(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部共振器を含むモードロックレーザ部と当該モードロックレーザ部から出射されるレーザ光を増幅変調する半導体光増幅器とを有して構成されるＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）による光源装置であって、
上記半導体光増幅器の入射側導波路の横方向幅が、当該半導体光増幅器の入射側導波路の水平横モードがマルチモードとなるように設定されていると共に、
上記半導体光増幅器の入射側光結合において基本モードが選択励起されるように、上記モードロックレーザ部から上記半導体光増幅器への入射光を拡大する倍率変換を行う倍率変換部を備え、
上記半導体光増幅器の出力光の波面を補償するための非点収差を上記モードロックレーザ部から上記半導体光増幅器への入射光に与えるように構成されている
光源装置。
【請求項２】
上記倍率変換部は、
アナモルフィックプリズム、シリンドリカルレンズ、トーリックレンズの何れかを有して上記倍率変換を行うように構成されている
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
上記半導体光増幅器がＧａＮ系半導体光増幅器とされる請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
外部共振器を含むモードロックレーザ部と当該モードロックレーザ部から出射されるレーザ光を増幅変調する半導体光増幅器とを有して構成されるＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）による光源部と、
上記光源部から出射されたレーザ光を光記録媒体に対して照射する対物レンズと
を備えると共に、
上記光源部が、
上記半導体光増幅器の入射側導波路の横方向幅が、当該半導体光増幅器の入射側導波路の水平横モードがマルチモードとなるように設定されていると共に、上記半導体光増幅器の入射側光結合において基本モードが選択励起されるように、上記モードロックレーザ部から上記半導体光増幅器への入射光を拡大する倍率変換を行う倍率変換部を備え、上記半導体光増幅器の出力光の波面を補償するための非点収差を上記モードロックレーザ部から上記半導体光増幅器への入射光に与えるように構成されている
光学ピックアップ。
【請求項５】
外部共振器を含むモードロックレーザ部と当該モードロックレーザ部から出射されるレーザ光を増幅変調する半導体光増幅器とを有して構成されるＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）による光源部と、
上記光源部を駆動して光記録媒体に対する情報記録を実行させる記録制御部とを備え、
上記光源部が、
上記半導体光増幅器の入射側導波路の横方向幅が、当該半導体光増幅器の入射側導波路の水平横モードがマルチモードとなるように設定されていると共に、上記半導体光増幅器の入射側光結合において基本モードが選択励起されるように、上記モードロックレーザ部から上記半導体光増幅器への入射光を拡大する倍率変換を行う倍率変換部を備え、上記半導体光増幅器の出力光の波面を補償するための非点収差を上記モードロックレーザ部から上記半導体光増幅器への入射光に与えるように構成されている
記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、モードロックレーザと半導体光増幅器とを組み合わせたＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）としての構成を有する光源装置に関する。またＭＯＰＡを光記録媒体に対する記録用光源として用いる光学ピックアップ、及び記録装置に関する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００２】
【非特許文献１】Applied Physics Express 3 (2010) 102501"Volumetric Optical Recording Using a 400nm All-Semiconductor Picosecond Laser"Shiori Tashiro, Yoshihiro Takemoto, Hisayuki Yamatsu, Takahiro Miura, Goro Fujita, Takashi Iwamura,Daisuke Ueda, Hiroshi Uchiyama1, KyungSung Yun2, Masaru Kuramoto3;4,Takao Miyajima3;4, Masao Ikeda3;4, and Hiroyuki Yokoyama4,Storage & Memory Business Development Division, Core Device Development Group, Sony
【背景技術】
【０００３】
例えば数百ＭHzや数ＧHzといった比較的高い繰り返し周波数を実現するパルスレーザとして、ＭＬＬＤ（Mode Locked Laser Diode：モードロックレーザとも称する）をマスターレーザとし、その光出力をＳＯＡ（Semiconductor Optical Amp：半導体光増幅器）で増幅変調するＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）が知られている。
【０００４】
ここで、マスターレーザからの入力光をＳＯＡで増幅変調するという構成は、従来においては、主として光通信系の分野で採用されていた。
光通信においては、入力／出力される光は光ファイバにより伝送される。
このとき、特に基幹通信系では、例えばＩＴＵ（International Telecomunication Union）などの通信規格により、シングルモードファイバを用いるものとされており、従ってＳＯＡの導波路としても、その入射側はシングルモードで設計されるものが多く見受けられる。実際の製品で見ても、半導体と光ファイバを一体パッケージ化した半導体光増器（半導体増幅モジュール）としては、例えば以下に挙げるAlphion社製品のようにシングルモードファイバとの結合が為されており、よって、半導体光増幅器の導波路もシングルモードとされる。
・http://www.sun-ins.com/lineup2/alphion/pdf-soa/8_alphion_x-band_amplifier.pdf
【０００５】
このようにシングルモードファイバによる入力に対応して導波路をシングルモードに設計する点については、モード結合理論から明らかなように（例えば國分泰雄著「光波光学」共立出版を参照）
|Ein>=ΣiCi|Φi>+ΣjDj|φj>  ・・・［式１］
Einは入射電場、Φiは半導体の入力端導波路の導波モード、φjは半導体の入力端導波路の放射モードであり、
Ci=<Φi|Ein>  ・・・［式２］
Di=<φj|Ein>  ・・・［式３］
i,jはモード番号である。
また、その直行性から、
<Φi|Φk>=δik  ・・・[式４]
<φi|φk>=δik  ・・・[式５]
<Φi|φj>=0  ・・・[式６]
が成り立つ。また、
【数１】
0005870509.tif 000002
である。
【０００６】
ここで近年、本出願人は、ＭＯＰＡを記録用光源として用いる光記録システムを提案している（例えば上記非特許文献１を参照）。
この非特許文献１で提案したＭＯＰＡは、波長＝４０５nm程度、繰り返し周波数＝１ＧHz程度、パルス幅＝４ピコ秒程度で、ピークパワー＝１００Ｗ程度を実現している。
【０００７】
確認のため、光記録システムで用いた場合のＭＯＰＡの構成について図２０を参照して説明しておく。
図２０において、ＭＯＰＡには、ＭＬＬＤ部１００と、ＳＯＡ１０７とが設けられる。ＭＬＬＤ部１００は、半導体レーザとしてのＭＬＬＤ１０１と、外部共振器（集光レンズ１０２・バンドパスフィルタ１０３・共振用ミラー１０４）とを備え、所定の繰り返し周波数によるパルスレーザ光（マスターレーザ光）を発光する。
ＭＬＬＤ部１００からの出射光はコリメーションレンズ１０５によりコリメートされ、当該コリメートされた光を集光レンズ１０６がＳＯＡ１０７の入射端（入射口）に集光する。ＳＯＡ１０７は、集光レンズ１０６を介して入射されたレーザ光を増幅・変調して出力する。このＳＯＡ１０７において、ＭＬＬＤ部１００からのマスターレーザ光が記録データに応じて変調されて出力されることになる。
【０００８】
このような光記録システムで用いるＭＯＰＡにおいても、ＳＯＡ１０７における入射側導波路の横モード（水平横モード）としては、光通信系分野と同様にシングルモードで設計するものとされている。換言すれば、従来のＳＯＡ１０７の導波路はシングルモード、すなわち基本モードしか導波しない構造を採っているものである。
従って、従来のＭＯＰＡにおいては、効率良くシングルモード光結合が為されるべく、ＭＬＬＤ１０１の出力導波路とＳＯＡ１０７の入力導波路とを同一寸法（同一幅）とするように設計していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記非特許文献１に記載されるＭＯＰＡのように比較的高パワーの光出力を実現する場合には特に、シングルモード結合のためＭＬＬＤ１０１の出力導波路とＳＯＡ１０７の入力導波路とを同一幅とすると、ＳＯＡ１０７の出力光の水平横方向における光強度分布が単峰ではなく複数のピークを持つものとなってしまうことが明らかとなった。
【００１０】
図２１は、非特許文献１に記載のＭＯＰＡにおけるＳＯＡ１０７の出射側ビームプロファイルの近視野像を示し、図２２は、ＳＯＡ１０７の出力光の水平横方向における光強度分布（図２２Ａ）と、ＳＯＡ１０７の出射側導波路の断面構造（図２２Ｂ）との対応関係を示している。
これら図２１及び図２２を参照して分かるように、非特許文献１に記載のＭＯＰＡの場合、ＳＯＡ１０７の出力光の水平横方向における光強度分布としては、中心ピークに加えその外側に２つのピークが現れる３つ山ピークの形態となる。
【００１１】
このように単峰特性とならないのは、ＳＯＡ１０７内の導波路から光が染み出していることに起因する。
これは、図２２において、外側２つのピークの位置がＳＯＡ１０７の出射側導波路の外側の部分で生じていることからも理解できる。
【００１２】
また、さらに詳細に調べたところ、導波路の中心に存在するピークは、時間と共にその位置が不安定に変化するということも判明した。
【００１３】
ここで、光記録システムにおいては、そのスポット内の光量分布が少ないことが良好な記録性能を得る上で望まれる。この意味で、ＳＯＡ１０７の出力光については、その強度分布は単峰特性となることが望ましい。
また、上記のようにピーク位置が変動するという点についても、安定した記録性能を維持する面で望ましくなく、その抑制が要請されるものとなる。
【００１４】
本技術はかかる問題点に鑑み為されたものであり、ＭＯＰＡの出射ビームを単峰化し、且つそのピーク位置の変動を抑制することで、光学装置として良好且つ安定な性能を得ることができるようにすることをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題の解決のため、本技術では光源装置として以下のように構成することとした。
つまり、本技術の光源装置は、外部共振器を含むモードロックレーザ部と当該モードロックレーザ部から出射されるレーザ光を増幅変調する半導体光増幅器とを有して構成されるＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）による光源装置であって、上記半導体光増幅器の入射側導波路の横方向幅が、当該半導体光増幅器の入射側導波路の水平横モードがマルチモードとなるように設定されている。
またこれと共に、上記半導体光増幅器の入射側光結合において基本モードが選択励起されるように、上記モードロックレーザ部から上記半導体光増幅器への入射光を拡大する倍率変換を行う倍率変換部を備え、上記半導体光増幅器の出力光の波面を補償するための非点収差を上記モードロックレーザ部から上記半導体光増幅器への入射光に与えるように構成されているものである。
【００１６】
上記のように本技術では、半導体光増幅器の入射側導波路の横方向幅が当該半導体光増幅器の入射側導波路の水平横モードがマルチモードとなるように設定している。換言すれば、半導体光増幅器の入射側導波路の横方向幅を、モードロックレーザの出射側導波路の横方向幅よりも大となるように設定しているものである。このことで、半導体光増幅器の入射側導波路幅で規定される基本モードの光閉じ込めをより大とすることができ、半導体光増幅器の単体発光時での出力光強度分布を単峰化することができる。
その上で本技術では、上記倍率変換部により、半導体光増幅器の入射側光結合において基本モード（シングルモード）が選択励起されるようにしている。これにより、最終的にＭＯＰＡ全体として出力される光、すなわちモードロックレーザ部との光結合後の半導体光増幅器の出射光について、その光強度分布が単峰特性となるようにすることができる。
また、上記のようにモードロックレーザ部からの入射光を拡大する倍率変換を行うということは、モードロックレーザ部から半導体光増幅器への入射光のスポットサイズを拡大しているということになるが、このことによると、半導体光増幅器の導波路における光密度が低減されることになる。この結果、例えば後述するようにして半導体光増幅器の非線形光学効果（自己位相変調）に起因して生じるものとされる出射ビームのピークの揺らぎの抑制も図られることとなる。
【発明の効果】
【００１７】
上記のように本技術によれば、ＭＯＰＡによる光源装置に関して、その出射ビームを単峰化し、且つそのピーク位置の変動を抑制することができる。このことで、光学装置、特に光記録を行う記録装置として、良好且つ安定な性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態の記録装置の内部構成を示した図である。
【図２】実施の形態の記録装置が備えるＭＯＰＡの内部構成を示した図である。
【図３】従来のＭＯＰＡにおけるＳＯＡの各部の寸法とＳＯＡの導波路の基本モードとの関係を示した図である。
【図４】マスターレーザとの光結合を行っていない状態での従来ＳＯＡの出射側の横方向ビームプロファイルを示した図である。
【図５】本実施の形態のＭＯＰＡにおけるＳＯＡの各部の寸法とＳＯＡの導波路の基本モードとの関係を示した図である。
【図６】マスターレーザとの光結合を行っていない状態での本実施の形態のＳＯＡの出射側の横方向ビームプロファイルを示した図である。
【図７】従来のＳＯＡの入射側端面のＳＥＭ像と本実施の形態のＳＯＡの入射側端面のＳＥＭ像とを対比して示した図である。
【図８】図７に示すＳＥＭ像の模式図である。
【図９】本実施の形態のＳＯＡの導波路における全導波モードを示した図である。
【図１０】ＳＯＡ入射端幅のみを変更した際のＳＯＡ出射側の近視野像（マスターレーザとの光結合後）を示した図である。
【図１１】倍率変換を行った場合におけるＳＯＡの出射側近視像のビームプロファイルを示した図である。
【図１２】従来のＳＯＡを用いた場合のマスターレーザの入力光強度に対するＳＯＡの増幅割合を示した図である。
【図１３】従来のＳＯＡについて、マスターレーザの光スペクトルとＳＯＡの出射側光スペクトルとの関係を示した図である。
【図１４】非線形効果・熱効果に伴う波面収差について説明するための図である。
【図１５】波面補償を実現するための構成例について説明するための図である。
【図１６】シリンダーレンズを用いた倍率変換部の構成例１についての説明図である。
【図１７】シリンダーレンズを用いた倍率変換部の構成例２についての説明図である。
【図１８】シリンダーレンズを用いた倍率変換部の構成例３についての説明図である。
【図１９】トーリックレンズを用いた倍率変換部の構成例についての説明図である。
【図２０】従来のＭＯＰＡの構成を例示した図である。
【図２１】従来のＭＯＰＡにおけるＳＯＡ出射側ビームプロファイルの近視野像を示した図である。
【図２２】従来のＭＯＰＡにおけるＳＯＡの出力光の水平横方向における光強度分布とＳＯＡの出射側導波路の断面構造との対応関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本技術に係る実施の形態について説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．記録装置の全体構成＞
＜２．ＭＯＰＡの構成＞
＜３．単峰化について＞
＜４．ピーク位置の揺らぎについて＞
＜５．波面補償について＞
＜６．まとめ＞
＜７．変形例＞
【００２０】
＜１．記録装置の全体構成＞
図１は、本技術に係る実施の形態としての記録装置（以下、記録装置１とする）の内部構成を示している。
図１において、実施の形態の記録装置１は、スピンドルモータ（ＳＰＭ）２、対物レンズ３、コリメーションレンズ４、ＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）５、駆動部６、記録処理部７、及びコントローラ８を少なくとも備える。
【００２１】
記録装置１は、図中の光ディスクＤについて少なくとも記録を行うことが可能に構成される。ここで、光ディスクＤは、円盤状の光記録媒体である。光記録媒体とは、光の照射に応じて情報記録、及び記録情報の再生が行われる記録媒体を指す。
【００２２】
光ディスクＤは、記録装置１に装填されると、スピンドルモータ２により例えば線速度一定制御等の所定の回転制御方式に従って回転駆動される。
【００２３】
このように回転駆動される光ディスクＤに対して記録を行うための光学系及び光源として、対物レンズ３、コリメーションレンズ４、及びＭＯＰＡ５が少なくとも備えられる。
ここで、対物レンズ３とコリメーションレンズ４とを含む光学系は、光学ピックアップ内に搭載される。ＭＯＰＡ５については、上記光学ピックアップ内に搭載してもよいし、或いはＭＯＰＡ５内の後述するＳＯＡ（Semiconductor Optical Amp）１４のみを光学ピックアップ内に搭載するように構成することもできる。
【００２４】
ＭＯＰＡ５は、駆動部６からの駆動信号に基づきレーザ光を発光する。ＭＯＰＡ５より出射されたレーザ光は、コリメーションレンズ４によってコリメートされ、対物レンズ３に導かれる。対物レンズ３は、このように導かれたレーザ光を光ディスクＤの記録面に集光する。
【００２５】
記録処理部７に対しては、記録データが入力される。
記録処理部７は、記録データに対して所定の記録変調符号化処理を施して、変調データを得る。
駆動部６は、記録処理部７が生成した変調データを入力し、当該変調データに従って生成した駆動信号により、ＭＯＰＡ５を駆動する。ＭＯＰＡ５の駆動信号としては、後述するＭＬＬＤ（Mode Locked Laser Diode：モードロックレーザとも称する）１５を発光させるための駆動信号と、ＳＯＡ１４に変調データ列に応じた光増幅変調を実行させるための駆動信号とをそれぞれ供給することになる。
【００２６】
コントローラ８は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータで構成され、記録装置１の全体制御を行う。
例えば記録処理部７に対する記録開始の指示を行ったり、スピンドルモータ２の回転開始／停止／加速／減速等の指示を行う。また、駆動部６に対する制御も可能とされる。
【００２７】
＜２．ＭＯＰＡの構成＞
図２は、実施の形態の記録装置１が備えるＭＯＰＡ５の内部構成について説明するための図である。
なお、この図２においては上視図によりＭＯＰＡ５の内部構成を表している。すなわち、ストライプ方向の断面の様子を示すものである。
また図２では、図１に示したコリメーションレンズ４も併せて示している。
【００２８】
図示するようにＭＯＰＡ５には、ＭＬＬＤ部１０、コリメーションレンズ１１、アナモプリズム（アナモルフィックプリズム）１２、集光レンズ１３、及びＳＯＡ１４が設けられる。
【００２９】
ＭＬＬＤ部１０は、半導体レーザとしてのＭＬＬＤ１５と、集光レンズ１６、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１７、及び共振用ミラー１８を具備した外部共振器とを有して成る。
図示するように集光レンズ１６によっては、ＭＬＬＤ１５からの出射光が、共振用ミラー１８の反射面に集光するようにされている。
本例の場合、ＭＬＬＤ１５の出射光の波長＝４０３nm程度とされる。
【００３０】
ＭＬＬＤ部１０からの出射光は共振用ミラー１８を透過して得られ、当該出射光は、発散光の状態でコリメーションレンズ１１に入射してコリメートされる。
【００３１】
コリメーションレンズ１１によりコリメートされたＭＬＬＤ部１０からの出射光は、アナモプリズム１２を介した後、集光レンズ１３によりＳＯＡ１４の入射端（入射口）に集光される。
なお、アナモプリズム１２については後に改めて説明を行う。
【００３２】
ＳＯＡ１４は、図１に示した駆動部６からの駆動信号に基づき、集光レンズ１３を介して入射したレーザ光を増幅・変調して出力する。
本例の場合、ＳＯＡ１４としてはＧａＮ（Gallium Nitride：窒化ガリウム）系のＳＯＡが用いられ、出射光の波長（ＭＬＬＤ入射光との結合なしの単体出射の場合）は４０２nm程度とされる。
また本例の場合、ＭＬＬＤ部１０からの入射光との結合後におけるＳＯＡ１４の出力光のピークパワーは１００Ｗ程度とされる。
【００３３】
図示するようにＳＯＡ１４からの出射光が、ＭＯＰＡ５の出射光としてコリメーションレンズ４に入力されるものとなる。
【００３４】
＜３．単峰化について＞
図３は、従来のＭＯＰＡにおけるＳＯＡ１０７の各部の寸法（図３Ａ）と、その寸法に応じたＳＯＡ１０７の導波路の基本モード（図３Ｂ）との関係を示している。
なお、図３Ａでは先の図２と同様にＳＯＡ１０７を上視図により示している。また図３Ｂに示す基本モードのシミュレーションは、等価屈折率法により行った。
【００３５】
図３Ａに示すように、従来のＳＯＡ１０７は、その導波路長（光の進行方向の長さ）＝２mm、入射側ストライプ幅（入射側水平横方向幅）＝１．５μm、出射側ストライプ幅＝１５μmとされる。
図のように導波路は、テーパ状に形成されており、具体的にこの場合はＳＯＡ１０７端面に対して５°の傾きを有するように形成されている。
ここで、導波路の有効屈折率（等価屈折率）は２．５１８、屈折率差は０．０１である。
【００３６】
このように導波路寸法が設定された従来のＳＯＡ１０７では、図３Ｂに示すように、その水平横方向の基本モードはわずかに導波路から染み出していることになる。
【００３７】
図４は、外部からの光の入力がない場合、すなわちマスターレーザとしてのＭＬＬＤ部１０との光結合を行っていない状態でのＳＯＡ１０７の出射側の横方向ビームプロファイルを示している。換言すれば、ＳＯＡ１０７を単体で発光させた際のその出力光についての横方向ビームプロファイルである。
この図４を参照して明らかなように、従来のＳＯＡ１０７では、水平横モードが単峰ではなく３つ山となる。
【００３８】
この図４の結果と、先の図３Ｂのシミュレーション結果とを考慮すれば、従来のＳＯＡ１０７で出射側光強度分布が単峰特性とならないのは、基本モードの染み出しが起因しているということが分かる。
このことより、単峰化を図るためには、ＳＯＡの入射側導波路で規定される基本モードの光閉じ込めを大きくすればよいということが分かる。つまりは、ＳＯＡの入射側導波路の横方向幅を拡大すればよい。
【００３９】
図５Ａは、入射側導波路の横方向幅を拡大した実施の形態のＳＯＡ１４の各部の寸法を示している。
この図５Ａに示すように、本例においては、ＳＯＡ１４の入射側導波路の横方向幅は、従来のＳＯＡ１０７の場合の１．５μmに対して９．０μmに拡大するものとしている。
なお、導波路長（＝２mm）や出射側導波路の水平横方向幅（＝１５μm）、及びテーパー角度についてはＳＯＡ１０７と同様である。
この場合、導波路の有効屈折率（等価屈折率）は２．５１９９となり、また屈折率差は０．０１である。
【００４０】
図５Ｂは、図５Ａに示す本例のＳＯＡ１４における導波路の基本モードを示している。なお、この場合もシミュレーションは等価屈折率法により行った。
この図５Ｂの結果より、水平横モードの導波路への染み出しが十分に抑えられていることが確認できる。
【００４１】
図６は、マスターレーザ（ＭＬＬＤ部１０）との光結合を行っていない状態における、本例のＳＯＡ１４の出射側横方向ビームプロファイルを示している。
この図６を参照して明らかなように、入射側導波路幅を従来よりも広げた本例のＳＯＡ１４によれば、ＳＯＡ１４単体発光時におけるその出射光の横方向光強度分布を単峰化することができる。
【００４２】
ところで、水平横方向の光閉じ込めには、導波路内外の屈折率差が関与するものとなるが、この屈折率差の作りこみは、リッジ外部のエッチング深さ、正確には、活性層から絶縁膜までの半導体層の「残り厚」で制御されるものである。
【００４３】
図７は、図３Ａに示した従来のＳＯＡ１０７の入射側端面のＳＥＭ像（図７Ａ）と、図５Ａに示した本例のＳＯＡ１４の入射側端面のＳＥＭ像（図７Ｂ）とを対比して示している。また、図８には参考して、これらＳＥＭ像の模式図を示している。
これら図７及び図８を参照すると、上記「残り厚」としては共に５０nm程度であることから、両者で大きく屈折率差が変わっていないことが分かる。従って、単峰化には入射側導波路幅が起因であると判断できる。
【００４４】
図９は、本例のＳＯＡ１４の導波路における全導波モードを示す。なお、図示の都合から、図中では基本モード〜４次モードと、５次モード〜１０次モードとを分けて示している。
この図９を参照して明らかなように、本例のＳＯＡ１４では、従来よりも入射側導波路幅を広げたことでマルチモード化していることが分かる。
【００４５】
従ってこのことより、本例のＳＯＡ１４については、マスターレーザとしてのＭＬＬＤ部１０からの光を入力した場合において、光結合が得られたとしても、基本モード以外のモード、すなわち高次モードと結合してしまうことになる。
【００４６】
図１０は、ＳＯＡ入射端幅のみを変更した際のＳＯＡ出射側の近視野像（マスターレーザとの光結合後）を示している。具体的には、先の図２０に示した従来のＭＯＰＡの構成において、単にＳＯＡ１０７に代えて本例のＳＯＡ１４を配置した場合における出射側近視像を示しているものである。
この図１０より、単にＳＯＡ入射端幅を拡大したのみでは、高次モードで結合されてしまうことが分かる。これは、外部から入力される光ビームのサイズとＳＯＡ１４の入射側導波路の基本モードサイズとが不一致のため、先の［式１］で示されるように高次モード（２次モードが支配的）の内積が大きくなることによる。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、ＭＬＬＤ部１０からの出射光を倍率変換してＳＯＡ１４に入射するように、ＭＯＰＡ５を構成する。
具体的に本例においては、図２に示すアナモプリズム１２を挿入することで、ＭＬＬＤ部１０からの出射光を倍率変換してＳＯＡ１４に入射するようにしている。
【００４８】
ここで、本例の場合、ＳＯＡ１４の入射側導波路幅は従来の１．５μmから９．０μmに拡大したので、倍率は６倍に設定する。
このとき注意すべきは、このようなアナモプリズム１２による倍率変換は、横方向（ストライプ方向）において行われるべきものであり、縦方向（ジャンクション方向）については行う必要性がないという点である。これは、図２（上視図）において示したアナモプリズム１２の配置を参照しても明らかである。
【００４９】
このような倍率変換を行うことで、マスターレーザとしてのＭＬＬＤ部１０からの入射光が、ＳＯＡ１４の基本モードを選択励起するようにできる。
【００５０】
図１１は、倍率変換を行った場合におけるＳＯＡ１４の出射側近視像のビームプロファイルを示している。なお、図１１Ａが横方向プロファイルを示し、図１１Ｂは参考として縦方向プロファイルを示している。実線が実際のプロファイル、破線はガウシアンフィッティングである。
この図１１の結果より、上記の倍率変換によってＳＯＡ１４の基本モードが選択的に励起されていることが理解できる。
【００５１】
このように、ＳＯＡ１４の基本モードが選択的に励起されることで、ＭＬＬＤ部１０からの入射光を結合して得られるＳＯＡ１４の出力光（すなわちＭＯＰＡ５全体としての出力光）についても、その光強度分布が単峰化されるものとなる。
【００５２】
＜４．ピーク位置の揺らぎについて＞
ここで、上記のようにＳＯＡ１４の入射側導波路幅を拡大し、これと共にマスターレーザからの入射光の倍率を変換した本実施の形態によれば、ＳＯＡ出射側近視野像の揺らぎも抑えることができる。
この揺らぎの抑制については、その作用の直接的な図示は困難であるが、以下のように説明することができる。
【００５３】
図１２は、先の図３Ａに示した従来のＳＯＡ１０７を用いた場合のマスターレーザの入力光強度に対するＳＯＡ１０７の増幅割合を示している。具体的には、入射平均光量（横軸）に対するパルス割合（図中■）及びＳＯＡ平均光出力（図中◆）を示している。
この図１２を参照すると、図３Ａに示した従来のＳＯＡ１０７の導波路寸法では、増幅率の飽和、いわゆる利得飽和が起きていることが確認できる。
【００５４】
一方、図１３は、マスターレーザの光スペクトル（図１３Ａ）とＳＯＡ１０７の出射側光スペクトル（図１３Ｂ）との関係を示している。
この図１３より、ピーク波長の長波長化と、線幅の増大を読み取ることができる。これは、いわゆる自己位相変調という非線形光学効果が表れているものである（齋藤冨士郎著「超高速光デバイス」共立出版を参照）。
【００５５】
ここで、図５Ａに示した本例のＳＯＡ１４のように入射側導波路の幅を大きくし、且つ、倍率変換部を設けてマスターレーザからの入射光の倍率を拡大する（言い換えるとマスターレーザからの入力光のスポットサイズを大きくする）ことによると、ＳＯＡ１４への入力光密度の低減が図られることになる。
このことで、ＳＯＡ１４の導波路内の光密度が下げられるものとなり、非線形光学効果が低減され、その結果、ビームのピーク位置の安定性が向上することになる。
【００５６】
＜５．波面補償について＞
ここで、本例においては、ＳＯＡ１４の出力光ピークパワー＝１００Ｗと比較的高いピーク光強度まで増幅を行うものとしている。
このような場合には、ＳＯＡ１４において、前述の非線形光学効果や、熱的な屈折率の変調（いわゆる熱レンズ効果、以下単に熱効果とも表記）によって、ＳＯＡ１４の出力光に波面収差が生じ易い傾向となる。
【００５７】
上記により説明した本実施の形態としてのＭＯＰＡ５の構成によれば、このような非線形効果や熱効果に伴う波面収差が生じるような場合にも、これらの補正を容易に行うことができる。この点について、図１４、及び図１５を参照して説明する。
【００５８】
図１４は、非線形効果・熱効果に伴う波面収差について説明するための図である。図１４Ａは波面収差が無い状態、図１４Ｂが波面収差が生じた場合について示している。
従来のＳＯＡ１０７においては、入力端のストライプ幅で決まる基本モードが選択されるように光学系が設計される。この基本モードは、理想的には等位相で伝搬されるべきものであるが（図１４Ａ）、図１４Ｂに示すように伝搬途中に非線形効果や熱効果による収束効果がある場合には、上記のように基本モードを選択する従来の場合には、その補正は非常に困難となる。
【００５９】
一方、本実施の形態のように入射側導波路幅を拡大する構成を採る場合には、ＳＯＡ１４の前段の光学系の構成により、収束効果をキャンセルすることが可能となる。
図１５は、波面補償を実現するための構成例について説明するための図であり、図１５Ａは横視図（ジャンクション方向）、図１５Ｂは上視図（ストライプ方向）である。
例えばこの図１５に示すように集光レンズ１３とＳＯＡ１４との間にシリンダーレンズ１９を挿入することで、ＳＯＡ１４への入射光に非点収差を与えることができる。すなわち、ストライプ方向について意図的に集光点のズレを生じさせることができる。これにより、ＳＯＡ１４内での非線形効果や熱効果による収束があった場合にその波面の補償を行うことができ、結果、ＭＯＰＡ５の出力ビーム波面を所望のものとすることができる。
なお、シリンダーレンズ１９の代わりにホログラム素子等を使用しても同様の効果を得ることは可能である。
【００６０】
このようにして、従来のＭＯＰＡのように入射端を基本モードサイズに限定しないことで、ＭＯＰＡ出力光の波面の制御を行うことが可能となり、つまりは波面補償を実現することができる。
【００６１】
なお、同様のことは、集光レンズ１３に入射するレーザ光を平行光の状態からわずかに発散光の状態にずらすことでも実現が可能である。
【００６２】
また非点収差に限らずホログラム素子や任意の非球面形状の光学素子による任意の波面を発生する素子をＳＯＡ１４の入射側に挿入することにより、任意の補償が可能となる。
【００６３】
或いは、ＳＯＡ１４内の導波路形状をテーパー角や曲線状、又はレンズ形状にし、さらにそれに応じてマスターレーザ側からの入射光の波面をアナモプリズム１２やレンズの組み合わせで補償を行い、その結果、ＭＯＰＡ５の出力ビームの波面を所望のものとすることも可能である。
【００６４】
＜６．まとめ＞
上記のように本実施の形態では、ＳＯＡ１４の入射側導波路の横方向幅を、当該ＳＯＡ１４の入射側導波路の水平横モードがマルチモードとなるように拡大するものとしている。このことで、ＳＯＡ１４の入射側導波路幅で規定される基本モードの光閉じ込めをより大とすることができ、ＳＯＡ１４の単体発光時での出力光強度分布を単峰化することができる。
その上で本実施の形態では、アナモプリズム１２としての倍率変換部を設けることにより、ＳＯＡ１４の入射側光結合において基本モードが選択励起されるようにしている。これにより、最終的なＭＯＰＡ５の出力光（ＭＬＬＤ部１０との光結合後のＳＯＡ１４の出射光）について、その光強度分布が単峰特性となるようにすることができる。
【００６５】
また、上記のようにＭＬＬＤ部１０からの入射光の倍率を変換するということは、当該入射光のスポットサイズを拡大しているということになるが、このことによると、ＳＯＡ１４の導波路における光密度が低減されることとなり、この結果、ＳＯＡ１４の非線形光学効果（自己位相変調）に起因して生じるものとされる出射ビームのピークの揺らぎの抑制も図られる。
【００６６】
このように本実施の形態によれば、ＭＯＰＡとしての光源装置に関して、その出射ビームを単峰化し且つそのピーク位置の変動を抑制することができる。この結果、光学装置、特に光記録を行う記録装置として良好且つ安定な性能を得ることができる。
【００６７】
また、従来のようにＳＯＡ１４の入射端を基本モードサイズに限定しない本実施の形態によれば、ＳＯＡ１４の熱レンズ効果等により生じるＭＯＰＡ５の出射光波面制御を容易に行うことが可能となり、結果、波面補償をより適切に行うことができる。
【００６８】
なお、出射ビーム強度分布が単峰とならない問題やピーク位置の揺らぎの問題は、少なくとも、ＭＯＰＡの出射レーザパワー＝５０Ｗ以上、繰り返し周波数＝数百ＭHz以上かつパルス幅＝数十ピコ秒以下、レーザ波長＝５５０nm以下の条件において顕著となることが確認されている。従って本技術は、かかる条件に合致するシステムにおいて特に好適なものとなる。
【００６９】
＜７．変形例＞
以上、本技術に係る実施の形態について説明したが、本技術はこれまでで説明した具体例に限定されるべきものではない。
例えばこれまでの説明では、ＳＯＡ１４の入射側導波路幅を９μmに設定する例を挙げたが、これはあくまで一例を示したものに過ぎず、ＳＯＡ１４の入射側導波路幅は当該入射側導波路の水平横モードがマルチモード化される範囲内において適宜、設計できるものである。同様に、マスターレーザ（ＭＬＬＤ部１０）からの入射ビームサイズ変換の倍率は、マスターレーザのビームサイズと、ＳＯＡ１４の入射側導波路幅で規定される基本モードのビームサイズとから適宜選択されるべきものである。
【００７０】
また、ＭＯＰＡの内部構成（光学系）についても、例示したものに限定されるべきものではなく、例えば偏光方向の調整のため１／２波長板を追加する等、実際の実施形態に応じて適宜最適とされる構成が採られればよい。
また、例示したパルスレーザの波長についても一例を示したものに過ぎず、これに限定されるべきものではない。
【００７１】
また倍率変換については、アナモプリズム１２以外にも、シリンダーレンズ、或いはトーリックレンズ等を用いることもできる。
以下では一例として、これらシリンダーレンズ、トーリックレンズを用いた場合の倍率変換部の構成例について、図１６〜図１９を参照して説明する。
【００７２】
図１６〜図１８は、シリンダーレンズを用いた構成例である。図１６は構成例１、図１７は構成例２、図１８は構成例３である。なおこれら図１６〜図１８、及び図１９において、Ａ図は上視図（ストライプ方向）、Ｂ図は横視図（ジャンクション方向）である。
【００７３】
先ず、図１６に示す構成例１においては、コリメーションレンズ１１と集光レンズ１３との間にシリンダーレンズ２０とシリンダーレンズ２１と有して成る倍率変換部を挿入している。
図のようにコリメーションレンズ１１寄りに配置されるシリンダーレンズ２０の焦点距離をｆｘ１、集光レンズ１３寄りに配置されるシリンダーレンズ２１の焦点距離をｆｘ２とすると、この場合の倍率変換部で設定される横方向の倍率ｍは「ｍ＝ｆｘ１／ｆｘ２」となる。
【００７４】
続いて、図１７に示す構成例２においては、コリメーションレンズ１１と集光レンズ１３との間にシリンダーレンズ２０（凸レンズ）とシリンダーレンズ２１（凹レンズ）と有して成る倍率変換部を挿入している。
図示するようにコリメーションレンズ１１寄りに配置されるシリンダーレンズ２０の焦点距離をｆｘ１、集光レンズ１３寄りに配置されるシリンダーレンズ２２の焦点距離をｆｘ２とすると、当該構成例２の倍率変換部で設定される横方向の倍率ｍは「ｍ＝ｆｘ１／（−ｆｘ２）」となる。
【００７５】
また、図１８に示す構成例３は、集光レンズ１３を省略した構成である。
この構成例３では、コリメーションレンズ１１とＳＯＡ１４との間にシリンダーレンズ２０、及びシリンダーレンズ２３を配置している。このとき、コリメーションレンズ１１寄りに配置されるシリンダーレンズ２０としては図１６や図１７の場合と同様にストライプ方向に対してのみ凸レンズとして機能するように配置され、ＳＯＡ１４寄りに配置されるシリンダーレンズ２３は逆にジャンクション方向においてのみ凸レンズとして機能するように配置されている。
図のようにシリンダーレンズ２０の焦点距離をｆｘ、シリンダーレンズ２３の焦点距離をｆｙとすると、この場合の倍率変換部による倍率ｍは「ｍ＝ｆｘ／ｆｙ」と表記できる。つまり、縦方向の倍率は従来と同様に「１」であり、このため倍率変換部による倍率ｍは「ｆｘ／ｆｙ」となる。
【００７６】
図１９は、トーリックレンズを用いた構成例である。
この場合、図１８と同様に集光レンズ１３は省略される。またこの場合、コリメーションレンズ１１寄りとなる位置には、図１８の場合と同様のシリンダーレンズ２３（ジャンクション方向においてのみ凸レンズとして機能）が設けられる。その上で、ＳＯＡ１４寄りとなる位置に対して、トーリックレンズ２４が設けられる。
ここで、シリンダーレンズ２３のジャンクション方向での焦点距離をｆｙ１、トーリックレンズ２４のストライプ方向での焦点距離をｆｘ２、ジャンクション方向での焦点距離をｆｙ２とおく。このとき、ｆｙ１とｆｙ２の合成焦点距離をｆｙとすると、この場合における倍率ｍは、図のように「ｍ＝ｆｘ２／ｆｙ」となる。
【００７７】
また、これまでの説明では、本技術が光記録媒体の記録システム（光記録システム）に適用される場合を例示したが、本技術の適用は光記録システムに限定されるべきものではない。
例えばバイオイメージングの分野では、パルスレーザを光源に用いる光学顕微鏡システムが存在する。本技術は、例えばこのような光学顕微鏡システムなどの他の光学システムに対しても好適に適用できる。光学顕微鏡システムの場合、ＳＯＡ出射光の複数ピーク化やピーク位置の変動に伴い光記録システムの場合と同様に光学性能の悪化を来すため、その改善にあたり本技術の適用が有効となる。
【００７８】
また、本技術は、以下の（１）〜（４）に示す構成とすることも可能である。
（１）
外部共振器を含むモードロックレーザ部と当該モードロックレーザ部から出射されるレーザ光を増幅変調する半導体光増幅器とを有して構成されるＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）による光源装置であって、
上記半導体光増幅器の入射側導波路の横方向幅が、当該半導体光増幅器の入射側導波路の水平横モードがマルチモードとなるように設定されていると共に、
上記半導体光増幅器の入射側光結合において基本モードが選択励起されるように、上記モードロックレーザ部から上記半導体光増幅器への入射光についての倍率変換を行う倍率変換部を備える
光源装置。
（２）
上記倍率変換部は、
アナモルフィックプリズム、シリンドリカルレンズ、トーリックレンズの何れかを有して上記倍率変換を行うように構成されている
上記（１）に記載の光源装置。
（３）
上記半導体光増幅器の出力光の波面を補償するための収差を上記モードロックレーザ部から上記半導体光増幅器への入射光に与えるように構成されている
上記（１）又は（２）に記載の光源装置。
（４）
上記半導体光増幅器がＧａＮ系半導体光増幅器とされる上記（１）〜（３）に記載の光源装置。
【符号の説明】
【００７９】
１  記録装置、２  スピンドルモータ（ＳＰＭ）、３  対物レンズ、４,１１  コリメーションレンズ、５  ＭＯＰＡ、６  駆動部、７  記録処理部、８  コントローラ、１０  ＭＬＬＤ部、１２  アナモプリズム、１３,１６  集光レンズ、１４  ＳＯＡ（半導体光増幅器）、１５  ＭＬＬＤ、１７  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、１８  共振用ミラー、１９,２０,２１,２２,２３  シリンダーレンズ、２４  トーリックレンズ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２２】
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【図７】
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【図１０】
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【図２１】
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