(57)【要約】【課題】周囲温度や電流量が変化してもロック波長の変化を抑えることができる外部共振器型レーザ装置。【解決手段】レーザ光を発生する半導体レーザ１と、半導体レーザのレーザ光を受けるレンズ２と、レンズを介する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、複数の回折光の内の一部の回折光を半導体レーザに戻すように配置された回折格子３と、複数の回折光の内の他の一部の回折光を入射する光学波長フィルタ４と、光学波長フィルタを通過した回折光を検出する検出部５と、検出部で検出された回折光の出力に基づき半導体レーザの温度を制御することにより半導体レーザの波長を所定値に制御する制御回路６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、
前記複数の回折光の内の他の一部の回折光を入射する光学波長フィルタと、
前記光学波長フィルタを通過した回折光を検出する検出部と、
前記検出部で検出された回折光の出力に基づき前記半導体レーザの温度を制御することにより前記半導体レーザの波長を所定値に制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする外部共振器型レーザ装置。
【請求項２】
前記回折格子は、前記半導体レーザに対して２次回折光を前記半導体レーザに戻すように配置され、前記光学波長フィルタは、前記回折格子からの０次回折光を入射することを特徴とする請求項１記載の外部共振器型レーザ装置。
【請求項３】
前記光学波長フィルタは、使用される前記半導体レーザの波長−出力特性が中心波長を中心に単調増加している場合には、波長−透過率特性がロック波長を中心に単調増加することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の外部共振器型レーザ装置。
【請求項４】
前記光学波長フィルタは、使用される前記半導体レーザの波長−出力特性が中心波長を中心に単調減少している場合には、波長−透過率特性がロック波長を中心に単調減少することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の外部共振器型レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部共振器型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型レーザ装置が利用されている。この外部共振器型レーザ装置としては、リトロー型構造とリットマン型構造が知られており、リトロー型構造では高出力が得られる代わりに出力波長が安定しないという課題があり、出力波長を安定化させることが要求されている。
【０００３】
半導体レーザの出力波長を安定化させる従来の技術として、特許文献１〜２に記載されたものが知られている。
【０００４】
特許文献１では、光半導体レーザの他にレーザの周囲温度の制御を行う冷却素子を備えた光半導体レーザモジュールから出射され、光ファイバ増幅器で増幅された増幅光は、一部が分岐器により分岐される。分岐光はさらに２分岐され、一方の光はそのまま電気信号に変換され、他方は波長フィルタにより特定の波長のみが透過され電気信号に変換される。両電気信号の電力比が一定になるように、温度制御回路で光半導体レーザモジュールの冷却素子の温度を制御して、光半導体レーザの信号光の波長を安定化させている。
【０００５】
特許文献２の半導体レーザの波長制御方法は、レーザ光を出力する発光素子の温度を検出する温度検出部と、レーザ光を光フィルタを通して受光する波長モニタ部の出力信号に基づきレーザ光の波長を調整する温度調整部とを有し、温度調整部は、温度検出部の信号に基づきレーザ光の波長が波長モニタ部で調整可能な波長範囲内に調整された後に、波長モニタ部の信号に基づき所定の波長にロックするように調整し、温度検出部の信号は、発光素子の温度から光フィルタの温度を推定し、光フィルタの温度特性に伴うロック波長のずれを補正するために用いられる。これにより、レーザ光の波長を高精度に安定化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２０２３１１号公報
【特許文献２】特開２００３−１５２２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
リトロー型の外部共振器型レーザ装置では、半導体レーザの温度や半導体レーザに流れる電流量の変化により発振中心波長が変化するため、回折格子から半導体レーザへの戻り光波長が変化することで、ロック波長が変化してしまう。その結果、レーザ出力およびレーザ波長が不安定になる。
【０００８】
本発明の課題は、周囲温度や電流量が変化してもロック波長の変化を抑えることができる外部共振器型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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る外部共振器型レーザ装置は、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、前記複数の回折光の内の他の一部の回折光を入射する光学波長フィルタと、前記光学波長フィルタを通過した回折光を検出する検出部と、前記検出部で検出された回折光の出力に基づき前記半導体レーザの温度を制御することにより前記半導体レーザの波長を所定値に制御する制御回路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る外部共振器型レーザ装置によれば、制御回路が、検出部で検出された回折光の出力に基づき半導体レーザの温度を制御することにより半導体レーザの波長を所定値に制御するので、周囲温度や電流量が変化してもロック波長の変化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係る外部共振器型レーザ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る外部共振器型レーザ装置に使用される半導体レーザの波長と出力との特性を示す図である。
【図３】図２に示す半導体レーザを使用した場合に使用されるハイパスフィルタの波長と透過率との特性を示す図である。
【図４】本発明の実施例２に係る外部共振器型レーザ装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例２係る外部共振器型レーザ装置に使用される半導体レーザの波長と出力との特性を示す図である。
【図６】図５に示す半導体レーザを使用した場合に使用されるローパスフィルタの波長と透過率との特性を示す図である。
【図７】従来の半導体レーザの波長制御方法を実現するための構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の外部共振器型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】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１に係る外部共振器型レーザ装置の構成を示す図である。この外部共振器型レーザ装置は、図１に示すように、半導体レーザ１、コリメートレンズ２、反射型の回折格子３、ハイパスフィルタ４、フォトダイオード５、温調素子制御回路６、温調素子７とを備えている。反射型の回折格子３は、半導体レーザ１に対して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。
【００１４】
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回折格子３に導く。
【００１５】
回折格子３は、０次回折光をハイパスフィルタ４を介してフォトダイオード５に出力し、１次回折光を出力し、２次回折光を半導体レーザ１に戻す。
【００１６】
図２は、本発明の実施例１に係る外部共振器型レーザ装置に使用される半導体レーザ１の波長出力特性を示す図である。図２に示す例では、使用される半導体レーザ１の波長と出力との特性が、ロック波長λｏを中心として単調増加している。この場合、図２に示す特性に合わせて、図３に示すように、フィルタも同様にロック波長λｏを中心に透過率が単調増加するハイパスフィルタ４が用いられる。
【００１７】
ハイパスフィルタ４は、光学波長フィルタからなり、回折格子３から０次回折光を入力し、０次回折光の透過率をロック波長λｏを中心に単調増加させて変化させる。フォトダイオード５は、本発明の検出部に対応し、ハイパスフィルタ４からの０次回折光の波長を検出する。
【００１８】
温調素子制御回路６は、フォトダイオード５で検出された０次回折光の波長がロック波長λｏとなるように温調素子７の温度を調整するための温度調整情報を温調素子７に出力する。
【００１９】
温調素子７は、例えば、ペルチェ素子などであり、温調素子制御回路６からの温度調整情報に基づき半導体レーザ１の温度を所定値に調整することによりロック波長λｏの変動を抑える。
【００２０】
次にこのように構成された実施例１の外部共振器型レーザ装置の動作を図１乃至図３を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
まず、半導体レーザ１で発生されたレーザ光は、図２に示すように、ロック波長λｏを中心に単調増加して変化される。このレーザ光は、回折格子３で回折され、０次回折光がハイパスフィルタ４を介してフォトダイオード５に出力され、１次回折光は出力され、２次回折光は半導体レーザ１に戻される。
【００２２】
回折格子３からハイパスフィルタ４に入力された０次回折光の出力は、図３に示すように、ロック波長λｏを中心に単調増加して変化される。ここで、半導体レーザ１の温度又は電流量の変化により、ロック波長λｏが長波長側（図３のロック波長λｏの右側）にシフトした場合には、フォトダイオード５は、光出力の上昇を検知する。
【００２３】
温調素子制御回路６は、フォトダイオード５で検出された光出力の波長がロック波長λｏとなるように、即ち波長が短くなるように、温調素子７の温度を下げるための温度調整情報を温調素子７に出力する。温調素子７は、温調素子制御回路６からの温度調整情報に基づき半導体レーザ１の温度を下げるように調整することによりフォトダイオード５で検出された光出力の波長をロック波長λｏになるようにする。
【００２４】
また、半導体レーザ１の温度又は電流量の変化により、ロック波長λｏが短波長側（図３のロック波長λｏの左側）にシフトした場合には、フォトダイオード５は、光出力の減少を検知する。
【００２５】
温調素子制御回路６は、フォトダイオード５で検出された光出力の波長がロック波長λｏとなるように、即ち波長が長くなるように、温調素子７の温度を上げるための温度調整情報を温調素子７に出力する。温調素子７は、温調素子制御回路６からの温度調整情報に基づき半導体レーザ１の温度を上げるように調整することによりフォトダイオード５で検出された光出力の波長をロック波長λｏになるようにする。
【００２６】
このように実施例１の外部共振器型レーザ装置によれば、周囲温度や電流量が変化してもロック波長の変化を抑えることができ、出力ポインティング変動の少ない出力の安定した狭線幅の外部共振器型レーザ装置を提供することができる。
【実施例２】
【００２７】
図４は、本発明の実施例２に係る外部共振器型レーザ装置の構成を示す図である。図４に示す外部共振器型レーザ装置は、図１に示す外部共振器型レーザ装置に対して、ハイパスフィルタ４に代えて、ローパスフィルタ４ａを用いたことを特徴とする。
【００２８】
図５は、本発明の実施例２に係る外部共振器型レーザ装置に使用される半導体レーザ１の波長と出力との特性を示す図である。図５に示す例では、使用される半導体レーザ１の波長と出力との特性が、ロック波長λｏを中心として単調減少している。この場合、図５に示す特性に合わせて、図６に示すように、フィルタも同様にロック波長λｏを中心に透過率が単調減少するローパスフィルタ４ａが用いられる。
【００２９】
ローパスフィルタ４ａは、光学波長フィルタからなり、回折格子３から０次回折光を入力し、０次回折光の透過率をロック波長λｏを中心に単調減少させて変化させる。
【００３０】
なお、図４に示すその他の構成は、図１に示す構成と同一であり、同一部分には同一符号を付する。
【００３１】
このようなローパスフィルタ４ａを用いても、実施例１に係る外部共振器型レーザ装置の効果と同様な効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、レーザ装置、分光装置に利用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  半導体レーザ
２  コリメートレンズ
３  回折格子
４  ハイパスフィルタ
４ａ  ローパスフィルタ
５  フォトダイオード
６  温調素子制御回路  
７  温調素子
【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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【図６】
2014203908.tif 000008
【図７】
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