(57)【要約】      （修正有）【課題】光出力を可変した場合でもレーザ光源の光出力が安定した領域で動作でき、光ノイズを抑制できる光ファイバ出力型レーザモジュールを提供する。【解決手段】所定の光ノイズを有する第１光出力領域に対して所定の光ノイズよりも小さい光ノイズを有し且つ第１光出力領域よりも高出力の第２光出力領域を使用してレーザ光を出射するレーザ光源１、レーザ光源１の出射光を伝搬する伝搬光学系２から出射される光を分岐するビームスプリッタ３で分岐された光を検出して電気信号に変換するフォトダイオード４で検出された光出力が所定値になるようにレーザ光源を駆動するための駆動電流を制御するＡＰＣ制御部５、ビームスプリッタ３で分岐された光を伝搬する伝搬光学系６から出射される光を入射する光ファイバ７を備え、伝搬光学系２，６との少なくとも一方は、伝搬光学系６から光ファイバ７へ入射される光出力を所望の出力値に調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光ノイズを有する第１光出力領域に対して、前記所定の光ノイズよりも小さい光ノイズを有し且つ前記第１光出力領域よりも高出力の第２光出力領域を使用してレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源の出射光を伝搬する第１伝搬光学部材と、
前記第１伝播光学部材から出射する光を分岐する光分岐素子と、
前記光分岐素子で分岐された一方の光を検出して電気信号に変換する光センサと、
前記光センサで検出された光出力が所定値になるように前記レーザ光源を駆動するための駆動電流を制御する制御部と、
前記光分岐素子で分岐された他方の光を伝搬する第２伝搬光学部材と、
前記第２伝播光学部材から出射される光を入射する光ファイバとを備え、
前記第１伝搬光学部材と前記第２伝搬光学部材との少なくとも一方は、前記第２伝搬光学部材から前記光ファイバへ入射される光出力を所望の出力値に調整することを特徴とする光ファイバ出力型レーザモジュール。
【請求項２】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源の出射光を伝搬する第１伝搬光学部材と、
前記第１伝播光学部材から出射する光を分岐する光分岐素子と、
前記光分岐素子で分岐された一方の光を検出して電気信号に変換する光センサと、
前記光センサで検出された光出力が所定値になるように前記レーザ光源を駆動するための駆動電流を制御する制御部と、
前記光センサで検出された光出力から光ノイズを検出する光ノイズ検出器と、
前記レーザ光源と前記光分岐素子との間に配置され、前記レーザ光源からのレーザ光の光量を可変させる光量可変機構と、
前記光ノイズ検出器で検出された光ノイズが最小となるように前記光量可変機構を移動させることにより前記光量を調整するノイズ制御部と、
前記光分岐素子で分岐された他方の光を伝搬する第２伝搬光学部材と、
前記第２伝播光学部材から出射される光を入射する光ファイバと、
を備えることを特徴とする光ファイバ出力型レーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバからレーザ光を出射する光ファイバ出力型レーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を用いた生体分析や画像診断などのアプリケーションでは、レーザ光に含まれるノイズ成分が測定結果のノイズとして現れるため、低ノイズのレーザ光源が望まれる。この光ノイズを低減する方法としては、例えば、特許文献１、特許文献２に記載された技術が知られている。
【０００３】
特許文献１は、高周波重畳法とＡＰＣ（Auto Power Control）との両方を採用してレーザダイオードの電流を制御することにより、光ノイズを低減することができる。
【０００４】
特許文献２は、非線形駆動部によって半導体レーザの光量による非線形なゲインの変化を補償して、半導体レーザ駆動回路のループゲインを半導体レーザの光量の影響を受けずに安定させることができる。即ち、高速ＡＰＣにより光ノイズを低減することができる。
【０００５】
また、レーザモジュールからの出射光に含まれる光ノイズの要因としては、レーザ光源に由来するものとレーザを駆動する電気回路からの電気的ノイズが考えられ、前者は、量子ノイズやモード競合ノイズ，戻り光ノイズなどが知られており、後者としては、デバイス自体で発生するジョンソンノイズ（熱雑音）、ショットノイズ、フリッカノイズや回路動作として発生するスイッチングノイズ、グランドバウンスなどが知られている。
【０００６】
ここで、レーザ光源の定格出力に比べて十分に小さい光出力で使用する、もしくはこの様な領域まで光出力を可変するような用途では、レーザ光源の光出力が閾値に近づくため、量子ノイズが増加する傾向がある。また、この様な低出力領域では、発振縦モードが不安定になり、モード競合ノイズの影響も大きくなる。また、電気回路にも上記ノイズが一定の大きさで存在するため、これらのノイズ成分がレーザの駆動ラインに回り込んだ場合、光出力が小さくなると、駆動信号レベルに対するノイズレベルが相対的に大きくなり、電気的なノイズの影響が大きく現われてしまう。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２５３２２８３号公報
【特許文献２】特許第３７９１０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の高周波重畳法では、戻り光ノイズなどには効果を示すが、レーザの光出力を低出力領域から可変して使用する用途では、低出力領域での光ノイズが増加まで改善することはできない。また、アプリケーションで要求される周波数が広帯域の場合に、高周波成分が光ノイズとして現われてしまう。
【０００９】
また、特許文献２に記載された高速ＡＰＣでは、高速ＡＰＣの応答速度は、概ね１０ＭＨｚ以下であるため、光ノイズにおいて、さらに高域成分の強度を低減することができない。
【００１０】
本発明の課題は、光出力を可変した場合でも、レーザ光源の光出力が安定した領域で動作でき、光ノイズの増加を抑制することができる光ファイバ出力型レーザモジュール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、本発明に係る光ファイバ出力型レーザモジュールは、所定の光ノイズを有する第１光出力領域に対して、前記所定の光ノイズよりも小さい光ノイズを有し且つ前記第１光出力領域よりも高出力の第２光出力領域を使用してレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源の出射光を伝搬する第１伝搬光学部材と、前記第１伝播光学部材から出射する光を分岐する光分岐素子と、前記光分岐素子で分岐された一方の光を検出して電気信号に変換する光センサと、前記光センサで検出された光出力が所定値になるように前記レーザ光源を駆動するための駆動電流を制御する制御部と、前記光分岐素子で分岐された他方の光を伝搬する第２伝搬光学部材と、前記第２伝播光学部材から出射される光を入射する光ファイバとを備え、前記第１伝搬光学部材と前記第２伝搬光学部材との少なくとも一方は、前記第２伝搬光学部材から前記光ファイバへ入射される光出力を所望の出力値に調整することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光ファイバ出力型レーザモジュールは、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源の出射光を伝搬する第１伝搬光学部材と、前記第１伝播光学部材から出射する光を分岐する光分岐素子と、前記光分岐素子で分岐された一方の光を検出して電気信号に変換する光センサと、前記光センサで検出された光出力が所定値になるように前記レーザ光源を駆動するための駆動電流を制御する制御部と、前記光センサで検出された光出力から光ノイズを検出する光ノイズ検出器と、前記レーザ光源と前記光分岐素子との間に配置され、前記レーザ光源からのレーザ光の光量を可変させる光量可変機構と、前記光ノイズ検出器で検出された光ノイズが最小となるように前記光量可変機構を移動させることにより前記光量を調整するノイズ制御部と、前記光分岐素子で分岐された他方の光を伝搬する第２伝搬光学部材と、前記第２伝播光学部材から出射される光を入射する光ファイバとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光出力を可変した場合でも、レーザ光源の光出力が安定した領域で動作を行うことができ、光ノイズの増加を抑制することができる光ファイバ出力型レーザモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１に係る光ファイバ出力型レーザモジュールの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る光ファイバ出力型レーザモジュールのレーザ光源における光ノイズの出力依存性を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る光ファイバ出力型レーザモジュールの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の光ファイバ出力型レーザモジュール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。
【００１６】
（実施例１）  
図１は、本発明の実施例１に係る本発明の実施例１に係る光ファイバ出力型レーザモジュールの構成を示す図である。この光ファイバ出力型レーザモジュールは、レーザ光源１、伝搬光学系２，６、ビームスプリッタ３、フォトダイオード４、ＡＰＣ制御部５、光ファイバ７を備えている。
【００１７】
レーザ光源１は、図２に示すように、所定の光ノイズ（実効値ＲＭＳが略０．２８％〜０．３７％）を有する第１光出力領域（低光出力領域で１ｍＷ〜７ｍＷ）に対して、前記所定の光ノイズよりも小さい光ノイズ（実効値ＲＭＳが略０．０７％〜０．０９％）を有し且つ前記第１光出力領域よりも高出力の第２光出力領域（高光出力領域で８ｍＷ〜１５ｍＷ）を使用してレーザ光を出射する。
【００１８】
伝搬光学系２（第１伝搬光学部材）は、レーザ光源１の出射光を伝搬するもので、レンズ、光ファイバ、導波路、あるいは減光素子などからなる。ビームスプリッタ３（光分岐素子）は、伝播光学系２から出射する光を分岐する。
【００１９】
フォトダイオード４（光センサ）は、ビームスプリッタ３で分岐された一方の光を検出して電気信号に変換する。ＡＰＣ制御部５は、フォトダイオード４で検出された光出力が所定値になるようにレーザ光源１を駆動するための駆動電流を制御する。
【００２０】
伝搬光学系６（第２伝搬光学部材）は、レンズ、光ファイバ、導波路、あるいは減光素子、減衰器などからなり、ビームスプリッタ３で分岐された他方の光を伝搬する。
【００２１】
光ファイバ７は、伝播光学系６から出射される光を入射する。伝搬光学系６は、レンズなどによりビームスプリッタ３からの光をデフォーカスすることによりデフォーカスビームを生成し、光ファイバ７へ入射される光出力を所望の出力値に調整する。
【００２２】
なお、伝搬光学系２と伝搬光学系６との少なくとも一方は、伝搬光学系６から光ファイバやへ入射される光出力を所望の出力値に調整するようにしても良い。
【００２３】
このように実施例１の光ファイバ出力型レーザモジュールによれば、レーザ光源１は、図２に示すように、所定の光ノイズよりも小さい光ノイズ（実効値ＲＭＳが略０．０７％〜０．０９％）を有し且つ高出力の第２光出力領域（高光出力領域で８ｍＷ〜１５ｍＷ）を使用してレーザ光を出射する。
【００２４】
このため、レーザ光源１からは、例えば、１０ｍＷの高光出力で且つ所定の光ノイズよりも小さい光ノイズ（実効値ＲＭＳが略０．０７％〜０．０９％）が出力され、伝搬光学系２、ビームスプリッタ３、伝搬光学系６に送られる。
【００２５】
伝搬光学系６は、レンズなどによりビームスプリッタ３からの光をデフォーカスすることによりデフォーカスビームを生成し、光ファイバ７へ入射される光出力を所望の出力値に調整する。即ち、光ファイバ７の出力端で必要とされる所望の光出力、例えば５ｍＷに調整される。また、光ファイバ７には、より小さい光ノイズ（実効値ＲＭＳが略０．０７％〜０．０９％）が入射される。
【００２６】
従って、光出力を可変した場合でも、レーザ光源１の光出力が安定した領域で動作でき、光ノイズの増加を抑制することができる。また、複雑な制御機構が不要になる。
【００２７】
（実施例２）  
図３は、本発明の実施例２に係る本発明の実施例１に係る光ファイバ出力型レーザモジュールの構成を示す図である。この光ファイバ出力型レーザモジュールは、レーザ光源１ａ、伝搬光学系２ａ，６ａ、ビームスプリッタ３、フォトダイオード４、ＡＰＣ制御部５、光ファイバ７、ノイズ制御部１１、ノイズ検出部１２、アクチュエータ２１、ナイフエッジ２２を備える。ＡＰＣ制御部５、ノイズ制御部１１は、レーザ制御部１０に設けられる。
【００２８】
ここでは、レーザ光源１ａ、伝搬光学系２ａ，６ａ、ノイズ制御部１１、ノイズ検出部１２、アクチュエータ２１、ナイフエッジ２２が実施例１の構成とは異なるので、これらの構成についてのみ説明する。
【００２９】
レーザ光源１ａは、レーザ光を出射する。伝搬光学系２ａは、レーザ光源１の出射光を伝搬する。
【００３０】
ノイズ検出部１２は、フォトダイオード４で検出された光出力から光ノイズを検出する。アクチュエータ２１、ナイフエッジ２２は、レーザ光源１とビームスプリッタ３との間に配置され、レーザ光源１からのレーザ光の光量を可変させる光量可変機構を構成する。
【００３１】
アクチュエータ２１にはナイフエッジ２２が取り付けられ、アクチュエータ２１が上下に移動することによりナイフエッジ２２が伝搬光学系２ａに挿入されて、光量が調整されるようになっている。
【００３２】
ノイズ制御部１１は、光ノイズ検出部１２で検出された光ノイズが最小となるようにアクチュエータ２１を上下に移動させることによりナイフエッジ２２を伝搬光学系２ａに挿入させて、光量を調整する。
【００３３】
なお、光量可変機構としては、アクチュエータ２１、ナイフエッジ２２に代えて、可変ＮＤ（Neutral Density）フィルタや可変ピンホールを用いることもできる。
【００３４】
このように構成された実施例２の光ファイバ出力型レーザモジュールによれば、ノイズ制御部１１は、光ノイズ検出部１２で検出された光ノイズが最小となるようにアクチュエータ２１を上下に移動させることによりナイフエッジ２２を伝搬光学系２ａに挿入させて、光量を調整する。
【００３５】
従って、光出力を可変した場合でも、レーザ光源１の光出力が安定した領域で動作でき、光ノイズの増加を抑制することができる。また、複雑な制御機構が不要になる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、光ファイバ出力型レーザモジュールに利用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１，１ａ  レーザ光源
２，２ａ，６，６ａ  伝搬光学系
３  ビームスプリッタ
４  フォトダイオード
５  ＡＰＣ制御部
７  光ファイバ
１０  レーザ制御部  
１１  ノイズ制御部
１２  ノイズ検出部
２１  アクチュエータ  
２２  ナイフエッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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