WO2006075760A1 - 変調機能付光源装置とその駆動方法 - Google Patents

変調機能付光源装置とその駆動方法 Download PDF

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WO2006075760A1
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Katsuaki Magari
Tsutomu Yanagawa
Yoshiki Nishida
Hiroyasu Mawatari
Osamu Tadanaga
Masaki Asobe
Hiroyuki Suzuki
Hiroshi Miyazawa
Junji Yumoto
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Nippon Telegraph And Telephone Corporation
Ntt Electronics Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a visible, mid-infrared or infrared light source using a second harmonic generation, difference frequency generation, or sum frequency generation effect generated in a nonlinear optical medium, and more particularly, the intensity of generated light. It is related with the light source device with a modulation function which can change.
  • FIG. 1 shows a configuration of a conventional quasi phase matching type wavelength conversion element. Pumping light A (wavelength ⁇ ) from a semiconductor laser light source and pumping light ⁇ (wavelength ⁇ ) from another semiconductor laser light source
  • the excitation light ⁇ is converted into a difference frequency light C having a wavelength
  • the difference frequency light C and the excitation light B are separated by the duplexer 13.
  • excitation light A having relatively high intensity and excitation light B are combined by a multiplexer 11 and incident on a nonlinear waveguide 12 having a polarization inversion structure.
  • wavelength-converted light C of the excitation light A and the excitation light B is generated and emitted from the waveguide 12.
  • the wavelength of excitation light A is set to 1.06 / m
  • the wavelength of excitation light B is set to 1.
  • a yellow visible light source using a wavelength conversion element by sum frequency generation can be used as a light source for refractive index measurement, instead of the conventional D-line light source of a Na lamp.
  • a yellow visible light source using a wavelength conversion element using sum frequency generation has a significant effect on increasing the sensitivity of optical instruments using visible light such as a fluorescence microscope.
  • a 1.06 ⁇ m semiconductor laser whose wavelength is stabilized by using an external resonator using a fiber Bragg grating (FBG) as excitation light, and an oscillation wavelength
  • FBG fiber Bragg grating
  • a DFB (Distributed Feedback) laser with a wavelength of 1.32 xm, a multiplexing means such as a WDM coupler, and a modularized wavelength conversion element are mounted on the case.
  • the light source used as the excitation light is preferably a single-mode oscillating light source such as a DBR (Distributed Bragg Reflector) laser or a DFB laser.
  • DBR Distributed Bragg Reflector
  • the FBG is a fiber optic device in which a Bragg diffraction grating is formed in the core portion of an optical fiber, and has a characteristic of reflecting only light of a specific wavelength.
  • a Bragg diffraction grating is formed in the core portion of an optical fiber, and has a characteristic of reflecting only light of a specific wavelength.
  • it is widely used as a wavelength control element, optical sensor element, and dispersion compensation element because of its low loss, good coupling characteristics with optical fibers, and excellent reflection characteristics. It's being used.
  • a DFB laser creates a periodic shape inside a laser chip, acts as a diffraction grating, and reflects only light of a specific wavelength, thereby confining the light in an active region, and It is a semiconductor laser that oscillates.
  • the monochromaticity of the wavelength of the laser beam is excellent, and it is suitable for transmission of optical signals of several kilometers or more.
  • FIG. 2 shows the quasi-phase matching conditions for obtaining green light having a wavelength of 0.53 ⁇ m by second harmonic generation.
  • Lithium niobate is used as the nonlinear optical material and the polarization inversion period is 6.
  • This figure shows the calculated quasi-phase matching curve when using a wavelength converter with a length of 76 mm and a length of 10 mm.
  • the horizontal axis represents the wavelength of the excitation light, and the vertical axis represents the normalized second-harmonic light intensity.
  • the quasi-phase matching band is less than 0.2 nm. Therefore, the oscillation wavelength of a 1.06 xm semiconductor laser needs to be stabilized within the spectral width of 0.2 nm.
  • wavelength stabilization is an indispensable requirement because the quasi-phase matching bandwidth of the wavelength conversion element used to obtain visible light is narrow.
  • the wavelength-converted light C generated under such conditions has a coherent characteristic that inherits the characteristics of the semiconductor laser, which is the excitation light, and can be used as a visible light source to increase the sensitivity of refractive index measurement.
  • it is effective in increasing the sensitivity of fluorescent protein observation with a fluorescence microscope.
  • it is necessary to increase the extinction ratio, and it is important to have a ⁇ N / ⁇ FF modulation function.
  • ON / OFF modulation has been performed by using a semiconductor laser alone as a visible light source or by connecting an AO modulator to a solid-state laser. That is, the ON / OFF modulation function has not yet been realized in a light source that generates a difference frequency or a sum frequency using an optical waveguide made of a nonlinear optical material and two semiconductor laser light sources.
  • FIG. 3 shows the current-to-light output characteristics of a 1.06- ⁇ m semiconductor laser with an external FBG connected.
  • This FBG-connected semiconductor laser normally has a reflection band of about 2 nm by FBG, and is in a multimode state in which multiple wavelengths oscillate within that range.
  • Differentiated light output by current is called differential efficiency.
  • APC optical output stabilization control
  • Fig. 11A shows the current-optical output characteristics of a 1.32 xm band DFB laser. 1.
  • the wavelength-converted light output is turned ON / OFF based on the current-optical output characteristics shown in Fig. 11A, and the light source device with modulation function can have a conversion function. wear.
  • the differential efficiency is indicated by a broken line. Except for the threshold, there is no discontinuity in the differential efficiency characteristics, and there is no module jump at the oscillation wavelength.
  • the operating current of the 1.32 z m-band DFB laser is used up to 300 mA, the temperature inside the device rises, and the force oscillation wavelength, which is a single wavelength, moves by about 0.8 nm.
  • the fluctuation range of the oscillation wavelength of 0.8nm is more than 4 times wider than the quasi phase matching band described above.
  • the portion outside the quasi-phase matching band does not contribute to the wavelength converted light.
  • the current can only flow up to about 80mA, which is about 1mA4 with an operating current of 300mA, and the resulting optical output is reduced to about 1/4.
  • the output intensity of the wavelength-converted light is similarly reduced to about 1Z4. Because of this, it was not possible to obtain a practical output intensity of wavelength-converted light by simply modulating with a 1.32 x m-band DFB laser.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-140214
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a light source device that includes a quasi phase matching type wavelength conversion element and emits a difference frequency or a sum frequency. Another object of the present invention is to provide a light modulation method and a light source device with a modulation function for performing modulation while ensuring practical light intensity.
  • One aspect of the light source device with a modulation function includes an optical waveguide made of a nonlinear optical material having a structure in which a nonlinear constant is periodically modulated, and the optical waveguide has first and second wavelengths different from each other.
  • a light source device that outputs a difference frequency generated by combining and entering excitation light from two semiconductor laser light sources, or a light source that outputs second harmonics from a second semiconductor laser light source.
  • the second semiconductor laser light source is configured to modulate the semiconductor laser, the FBG, and the semiconductor laser, and the reflection band of the FBG is larger than the resonance wavelength interval determined by the element length of the semiconductor laser. narrow.
  • the lower limit of the current modulation amplitude to the second semiconductor laser light source is equal to or less than a threshold value, and the emission wavelength is quasi phase matching of a nonlinear optical material.
  • the wavelength can be set to the short wavelength side of the band, and the upper limit can be set to a current value lower than the current value that gives the first kink that occurs in the current-optical output characteristics.
  • a force S can be added to the FBG.
  • the optical waveguide having a nonlinear optical material force having a structure in which the nonlinear constant is periodically modulated is provided, and excitation light from the first and second semiconductor laser light sources having different wavelengths is supplied to the optical waveguide.
  • the first semiconductor The laser light source has a built-in diffraction grating and includes means for modulating the output light emitted from the semiconductor laser.
  • the lower limit of the current modulation amplitude for the first semiconductor laser light source is equal to or less than the threshold, and the emission wavelength immediately after the threshold is
  • the upper limit of the current modulation amplitude is set to be shorter than the peak wavelength of the pseudo phase matching band of the nonlinear optical material, and the output wavelength immediately after the threshold value. Longer wave side It may be a current value as a long.
  • the first semiconductor laser light source includes means for modulating output light emitted from the semiconductor laser and can be synchronized with each other.
  • the nonlinear optical crystal is LiNbO
  • At least one selected from the group consisting of Mg and Zn as an additive is at least one selected from the group consisting of Mg and Zn as an additive.
  • the light source device with a modulation function can be incorporated into a fluorescence microscope apparatus.
  • an optical waveguide having a first semiconductor laser, a second semiconductor laser, and a nonlinear optical material force having a structure in which a nonlinear constant is periodically modulated.
  • a light modulation method using a light source device comprising: a second semiconductor laser; Emitting the modulated light, entering the light modulated in the emitting step into an FBG having a reflection band narrower than the resonant wavelength interval determined by the element length of the second semiconductor laser, and the first The step of combining the light emitted from the semiconductor laser and the light emitted from the FBG to enter the optical waveguide, and the difference frequency of the light from the first and second semiconductor lasers from the optical waveguide, Or a step of emitting a sum frequency.
  • the method further includes the step of entering the light emitted from the FBG into the isolator, and the step of entering the optical waveguide is emitted from the first semiconductor laser.
  • a step of combining the light and the light emitted from the isolator can be provided.
  • the method may further comprise a step of controlling the temperature of the FBG within a certain range.
  • the lower limit of the current amplitude modulation to the second semiconductor laser light source is not more than a threshold value, and the emission wavelength is shorter than the quasi phase matching band of the nonlinear optical material.
  • setting the upper limit of the current amplitude modulation to be a current value lower than the current value that provides the first kink that occurs in the current-to-light output characteristics.
  • a sum frequency comprising a first semiconductor laser having a built-in diffraction grating, a second semiconductor laser, and an optical waveguide made of a nonlinear optical material having a structure in which a nonlinear constant is periodically modulated is provided.
  • the step of emitting modulated light from the first semiconductor laser, the light emitted from the first semiconductor laser, and the light emitted from the second semiconductor laser force A step of combining and entering the optical waveguide; a step of emitting a difference frequency or a sum frequency of light from the first and second semiconductor lasers from the optical waveguide; and a current amplitude modulation for the first semiconductor laser light source
  • the light modulation of the second semiconductor laser is synchronized with the light modulation.
  • the method may further comprise the step of modulating the light of the first semiconductor laser.
  • a light source device with a modulation function having practical light intensity can be manufactured.
  • fluorescence protein observation using a fluorescence microscope is possible. The sensitivity can be increased.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of wavelength conversion according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a quasi-phase matching curve for obtaining green light having a wavelength of 0.53 ⁇ m by second harmonic generation.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining direct modulation of a conventional 1 ⁇ 064 / m band laser.
  • FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of a wavelength conversion element.
  • FIG. 5 is a diagram showing a wavelength conversion element module.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a light source device with a modulation function according to the present invention.
  • FIG. 7A is a diagram for explaining the direct modulation of the 1.064 / m band laser in Example 1.
  • FIG. 7B is a diagram showing the laser drive current dependence of the center wavelength of the 1 ⁇ 064 / im band laser of Example 1.
  • FIG. 8A is a diagram for explaining the direct modulation of the 1.064z m-band laser of Example 2.
  • FIG. 8B is a diagram showing the laser drive current dependence of the center wavelength of the 1.064 ⁇ m band laser of Example 2.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a light source device with a modulation function according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a light source device with a modulation function according to a fourth embodiment.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating direct modulation of a 32 ⁇ m band DFB laser.
  • FIG. 11B is a diagram showing the laser drive current dependence of the center wavelength of a 1.32 x m-band DFB laser.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration in which the light source device with a modulation function of the present invention is incorporated in a fluorescence microscope apparatus.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a method for driving a light source device with a modulation function according to the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram showing the IL characteristics of the 1 ⁇ 064 / im band laser of Example 5.
  • FIG. 15 shows the laser drive current dependence of the center wavelength of the 1 ⁇ 064 / im band laser in Example 5.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a light source device with a modulation function in which feedback is applied to the drive current of the laser with FBG so that the output light intensity of the present invention is constant.
  • FIG. 17 is a diagram showing the time change of the laser output intensity when the laser is operated in a thermostatic chamber that changes from 10 ° C. to 40 ° C.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a method for driving a light source device with a modulation function according to the present invention.
  • a 1.32 ⁇ band DFB laser or narrow band as an excitation light source.
  • a light source device with a practical modulation function could be realized by modulating the drive current of a 1.06 ⁇ m semiconductor laser whose wavelength was stabilized by a single band FBG.
  • a light source device with a practical modulation function can also be realized by synchronously modulating the drive current of a 1.32 ⁇ -band DFB laser and a specific drive method with a 1.06 ⁇ semiconductor laser. I also found out.
  • Example 1 a wavelength conversion element module using LiNbO as a nonlinear optical material is used.
  • a light source device with modulation function that outputs wavelength-converted light by using a 1.064 xm semiconductor laser with a FBG, stabilized wavelength, and a 1.3 ⁇ m band tunable laser as the pumping light source. Is made.
  • FIG. 4 shows a manufacturing process of the wavelength conversion element.
  • a wavelength conversion element is manufactured using a ridge waveguide structure using a directly bonded substrate. That is, a Z-cut Zn-doped LiNbO substrate 51 in which a periodic domain-inverted structure is prepared in advance as the first substrate, and the second substrate
  • a wavelength conversion element by bonding a Z-cut Mg-added LiNbO substrate 52
  • the substrates are all 3-inch wafers that are optically polished on both sides, and the substrate thickness is 300 zm.
  • Ridge waveguides confine light in two directions (two dimensions) perpendicular to the light propagation direction. It is an optical waveguide with a small optical loss.
  • first substrate 51 and second substrate 52 are rendered hydrophilic by normal acid cleaning or alkaline cleaning
  • the two substrates are superposed in a clean atmosphere.
  • the overlapped first substrate 51 and second substrate 52 are placed in an electric furnace and subjected to diffusion bonding by heat treatment at 500 ° C. for 3 hours.
  • the bonded substrate is void-free and does not crack when returned to room temperature.
  • polishing is performed until the thickness of the first substrate 51 of the bonded substrate becomes 6 ⁇ m.
  • a polishing surface having a mirror surface can be obtained by polishing after the polishing process.
  • the polished thin film substrate is set on a dicing saw, and a ridge waveguide having a waveguide width of 10 ⁇ m is fabricated by precision processing using a diamond blade having a particle diameter of 4 ⁇ m or less.
  • the produced single-mode ridge waveguide is cut into a strip shape from the substrate, and the end face of the waveguide is optically polished to produce a wavelength conversion element having a length of 60 mm.
  • non-doped LiNbO when a LiTaO substrate is used as the second substrate 52
  • a long conversion element can be produced.
  • a substrate thickness of 200 / im or more and lmm or less can be used.
  • FIG. 5 shows the wavelength conversion module.
  • the wavelength conversion module is a device that emits wavelength-converted light of difference frequency light or sum frequency light by a nonlinear optical effect when combined excitation light is incident.
  • a polarization-maintaining single-mode optical fiber 64 is fused and connected to the fabricated wavelength conversion element 61.
  • the wavelength conversion element 61 is bonded to the carrier 62 and mounted in a package 66 containing a Peltier element 67 for temperature adjustment.
  • a wavelength conversion module is manufactured by optically coupling with an input fiber using a lens 63 via a finoleta 65.
  • FIG. 6 shows a light source device with a modulation function using the produced wavelength conversion module.
  • the input side fiber of the wavelength conversion element module 75 and the output fiber of the 1. 06 / 1.32 x mWDM coupler 74 are fusion-spliced.
  • the FBG73 is fused and connected to the 1.06 ⁇ input fin 70a of the WDM coupler 74, and the FBG73 and the 1.064 ⁇ m band semiconductor laser 71 are fused.
  • the FBG73 is located outside the 1.064 xm band semiconductor laser 71.
  • the output fiber of 1.32 mDFB laser 7 2 is fused to the 1 ⁇ 32 / im input fiber 70b of the WDM coupler 74. 1.
  • 064 ⁇ -band semiconductor laser 71 is connected to temperature control device 76 and No.
  • a light source device with a modulation function is completed by connecting a temperature control device 78 and a DC drive power source 79 to the laser 72 via connection lines 80c and 80d.
  • the temperature of the 064 xm band semiconductor laser 7 1 and the 1. band DFB laser 72 is kept constant by the temperature control devices 76 and 78, respectively.
  • the 1. 064 M m band semiconductor laser 71 is controlled Ri by the pulsed power supply 77, 1.
  • band DFB laser 72 is controlled by a DC drive power source 79.
  • the FBG 73 has a reflection band of 0.1 nm which is narrower than the resonance wavelength interval of 0.12 nm determined by the element length of 1.2 mm of the 1.064 ⁇ m band semiconductor laser 71 having a reflectivity of 20%.
  • the 1.064 ⁇ m semiconductor laser 71 with FBG73 and stabilized wavelength operates in principle at a single wavelength, but as the current increases, the wavelength shifts to the longer wavelength side due to heat generation. . 1.
  • the wavelength band FBG of the output light emitted from the 064 / im semiconductor laser 71 is passed, the mode jump to another mode occurs in the reflection band.
  • a kink that causes discontinuity of light output occurs (Fig. 7A).
  • the output light emitted from the 1.064 / m semiconductor laser 71 having the wavelength stabilized by providing the FBG 73 has a continuous and smooth differential efficiency characteristic except at the position where the optical output kinks occur.
  • the force output light 6mW that generates noise at the kink position is obtained, and the wavelength conversion light of 0.59 / im is turned on at 10Mb / s under the condition that the noise is 10% or less between the peaks. / OFF modulation was possible.
  • Example 1 it is possible to use a force of 20 pm or less and a force of 10 pm or less using a FBG reflection band of 0.1 nm.
  • a light source device with a modulation function having the same configuration as that of the first embodiment is used.
  • the driving conditions of the panelless driving power source 77 are limited.
  • FIG. 8B shows the current-light output characteristics at that time.
  • Example 2 as in Example 1, The output light emitted from the 064 / m semiconductor laser 71 with FBG73 stabilized wavelength has a continuous and smooth differential efficiency characteristic except at the position where the optical output kinks occur.
  • the first kink current value in the current-optical output characteristic is set to be approximately the maximum.
  • the lower limit of the current modulation range is equal to or less than the threshold value
  • the upper limit is set to a current value slightly lower than the current value that gives the first kinking that occurs in the current-light output characteristics.
  • FIG. 9 shows a light source device with a modulation function provided with an isolator 81 immediately after the FBG 73.
  • the input side fiber of the wavelength conversion element module 75 and the output fiber of the 1. 06/1. 32 x mWDM coupler 74 are fusion-spliced.
  • an isolator 81 is fused to the 1 ⁇ 06 ⁇ -filled cuff fiber 70 a of the WDM coupler 74.
  • the FBG 73 is fused and connected to the isolator 81, and the FBG 73 and the 1.064 / im band semiconductor laser 71 are fused and connected.
  • the FBG 73 is located outside the 1.064 / im band semiconductor laser 71.
  • the output fiber of the 1 ⁇ 32 t mDFB laser 72 is fused and connected to the 1 ⁇ 32 / i m input fiber 70b of the WDM coupler 74.
  • 1.064 / m band semiconductor laser 71 is connected to temperature control device 76 and pulse drive power supply 77 via connection lines 80a and 80b.
  • 32 m band DFB laser 72 is connected to temperature control device
  • the light source device with a modulation function is completed by connecting 78 and the DC drive power source 79 via connection lines 80c and 80d.
  • the influence of the reflected return light changes due to changes in the state of the device due to changes in the operating environment temperature, etc., and the operation of the 1.064 xm band semiconductor laser is not effective. It becomes stable. Therefore, by using the isolator 81 immediately after the FBG 73, the operation of the 1.064 zm band semiconductor laser can be used stably in terms of time.
  • Figure 10 shows a light source device with a modulation function in which a temperature control function 91 is added to the FBG73.
  • the input side fiber of the wavelength conversion element module 75 and the output fiber of the 1. 06/1. 32 x mWDM coupler 74 are fusion-spliced.
  • an isolator 81 is fused to the 1 ⁇ 06 ⁇ -filled cuff fiber 70 a of the WDM coupler 74.
  • the FBG 73 is fused and connected to the isolator 81, and the FBG 73 and the 1.064 zm band semiconductor laser 71 are fused and connected.
  • connection line 90 is fused to the FBG 73, and the FBG 73 and the temperature control device 91 are connected by the connection line 90.
  • the FBG 73 is located outside the 1.064 zm band semiconductor laser 71.
  • the 1.32 xm human power fino 70b of the WDM cutler 74 and the output fino of the 1.32 ⁇ m DFB laser 72 are fusion spliced.
  • thermocontrol 76 and pulse drive power source 77 are connected to 064 zm band semiconductor laser 71 via springs 80a and 80b, and 1.32 ⁇ m band DFB laser 72 has temperature
  • the light source device with a modulation function is completed by connecting the control device 78 and the DC drive power source 79 via connection lines 80c and 80d.
  • the temperature of the FBG73 is not controlled, assuming that the temperature of the usage environment is stable. However, it can be used in places where the ambient temperature changes significantly during the day. In such a case, there is a problem that the oscillation wavelength of the excitation light changes and the wavelength of the converted light changes accordingly. Therefore, temperature control function 91 is added to FBG73.
  • the light source device with a modulation function can be used without any change in the characteristics even if the operating environment temperature changes from 10 ° C to 45 ° C.
  • a configuration without the isolator 81 can be used depending on the force specification in which the isolator 81 is used.
  • Example 5 a light source device with a modulation function having the same configuration as in Example 1 was used, and the modulation operation was performed when the reflectance of the FBG side end face of the 1.064 ⁇ band semiconductor laser 71 in FIG. Show. 1. If the reflectivity of the FBG side end face of the 064 xm band semiconductor laser 71 remains 1% or more, then both end faces of the 064 xm band semiconductor laser 71 and three reflections of FBG73 exist. A composite resonator is constructed. In the presence of such a composite resonator, the laser wavelength In addition, the laser intensity becomes unstable, and kinks are generated with a current-light output characteristic.
  • the reflectance of the FBG side end face of the 1.064 / m band semiconductor laser 71 should be 1% or less, and the side of the 1.064 ⁇ band semiconductor laser 71 not connected to the FBG73.
  • the reflectivity of FBG73 was 15%, and the full width at half maximum of its reflection spectrum was 20pm, and it was installed at a location about lm from the 1.064 zm band semiconductor laser 71.
  • the longitudinal mode interval is about 100 MHz, which is sufficiently narrower than the full width at half maximum of FBG73.
  • the longitudinal mode oscillates in multi-mode, and stable oscillation is possible even when there is external return light.
  • the reflectivity of FBG73 is preferably 5% or more.
  • the output will decrease, or a large output fluctuation will occur at the kink position as shown in FIG. 7A.
  • Fig. 14 shows the current-light output characteristics of laser light with a wavelength of 1064 nm output from the FBG 73 when the reflectance of the FBG side end face of the 1.064 xm band semiconductor laser 71 is 1% or less.
  • Figure 15 shows the dependence of the center wavelength of the laser beam on the laser drive current.
  • the laser light output from the FBG73 has a large kink that changes by 1% or more of the optical output. No multi-mode oscillation at 100MHz intervals.
  • the full width at half maximum increases with increasing current, but the center wavelength changes only below the measurement resolution of 10pm.
  • Wavelength converted light of 0.59 / im can be obtained by sum frequency generation. Furthermore, by modulating the 1.064 / im band semiconductor laser 71 using the Norw drive power source 77, the 5.9 NZ FF modulation with lOMbZs is modulated with 10 gradations by converting the wavelength converted light of 0.59 xm. be able to.
  • an isolator is not necessarily required after the FBG 73.
  • the same characteristics can be obtained not only with a laser of 1064 nm but also with other wavelengths such as 980 nm and 940 nm.
  • Figure 16 shows the drive current of the FBG laser so that the output light intensity of the present invention is constant.
  • 1 shows a configuration of a light source device with a modulation function subjected to code back.
  • the sixth embodiment further includes a beam sampler 1201, a photodetector 1202, a comparison period 1203, and a pulse driving power source 1205 in the configuration of the first embodiment.
  • the beam sampler 1201 is installed in the optical path of the laser beam output from the wavelength conversion element module 75, and is optically connected to the wavelength conversion element module 75 and the photodetector 1202.
  • the photodetector 1202 is electrically connected to the comparator 1203 so that the detected light intensity can be converted into an electric signal and the electric signal can be transmitted to the comparator 1203.
  • the comparator 1203 is also connected to a pulse driving power source 1205, and the pulse driving power source 1205 is further connected to a 1.064 zm band semiconductor laser 71.
  • a part of the output intensity is branched by the beam sampler 1201 so that the output light intensity is constant, detected by the photodetector 1202, and the laser with FBG is driven so that the intensity is constant. Feedback can be applied to the current.
  • the reflectivity of the beam sampler 120 1 is about 1% to 10%.
  • the comparator 1203 compares the electric signal related to the light intensity from the photodetector 1202 with the electric input signal 1204 from the outside, and controls the pulse driving power source 1205 so that both maintain a preset relationship. You can.
  • FIG. 17 shows the time change of the laser output intensity when the laser of Example 6 is operated in a thermostatic chamber changing at 10 ° C. force and 40 ° C.
  • FIG. Here, the values normalized by the laser output at the start are shown.
  • an apparatus having a driving power source having a modulation function is used as a driving power source of 1.32 111 band 13 FB laser.
  • the light source device with modulation function has a conversion function.
  • a high output 1.064 ⁇ m band semiconductor laser is used for the 1.064xm band semiconductor laser, and the operating current is increased to double the output to 80mW.
  • DFB layout Modulation is performed by turning ON / OFF the current from below the threshold to 80mA.
  • the intensity of the wavelength converted light of 0.58 ⁇ ⁇ is reduced to about 1/2 and under the condition that noise of 2% or less is allowed between peak peaks, ON / OFF modulation with lOMbZs can be performed on wavelength-converted light of ⁇ ⁇ .
  • FIG. 12 shows a configuration in which the light source device with a conversion function is incorporated in the fluorescence microscope apparatus.
  • the built-in light source device with a conversion function uses the same device as in Example 1.
  • wavelength conversion light is emitted from the wavelength conversion element module 75, and this laser light is reflected by the dichroic mirror 1013, collected through the objective lens 1014, and becomes spot-like laser light on the cell 1016. Irradiated.
  • the cell 1016 is stained with a fluorescent dye, and the fluorescent dye of the cell 1016 is excited by the wavelength-converted light and emits fluorescence.
  • Fluorescence emitted from the cell 1016 force enters the high-sensitivity camera 1011 via the objective lens 1014, the dichroic mirror 1013, and the prism 1012.
  • the high sensitivity camera 1011 converts the incident fluorescence into an electrical signal
  • the image display unit generates a fluorescence image based on each electrical signal input from the high sensitivity camera 1011 and outputs it.
  • GFP fluorescent protein
  • the ON level of the excitation laser of the light source having the characteristics shown in FIGS. 8A and 8B or FIGS. 11A and 1 IB can be set in ten steps with the ON state shown in the figure as the maximum value.
  • ONZOFF 10-level modulation at 10 Mb / s can be performed on the wavelength converted light of 0.58 / m under the allowable condition of 5% or less reduction in light intensity between peaks.
  • the present invention can also be applied to a modulated light source that generates waves.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a light modulation method using the light source device with a modulation function.
  • the light modulation method described here includes all the above-described embodiments. Therefore, the light modulation method in each embodiment does not necessarily include all these steps.
  • step 1101 modulated light is emitted from the second semiconductor laser.
  • step 1102 the light modulated in step 1101 is incident on an FBG having a reflection band narrower than the resonance wavelength interval determined by the element length of the second semiconductor laser.
  • step 1103 the light emitted from the FBG enters the isolator.
  • step 1104 the light emitted from the first semiconductor laser and the light emitted from the FBG or isolator are combined and incident on the optical waveguide.
  • step 1105 the difference frequency or sum frequency of light from the first and second semiconductor lasers is emitted from the optical waveguide.
  • step 1106 the FBG temperature is controlled within a certain range.
  • the lower limit of the current amplitude modulation to the second semiconductor laser light source is set to be equal to or smaller than the threshold and the emission wavelength is the short wavelength side wavelength of the quasi phase matching band of the nonlinear optical material, and the upper limit of the current amplitude modulation is set. Is set to be lower than the current value that gives the first kink that occurs in the current-light output characteristics.
  • the lower limit of the current amplitude modulation for the first semiconductor laser light source is set to be equal to or smaller than the threshold value and the output wavelength is the short wavelength of the pseudo phase matching band of the nonlinear optical material, and the upper limit of the current amplitude modulation is set. Is set so that the output wavelength is the long wavelength of the quasi phase matching band of the nonlinear optical material.
  • each of the light modulation method power steps 1103 and 1106 to 1108 in each embodiment is provided is arbitrary. Also, each insertion position in steps 1106 to 1108 is arbitrary. And the order can be changed.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a light source modulation method using a light source device with a modulation function corresponding to the sixth embodiment. At the bottom of the step in FIG. 13, a step of comparing the light reception signal of the photodetector with the set value and feeding back to step 1107 is added.
  • the light source device with modulation function that generates converted light of 0.58 ⁇ m has been described above.
  • the first semiconductor laser light source uses a 1.307 xm band DFB laser, and the second A light source device with a modulation function that generates 0.556 zm wavelength-converted light using a 0.9976 ⁇ m-band semiconductor laser that has been stabilized by providing an FBG as the semiconductor laser light source of A modulation function having intensity is obtained.

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Abstract

　周期的に非線形定数が変調された構造を有する非線形光学材料からなる波長変換モジュール（７５）を有し、光導波路に波長の異なる半導体レーザ光源（７１）及び（７２）からの励起光をＷＤＭカプラ（７４）により合波して入射することによって発生する差周波を、又は和周波を出力する変調機能付光源装置であって、半導体レーザ光源（７２）は、回折格子を内蔵し、半導体レーザ光源（７１）は、半導体レーザから出射される出力光を変調する手段を含み、半導体レーザの素子長で決まる共振波長間隔よりも狭い反射帯域を有するＦＢＧ（７３）を外部に接続し、変調された出力をＦＢＧ（７３）に入力することを特徴とする変調機能付光源装置。

Description

明 細 書
変調機能付光源装置とその駆動方法
技術分野
[0001] 本発明は、非線形光学媒質中で生じる第 2高調波発生、差周波発生、和周波発生 効果を用いる可視、中赤外又は赤外光源に関し、より詳細には、発生する光の強度 を変化させることが可能である変調機能付光源装置に関する。
背景技術
[0002] 現在、レーザ技術は、 目覚ましい進歩を遂げている力 S、あらゆる波長領域において 発振が得られているわけではない。そのため、非線形光学効果を利用した波長変換 技術は、レーザ発振が容易でない波長域のコヒーレント光を得るために重要な技術 である。
[0003] 非線形光学効果のうち、 2次非線形光学効果を利用して擬似位相整合による第 2 高調波、和周波、差周波を発生する波長変換素子の応用が期待されている（特許文 献 1参照)。
[0004] 図 1に、従来の擬似位相整合型の波長変換素子の構成を示す。半導体レーザ光 源からの励起光 A (波長 λ )と、別の半導体レーザ光源からの励起光 Β (波長 λ )と
1 2 を、合波器 11によって合波し、分極反転構造を有する非線形導波路 12に入射する 。導波路 12において、励起光 Αは、波長; I を持った差周波光 Cへと変換され、励起
3
光 Bと共に導波路 12から出射される。差周波光 Cと励起光 Bは、分波器 13により分離 される。
[0005] 例えば励起光 Bを波長; I = 1. 06 z mとし、波長 λ = 1. 55 μ mの励起光 Αを入
1 2
力した場合は、波長; I = 3. 35 z mの波長変換光 Cを差周波発生によって得ること
3
ができる。
[0006] このような波長変換素子を中赤外のレーザ光源として利用することにより、中赤外光 を利用した高感度のガスセンサーなどを実現できる。
[0007] 図 1における別の実施態様によれば、比較的大きな強度の励起光 Aと、励起光 Bと を合波器 11によって合波し、分極反転構造を有する非線形導波路 12に入射する。 導波路 12において、励起光 Aと励起光 Bの波長変換光 Cが生成されて導波路 12か ら出射される。例えば励起光 Aを波長え = 1. 06 / mとし、励起光 Bを波長え = 1.
1 2
32 /i mとした場合は、波長え =0. 59 /i mの黄色の可視光である波長変換光 Cを
3
和周波発生によって得ることができる。
[0008] 和周波発生による波長変換素子を用いた黄色可視光源は、従来の Naランプの D 線光源にかわり、屈折率測定用の光源として利用することができる。また、和周波発 生による波長変換素子を用いた黄色可視光源は、蛍光顕微鏡などの可視光を使つ た光学機器の高感度化に著しい効果がある。
[0009] このような黄色可視光源においては、励起光としてファイバブラッググレーティング（ FBG : Fiber Bragg Grating)を用いた外部共振器を用いて波長を安定化した 1. 06 μ m半導体レーザと、発振波長が 1. 32 x mである DFB (Distributed Feedback)レーザ と、 WDMカップラ等の合波手段と、モジュール化された波長変換素子とが、筐体に 実装されている。ここで、励起光として用いる光源としては、 DBR (Distributed Bragg Reflector)レーザ、 DFBレーザ等の単一モード発振している光源であることが望まし レ、。単一モード発振していない場合においては、 FBGを用いた外部共振器の付カロ によって波長を安定化した光源を用いることが望ましい。
[0010] FBGは、光ファイバのコア部分にブラッグ回折格子を形成したもので、特定の波長 の光のみを反射する特性をもつ光ファイバ型装置である。 FBGの性質として、低損 失、光ファイバとの結合特性が良好であること、及び優れた反射特性から、反射光フ ィルタの他に、波長制御素子、光センサ素子、分散補償素子としても広く利用されて いる。
[0011] DFBレーザは、レーザーチップの内部に周期的な形状を作りこんで回折格子とし て作用させ、特定の波長の光のみを反射させることによって光を活性領域に閉じ込 め、レーザ光を発振させる半導体レーザである。回折格子のないファブリーペロー型 半導体レーザと比較してレーザ光の波長の単色性が優れており、数キロメートル以上 の光信号の伝送に適してレ、る。
[0012] 図 2に、波長 0. 53 μ mの緑色光を第 2高調波発生によって得るための擬似位相整 合条件を示す。非線形光学材料としてニオブ酸リチウムを用い、分極反転周期を 6. 76 μ mとし、長さ 10mmの波長変換素子を用いた場合の擬似位相整合曲線を計算 した図である。励起光の波長を横軸にとり、得られる第 2高調波の光強度を規格化し て縦軸にとったものを示してある。図 2によると、擬似位相整合の帯域は、 0. 2nm以 下であることがわかる。したがって、 1. 06 x m半導体レーザの発振波長は、 0. 2nm のスペクトル幅以内で安定化されている必要がある。安定した波長変換光の光出力 を得るには、波長安定化は、可視光を得るために用いる波長変換素子の擬似位相 整合帯域幅が狭いため、必須の要件である。
[0013] このような条件の下で生じた波長変換光 Cは、励起光である半導体レーザの特徴を そのまま引き継いでコヒーレントな特性を有しており、可視光源として屈折率測定の 高感度化のほか、蛍光顕微鏡による蛍光タンパク観察の高感度化に効果がある。但 し、その測定感度を向上するために消光比を高く取る必要があり、〇N/〇FF変調 機能を持たせることが重要である。
[0014] し力しながら、これまで、 ON/OFF変調は、可視光源としての半導体レーザ単体 で、又は固体レーザに AO変調器を外部に接続して行われてきた。すなわち、 ON/ OFF変調機能は、非線形光学形材料からなる光導波路と、 2つの半導体レーザ光 源とを用いて差周波又は和周波を発生する光源において、まだ実現されていなかつ た。
[0015] 図 3に、外部に FBGを接続した 1. 06 μ m帯半導体レーザの電流一光出力特性を 示す。この FBGを接続した半導体レーザは、通常、 FBGによる反射帯域を 2nm程度 に取っており、その範囲内で複数の波長が発振する、マルチモード化された状態に ある。光出力を電流で微分したものを微分効率と呼ぶが、この場合、破線で示してい る微分効率特性に不連続な箇所が複数存在し、電流一光出力特性に細かい不連続 点が生じている。このような不連続点がある場合、半導体レーザに対して光出力安定 化制御 (APC)を行うのは大変難しい。そのため、一般的には、外部に FBGを備えた 外部共振器型の半導体レーザは、変調をかけて使用されることはなかった。
[0016] 図 11Aに、 1. 32 x m帯 DFBレーザによる電流一光出力特性を示す。 1. 32 z m 帯 DFBレーザの電流を制御すると、図 11Aの電流一光出力特性に基づいて波長変 換光の出力が ON/OFFされ、変調機能付光源装置に変換機能を持たすことがで きる。
[0017] ここで用いた 1 · 32 μ ΐη帯 DFBレーザは、 I = 10mA程度であり、光出力を大きく th
するために動作電流を I の 30倍程度とした場合にも、安定的に単一波長で動作す th
る。図 11Aに、微分効率を破線で示している。閾値を除き、微分効率特性に不連続 な箇所は表れず、発振波長のモジュール跳びも生じなレ、。し力 ながら、 1. 32 z m 帯 DFBレーザの動作電流を 300mAまで用いると、素子内の温度が上昇し、単一波 長ではある力 発振波長は 0. 8nm程度動く。 0. 8nmという発振波長の変動幅は、 先に述べた擬似位相整合の帯域の 4倍以上広い。また、擬似位相整合帯域を外れ た分は、波長変換光に寄与しない。よって、実質的には、動作電流が 300mAの 1Z 4程度の 80mA程度までしか流すことができず、得られる光出力も 1/4程度に減少 する。つまり、波長変換光の出力強度が同様に 1Z4程度に減少することを意味する 。このこと力、ら、単に 1. 32 x m帯 DFBレーザにおいて変調を行うだけでは、実用的 な波長変換光の出力強度を得ることはできなかった。
[0018] 特許文献 1 :特開 2003— 140214号公報
発明の開示
[0019] 本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、擬似 位相整合型の波長変換素子を備え、差周波又は和周波を出射する光源装置に対し て、実用的な光強度を確保しながら変調を行うための、光変調方法及び変調機能付 光源装置を提供することである。
[0020] 本発明の変調機能付光源装置の一態様は、周期的に非線形定数が変調された構 造を有する非線形光学材料からなる光導波路を有し、光導波路に波長の異なる第 1 及び第 2の半導体レーザ光源からの励起光を合波して入射することによって発生す る差周波を、又は和周波を出力する光源装置若しくは第 2の半導体レーザ光源から の第 2高調波を出力する光源装置であって、第 2の半導体レーザ光源は、半導体レ 一ザと FBGと半導体レーザを変調する手段力 構成され、 FBGの反射帯域は、半導 体レーザの素子長で決まる共振波長間隔よりも狭い。
[0021] また、前記変調機能付光源装置の他の態様では、第 2の半導体レーザ光源への電 流変調振幅の下限が閾値以下であり、出射波長が非線形光学材料の擬似位相整合 帯域の短波側波長となるよう設定し、上限が電流一光出力特性において生じる最初 のキンクを与える電流値より低い電流値とすることができる。
[0022] また、前記変調機能付光源装置の他の態様では、 FBGの出力にアイソレータを接 続すること力 Sできる。
[0023] また、前記変調機能付光源装置の他の態様では、 FBGに温度制御手段を付加す ること力 Sできる。
[0024] また、周期的に非線形定数が変調された構造を有する非線形光学材料力 なる光 導波路を有し、光導波路に波長の異なる第 1及び第 2の半導体レーザ光源からの励 起光を合波して入射することによって発生する差周波を、又は和周波を出力する光 源装置若しくは第 1の半導体レーザ光源からの第 2高調波を出力する光源装置の一 態様では、第 1の半導体レーザ光源は、回折格子を内蔵し、半導体レーザから出射 される出力光を変調する手段を含み、第 1の半導体レーザ光源に対する電流変調振 幅の下限は閾値以下で、閾値直後の出射波長が、非線形光学材料の擬似位相整 合帯域の短波長側となるよう設定し、電流変調振幅の上限は、非線形光学材料の擬 似位相整合帯域のピーク波長より短波長側で、かつ閾値直後の出射波長より長波側 波長となる電流値とすることができる。
[0025] また、前記変調機能付光源装置の他の態様では、第 1の半導体レーザ光源は、半 導体レーザから出射される出力光を変調する手段を含み、相互に同期することがで きる。
[0026] また、前記変調機能付光源装置の他の態様では、非線形光学結晶は、 LiNbO 、
3
LiTaO 、 LiNb Ta 〇 （0≤x≤ 1)のいずれ力、あるいはそれらの糸且み合わせであ
3 1 3
り、又はこれらに Mg、 Znからなる群から選ばれた少なくとも一種を添加物として含有 すること力 Sできる。
[0027] また、他の態様では、前記変調機能付光源装置を蛍光顕微鏡装置に組み込むこと ができる。
[0028] また、本発明の光変調方法の一態様は、第 1の半導体レーザと、第 2の半導体レー ザと、周期的に非線形定数が変調された構造を有する非線形光学材料力 なる光導 波路とを備えた光源装置を用いた光変調方法であって、第 2の半導体レーザから変 調された光を出射するステップと、出射するステップにおいて変調された光を、第 2の 半導体レーザの素子長で決まる共振波長間隔よりも狭い反射帯域を有する FBGに 入射するステップと、第 1の半導体レーザから出射された光と、 FBGから出射された 光とを合波して光導波路に入射するステップと、光導波路から、第 1及び第 2の半導 体レーザから光の差周波を、又は和周波を出射するステップとを備える。
[0029] また、前記光変調方法の他の態様では、 FBGから出射された光をアイソレータに入 射するステップを更に備え、光導波路に入射するステップは、第 1の半導体レーザか ら出射された光と、アイソレータから出射された光とを合波するステップを備えることが できる。
[0030] また、前記光変調方法の他の態様では、 FBGの温度を一定の範囲内に制御する ステップを更に備えることができる。
[0031] また、前記光変調方法の他の態様では、第 2の半導体レーザ光源への電流振幅変 調の下限を、閾値以下であり出射波長が非線形光学材料の擬似位相整合帯域の短 波側波長となるように設定するステップと、電流振幅変調の上限を電流一光出力特 性において生じる最初のキンクを与える電流値より低い電流値であるように設定する ステップとを備えることができる。
[0032] また、回折格子を内蔵する第 1の半導体レーザと、第 2の半導体レーザと、周期的 に非線形定数が変調された構造を有する非線形光学材料からなる光導波路とを備 えた和周波を出力する光源装置の一態様では、第 1の半導体レーザから変調された 光を出射するステップと、第 1の半導体レーザから出射された光と、第 2の半導体レー ザ力 出射された光とを合波して、光導波路に入射するステップと、光導波路から、 第 1及び第 2の半導体レーザから光の差周波、又は和周波を出射するステップと、第 1の半導体レーザ光源に対する電流振幅変調の下限を、閾値以下であり出射波長 が非線形光学材料の擬似位相整合帯域の短波側波長となるように設定するステップ と、電流振幅変調の上限を出射波長が非線形光学材料の擬似位相整合帯域のピー ク波長より短波長側で、かつ閾値直後の出射波長より長波長側波長となるように設定 するステップとを備えることができる。
[0033] また、前記光変調方法の他の態様では、第 2の半導体レーザの光の変調に同期し て、第 1の半導体レーザの光を変調するステップを更に備えることができる。
[0034] 本発明によれば、実用的な光強度を有する変調機能付光源装置を作製することが でき、可視光を用いた屈折率測定の高感度化のほか、蛍光顕微鏡による蛍光タンパ ク観察の高感度化が可能となる。
図面の簡単な説明
[0035] [図 1]本発明の波長変換の原理を説明する図である。
[図 2]波長 0. 53 β mの緑色光を第 2高調波発生によって得るための擬似位相整合 曲線を示す図である。
[図 3]従来の 1 · 064 / m帯レーザの直接変調を説明する図である。
[図 4]波長変換素子の作製工程を示す図である。
[図 5]波長変換素子モジュールを示す図である。
[図 6]本発明の変調機能付光源装置の構成を示す図である。
[図 7A]実施例 1の 1. 064 / m帯レーザの直接変調を説明する図である。
[図 7B]実施例 1の 1 · 064 /i m帯レーザの中心波長のレーザ駆動電流依存性を示す 図である。
[図 8A]実施例 2の 1. 064 z m帯レーザの直接変調を説明する図である。
[図 8B]実施例 2の 1. 064 μ m帯レーザの中心波長のレーザ駆動電流依存性を示す 図である。
[図 9]実施例 3の変調機能付光源装置の構成を示す図である。
[図 10]実施例 4の変調機能付光源装置の構成を示す図である。
[図 11A] 1. 32 x m帯 DFBレーザの直接変調を説明する図である。
[図 11B]1. 32 x m帯 DFBレーザの中心波長のレーザ駆動電流依存性を示す図で ある。
[図 12]本発明の変調機能付光源装置を蛍光顕微鏡装置に組み込んだ構成を示す 図である。
[図 13]本発明の変調機能付光源装置の駆動方法を説明するフローチャートである。
[図 14]実施例 5の 1 · 064 /i m帯レーザの I L特性を示す図である。
[図 15]実施例 5の 1 · 064 /i m帯レーザの中心波長のレーザ駆動電流依存性を示す 図である。
[図 16]本発明の出力光強度が一定になるように FBG付レーザの駆動電流にフィード バックをかけた変調機能付光源装置の構成を示す図である。
[図 17]レーザを 10°Cから 40°Cで変化する恒温槽中で動作させた時のレーザ出力強 度の時間変化を示す図である。
[図 18]本発明の変調機能付光源装置の駆動方法を説明するフローチャートである。 発明を実施するための最良の形態
[0036] 本発明者らは、実用的な光強度を有する波長変換型光源装置に変調機能を付カロ する手法について鋭意検討した結果、励起光源として 1. 32 μ ΐη帯 DFBレーザ、又 は狭帯域な FBGによって単一に波長を安定化した 1. 06 μ m半導体レーザの駆動 電流を変調することにより、実用的な変調機能付光源装置が実現できることを見出し た。また、 1 · 06 μ ΐη半導体レーザとの特定の駆動方法と、 1. 32 μ ΐη帯 DFBレーザ の駆動電流を同期変調することによつても、実用的な変調機能付光源装置が実現で きることも見出した。
[0037] 以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について実施例を用いて詳細に説 明する。但し、波長の組み合わせや変換波長、半導体レーザの種類などは、これら の例になんら限定されるものではない。
[0038] (実施例 1)
実施例 1においては、非線光学形材料として LiNbOを用いた波長変換素子モジ
3
ユールを作製し、 FBGを備えて波長を安定化した 1. 064 x m半導体レーザと、 1. 3 2 μ m帯波長可変レーザを励起光源として用いることによって波長変換光を出力する 変調機能付光源装置を作製する。
[0039] 図 4に、波長変換素子の作製工程を示す。実施例 1では、直接接合基板を用いたリ ッジ導波路構造を用いて波長変換素子の作製を行う。すなわち、第 1の基板としてあ らかじめ周期分極反転構造が作製されている Zカット Zn添加 LiNbO基板 51と、第 2
3
の基板として Zカット Mg添加 LiNbO基板 52とを接合して波長変換素子を作製する
3
。基板は、いずれも両面が光学研磨されてある 3インチウェハであり、基板厚は 300 z mである。リッジ導波路は、光の伝播方向に垂直な 2方向（2次元）に光閉じ込めが 存在する、光損失の小さい光導波路である。
[0040] 用意した第 1の基板 51、及び第 2の基板 52の表面を通常の酸洗浄あるいはアル力 リ洗浄によって親水性にした後、この 2つの基板を清浄雰囲気中で重ね合わせる。重 ね合わせた第 1の基板 51と、第 2の基板 52とを電気炉にいれ、 500°Cで 3時間熱処 理することにより拡散接合を行う。接着された基板はボイドフリーであり、室温に戻し たときにおいてもクラックなどは発生しない。
[0041] 次に、研磨盤の平坦度が管理された研磨装置を用いて、接着された基板の第 1の 基板 51の厚さが 6 x mになるまで研磨加工を施す。研磨加工の後に、ポリツシング加 ェを行うことにより、鏡面の研磨表面を得ることができる。
[0042] 研磨された薄膜基板をダイシングソ一にセットし、粒子径が 4 μ m以下のダイアモン ドブレードを用いた精密加工によって導波路幅 10 μ mのリッジ導波路を作製する。
[0043] 作製された単一モード化されたリッジ導波路を、基板から短冊状に切りだし、導波 路端面を光学研磨することによって長さ 60mmの波長変換素子を作製する。
[0044] このほか第 2の基板 52として LiTaO基板を用いた場合のほカ ノンドープ LiNbO
3 3 基板を第 1の基板とし、 LiTaO基板を第 2の基板として用いた場合にも、同様の波
3
長変換素子を作製することができる。また、基板厚としては 500 / mの基板のほか、 2 00 /i m以上 lmm以下の基板厚を用いることができる。
[0045] 図 5に、波長変換モジュールを示す。波長変換モジュールは、合波した励起光を入 射すると、非線形光学効果によって差周波光又は和周波光の波長変換光を出射す る装置である。偏波保持型単一モード光ファイバ 64を、作製した波長変換素子 61に 融着接続する。波長変換素子 61をキャリア 62に接着し、温度調節用のペルチェ素 子 67を内蔵したパッケージ 66内に実装する。フイノレタ 65を介し、レンズ 63を用いて 入力ファイバと光学的に結合することによって、波長変換モジュールを作製する。
[0046] 図 6に、作製した波長変換モジュールを用いた変調機能付光源装置を示す。まず、 波長変換素子モジュール 75の入力側ファイバと、 1. 06/1. 32 x mWDMカップラ 74の出力ファイバとを融着接続する。次に、 WDMカップラ 74の 1. 06 μ ΐη入力ファ イノ 70aに FBG73を融着接続し、 FBG73と 1. 064 μ m帯半導体レーザ 71とを融 着接続する。ここで、 FBG73は、 1. 064 x m帯半導体レーザ 71の外部に位置する 。さらに、 WDMカップラ 74の 1 · 32 /i m入力ファイバ 70bに 1. 32 mDFBレーザ 7 2の出力ファイバを融着接続する。 1. 064 μ ΐη帯半導体レーザ 71には、温度制御装 置 76とノ、°ノレス馬区動電 ?原77とを結 f泉路 80a、 80bを介して接続し、 1. 32 m帯 DFB レーザ 72には、温度制御装置 78と DC駆動電源 79とを結線路 80c、 80dを介して接 続することによって変調機能付光源装置は完成する。 1. 064 x m帯半導体レーザ 7 1と 1. 帯 DFBレーザ 72とは、それぞれ温度制御装置 76と 78とによって温度 を一定に保たれる。また 1. 064 M m帯半導体レーザ 71は、パルス駆動電源 77によ り制御され、 1. 帯 DFBレーザ 72は、 DC駆動電源 79によって制御される。こ こで、 FBG73は、反射率 20%、 1. 064 μ m帯半導体レーザ 71の素子長 1. 2mmで 決まる共振波長間隔 0. 12nmよりも狭い反射帯域 0. lnmを有する。
[0047] FBG73を備えて波長を安定化した 1. 064 μ m半導体レーザ 71は、原理的には単 一波長で動作するが、電流の増加とともに発熱による長波長側への波長シフトが生じ る。 1. 064 /i m半導体レーザ 71から出射された出力光の波長力 FBGの反射帯域 を過ぎてしまうと、反射帯域に生じた別のモードへのモード跳びが起こる。モード跳び の起きる電流値においては、光出力の不連続となるキンクが生じる（図 7A)。しかし、 FBG73を備えて波長を安定化した 1. 064 / m半導体レーザ 71から出射される出力 光は、光出力のキンクが生じる位置以外では連続で滑らかな微分効率特性を有する 。よって、キンク位置においてノイズが発生する力 出力光 6mWが得られ、ピーク ピーク間で 10%以下のノイズを許容する条件の下、 0. 59 /i mの波長変換光に 10M b/sでの ON/OFF変調を行うことができた。
[0048] なお、 FBGの設置位置として、 1. 064 μ ΐη帯半導体レーザから l〜2mの範囲で検 討を行ったが、いずれの場合においても同様な特性結果が得られた。
[0049] 実施例 1では、 FBGの反射帯域が 0. lnmのものを使用した力 20pm, 10pm以 下のものを使用することもできる。
[0050] (実施例 2)
実施例 2では、実施例 1と同じ構成の変調機能付光源装置を用いる。ここでは、パ ノレス駆動電源 77の駆動条件を限定して用いる。
[0051] 図 8Bに、そのときの電流一光出力特性を示す。実施例 2においても実施例 1同様、 FBG73を備えて波長を安定化した 1. 064 / m半導体レーザ 71から出射される出力 光は、光出力のキンクが生じる位置以外では連続で滑らかな微分効率特性を有する
[0052] まず、 1. 064 z m帯半導体レーザ 71を温度制御することにより、電流一光出力特 性における最初のキンク電流値がほぼ最大となるように設定する。このとき電流変調 範囲の下限は閾値以下であり、上限が電流一光出力特性において生じる最初のキ ンクを与える電流値より僅かに低い電流値に設定する。これによつて、変調機能付光 源装置の光出力も減少するが、その間、単一波長でキンクフリーなモード跳びのない レーザ特性を実現できる。これによりピーク一ピーク間で 2%以下の低ノイズを許容す る条件下で、 0. 59 z mの波長変換光に lOMbZsでの〇NZ〇FF変調を行うことが できた。
[0053] (実施例 3)
図 9に、 FBG73の直後にアイソレータ 81を備えた変調機能付光源装置を示す。波 長変換素子モジュール 75の入力側ファイバと、 1. 06/1. 32 x mWDMカップラ 74 の出力ファイバとを融着接続する。次に、 WDMカップラ 74の 1 · 06 μ ΐη入カフアイ バ 70aにアイソレータ 81を融着する。さらに、アイソレータ 81に FBG73を融着接続し 、 FBG73と 1. 064 /i m帯半導体レーザ 71とを融着接続する。ここで、 FBG73は、 1 . 064 /i m帯半導体レーザ 71の外部に位置する。さらに、 WDMカップラ 74の 1 · 32 /i m入力ファイバ 70bに 1 · 32 t mDFBレーザ 72の出力ファイバを融着接続する。 1 . 064 / m帯半導体レーザ 71には、温度制御装置 76とパルス駆動電源 77とを結線 路 80a、 80bを介して接続し、 1. 32 m帯 DFBレーザ 72には、温度制 ί卸装置 78と DC駆動電源 79とを結線路 80c、 80dを介して接続することによって変調機能付光源 装置は完成する。実施例 1及び 2の構成においては、使用環境温度等の変化によつ て装置の状態が変化することにより、反射戻り光の影響が変化し、 1. 064 x m帯半 導体レーザの動作が不安定となる。そこで、 FBG73の直後にアイソレータ 81を用い ることで、 1. 064 z m帯半導体レーザの動作を時間的にも安定に使用することがで きる。
[0054] (実施例 4) 図 10に、 FBG73に温度制御機能 91を付加した変調機能付光源装置を示す。波 長変換素子モジュール 75の入力側ファイバと、 1. 06/1. 32 x mWDMカップラ 74 の出力ファイバとを融着接続する。次に、 WDMカップラ 74の 1 · 06 μ ΐη入カフアイ バ 70aにアイソレータ 81を融着する。さらに、アイソレータ 81に FBG73を融着接続し 、 FBG73と 1. 064 z m帯半導体レーザ 71とを融着接続する。また、 FBG73に結線 路 90を融着し、結線路 90により、 FBG73と温度制御装置 91とを接続する。ここで、 FBG73は、 1. 064 z m帯半導体レーザ 71の外部に位置する。さらに、 WDMカツ プラ 74の 1. 32 x m人力ファイノ 70bこ 1. 32 μ mDFBレーザ 72の出力ファイノ を 融着接続する。 1. 064 z m帯半導体レーザ 71には、温度制御装置 76とパルス駆動 電?原 77とを結泉路 80a、 80bを介して接続し、 1. 32 μ m帯 DFBレーザ 72には、温 度制御装置 78と DC駆動電源 79とを結線路 80c、 80dを介して接続することによって 変調機能付光源装置は完成する。実施例 1、 2及び 3の構成においては、使用環境 温度が安定してレ、ることを前提とし、 FBG73に関して温度制御をしなレ、場合にっレヽ て述べてきた。しかし、 1日の間に使用環境温度が大きく変化するような場所での使 用も考えられる。そのような場合には、励起光の発振波長が変化し、それにより変換 光の波長も変化することが問題となる。そこで、 FBG73に温度制御機能 91を付加す る。これにより、変調機能付光源装置は、使用環境温度が 10°Cから 45°Cまで変化し たとしても、その特性は全く変化することなく使用することができる。実施例 4では、ァ イソレータ 81を用いた例を示した力 仕様によってはアイソレータ 81のない構成で使 用できることは言うまでもない。
[0055] なお、 1. 32 μ m帯 DFBレーザモジュールにおいては、アイソレータが内蔵された ものが通常となっている。
[0056] (実施例 5)
実施例 5では、実施例 1と同じ構成の変調機能付光源装置を用い、図 6の 1. 064 μ πι帯半導体レーザ 71の FBG側端面の反射率を 1 %以下にした時の変調動作を示 す。 1. 064 x m帯半導体レーザ 71の FBG側端面の反射率が 1%以上残留している と、 1. 064 x m帯半導体レーザ 71の両側端面と FBG73の 3つの反射が存在するこ とになり、複合共振器が構成される。このような複合共振器が存在すると、レーザ波長 及びレーザ強度が不安定となり、電流一光出力特性でキンクが発生する。このような 不安定動作を避けるために、 1. 064 / m帯半導体レーザ 71の FBG側端面の反射 率を 1%以下にし、 1. 064 μ ΐη帯半導体レーザ 71の FBG73と接続されていない側 の端面と FBG73とで共振器を構成したレーザを実現した。この時、 FBG73の反射 率は 15%で、また、その反射スペクトラムの半値全幅は 20pmで、 1. 064 z m帯半 導体レーザ 71から約 lmの場所に設置した。この 1. 064 x m帯半導体レーザ 71と F BG73と力、ら成るレーザでは、縦モード間隔は、約 100MHzとなり、 FBG73の半値 全幅より十分狭い。したがって、縦モードはマルチモードで発振し、外部からの戻り光 が存在しても安定した発振が可能となる。なお、 FBG73の反射率は、 5%以上である 事が好ましいが、その一方、高すぎると出力低下を起こしたり、図 7Aのようにキンク位 置で大きな出力変動が生じる。
[0057] この 1. 064 x m帯半導体レーザ 71の FBG側端面の反射率を 1%以下にした時の 、 FBG73からの出力される波長 1064nmのレーザ光の電流—光出力特性を図 14 に示す。また、レーザ光の中心波長のレーザ駆動電流依存性を図 15に示す。上述 のように、 1. 064 μ ΐη帯半導体レーザ 71の反射率を 1 %以下に下げた場合、 FBG7 3から出力されるレーザ光は、光出力の 1%以上も変化するような大きなキンクが無く 、安定に 100MHz間隔でマルチモード発振する。また、電流の増加に伴い半値幅の 増加が見られるが、中心波長は測定分解能である 10pm以下でしか変化しない。
[0058] この FBG側端面の反射率を 1%以下にした 1 · 064 μ m帯半導体レーザ 71と 1320 nmDFBレーザ 72とを組み合わせ、これらの光源から出射されるレーザ光を合波す ると、和周波発生により、 0. 59 /i mの波長変換光が得られる。さらに、 1. 064 /i m帯 半導体レーザ 71をノ ルス駆動電源 77を用いて変調することにより、 0. 59 x mの波 長変換光を lOMbZsでの〇NZ〇FF変調を十階調で変調することができる。
[0059] なお実施例 5では、 FBG73の後段にアイソレータは必ずしも必要ではなぐまた、 1 064nmのレーザに限らず、 980nm、 940nmなど、他の波長のレーザでも同様な特 性が得られる。
[0060] (実施例 6)
図 16に、本発明の出力光強度が一定になるように FBG付レーザの駆動電流にフィ ードバックをかけた変調機能付光源装置の構成を示す。この実施例 6は、実施例 1の 構成に、ビームサンプラ 1201、フォトディテクタ 1202、比較期 1203、パルス駆動電 源 1205をさらに備えている。ビームサンプラ 1201は、波長変換素子モジュール 75 力 出力されるレーザ光の光路に設置され、波長変換素子モジュール 75及びフォト ディテクタ 1202と光学的に接続されている。フォトディテクタ 1202は、検出した光強 度を電気信号に変換し、その電気信号を比較器 1203に送信することができるように 比較器 1203に電気的に接続されている。この比較器 1203は、パルス駆動電源 120 5とも接続され、パルス駆動電源 1205は、 1. 064 z m帯半導体レーザ 71とさらに接 続されている。
[0061] この構成により、出力光強度が一定になるように、その出力強度の一部をビームサ ンプラ 1201で分岐し、フォトディテクタ 1202で検出し、その強度が一定になるように FBG付レーザの駆動電流にフィードバックをかけることができる。ビームサンプラ 120 1の反射率は、 1 %から 10%程度である。また、比較器 1203は、フォトディテクタ 120 2からの光強度に関する電気信号と外部からの電気入力信号 1204とを比較し、両者 が予め設定された関係を維持するようにパルス駆動電源 1205を制御することができ る。
[0062] 図 17に、実施例 6のレーザを 10°C力 40°Cで変化する恒温槽中で動作させた時 の、レーザ出力強度の時間変化を示す。なお、ここでは、開始時のレーザ出力で規 格化した値を示している。上述の実施例 6の構成をとることにより、装置の環境温度が 10°Cから 40°Cに変化しても、出力光の強度変化が ± 1 %という良好な結果を得るこ とができる。
[0063] (実施例 7)
実施例 7においては、実施例 1、 2、 3、 4、 5又は 6の構成において、 1. 32 111帯13 FBレーザの駆動電源として、変調機能を有する駆動電源を備えた装置を用いる。つ まり、ここでは、 1. 32 x m帯 DFBレーザの電流を制御することにより、変調機能付光 源装置に変換機能を持たしている。
[0064] そこで、 1. 064 x m帯半導体レーザに高出力型の 1. 064 μ m帯半導体レーザを 用レ、、動作電流を増加して出力を倍程度の 80mWまで出し、 1. 32 z m帯 DFBレー ザの電流を閾値以下から 80mAまで ON/OFFすることにより変調を行う。その結果 図 11Aに示すように、 0. 58 μ ΐηの波長変換光の強度を 1/2程度の減少に止め、ピ 一クーピーク間で 2%以下のノイズを許容する条件の下、 0. 58 μ ΐηの波長変換光に lOMbZsでの ON/OFF変調を行うことができる。
[0065] なお、 FBGを備えて波長安定化した 1. 064 x m帯半導体レーザと 1. 32 x nv^D FBレーザの両方を閾値以下での ONZOFF変調をする場合に、同期をとつて変調 することで変調光の ON/OFF比を 70dBから 100dBに改善することができる。
[0066] 以上において、非線形光学材料として LiNb〇を用いた場合について説明を行つ
3
たが、 LiTaOや LiNb(x)Ta(l_x)0 (0≤x≤ 1)を用いた場合も同様の効果が得られ
3 3
る。さらにこれら 3種を組み合わせたものや、 Mg、 Znからなる群から選ばれた少なくと も一種を添加物として含有しているものを非線形光学材料として用いても、同様の効 果が得られる。
[0067] 図 12に、変換機能付光源装置を蛍光顕微鏡装置に組み込んだ構成を示す。組み 込んだ変換機能付光源装置は、実施例 1と同じ装置を用いる。蛍光顕微鏡装置は、 波長変換素子モジュール 75から波長変換光が出射され、このレーザ光はダイクロイ ックミラー 1013で反射し、対物レンズ 1014を介して集光され、スポット状のレーザ光 となって細胞 1016に照射される。細胞 1016は、蛍光色素によって染色されており、 細胞 1016の蛍光色素は、波長変換光によって励起されて蛍光を発する。細胞 101 6力ら発した蛍光は、対物レンズ 1014、ダイクロイツクミラー 1013、及びプリズム 101 2を介して高感度カメラ 1011に入射される。高感度カメラ 1011は、入射した蛍光を 電気信号に変換し、画像表示部は、高感度カメラ 1011から入力された各電気信号 をもとに蛍光画像を生成し、表示出力する。蛍光顕微鏡装置に組み込み、他のタン パク質の遺伝子に融合させて細胞に導入させた蛍光タンパク（GFP)の観察に用レ、 ると、生きた細胞において特定の構造体、あるいは機能分子を高感度に蛍光ラベル すること力 Sできる。
[0068] また、同じ構成において波長を安定化した 0. 94 z m帯半導体レーザを用いた場 合には、 1. 32 x m帯 DFBレーザとの組み合わせで、 543nmの波長変換光を実現 させること力できる。 [0069] その他、図 8A、 8B又は図 11A、 1 IBに示した特性を有する光源の励起レーザを、 図に示した ON状態を最大値として十段階に ONレベルを設定することができる。この 場合、ピーク ピーク間で光強度の減少 5%以下の許容条件の下、 0. 58 / mの波 長変換光に 10Mb/sでの ONZOFF十階調変調を行なうことができる。
[0070] 以上の実施例では、和周波、差周波発生の場合を述べたが、半導体レーザ光源と して第 1の半導体レーザ光源のみ、若しくは第 2の半導体レーザ光源のみを用いた 第 2高調波発生の変調光源の場合にも適用できる。
[0071] 図 13に、変調機能付光源装置を用いた光変調方法を説明するフローチャートを示 す。ここで説明する光変調方法は、上記の実施例全てを包含する方法である。その ため、各実施形態における光変調方法としては、必ずしもこれら全てのステップを含 んでいる必要はない。
[0072] ステップ 1101において、第 2の半導体レーザから変調された光を出射する。ステツ プ 1102において、ステップ 1101において変調された光を、第 2の半導体レーザの 素子長で決まる共振波長間隔よりも狭い反射帯域を有する FBGに入射する。ステツ プ 1103にておレ、、 FBGから出射された光をアイソレータに入射する。ステップ 1104 において、第 1の半導体レーザから出射された光と、 FBG若しくはアイソレータから出 射された光を合波して光導波路に入射する。ステップ 1105において、光導波路から 第 1及び第 2の半導体レーザからの光の差周波、又は和周波を出射する。ステップ 1 106において、 FBGの温度を一定の範囲内に制御する。ステップ 1107において、 第 2の半導体レーザ光源への電流振幅変調の下限を、閾値以下であり出射波長が 非線形光学材料の擬似位相整合帯域の短波側波長となるように設定し、電流振幅 変調の上限を電流一光出力特性において生じる最初のキンクを与える電流値より低 い電流値であるように設定する。ステップ 1108において、第 1の半導体レーザ光源 に対する電流振幅変調の下限を、閾値以下であり出射波長が非線形光学材料の擬 似位相整合帯域の短波側波長となるように設定し、電流振幅変調の上限を出射波長 が非線形光学材料の擬似位相整合帯域の長波側波長となるように設定する。
[0073] 但し、各実施形態における光変調方法力 ステップ 1103、 1106〜： 1108の各々を 備えるか否かは任意である。また、ステップ 1106〜： 1108の各々の揷入位置は任意 であって、その順序を変えることができる。
[0074] 図 18は、実施例 6に対応する変調機能付光源装置を用いた光源変調方法を説明 するフローチャートを示す。図 13のステップの最下段に、フォトディテクタの受光信号 と設定値とを比較し、ステップ 1107にフィードバックするステップが加わる。
[0075] 以上、 0. 58 μ mの変換光を発生する変調機能付光源装置について説明を行って きたが、第 1の半導体レーザ光源に 1. 307 x m帯 DFBレーザを用レ、、第 2の半導体 レーザ光源に FBGを備えて波長安定化した 0. 976 μ m帯半導体レーザを用いた、 0. 56 z mの波長変換光を発生する変調機能付光源装置についても、同等に実用 的な光強度を有する変調機能が得られる。

Claims

請求の範囲
[1] 周期的に非線形定数が変調された構造を有する非線形光学材料からなる光導波 路を有し、前記光導波路に波長の異なる第 1及び第 2の半導体レーザ光源力 の励 起光を合波して入射することによって発生する差周波を、又は和周波を出力する光 源装置若しくは第 2の半導体レーザ光源からの第 2高調波を出力する光源装置であ つて、
前記第 2の半導体レーザ光源は、半導体レーザと FBGと半導体レーザを変調する 手段から構成され、前記 FBGの反射帯域は、前記半導体レーザの素子長で決まる 共振波長間隔よりも狭レ、ことを特徴とする変調機能付光源装置。
[2] 請求項 1に記載の変調機能付光源装置であって、
前記第 2の半導体レーザ光源への電流変調振幅の下限が閾値以下であり、出射 波長が非線形光学材料の擬似位相整合帯域の短波側波長となるよう設定し、上限 が電流一光出力特性において生じる最初のキンクを与える電流値より低い電流値で ある
ことを特徴とする変調機能付光源装置。
[3] 請求項 1又は 2に記載の変調機能付光源装置であって、
前記 FBGの出力にアイソレータを接続する
ことを特徴とする変調機能付光源装置。
[4] 請求項 1乃至 3のいずれかに記載の変調機能付光源装置であって、
前記 FBGに温度制御手段を付加する
ことを特徴とする変調機能付光源装置。
[5] 周期的に非線形定数が変調された構造を有する非線形光学材料からなる光導波 路を有し、前記光導波路に波長の異なる第 1及び第 2の半導体レーザ光源力 の励 起光を合波して入射することによって発生する差周波を、又は和周波を出力する光 源装置若しくは第 1の半導体レーザ光源からの第 2高調波を出力する光源装置であ つて、
前記第 1の半導体レーザ光源は、回折格子を内蔵し、半導体レーザから出射され る出力光を変調する手段を含み、 第 1の半導体レーザ光源に対する電流変調振幅の下限は閾値以下で、閾値直後 の出射波長が、非線形光学材料の擬似位相整合帯域の短波長側となるよう設定し、 前記電流変調振幅の上限は、非線形光学材料の擬似位相整合帯域のピーク波長 より短波長側で、かつ閾値直後の出射波長より長波側波長となる電流値である ことを特徴とする変調機能付光源装置。
[6] 請求項 1乃至 5のいずれかに記載の変調機能付光源装置であって、
前記第 1及び第 2の半導体レーザ光源は、半導体レーザから出射される出力光を 変調する手段を含み、相互に同期している
ことを特徴とする変調機能付光源装置。
[7] 請求項 1乃至 6のいずれかに記載の変調機能付光源装置であって、
前記非線形光学結晶は、
LiNbO、 LiTa〇、 LiNb(x)Ta(l_x)〇 （0≤x≤ 1)のいずれ力、、あるいはそれらの
3 3 3
組み合わせであり、又はこれらに Mg、 Znからなる群から選ばれた少なくとも一種を添 加物として含有している
ことを特徴とする変調機能付光源装置。
[8] 請求項 1乃至 7のいずれかに記載の変調機能付光源を蛍光顕微鏡装置に組み込 んだことを特徴とする変調機能付光源装置。
[9] 第 1の半導体レーザと、第 2の半導体レーザと、周期的に非線形定数が変調された 構造を有する非線形光学材料力 なる光導波路とを備えた光源装置を用いた光変 調方法であって、
前記第 2の半導体レーザから変調された光を出射するステップと、
前記出射するステップにおいて変調された光を、前記第 2の半導体レーザの素子 長で決まる共振波長間隔よりも狭い反射帯域を有する FBGに入射するステップと、 前記第 1の半導体レーザ力 出射された光と、前記 FBGから出射された光とを合波 して前記光導波路に入射するステップと、
前記光導波路から、前記第 1及び第 2の半導体レーザから光の差周波を、又は和 周波を出射するステップと
を備えたことを特徴とする方法。
[10] 請求項 9に記載の光変調方法であって、
前記 FBGから出射された光をアイソレータに入射するステップを更に備え、前記光 導波路に入射するステップは、前記第 1の半導体レーザから出射された光と、前記ァ イソレータから出射された光とを合波するステップを備えたことを特徴とする方法。
[11] 請求項 9又は 10に記載の光変調方法であって、
前記 FBGの温度を一定の範囲内に制御するステップを更に備えたことを特徴とす る方法。
[12] 請求項 9乃至 11のレ、ずれかに記載の光変調方法であって、
前記第 2の半導体レーザ光源への電流振幅変調の下限を、閾値以下であり出射波 長が非線形光学材料の擬似位相整合帯域の短波側波長となるように設定するステツ プと、
前記電流振幅変調の上限を電流一光出力特性において生じる最初のキンクを与 える電流値より低い電流値であるように設定するステップとを備えたことを特徴とする 方法。
[13] 回折格子を内蔵する第 1の半導体レーザと、第 2の半導体レーザと、周期的に非線 形定数が変調された構造を有する非線形光学材料からなる光導波路とを備えた和 周波を出力する光変調方法であって、
前記第 1の半導体レーザから変調された光を出射するステップと、
前記第 1の半導体レーザ力 出射された光と、前記第 2の半導体レーザ力 出射さ れた光とを合波して、前記光導波路に入射するステップと、
前記光導波路から、前記第 1及び第 2の半導体レーザから光の差周波、又は和周 波を出射するステップと、
前記第 1の半導体レーザ光源に対する電流振幅変調の下限を、閾値以下であり出 射波長が非線形光学材料の擬似位相整合帯域の短波側波長となるように設定する ステップと、
前記電流振幅変調の上限を出射波長が非線形光学材料の擬似位相整合帯域の ピーク波長より短波長側で、かつ閾値直後の出射波長より長波長側波長となるように 設定するステップとを備えたことを特徴とする方法。 [14] 請求項 9乃至 13のいずれかに記載の光変調方法であって、
前記第 2の半導体レーザの光の変調に同期して、前記第 1の半導体レーザの光を 変調するステップを更に備えたことを特徴とする方法。
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