(57)【要約】  【課題】  外部共振型レーザの波長を高精度に検出することができる。  【解決手段】  外部共振型半導体レーザ１９から出射されたレーザ光は、グレーティング２０に入射し、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の方向に動き、２分割ディテクタ２１上の１次光の光スポットの位置が変化する。スポット位置の検出により波長を判定できる。１次光Ｌ１がアナモフィックプリズム２３を介してディテクタ２１に入射する。半導体レーザの楕円形状のビームの長軸方向をアナモフィックプリズム２３によって縮小することによって、径が縮小されたレーザビームを得ることができ、検出の精度の低下を防止でき、スポットサイズが大きいことによるノイズの増加を防止できる。【選択図】  図８
2006324371.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の構成のレーザ装置であって、
上記外部共振器型半導体レーザからの出射光が入射される回折格子と、
上記回折格子によって回折された１次光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
上記回折された１次光の楕円形状の長軸側を縮小する光学素子とを備え、
上記検出素子に対する上記光スポットの位置変化から上記外部共振器型半導体レーザからの出射光の波長を判定するようにしたレーザ装置。
【請求項２】
請求項１において、
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レーザ装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記光学素子がアナモフィックプリズムであることを特徴とするレーザ装置。
【請求項４】
ホログラム記録媒体に対して波長多重によってデータを記録または再生するホログラム装置において、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザを光源として備え、
上記外部共振器型半導体レーザからの出射光が入射される回折格子と、
上記回折格子によって回折された１次光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
上記回折された１次光の楕円形状の長軸側を縮小する光学素子とを備え、
上記検出素子に対する上記光スポットの位置変化から上記外部共振器型半導体レーザからの出射光の波長を判定するようにしたホログラム装置。
【請求項５】
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波長検出方法であって、
上記外部共振器型半導体レーザからの出射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素子によって検出し、
光学素子によって、上記回折された１次光のの楕円形状の長軸側を縮小し、
上記検出素子に対する上記スポットの位置変化から上記外部共振器型半導体レーザからの出射光の波長を判定するレーザ波長検出方法。
【請求項６】
マルチモードのレーザ光を発生するレーザ光源と、
上記レーザ光源からのレーザ光の内で、０次光を上記レーザ光源以外の所定の方向に反射し、１次光を上記レーザ光源側に反射する回折格子と、
上記回折格子で反射された０次光を所定の方向に反射させると共に、上記回折格子で反射された０次光の一部を透過させる第１の光学素子と、
上記第１の光学素子の透過光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
上記回折された１次光の楕円形状の長軸側を縮小する第２の光学素子とを備え、
上記検出素子に対する上記光スポットの位置変化から上記回折格子で反射された０次光の波長を判定するようにしたレーザ装置。
【請求項７】
請求項６において、
上記回折格子と上記第１の光学素子のそれぞれの反射面がなす角度を一定に維持しつつ、上記回折格子と上記第１の光学素子のそれぞれの反射面の延長線が交わる箇所を支点として回転可能に構成されたレーザ装置。
【請求項８】
ホログラム記録媒体に対して波長多重によってデータを記録または再生するホログラム装置において、
マルチモードのレーザ光を発生するレーザ光源と、
上記レーザ光源からのレーザ光の内で、０次光を上記レーザ光源以外の所定の方向に反射し、１次光を上記レーザ光源側に反射する回折格子と、
上記回折格子で反射された０次光を所定の方向に反射させると共に、上記回折格子で反射された０次光の一部を透過させる第１の光学素子と、
上記第１の光学素子の透過光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
上記回折された１次光の楕円形状の長軸側を縮小する第２の光学素子とを備え、
上記検出素子に対する上記光スポットの位置変化から上記回折格子で反射された０次光の波長を判定するようにしたレーザ装置を光源として有するホログラム装置。
【請求項９】
マルチモードのレーザ光を発生し、
回折格子によって、上記レーザ光の内で、０次光を光源以外の所定の方向に反射し、１次光を上記光源側に反射し、
第１の光学素子によって、上記回折格子で反射された０次光を所定の方向に反射させると共に、上記回折格子で反射された０次光の一部を透過させ、
検出素子によって、上記第１の光学素子の透過光の光スポットの位置変化を検出し、
第２の光学素子によって、上記回折された１次光の楕円形状の長軸側を縮小し、
上記検出素子に対する上記光スポットの位置変化から上記回折格子で反射された０次光の波長を判定するようにしたレーザ波長検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ装置、レーザ波長検出方法およびホログラム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ装置は、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装置の代表的な構成が下記の非特許文献１に記載されている。
【０００５】
【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
【０００６】
図１は、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でビーム径が拡大され、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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
図２は、レーザダイオードを用いたリットロー（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（以下、グレーティングと称する）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。１次光の回折角は、波長によって変化する。
【００１２】
グレーティング１７の角度に応じて特定の波長の１次光が矢印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に逆注入される。この結果、レーザダイオード１５が注入された１次回折光に共振してシングルモードの光を出射するようになり、その光の波長は、グレーティング１７から戻ってきた光の波長と同じになる。すなわち、戻ったレーザ光によりグレーティング１７とレーザダイオード１５の間で共振器が形成され、グレーティング１７の格子形状と、グレーティング１７とレーザダイオード１５との距離で定まる波長で、レーザダイオードが発振する。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。
【００１３】
図３は、図２に示す外部共振型半導体レーザを含むリットロー型のレーザ装置の構成のより具体的構成の平面図である。レーザ装置では、レーザダイオード５１から出射された縦多モードのレーザ光がレンズ５２によって平行に集められ、グレーティング５３に入射される。グレーティング５３は、入射した光の１次回折光を出力する。グレーティング５３の配置角度に応じた特定の波長の１次回折光が、レンズ５２を介してレーザダイオード５１に逆注入される。この結果、レーザダイオード５１が、注入された１次回折光に共振してシングルモードの光（矢印Ｆによって表された０次光）を出射するようになり、その光の波長は、グレーティング５３から戻ってきた光の波長と同じになる。
【００１４】
グレーティング５３は、支持部５４に保持されている。支持部５４には、溝５６が設けられており、支持部５４に設けられたネジ５５を回転させることにより、溝５６の間隔が部分的に広がり、あるいは狭まり、それによってグレーティング５３の水平方向の配置角度が僅かに変化する。グレーティング５３の角度変化によってレーザ波長を変化させることができる。
【００１５】
同様の機構が、グレーティング５３の垂直方向の角度を調整するために設けられている。グレーティング５３を保持する支持部５４は、支持部５７に保持されている。支持部５７には、溝（図示しない）が設けられており、支持部５７に設けられたネジ５８を回転させることにより、溝の間隔が部分的に広がり、あるいは狭まり、それによってグレーティング５３の垂直方向の配置角度が僅かに変化する。
【００１６】
ここで、レーザダイオード５１として例えば青色レーザダイオードが使用される。また、上述したように構成された外部共振型のレーザ装置は、単一モードのシングル性のレーザ光が要求されるホログラフィメモリ用ライタ等の用途にも利用可能である。
【００１７】
次に、図４のグラフを参照して、図２および図３で説明したような外部共振器型のレーザ装置から出力されるレーザ光のレーザパワーと波長の関係を説明する。図４に示すグラフの横軸はレーザパワーを示し、単位はｍＷである。一方、グラフの縦軸は波長を表しており、単位はｎｍである。図４から分かるように、レーザ光のレーザパワーの増加に伴って、レーザ光の波長は、概ね、のこぎり波状の変化を示す。
【００１８】
外部共振器型のレーザ装置では、レーザパワーの増加に伴って射出されたレーザ光の波長が徐々に大きくなる外部共振器モードホップの領域と、レーザパワーが増加した場合に、射出されたレーザ光の波長が急激に小さくなる、半導体レーザ内のレーザチップによるモードホップの領域が存在する。レーザ光の波長は、レーザパワーの増加に伴い、ある程度離散的に推移する。
【００１９】
また、例えば、レーザパワーが３０ｍＷ付近では単一の波長のレーザ光が射出されて完全なシングルモードとなっているが、レーザパワーが３２ｍＷ付近では、３つのモード（３モード）の光が発生している。さらに、半導体レーザ内のレーザチップによるモードホップの領域にあたる、レーザパワーが３５ｍＷの付近においては、波長４０９．７５ｎｍ付近で３モードの光が発生し、さらに波長４０９．７１５ｎｍ付近で３モードの光が発生し、全体として６モードの光が射出されている。
【００２０】
図５は、いくつかのレーザ光のスペクトラムを表している。上述したように、レーザ光の波長が徐々に大きくなる外部共振器モードホップの領域では、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに示すようなスペクトラムとなる。一方、例えば、レーザパワーが３５ｍＷ付近の半導体レーザ内のレーザチップによるモードホップの領域では、図５Ｄに示すようなスペクトラムとなる。
【００２１】
これらのレーザ光をホログラフィックデータストレージに用いる場合、レーザパワーが３２ｍＷ付近で生じるような（すなわち、図５Ａに示すような）３モードの光や、２モードの光（すなわち、図５Ｂに示すような光）は、完全なシングルモードの光（図５Ｃに示すスペクトラムの光）と同等の記録再生特性を示すので、シングルモードの光と同様に使用することができる。ここでは、例えば、レーザパワーが３０ｍＷ付近で発生するような完全なシングルモードと、例えば、レーザパワーが３２ｍＷ付近で生じるような３モードや２モードを総称して使用可能モードと呼ぶことにする。
【００２２】
一方、例えば、図５Ｄに示すような、レーザパワーが３５ｍＷ付近で生じるような６モード状態は、２つの３モードの組が、互いに約４０ｐｍ程度離れているために、良好なホログラム記録を実現することができない。ここでは、このようなモードを使用不可モードと呼ぶことにする。
【００２３】
使用可能モードのレーザ光が得られる領域は、上述の、外部共振器モードホップの領域にほぼ対応し、使用不可モードのレーザ光が得られる領域は、上述の、半導体レーザ内のレーザチップによるモードホップの領域にほぼ対応する。図４のグラフから分かるように、一般的には、使用可能モードのレーザ光が得られる領域の方が、使用不可モードのレーザ光が得られる領域よりはるかに広いので、使用不可モードのレーザ光を効果的に排除できれば、ホログラフィックデータストレージに外部共振器型半導体レーザを用いることは十分可能である。
【００２４】
図６は、図４のグラフをのこぎり波で表した図である。上述したように、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。
【００２５】
また、周囲の温度が変化すると図４および図６に示す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。さらに、グレーティングの角度を変えることによって中心波長例えば４０７ｎｍ付近に対して波長を±３ｎｍ程度変える構成とした場合には、所望の波長に制御するために、波長を変えた際に実際の波長の値を把握することが重要であり、少なくとも数十ｐｍの精度で波長を検出する必要がある。
【００２６】
したがって、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、レーザ光の波長を所望のものに制御することが望ましい。本願発明者は、先に、波長に応じてビームの位置が動くことを２分割ディテクタまたはポジションセンサーのような検出素子で検出し、検出結果からレーザパワーを制御するレーザ装置を提案している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
ビーム位置の変化を検出素子例えば２分割ディテクタによって検出するためには、位置変化によって二つのフォトディテクタの受光量に差が生じることが必要である。しかしながら、半導体レーザから出射されたレーザビームは、その断面が楕円形状となるために、波長検出を精度良く行うことができない問題があった。例えば長軸と短軸の比が（２．７：１）程度の楕円形状を有する。実測した結果では、長軸が４mm程度のサイズであった。
【００２８】
図７において、参照符号２１がディテクタ例えばフォトディテクタ２１ａおよび２１ｂがレーザビームＬＢの波長変化に伴う移動方向に順に配された２分割ディテクタを示す。フォトディテクタ２１ａおよび２１ｂのそれぞれから得られる検出信号の差からビーム位置が検出される。しかしながら、レーザビームＬＢのスポットが楕円形状となり、その長軸の方向と光スポットの移動方向とが一致するために、レーザビームＬＢの位置が変化しても、差信号が殆ど変化せず、位置変化を正しく検出することができない問題があった。さらに、レーザビームがディテクタ２１に到達するまでの経路で、望ましくない多重反射が生じ、ビーム内の強度ムラが発生することも、高精度の波長検出を阻害していた。
【００２９】
したがって、この発明の目的は、かかる問題点を解決し、レーザビームの波長の変化を光スポットの位置の変化として正しく検出することを可能としたレーザ装置、レーザ波長検出方法およびホログラム装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
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の構成のレーザ装置であって、
外部共振器型半導体レーザからの出射光が入射される回折格子と、
回折格子によって回折された１次光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
回折された１次光の楕円形状の長軸側を縮小してほぼ円状に変換する光学素子とを備え、
検出素子に対する光スポットの位置変化から外部共振器型半導体レーザからの出射光の波長を判定するようにしたレーザ装置である。
【００３１】
この発明の第２の態様は、ホログラム記録媒体に対して波長多重によってデータを記録または再生するホログラム装置において、
半導体レーザを含む外部共振器型半導体レーザを光源として備え、
外部共振器型半導体レーザからの出射光が入射される回折格子と、
回折格子によって回折された１次光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
回折された１次光の楕円形状の長軸側を縮小する光学素子とを備え、
検出素子に対する光スポットの位置変化から外部共振器型半導体レーザからの出射光の波長を判定するようにしたホログラム装置である。
【００３２】
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のレーザ波長検出方法であって、
外部共振器型半導体レーザからの出射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素子によって検出し、
光学素子によって、回折された１次光の楕円形状の長軸側を縮小し、
検出素子に対するスポットの位置変化から外部共振器型半導体レーザからの出射光の波長を判定するレーザ波長検出方法である。
【００３３】
この発明の第４の態様は、マルチモードのレーザ光を発生するレーザ光源と、
レーザ光源からのレーザ光の内で、０次光をレーザ光源以外の所定の方向に反射し、１次光をレーザ光源側に反射する回折格子と、
回折格子で反射された０次光を所定の方向に反射させると共に、回折格子で反射された０次光の一部を透過させる第１の光学素子と、
第１の光学素子の透過光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
回折された１次光の楕円形状の長軸側を縮小する第２の光学素子とを備え、
検出素子に対する光スポットの位置変化から回折格子で反射された０次光の波長を判定するようにしたレーザ装置である。
【００３４】
この発明の第５の態様は、ホログラム記録媒体に対して波長多重によってデータを記録または再生するホログラム装置において、
マルチモードのレーザ光を発生するレーザ光源と、
レーザ光源からのレーザ光の内で、０次光をレーザ光源以外の所定の方向に反射し、１次光をレーザ光源側に反射する回折格子と、
回折格子で反射された０次光を所定の方向に反射させると共に、回折格子で反射された０次光の一部を透過させる第１の光学素子と、
第１の光学素子の透過光の光スポットの位置変化を検出する検出素子と、
回折された１次光の楕円形状の長軸側を縮小する第２の光学素子とを備え、
検出素子に対する光スポットの位置変化から回折格子で反射された０次光の波長を判定するようにしたレーザ装置を光源として有するホログラム装置である。
【００３５】
この発明の第６の態様は、マルチモードのレーザ光を発生し、
回折格子によって、レーザ光の内で、０次光を光源以外の所定の方向に反射し、１次光を光源側に反射し、
第１の光学素子によって、回折格子で反射された０次光を所定の方向に反射させると共に、回折格子で反射された０次光の一部を透過させ、
検出素子によって、第１の光学素子の透過光の光スポットの位置変化を検出し、
第２の光学素子によって、回折された１次光の楕円形状の長軸側を縮小し、
検出素子に対する光スポットの位置変化から回折格子で反射された０次光の波長を判定するようにしたレーザ波長検出方法である。
【発明の効果】
【００３６】
この発明によれば、レーザ波長を検出するための検出素子に対して入射されるレーザ光を、楕円形状の長軸側を縮小して小さな径に絞ることができ、検出素子による波長検出の精度を高くすることができる。その結果、高精度に波長を所望の値に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
この発明の一実施形態は、中心波長を数ｎｍの範囲に広範囲に変化させる場合に、所望の波長に制御するために、波長を変えた際に実際の波長の値をモニタすることを可能としたものである。
【００３８】
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。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構成を図８を参照して説明する。
【００３９】
図８Ａは、発振波長の検出のための構成例を示す。グレーティングの傾きを変化させることによって出力レーザ光の波長を調整できるチューナブルな外部共振型半導体レーザ１９から出射されたレーザ光は、グレーティング（反射型回折格子）２０に対して例えば４５°の入射角で入射する。外部共振型半導体レーザ１９は、図２および図３を参照して説明した構成を有するものであり、グレーティング２０は、波長検出のために設けられている。
【００４０】
グレーティング２０で反射回折されることによって、レーザ光が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１９で発生したレーザ光の波長が変化すると、１次光Ｌ１は矢印２２で示すように、２分割ディテクタ２１の二つのディテクタの配置方向に動く。すなわち、レーザ光の波長は、２分割ディテクタ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。
【００４１】
レーザ１９から２分割ディテクタ２１に対して入射されるレーザビームは、光スポットの変化の方向２２を長軸とする楕円形となる。この発明の一実施形態では、図８Ｂに示すように、グレーティング２０で反射された１次光Ｌ１をアナモフィック（anamorphic)プ
リズム２３を介して２分割ディテクタ２１に照射するようになされる。
【００４２】
図９は、アナモフィックプリズム２３の一例を概略的に示す。アナモフィックプリズム２３は、二つの同一形状のプリズム２４ａおよび２４ｂから構成されている。入射ビームサイズＤ１が縮小された出射ビームサイズＤ２が得られる。所定の波長例えば４０５ｎｍの半導体レーザの楕円形状のビームの長軸方向をアナモフィックプリズム２３によって縮小することによって、ビームスポットの径を縮小することができる。
【００４３】
例えば半導体レーザを出射レーザビームの楕円形状の長軸と短軸の比が（２．７：１）であり、長軸の長さが４mmである場合、短軸の長さが１．４８mmとなる。長軸方向を１／２．７に縮小すれば、直径が１．４８mmの真円形状のレーザビームを２分割ディテクタ２１の受光面に入射することができる。短軸方向を拡大することによっても光スポットを真円形状とすることができるが、その場合では、スポット径が長軸のサイズ（この例では、４mm）となる。スポット径が大きくなることは、強度ムラの発生を招き、ノイズを増大させる。好ましくは、光スポットの直径が２mm以下であることが望ましい。なお、スポットの形状を円とすることが重要ではなく、例えば長軸を縮小した結果、元々長軸であったものが短軸となる楕円形状としても良い。勿論、縮小が過度になると、ビームが僅かでも動くと、２分割ディテクタの一方のディテクタしか照射しなくなる問題が生じる。この発明の一実施形態によれば、数ｐｍの精度で波長測定を行うことが可能となった。
【００４４】
なお、この発明においては、アナモフィックプリズムの代わりに他の光学素子を使用しても良い。円筒レンズ、凸レンズ等を使用して１次回折光の長軸方向を縮小するようにしても良い。
【００４５】
図８Ｃに示すように、アナモフィックプリズム２３を介して楕円形状の長軸が縮小された１次光Ｌ１による光スポットＬＢが２分割ディテクタ２１の受光面上に照射される。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、矢印で示す方向に変化する。
【００４６】
光スポットの位置検出は、２分割ディテクタ２１の各ディテクタ２１ａおよび２１ｂのそれぞれからの光電流Ａ、Ｂを演算式（位置（波長）＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ））により求めることができる。光電流の和（Ａ＋Ｂ）によってノーマライズされた差信号の値からディテクタ上の光スポットの位置を検出できる。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。
【００４７】
図１０は、グレーティング２０の角度を変化させて出力レーザ波長を変化させた場合の上述した検出方式による演算出力（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の変化を概略的に示す。例えば変化範囲の中心の基準波長例えば４０３．５ｎｍのレーザ光を発生させる場合に、演算出力が０となるように設定され、基準波長λ０に対する波長のずれに対応して演算出力が正または負に変化するように設定される。
【００４８】
演算出力がレーザ光の波長に対応した値となるので、演算出力の値をモニターすることによって、波長のずれを検出することができる。検出結果に基づいてグレーティングの角度を制御することによって所望の波長のレーザ光を出力することができる。
【００４９】
なお、この発明の一実施形態は、グレーティング２０の角度を変化させた場合の波長の変化に比して極めて小さな波長の変化である、半導体レーザのモードホップによる波長の変化の検出に対しても適用可能である。その場合には、レーザーパワーを制御することによって、発振スペクトラムの乱れるレーザ光が発生することを防止できる。
【００５０】
検出素子としては、２分割ディテクタ２１に限らず、図１１に示す１次元ＰＳＤ(Position Sensitive Detector)２５を使用することができる。ＰＳＤ２５は、高抵抗半導体基
板の片面または両面に均一な抵抗層が形成され、抵抗層の両端に信号取り出し用の一対の電極が設けられた構成を有している。受光面が抵抗層と同時にＰＮ接合も形成し、光起電力効果によって光電流が生成される。受光面上の光スポットＬＢの位置に応じて両端の電極から光電流Ａ、Ｂが発生する。受光面の中央位置に光スポットが位置する場合には、光電流ＡおよびＢが等しい値となる。
【００５１】
したがって、受光面の光スポットＬＢの位置は、波長の変化に伴って矢印方向に移動する。この位置変化は、ＰＳＤ２５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。
【００５２】
上述した一実施形態では、アナモフィックプリズムによってビーム形状の長軸側を縮小している。但し、アナモフィックプリズムを使用しないでもレーザ波長を正確に検出することが可能である。すなわち、図１２に示すように、２分割ディテクタ２１の各ディテクタ２１ａおよび２１ｂの配列方向がレーザビームのスポットＬＢの短軸方向と一致すれば、短軸の長さが２ｍ以下であるので、ビームの位置変化に応じた差信号を得ることができる。
【００５３】
このように、ビームスポットＬＢを９０°回転させるために、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、レーザ１９の出射光をλ／２板３１を介してグレーティング２０に入射させる。図１３Ａは、図８Ａと同様の構成を示し、図１３Ｂは、この構成を上から見た図である。
【００５４】
図１３Ｂに示すように、グレーティング２０に対する入射光、０次光Ｌ０、１次光Ｌ１が重なって見える。但し、２分割ディテクタ２１に対して入射されるのは、１次光Ｌ１のみである。λ／２板３１によってレーザビームの偏光状態が９０°回転され、ｐ偏光がｓ偏光とされてグレーティング２０に入射される。図１３Ａに示すように、グレーティング２０の溝が並ぶ方向と、２分割ディテクタ２１のディテクタ２１ａおよび２１ｂの配列方向とが一致するようになされる。
【００５５】
次に、図１４を参照して、この発明を適用できる外部共振器型半導体レーザの発振波長を判定する構成について説明する。図１４の構成では、波長検出用にグレーティングを設ける一実施形態と異なり、チューナブルレーザ装置の内部で波長検出を行うものである。
【００５６】
図１４に示すように、レーザ４０は、レーザダイオード４１、コリメートレンズ４２、グレーティング４３、半透過ミラー４４および２分割ディテクタ４５を備えている。レーザダイオード４１は、マルチモードのレーザ光を発光する。コリメートレンズ４２は、レーザ光を平行光とする。なお、本明細書において、半透過ミラーの「半」の用語は、透過率５０％を意味するものではなく、透過率が１０％以下例えば５％のような少量の透過光を生じさせるミラーを意味する。
【００５７】
グレーティング４３は、波長毎に異なる方向へ１次光を発生し、その内の特定の波長例えば４１０ｎｍに対応した１次光がレーザダイオード４１に戻るように、グレーティング４３の角度が設定されている。その結果、レーザダイオード４１内でその波長成分だけが大きくなり、シングルモードとなる。レーザダイオード４１により発光されるレーザ光の大半は、１次光ではなく、０次光である。したがって、リットロー型と呼ばれる外部共振器型半導体レーザでは、グレーティング４３の角度を変えることで発振波長を可変することができる。
【００５８】
図１５は、波長とグレーティング４３で反射された光の出射角の関係を示す特性の一例である。
【００５９】
半透過ミラー４４は、グレーティング４３で反射された０次光を所定の方向に反射するが、完全に光を反射せずに、一部の０次光を透過させる。２分割ディテクタ４５が半透過ミラー４４を透過した光が当たる位置に配置されている。
【００６０】
グレーティング４３と半透過ミラー４４とは、グレーティング４３の反射面と半透過ミラー４４の反射面とが所定の角度をなすように配置され、これらの反射面の延長線の交点を回転支点４６となるように配置されている。このように、回転支点４６を設定すると、グレーティング４３および半透過ミラー４４の角度を保持したまま、これらを回転させても、半透過ミラー４４によって反射され、外部に出射されるレーザ光の方向が変わらないようにすることができる。
【００６１】
グレーティング４３の角度によってグレーティング４３で反射されて半透過ミラー４４に対して入射されるレーザ光の方向も変化する。その結果、グレーティング４３の角度を変えると、２分割ディテクタ４５に対する光の入射位置が矢印で示すように変化する。この変化を検出することによって、レーザ光の波長を検出することができる。
【００６２】
すなわち、一実施形態と同様に、２分割ディテクタ４５の二つのディテクタからの光電流ＡおよびＢを以下の式にしたがって演算することによって位置を検出することができる。また、２分割ディテクタ４５の代わりにＰＳＤを使用しても良い。
【００６３】
位置（波長）＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）
【００６４】
光量＝Ａ＋Ｂ
【００６５】
図１６は、図１４に示す構成のより具体的な構成を示す。グレーティング４３および半透過ミラー４４が保持部材４８により保持され、グレーティング４３および半透過ミラー４４のそれぞれの反射面が常に所定の角度に保持される。保持部材４８が支点４６を中心として回転可能とされる。保持部材４８の他の側のレバー４８ａが板バネ４９による弾性が付与されると共に、ネジ５０の回転によって弾性の方向に沿って変位可能とされている。したがって、ネジ５０を回転させることによって、保持部材４８を回転させることができ、レーザの波長を変化させることができる。
【００６６】
図１７は、上述したレーザに対してこの発明を適用したさらに他の実施形態を示す。半透過ミラー４４の透過光の光路中にアナモフィックプリズム４７が挿入される。上述したように、アナモフィックプリズム４７によって、透過光のスポットが楕円の長軸側が縮小される。その結果、２分割ディテクタ４５における検出を正確に行うことが可能となる。アナモフィックプリズム４７に代えて、円筒凸レンズ、凸レンズ等の光学素子を使用しても良い。
【００６７】
この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えばこの発明のレーザ装置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】
【００６８】
【図１】ホログラム記録再生の光学系の一例を示す略線図である。
【図２】リットロー型レーザの構成を示す略線図ある。
【図３】リットロー型レーザの構成の具体的構成例を示す略線図ある。
【図４】外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の波長とレーザパワーの変化との関係を示すグラフである。
【図５】外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光のモードのパターンを示す略線図である。
【図６】レーザ光の波長とレーザパワーの変化との関係をのこぎり波状に示すグラフである。
【図７】２分割フォトディテクタの受光面上に形成されるビームスポットを示す略線図である。
【図８】この発明の一実施形態の説明に用いる略線図である。
【図９】この発明の一実施形態に使用したアナモフィックプリズムを説明するための略線図である。
【図１０】この発明によるレーザ波長の制御方法を説明するための略線図である。
【図１１】この発明に使用できる１次元ＰＳＤを示す略線図である。
【図１２】この発明の他の実施形態の説明に用いるビームスポットと検出素子の関係を示す略線図である。
【図１３】この発明の他の実施形態の説明に用いる略線図である。
【図１４】この発明を適用できる外部共振器型半導体レーザの他の例を示す略線図である。
【図１５】波長とグレーティングで反射された光の出射角の関係を示す特性の一例である。
【図１６】図１４に示す構成のより具体的な構成を示す。
【図１７】この発明のさらに他の実施形態を示す略線図である。
【符号の説明】
【００６９】
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・・・グレーティング
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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【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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