００ｍＷ）になるよう
に、電流を制御する（ループＩ）。第２に、温度センサ
１６で環境温度を検出し、半導体レーザ１の温度が環境
温度の近傍に一定になるように、システム制御部６から
ペルチエ制御部１２に信号を入力し、電子冷却素子１１
への電流を調整する（ループII）。第３に、第１の実施
形態と同様の方法により、レーザ光の発振波長が設定波
長近傍になるように、波長検出部９からの出力を検出し
ながらシステム制御部６からＤＢＲ制御部８に信号を入
力し、ＤＢＲ領域３への注入電流を制御する（ループII
I）。このようにして、初期設定が完了する。

【００６６】ＤＢＲ電流による波長可変では、その波長
可変特性が連続的でなく、約０．１ｎｍ間隔のモードホ
ップを有する不連続な特性となる。そのため、半導体レ
ーザ１の発振波長を０．１ｎｍ以下の精度で所望の波長
に固定することが、実際には困難である。本実施形態で
は、半導体レーザ１の温度変化による連続波長可変を行
う。

【００６７】図４に、ＤＢＲ半導体レーザ温度と発振波
長の関係を示す。ＤＢＲ半導体レーザの場合、温度変化
に対して０．０７ｎｍ／℃の関係で、温度の上昇ととも
に発振波長は長波長側にシフトする。また、図２に示し
たようにモードホップを繰り返しながら波長可変するの
ではなく、１ｎｍ程度の波長範囲を連続的に波長可変す
ることができる。そのため本実施形態では、初期設定後
に、電子冷却素子１１により半導体レーザ１の温度を変
化させて、発振波長を可変する。

【００６８】まず、波長計５により発振波長が検出され
て波長検出部９から信号が出力され、設定波長との差分
が、信号として得られる。その波長差分を補償するよう
に、ペルチエ制御部１２に信号を入力し、電子冷却素子
１１への電流を調整してレーザ光の発振波長を制御する
（ループIV）。

【００６９】これらのループを何回か繰り返して、設定
波長にレーザ光の波長を一致させる。

【００７０】このように半導体レーザ１の温度変化によ
る波長可変を行うことにより、０．１ｎｍ以下の精度で
波長可変することが可能となる。

【００７１】本実施形態のように電子冷却素子１１によ
り半導体レーザ１の波長可変を行う場合、電子冷却素子
１１の吸熱容量が大きな問題となる。電子冷却素子１１
の吸熱容量は、周辺温度と設定温度の差に大きく依存す
る。本実施形態では、初期状態において半導体レーザ１
の温度を環境温度に設定するので、電子冷却素子１１の
吸熱容量は極端に低減でき、その実用的効果は大きい。

【００７２】また、波長可変や環境温度変化により半導
体レーザ１の温度と環境温度の間に温度差が生じて、そ
の結果として電子冷却素子１１の吸熱容量が増大した場
合に、上記のような初期設定を繰り返すことで、半導体
レーザ１の温度を環境温度に再設定し、電子冷却素子１
１の吸熱容量を低減することができる。

【００７３】（第３の実施形態）図５は、本実施形態に
おける電子冷却素子１１を用いたＤＢＲ半導体レーザ１
の発振波長安定化装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態では、動作温度変化により発生した位相変化
をＤＢＲ電流により補償する方法について説明する。

【００７４】本実施形態の発振波長安定化装置は、第２
の実施形態と同様に、活性領域２及びＤＢＲ領域３を有
する半導体レーザ１と、発振波長を検出するための波長
計５と、半導体レーザ１を温度制御するための電子冷却
素子１１と、それらの各部を制御する４つの回路系７〜
９及び１２と、各回路系７〜９及び１２を制御するシス
テム制御部６と、からなる。第１の回路系は、半導体レ
ーザ１の活性領域２へ電流を注入するためのレーザ駆動
部７である。第２の回路系は、レーザ光の波長を検出す
るための波長検出部９である。第３の回路系は、発振波
長を所望の波長に調整するためにＤＢＲ領域３へ注入す
るＤＢＲ電流を制御するためのＤＢＲ制御部８である。
第４の回路系は、半導体レーザ１を温度制御するための
ペルチエ制御部１２である。

【００７５】初期設定として、第２の実施形態と同様
に、活性領域２はレーザ駆動部７により電流注入され
（ループＩ）、半導体レーザ１の温度はペルチエ制御部
１２により環境温度に設定され（ループII）、またＤＢ
Ｒ制御部８により発振波長は設定波長近傍に調整される
（ループIII）。第２の実施形態で説明したように、温
度変化により発振波長を可変する場合、１ｎｍ程度の波
長範囲で連続的な波長可変が可能となる。しかしなが
ら、それ以上の波長範囲で波長可変を行うと、図４に示
すようにモードホップを生じる。これは、ＤＢＲ領域３
により光フィードバックされるＤＢＲ波長と、実効的Ｄ
ＢＲ長により定義される共振器長に対応するファブリペ
ローモードの温度に対するシフト量に、微妙なずれがあ
るためである。本実施形態では、このずれを補償するた
め、ＤＢＲ領域３へ注入するＤＢＲ電流を調整する（ル
ープIV）。

【００７６】図６は、動作温度変化とモードホップが生
じるＤＢＲ電流（以下では、「モードホップＤＢＲ電
流」とも称する）の関係を示す。動作温度が変化する
と、動作電流変化に対して生じるモードホップＤＢＲ電
流が大きくなる。そのため、動作温度の上昇に対して、
ＤＢＲ電流を増加することで位相変化を補償することが
可能である。典型的には、動作温度１０℃の上昇に対し
て、ＤＢＲ電流を３ｍＡ程度増加することにより位相変
化を補償でき、１ｎｍ以上の連続波長可変が実現され
る。

【００７７】本実施形態のように、ＤＢＲ電流を調整す
ることにより、いろいろな要因により生じる位相変化を
補償することが可能であり、温度による連続波長可変を
広範囲の波長領域で実現でき、その実用的効果は大き
い。

【００７８】（第４の実施形態）図７は、本実施形態に
おける電子冷却素子１１を用いたＤＢＲ半導体レーザ１
の発振波長安定化装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態では、動作電流変化に対して発生した位相変
化を、ＤＢＲ電流の可変により補償する方法について説
明する。

【００７９】本実施形態の発振波長安定化装置は、第２
の実施形態と同様に、活性領域２及びＤＢＲ領域３を有
する半導体レーザ１と、発振波長を検出するための波長
計５と、半導体レーザ１を温度を検出するための温度セ
ンサ１６と、半導体レーザ１を温度制御するための電子
冷却素子１１と、レーザ出力を検出するための出力検出
器１３と、それらの各部を制御する４つの回路系７〜９
及び１２と、各回路系７〜９及び１２を制御するシステ
ム制御部６と、からなる。第１の回路系は、半導体レー
ザ１の活性領域２へ電流を注入するためのレーザ駆動部
７である。第２の回路系は、レーザ光の波長を検出する
ための波長検出部９である。第３の回路系は、発振波長
を所望の波長に調整するためにＤＢＲ領域３へ注入する
ＤＢＲ電流を制御するためのＤＢＲ制御部８である。第
４の回路系は、半導体レーザ１を温度制御するためのペ
ルチエ制御部１２である。

【００８０】本実施形態では、半導体レーザ１の動作温
度を電子冷却素子１１により調整することにより、発振
波長を可変する。一般に半導体レーザ１は、動作温度を
変化させると得られるレーザ出力が変動する。図８は、
動作温度とレーザ出力の関係を示している。レーザ波長
を１ｎｍ程度可変しようとすると、動作温度を３５℃程
度変化する必要がある。しかし、動作温度が１５℃程度
変化すると、レーザ出力は±７．５％変動する。

【００８１】本実施形態では、レーザ出力が一定になる
ようにレーザ駆動部７を制御し、それにより生じた位相
変化をＤＢＲ電流の可変により補償する。

【００８２】発振波長の制御方法、レーザ出力の制御方
法及びＤＢＲ制御部での位相補償について詳しく説明す
る。

【００８３】初期設定として、第２の実施形態と同様
に、活性領域２にレーザ駆動部７により設定電流が注入
され（ループＩ）、半導体レーザ１の温度はペルチエ制
御部１２により環境温度に設定され（ループII）、また
ＤＢＲ制御部８により発振波長は設定波長近傍に調整さ
れる（ループIII）。第２の実施形態と同様に、初期設
定後は、電子冷却素子１１により半導体レーザ１の温度
を変化させて、発振波長を可変する。

【００８４】まず、波長計５により発振波長が検出さ
れ、波長検出部９から信号が出力されて、設定波長との
差分が信号として得られる。その波長差分を補償するよ
うに、ペルチエ制御部１２に信号を入力して電子冷却素
子１１の電流を調整し、レーザ光の発振波長を制御する
（ループIV）。

【００８５】これらのループを何回か繰り返し、設定波
長にレーザ光を波長を一致させる。

【００８６】次に、温度変化により生じた出力変動を補
償するように、レーザ駆動部７を制御する。以下では、
設定波長を変化させてペルチエ制御部１２により連続的
に波長シフトさせる場合について、説明する。

【００８７】半導体レーザ１の波長を１ｎｍシフトさせ
るためには、半導体レーザ１の温度を１５℃程度可変す
る必要がある。このとき、レーザ出力は、７．５％程度
変動する。本実施形態においては、出力検出器１３によ
りレーザ光出力は常に検出されている。そのため、出力
検出器１３から得られた信号とシステム制御部６から出
力される設定出力信号との差分を補償するように、レー
ザ駆動部７により活性領域２への注入電流量が制御さ
れ、レーザ出力が一定に保持される。

【００８８】半導体レーザ１を１５℃程度温度変化させ
る場合には、出力変動が１０％程度あるために、活性領
域２への動作電流量も１０％程度変化させる必要があ
る。図９は、動作電流と発振波長の関係を示している。
動作電流が上昇すると活性領域の温度も上昇し、結果と
して位相変化が起こり、モードホップを生じる。波長シ
フトの傾きは、典型的には０．０２ｎｍ／１０ｍＡであ
る。動作電流が１５０ｍＡの時に、１５℃の温度変化に
対して出力を一定に保持するためには、２０ｍＡ程度変
化させる必要がある。しかし、このような幅の電流変化
では、図９に示すようにモードホップが生じる。

【００８９】本実施形態では、動作電流を調整すること
により生した位相変化を、ＤＢＲ領域３により補償す
る。２０ｍＡの動作電流変化（△Ｉ）に対して、活性領
域２の位相が変化し、ファプリペローモードが０．０４
ｎｍシフトする。そのため、ＤＢＲ制御部８によりＤＢ
Ｒ電流を２ｍＡ（０．０２ｎｍ／０．２１ｎｍ×△Ｉ）
程度だけ変化させることにより、モードホップを回避で
きる（ループＶ）。その後に、再びペルチエ制御部１２
にて、発振波長が設定波長になるように調整する。

【００９０】これらのループを何回か繰り返し、設定波
長及び設定出力に調整する。

【００９１】本実施形態では、半導体レーザ１の温度変
化により生した出力変動を出力検出器１３で検出し、設
定出力信号との差分を補償する際に、レーザ駆動部７と
ＤＢＲ制御部８を同時に制御して、モードホップのない
制御によりレーザ出力も一定に保持される。そのため、
広範囲での連続波長可変を出力一定で実現できるため、
その実用的効果は大きい。

【００９２】（第５の実施形態）図１０（ａ）は、本実
施形態における位相領域１４を有するＤＢＲ半導体レー
ザ１の発振波長安定化装置の構成を示すブロック図であ
る。

【００９３】本実施形態の発振波長安定化装置は、活性
領域２、ＤＢＲ領域３及び位相領域１４を有する半導体
レーザ１と、発振波長を検出するための波長計５と、半
導体レーザ１を温度を検出するための温度センサ１６
と、レーザ出力を検出するための出力検出器１３と、そ
れらの各部を制御する４つの回路系７〜９及び１５と、
からなる。第１の回路系は、半導体レーザ１の活性領域
２へ電流を注入するためのレーザ駆動部７である。第２
の回路系は、レーザ光の波長を検出するための波長検出
部９である。第３の回路系は、発振波長を所望の波長に
調整するためにＤＢＲ領域３へ注入する電流を制御する
ためのＤＢＲ制御部８である。第４の回路系は、位相領
域１４への注入電流を制御する位相制御部１５である。

【００９４】図１０（ａ）及び（ｂ）を参照して、本実
施形態による位相領域１４を有するＤＢＲ半導体レーザ
１の発振波長安定化方法について詳しく説明する。

【００９５】初期設定として、第１に、活性領域２に電
流注入するようにシステム制御部６からレーザ駆動部７
に信号を入力し、半導体レーザ１の光強度が設定値であ
る１００ｍＷになるように電流注入を行う（ループ
Ｉ）。第２に、レーザ光の発振波長を波長計５により検
出し、波長検出部９より信号を出力する。システム制御
部６から設定の波長が出力され、その波長差を補償する
ようにＤＢＲ制御部８に信号を入力し、ＤＢＲ領域３に
電流を注入してレーザ光の発振波長を調整する（ループ
II）。調整方法は第１の実施形態と同様で、ＤＢＲ領域
３への注入電流を０ｍＡ〜１００ｍＡの範囲で可変（具
体的には、０ｍＡから１００ｍＡへ増加）させ、発振波
長をスキャンする。このとき、波長検出部から出力され
る信号を検出し、レーザ光の波長が設定波長と一致する
注入電流を記憶する。次に、その注入電流よりも１０ｍ
Ａ低い電流まで注入電流を下げる。最後に、記憶された
電流注入をＤＢＲ領域に注入し、レーザ光の発振波長を
設定波長に調整する。

【００９６】本実施形態では、初期設定以降において位
相領域１４を用いて連続的な波長可変が実現される。そ
の方法について説明する。

【００９７】ＤＢＲ半導体レーザの発振波長を変化させ
る方法には、一般に、以下の３つの方法がある。

【００９８】（１）ＤＢＲ領域への注入電流（ＤＢＲ電
流）の変化（２）ＤＢＲ半導体レーザの動作温度の変化（３）活性領域への注入電流（動作電流）の変化これらの方法では、ＤＢＲ電流により波長可変させたり
（波長制御）、環境温度を変化させたり（温度制御）、
レーザ出力制御のために動作電流を変化させたり（出力
制御）することで、発振波長を変化させるが、その際
に、半導体レーザの共振器モード（ファブリペローモー
ド）の位相状態が変化してモードホップを生じる。本実
施形態では、位相領域１４を用いて、モードホップのな
い各制御を可能にする。

【００９９】位相領域１４への注入電流と発振波長の関
係を、図１１に示す。連続波長可変部分の注入電流変化
に対する波長シフトの割合は、０．０７ｎｍ／１０ｍＡ
である。ＤＢＲ電流変化及び動作電流変化に対する波長
シフトの割合は、それぞれ０．２１ｎｍ／１０ｍＡ及び
０．０２ｎｍ／１０ｍＡである。そのため、波長制御に
対しては、ＤＢＲ電流の変化量の３倍の電流を位相領域
１４に注入し、また出力制御に対しては、動作電流の変
化量の約３分の１の電流を位相領域１４に注入すればよ
いことになる。さらに、温度制御に対しては、約１０℃
の動作温度上昇に対して、位相領域の注入電流を約５ｍ
Ａ低減させればよい。

【０１００】以上のことを考慮して、本実施形態では、
環境温度変化、動作電流変化、及びＤＢＲ電流変化に対
して、レーザ駆動部７及びＤＢＲ制御部８を用いて制御
を行い、制御により生じた位相変化量の和を位相制御部
１５で補償することにより、連続的な波長可変が実現さ
れる（ループIII）。

【０１０１】本実施形態のように、位相領域１４をＤＢ
Ｒ半導体レーザ１に設けることにより、連続的な波長可
変が実現できる。また、位相変化の和を位相領域１４で
補償することで、出力が一定で広範囲の連続波長可変が
実現される。

【０１０２】また、本実施形態のように位相領域１４に
電流注入する場合、一定の比で電流注入するとすれば、
ＤＢＲ電流を１００ｍＡ程度注入して２ｎｍ程度の波長
可変を行うには、位相領域に３００ｍＡ程度の電流を注
入する必要がある。これは、消費電力の上で、実用上は
大きな問題である。位相領域１４では、電流注入に対し
て位相変化が周期的に繰り返される。

【０１０３】そこで、光ディスクシステムなどに応用す
る場合に、システムの動作待機時間などを利用して位相
電流をリセットして電流値を低減すれば、大幅な消費電
力低減を実現できる。

【０１０４】第１〜第５の実施形態では、ＡｌＧａＡｓ
半導体レーザを例にとって説明したが、ＤＢＲ領域が集
積化されたII−VI族系ＺｎＳ半導体レーザや、III−Ｖ
族系ＧａＮ半導体レーザについても、同様の効果が得ら
れる。

【０１０５】（短波長光源の出力安定化）（第６の実施形態）第１〜第５の実施形態では、ＤＢＲ
半導体レーザの発振波長の設定波長への制御、或いは連
続的な波長可変を行う方法について説明した。一方、本
実施形態においては、ＤＢＲ半導体レーザと波長変換素
子を用いたＳＨＧブルーレーザの高調波出力を安定化す
るため、ＤＢＲ半導体レーザの発振波長を波長変換素子
の位相整合波長に調整する方法について説明する。

【０１０６】図１２（ａ）は、本実施形態における、Ｄ
ＢＲ半導体レーザ１の発振波長を波長変換素子１７の位
相整合波長に調整する高調波出力安定化装置の構成を示
すブロック図である。

【０１０７】本実施形態の高調波出力安定化装置は、活
性領域２及びＤＢＲ領域３を有する半導体レーザ１と、
周期的な分極反転領域１８と光導波路１９を有する波長
変換素子１７と、高調波出力を検出するための出力検出
器２１と、それらの各部を制御する３つの回路系７、
８、及び２２と、各回路系７、８、及び２２を制御する
システム制御部６と、から構成される。第１の回路系
は、半導体レーザ１の活性領域２へ電流を注入するため
のレーザ駆動部７である。第２の回路系は、高調波出力
を検出するための出力検出部２２である。第３の回路系
は、発振波長を所望の波長に調整するためにＤＢＲ領域
３上へ注入するＤＢＲ電流を制御するためのＤＢＲ制御
部８である。

【０１０８】波長変換素子１７は、ＬｉＴａＯ₃結晶基
板上に作製された擬似位相整合方式（ＱＰＭ）の光導波
路型波長変換素子であり、周期的な分極反転領域１８に
より基本波と高調波の位相ずれが補償され、高効率の波
長変換が実現される。位相整合波長は８５１ｎｍであ
り、その波長許容幅は０．１３ｎｍである。ＱＰＭ−第
２高調波発生（ＳＨＧ）デバイス１７の上の周期的分極
反転領域１８は、例えば、瞬間熱処理法により形成され
る。また、光導波路１９は、例えばピロ燐酸を用いたプ
ロトン交換法により形成される。

【０１０９】半導体レーザ１の光は、図１２に図示され
ていない結合レンズにより、波長変換素子１７の上の光
導波路１９に結合される。半導体レーザ１の波長が波長
変換素子１７の位相整合波長に一致するときは、光導波
路１９を導波するレーザ光が高調波光に変換される。典
型的には、本実施形態で用いられるＤＢＲ半導体レーザ
１の発振波長は８５０〜８５２ｎｍであり、得られる高
調波光の波長は４２５ｎｍ（ブルー光）である。

【０１１０】本実施形態における、レーザ光の波長を波
長変換素子１７の位相整合波長許容幅内に調整し、高調
波出力を安定化する方法について、詳しく説明する。

【０１１１】高調波出力を安定化するためには、半導体
レーザ１の波長を波長変換素子１７の位相整合波長の許
容幅内に、安定して制御することが重要である。そのた
めに、第１に、活性領域２に電流注入するようにシステ
ム制御部６からレーザ駆動部７に信号を入力し、半導体
レーザ１の光強度が設定値である１００ｍＷになるよう
に電流注入（１５０ｍＡ）を行う。第２に、波長変換に
より得られた高調波出力を出力検出器２１により検出す
る。出力検出器２１としては、典型的にはＳｉ−ＰＩＮ
フォトダイオードが用いられる。

【０１１２】図２に示すように、ＤＢＲ領域３へ注入す
るＤＢＲ電流を変化させて発振波長を可変すると、発振
波長はモードホップを繰り返しながらＤＢＲ電流の増加
に対して長波長側に波長シフトする。このとき、ＤＢＲ
領域３へ注入するＤＢＲ電流を上昇させるときと下降さ
せるときで電流に対する発振波長が異なり、ヒステリシ
スな特性を示す。本発明では、このヒステリシス特性を
回避し、ＤＢＲレーザ１の波長を波長変換素子１７の位
相整合波長許容幅内に制御するため、次のような方法で
調整を行っている。

【０１１３】第１に、ＤＢＲ電流を０〜１００ｍＡまで
可変（具体的には、０ｍＡから１００ｍＡまで増加）さ
せ、発振波長をスキャンする。このとき、出力検出部２
２から出力される信号を検出し、高調波出力がピークに
なる注入電流をシステム制御部６に記憶する。本実施形
態では、典型的にはＤＢＲ電流が５０ｍＡの時に、ブル
ー光の最大出力２ｍＷが得られる。第２に、１００ｍＡ
からその注入電流よりも１０ｍＡ低い４０ｍＡに、ＤＢ
Ｒ電流の値を下げる。第３に、記憶されたＤＢＲ電流値
（５０ｍＡ）までＤＢＲ電流を再上昇させることで、レ
ーザ光の発振波長を波長変換素子１７の位相整合波長８
５１ｎｍに調整する。高調波出力が低下した場合に上記
の制御を繰り返すことにより、長期の出力安定性が実現
される。

【０１１４】本実施形態のように、レーザ光の波長を設
定波長に調整する際に、ＤＢＲ電流を増加させながら設
定波長に対応した電流値を検出し、その後にＤＢＲ電流
を設定波長に対応した電流よりも低い値に一度設定して
から、電流を再び増加させながら所望の注入電流に固定
することで、ＤＢＲ領域を有する半導体レーザのチュー
ニング特性がもつヒステリシス特性を回避することがで
きる。これにより、半導体レーザの波長を波長変換素子
の位相整合波長に正確に一致できるため、安定な高調波
出力が実現される。或いは、ＤＢＲ電流をまず所定の範
囲で減少させ、所定の発振波長に相当する電流値を記憶
した後に、あるレベルまで一旦増加させ、再び減少させ
ながら記憶された電流値に設定してもよい。

【０１１５】特に、ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスとＤＢＲ半
導体レーザから構成される短波長光源においては、ＱＰ
Ｍ−ＳＨＧデバイスの位相整合波長に対する許容幅が
０．１ｎｍ程度と小さいため、ヒステリシス特性により
生じる０．１ｎｍの波長変化は、大きな問題となる。そ
のため、ＤＢＲ電流を設定波長に対応した電流よりも低
い値に一度設定し、電流を増加させながら所望のＤＢＲ
電流に固定する方法は、実用的に大きな効果を有する。

【０１１６】（第７の実施形態）図１３は、本実施形態
の電子冷却素子１１を用いたＳＨＧブルーレーザの高調
波出力安定化方法の構成を示すブロック図である。

【０１１７】第６の実施形態では、半導体レーザの発振
波長を位相整合波長内に固定することは可能であるが、
ＤＢＲ電流変化による波長可変が０．１ｎｍ毎の不連続
なチューニング特性である一方で、ＱＰＭ−ＳＨＧデバ
イスの波長許容幅が０．１ｎｍｎ程度と小さいために最
大の変換効率が得られる位相整合波長の中心に固定する
ことが困難である。それに対して本実施形態では、温度
変化による連続波長可変により、より高効率の波長変換
が実現される。

【０１１８】本実施形態の発振波長安定化装置は、活性
領域２及びＤＢＲ領域３を有する半導体レーザ１と、周
期的な分極反転領域１８と光導波路１９を有する波長変
換素子１７と、高調波出力を検出するための出力検出器
２１と、半導体レーザ１を温度を検出するための温度セ
ンサ１６と、半導体レーザ１を温度制御するための電子
冷却素子１１と、それらの各部を制御する４つの回路系
７、８、１２及び２２と、各回路系７、８、１２、及び
２２を制御するシステム制御部６と、からなる。第１の
回路系は、半導体レーザ１の活性領域２へ電流を注入す
るためのレーザ駆動部７である。第２の回路系は、高調
波出力を検出するための出力検出部２２である。第３の
回路系は、発振波長を所望の波長に調整するためにＤＢ
Ｒ領域３へ注入するＤＢＲ電流を制御するためのＤＢＲ
制御部８である。第４の回路系は、半導体レーザ１を温
度制御するためのペルチエ制御部１２である。本実施形
態において、波長変換素子１７としては、第６の実施形
態と同様にＬｉＴａＯ₃基板上に形成されたＱＰＭ−Ｓ
ＨＧデバイスが用いられた。

【０１１９】本実施形態による、レーザ光の波長を波長
変換素子１７の位相整合波長の許容幅内に調整して、高
調波出力を安定化する方法について、詳しく説明する。

【０１２０】高調波出力を安定化するためには、半導体
レーザ１の波長を、波長変換素子１７の位相整合波長の
許容幅内に安定して制御することが重要である。そのた
めの初期設定として、第６の実施形態と同様の方法によ
り、半導体レーザ１の発振波長を波長変換素子１７の位
相整合波長の近傍に固定する。具体的には、第１に、活
性領域２に電流を注入するようにシステム制御部６から
レーザ駆動部７に信号を入力し、半導体レーザ１の光強
度が設定値（１００ｍＷ）になるように、注入電流を１
５０ｍＡに制御する（ループＩ）。第２に、温度センサ
１６で環境温度（２０℃）を検出し、半導体レーザ１の
温度が２０℃に一定になるように、システム制御部６か
らペルチエ制御部１２に信号を入力して電子冷却素子１
１への電流を調整する（ループII）。第３に、第６の実
施形態と同様の方法で、半導体レーザ１の発振波長を波
長変換素子１７の位相整合波長許容幅内に固定するた
め、高調波出力を出力検出部２２にて検出し、システム
制御部６からＤＢＲ制御部８に信号を入力する（ループ
III）。このようにして、初期設定が完了する。

【０１２１】ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスの位相整合波長は
８５１．０５ｎｍであり、初期設定において、ＤＢＲ半
導体レーザの波長は８５１ｎｍに固定される。一方、Ｄ
ＢＲ電流の変化による波長可変では、そのモード間隔が
０．１ｎｍであるために８５１．０５ｎｍに波長を制御
することが不可能である。それに対して本実施形態にお
いては、温度変化により、ＤＢＲ半導体レーザ１の波長
が位相整合波長に微調整される。

【０１２２】図４に示すように、ＤＢＲ半導体レーザの
場合、温度変化に対して約０．０７ｎｍ／℃の関係で、
温度の上昇とともに発振波長は長波長側に連続的にシフ
トする。また、ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスの位相整合波長
は、約０．０３５ｎｍ／℃の関係で長波長側にシフトす
る。そのため本実施形態では、初期設定後に電子冷却素
子１１により半導体レーザ１の温度を変化させて、発振
波長を可変する。

【０１２３】まず、出力検出器２１により高調波出力が
検出され、出力検出部２２から信号が出力される。この
値が、初期値（Ｐ₀）としてシステム制御部６に記憶さ
れる。次に、初期設定時の設定温度を、約２０．５℃上
昇させる。ペルチエ制御部１２に信号が入力され、電子
冷却素子１１への電流が調整されてレーザ光の発振波長
が可変される（ループIV）。このときの高調波出力を出
力検出器２１により検出し、出力検出部２２からシステ
ム制御部６へ信号が出力される（Ｐ₁）。Ｐ₁＞Ｐ₀であ
る場合には、ループを繰り返して設定温度を約２１℃上
昇させ、再び高調波出力を検出する（Ｐ₂）。Ｐ₂＜Ｐ₁
である場合には、設定温度を約２０℃降下させる（ルー
プＶ）。

【０１２４】本実施形態においては、ループIII及びＶ
を繰り返すことにより、温度が約２２℃の時に、高調波
出力は、典型的にはピーク出力約２．３ｍＷに安定に固
定される。ループＶの制御を常に繰り返すことにより、
長期の高調波出力安定性が実現される。

【０１２５】本実施形態のように、温度制御により高調
波出力を安定化する方法は、半導体レーザの波長を連続
的に可変できるため、ＤＢＲ電流の変化だけでは実現で
きない高調波出力のピーク出力検出が可能となり、第６
の実施形態よりも１割程度強度が大きいブルー出力を得
ることができ、その実用的効果は大きい。特に、ＱＰＭ
−ＳＨＧデバイスとＤＢＲ半導体レーザから構成される
短波長光源においては、ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスの位相
整合波長に対する許容幅が０．１ｎｍ程度と小さいた
め、ＤＢＲ半導体レーザの連続波長可変が必要不可欠で
あり、本実施形態に示す温度制御による高調波出力安定
化方法は、実用的効果が大きい。

【０１２６】また、電子冷却素子１１により半導体レー
ザ１の波長可変を行う場合、電子冷却素子１１の吸熱容
量が大きな問題となる。本実施形態のように、初期状態
において半導体レーザ１の温度を環境温度に設定するこ
とで、電子冷却素子１１の吸熱容量は極端に低減でき、
その実用的効果は大きい。

【０１２７】また、波長可変や環境温度変化により、半
導体レーザ１の温度と環境温度の間に温度差が生じ、そ
の結果として電子冷却素子１１の吸熱容量が増大した場
合に、本実施形態の初期設定を繰り返して半導体レーザ
１の温度を環境温度に再設定することで、電子冷却素子
１１の吸熱容量を低減できる。

【０１２８】（第８の実施形態）図１４は、本実施形態
における電子冷却素子を用いたＳＨＧブルーレーザの高
調波出力安定化装置の構成を示すブロック図である。

【０１２９】本実施形態における発振波長安定化装置
は、活性領域２及びＤＢＲ領域３を有する半導体レーザ
１と、周期的な分極反転領域１８と光導波路１９を有す
る波長変換素子１７と、高調波出力を検出するための出
力検出器２１と、半導体レーザ１を温度を検出するため
の温度センサ１６と、半導体レーザ１を温度制御するた
めの電子冷却素子１１と、それらの各部を制御する４つ
の回路系７、８、１２、及び２２と、各回路系７、８、
１２、及び２２を制御するシステム制御系６と、からな
る。第１の回路系は、半導体レーザ１の活性領域２へ電
流を注入するためのレーザ駆動部７である。第２の回路
系は、高調波出力を検出するための出力検出部２２であ
る。第３の回路系は、発振波長を所望の波長に調整する
ためにＤＢＲ領域３へ注入するＤＢＲ電流を制御するた
めのＤＢＲ制御部８である。第４の回路系は、半導体レ
ーザ１を温度制御するためのペルチエ制御部１２であ
る。本実施形態においては、波長変換素子１７として、
典型的には第６の実施形態と同様にＱＰＭ−ＳＨＧデバ
イスが用いられる。

【０１３０】初期設定として、第６の実施形態と同様の
方法により、半導体レーザ１の発振波長が波長変換素子
１７の位相整合波長近傍に固定され、典型的には約２ｍ
Ｗのブルー出力が得られる。活性領域２にレーザ駆動部
７により電流注入され（ループＩ）、半導体レーザ１の
温度はペルチエ制御部１２により環境温度（２０℃）に
設定され（ループII）、またＤＢＲ制御部８により発振
波長は設定波長近傍に調整される（ループIII）。

【０１３１】第２の実施形態で説明したように、温度変
化により発振波長を可変する場合には、１ｎｍ程度の波
長範囲で連続的な波長可変が可能となる。しかしなが
ら、それ以上の波長範囲で波長可変を行うと、図４に示
すようにモードホップを生じる。これは、ＤＢＲ領域３
により光フィードバックされるＤＢＲ波長と、実効的Ｄ
ＢＲ長により定義される共振器長に対応するファブリペ
ローモードの温度に対するシフト量に、微妙なずれがあ
るためである。本実施形態では、このずれを補償するた
め、ＤＢＲ領域３へ注入される電流も調整される（ルー
プIV）。

【０１３２】動作温度変化とモードホップ電流の関係
は、先に図６を参照して説明した通りである。動作温度
が変化すると、動作電流変化に対してモードホップが生
じるＤＢＲ電流値が小さくなる。そのため、動作温度の
上昇に対して、ＤＢＲ電流を低減することで位相変化を
補償することが可能である。動作温度の約１０℃の上昇
に対して、ＤＢＲ電流を約１．５ｍＡ程度低下させるこ
とにより、位相変化を補償でき、１ｎｍ以上の連続波長
可変が実現される。

【０１３３】本実施形態のようにＤＢＲ電流を調整する
ことにより、いろいろな要因により生じる位相変化を補
償することが可能である。その結果、広範囲での連続波
長可変が実現でき、安定な高調波出力が実現される。特
に、ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスとＤＢＲ半導体レーザから
構成される短波長光源においては、ＱＰＭ−ＳＨＧデバ
イスの位相整合波長に対する許容幅が０．１ｎｍ程度と
小さいため、ＤＢＲ半導体レーザの連続波長可変が必要
不可欠である。その方法としては、温度変化による波長
可変が有利である。本実施形態のようにＤＢＲ電流によ
る温度変化による位相変化を補償することにより、広範
囲の波長領域において連続波長可変特性が得られるた
め、安定な短波長光源が実現される。

【０１３４】（第９の実施形態）図１５は、本実施形態
における電子冷却素子１１を用いたＳＨＧブルーレーザ
の高調波出力安定化装置の構成を示すブロック図であ
る。

【０１３５】本実施形態の発振波長安定化装置は、活性
領域２及びＤＢＲ領域３を有する半導体レーザ１と、周
期的な分極反転領域１８と光導波路１９を有する波長変
換素子１７と、高調波出力を検出するための出力検出器
２１と、半導体レーザ１を温度を検出するための温度セ
ンサ１６と、レーザ出力を検出するための出力検出器１
３と、半導体レーザ１を温度制御するための電子冷却素
子１１と、それらの各部を制御する４つの回路系７、
８、１２、及び２２と、各回路系７、８、１２及び２２
を制御するシステム制御部６と、からなる。第１の回路
系は、半導体レーザ１の活性領域２へ電流を注入するた
めのレーザ駆動部７である。第２の回路系は、高調波出
力を検出するための出力検出部２２である。第３の回路
系は、発振波長を所望の波長に調整するためにＤＢＲ領
域３へ注入するＤＢＲ電流を制御するためのＤＢＲ駆動
部８である。第４の回路系は、半導体レーザ１を温度制
御するためのペルチエ制御部１２である。本実施形態に
おいて、波長変換素子１７として、典型的には、第６の
実施形態と同様にＱＰＭ−ＳＨＧデバイスが用いられ
る。

【０１３６】本実施形態では、半導体レーザ１の動作温
度を電子冷却素子１１により調整することにより、発振
波長を波長変換素子の位相整合波長に調整する。一般に
半導体レーザは、動作温度を変化させると得られるレー
ザ出力が変動する。

【０１３７】動作温度とレーザ出力の関係について図８
を参照して先に説明したように、レーザ波長を１ｎｍ程
度可変するには、動作温度を１５℃程度変化する必要が
ある。しかし、動作温度が１５℃程度変化すると、レー
ザ出力は±７．５％程度変動する。本実施形態では、レ
ーザ出力が一定になるようにレーザ駆動部７を制御し、
それにより生じた位相変化を、ＤＢＲ領域３で補償す
る。

【０１３８】発振波長の制御方法、レーザ出力の制御方
法、及びＤＢＲ制御部８での位相補償について詳しく説
明する。

【０１３９】初期設定として、第６の実施形態と同様の
方法により、半導体レーザ１の発振波長を波長変換素子
１７の位相整合波長の近傍に固定する。具体的には、活
性領域２にレーザ駆動部７により設定電流（１５０ｍ
Ａ）が注入され（ループＩ）、半導体レーザ１の温度は
ペルチエ制御部１２により環境温度（２０℃）に設定さ
れ（ループII）、さらに、ＤＢＲ制御部８により発振波
長は設定波長近傍に調整される（ループIII）。第２の
実施形態と同様に、初期設定後は、電子冷却素子１１に
より半導体レーザ１の温度を変化させて、発振波長を制
御する（ループIV）。

【０１４０】これらのループを何回か繰り返して、高調
波出力をピーク出力に制御する。

【０１４１】次に、温度変化により生じた出力変動を補
償するように、レーザ駆動部７を制御する。以下では、
設定波長を変化させてペルチエ制御部１２により連続的
に波長シフトさせる場合について、説明する。

【０１４２】半導体レーザ１の波長を１ｎｍシフトさせ
るためには、半導体レーザ１の温度を１５℃程度可変す
る必要がある。このとき、レーザ出力は、７．５％程度
変動する。本実施形態においては、出力検出器１３によ
りレーザ光出力は常に検出されている。そのため、出力
検出器１３から得られた信号とシステム制御部６から出
力される設定出力信号との差分を補償するように、レー
ザ駆動部７により活性領域２への注入電流量が制御さ
れ、レーザ出力が一定に保持される。

【０１４３】半導体レーザ１を１５℃程度温度変化させ
る場合には、出力変動が７．５％程度あるために、活性
領域２への動作電流量も１０％程度変化させる必要があ
る。動作電流と発振波長の関係を先に図９に示したが、
動作電流が上昇すると活性領域の温度も上昇し、結果と
して位相変化が起こり、モードホップを生じる。波長シ
フトの傾きは、典型的には０．０２ｎｍ／１０ｍＡであ
る。動作電流が１５０ｍＡの時に、１５℃の温度変化に
対して出力を一定に保持するためには、２０ｍＡ程度変
化させる必要がある。しかし、このような幅の電流変化
では、図９に示すようにモードホップが生じる。

【０１４４】本実施形態では、動作電流を調整すること
により生じた位相変化を、ＤＢＲ領域３により補償す
る。２０ｍＡの動作電流変化（△Ｉ）に対して、活性領
域２の位相が変化し、ファプリペローモードが０．０４
ｎｍシフトする。そのため、ＤＢＲ制御部８によりＤＢ
Ｒ電流を２ｍＡ（０．０２ｎｍ／０．２１ｎｍ×△Ｉ）
程度だけ変化させることにより、モードホップを回避で
きる（ループＶ）。その後に、再びペルチエ制御部１２
にて、発振波長が設定波長になるように調整する。

【０１４５】これらのループを何回か繰り返し、設定波
長及び設定出力に調整する。

【０１４６】本実施形態では、半導体レーザ１の温度変
化により生じた出力変動を出力検出器１３で検出し、設
定出力信号との差分を補償する際に、レーザ駆動部７と
ＤＢＲ制御部８を同時に制御して、モードホップのない
制御によりレーザ出力も一定に保持される。そのため、
広範囲での連続波長可変を出力一定で実現できるため、
安定な高調波出力が実現される。

【０１４７】（第１０の実施形態）図１６は、本実施形
態における電子冷却素子を用いたＳＨＧブルーレーザの
高調波出力安定化装置の構成を示すブロック図である。

【０１４８】本実施形態の発振波長安定化装置は、活性
領域２、ＤＢＲ領域３及び位相領域１４を有する半導体
レーザ１と、周期的な分極反転領域１８と光導波路１９
を有する波長変換素子１７と、高調波出力を検出するた
めの出力検出器２１と、半導体レーザ１を温度を検出す
るための温度センサ１６と、レーザ出力を検出するため
の出力検出器１３と、それらの各部を制御する４つの回
路系７、８、１５及び２２と、各回路系７、８、１５及
び２２を制御するシステム制御部６と、からなる。第１
の回路系は、半導体レーザ１の活性領域２へ電流を注入
するためのレーザ駆動部７である。第２の回路系は、高
調波出力を検出するための出力検出部２２である。第３
の回路系は、発振波長を所望の波長に調整するためにＤ
ＢＲ領域３へ注入するＤＢＲ電流を制御するためのＤＢ
Ｒ制御部８である。第４の回路系は、位相領域１４への
注入電流を制御する位相制御部１５である。本実施形態
においても、波長変換素子１７として、典型的には、第
６の実施形態と同様にＱＰＭ−ＳＨＧデバイスが用いら
れる。

【０１４９】本実施形態に従って、位相領域１４を有す
るＤＢＲ半導体レーザ１の波長を波長変換素子１７の位
相整合波長の許容幅内に調整して高調波出力を安定化す
る方法について、詳しく説明する。

【０１５０】初期設定として、第６の実施形態と同様の
方法により、半導体レーザ１の発振波長を波長変換素子
１７の位相整合波長近傍に固定する。具体的には、第１
に、システム制御部６から活性領域２に電流注入するよ
うにレーザ駆動部７に信号を入力し、半導体レーザ１の
光強度が設定値である１００ｍＷになるように電流注入
を行う（ループＩ）。第２に、高調波出力を出力検出器
２１により検出し、出力検出部２２より信号を出力す
る。高調波出力がピークになるＤＢＲ電流をシステム制
御部６に記憶し、記憶されたＤＢＲ電流を注入してレー
ザ光の発振波長を波長変換素子１７の位相整合波長に調
整する（ループII）。

【０１５１】本実施形態では、初期設定以降において、
位相領域１４を用いて連続的な波長可変が実現される。
その方法について説明する。

【０１５２】ＤＢＲ半導体レーザの発振波長を変化させ
る方法には、一般に、以下の３つの方法がある。

【０１５３】（１）ＤＢＲ領域への注入電流（ＤＢＲ電
流）の変化（２）ＤＢＲ半導体レーザの動作温度の変化（３）活性領域への注入電流（動作電流）の変化これらの方法では、ＤＢＲ電流により波長可変させたり
（波長制御）、環境温度を変化させたり（温度制御）、
レーザ出力制御のために動作電流を変化させたり（出力
制御）することで、発振波長を変化させるが、その際
に、半導体レーザの共振器モード（ファブリペローモー
ド）の位相状態が変化してモードホップを生じる。本実
施形態では、位相領域１４を用いて、モードホップのな
い各制御を可能にする。

【０１５４】位相領域１４への注入電流と発振波長の関
係は、図１１に示して説明した通りである。連続波長可
変部分の注入電流変化に対する波長シフトの割合は、
０．０７ｎｍ／１０ｍＡである。ＤＢＲ電流変化及び動
作電流変化に対する波長シフトの割合は、それぞれ０．
２１ｎｍ／１０ｍＡ及び０．０２ｎｍ／１０ｍＡであ
る。そのため、波長制御に対しては、ＤＢＲ電流の変化
量の３倍の電流を位相領域１４に注入し、また出力制御
に対しては、動作電流の変化量の約３分の１の電流を位
相領域１４に注入すればよい。さらに、温度制御に対し
ては、１０℃の動作温度上昇に対して、位相領域の注入
電流を５ｍＡ低減させればよい。

【０１５５】以上のことを考慮して、本実施形態では、
環境温度変化、動作電流変化、及びＤＢＲ電流変化に対
して、レーザ駆動部７及びＤＢＲ制御部８を用いて制御
を行い、制御により生じた位相変化量の和を位相制御部
１５で補償することにより、連続的な波長可変が実現さ
れる（ループIII）。

【０１５６】本実施形態では、環境温度変化などで生じ
る位相整合波長のシフトに対して、上記の位相領域１４
を用いた連続波長可変により、常に高調波出力がピーク
出力で一定になるように制御される。特に、ＱＰＭ−Ｓ
ＨＧデバイスとＤＢＲ半導体レーザから構成される短波
長光源においては、ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスの位相整合
波長に対する許容幅が０．１ｎｍ程度と小さいため、Ｄ
ＢＲ半導体レーザの連続波長可変が必要不可欠であり、
本実施形態に示す位相制御部１５を用いた高調波出力安
定化方法は、実用的効果が大きい。

【０１５７】なお、第６〜第１０の実施形態では、波長
変換素子として導波路型の擬似位相整合方式波長変換素
子が用いられているが、バルク型の擬似位相整合方式の
波長変換素子を用いても、同様の効果が得られる。ま
た、複屈折性を利用した位相整合方式の波長変換素子を
用いても、同様の効果が得られる。

【０１５８】（第１１の実施形態）光ディスクシステム
で用いられる光源は、長期の出力安定性を必要とする。
ＤＢＲレーザと波長変換素子から構成される短波長光源
を光ディスクシステムに応用する場合、長期の出力安定
性がひとつの課題である。この課題を解決するために
は、波長変換素子の位相整合波長に半導体レーザの波長
が常に一致するように、制御する必要がある。

【０１５９】第７〜第１０の実施形態の構成では、半導
体レーザの波長を連続的に可変して高調波出力を安定化
する方法について説明してきた。しかしながら、環境温
度の急激な変化などに対しては、電子冷却素子などが十
分に応答できないために、出力変動を生じる可能性があ
る。また、第６の実施形態で説明した高調波出力安定化
装置を有する短波長光源では、ＤＢＲ領域に注入するＤ
ＢＲ電流の制御によって発振波長を変化させるが、その
変化が不連続であるために、高調波出力調整時に大きな
出力変動を発生する。また、この方法の他の課題は、電
子冷却素子や位相領域に注入する電流が大きくなること
で、消費電力が大きくなることである。

【０１６０】本実施形態では、短波長光源を光ディスク
システムに応用する場合に、システム動作待機中を利用
して高調波出力の安定化や電子冷却素子や位相領域への
電流のリセットを行う、或いは、読み出した情報をメモ
リなどに一旦蓄積した上で高調波出力の安定化や電子冷
却素子や位相領域への電流のリセットを行う、などの手
法を用いることによって、常に安定したディスク再生特
性を実現する方法について説明する。

【０１６１】図１９（ａ）及び（ｂ）は、記録再生可能
な光ディスクシステムの動作状態を模式的に示す図であ
る。

【０１６２】具体的には、光ディスクシステムをコンピ
ュータ用途で用いる場合、図１９（ａ）のように、常に
コンピュータと情報のやり取りを行っているのではな
く、再生時や記録時のみシステムは動作している。その
ため、図１９（ａ）のシステムの動作待機中に高調波出
力の安定化を図ることで、安定な記録・再生特性を実現
できる。高調波出力の安定化は、各実施形態で説明した
以下のような方法を用いることができる。

【０１６３】第１に、ＤＢＲ領域のみで波長可変を行う
場合、第６の実施形態のように、位相整合波長の検出時
と同方向にＤＢＲ電流を変化させて、半導体レーザの波
長を波長変換素子の位相整合波長に固定することで、ヒ
ステリシス特性を回避して安定に高調波出力を得ること
はできる。

【０１６４】第２に、電子冷却素子により波長可変を行
う場合には、第７の実施形態のように、電子冷却素子に
より連続的な波長可変を行う。波長変換素子の位相整合
波長が何かの要因でシフトし波長可変幅が大きくなる
と、環境温度と短波長光源温度に差が生じる。そうなる
と、電子冷却素子の吸熱容量が大きくなるため、消費電
力も大きくなる。そこで、システムの動作待機中に短波
長光源の温度を環境温度に再設定し、ＤＢＲ電流を再調
整して半導体レーザの波長を位相整合波長に固定すれ
ば、消費電力の低減を図ることができる。

【０１６５】第３に、位相領域とＤＢＲ領域で波長可変
を行う場合、電子冷却素子により波長可変を行う場合と
同様に、波長可変幅が大きくなると位相領域に注入する
電流が大きくなる。そこで、システムの動作待機中に位
相領域への電流をリセットし、再び半導体レーザの波長
を位相整合波長に調整することで、消費電力の低減を図
ることができる。

【０１６６】一方、映画などのソフトが記録されている
光ディスクを再生する場合には、図１９（ｂ）のよう
に、２時問程度の連続再生を行う。そのため、２時間以
上にわたり出力を安定に維持することが望まれる。そこ
で、本実施形態では、そのような場合には、再生したデ
ィスクの情報をメモリなどに一旦蓄積し、高調波出力の
安定化制御を行うときにはメモリに蓄積された情報を画
像として取り出すことによって、常に安定な再生特性を
実現する。

【０１６７】ビデオ再生システムの構成を、図２０に示
す。通常、メモリ３４としては半導体メモリが用いら
れ、本実施形態では、例えばＤＲＡＭ（ランダムアクセ
スメモリ）やフラッシュメモリが用いられる。光ピック
アップ３１により再生された光ディスク３２の情報は、
転送レートＲ１でメモリ３４に送られ、さらに転送レー
トＲ２で、メモリ３４からディスプレイ３５に情報が送
られる。ここでＲ１＞Ｒ２の時に、メモリ３４には、光
ディスク３２より再生された情報が徐々に蓄積される。
メモリ３４の内部に情報がフルに蓄積されると、メモリ
３４の情報がディスプレー３５に転送され、その間に、
高調波出力の安定化制御が安定化制御御回路３３により
行われる。安定化制御が終了すると、再びメモリ３４へ
の情報蓄積が始まる。

【０１６８】この動作を繰り返すことにより、長時間安
定な再生特性を実現する。

【０１６９】ＤＢＲ領域を有する半導体レーザは、発振
波長を所望の波長に可変することができるため、いろい
ろな用途に有用なレーザである。ＱＰＭ−ＳＨＧデバイ
スのような波長変換素子と半導体レーザにより構成され
るＳＨＧレーザにおいては、半導体レーザの発振波長を
波長変換素子の位相整合波長の許容幅内に固定する必要
がある。それに対して、ＤＢＲ半導体レーザを用いれ
ば、上記の点に起因して大きな効果を得ることができ
る。

【０１７０】ＤＢＲ半導体レーザの発振波長を可変する
方法には、（１）ＤＢＲ領域に電流注入する方法、
（２）電子冷却素子などにより半導体レーザ全体の温度
を変化させる方法、などがある。しかしながら、（１）
の方法では、モードホップ現象の発生やヒステリシスな
波長可変特性の発現が、実用化における大きな課題とな
る。また、（２）の方法では、電子冷却素子の容量など
が、実用化における大きな課題となる。

【０１７１】（１）の課題を解決するため、本発明で
は、ＤＢＲ電流を検出時と同方向に上昇させながら波長
可変を行うことでヒステリシス特性を回避し、安定な波
長可変を可能にする。特にＳＨＧブルーレーザにおいて
は、その位相整合波長許容幅が０．１ｎｍ程度と小さい
ため、安定な波長可変が、高調波（ブルー光）の出力安
定化の絶対条件となる。これに対して、上記の波長制御
を用いることで、ＳＨＧブルーレーザの立ち上がり時に
おいても波長変換素子の位相整合波長の検出が確実に行
われ、瞬時の立ち上がり特性が実現できるため、その実
用的効果は大きい。

【０１７２】また、温度制御による波長可変は、連続的
な波長可変が可能であるために有用な方法である。特
に、ＳＨＧブルーレーザにおいては、その位相整合波長
許容度が０．１ｎｍ程度であり、高調波出力を安定化す
るためには、波長を細かく制御することが必要である。
ＳＨＧブルーレーザの応用用途は、光ディスクやレーザ
プリンターなどであり、その低消費電力化は、実用化に
対して重要な点である。温度制御による波長可変では、
電子冷却素子の消費電力が大きな課題となる。電子冷却
素子は、環境温度と制御温度の差が大きいと消費電力が
大きくなるため、本発明のように初期設定温度を環境温
度にすることで、小さな消費電力で連続的な波長可変を
実現できる。

【０１７３】また、温度制御による波長可変において
も、環境温度や動作電流の変化に対して、安定に連続波
長可変を実現することは困難である。本発明では、ＤＢ
Ｒ領域を、波長可変の目的だけに用いるのではなく、位
相変化を補償するためにも用いる。これによって、安定
な連続波長可変が実現できる。そのため、より信頼性が
高く且つブルー出力が安定化された、ＳＨＧブルーレー
ザが実現される。

【０１７４】連続波長可変を実現する手段として、位相
制御部を有する半導体レーザが提案されている。しかし
ながら、環境温度や動作電流の変化に対して、安定に連
続波長可変を実現することは困難である。ＤＢＲ半導体
レーザにおいて、環境温度、ＤＢＲ電流、動作電流、位
相制御部電流などの変化に対する波長変化量は、それぞ
れ一定の値である。そのため、本発明では、環境温度、
ＤＢＲ電流及び動作電流の変化に対して発生する位相変
化を、それぞれの位相変化量の和として求め、位相制御
部電流で補償することにより、安定な連続波長可変を実
現する。これにより、電子冷却素子を用いなくても連続
波長可変が実現でき、低消費電力の光源が実現される。
消費電力が低減されると、ＳＨＧブルーレーザなどを携
帯型の光ディスクにも応用できるため、その効果は大き
い。

【０１７５】

【発明の効果】以上のように、本発明は、利得を与える
ための活性領域と、発振波長を固定するための分布ブラ
ッグ反射（ＤＢＲ）領域と、を備えた半導体レーザにお
いて、ＤＢＲ領域へ注入する電流を可変することにより
発振波長を所望の波長に固定する際に、ＤＢＲ電流を一
方向に増加または減少させて半導体レーザの波長を所望
の波長に対応するＤＢＲ電流を検出し、検出時と同方向
にＤＢＲ電流を変化する。これにより、波長可変時のヒ
ステリシス特性を回避した安定な発振波長制御を実現す
る。

【０１７６】また本発明は、利得を与えるための活性領
域と、発振波長を制御するための分布ブラッグ反射（Ｄ
ＢＲ）領域と、を備えた半導体レーザにおいて、ＤＢＲ
領域への電流注入により発振波長を所望の波長に制御す
る際に、モードホップが生じるＤＢＲ電流近傍と連続的
に波長可変するＤＢＲ電流近傍で、ＤＢＲ電流の電流注
入レートを異ならせる。これによって、モードホップ時
のノイズ発生を回避した発振波長制御を実現する。

【０１７７】また本発明は、利得を与えるための活性領
域と、発振波長を固定するための分布ブラッグ反射（Ｄ
ＢＲ）領域と、を備え、電子冷却素子が実装された半導
体レーザにおいて、初期状態においては半導体レーザは
電子冷却素子により環境温度の近傍に温度設定され、Ｄ
ＢＲ電流を可変することにより発振波長を所望の波長に
固定し、初期状態以降は電子冷却素子により半導体レー
ザの温度を変化させて波長可変する。これによって、電
子冷却素子の消費電力を低減した発振波長制御を実現す
る。

【０１７８】また本発明は、利得を与えるための活性領
域と、発振波長を固定するための分布ブラッグ反射（Ｄ
ＢＲ）領域と、を備え、電子冷却素子が実装された半導
体レーザにおいて、電子冷却素子により半導体レーザの
温度を変化させることにより波長可変する際に、半導体
レーザの温度変化に対して生じる位相変化量をＤＢＲ電
流を可変して補償する。これによって、温度変化に対す
るモードホップを回避した連続波長可変を実現する。

【０１７９】また本発明は、利得を与えるための活性領
域と、発振波長を固定するための分布ブラッグ反射（Ｄ
ＢＲ）領域と、を備え、電子冷却素子が実装された半導
体レーザにおいて、電子冷却素子により半導体レーザの
温度を変化させることにより波長可変する際に、半導体
レーザの出力変化に対して活性領域への注入電流を調整
し、生じる位相変化量をＤＢＲ電流を可変して補償す
る。これによって、レーザ出力変動を低減するとともに
モードホップを回避した連続波長可変を実現する。

【０１８０】また本発明は、利得を与えるための活性領
域と、発振波長を固定するための分布ブラッグ反射（Ｄ
ＢＲ）領域と、位相制御領域と、温度センサと、を備え
た半導体レーザにおいて、半導体レーザの出力が一定に
なるように活性領域に注入する電流を調整する第１の制
御手段と、発振波長を所望の波長になるようにＤＢＲ領
域へ注入する電流を調整する第２の制御手段と、第１の
制御手段と第２の制御手段と環境温度変化に対して生じ
る位相変化量を補償するため位相制御領域へ注入する電
流を調整する第３の制御手段と、を設ける。これによっ
て、モードホップのない連続波長可変を実現する。

【０１８１】さらに本発明は、利得を与えるための活性
領域と発振波長を固定するための分布ブラッグ反射（Ｄ
ＢＲ）領域とを備えた半導体レーザと、非線形光学結晶
からなる波長変換素子と、から構成される短波長光源に
おいて、ＤＢＲ領域へ注入する電流を可変することによ
り発振波長を波長変換素子の位相整合波長に調整する際
に、ＤＢＲ電流を一方向に増加または減少して発振波長
を位相整合波長に対応するＤＢＲ電流を検出し、検出時
と同方向にＤＢＲ電流を可変する。これによって、波長
可変時のヒステリシス特性を回避し、安定な高調波出力
を実現する。

【０１８２】また本発明は、利得を与えるための活性領
域と発振波長を固定するための分布ブラッグ反射（ＤＢ
Ｒ）領域とを備えた半導体レーザと、非線形光学結晶か
らなる波長変換素子とが、電子冷却素子とともに一体化
された短波長光源において、初期状態において短波長光
源は電子冷却素子により環境温度の近傍に温度設定さ
れ、ＤＢＲ部領域へ注入する電流を可変することにより
発振波長を波長変換素子の位相整合波長に調整し、初期
状態以降は電子冷却素子により半導体レーザの温度を変
化させることにより発振波長を位相整合波長に可変す
る。これによって、電子冷却素子の消費電力を低減する
とともに、連続波長可変による高調波出力のピーク出力
検出を実現する。

【０１８３】また本発明は、利得を与えるための活性領
域と発振波長を固定するための分布ブラッグ反射（ＤＢ
Ｒ）領域とを備えた半導体レーザと、非線形光学結晶か
らなる波長変換素子とが、電子冷却素子とともに一体化
された短波長光源において、電子冷却素子により半導体
レーザの温度を変化させることにより発振波長を波長変
換素子の位相整合波長に調整する際に、半導体レーザの
温度変化に対して生じる位相変化量をＤＢＲ電流を可変
して補償する。これによって、温度変化に対するモード
ホップを回避した高調波出力安定化を実現する。

【０１８４】また本発明は、利得を与えるための活性領
域と発振波長を固定するための分布ブラッグ反射（ＤＢ
Ｒ）領域とを備えた半導体レーザと、非線形光学結晶か
らなる波長変換素子とが、電子冷却素子上に固定されて
いる短波長光源において、半導体レーザが、活性領域へ
の電流注入によりレーザ発振を起こし、得られたレーザ
光が波長変換素子に導かれ、電子冷却素子により半導体
レーザの温度を変化させることにより、発振波長を波長
変換素子の位相整合波長に調整する。その際に、半導体
レーザの出力変化に対して活性領域への注入電流を調整
し、生じる位相変化量をＤＢＲ電流を可変して補償す
る。これによって、レーザ出力変動を低減し、かつモー
ドホップを回避した高調波出力安定化を実現する。

【０１８５】また本発明は、利得を与えるための活性領
域と発振波長を固定するための分布ブラッグ反射（ＤＢ
Ｒ）領域と位相制御領域と温度センサとを備えた半導体
レーザと、非線形光学結晶からなる波長変換素子と、か
ら構成される短波長光源において、半導体レーザの出力
が一定になるように活性領域に注入する電流を調整する
第１の制御手段と、発振波長を波長変換素子の位相整合
波長になるようにＤＢＲ領域に注入する電流により可変
する第２の制御手段と、第１の制御手段と第２の制御手
段と環境温度変化に対して生じる位相変化量を補償する
ため位相制御領域へ注入する電流を調整する第３の制御
手段と、を設ける。これによって、連続波長可変を実現
し、高調波光のピーク出力検出を実現する。

【０１８６】さらに本発明は、利得を与えるための活性
領域と発振波長を制御するための分布ブラッグ反射（Ｄ
ＢＲ）領域とを備えた半導体レーザと、非線形光学結晶
からなる波長変換素子とが、電子冷却素子とともに一体
化された短波長光源を用いて、短波長光源からの光を光
ディスク上で走査して信号を記録または再生する光ディ
スクシステムにおいて、光ディスクシステムの動作待機
中や、光ディスクの再生から記録動作へ移行、または記
録から再生動作への移行時の頭出しに要する時間（シー
クタイム）中に、短波長光源の動作温度を電子冷却素子
により環境温度に再調整し、さらにＤＢＲ領域への注入
電流を変化させて半導体レーザの波長を波長変換素子の
位相整合波長に再制御する。これによって、長時間にお
いて良好な再生特性を保証する光ディスクシステムを実
現する。

【０１８７】また本発明は、利得を与えるための活性領
域と発振波長を制御するための分布ブラッグ反射（ＤＢ
Ｒ）領域とを備えた半導体レーザと、非線形光学結晶か
らなる波長変換素子とが、電子冷却素子とともに一体化
された短波長光源を用いて、短波長光源からの光を光デ
ィスク上で走査して信号を記録または再生する光ディス
クシステムにおいて、再生した情報を蓄積するためのメ
モリを設ける。これによって、長時間において良好な再
生特性を保証する光ディスクシステムを実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態におけるＤ
ＢＲ半導体レーザの発振波長安定化装置の構成を示すブ
ロック図であり、（ｂ）は、その制御方法を表すフロー
チャートである。

【図２】ＤＢＲ半導体レーザのＤＢＲ電流と発振波長の
と関係を表す図である。

【図３】（ａ）は、本発明の第２の実施形態におけるＤ
ＢＲ半導体レーザの発振波長安定化装置の構成を示すブ
ロック図であり、（ｂ）は、その制御方法を表すフロー
チャートである。

【図４】ＤＢＲ半導体レーザの動作温度と発振波長との
関係を表す図である。

【図５】本発明の第３の実施形態におけるＤＢＲ半導体
レーザの発振波長安定化装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図６】ＤＢＲ半導体レーザの動作温度とモードホップ
現象が生じるＤＢＲ電流値との関係を表す図である。

【図７】本発明の第４の実施形態におけるＤＢＲ半導体
レーザの発振波長安定化装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図８】ＤＢＲ半導体レーザの動作温度とレーザ出力と
の関係を表す図である。

【図９】ＤＢＲ半導体レーザの動作電流と発振波長との
関係を表す図である。

【図１０】（ａ）は、本発明の第５の実施形態における
ＤＢＲ半導体レーザの発振波長安定化装置の構成を示す
ブロック図であり、（ｂ）は、その制御方法を表すフロ
ーチャートである。

【図１１】ＤＢＲ半導体レーザの位相制御部電流と発振
波長との関係を表す図である。

【図１２】（ａ）は、本発明の第６の実施形態における
ＳＨＧブルーレーザの高調波出力安定化装置の構成を示
すブロック図であり、（ｂ）は、その制御方法を表すフ
ローチャートである。

【図１３】本発明の第７の実施形態におけるＳＨＧブル
ーレーザの高調波出力安定化装置の構成を示すブロック
図である。

【図１４】本発明の第８の実施形態におけるＳＨＧブル
ーレーザの高調波出力安定化装置の構成を示すブロック
図である。

【図１５】本発明の第９の実施形態におけるＳＨＧブル
ーレーザの高調波出力安定化装置の構成を示すブロック
図である。

【図１６】本発明の第１０の実施形態におけるＳＨＧブ
ルーレーザの高調波出力安定化装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１７】ＳＨＧブルーレーザの構成を示す図である。

【図１８】本発明に従ったＤＢＲ領域への注入電流レー
トの一例を表す図である。

【図１９】（ａ）及び（ｂ）は、光ディスクシステムの
動作状態を表す図である。

【図２０】本発明に従った光ディスクシステムの構成を
表す図である。

【符号の説明】

１半導体レーザ２活性領域３ＤＢＲ領域４ａ電極４ｂ電極４ｃ電極５波長計６システム制御部７レーザ駆動部８ＤＢＲ制御部９波長検出部１０サブマウント１１電子冷却素子１２ペルチエ制御部１３出力検出器１４位相領域１５位相制御部１６温度センサ１７波長変換素子１８分極反転領域１９光導波路２０ＬＤカットフィルタ２１出力検出器２２出力検出部２３ＤＢＲ（分布ブラッグ反射型）半導体レーザ２４コリメートレンズ２５ λ／２板（半波長板）２６フォーカシングレンズ２７分極反転型導波路デバイス２８ＬｉＴａＯ₃基板２９光導波路３０分極反転領域３１光ピックアップ３２光ディスク３３安定化制御回路３４メモリ３５ディスプレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤誠大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者西内健一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源の発振波長安定化装置であって、該光源は、利得を与えるための活性領域と発振波長を制
御するための分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域とを備え
る半導体レーザであり、該装置は、該半導体レーザの出力光の発振波長を検出し
つつ、該ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電流を第１の方向
に単調に変化させながら所定の発振波長値に相当するＤ
ＢＲ電流値Ｉ₀を検出し、その後に該ＤＢＲ電流を該検
出値Ｉ₀を超えて該第１の方向とは逆の第２の方向に単
調に変化させ、その後に該ＤＢＲ電流を再び該第１の方
向に単調に変化させて該検出値Ｉ₀に設定し、それによ
って、該半導体レーザの該発振波長を該所定の発振波長
値に固定する、制御部を備える、光源の発振波長安定化
装置。
【請求項２】前記制御部は、前記ＤＢＲ電流の変化範
囲で、前記発振波長にモードホップが生じるＤＢＲ電流
値の近傍と、該発振波長が連続的に変化する該ＤＢＲ電
流値の範囲とで、該ＤＢＲ電流の前記ＤＢＲ領域への注
入レートを異ならせる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】モードホップが生じる第１のＤＢＲ電流
値Ｉ₁と該第１のＤＢＲ電流値Ｉ₁の次にモードホップが
生じる第２のＤＢＲ電流Ｉ₂とに対して、前記ＤＢＲ電
流の検出値をＩ₀＝（Ｉ₁＋Ｉ₂）／２に固定する、請求
項１に記載の装置。
【請求項４】光源の発振波長安定化装置であって、該光源は、利得を与えるための活性領域と発振波長を制
御するための分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域と電子冷
却素子とを備える半導体レーザであり、該装置は、該ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電流を変化し
て該半導体レーザの出力光の発振波長を所定の発振波長
値の近傍に設定し、その後に該電子冷却素子により該半
導体レーザの温度を変化させ、それによって、該半導体
レーザの該発振波長を該所定の発振波長値に固定する、
制御部を備える、光源の発振波長安定化装置。
【請求項５】前記制御部は、初期状態においては、前
記半導体レーザの温度を環境温度の近傍に設定する、請
求項４に記載の装置。
【請求項６】光源の発振波長安定化装置であって、該光源は、利得を与えるための活性領域と発振波長を制
御するための分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域と電子冷
却素子とを備える半導体レーザであり、該装置は、該電子冷却素子により該半導体レーザの温度
を変化させて該半導体レーザの該発振波長を変化させ、
且つ該ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電流を変化させて、
それによって、該半導体レーザに生じる位相変化を補償
する、制御部を備える、光源の発振波長安定化装置。
【請求項７】前記制御部は、さらに、前記半導体レー
ザの出力変化に対して前記活性領域へ注入する電流を調
整する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】光源の発振波長安定化装置であって、該光源は、利得を与えるための活性領域と発振波長を制
御するための分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域と位相制
御領域と温度センサとを備える半導体レーザであり、該装置は、該半導体レーザの出力が一定になるように、前記活性領
域に注入する電流を調整する第１の制御回路と、該半導体レーザの前記発振波長が所定の発振波長値にな
るように、前記ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電流値を調
整する第２の制御回路と、該第１の制御回路と該第２の制御回路と該温度センサと
により検出された該半導体レーザの位相変化を補償する
ように、前記位相制御領域へ注入する電流を調整する第
３の制御回路と、を備える、光源の発振波長安定化装
置。
【請求項９】光源の発振波長安定化装置であって、該光源は、利得を与えるための活性領域と発振波長を制
御するための分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域と位相制
御領域とを備える半導体レーザであり、該装置は、初期状態において、該ＤＢＲ領域へ注入する
ＤＢＲ電流を変化して該半導体レーザの該発振波長を所
定の発振波長値の近傍に設定し、その後に、該位相制御
領域へ注入する電流と該ＤＢＲ電流とをともに変化させ
て、それによって、該半導体レーザの該発振波長を該所
定の発振波長値に固定する、制御部を備える、光源の発
振波長安定化装置。
【請求項１０】光源の高調波出力安定化装置であっ
て、該光源は、利得を与えるための活性領域と発振波長を制
御するための分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域とを備え
る半導体レーザと、非線形光学結晶からなる波長変換素
子と、を備える短波長光源であって、該装置は、該短波長光源の高調波光出力を検出しつつ、
該ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電流を第１の方向に単調
に変化させながら該高調波光出力の最大値に相当するＤ
ＢＲ電流値Ｉ₀を検出し、その後に該ＤＢＲ電流を該検
出値Ｉ₀を超えて該第１の方向とは逆の第２の方向に単
調に変化させ、その後に該ＤＢＲ電流を再び該第１の方
向に単調に変化させて該検出値Ｉ₀に設定し、それによ
って、該半導体レーザの該発振波長を該波長変換素子の
位相整合波長に固定する、制御部を備える、光源の高調
波出力安定化装置。
【請求項１１】光源の高調波出力安定化装置であっ
て、該光源は、利得を与えるための活性領域と発振波長を制
御するための分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域とを備え
る半導体レーザと、非線形光学結晶からなる波長変換素
子と、電子冷却素子と、を備える短波長光源であって、該装置は、該ＤＢＲ領域へ注入するＤＢＲ電流を変化し
て該半導体レーザの出力光の発振波長を該波長変換素子
の位相整合波長の近傍に設定し、その後に該電子冷却素
子により該短波長光源の温度を変化させ、それによっ
て、該半導体レーザの該発振波長を該波長変換素子の該
位相整合波長に固定する、制御部を備える、光源の高調
波出力安定化装置。
【請求項１２】前記制御部は、初期状態においては、
前記半導体レーザの温度を環境温度の近傍に設定する、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】光源の高調波出力安定化装置であっ
て、該光源は、利得を与えるための活性領域と発振波長を制
御するための分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域とを備え
る半導体レーザと、非線形光学結晶からなる波長変換素
子と、電子冷却素子と、を備える短波長光源であって、該装置は、該電子冷却素子により該短波長光源の温度を
変化させて該半導体レーザの該発振波長を該波長変換素
子の位相整合波長に向けて変化させ、且つ該ＤＢＲ領域
へ注入するＤＢＲ電流を変化させて、それによって、該
半導体レーザに生じる位相変化を補償する、制御部を備
える、光源の高調波出力安定化装置。
【請求項１４】前記制御部は、さらに、前記半導体レ
ーザの出力変化に対して前記活性領域へ注入する電流を
調整する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】光源の高調波出力安定化装置であっ
て、該光源は、利得を与えるための活性領域と発振波長を制
御するための分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域と位相制
御領域と温度センサとを備える半導体レーザと、非線形
光学結晶からなる波長変換素子と、を備える短波長光源
であって、該装置は、該半導体レーザの出力が一定になるように、前記活性領
域に注入する電流を調整する第１の制御回路と、該半導体レーザの前記発振波長が前記波長変換素子の位
相整合波長になるように、前記ＤＢＲ領域へ注入するＤ
ＢＲ電流値を調整する第２の制御回路と、該第１の制御回路と該第２の制御回路と該温度センサと
により検出された該短波長光源の位相変化を補償するよ
うに、前記位相制御領域へ注入する電流を調整する第３
の制御回路と、を備える、光源の高調波出力安定化装
置。
【請求項１６】光源の高調波出力安定化装置であっ
て、該光源は、利得を与えるための活性領域と発振波長を制
御するための分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域と位相制
御領域とを備える半導体レーザと、非線形光学結晶から
なる波長変換素子と、を備える短波長光源であって、該装置は、初期状態において、該ＤＢＲ領域へ注入する
ＤＢＲ電流を変化して該半導体レーザの該発振波長を該
波長変換素子の位相整合波長の近傍に設定し、その後
に、該位相制御領域へ注入する電流と該ＤＢＲ電流とを
ともに変化させて、それによって、該半導体レーザの該
発振波長を該位相整合波長に固定する、制御部を備え
る、光源の高調波出力安定化装置。
【請求項１７】前記波長変換素子が周期的分極反転領
域を有する疑似位相整合方式の波長変換素子である、請
求項１０から１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】前記波長変換素子が光導波路型であ
る、請求項１０から１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】前記波長変換素子がバルク型である、
請求項１０から１６のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】前記非線形光学結晶がＬｉＴａ_xＮｂ
_1-xＯ₃（０≦ｘ≦１）結晶である、請求項１０から１６
のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】利得を与えるための活性領域と発振波
長を制御するための分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域と
を備える半導体レーザと、非線形光学結晶からなる波長
変換素子と、が一体化されている短波長光源を備え、該
短波長光源からの光を光ディスク上で走査して信号の記
録動作或いは再生動作の少なくとも一方を行う光ディス
クシステムであって、システムの動作における所定の期間に該半導体レーザの
発振波長を該波長変換素子の位相整合波長に再制御する
制御部をさらに備える、光ディスクシステム。
【請求項２２】前記所定の期間が前記システムの動作
待機期間である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】前記所定の期間が、前記光ディスクの
信号の前記再生動作から前記記録動作へ移行期間、或い
は、該記録動作から該再生動作への移行時の頭出し期
間、の少なくとも一方である、請求項２１に記載のシス
テム。
【請求項２４】再生した信号を蓄積するためのメモリ
をさらに備え、前記所定の期間が、該メモリに蓄積され
た信号を利用する前記短波長光源の高調波光の出力変動
期間である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】再生した信号を蓄積するためのメモリ
をさらに備え、前記所定の期間が、該再生した信号を該
メモリに蓄積するレートが該メモリより信号を取り出す
レートより大きくて該メモリが蓄積された信号により充
填されていて、該メモリに蓄積された信号を利用する期
間である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】前記短波長光源に一体化された電子冷
却素子をさらに備えていて、前記制御部は、該短波長光源の温度を該電子冷却素子に
より環境温度の近傍に再調整し、且つ、前記ＤＢＲ領域
へ注入するＤＢＲ電流を変化させて、それによって、前
記半導体レーザの発振波長を前記波長変換素子の前記位
相整合波長に再制御する、請求項２１から２５のいずれ
かに記載のシステム。
【請求項２７】前記半導体レーザがさらに位相制御領
域を備え、前記制御部は、該位相制御領域へ注入する電流をリセッ
トし、且つ、該位相制御領域と前記ＤＢＲ領域とへそれ
ぞれ注入する電流を変化させて、それによって、前記半
導体レーザの発振波長を前記波長変換素子の前記位相整
合波長に再制御する、請求項２１から２５のいずれかに
記載のシステム。
【請求項２８】前記波長変換素子が周期的分極反転領
域を有する疑似位相整合方式の波長変換素子である、請
求項２１から２５のいずれかに記載のシステム。
【請求項２９】前記波長変換素子が光導波路型であ
る、請求項２１から２５のいずれかに記載のシステム。
【請求項３０】前記波長変換素子がバルク型である、
請求項２１から２５のいずれかに記載のシステム。
【請求項３１】前記非線形光学結晶がＬｉＴａ_xＮｂ
_1-xＯ₃（０≦ｘ≦１）結晶である、請求項２１から２５
のいずれかに記載のシステム。