JPH1117262A - 高波長精度レーザ光源 - Google Patents
高波長精度レーザ光源Info
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- JPH1117262A JPH1117262A JP20069097A JP20069097A JPH1117262A JP H1117262 A JPH1117262 A JP H1117262A JP 20069097 A JP20069097 A JP 20069097A JP 20069097 A JP20069097 A JP 20069097A JP H1117262 A JPH1117262 A JP H1117262A
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- semiconductor laser
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 波長精度の高いヘリウムネオンレーザと半導
体レーザを組み合わせることにより、波長精度を維持し
たまま出力を向上させた高波長精度レーザ光源を提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 偏波面保持シングルモード光ファイバＰ
ＳＦの一端に、単一周波数のヘリウムネオンレーザＨ
ｅ−Ｎｅのレーザ光を光アイソレータＯＩ、顕微鏡対物
レンズＭＯ１を介して入射させる。前記光ファイバＰＳ
Ｆの他端に、半導体レーザＬＤによるレーザ光を顕微鏡
対物レンズＭＯ３、アナモルフィックプリズムペアＡＰ
Ｐ、ファラデーローテイタＦＲ、１／２波長λ／２、偏
光ビームスプリッタＰＢＳ、顕微鏡対物レンズＭＯ２を
介して入射させる。前記偏光ビームスプリッタＰＢＳか
ら光出力化した高波長精度レーザ光を出射させる。
体レーザを組み合わせることにより、波長精度を維持し
たまま出力を向上させた高波長精度レーザ光源を提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 偏波面保持シングルモード光ファイバＰ
ＳＦの一端に、単一周波数のヘリウムネオンレーザＨ
ｅ−Ｎｅのレーザ光を光アイソレータＯＩ、顕微鏡対物
レンズＭＯ１を介して入射させる。前記光ファイバＰＳ
Ｆの他端に、半導体レーザＬＤによるレーザ光を顕微鏡
対物レンズＭＯ３、アナモルフィックプリズムペアＡＰ
Ｐ、ファラデーローテイタＦＲ、１／２波長λ／２、偏
光ビームスプリッタＰＢＳ、顕微鏡対物レンズＭＯ２を
介して入射させる。前記偏光ビームスプリッタＰＢＳか
ら光出力化した高波長精度レーザ光を出射させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ干渉計等に
用いる高い波長精度を有するレーザ光源に関するもので
ある。
用いる高い波長精度を有するレーザ光源に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、高い波長精度が要求される干渉計
の光源として、ヘリウムネオンレーザが用いられてい
る。ヘリウムネオンレーザは非常に優れた波長精度を有
するが、原理的に高出力を得ることができない。とくに
高精度干渉測定の光源として用いられる縦モード数が１
本ないし２本の波長安定化ヘリウムネオンレーザの場
合、出力は最大１ｍＷ程度である。
の光源として、ヘリウムネオンレーザが用いられてい
る。ヘリウムネオンレーザは非常に優れた波長精度を有
するが、原理的に高出力を得ることができない。とくに
高精度干渉測定の光源として用いられる縦モード数が１
本ないし２本の波長安定化ヘリウムネオンレーザの場
合、出力は最大１ｍＷ程度である。
【０００３】一方、半導体レーザは、ヘリウムネオンレ
ーザと比較して非常に小型であるにもかかわらず、はる
かに高い出力が得られるが、原理的に発振周波数の安定
度は悪い。半導体レーザの波長安定化も試みられている
が、特に干渉光源として重要な可視領域においては、そ
の波長安定度、装置の信頼性、コストなどはヘリウムネ
オンレーザに遠くおよばない。
ーザと比較して非常に小型であるにもかかわらず、はる
かに高い出力が得られるが、原理的に発振周波数の安定
度は悪い。半導体レーザの波長安定化も試みられている
が、特に干渉光源として重要な可視領域においては、そ
の波長安定度、装置の信頼性、コストなどはヘリウムネ
オンレーザに遠くおよばない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、波長
精度の高いヘリウムネオンレーザと半導体レーザを組み
合わせることにより、波長精度を維持したまま出力を向
上させた高波長精度レーザ光源を提供することを課題と
するものである。
精度の高いヘリウムネオンレーザと半導体レーザを組み
合わせることにより、波長精度を維持したまま出力を向
上させた高波長精度レーザ光源を提供することを課題と
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたもので、単一周波数のヘリウムネ
オンレーザ光、および波長がヘリウムネオンレーザとほ
ぼ同じである半導体レーザ光を、単一モード光導波路の
両側から入射させて、それぞれ高い効率Ｋ１Ｋ２で結合
させることにより両レーザのモード結合を両結合効率の
積Ｋ＝Ｋ１Ｋ２で実現し、ヘリウムネオンレーザ光を半
導体レーザに注入し、注入同期による光の増幅率Ａｉｎ
とモード結合効率Ｋの積である総合増幅率Ａｔ＝ＫＡ
ｉｎがＡｔ＞１である条件のもとに、出力光として利用
する半導体レーザの発振周波数をヘリウムネオンレーザ
光の周波数に同期させ、ヘリウムネオンレーザと比較し
て高出力である半導体レーザの出力光を周波数（波長）
安定光源として利用するようにしたものである。
決するためになされたもので、単一周波数のヘリウムネ
オンレーザ光、および波長がヘリウムネオンレーザとほ
ぼ同じである半導体レーザ光を、単一モード光導波路の
両側から入射させて、それぞれ高い効率Ｋ１Ｋ２で結合
させることにより両レーザのモード結合を両結合効率の
積Ｋ＝Ｋ１Ｋ２で実現し、ヘリウムネオンレーザ光を半
導体レーザに注入し、注入同期による光の増幅率Ａｉｎ
とモード結合効率Ｋの積である総合増幅率Ａｔ＝ＫＡ
ｉｎがＡｔ＞１である条件のもとに、出力光として利用
する半導体レーザの発振周波数をヘリウムネオンレーザ
光の周波数に同期させ、ヘリウムネオンレーザと比較し
て高出力である半導体レーザの出力光を周波数（波長）
安定光源として利用するようにしたものである。
【０００６】
【作用】半導体レーザは、駆動電流、温度などを適切に
設定したうえで半導体レーザ本来の波長に近い単一周波
数の光を入射すると、半導体レーザの発振周波数が入射
光の周波数に同期するという注入同期と呼ばれる現象が
ある。そして、入射光が半導体レーザのモードに一致す
るとき、つまり半導体レーザ出力光と波面、相対的強度
分布が一致していれば、その強度が半導体レーザ出力の
１／１００以下でも注入同期を起こすことができる。
設定したうえで半導体レーザ本来の波長に近い単一周波
数の光を入射すると、半導体レーザの発振周波数が入射
光の周波数に同期するという注入同期と呼ばれる現象が
ある。そして、入射光が半導体レーザのモードに一致す
るとき、つまり半導体レーザ出力光と波面、相対的強度
分布が一致していれば、その強度が半導体レーザ出力の
１／１００以下でも注入同期を起こすことができる。
【０００７】しかし、入射するレーザの波面と強度分布
を合わせるためには極めて微妙な調整が必要であり、結
合の度合いがモニターできなければ、高効率モード結合
の実現は不可能である。ヘリウムネオンレーザ光をモー
ド調整光学系を通して直接半導体レーザに入射した場
合、モード結合率のモニターができないので、注入同期
によるレーザ光強度の増大を実現することは困難であ
る。
を合わせるためには極めて微妙な調整が必要であり、結
合の度合いがモニターできなければ、高効率モード結合
の実現は不可能である。ヘリウムネオンレーザ光をモー
ド調整光学系を通して直接半導体レーザに入射した場
合、モード結合率のモニターができないので、注入同期
によるレーザ光強度の増大を実現することは困難であ
る。
【０００８】レーザ光を単一モード光導波路に結合させ
る場合には、光導波路の反対側から射出する光の強度測
定によりモード結合率のモニターが可能であるので、高
効率のモード結合を実現することができる。ヘリウムネ
オンレーザ光を単一モード光導波路に入射させて高効率
で結合させ、さらに半導体レーザをその導波路の反対側
に高効率で結合させれば、単一モード光導波路を介して
ヘリウムネオンレーザと半導体レーザのモード結合を高
効率で行うことになり、注入同期によるレーザ光強度の
増大が実現できる。
る場合には、光導波路の反対側から射出する光の強度測
定によりモード結合率のモニターが可能であるので、高
効率のモード結合を実現することができる。ヘリウムネ
オンレーザ光を単一モード光導波路に入射させて高効率
で結合させ、さらに半導体レーザをその導波路の反対側
に高効率で結合させれば、単一モード光導波路を介して
ヘリウムネオンレーザと半導体レーザのモード結合を高
効率で行うことになり、注入同期によるレーザ光強度の
増大が実現できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明のレーザ光源の一実
施例を示す構成図で、単一縦モードで発振するヘリウム
ネオンレーザＨｅ−Ｎｅのレーザ光は、光アイソレータ
ＯＩを透過した後顕微鏡対物レンズＭＯ１で集光され、
偏波面保持シングルモード光ファイバＰＳＦの一端に入
射され結合される。
施例を示す構成図で、単一縦モードで発振するヘリウム
ネオンレーザＨｅ−Ｎｅのレーザ光は、光アイソレータ
ＯＩを透過した後顕微鏡対物レンズＭＯ１で集光され、
偏波面保持シングルモード光ファイバＰＳＦの一端に入
射され結合される。
【００１０】一方半導体レーザＬＤは温度制御された台
に固定され、その出力光は顕微鏡対物レンズＭＯ３でコ
リメートされ、コリメートされた光は半導体レーザのＬ
Ｄ特性上かなり扁平な楕円になるので、光ファイバＰＳ
Ｆに高効率で結合するために、アナモルフィックプリズ
ムペアＡＰＰを用いて円形に修正する。
に固定され、その出力光は顕微鏡対物レンズＭＯ３でコ
リメートされ、コリメートされた光は半導体レーザのＬ
Ｄ特性上かなり扁平な楕円になるので、光ファイバＰＳ
Ｆに高効率で結合するために、アナモルフィックプリズ
ムペアＡＰＰを用いて円形に修正する。
【００１１】修正された半導体レーザ光は、偏光方向を
４５度回転させるように調整されたファラデーローテイ
タＦＲ、偏光方向を任意に調整するための１／２波長板
λ／２、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した後、顕
微鏡対物レンズＭＯ２により集光され、光ファイバＰＳ
Ｆのヘリウムネオンレーザ光の入射側とは反対側に入射
させて結合させる。１／２波長板λ／２は、最初半導体
レーザ光が偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過するよう
設定する。
４５度回転させるように調整されたファラデーローテイ
タＦＲ、偏光方向を任意に調整するための１／２波長板
λ／２、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した後、顕
微鏡対物レンズＭＯ２により集光され、光ファイバＰＳ
Ｆのヘリウムネオンレーザ光の入射側とは反対側に入射
させて結合させる。１／２波長板λ／２は、最初半導体
レーザ光が偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過するよう
設定する。
【００１２】光ファイバ出射部分で測定したそれぞれの
レーザ光強度ができるだけ大きくなるようにモード結合
の調整を行う。その強度をそれぞれＩＨｅ−Ｎｅ’およ
びＩＬＤ’、レーザの出力をそれぞれＩＨｅ−Ｎｅおよ
びＩＬＤとすると、ヘリウムネオンレーザと光ファイバ
ＰＳＦのモード結合係数Ｋ１、および半導体レーザ光と
光ファイバＰＳＦのモード結合係数Ｋ２はそれぞれ次式
で表される。
レーザ光強度ができるだけ大きくなるようにモード結合
の調整を行う。その強度をそれぞれＩＨｅ−Ｎｅ’およ
びＩＬＤ’、レーザの出力をそれぞれＩＨｅ−Ｎｅおよ
びＩＬＤとすると、ヘリウムネオンレーザと光ファイバ
ＰＳＦのモード結合係数Ｋ１、および半導体レーザ光と
光ファイバＰＳＦのモード結合係数Ｋ２はそれぞれ次式
で表される。
【００１３】ＫＩ＝ＩＨｅ−Ｎｅ’／ＩＨｅ−Ｎｅ
【００１４】Ｋ２＝ＩＬＤ’／ＩＬＤ
【００１５】ヘリウムネオンレーザ光と半導体レーザ光
のモード結合係数Ｋは上記の結合係数の積となる。
のモード結合係数Ｋは上記の結合係数の積となる。
【００１６】Ｋ＝Ｋ１Ｋ２
【００１７】モード結合の調整が終了したら、１／２波
長板λ／２を回して、半導体レーザ光の偏光方向を偏光
ビームスプリッタＰＢＳにより反射される方向に調整す
る。
長板λ／２を回して、半導体レーザ光の偏光方向を偏光
ビームスプリッタＰＢＳにより反射される方向に調整す
る。
【００１８】光ファイバＰＳＦから射出するヘリウムネ
オンレーザ光の偏光方向は、偏光ビームスプリッタＰＢ
Ｓを透過するようにあらかじめ調整しておく。ファラデ
ーローテータＦＲによりヘリウムネオンレーザ光、半導
体レーザ光ともに偏光方向が進行方向に対して同一方向
に４５度回転するので、ヘリウムネオンレーザ光は、偏
光方向が一致した状態でＫの効率で半導体レーザ光が注
入される。
オンレーザ光の偏光方向は、偏光ビームスプリッタＰＢ
Ｓを透過するようにあらかじめ調整しておく。ファラデ
ーローテータＦＲによりヘリウムネオンレーザ光、半導
体レーザ光ともに偏光方向が進行方向に対して同一方向
に４５度回転するので、ヘリウムネオンレーザ光は、偏
光方向が一致した状態でＫの効率で半導体レーザ光が注
入される。
【００１９】注入同期された半導体レーザ光は、偏光ビ
ームスプリッタＰＢＳにより反射され、出射光として取
り出される。注入同期によるレーザ光の増幅率をＡｉｎ
とすると、最終的なヘリウムネオンレーザ光の総合増幅
率Ａｔはこの増幅率とモード結合係数の積となる。
ームスプリッタＰＢＳにより反射され、出射光として取
り出される。注入同期によるレーザ光の増幅率をＡｉｎ
とすると、最終的なヘリウムネオンレーザ光の総合増幅
率Ａｔはこの増幅率とモード結合係数の積となる。
【００２０】Ａｔ＝ＡｉｎＫ
【００２１】Ａｉｎは少なくとも１００以上であり、Ｋ
はシングルモードファイバを用いたモード結合の場合
０．２以上が実現できるから、Ａｔとして、２０以上
（０．５ｍＷ入力、１０ｍＷ出力）が得られる。
はシングルモードファイバを用いたモード結合の場合
０．２以上が実現できるから、Ａｔとして、２０以上
（０．５ｍＷ入力、１０ｍＷ出力）が得られる。
【００２２】このように、注入同期された半導体レーザ
ＬＤから、注入するヘリウムネオンレーザ光よりも強力
な出射光を取り出すことができる。この出射光は高強度
の干渉光源として用いることが可能であるが、さらに同
様な半導体レーザ光注入同期システムをカスケードに接
続することにより、同一波長の注入同期光を無制限に取
り出すことも可能である。
ＬＤから、注入するヘリウムネオンレーザ光よりも強力
な出射光を取り出すことができる。この出射光は高強度
の干渉光源として用いることが可能であるが、さらに同
様な半導体レーザ光注入同期システムをカスケードに接
続することにより、同一波長の注入同期光を無制限に取
り出すことも可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のレーザ
光源では、単一周波数のヘリウムネオンレーザ光、およ
び波長がヘリウムネオンレーザ光とほぼ同じである半導
体レーザ光を、単一モード光導波路の両側から入射させ
てそれぞれ高い効率Ｋ１，Ｋ２で結合させることによ
り、両レーザ光のモード結合を両結合効率の積Ｋ＝Ｋ１
Ｋ２で実現し、ヘリウムネオンレーザ光を半導体レーザ
光に注入し、注入同期による光の増幅率Ａｉｎとモード
結合率Ｋの積である総合増幅率Ａ＝ＫＡｉｎがＡｔ＞１
である条件のもとに、出射光として利用する半導体レー
ザの発振周波数をヘリウムネオンレーザの発振周波数に
同期させ、波長精度の高いヘリウムネオンレーザ光の高
出力化を実現することができる。
光源では、単一周波数のヘリウムネオンレーザ光、およ
び波長がヘリウムネオンレーザ光とほぼ同じである半導
体レーザ光を、単一モード光導波路の両側から入射させ
てそれぞれ高い効率Ｋ１，Ｋ２で結合させることによ
り、両レーザ光のモード結合を両結合効率の積Ｋ＝Ｋ１
Ｋ２で実現し、ヘリウムネオンレーザ光を半導体レーザ
光に注入し、注入同期による光の増幅率Ａｉｎとモード
結合率Ｋの積である総合増幅率Ａ＝ＫＡｉｎがＡｔ＞１
である条件のもとに、出射光として利用する半導体レー
ザの発振周波数をヘリウムネオンレーザの発振周波数に
同期させ、波長精度の高いヘリウムネオンレーザ光の高
出力化を実現することができる。
【図１】本発明のレーザ光源の一実施例を示す構成図で
ある。
ある。
Ｈｅ−Ｎｅ：単一周波数のヘリウムネオンレーザ ＯＩ ：光アイソレータ ＭＯ１〜ＭＯ３：顕微鏡対物レンズ ＰＳＦ：偏波面保持シングルモード光ファイバ ＰＢＳ：偏光ビームプリッタ λ／２：１／２波長板 ＦＲ：ファラデーロテイタ ＡＰＰ：アナモルフィックプリズムペア ＬＤ：半導体レーザ
フロントページの続き (72)発明者 李 容 哲 東京都八王子市中野町2062番地21 日本科 学エンジニアリング株式会社八王子工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 単一周波数のヘリウムネオンレーザ光、
および波長がヘリウムネオンレーザとほぼ同じである半
導体レーザ光を、単一モード光導波路の両側から入射さ
せてそれぞれ高い効率Ｋ１，Ｋ２で結合させることによ
り両レーザのモード結合を両結合効率の積Ｋ＝Ｋ１Ｋ２
で実現し、ヘリウムネオンレーザ光を半導体レーザに注
入し、注入同期による光の増幅率Ａｉｎとモード結合効
率Ｋの積である総合増幅率Ａｔ＝ＫＡｉｎがＡｔ＞１で
ある条件のもとに、出力光として利用する半導体レーザ
の発振周波数をヘリウムネオンレーザの発振周波数に同
期させ、光出力化したレーザ光を出射させることを特徴
とする高波長精度レーザ光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20069097A JPH1117262A (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 高波長精度レーザ光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20069097A JPH1117262A (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 高波長精度レーザ光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1117262A true JPH1117262A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=16428635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20069097A Pending JPH1117262A (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 高波長精度レーザ光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1117262A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2361324A (en) * | 2000-04-04 | 2001-10-17 | Leica Microsystems | Combining laser light beams |
| JP2013021247A (ja) * | 2011-07-14 | 2013-01-31 | Furukawa Fitel (Thailand) Co Ltd | レーザモジュール製造方法 |
| JP2014143320A (ja) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 高パワーインコヒーレント光発生装置 |
-
1997
- 1997-06-23 JP JP20069097A patent/JPH1117262A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2361324A (en) * | 2000-04-04 | 2001-10-17 | Leica Microsystems | Combining laser light beams |
| GB2361324B (en) * | 2000-04-04 | 2002-09-04 | Leica Microsystems | Combining laser light beams |
| JP2013021247A (ja) * | 2011-07-14 | 2013-01-31 | Furukawa Fitel (Thailand) Co Ltd | レーザモジュール製造方法 |
| JP2014143320A (ja) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 高パワーインコヒーレント光発生装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041224 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060314 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060725 |