WO2011114906A1 - レーザシステムおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2011114906A1
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横山吉隆
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株式会社Ｑｄレーザ
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    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
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    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser

Definitions

  • the present invention relates to a laser system and a manufacturing method thereof, and more particularly to a laser system that emits harmonic light of a laser beam and a manufacturing method thereof.
  • semiconductor lasers are used in inexpensive laser systems.
  • semiconductor lasers have light in a wavelength band that is difficult to oscillate (for example, green light). Therefore, a method of emitting light in a wavelength band that is difficult to oscillate with a semiconductor laser using a DPSS (Diode Pumped Solid State Laser) method is known.
  • DPSS Dynamic Switched Solid State Laser
  • Patent Document 1 a laser system that emits laser light emitted from a semiconductor laser by converting it into a harmonic by a nonlinear optical element has been proposed (for example, Patent Document 1).
  • the allowable wavelength range is narrowed.
  • the semiconductor laser and the nonlinear optical element have different wavelength temperature coefficients. Further, the semiconductor laser and the nonlinear optical element have variations in wavelength characteristics for each individual element. For this reason, when the temperature changes, it is not easy to adjust the wavelength so that the wavelength of the laser light is within a range that can be converted with high efficiency.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and even when the temperature changes, a laser system capable of easily bringing the wavelength of laser light into a wavelength range that can be converted by a harmonic generation element, and its manufacture It aims to provide a method.
  • the present invention provides a laser module including a laser that oscillates laser light, a heater that adjusts the temperature of the laser, and a harmonic generation element that converts the laser light into harmonic light of the laser light, and the laser module
  • the laser module controls the drive current for driving the laser so that the wavelength of the laser light oscillated by the laser is within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element at a predetermined temperature.
  • a controller that controls a heater current to be supplied to the heater so that the wavelength of the laser light is within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element when the temperature of the laser beam changes from the predetermined temperature;
  • a laser system comprising: According to the present invention, even when the temperature of the laser module changes, the wavelength of the laser beam can be easily controlled within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element.
  • the wavelength of the laser beam oscillated by the laser in the operating temperature range of the laser module in a state where the heater current is not supplied to the heater is equal to or less than a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element. It can be set as the structure which is. According to this configuration, the wavelength of the laser beam can be within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element in the entire operating temperature range of the laser module.
  • the predetermined temperature is set to be equal to or higher than a maximum temperature in an operating temperature range of the laser module.
  • the wavelength of the laser beam can be within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element in the entire operating temperature range of the laser module.
  • the predetermined temperature is configured to be equal to or lower than a minimum temperature in an operating temperature range of the laser module.
  • the wavelength of the laser beam can be within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element in the entire operating temperature range of the laser module.
  • control unit controls the heater current to be supplied to the heater while the driving current for driving the laser is fixed when the temperature of the laser module changes from the predetermined temperature. It can be.
  • the laser module may include a light intensity adjusting unit that adjusts the intensity of the laser light oscillated by the laser to a predetermined magnitude. According to this configuration, the intensity of the laser beam can be adjusted to a predetermined level even when the wavelength of the laser beam is adjusted by changing the magnitude of the laser drive current.
  • the laser and the light intensity adjusting unit are formed on the same chip and each has a structure in which a cladding layer is provided so as to sandwich an active layer, and the light intensity adjusting unit is disposed between the cladding layers.
  • the intensity of the laser beam can be adjusted by applying a forward bias or a reverse bias.
  • the present invention relates to a laser module having a laser that oscillates a laser beam, a heater that adjusts the temperature of the laser, a harmonic generation element that converts the laser beam into a harmonic beam of the laser beam, and a drive that drives the laser
  • a control unit configured to control a current and a heater current to be supplied to the heater, wherein the control unit has a wavelength of the laser beam when a temperature of the laser module changes from a predetermined temperature.
  • the heater current value corresponding to the temperature change amount of the laser module from the predetermined temperature is set to be the same size for each of the plurality of laser systems so that is within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element.
  • the plurality of laser systems is configured so that the temperature of the laser module is the predetermined temperature. It is a method for manufacturing a laser system, comprising a step of individually changing a drive current value for driving the laser so that the wavelength of the laser light is within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element. .
  • the heater current value with respect to the temperature change of the laser module can be commonly used in a plurality of laser systems, even when the temperature of the laser module changes, the wavelength of the laser beam is changed by the harmonic generation element. It can be easily controlled within the convertible wavelength range.
  • the laser module includes a light intensity adjustment unit that adjusts the intensity of the laser light oscillated by the laser, and the control unit controls the voltage value applied to the light intensity adjustment unit.
  • the method includes the step of individually changing the voltage value applied to the light intensity adjusting unit for each of the plurality of laser systems to make the intensity of the laser light the same between the plurality of laser systems. It can be configured. According to this configuration, the intensity of the laser light can be made the same among the plurality of laser systems even when the laser light wavelength is adjusted by changing the magnitude of the laser drive current.
  • the wavelength of the laser beam can be easily controlled within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element.
  • FIG. 1 is a block diagram of a laser system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the wavelength of the laser beam and the conversion efficiency of the harmonic generation element.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the relationship between the driving current of the DFB laser and the wavelength of the laser beam, and
  • FIG. 3B shows the relationship between the heater power of the heater unit and the wavelength of the laser beam. It is a schematic diagram for doing.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the DFB laser, the light intensity adjusting unit, and the SOA.
  • FIG. 5 is a flowchart (part 1) showing the control of the control unit.
  • FIG. 1 is a block diagram of a laser system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the wavelength of the laser beam and the conversion efficiency of the harmonic generation element.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the relationship between the driving current of the DFB laser and the wavelength of the laser beam
  • FIG. 3B
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a case where the wavelength temperature coefficient of the DFB laser is larger than the wavelength temperature coefficient of the harmonic generation element.
  • FIG. 7 is a flowchart (part 2) illustrating the control of the control unit.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a case where the wavelength temperature coefficient of the DFB laser is smaller than the wavelength temperature coefficient of the harmonic generation element.
  • FIG. 1 is a block diagram of a laser system according to the first embodiment.
  • the laser system 100 includes a laser module 10, a control unit 40, and a nonvolatile memory 41.
  • the laser module 10 includes a DFB (distributed feedback) laser 12, a heater 14, a light intensity adjustment unit 16, a semiconductor optical amplifier (SOA) 18, a harmonic generation element 20, a temperature sensor 22, and a lens 24.
  • the SOA 18 and the harmonic generation element 20 are optically coupled via the lens 24, and the laser light 36 emitted from the SOA 18 enters the harmonic generation element 20.
  • the nonvolatile memory 41 when the drive current injected into the DFB laser 12, the temperature of the laser module 10 changes, the heater current applied to the heater 14 according to the temperature change amount, the voltage applied to the light intensity adjusting unit 16 The data regarding is stored.
  • the DFB laser 12 is a laser that has corrugation and oscillates a laser beam 36 having a single wavelength, and oscillates a laser beam 36 having a wavelength of 1064 nm, for example.
  • the DFB laser 12 operates when a drive current 26 is injected from the control unit 40 and oscillates a laser beam 36.
  • the heater 14 adjusts the temperature of the DFB laser 12 based on the heater current 28 input from the control unit 40.
  • the light intensity adjustment unit 16 adjusts the intensity of the laser light 36 oscillated from the DFB laser 12 to a predetermined magnitude based on the voltage 30 applied from the control unit 40.
  • the SOA 18 modulates the intensity of the laser light 36 whose intensity has been adjusted to a predetermined magnitude by the light intensity adjusting unit 16 based on the voltage 32 applied from the control unit 40.
  • the light intensity adjusting unit 16 and the SOA 18 change the intensity of the laser light 36, but do not change the wavelength of the laser light 36.
  • the DFB laser 12, the light intensity adjusting unit 16, and the SOA 18 are formed on the same chip, and the optical axes of the DFB laser 12, the light intensity adjusting unit 16, and the SOA 18 are coincident with each other.
  • the temperature sensor 22 monitors the temperature of the laser module 10 and outputs a temperature monitor value 34 to the control unit 40.
  • the control unit 40 controls the drive current 26 of the DFB laser 12, the heater current 28 to be applied to the heater 14, the voltage 30 to be applied to the light intensity adjusting unit 16, and the voltage 32 to be applied to the SOA 18.
  • the harmonic generation element 20 is a non-linear optical element, and converts the incident laser light 36 into the harmonic light 38.
  • the harmonic generation element 20 is, for example, PPLN (Periodically Poled Lithium Niobate), and emits harmonic light 38 having a wavelength of, for example, 532 nm, which is the second harmonic light of the laser light 36.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the wavelength of the laser beam and the conversion efficiency of the harmonic generation element.
  • the allowable wavelength range is a narrow wavelength range such as the region 39.
  • a wavelength that can be converted from a fundamental wave to a harmonic with high conversion efficiency is referred to as a phase matching wavelength of the harmonic generation element 20.
  • FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams for explaining the wavelength of the laser light oscillated by the DFB laser 12.
  • FIG. 3A shows the relationship between the drive current for driving the DFB laser 12 and the wavelength of the laser light oscillated by the DFB laser 12
  • FIG. 3B shows the oscillation of the heater power of the heater 14 and the DFB laser 12. It shows the relationship with the wavelength of the laser beam.
  • FIGS. 3A and 3B when the drive current of the DFB laser 12 and the heater power of the heater 14 change, the wavelength of the laser light oscillated by the DFB laser 12 changes.
  • the wavelength of the laser light oscillated by the DFB laser 12 shifts to the longer wavelength side.
  • the oscillation wavelength of the DFB laser 12 changes as the temperature changes.
  • the phase matching wavelength of the harmonic generation element 20 also changes with changes in temperature.
  • the wavelength of the laser light of the DFB laser 12 and the phase matching wavelength of the harmonic generation element 20 have different rates of change with respect to temperature changes. For this reason, when the temperature of the laser module 10 changes, the wavelength of the laser light and the phase matching wavelength change at different rates, but by adjusting the drive current of the DFB laser 12 or the heater power of the heater 14.
  • the wavelength of the laser beam can be matched with the phase matching wavelength.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the DFB laser 12, the light intensity adjusting unit 16, and the SOA 18.
  • an n-type cladding layer 52 made of n-type Al 0.35 Ga 0.65 As is formed on an n-type GaAs substrate 50.
  • An electrode 54 is formed under the substrate 50.
  • a quantum dot active layer 60 having quantum dots 58 made of InAs is formed in a base layer 56 made of GaAs.
  • a p-type layer 62 made of p-type GaAs is formed on the quantum dot active layer 60.
  • a p-type cladding layer 64 made of p-type InGaP is formed on the p-type layer 62.
  • a corrugation 80 that determines the wavelength of the emitted laser light is formed.
  • the substrate 50 to the p-type cladding layer 64 are common to the DFB laser 12, the light intensity adjusting unit 16, and the SOA 18.
  • Contact layers 66 made of p + GaAs are formed on the p-type cladding layer 64 of the DFB laser 12, the light intensity adjusting unit 16, and the SOA 18, respectively.
  • an electrode 68 is formed on the contact layer 66.
  • An insulating film 70 made of silicon oxide is formed on the electrode 68.
  • a heater 14 made of, for example, Pt is formed on the insulating film 70.
  • an electrode 72 is formed on the contact layer 66.
  • an electrode 74 is formed on the contact layer 66.
  • the controller 40 applies a voltage to the electrodes 68, 72, 74 and the heater 14 via the wire 76.
  • the electrode 54 is connected to a constant potential. For example, it is grounded.
  • the control unit 40 applies a positive voltage to the electrode 68 of the DFB laser 12 to cause a drive current to flow between the electrode 68 and the electrode 54.
  • stimulated emission occurs in the quantum dot active layer 60, and the laser light 36 propagates in the vicinity of the active layer 60.
  • the control unit 40 controls the temperature of the DFB laser 12 by causing a heater current to flow through the heater 14.
  • the control unit 40 applies a reverse bias between the electrode 72 and the electrode 54 to partially absorb the laser light 36 in the active layer 60 and adjust the intensity of the laser light 36. The amount of light absorption varies depending on the magnitude of the reverse bias.
  • the control unit 40 applies a forward bias between the electrode 72 and the electrode 54 to amplify the laser light 36 in the active layer 60 and adjust the intensity of the laser light 36.
  • the amount of optical amplification varies depending on the amount of current generated by the forward bias. Therefore, the intensity of the laser beam 36 in the active layer 60 can be set to a desired intensity by adjusting the reverse bias value or the forward current value between the electrode 72 and the electrode 54.
  • the control unit 40 amplifies the laser light 36 in the active layer 60 by applying a forward bias between the electrode 74 and the electrode 54. By changing the voltage value between the electrode 74 and the electrode 54, the amplification factor of the SOA 18 can be changed, and the intensity of the laser light 36 emitted from the SOA 18 can be modulated.
  • the DFB laser 12 and the harmonic generation element 20 have different wavelength temperature coefficients, but in Example 1, the wavelength temperature coefficient of the DFB laser 12 is higher than the harmonic generation element as shown in FIG. A case where the wavelength temperature coefficient is larger than 20 will be described. That is, an example will be described in which the wavelength of the laser light oscillated by the DFB laser 12 is larger in the rate of change with respect to temperature change of the laser module 10 than the phase matching wavelength of the harmonic generation element 20.
  • the control unit 40 determines that the wavelength of the laser light oscillated by the DFB laser 12 matches the phase matching wavelength of the harmonic generation element 20 at the maximum temperature in the operating temperature range 42 of the laser module 10.
  • the drive current of the DFB laser 12 is adjusted (step S10).
  • the operating temperature range 42 of the laser module 10 refers to a temperature range that guarantees the operation of the DFB laser 12, the harmonic generation element 20, and the like.
  • the wavelength of the laser light oscillated by the DFB laser 12 varies depending on the magnitude of the drive current. For this reason, even if the wavelength of the laser beam and the phase matching wavelength are different before adjusting the magnitude of the drive current (the one-dot chain line in FIG. 6), the wavelength of the laser beam can be adjusted by adjusting the magnitude of the drive current. Can be matched with the phase matching wavelength of the harmonic generation element 20 (solid line in FIG. 6).
  • the control unit 40 stores the drive current value of the DFB laser 12 adjusted in step S10 in the nonvolatile memory 41 (step S12).
  • the DFB laser 12 and the harmonic generation element 20 have variations in wavelength characteristics for each individual element. For this reason, for example, when a drive current having the same magnitude as that of the one-dot chain line in FIG. 6 is injected into another DFB laser, the other DFB laser may have a wavelength characteristic as shown by a broken line in FIG.
  • the magnitude of the drive current to be injected is different from that in the case of the DFB laser indicated by the one-dot chain line in FIG. That is, in the plurality of laser systems 100, the magnitude of the drive current injected into the DFB laser 12 is different, and as a result, the drive current value of the DFB laser 12 stored in the nonvolatile memory 41 is also different.
  • control unit 40 adjusts the voltage applied to the light intensity adjusting unit 16 so that the intensity of the laser beam becomes a predetermined magnitude (step S14).
  • the predetermined magnitude means that in the plurality of laser systems 100, the intensity of the laser light after the intensity adjustment by the light intensity adjustment unit 16 becomes the same magnitude.
  • the control unit 40 stores the voltage value of the light intensity adjustment unit 16 adjusted in step S14 in the nonvolatile memory 41 (step S16).
  • the intensities of the laser beams oscillated by the DFB laser 12 are also different.
  • the voltage values applied to the light intensity adjusting unit 16 are also different, and as a result, the voltage values of the light intensity adjusting unit 16 stored in the nonvolatile memory 41 are also different.
  • the non-volatile memory 41 corresponds to the amount of temperature change from the maximum temperature in the operating temperature range 42 so that the wavelength of the laser light matches the phase matching wavelength when the temperature of the laser module 10 changes in advance.
  • the heater current value of the heater 14 is stored.
  • the wavelength of the laser light oscillated by the DFB laser 12 varies depending on the magnitude of the heater power. For this reason, the wavelength of the laser beam can be matched with the phase matching wavelength by increasing the heater current in accordance with the temperature change amount from the maximum temperature in the operating temperature range 42.
  • the DFB laser 12 and the harmonic generation element 20 have variations in wavelength characteristics for each individual element, but by performing the process of step S10, the wavelength characteristics variation for each individual element is obtained as shown in FIG. Can be absorbed. For this reason, a value common to the plurality of laser systems 100 can be used as the heater current value corresponding to the temperature change amount from the maximum temperature in the operating temperature range 42.
  • control of the laser module 10 by the control unit 40 will be described using the flowchart of FIG. First, as shown in FIG. 7, the control unit 40 injects the drive current value stored in the nonvolatile memory 41 into the DFB laser 12, and oscillates the laser beam from the DFB laser 12 (step S20). Next, the control unit 40 applies the voltage value of the light intensity adjusting unit 16 stored in the nonvolatile memory 41 to the light intensity adjusting unit 16 to adjust the intensity of the laser light oscillated by the DFB laser 12 (step) S22).
  • the control unit 40 determines whether the temperature of the laser module 10 has changed from the maximum temperature in the operating temperature range 42 based on the temperature monitor value from the temperature sensor 22. When determining that the temperature has changed, the control unit 40 does not change the drive current value of the DFB laser 12 and changes the temperature change amount from the maximum temperature in the operating temperature range 42 stored in the nonvolatile memory 41. The corresponding heater current value is input to the heater 14 (step S24). Thereby, as shown in FIG. 6, the wavelength of the laser light can be matched with the phase matching wavelength of the harmonic generation element 20, and the harmonic light can be emitted from the harmonic generation element 20.
  • step S24 every time the temperature of the laser module 10 changes, even when the temperature of the laser module 10 changes, the wavelength of the laser light can be kept matched with the phase matching wavelength, and the harmonic generation element Harmonic light can continue to be emitted from 20.
  • the drive current of the DFB laser 12 is controlled at the maximum temperature in the operating temperature range 42 of the laser module 10 as described in step S10 of FIG.
  • the wavelength of the laser light is set within the wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20.
  • step S24 in FIG. 7 when the temperature of the laser module 10 changes from the maximum temperature in the operating temperature range 42, the driving current of the DFB laser 12 remains unchanged and the heater 14 remains fixed. Is controlled so that the wavelength of the laser beam falls within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20.
  • the wavelength of the laser light can be easily controlled to be within the wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20, and the harmonic generation element 20 can stably generate harmonics. Wave light can be emitted.
  • the intensity of the laser beam changes by adjusting the wavelength of the laser beam by controlling the heater current supplied to the heater 14 while the drive current of the DFB laser 12 is fixed. You do n’t have to. For this reason, since it is not necessary to control the light intensity adjusting unit 16 for each temperature change of the laser module 10, the control becomes easy.
  • the driving current of the DFB laser 12 is controlled at the highest temperature in the operating temperature range 42 of the laser module 10, and the wavelength of the laser light is generated as a harmonic. It is within the wavelength range that can be converted by the element 20.
  • the wavelength of the laser beam oscillated by the DFB laser 12 is below the wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20 in the operating temperature range 42 of the laser module 10 when no heater current is supplied to the heater 14. can do.
  • the wavelength of the laser light can be set within the wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20 by increasing the heater current of the heater 14.
  • the wavelength temperature coefficient of the DFB laser 12 is larger than the wavelength temperature coefficient of the harmonic generation element 20, the drive current of the DFB laser 12 is controlled at the maximum temperature in the operating temperature range 42 of the laser module 10.
  • the wavelength of the laser light be within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20.
  • the drive current of the DFB laser 12 is set so that the wavelength of the laser light oscillated by the DFB laser 12 is within the wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20.
  • the drive currents injected into the DFB lasers 12 in the plurality of laser systems 100 are different. That is, in the plurality of laser systems 100, the drive current value of the DFB laser 12 is individually controlled so that the wavelength of the laser light is within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20.
  • the drive current value of the DFB laser 12 is individually controlled so that the wavelength of the laser light is within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20.
  • the heater current is controlled to the same magnitude in each of the plurality of laser systems 100 in accordance with the temperature change amount from the maximum temperature in the operating temperature range 42, and the wavelength of the laser light is thereby set. It can be within the wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20. As described above, since the heater current value input in accordance with the temperature change of the laser module 10 can be used in common by the plurality of laser systems 100, the wavelength control of the laser beam is facilitated.
  • the laser module 10 includes an SOA 18 that modulates the intensity of laser light.
  • the SOA 18 changes the intensity of the laser light, but does not change the wavelength. Therefore, the intensity of the laser light can be modulated while maintaining the wavelength of the laser light within the wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20.
  • the laser module 10 includes a light intensity adjusting unit 16 that adjusts the intensity of the laser light to a predetermined level.
  • the magnitude of the drive current for individually driving the DFB laser 12 is changed so that the wavelength of the laser light is within a wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20. .
  • the intensity of the laser beam oscillated by the DFB laser 12 differs among the plurality of laser systems 100. Therefore, the laser system 100 includes a light intensity adjusting unit 16, and by controlling the voltage applied to the light intensity adjusting unit 16 individually for each of the plurality of laser systems 100, the intensity of the laser light is changed between each of the plurality of laser systems 100. To make it the same size.
  • the voltage applied to the SOA 18 can be controlled with the same magnitude, and the SOA 18 can be easily controlled.
  • the DFB laser 12, the light intensity adjusting unit 16, and the SOA 18 are formed on the same chip, and each has a structure in which a cladding layer is provided so as to sandwich an active layer.
  • the active layer and the clad layer are common to the DFB laser 12, the light intensity adjusting unit 16, and the SOA 18. Thereby, the loss of the laser beam between the DFB laser 12 and the light intensity adjusting unit 16 and between the light intensity adjusting unit 16 and the SOA 18 can be suppressed.
  • the SOA 18 modulates the intensity of the laser beam by applying a forward bias between the clad layers, and the light intensity adjusting unit 16 applies the forward bias or the reverse bias between the clad layers to intensify the laser light. Is adjusted.
  • the wavelength temperature coefficient of the DFB laser 12 is larger than the wavelength temperature coefficient of the harmonic generation element 20.
  • the wavelength temperature coefficient of the DFB laser 12 is the wavelength temperature coefficient of the harmonic generation element 20. It may be smaller.
  • the wavelength of the laser beam can be converted by the harmonic generation element 20 by controlling the drive current of the DFB laser 12 below the minimum temperature in the operating temperature range 42 of the laser module 10 as shown in FIG. It is preferable that the wavelength is within a range.
  • the wavelength of the laser beam oscillated by the DFB laser 12 is below the wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20 in the operating temperature range 42 of the laser module 10 when no heater current is supplied to the heater 14. can do. Therefore, by increasing the heater current of the heater 14 in the entire operating temperature range 42 of the laser module 10, the wavelength of the laser light can be within the wavelength range that can be converted by the harmonic generation element 20.
  • the laser is a quantum dot DFB laser.
  • the present invention is not limited to this.
  • a quantum well DFB laser or the like may be used, or a Fabry-Perot laser other than the DFB laser may be used.
  • the SOA 18 and the harmonic generation element 20 may be directly coupled.
  • the harmonic generation element 20 converts the laser light 36 into the second harmonic of the laser light 36
  • the harmonic generation element 20 has a higher order harmonic of the laser light 36. It may be converted into wave light.
  • the harmonic light 38 may be light of other wavelengths.
  • the laser light 36 may have other wavelengths.

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Abstract

　本発明は、レーザ光３６を発振するＤＦＢレーザ１２と、ＤＦＢレーザ１２の温度調節をするヒータ１４と、レーザ光３６をレーザ光３６の高調波光３８に変換する高調波生成素子２０と、を有するレーザモジュール１０と、レーザモジュール１０の温度が所定の温度において、ＤＦＢレーザ１２が発振したレーザ光３６の波長が高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内になるように、ＤＦＢレーザ１２を駆動する駆動電流２６を制御し、レーザモジュール１０の温度が所定の温度から変化した場合に、レーザ光３６の波長が高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内になるように、ヒータ１４に投入するヒータ電流２８を制御する制御部４０と、を具備するレーザシステムである。

Description

レーザシステムおよびその製造方法
　本発明は、レーザシステムおよびその製造方法に関し、特にレーザ光の高調波光を出射するレーザシステムおよびその製造方法に関する。
　近年、レーザ光を出力するレーザシステムは、様々な分野で用いられている。特に、安価なレーザシステムには、半導体レーザが用いられている。しかしながら、半導体レーザには、発振が困難な波長帯の光（例えば、グリーン光）がある。そこで、ＤＰＳＳ（ダイオード励起固体レーザ）方式を用いて、半導体レーザでは発振が困難な波長帯の光を出射する方法が知られている。
　ＤＰＳＳ方式では、レーザディスプレイ用途などで要求される、例えば５０ＭＨｚ程度の高速変調が困難である。そこで、半導体レーザが出射したレーザ光を非線形光学素子で高調波に変換して出射するレーザシステムが提案されている（例えば、特許文献１）。
特開平６－１３２５９５号公報
　特許文献１のレーザシステムにおいて、非線形光学素子における高調波への変換効率を高めようとすると、許容される波長範囲が狭くなってしまう。半導体レーザと非線形光学素子とは異なる波長温度係数を有する。また、半導体レーザと非線形光学素子とは個別素子ごとに波長特性にバラツキも有する。このため、温度が変化した場合に、レーザ光の波長が高効率で変換可能な範囲内となるように調整する波長調整は容易ではなかった。
　本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、温度が変化した場合でも、レーザ光の波長を容易に高調波生成素子で変換可能な波長範囲内にすることが可能なレーザシステムおよびその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明は、レーザ光を発振するレーザと、前記レーザの温度調節をするヒータと、前記レーザ光を前記レーザ光の高調波光に変換する高調波生成素子と、を有するレーザモジュールと、前記レーザモジュールの温度が所定の温度において、前記レーザが発振した前記レーザ光の波長が前記高調波生成素子で変換可能な波長範囲内になるように、前記レーザを駆動する駆動電流を制御し、前記レーザモジュールの温度が前記所定の温度から変化した場合に、前記レーザ光の波長が前記高調波生成素子で変換可能な波長範囲内になるように、前記ヒータに投入するヒータ電流を制御する制御部と、を具備することを特徴とするレーザシステムである。本発明によれば、レーザモジュールの温度が変化した場合でも、レーザ光の波長を高調波生成素子で変換可能な波長範囲内に容易に制御することができる。
　上記構成において、前記ヒータに前記ヒータ電流を投入していない状態で、前記レーザモジュールの動作温度範囲において、前記レーザが発振する前記レーザ光の波長は前記高調波生成素子で変換可能な波長範囲以下である構成とすることができる。この構成によれば、レーザモジュールの動作温度範囲の全範囲において、レーザ光の波長を高調波生成素子で変換可能な波長範囲内にできる。
　上記構成において、前記レーザの波長温度係数が前記高調波生成素子の波長温度係数よりも大きい場合において、前記所定の温度は、前記レーザモジュールの動作温度範囲での最高温度以上である構成とすることができる。この構成によれば、レーザモジュールの動作温度範囲の全範囲において、レーザ光の波長を高調波生成素子で変換可能な波長範囲内にできる。
　上記構成において、前記レーザの波長温度係数が前記高調波生成素子の波長温度係数よりも小さい場合において、前記所定の温度は、前記レーザモジュールの動作温度範囲での最低温度以下である構成とすることができる。この構成によれば、レーザモジュールの動作温度範囲の全範囲において、レーザ光の波長を高調波生成素子で変換可能な波長範囲内にできる。
　上記構成において、前記制御部は、前記レーザモジュールの温度が前記所定の温度から変化した場合に、前記レーザを駆動する駆動電流は固定にしたまま、前記ヒータに投入する前記ヒータ電流を制御する構成とすることができる。
　上記構成において、前記レーザモジュールは、前記レーザが発振した前記レーザ光の強度を所定の大きさに調整する光強度調整部を有する構成とすることができる。この構成によれば、レーザの駆動電流の大きさを変えてレーザ光の波長を調整した場合であっても、レーザ光の強度を所定の大きさに調整できる。
　上記構成において、前記レーザと前記光強度調整部とは同じチップ上に形成されて、それぞれ活性層を挟むようにクラッド層が設けられた構造をし、前記光強度調整部は、前記クラッド層間に順方向バイアスまたは逆方向バイアスが印加されることで前記レーザ光の強度を調整する構成とすることができる。
　本発明は、レーザ光を発振するレーザと前記レーザの温度調節をするヒータと前記レーザ光を前記レーザ光の高調波光に変換する高調波生成素子とを有するレーザモジュールと、前記レーザを駆動する駆動電流と前記ヒータに投入するヒータ電流とを制御する制御部と、を有するレーザシステムであって、前記制御部は、前記レーザモジュールの温度が所定の温度から変化した場合に、前記レーザ光の波長が前記高調波生成素子で変換可能な波長範囲内になるように、前記所定の温度からの前記レーザモジュールの温度変化量に応じた前記ヒータ電流値を、複数の前記レーザシステムそれぞれ同じ大きさで制御する前記レーザシステムの製造方法において、前記レーザモジュールの温度が前記所定の温度において、前記複数のレーザシステムそれぞれ個別に前記レーザを駆動する駆動電流値を変えて、前記レーザ光の波長を前記高調波生成素子で変換可能な波長範囲内とする工程を有することを特徴とするレーザシステムの製造方法である。本発明によれば、レーザモジュールの温度変化に対するヒータ電流値を、複数のレーザシステムで共通に用いることができるため、レーザモジュールの温度が変化した場合でも、レーザ光の波長を高調波生成素子で変換可能な波長範囲内に容易に制御することができる。
　上記構成において、前記レーザモジュールは、前記レーザが発振した前記レーザ光の強度を調整する光強度調整部を有し、前記制御部は、前記光強度調整部に印加する電圧値を制御する前記レーザシステムの製造方法において、前記複数のレーザシステムそれぞれ個別に前記光強度調整部に印加する電圧値を変えて、前記レーザ光の強度を前記複数のレーザシステムの間で同じ大きさにする工程を有する構成とすることができる。この構成によれば、レーザの駆動電流の大きさを変えてレーザ光の波長を調整した場合であっても、複数のレーザシステムの間でレーザ光の強度を同じ大きさにできる。
　本発明によれば、レーザモジュールの温度が変化した場合でも、レーザ光の波長を高調波生成素子で変換可能な波長範囲内に容易に制御することができる。
図１は実施例１に係るレーザシステムのブロック図である。 図２はレーザ光の波長と高調波生成素子の変換効率を説明するための模式図である。 図３（ａ）はＤＦＢレーザの駆動電流とレーザ光の波長との関係を説明するための模式図であり、図３（ｂ）はヒータ部のヒータ電力とレーザ光の波長との関係を説明するための模式図である。 図４はＤＦＢレーザ、光強度調整部、およびＳＯＡの断面模式図である。 図５は制御部の制御を示すフローチャート（その１）である。 図６はＤＦＢレーザの波長温度係数が高調波生成素子の波長温度係数よりも大きい場合を説明する模式図である。 図７は制御部の制御を示すフローチャート（その２）である。 図８はＤＦＢレーザの波長温度係数が高調波生成素子の波長温度係数よりも小さい場合を説明する模式図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
　図１は、実施例１に係るレーザシステムのブロック図である。図１のように、実施例１に係るレーザシステム１００は、レーザモジュール１０と、制御部４０と、不揮発性メモリ４１と、を有する。レーザモジュール１０は、ＤＦＢ（分布帰還型）レーザ１２と、ヒータ１４と、光強度調整部１６と、半導体光増幅器（ＳＯＡ）１８と、高調波生成素子２０と、温度センサ２２と、レンズ２４と、を有する。ＳＯＡ１８と高調波生成素子２０とは、レンズ２４を介して光結合しており、ＳＯＡ１８から出射されたレーザ光３６は高調波生成素子２０に入射する。不揮発性メモリ４１には、ＤＦＢレーザ１２に注入する駆動電流、レーザモジュール１０の温度が変化した場合に、温度変化量に応じてヒータ１４に投入するヒータ電流、光強度調整部１６に印加する電圧に関するデータが記憶されている。
　ＤＦＢレーザ１２は、コルゲーションを有し単一波長のレーザ光３６を発振するレーザであり、例えば１０６４ｎｍの波長を有するレーザ光３６を発振する。ＤＦＢレーザ１２は、制御部４０から駆動電流２６が注入されることで動作し、レーザ光３６を発振する。ヒータ１４は、制御部４０から投入されるヒータ電流２８に基づいてＤＦＢレーザ１２の温度を調節する。光強度調整部１６は、制御部４０から印加される電圧３０に基づいてＤＦＢレーザ１２から発振されたレーザ光３６の強度を所定の大きさに調整する。ＳＯＡ１８は、制御部４０から印加される電圧３２に基づいて光強度調整部１６で所定の大きさに強度調整されたレーザ光３６の強度を変調する。光強度調整部１６およびＳＯＡ１８は、レーザ光３６の強度を変化させるが、レーザ光３６の波長は変化させない。ＤＦＢレーザ１２と光強度調整部１６とＳＯＡ１８とは同一チップ上に形成されており、ＤＦＢレーザ１２と光強度調整部１６とＳＯＡ１８それぞれの光軸が一致している。温度センサ２２は、レーザモジュール１０の温度をモニタし、制御部４０に温度モニタ値３４を出力する。
　制御部４０は、ＤＦＢレーザ１２の駆動電流２６と、ヒータ１４に投入するヒータ電流２８と、光強度調整部１６に印加する電圧３０と、ＳＯＡ１８に印加する電圧３２とを制御する。
　高調波生成素子２０は、非線形光学素子であり、入射されたレーザ光３６を高調波光３８に変換する。高調波生成素子２０は、例えばＰＰＬＮ（Periodically Poled Lithium Niobate）であり、レーザ光３６の第２高調波光である例えば５３２ｎｍの波長を有する高調波光３８を出射する。
　図２は、レーザ光の波長と高調波生成素子の変換効率を説明する模式図である。図２のように、高調波生成素子２０による基本波から高調波への変換を高変換効率で行おうとすると、許容される波長範囲は領域３９のような狭い波長範囲となる。以下において、高変換効率で基本波から高調波に変換できる波長を高調波生成素子２０の位相整合波長と称すことにする。
　図３（ａ）および図３（ｂ）は、ＤＦＢレーザ１２が発振するレーザ光の波長について説明する模式図である。図３（ａ）はＤＦＢレーザ１２を駆動する駆動電流とＤＦＢレーザ１２で発振するレーザ光の波長との関係を示しており、図３（ｂ）はヒータ１４のヒータ電力とＤＦＢレーザ１２で発振するレーザ光の波長との関係を示している。図３（ａ）および図３（ｂ）のように、ＤＦＢレーザ１２の駆動電流およびヒータ１４のヒータ電力の大きさが変化すると、ＤＦＢレーザ１２が発振するレーザ光の波長が変化する。具体的には、ＤＦＢレーザ１２の駆動電流およびヒータ１４のヒータ電力が大きくなるに従い、ＤＦＢレーザ１２が発振するレーザ光の波長は長波長側にシフトする。このように、ＤＦＢレーザ１２は温度が変化すると発振波長が変化する。
　高調波生成素子２０の位相整合波長も温度の変化と共に変化する。ＤＦＢレーザ１２のレーザ光の波長と高調波生成素子２０の位相整合波長とは、温度変化に対して異なる変化率を有する。このため、レーザモジュール１０の温度が変化すると、レーザ光の波長と位相整合波長とは異なる変化率で変化するが、ＤＦＢレーザ１２の駆動電流またはヒータ１４のヒータ電力の大きさを調整することで、レーザ光の波長を位相整合波長に一致させることができる。
　図４は、ＤＦＢレーザ１２と光強度調整部１６とＳＯＡ１８との断面模式図である。図４のように、ｎ型ＧａＡｓ基板５０上に、ｎ型Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓからなるｎ型クラッド層５２が形成されている。基板５０下には電極５４が形成されている。ｎ型クラッド層５２上に、ＧａＡｓからなるベース層５６内にＩｎＡｓからなる量子ドット５８を有する量子ドット活性層６０が形成されている。量子ドット活性層６０上にｐ型ＧａＡｓからなるｐ型層６２が形成されている。ｐ型層６２上にｐ型ＩｎＧａＰからなるｐ型クラッド層６４が形成されている。ＤＦＢレーザ１２のｐ型層６２とｐ型クラッド層６４との間には出射するレーザ光の波長を決めるコルゲーション８０が形成されている。基板５０からｐ型クラッド層６４までは、ＤＦＢレーザ１２と光強度調整部１６とＳＯＡ１８とで共通である。
　ＤＦＢレーザ１２と光強度調整部１６とＳＯＡ１８とのｐ型クラッド層６４上に、それぞれｐ＋ＧａＡｓからなるコンタクト層６６が形成されている。ＤＦＢレーザ１２において、コンタクト層６６上には電極６８が形成されている。電極６８上に酸化シリコンからなる絶縁膜７０が形成されている。絶縁膜７０上に例えばＰｔからなるヒータ１４が形成されている。光強度調整部１６において、コンタクト層６６上に電極７２が形成されている。ＳＯＡ１８において、コンタクト層６６上に電極７４が形成されている。制御部４０は、ワイヤ７６を介して電極６８、７２、７４およびヒータ１４に電圧を印加する。電極５４は、一定電位に接続されている。例えば接地されている。
　制御部４０は、ＤＦＢレーザ１２の電極６８に正電圧を印加することにより、電極６８と電極５４との間に駆動電流を流す。これにより、量子ドット活性層６０で誘導放出が生じ、活性層６０付近にレーザ光３６が伝搬する。また、制御部４０は、ヒータ１４にヒータ電流を流すことにより、ＤＦＢレーザ１２の温度を制御する。さらに、制御部４０は、電極７２と電極５４の間に逆方向バイアスを印加することにより、活性層６０内のレーザ光３６を一部吸収させて、レーザ光３６の強度を調整する。光吸収量は逆方向バイアスの大きさにより変化する。あるいは、制御部４０は、電極７２と電極５４の間に順方向バイアスを印加することにより、活性層６０内のレーザ光３６を増幅させて、レーザ光３６の強度を調整する。光増幅量は順方向バイアスにより生じる電流量により変化する。したがって、電極７２と電極５４の間の逆方向バイアス値、あるいは順方向電流値を調整することで、活性層６０内のレーザ光３６の強度を所望の強度にすることができる。さらに、制御部４０は、電極７４と電極５４との間に順方向バイアスを印加することにより、活性層６０内のレーザ光３６を増幅させる。電極７４と電極５４との間の電圧値を変化させることにより、ＳＯＡ１８の増幅率を変化させ、ＳＯＡ１８から出射するレーザ光３６を強度変調することができる。
　次に、図５のフローチャートおよび図６の模式図を用いて、制御部４０の不揮発性メモリ４１へのデータ記憶制御について説明する。なお、前述したように、ＤＦＢレーザ１２と高調波生成素子２０とは異なる波長温度係数を有するが、実施例１においては、図６のように、ＤＦＢレーザ１２の波長温度係数が高調波生成素子２０の波長温度係数よりも大きい場合を説明する。つまり、ＤＦＢレーザ１２が発振するレーザ光の波長の方が高調波生成素子２０の位相整合波長よりも、レーザモジュール１０の温度変化に対する変化率が大きい場合を例に説明する。
　まず、図５のように、制御部４０は、レーザモジュール１０の動作温度範囲４２での最高温度にて、ＤＦＢレーザ１２が発振するレーザ光の波長が高調波生成素子２０の位相整合波長に一致するよう、ＤＦＢレーザ１２の駆動電流を調整する（ステップＳ１０）。ここで、レーザモジュール１０の動作温度範囲４２とは、ＤＦＢレーザ１２や高調波生成素子２０などの動作を保証する温度範囲のことをいう。図３（ａ）で説明したように、ＤＦＢレーザ１２が発振するレーザ光の波長は駆動電流の大きさにより変化する。このため、駆動電流の大きさを調整する前はレーザ光の波長と位相整合波長とがズレていた場合でも（図６の一点鎖線）、駆動電流の大きさを調整することでレーザ光の波長を高調波生成素子２０の位相整合波長に一致させることができる（図６の実線）。
　次いで、制御部４０は、ステップＳ１０で調整したＤＦＢレーザ１２の駆動電流値を不揮発性メモリ４１に記憶させる（ステップＳ１２）。ここで、ＤＦＢレーザ１２と高調波生成素子２０とは個別素子ごとに波長特性にバラツキを有する。このため、例えば、図６の一点鎖線のときと同じ大きさの駆動電流を別のＤＦＢレーザに注入した場合に、別のＤＦＢレーザは図６の破線のような波長特性を有する場合がある。この場合、当該別のＤＦＢレーザに対してステップＳ１０で説明した工程を実行すると、注入する駆動電流の大きさは、図６の一点鎖線で示したＤＦＢレーザの場合と異なることになる。つまり、複数のレーザシステム１００において、ＤＦＢレーザ１２に注入する駆動電流の大きさは異なり、その結果、不揮発性メモリ４１に記憶されるＤＦＢレーザ１２の駆動電流値も異なる。
　次いで、制御部４０は、レーザ光の強度が所定の大きさになるよう、光強度調整部１６に印加する電圧を調整する（ステップＳ１４）。所定の大きさとは、複数のレーザシステム１００において、光強度調整部１６で強度調整された後のレーザ光の強度が同じ大きさとなることをいう。
　次いで、制御部４０は、ステップＳ１４で調整した光強度調整部１６の電圧値を不揮発性メモリ４１に記憶させる（ステップＳ１６）。ここで、複数のレーザシステム１００において、ステップＳ１０の工程でＤＦＢレーザ１２に注入する駆動電流の大きさがそれぞれ異なることから、ＤＦＢレーザ１２が発振するレーザ光の強度もそれぞれ異なる。このため、光強度調整部１６への印加電圧値もそれぞれ異なることになり、その結果、不揮発性メモリ４１に記憶される光強度調整部１６の電圧値も異なることになる。
　なお、不揮発性メモリ４１には、予め、レーザモジュール１０の温度が変化した場合に、レーザ光の波長が位相整合波長に一致するよう、動作温度範囲４２での最高温度からの温度変化量に応じたヒータ１４のヒータ電流値が記憶されている。図３（ｂ）で説明したように、ヒータ電力の大きさによりＤＦＢレーザ１２が発振するレーザ光の波長が変化する。このため、動作温度範囲４２での最高温度からの温度変化量に応じてヒータ電流を増加させることで、レーザ光の波長を位相整合波長に一致させることができる。ここで、ＤＦＢレーザ１２と高調波生成素子２０とは個別素子ごとに波長特性にバラツキを有するが、ステップＳ１０の工程を実行することで、図６のように、個別素子ごとの波長特性バラツキを吸収することができる。このため、動作温度範囲４２での最高温度からの温度変化量に応じたヒータ電流値は、複数のレーザシステム１００で共通の値を用いることができる。
　次に、図７のフローチャートを用いて、制御部４０によるレーザモジュール１０の制御について説明する。まず、図７のように、制御部４０は、不揮発性メモリ４１に記憶された駆動電流値をＤＦＢレーザ１２に注入して、ＤＦＢレーザ１２からレーザ光を発振させる（ステップＳ２０）。次いで、制御部４０は、不揮発性メモリ４１に記憶された光強度調整部１６の電圧値を光強度調整部１６に印加して、ＤＦＢレーザ１２で発振されたレーザ光の強度を調整する（ステップＳ２２）。
　次いで、制御部４０は、温度センサ２２からの温度モニタ値により、レーザモジュール１０の温度が動作温度範囲４２での最高温度から変化しているか判断する。変化していると判断した場合、制御部４０は、ＤＦＢレーザ１２の駆動電流値は変化させずに、不揮発性メモリ４１に記憶された、動作温度範囲４２での最高温度からの温度変化量に応じたヒータ電流値をヒータ１４に投入する（ステップＳ２４）。これにより、図６のように、レーザ光の波長を高調波生成素子２０の位相整合波長に一致させることができ、高調波生成素子２０から高調波光を出射させることができる。また、レーザモジュール１０の温度が変化した都度ステップＳ２４を実行することで、レーザモジュール１０の温度が変化した場合でも、レーザ光の波長を位相整合波長に一致させ続けることができ、高調波生成素子２０から高調波光を出射させ続けることができる。
　以上説明してきたように、実施例１によれば、図５のステップＳ１０で説明したように、レーザモジュール１０の動作温度範囲４２での最高温度にて、ＤＦＢレーザ１２の駆動電流を制御して、レーザ光の波長が高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内になるようにする。そして、図７のステップＳ２４で説明したように、レーザモジュール１０の温度が動作温度範囲４２での最高温度から変化した場合に、ＤＦＢレーザ１２の駆動電流は変化させず固定にしたまま、ヒータ１４に投入するヒータ電流を制御して、レーザ光の波長が高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内になるようにする。これにより、レーザモジュール１０の温度が変化した場合でも、レーザ光の波長を高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内とすることを容易に制御でき、高調波生成素子２０から安定して高調波光を出射させることができる。
　レーザモジュール１０の温度が変化した場合に、ＤＦＢレーザ１２の駆動電流は固定にしたまま、ヒータ１４に投入するヒータ電流を制御してレーザ光の波長調整をすることで、レーザ光の強度は変化させずに済む。このため、レーザモジュール１０の温度変化ごとに、光強度調整部１６の制御を行う必要がないため制御が容易になる。
　実施例１では、図５のステップＳ１０および図６のように、レーザモジュール１０の動作温度範囲４２での最高温度にて、ＤＦＢレーザ１２の駆動電流を制御し、レーザ光の波長を高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内としている。これにより、ヒータ１４にヒータ電流が投入されていない状態で、レーザモジュール１０の動作温度範囲４２において、ＤＦＢレーザ１２が発振するレーザ光の波長を高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲以下にすることができる。このため、レーザモジュール１０の動作温度範囲４２の全範囲において、ヒータ１４のヒータ電流を増加させることでレーザ光の波長を高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内とすることができる。このことから、ＤＦＢレーザ１２の波長温度係数が高調波生成素子２０の波長温度係数より大きい場合は、レーザモジュール１０の動作温度範囲４２での最高温度以上において、ＤＦＢレーザ１２の駆動電流を制御してレーザ光の波長を高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内とする場合が好ましい。
　また、図５のステップＳ１０、Ｓ１２で説明したように、ＤＦＢレーザ１２が発振するレーザ光の波長が高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内となるように、ＤＦＢレーザ１２の駆動電流を調整すると、複数のレーザシステム１００で、それぞれＤＦＢレーザ１２に注入する駆動電流の大きさが異なることになる。つまり、複数のレーザシステム１００では、それぞれ個別にＤＦＢレーザ１２の駆動電流値を制御して、レーザ光の波長を高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内とする。このような制御を行うことで、図６のように、ＤＦＢレーザ１２と高調波生成素子２０の個別素子ごとに生じ得る波長特性バラツキを吸収できる。このため、図７のステップＳ２４では、動作温度範囲４２での最高温度からの温度変化量に応じて、ヒータ電流を複数のレーザシステム１００それぞれで同じ大きさで制御して、レーザ光の波長を高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内とすることができる。このように、レーザモジュール１０の温度変化に応じて投入するヒータ電流値は、複数のレーザシステム１００で共通に用いることができるため、レーザ光の波長制御が容易となる。
　図１のように、レーザモジュール１０は、レーザ光の強度を変調するＳＯＡ１８を備えている。ＳＯＡ１８はレーザ光の強度は変化させるが、波長は変化させないため、レーザ光の波長は高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内を維持したまま、レーザ光の強度を変調させることができる。
　また、図１のように、レーザモジュール１０は、レーザ光の強度を所定の大きさに調整する光強度調整部１６を備えている。前述したように、複数のレーザシステム１００では、それぞれ個別にＤＦＢレーザ１２を駆動する駆動電流の大きさを変えて、レーザ光の波長を高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内にしている。このため、複数のレーザシステム１００それぞれの間で、ＤＦＢレーザ１２が発振するレーザ光の強度が異なってしまう。そこで、レーザシステム１００は光強度調整部１６を備え、複数のレーザシステム１００それぞれ個別に光強度調整部１６に印加する電圧を制御することで、レーザ光の強度が複数のレーザシステム１００それぞれの間で同じ大きさになるようにする。これにより、複数のレーザシステム１００において、ＳＯＡ１８に印加する電圧を同じ大きさで制御することが可能になり、ＳＯＡ１８の制御が容易となる。
　図４のように、ＤＦＢレーザ１２と光強度調整部１６とＳＯＡ１８とは同じチップ上に形成され、それぞれ活性層を挟むようにクラッド層が設けられた構造をしている。活性層とクラッド層とは、ＤＦＢレーザ１２と光強度調整部１６とＳＯＡ１８とで共通である。これにより、ＤＦＢレーザ１２と光強度調整部１６との間および光強度調整部１６とＳＯＡ１８との間のレーザ光の損失を抑制できる。また、ＳＯＡ１８はクラッド層間に順方向バイアスが印加されることでレーザ光の強度を変調し、光強度調整部１６はクラッド層間に順方向バイアスあるいは逆方向バイアスが印加されることでレーザ光の強度を調整している。
　実施例１では、ＤＦＢレーザ１２の波長温度係数が高調波生成素子２０の波長温度係数よりも大きい場合を例に説明したが、ＤＦＢレーザ１２の波長温度係数が高調波生成素子２０の波長温度係数よりも小さい場合でもよい。この場合は、図８のように、レーザモジュール１０の動作温度範囲４２での最低温度以下にて、ＤＦＢレーザ１２の駆動電流を制御して、レーザ光の波長を高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内とする場合が好ましい。これにより、ヒータ１４にヒータ電流が投入されていない状態で、レーザモジュール１０の動作温度範囲４２において、ＤＦＢレーザ１２が発振するレーザ光の波長を高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲以下にすることができる。よって、レーザモジュール１０の動作温度範囲４２の全範囲において、ヒータ１４のヒータ電流を増加させることでレーザ光の波長を高調波生成素子２０で変換可能な波長範囲内にできる。
　実施例１では、レーザは量子ドットＤＦＢレーザである場合を例に示したが、これに限られるわけではない。例えば、量子井戸ＤＦＢレーザなどの場合でもよいし、ＤＦＢレーザ以外の例えばファブリペロ型レーザである場合でもよい。また、ＳＯＡ１８と高調波生成素子２０とはレンズ２４を介して光結合している場合を例に示したが、ＳＯＡ１８と高調波生成素子２０とが直接結合している場合でもよい。
　また、実施例１では、高調波生成素子２０が、レーザ光３６をレーザ光３６の第２高調波に変換する例を説明したが、高調波生成素子２０はレーザ光３６のより高次な高調波光に変換してもよい。また、レーザ光３６が１０６４ｎｍであり、高調波光３８が５３２ｎｍのグリーン光の場合を例に説明したが、高調波光３８は他の波長の光でもよい。またレーザ光３６はその他の波長を有してもよい。
　以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

Claims (9)

  1. 　レーザ光を発振するレーザと、前記レーザの温度調節をするヒータと、前記レーザ光を前記レーザ光の高調波光に変換する高調波生成素子と、を有するレーザモジュールと、
    　前記レーザモジュールの温度が所定の温度において、前記レーザが発振した前記レーザ光の波長が前記高調波生成素子で変換可能な波長範囲内になるように、前記レーザを駆動する駆動電流を制御し、前記レーザモジュールの温度が前記所定の温度から変化した場合に、前記レーザ光の波長が前記高調波生成素子で変換可能な波長範囲内になるように、前記ヒータに投入するヒータ電流を制御する制御部と、を具備することを特徴とするレーザシステム。
  2. 　前記ヒータに前記ヒータ電流を投入していない状態で、前記レーザモジュールの動作温度範囲において、前記レーザが発振する前記レーザ光の波長は前記高調波生成素子で変換可能な波長範囲以下であることを特徴とする請求項１記載のレーザシステム。
  3. 　前記レーザの波長温度係数が前記高調波生成素子の波長温度係数よりも大きい場合において、前記所定の温度は、前記レーザモジュールの動作温度範囲での最高温度以上であることを特徴とする請求項１または２記載のレーザシステム。
  4. 　前記レーザの波長温度係数が前記高調波生成素子の波長温度係数よりも小さい場合において、前記所定の温度は、前記レーザモジュールの動作温度範囲での最低温度以下であることを特徴とする請求項１または２記載のレーザシステム。
  5. 　前記制御部は、前記レーザモジュールの温度が前記所定の温度から変化した場合に、前記レーザを駆動する駆動電流は固定にしたまま、前記ヒータに投入する前記ヒータ電流を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のレーザシステム。
  6. 　前記レーザモジュールは、前記レーザが発振した前記レーザ光の強度を所定の大きさに調整する光強度調整部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載のレーザシステム。
  7. 　前記レーザと前記光強度調整部とは同じチップ上に形成されて、それぞれ活性層を挟むようにクラッド層が設けられた構造をし、
    　前記光強度調整部は、前記クラッド層間に順方向バイアスまたは逆方向バイアスが印加されることで前記レーザ光の強度を調整することを特徴とする請求項６記載のレーザシステム。
  8. 　レーザ光を発振するレーザと前記レーザの温度調節をするヒータと前記レーザ光を前記レーザ光の高調波光に変換する高調波生成素子とを有するレーザモジュールと、前記レーザを駆動する駆動電流と前記ヒータに投入するヒータ電流とを制御する制御部と、を有するレーザシステムであって、前記制御部は、前記レーザモジュールの温度が所定の温度から変化した場合に、前記レーザ光の波長が前記高調波生成素子で変換可能な波長範囲内になるように、前記所定の温度からの温度変化量に応じて、前記ヒータ電流を複数の前記レーザシステムそれぞれ同じ大きさで制御する前記レーザシステムの製造方法において、
    　前記レーザモジュールの温度が前記所定の温度において、前記複数のレーザシステムそれぞれ個別に前記レーザを駆動する駆動電流を制御して、前記レーザ光の波長を前記高調波生成素子で変換可能な波長範囲内とする工程を有することを特徴とするレーザシステムの製造方法。
  9. 　前記レーザモジュールは、前記レーザが発振した前記レーザ光の強度を調整する光強度調整部を有し、前記制御部は、前記光強度調整部に印加する電圧を制御する前記レーザシステムの製造方法において、
    　前記複数のレーザシステムそれぞれ個別に前記光強度調整部に印加する電圧を制御して、前記レーザ光の強度を前記複数のレーザシステムの間で同じ大きさにする工程を有することを特徴とする請求項８記載のレーザシステムの製造方法。
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