(57)【要約】【課題】周囲温度が変化してもロッキング波長の変化を抑えることができる半導体レーザ装置。【解決手段】レーザ光を発生する半導体レーザ１と、半導体レーザ１のレーザ光を受けるレンズ２と、レンズ２を介する半導体レーザ１からのレーザ光を入射して複数の回折光を発生するとともに、複数の回折光の内の一部の回折光を半導体レーザ１に戻すように配置された回折格子５と、周囲温度の変化に応じて回折格子を回動させることにより一部の回折光を半導体レーザに戻すホルダ６，７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生する半導体レーザと、
前記半導体レーザのレーザ光を受けるレンズと、
前記レンズを介する前記半導体レーザからのレーザ光を入射して複数の回折光を発生するとともに、前記複数の回折光の内の一部の回折光を前記半導体レーザに戻すように配置された回折格子と、
周囲温度の変化に応じて前記回折格子を回動させることにより前記一部の回折光を前記半導体レーザに戻すホルダと、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記回折格子は、前記半導体レーザに対して１次回折光又は２次回折光を前記半導体レーザに戻すように配置されることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記ホルダは、
前記回折格子に取り付けられたホルダ本体と、
前記ホルダ本体に取り付けられ且つ前記ホルダ本体の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有し、周囲温度の変化に応じて前記ホルダ本体及び前記回折格子を回動させる回動部材と、  
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記ホルダ本体は、インバー素材からなり、前記回動部材は、金属素材からなることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記１次回折光を前記半導体レーザに戻す場合には、前記ホルダ本体の長手方向のサイズと前記回動部材のサイズとの比は、１．２５であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記２次回折光を前記半導体レーザに戻す場合には、前記ホルダ本体の長手方向のサイズと前記回動部材のサイズとの比は、５であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記回折格子は、反射型回折格子からなり、ホウケイ酸ガラスを素材としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リトロ型外部共振器の半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザを狭線幅化するために、回折格子を用いた外部共振器の半導体レーザ装置が利用されている。この外部共振器の半導体レーザ装置には、リットマン型とリトロ型とがあり、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００３】
図５は、従来のリトロ型の外部共振器の半導体レーザ装置の構成図である。図５に示すリトロ型の外部共振器では、半導体レーザ１からの光をコリメートレンズ２でコリメートして回折格子５に入射させ、０次回折光１１と１次回折光１２を発生させる。１次回折光１２を半導体レーザ１に戻し、半導体レーザ１と回折格子５との間で共振器を形成する。
【０００４】
このようなリトロ型の外部共振器は、リットマン型の外部共振器に対して、レーザの高出力化が図れるという利点がある。
【０００５】
なお、従来の技術として、例えば、特許文献２に記載された分光器及びこれを用いた光スペクトラムアナライザが知られている。この分光器及びこれを用いた光スペクトラムアナライザは、平行光化された入射光を回折格子に入射し、回折格子から出射される第１回目の回折光を平面鏡で反射させると共にこの反射光を回折格子で回折させて任意の波長成分の光を取り出す分光器において、回折格子から平面鏡に向かう第１回目の回折光の周囲温度変化で生じる出射角度の変化を相殺する方向に平面鏡の角度を変化させるホルダ部を備える。
【０００６】
これによれば、周囲温度の変化に対して、安価に波長ドリフトを抑えることができる分光器を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３２２８１３号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４７６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図５に示すリトロ型の外部共振器では、周囲温度の変化により、回折格子５が熱膨張及び収縮することで、回折格子５の格子定数が変化するため、レーザ光のロッキング波長が変化してしまう。即ち、１次回折光１２は、図５に示すように、波長λA´のように波長及び回折角度が変化してしまい、半導体レーザ１に戻らなくなる。
【０００９】
また、特許文献２では、周囲温度変化で生じる出射角度の変化を平面鏡の角度を変化させて相殺させるもので、回折格子の角度を変化させる構成のものではなかった。
【００１０】
本発明の課題は、周囲温度が変化してもロッキング波長の変化を抑えることができる半導体レーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明に係る半導体レーザ装置は、レーザ光を発生する半導体レーザと、前記半導体レーザのレーザ光を受けるレンズと、前記レンズを介する前記半導体レーザからのレーザ光を入射して複数の回折光を発生するとともに、前記複数の回折光の内の一部の回折光を前記半導体レーザに戻すように配置された回折格子と、周囲温度の変化に応じて前記回折格子を回動させることにより前記一部の回折光を前記半導体レーザに戻すホルダとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る半導体レーザ装置によれば、ホルダは、周囲温度の変化に応じて回折格子を回動させるので、周囲温度の変化に応じて回折格子へのレーザ光の入射角が変化して一部の回折光が半導体レーザに戻される。従って、周囲温度が変化してもロッキング波長の変化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体レーザ装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す半導体レーザ装置内のホルダ付回折格子の斜視図である。
【図３】図２に示すホルダ付回折格子の上面図である。
【図４】図２に示すホルダ付回折格子の周囲温度の変化に対する回動を説明するための図である。
【図５】従来のリトロ型の外部共振器の半導体レーザ装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の半導体レーザ装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
まず、半導体レーザのロッキング波長は、回折格子の格子定数とレーザ光の回折格子への入射角によって決定される。このため、実施例１の半導体レーザ装置は、周囲温度の変化（格子定数の変化）に応じて回折格子を回動させて、レーザ光の回折格子への入射角を変化させて入射角をリトロ配置に自動的に補正し、即ち、１次回折光又は２次回折光を半導体レーザに戻すホルダ付回折格子を設けることにより、ロッキング波長の変化を抑えたことを特徴とする。
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係る半導体レーザ装置の構成を示すブロック図である。この半導体レーザ装置は、図１に示すように、半導体レーザ１、コリメートレンズ２、反射型回折格子５が取り付けられたホルダ付回折格子３、ホルダ付ミラー４を備えている。反射型回折格子５は、半導体レーザ１に対して１次回折光又は２次回折光を半導体レーザ１に戻すように配置されている。
【００１７】
半導体レーザ１は、レーザ光を発生する。コリメートレンズ２は、半導体レーザ１で発生されたレーザ光を平行光にしてホルダ付回折格子３に導く。
【００１８】
ホルダ付回折格子３は、図２に示すように、反射型回折格子５とホルダ本体６とボール部７とからなり、周囲温度の変化に応じて反射型回折格子５を回動させることにより１次回折光又は２次回折光を半導体レーザ１に戻す。
【００１９】
反射型回折格子５は、複数の回折光を発生させ、１次回折光１２（又は２次回折光）を半導体レーザ１に戻し、０次回折光１１（又は１次回折光）をホルダ付ミラー４に出力する。
【００２０】
ホルダ本体６は、インバー等の金属からなる熱膨張係数の低い素材からなる。ホルダ本体６は、コの字形状をなし、平板６ａと、この平板６ａと平行に対向配置された平板６ｂと、平板６ａと平板６ｂとを連結する平板６ｃとからなる。平板６ａは、反射型回折格子５の一平面に取り付けられ、平板６ｂは、固定部材８に取り付けられている。
【００２１】
図３に示すように、平板６ａの右端部と平板６ｂの右端部とには、球状のボール部７が接触して取り付けられている。ボール部７としては、反射型回折格子５の大きさ、熱膨張係数に合わせた素材が用いられる。反射型回折格子５の素材が例えば、ホウケイ酸ガラス（熱膨張係数α＝３×１０−６）の場合、ボール部７の素材は、アルミニウム／錫／黄銅（α≒２０×１０−６）などである。
【００２２】
反射型回折格子５／ボール部７のサイズ比に関して、１次回折光を半導体レーザ１に戻す場合、反射型回折格子５の長手方向の長さＬとボール部７の直径ｄの長さ比は、Ｌ／ｄ＝１．２５とする。また、２次回折光を半導体レーザ１に戻す場合、反射型回折格子５の長手方向の長さＬとボール部７の直径ｄの長さ比は、Ｌ／ｄ＝５とする。
【００２３】
ホルダ付ミラー４に関して、ホルダ付ミラー４もホルダ付回折格子３の構成と同一構成である。即ち、ミラーにホルダが取り付けられ、このホルダが図３に示すように、ホルダ本体６とボール部７とからなる。１次回折光を半導体レーザ１に戻す場合、ホルダ付ミラー４はホルダ付回折格子３からの０次回折光を反射してレーザ光を出力する。また、２次回折光を半導体レーザ１に戻す場合、ホルダ付ミラー４はホルダ付回折格子３からの１次回折光を反射してレーザ光を出力する。
【００２４】
次にこのように構成された実施例１の半導体レーザ装置の動作を図３及び図４を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
まず、従来技術では、周囲温度が例えば、２０℃から４０℃に上昇すると、反射型回折格子５が熱膨張することで、回折格子５の格子定数が変化するため、図４の１次回折光又は２次回折光の波長λA´（回動前）のように、波長及び回折角度が変化してしまい、１次回折光又は２次回折光は、半導体レーザ１に戻らなくなる。このとき、半導体レーザ１からのレーザ光の反射型回折格子５への入射角は、∠ＣＯＰである。
【００２６】
これに対して、実施例１では、図３に示すように、周囲温度が例えば、２０℃から４０℃に上昇すると、熱膨張係数の大きいボール部７が大きく膨張するため、反射型回折格子５を時計方向に回動させる（図３の矢印方向）。
【００２７】
すると、図４に示すように、実線で示す回折格子５が時計方向に回動されて、点線で示す回折格子５ａの位置になる。このとき、半導体レーザ１からのレーザ光の反射型回折格子５ａへの入射角は、∠ＣＯＱである。即ち、回折格子５の回動前後で、レーザ光の反射型回折格子５ａへの入射角が変化する。
【００２８】
また、レーザ光と、回折格子５の回動前の波長λA´の１次回折光又は２次回折光とがなす角度を∠ＣＯＤ＝βとし、回折格子５の回動角度を∠ＡＯＢ＝αとすると、α＝βとするように、回折格子５を回動させる。これにより、波長λA（回動後）の１次回折光又は２次回折光は、コリメートレンズ２を介して半導体レーザ１に戻すことができる。
【００２９】
このため、α＝βとするように、反射型回折格子５の熱膨張係数に応じて、ボール部７の熱膨張係数を選択するか、あるいは、ボール部７の大きさを選択すれば良い。
【００３０】
このように実施例１の半導体レーザ装置によれば、ホルダ付回折格子３は、周囲温度の変化に応じて反射型回折格子５を回動させるので、周囲温度の変化に応じて反射型回折格子５へのレーザ光の入射角が変化して入射角がリトロ配置に自動的に補正されて、１次回折光又は２次回折光が半導体レーザ１に戻される。従って、周囲温度が変化してもロッキング波長の変化を抑えることができる。
【００３１】
また、ペルチェ素子等の温度調整システムが不要となり、半導体レーザ装置を小型化でき、コストを低減することができる。
【００３２】
また、ホルダ付ミラー４もホルダ付回折格子３と同一構成であるので、ホルダ付ミラー４も周囲温度の変化に応じて反射型回折格子５を回動させる。従って、周囲温度が変化しても、０次回折光（又は１次回折光）を同一方向に出射させることができる。
【００３３】
なお、本発明は前述した実施例１の半導体レーザ装置に限定されるものではない。実施例１の半導体レーザ装置では、球状のボール部７を用いたが、これに限定されることなく、例えば、熱膨張係数の大きい直方体を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、外部共振器型半導体レーザ装置に利用できる。
【符号の説明】
【００３５】
１  半導体レーザ
２  コリメートレンズ
３  ホルダ付回折格子
４  ホルダ付ミラー
５  反射型回折格子
６  ホルダ本体  
７  ボール部
８  固定部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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