(57)【要約】  【課題】ホログラムの記録再生を行う際に、レーザ光の発振波長を判定し、この波長判定結果に対応して、周囲温度に影響されずにレーザ光の発振スペクトラムの乱れるレーザパワーを避けることができるように制御する、レーザ・システム、レーザ制御方法、ホログラム記録・再生システムおよびホログラム記録・再生方法を提供する。  【解決手段】  レーザ１９から出射されたレーザ光は、回折格子２０入射する。そして、反射回折され、０次光Ｌ０と１次光Ｌ１に分離される。１次光Ｌ１の回折角θは、回折格子２０に入射するレーザ光の波長に依存する。したがって、レーザ光の波長が変化すると、１次光Ｌ１は矢印２２の方向に動く。すなわち、レーザ光の波長は、ディテクタ２１上の１次光の光スポットの位置を検出することにより判定できる。【選択図】        図４
2006032397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザを有するレーザ・システムであって、
上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を回折格子に入射させ、
上記回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
上記検出素子により検出された上記スポットの位置変化に対応する回折角の変化から上記外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定する手段と、
上記判定された波長に対応して、上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、上記半導体レーザを駆動する手段と
を備えることを特徴とするレーザ・システム。
【請求項２】
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザを有するレーザ・システムであって、
上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を第１の回折格子に入射させ、
上記第１の回折格子に回折された１次光を第２の回折格子に入射させ、
上記第２の回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
上記検出素子により検出された上記スポットの位置変化に対応する回折角の変化から上記外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定する手段と、
上記判定された波長に対応して、上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、上記半導体レーザを駆動する手段と
を備えることを特徴とするレーザ・システム。
【請求項３】
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザを有するレーザ・システムであって、
上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を、ビームスプリッタに入射させることにより２つに分光させ、上記ビームスプリッタから射出するレーザ光のうち一方向のレーザ光を回折格子に入射させ、
上記回折格子により回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
上記検出素子により検出された上記光スポットの位置変化に対応する回折角の変化から上記外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定する手段と、
上記判定された波長に対応して、上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、上記半導体レーザを駆動する手段と
を備えることを特徴とするレーザ・システム。
【請求項４】
請求項１、請求項２または請求項３において
上記検出素子により検出される信号を使用して、
レーザの出力パワーを一定に保つ手段をさらに備えることを特徴とするレーザ・システム。
【請求項５】
請求項３において、
上記回折格子により回折された０次光を光スポットの位置変化を検出する他の検出素子に入射させて、
上記他の検出素子により検出される信号を使用して、
レーザの出力パワーを一定に保つ手段をさらに備えることを特徴とするレーザ・システム。
【請求項６】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５において、
上記検出素子は、２分割フォトディテクタまたはＰＳＤであることを特徴とするレーザ・システム。
【請求項７】
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザのレーザ制御方法であって、
上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を回折格子に入射させ、
上記回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
上記検出素子により検出された上記スポットの位置変化に対応する回折角の変化から上記外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定するステップと、
上記判定された波長に対応して、上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、上記半導体レーザを駆動するステップと
を備えることを特徴とするレーザ制御方法。
【請求項８】
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザのレーザ制御方法であって、
上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を第１の回折格子に入射させ、
上記第１の回折格子に回折された１次光を第２の回折格子に入射させ、
上記第２の回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
上記検出素子により検出された上記スポットの位置変化に対応する回折角の変化から上記外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定するステップと、
上記判定された波長に対応して、上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、上記半導体レーザを駆動するステップと
を備えることを特徴とするレーザ制御方法。
【請求項９】
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザのレーザ制御方法であって、
上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を、ビームスプリッタに入射させることにより２つに分光させ、上記ビームスプリッタから射出するレーザ光のうち一方向のレーザ光を回折格子に入射させ、
上記回折格子により回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
上記検出素子により検出された上記スポットの位置変化に対応する回折角の変化から上記外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定するステップと、
上記判定された波長に対応して、上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、上記半導体レーザを駆動するステップと
を備えることを特徴とするレーザ制御方法。
【請求項１０】
請求項７、請求項８または請求項９において
上記検出素子により検出される信号を使用して、
レーザの出力パワーを一定に保つステップをさらに備えることを特徴とするレーザ制御方法。
【請求項１１】
請求項９において、
上記回折格子により回折された０次光を光スポットの位置変化を検出する他の検出素子に入射させて、
上記他の検出素子により検出される信号を使用して、
レーザの出力パワーを一定に保つステップをさらに備えることを特徴とするレーザ制御方法。
【請求項１２】
請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０または請求項１１において、
上記検出素子は、２分割フォトディテクタまたはＰＳＤであることを特徴とするレーザ制御方法。
【請求項１３】
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザから外部に射出されるレーザ光をホログラム記録・再生に使用するホログラム記録・再生システムであって、
上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を回折格子に入射させ、
上記回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
上記検出素子により検出された上記スポットの位置変化に対応する回折角の変化から上記外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定する手段と、
上記検出素子により判定された波長に対応して、上記レーザ光のレーザパワーが発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように上記半導体レーザを駆動する手段と
を備えることを特徴とするホログラム記録・再生システム。
【請求項１４】
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザから外部に射出されるレーザ光をホログラム記録・再生に使用するホログラム記録・再生システムであって、
上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を第１の回折格子に入射させ、
上記第１の回折格子に回折された１次光を第２の回折格子に入射させ、
上記第２の回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
上記検出素子により検出された上記スポットの位置変化に対応する回折角の変化から上記外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定する手段と、
上記判定された波長に対応して、上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、上記半導体レーザを駆動する手段と
を備えることを特徴とするホログラム記録・再生システム。
【請求項１５】
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザから外部に射出されるレーザ光をホログラム記録・再生に使用するホログラム記録・再生システムであって、
上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を、ビームスプリッタに入射させることにより２つに分光させ、上記ビームスプリッタから射出するレーザ光のうち一方向のレーザ光を回折格子に入射させ、
上記回折格子により回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
上記検出素子により検出された上記スポットの位置変化に対応する回折角の変化から上記外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定する手段と、
上記判定された波長に対応して、上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、上記半導体レーザを駆動する手段と
を備えることを特徴とするホログラム記録・再生システム。
【請求項１６】
請求項１３、請求項１４または請求項１５において
上記検出素子により検出される信号を使用して、
レーザの出力パワーを一定に保つ手段をさらに備えることを特徴とするホログラム記録・再生システム。
【請求項１７】
請求項１５において、
上記回折格子により回折された０次光を光スポットの位置変化を検出する他の検出素子に入射させて、
上記他の検出素子により検出される信号を使用して、
レーザの出力パワーを一定に保つ手段をさらに備えることを特徴とするホログラム記録再生システム。
【請求項１８】
請求項１３，請求項１４、請求項１５、請求項１６または請求項１７において、
上記検出素子は、２分割フォトディテクタまたはＰＳＤであることを特徴とするホログラム記録・再生システム。
【請求項１９】
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザから外部に射出されるレーザ光をホログラム記録・再生に使用するホログラム記録・再生方法であって、
上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を回折格子に入射させ、
上記回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
上記検出素子により検出された上記スポットの位置変化に対応する回折角の変化から上記外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定するステップと、
上記検出素子により判定された波長に対応して、上記レーザ光のレーザパワーが発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように上記半導体レーザを駆動するステップと
を備えることを特徴とするホログラム記録・再生方法。
【請求項２０】
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザから外部に射出されるレーザ光をホログラム記録・再生に使用するホログラム記録・再生方法であって、
上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を第１の回折格子に入射させ、
上記第１の回折格子に回折された１次光を第２の回折格子に入射させ、
上記第２の回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
上記検出素子により検出された上記スポットの位置変化に対応する回折角の変化から上記外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定するステップと、
上記判定された波長に対応して、上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、上記半導体レーザを駆動するステップと
を備えることを特徴とするホログラム記録・再生方法。
【請求項２１】
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザから外部に射出されるレーザ光をホログラム記録・再生に使用するホログラム記録・再生方法であって、
上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を、ビームスプリッタに入射させることにより２つに分光させ、上記ビームスプリッタから射出するレーザ光のうち一方向のレーザ光を回折格子に入射させ、
上記回折格子により回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
上記検出素子により検出された上記光スポットの位置変化に対応する回折角の変化から上記外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定するステップと、
上記判定された波長に対応して、上記外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、上記半導体レーザを駆動するステップと
を備えることを特徴とするホログラム記録・再生方法。
【請求項２２】
請求項１９、請求項２０または請求項２１において、
上記検出素子により検出される信号を使用して、
レーザの出力パワーを一定に保つステップをさらに備えることを特徴とするホログラム記録・再生方法。
【請求項２３】
請求項２１において、
上記回折格子により回折された０次光を光スポットの位置変化を検出する他の検出素子に入射させて、
上記他の検出素子により検出される信号を使用して、
レーザの出力パワーを一定に保つステップをさらに備えることを特徴とするホログラム記録・再生方法。
【請求項２４】
請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２または請求項２３において、
上記検出素子は、２分割フォトディテクタまたはＰＳＤであることを特徴とするホログラム記録・再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ・システム、レーザ制御方法、ホログラム記録・再生システムおよびホログラム記録・再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ・システムは、小型かつ低消費電力である等の理由から、情報機器に多く使われるようになってきた。例えば、ホログラフィックデータストレージ（ＨＤＳ：Holographic Data Storage）については、１本のレーザ光をビームスプリッタで２本に分けた後に記録メディア上で再びあわせ、その干渉によってデータを記憶する。
【０００３】
このような、ホログラム記録再生用の光源としては、シングルモードのレーザ光源を使用する。例えば、ガスレーザ、ＳＨＧレーザを用いる。また、レーザ・ダイオード（ＬＤ）を使用した外部共振器型半導体レーザも用いることができる。
【０００４】
通常のレーザ・ダイオードは、マルチモードであるためコヒーレンシーの点で不十分である。そこで、レーザダイオードを用いて、外部共振器型半導体レーザを構成すれば、シングルモード化でき、コヒーレンシーの良好なホログラム記録再生用の光源が実現できる。このような、外部共振器型半導体レーザを含むレーザ・システムの代表的な構成が、非特許文献１に記載されている。
【０００５】
図１は、こうしたレーザ光源を用いたホログラムの記録再生の光学系を示す。レーザ光源１より出射されたレーザ光２は、シャッター３によりオン・オフされ、次のビームエキスパンダ４でビーム径を拡大し、拡大されたレーザ光５となり、ビームスプリッター６に入射する。そして、レーザ光５はビームスプリッター６で２方向に分けられる。
【０００６】
分けられた２方向のレーザ光のうち、直進したレーザ光は、参照光７としてミラー８で反射され、レンズ１４で絞られて、記録メディア１３に照射される。
【０００７】
他の一方向に進行するレーザ光は、液晶等で構成される空間変調器９で変調されて、信号光１０となる。
【０００８】
信号光１０は、ミラー１１で反射され、記録用レンズ１２で絞られて記録メディア１３上の参照光７が記録メディア１３上に入射される場所と同じ場所に照射されて、記録メディア１３にホログラムパターンとして記録される。
【０００９】
ホログラムの記録にあたっては、レーザ光源１は、常に一定のパワーのレーザ光２を出力しており、記録用光路の途中にあるシャッター３を記録に最適な時間だけ開閉して記録する。
【００１０】
図２は、レーザ・ダイオードを用いたＬｉｔｔｒｏｗ型と呼ばれる外部共振器型半導体レーザを示す。レーザ・ダイオード１５より出射されたレーザ光は、コリメータレンズ１６で平行光とされて、反射型回折格子１７に入射し、反射される際に０次光と１次光に分離される。
【００１１】
１次光は矢印１８に示すように再びコリメータレンズ１６を通り、レーザ・ダイオード１５に戻る。この戻ったレーザ光により反射型回折格子１７とレーザ・ダイオード１５の間で共振器が形成され、レーザ・ダイオード１５は、反射型回折格子１７の格子形状と、反射型回折格子１７とレーザ・ダイオード１５との距離で決まる波長で発振する。０次光は、通常のミラーと同じように反射してホログラム記録・再生用に使用される。
【００１２】
【非特許文献１】L. Ricci, et al. :”A compact grating-stabilized diode laser system for atomic physics”,Optics Communications, 117 1995 , pp541-549
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、図３の外部共振器型半導体レーザの出力パワー対発振波長の特性を表すグラフが示すように、外部共振器型半導体レーザは、Ｂ領域とＤ領域のレーザパワーでは、レーザ光の発振スペクトラムが乱れる。このような発振スペクトラムの乱れるレーザ光を使用して、ホログラムの記録再生を行うとホログラムの記録・再生特性が悪化する。
【００１４】
また、周囲の温度が変化すると図３のグラフが示す特性も乱れ、発振スペクトラムの乱れる領域となるレーザパワーの位置が変化する。したがって、外部共振器型半導体レーザ内の温度を、ほぼ一定に保ち、発振スペクトラムの乱れる領域が変動しないようにして、その領域を回避するようにレーザパワーをコントロールする必要がある。
【００１５】
したがって、この発明の目的は、半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザを用いてホログラムの記録再生を行う際に、レーザ光の発振波長を判定し、この波長判定結果に対応して、周囲温度に影響されずにレーザ光の発振スペクトラムの乱れるレーザパワーを避けることができるように制御する、レーザ・システム、レーザ制御方法、ホログラム記録・再生システムおよびホログラム記録・再生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決するために、この発明の第１の態様は、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザを有するレーザ・システムであって、
外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を回折格子に入射させ、
回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
検出素子により検出されたスポットの位置変化に対応する回折角の変化から外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定する手段と、
判定された波長に対応して、外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、半導体レーザを駆動する手段と
を備えることを特徴とするレーザ・システムである。
【００１７】
この発明の第２の態様は、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザを有するレーザ・システムであって、
外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を第１の回折格子に入射させ、
第１の回折格子に回折された１次光を第２の回折格子に入射させ、
第２の回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
検出素子により検出されたスポットの位置変化に対応する回折角の変化から外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定する手段と、
判定された波長に対応して、外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、半導体レーザを駆動する手段と
を備えることを特徴とするレーザ・システムである。
【００１８】
この発明の第３の態様は、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザを有するレーザ・システムであって、
外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を、ビームスプリッタに入射させることにより２つに分光させ、ビームスプリッタから射出するレーザ光のうち一方向のレーザ光を回折格子に入射させ、
回折格子により回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
検出素子により検出された光スポットの位置変化に対応する回折角の変化から外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定する手段と、
判定された波長に対応して、外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、半導体レーザを駆動する手段と
を備えることを特徴とするレーザ・システムである。
【００１９】
この発明の第４の態様は、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザのレーザ制御方法であって、
外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を回折格子に入射させ、
回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
検出素子により検出されたスポットの位置変化に対応する回折角の変化から外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定するステップと、
判定された波長に対応して、外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、半導体レーザを駆動するステップと
を備えることを特徴とするレーザ制御方法である。
【００２０】
この発明の第５の態様は、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザのレーザ制御方法であって、
外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を第１の回折格子に入射させ、
第１の回折格子に回折された１次光を第２の回折格子に入射させ、
第２の回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
検出素子により検出されたスポットの位置変化に対応する回折角の変化から外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定するステップと、
判定された波長に対応して、外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、半導体レーザを駆動するステップと
を備えることを特徴とするレーザ制御方法である。
【００２１】
この発明の第６の態様は、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザのレーザ制御方法であって、
外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を、ビームスプリッタに入射させることにより２つに分光させ、ビームスプリッタから射出するレーザ光のうち一方向のレーザ光を回折格子に入射させ、
回折格子により回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
検出素子により検出されたスポットの位置変化に対応する回折角の変化から外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定するステップと、
判定された波長に対応して、外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、半導体レーザを駆動するステップと
を備えることを特徴とするレーザ制御方法である。
【００２２】
この発明の第７の態様は、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザから外部に射出されるレーザ光をホログラム記録・再生に使用するホログラム記録・再生システムであって、
外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を回折格子に入射させ、
回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
検出素子により検出されたスポットの位置変化に対応する回折角の変化から外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定する手段と、
検出素子により判定された波長に対応して、レーザ光のレーザパワーが発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように半導体レーザを駆動する手段と
を備えることを特徴とするホログラム記録・再生システムである。
【００２３】
この発明の第８の態様は、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザから外部に射出されるレーザ光をホログラム記録・再生に使用するホログラム記録・再生システムであって、
外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を第１の回折格子に入射させ、
第１の回折格子に回折された１次光を第２の回折格子に入射させ、
第２の回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
検出素子により検出されたスポットの位置変化に対応する回折角の変化から外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定する手段と、
判定された波長に対応して、外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、半導体レーザを駆動する手段と
を備えることを特徴とするホログラム記録・再生システムである。
【００２４】
この発明の第９の態様は、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザから外部に射出されるレーザ光をホログラム記録・再生に使用するホログラム記録・再生システムであって、
外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を、ビームスプリッタに入射させることにより２つに分光させ、ビームスプリッタから射出するレーザ光のうち一方向のレーザ光を回折格子に入射させ、
回折格子により回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
検出素子により検出されたスポットの位置変化に対応する回折角の変化から外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定する手段と、
判定された波長に対応して、外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、半導体レーザを駆動する手段と
を備えることを特徴とするホログラム記録・再生システムである。
【００２５】
この発明の第１０の態様は、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザから外部に射出されるレーザ光をホログラム記録・再生に使用するホログラム記録・再生方法であって、
外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を回折格子に入射させ、
回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
検出素子により検出されたスポットの位置変化に対応する回折角の変化から外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定するステップと、
検出素子により判定された波長に対応して、レーザ光のレーザパワーが発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように半導体レーザを駆動するステップと
を備えることを特徴とするホログラム記録・再生方法である。
【００２６】
この発明の第１１の態様は、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザから外部に射出されるレーザ光をホログラム記録・再生に使用するホログラム記録・再生方法であって、
外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を第１の回折格子に入射させ、
第１の回折格子に回折された１次光を第２の回折格子に入射させ、
第２の回折格子に回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
検出素子により検出されたスポットの位置変化に対応する回折角の変化から外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定するステップと、
判定された波長に対応して、外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、半導体レーザを駆動するステップと
を備えることを特徴とするホログラム記録・再生方法である。
【００２７】
この発明の第１２の態様は、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザから外部に射出されるレーザ光をホログラム記録・再生に使用するホログラム記録・再生方法であって、
外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光を、ビームスプリッタに入射させることにより２つに分光させ、ビームスプリッタから射出するレーザ光のうち一方向のレーザ光を回折格子に入射させ、
回折格子により回折された１次光を光スポットの位置変化を検出する検出素子に入射させて、
検出素子により検出された光スポットの位置変化に対応する回折角の変化から外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定するステップと、
判定された波長に対応して、外部共振器型半導体レーザから外部に射出するレーザ光のレーザパワーが、発振スペクトラムの乱れるパワーとならないように、半導体レーザを駆動するステップと
を備えることを特徴とするホログラム記録・再生方法である。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザにおいて、周囲温度の変化があっても、常に波長の安定した領域のレーザ光を出射するように制御できる。また、このようなレーザ・システムをホログラム記録に用いることによって、ホログラムの記録の特性を一定のレベルに保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
この発明は、外部共振器型半導体レーザから射出するレーザ光の波長を判定し、判定した波長に対応して、発振スペクトラムの乱れるレーザ光が射出されないように、外部共振器型半導体レーザ内の半導体レーザのパワーを制御しようとするものである。
【００３０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
まず、この発明の一実施形態に係る外部共振器型半導体レーザの発振波長を判定する方法を図４を参照して説明する。なお、レーザ１９の内部は、例えば、図２に示すように構成されている。
【００３２】
レーザ１９から出射されたレーザ光は、グレーティング（回折格子）２０入射する。そして、反射回折され、０次光Ｌ０と１次光Ｌ１に分離される。１次光Ｌ１の回折角θは、回折格子２０に入射するレーザ光の波長に依存する。したがって、レーザ光の波長が変化すると、１次光Ｌ１は矢印２２の方向に動く。すなわち、レーザ光の波長は、ディテクタ２１上の１次光の光スポットの位置を検出することにより判定できる。
【００３３】
位置検出素子には、例えば、図７の２分割ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）または図８のＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を使用する。
【００３４】
２分割ＰＤは、レーザ光が２分割された受光面に入射して、光スポット２４の位置は、波長の変化に伴い回折角が変化するので、矢印２５（図４中の矢印２２）で示した方向に移動する。
【００３５】
光スポットの位置検出は、ＰＤからの光電流Ａ、Ｂを以下の演算式：位置（波長）＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）により求めることができる。このノーマライズされた値からディテクタ上の光スポットの位置を検出でき、検出結果から、例えば、予め作成しておいた検出結果と波長の対応関係を表すテーブルを利用して、レーザ光の波長を判定できる。
【００３６】
ＰＳＤは、１素子により構成されている。受光面の光スポット２４の位置は、波長の変化にともない矢印２５（図４中の矢印２２）の方向に移動する。この位置変化は、ＰＳＤからの光電流Ａ、Ｂを以下の演算式：位置（波長）＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）により検出でき、レーザ光の波長を判定することができる。
【００３７】
なお、０次光Ｌ０は、波長の変化を受けず、ホログラムの記録・再生用に使用される。
【００３８】
次に、図５を参照して、この発明の実施形態に係る外部共振器型半導体レーザの発振波長を判定する方法の他の例を説明する。
【００３９】
図４を参照して上述した波長判定方法において、波長変化によるディテクタ２１上の１次光のスポットの移動量が小さいために検出感度が低い場合は、グレーティング２０とディテクタ２１の距離を長くする。この距離を長くすることにより、ディテクタ上の光スポットの移動量が大きくなるので、検出感度を上げることができる。しかし、装置全体は、大きくなってしまう。
【００４０】
そこで、図５のレーザ・システムのように、グレーティング２０で反射回折された１次光Ｌ１を別の同一のグレーティング２３に入射させ、反射回折された１次光Ｌ’１をディテクタ２１に入射するように構成する。このように構成することにより、装置全体を大きくしないで、検出感度を上げることができる。
【００４１】
図６を参照して、図５のレーザ・システムを詳細に説明する。光路Ｌλ１は、レーザ光の波長がλ１である場合の光路を示す。光路Ｌλ２は、レーザ光の波長がλ２である場合の光路を示す。光路Ｌｍは、グレーティング２３がミラーの場合の光路を示す。
【００４２】
レーザ光の波長がλ１からλ２に変化した場合、グレーティング２０による回折角の変化とグレーティング２３による回折角の変化は同じであるので、ディテクタ２１で位置検出を行うことにより、レーザ光の波長を判定することができる。
【００４３】
このシステムは、グレーティング２３を構成に加えることにより、ディテクタまでの光路長が増加するので検出感度が上がる。
【００４４】
さらに、ミラーではなく、グレーティング２３を構成に加えることにより、入射光は、グレーティング２３がミラーである場合と比較して、ディテクター上の光スポットの位置の変化Ｄが大きくなり、検出感度をあげることができる。
【００４５】
なお、図４または図５の示すレーザ・システムにおいて、ＡＰＣ（Auto Power Control）ループを構成することもできる。
【００４６】
ディテクタ２１として使用する２分割ＰＤやＰＳＤの出力電流の和（Ａ＋Ｂ）は、レーザ１９の発光パワーに比例しているので、この信号を使用してＡＰＣループを構成すれば、レーザの出力パワーを一定に保つことができる。
【００４７】
次に、この発明の実施形態に係る外部共振器型半導体レーザの発振波長を判定する方法の他の例を図１０を参照して説明する。
【００４８】
この波長判定方法は、レーザ１９とグレーティング２０の間にビームスプリッタ２６を配置する。ビームスプリッタ２６で分光したレーザ光２８をホログラムの記録・再生用に使用する。
【００４９】
通過したレーザ光は、グレーティング２０で１次光Ｌ１と０次光Ｌ０に分けられる。１次光Ｌ１をディテクタ２１に入射させて、波長を判定する。０次光Ｌ０をフォトディテクタ２７に入射させ、出力電流の和（Ａ＋Ｂ）により、光量を検出する。なお、この検出結果を利用して、図１０のレーザ・システムにおいて、ＡＰＣループを構成することもできる。
【００５０】
次に、この発明の実施形態に係る外部共振器型半導体レーザの発振波長を判定する方法の他の例を図１１を参照して説明する。
【００５１】
このレーザ・システムは、図１０からフォトディテクタ２７を除いたものである。波長判定をディテクタ２１で検出された演算出力により行う。また、ディテクタ２１の出力電流の和（Ａ＋Ｂ）により、光量も検出することができる。なお、この検出結果を利用して、図１１の示すレーザ・システムにおいて、ＡＰＣループを構成することもできる。
【００５２】
次に、この発明の実施形態の一例であるレーザパワーの制御方法を図９を参照して説明する。上述したようにレーザ・ダイオードを使用した外部共振器型半導体レーザは、発光パワーの変化により発振波長が変化するので、ホログラムの記録・再生に不具合な波長領域がある。また、温度変化によっても、発振波長の変化が起こる。
【００５３】
したがって、このホログラムの記録・再生に不具合な波長領域を避けるようにレーザパワーを制御する必要がある。
【００５４】
図９は、レーザパワーに対する波長の変化を表したグラフを示す。グラフの縦軸は、上述した検出方式による演算出力：（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を示す。グラフの横軸は、レーザパワーを示す。
【００５５】
Ｔ１、Ｔ２は、周囲温度が変化したときのグラフの変化を示す。演算出力に基づくことにより、周囲温度の変化に影響されずに、レーザ光の発信スペクトラムの乱れる領域を避けるようにレーザパワーを制御することができる。
【００５６】
例えば、演算出力がＶ１以下になった時は、レーザーパワーを上げていき、Ｖ２を越えたところでレーザパワーを固定する。また、演算出力がＶ４以上になった時は、レーザパワーを下げていき、Ｖ３よりも低くなったところでパワーを固定する。
【００５７】
以上のような方法によりレーザパワーを制御すれば、周囲温度に影響されず、常に安定な波長領域でホログラム記録・再生をすることができる。なお、レーザパワーを制御する方法は、ハードウエアによる方法でもソフトウェアによる方法でもよい。
【００５８】
この発明の特徴の１つは、スペクトラムの乱れるレーザ光の射出を抑止するという点であり、その意味で、この発明のレーザ・システムをホログラムの記録・再生以外の用途に利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】ホログラム記録・再生の光学系を示した略線図である。
【図２】Ｌｉｔｔｒｏｗ型レーザの構成を示した略線図ある。
【図３】出力パワー対発振波長を示したグラフである。
【図４】この発明によるレーザ・システムの一例を示した略線図である。
【図５】この発明によるレーザ・システムの他の例を示した略線図である。
【図６】図５の説明を示した略線図である。
【図７】２分割フォトディテクタの構成を示した模式図である。
【図８】ＰＳＤの構成を示した模式図である。
【図９】レーザパワーに対する波長の変化を表すグラフである。
【図１０】この発明によるレーザ・システムの他の例を示した略線図である。
【図１１】この発明によるレーザ・システムの他の例を示した略線図である。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・レーザ光源
２・・・レーザ光
９・・・空間変調器
１０・・・信号光
１５・・・レーザ・ダイオード
１６・・・コリメーターレンズ
１７・・・反射型回折格子
１９・・・レーザ
２０・・・グレーティング（回折格子）
２１・・・ディテクタ
２６・・・ビームスプリッター
２７・・・フォトディテクタ
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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