(57)【要約】【課題】  レーザー光の波長を変換させることによって所望の波長のレーザー光を出力用レーザー光として生成するレーザー光発生装置を提供する。【解決手段】  レーザーダイオード６から生成される第１波長のレーザー光が入射されるとともに該レーザー光の波長を第２波長のレーザー光に変換する第１波長変換素子と、該第１波長変換素子にて変換された第２波長のレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を第３波長のレーザー光である出力用レーザー光に変換する第２波長変換素子と、該第２波長変換素子にて波長変換された出力用レーザー光の出力光路内に配置されるとともに不要波長のレーザー光を遮断するフィルター１０と、前記レーザーダイオードに駆動電流を供給するとともに前記第１波長変換素子及び第２波長変換素子の近傍に設けられたレーザーダイオード駆動回路１６とより成る。【選択図】  図１
2008292784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長のレーザー光を生成するレーザーダイオードと、該レーザーダイオードから生成される第１波長のレーザー光が入射されるとともに該レーザー光の波長を第２波長のレーザー光に変換する第１波長変換素子と、該第１波長変換素子にて変換された第２波長のレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を第３波長のレーザー光である出力用レーザー光に変換する第２波長変換素子と、該第２波長変換素子にて波長変換された出力用レーザー光の出力光路内に配置されているとともに該出力用レーザー光以外の不要レーザー光を遮断するフィルターを備えたレーザー光発生装置であり、前記レーザーダイオードに駆動電流を供給するレーザーダイオード駆動回路を前記第１波長変換素子及び第２波長変換素子の近傍に設け、該駆動回路から発生する熱を前記第１波長変換素子及び第２波長変換素子に伝達するようにしたことを特徴とするレーザー光発生装置。
【請求項２】
第１波長変換素子をＮｄ：ＹＶＯ４結晶にて構成し、第２波長変換素子をＫＴＰ結晶にて構成したことを特徴とする請求項１に記載のレーザー光発生装置。
【請求項３】
第２波長変換素子にて波長変換された出力用レーザー光が照射される位置にレーザー光の強度を検出するモニター用受光素子を設けたことを特徴とする請求項１に記載のレーザー光発生装置。
【請求項４】
第２波長変換素子の出射側に設けられているフィルターを出力用レーザー光の光軸に対して傾斜させて配置し、該フィルターにて出力用レーザー光の一部を反射させて前記モニター用受光素子に導くようにしたことを特徴とする請求項３に記載のレーザー光発生装置。
【請求項５】
レーザーダイオードと第１波長変換素子との間の光路内に回折格子を設け、該回折格子を共振器として動作させることによって第１波長であるレーザー光の波長を安定化したことを特徴とする請求項１に記載のレーザー光発生装置。
【請求項６】
第１波長のレーザー光を生成するレーザーダイオードと、該レーザーダイオードから生成される第１波長のレーザー光が入射されるとともに該レーザー光の波長を第２波長のレーザー光に変換する波長変換素子と、該波長変換素子にて変換された出力用レーザー光の出力光路内に配置されているとともに該出力用レーザー光以外の不要レーザー光を遮断するフィルターを備えたレーザー光発生装置であり、前記レーザーダイオードに駆動電流を供給するレーザーダイオード駆動回路を前記波長変換素子の近傍に設け、該駆動回路から発生する熱を前記波長変換素子に伝達するようにしたことを特徴とするレーザー光発生装置。
【請求項７】
波長変換素子をＰＰＬＮ結晶またはＰＰＫＴＰ結晶にて構成したことを特徴とする請求項６に記載のレーザー光発生装置。
【請求項８】
レーザーダイオードと波長変換素子との間の光路内に回折格子を設け、該回折格子を共振器として動作させることによって第１波長であるレーザー光の波長を安定化したことを特徴とする請求項６に記載のレーザー光発生装置。
【請求項９】
出力用レーザー光が緑色であることを特徴とする請求項２または請求項７に記載のレーザー光発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーダイオードから生成されるレーザー光の波長を変換させて所望の波長のレーザー光を出力用レーザー光として生成するレーザー光発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップ装置から照射されるレーザー光を光ディスクに設けられている信号記録層に照射することによって信号の読み出し動作や信号の記録動作を行うことが出来る光ディスク装置が普及している。
【０００３】
光ディスク装置としては、ＣＤやＤＶＤと呼ばれる光ディスクを使用するものが一般に普及しているが、最近では記録密度を向上させた光ディスク、即ちＢｌｕ−ｒａｙ規格やＨＤ  ＤＶＤ（High Density Digital Versatile Disk）規格の光ディスクを使用するものが製品化されている。
【０００４】
光ディスクに記録される信号の密度を向上させるためには、光ディスクの信号面に照射されるレーザー光のスポット径を小さくする必要があり、そのためにはレーザー光の波長を短くする必要がある。光ディスク装置に使用される光ピックアップ装置には、一般にレーザー光を生成するレーザーダイオードが組み込まれている。
【０００５】
前述したＣＤ規格のディスクに記録されている信号を再生するために使用されるレーザー光は赤外光が使用され、ＤＶＤ規格のディスクに記録されている信号を再生するために使用されるレーザー光は赤色光が使用され、そしてＢｌｕ−ｒａｙ規格やＨＤ  ＤＶＤ（High Density Digital Versatile Disk）規格のディスクに記録されている信号を再生するために使用されるレーザー光は青紫色光が使用されている。
【０００６】
前述した赤外光、赤色光及び青紫色光のレーザー光を生成することが出来るレーザーダイオードは、開発されて製品化されているが、緑色のレーザー光を生成することが出来るレーザーダイオードの製品化は遅れている。
【０００７】
緑色のレーザー光は、光の三原色を構成するため画像を投射するプロジェクターに使用されるとともに視認性が高いという理由から墨出し器に採用することが考えられているが、緑色のレーザー光を生成するレーザーダイオードが開発されていないので、現在ではレーザー光の波長を変換することによって緑色のレーザー光を得るようにされている。斯かるレーザー光の波長を変換する波長変換素子として、Ｎｄ：ＹＶＯ４等の異方性結晶やＫＴＰ結晶（ＫＴｉＯＰ４）等の非線形光学結晶が一般に使用されている。(特許文献１参照。)
【特許文献１】特開平７−５８３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
波長変換素子としてＹＶＯ４等の異方性結晶やＫＴＰ結晶等の非線形光学結晶を使用する場合、その変換効率は入射光波長依存性が大きく、安定した出力のレーザー光を得るためには、入射光の波長を安定させる必要がある。入射光の波長が不安定になる大きな原因として、温度変化があり、斯かる温度変化を抑える方法として特許文献に記載されているようにペルチェ素子を使用する方法が一般的である。
【０００９】
従来の技術について図２を参照して説明する。図２において、１はＡＩＧａＡｓ結晶よ
りなるレーザーダイオードであり、波長が８０８ｎｍのレーザー光を生成する。２は前記レーザーダイオード１から出射されたレーザー光が入射されるＹＶＯ４結晶であり、波長が１０６４ｎｍのレーザー光を励起するように構成されている。
【００１０】
３は前記ＹＶＯ４結晶２にて波長が変換されたレーザー光が入射されるＫＴＰ結晶であり、波長を１／２波長である５３２ｎｍ(緑色)のレーザー光に変換するように構成されている。４は前記ＫＴＰ結晶３から出力される緑色のレーザー光の出力光路内に設けられているフィルターであり、不要な波長のレーザー光を遮断し、緑色のレーザー光のみを出力させる作用を成すものである。
【００１１】
５は前記レーザーダイオード１、ＹＶＯ４結晶２及びＫＴＰ結晶３の近傍に設けられているペルチェ素子であり、前記レーザーダイオード１、ＹＶＯ４結晶２及びＫＴＰ結晶の温度を一定にする作用を成すものである。
【００１２】
ペルチェ素子を使用しない場合において、変換効率が低い温度にて使用すると、変換されたレーザー光の出力レベルが小さくなるので、レーザー出力を増大させるために大きな駆動電流をレーザーダイオード１に供給する動作が行われる。定格以上の大電流がレーザーダイオード１に供給されるとレーザー結晶が損傷し、寿命が短くなるという問題があるため、電流制限回路が一般に設けられている。
【００１３】
電流制限回路を設けた場合、確かにレーザーダイオード１が損傷し、寿命が短くなるという問題は解決することが出来るものの電流制限動作が行われている間、即ち安定した動作を行うことが出来る状態になるまでの間はレーザー光が出射されないという問題がある。図３は温度と光出力との関係を示す特性図であり、実線で示す狭い温度の範囲でのみ安定したレーザー光を発生させることが可能である。
【００１４】
また、レーザーダイオード１、ＹＶＯ４結晶２及びＫＴＰ結晶３等はレーザー光発生装置を構成するケース内に配置されるが、所定光量のレーザー光を生成させる場合におけるケースの温度とレーザーダイオード１に供給される駆動電流との関係は図４に示す特性図のようになる。
【００１５】
図４に示す特性図より明らかなようにケースの温度が２０℃〜３０℃の範囲にあるとき、レーザーダイオード１に供給される駆動電流の大きさを最も小さくすることが出来る。そして、図３に示した特性図からも明らかなようにケースの温度を２０℃〜３０℃になるように制御することによりレーザー光の出射動作を速やかに行うことが出来るとともに安定したレーザー光の発生動作を行うことが出来る。
【００１６】
前述した動作を行うために前述したペルチェ素子５を使用して前記レーザーダイオード１、ＹＶＯ４結晶２及びＫＴＰ結晶の温度を一定にする動作が行われているが、装置の小型化が出来ないだけでなく高価になるという問題がある。
【００１７】
本発明は、斯かる問題を解決することが出来るレーザー光発生装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、第１波長のレーザー光を生成するレーザーダイオードから生成される第１波長のレーザー光が入射されるとともに該レーザー光の波長を第２波長のレーザー光に変換する第１波長変換素子と、該第１波長変換素子にて変換された第２波長のレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を第３波長のレーザー光である出力用レーザー光に変換する第２波長変換素子と、該第２波長変換素子にて波長変換された出力用レーザー光の出力
光路内に配置されているとともに該出力用レーザー光以外の不要レーザー光を遮断するフィルターを備え、前記レーザーダイオードに駆動電流を供給するレーザーダイオード駆動回路を前記第１波長変換素子及び第２波長変換素子の近傍に設け、該駆動回路から発生する熱を前記第１波長変換素子及び第２波長変換素子に伝達するように構成されている。
【００１９】
また、本発明は、第１波長変換素子をＮｄ：ＹＶＯ４結晶にて構成し、第２波長変換素子をＫＴＰ結晶にて構成したことを特徴とするものである。
【００２０】
そして、本発明は、第２波長変換素子にて波長変換された出力用レーザー光が照射される位置にレーザー光の強度を検出するモニター用受光素子を設けたことを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明は、第２波長変換素子の出射側に設けられているフィルターを出力用レーザー光の光軸に対して傾斜させて配置し、該フィルターにて出力用レーザー光の一部を反射させてモニター用受光素子に導くようにしたことを特徴とするものである。
【００２２】
そして、本発明は、レーザーダイオードと波長変換素子との間に回折格子を設け、該回折格子を共振器として動作させることによって第１波長であるレーザー光の波長を安定化したことを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明は、第１波長のレーザー光を生成するレーザーダイオードと、該レーザーダイオードから生成される第１波長のレーザー光が入射されるとともに該レーザー光の波長を第２波長のレーザー光に変換する波長変換素子と、該波長変換素子にて変換された出力用レーザー光の出力光路内に配置されているとともに該出力用レーザー光以外の不要レーザー光を遮断するフィルターを備え、前記レーザーダイオードに駆動電流を供給するレーザーダイオード駆動回路を前記波長変換素子の近傍に設け、該駆動回路から発生する熱を前記波長変換素子に伝達するように構成されている。
【００２４】
そして、本発明は、波長変換素子をＰＰＬＮまたはＰＰＫＴＰにて構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のレーザー光発生装置は、第１波長のレーザー光を生成するレーザーダイオードから生成される第１波長のレーザー光が入射されるとともに該レーザー光の波長を第２波長のレーザー光に変換する第１波長変換素子と、該第１波長変換素子にて変換された第２波長のレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を第３波長のレーザー光である出力用レーザー光に変換する第２波長変換素子と、該第２波長変換素子にて波長変換された出力用レーザー光の出力光路内に配置されているとともに該出力用レーザー光以外の不要レーザー光を遮断するフィルターを備え、前記レーザーダイオードに駆動電流を供給するレーザーダイオード駆動回路を前記第１波長変換素子及び第２波長変換素子の近傍に設け、該駆動回路から発生する熱を前記第１波長変換素子及び第２波長変換素子に伝達するようにしたので、第１波長変換素子及び第２波長変換素子の温度を所望の温度、例えば波長変換動作を正確に行うことが出来る温度に速やかに上昇させることが出来、その結果レーザー光発生装置から所望の波長のレーザー光を速やかに発生させることが出来る。
【００２６】
また、本発明のレーザー光発生装置は、レーザーダイオードと波長変換素子との間の光路内に回折格子を設け、該回折格子を共振器として動作させることによって第１波長であるレーザー光の波長を安定化させるようにしたので、波長変換素子の変換効率を高めることが出来、その結果消費電力の削減を行うことが出来る。
【実施例】
【００２７】
図１は本発明のレーザー光発生装置の一実施例を示す側面図である。同図において、６はＡＩＧａＡｓ結晶よりなるレーザーダイオードであり、第１波長である波長が８０８ｎｍのレーザー光を生成する。７は前記レーザーダイオード６から生成される第１波長のレーザー光が入射される位置に設けられている回折格子であり、ＶＨＧ(Volume Holographic Grating)やＶＢＧ(Volume Bragg Grating)と呼ばれる素子にて構成されている。斯かるＶＨＧ素子は内部に光学的な溝が周期的に刻まれており、所定の波長、即ち本実施例では前記レーザーダイオード６から生成されるレーザー光の波長である８０８ｎｍの波長のレーザー光が発振するように設定されている。
【００２８】
前述したＶＨＧ素子に入射されたレーザー光は、該ＶＨＧ素子内に周期的に刻まれている溝と前記レーザーダイオード６を構成する素子片の端面との間を往復移動することによって発振する動作を行うことになるが、斯かる発振動作は周知であり、その説明は省略する。前記レーザーダイオード６と回折格子７であるＶＨＧ素子との協働による発振動作を行うことによってレーザーダイオード６から生成される波長が８０８ｎｍのレーザー光の波長を第１波長に固定安定化する動作が行われる。
【００２９】
８は前記回折格子７にて固定化された第１波長のレーザー光が入射されるＹＶＯ４結晶であり、第２波長である波長が１０６４ｎｍのレーザー光を励起するように構成されている。
【００３０】
９は前記ＹＶＯ４結晶８にて波長が変換されたレーザー光が入射されるＫＴＰ結晶であり、波長を１／２波長である５３２ｎｍ(緑色)の第３波長のレーザー光に変換するように構成されている。１０は前記ＫＴＰ結晶９から出力される緑色のレーザー光の出力光路内に設けられているフィルターであり、不要な波長のレーザー光を遮断し、緑色のレーザー光のみを出力させる作用を成すものである。
【００３１】
前記回折格子７を備えていない従来のレーザー光発生装置の場合、レーザーダイオード６から生成出射されるレーザー光の第１波長は、８０８ｎｍ±１０ｎｍの範囲にて変化し、且つ温度特性も０．３ｎｍ／℃変化するという特性がある。
【００３２】
斯かる従来のレーザー光発生装置と比較して、回折格子７を備えた本発明のレーザー光発生装置の場合、レーザーダイオード６から生成出射されるレーザー光の第１波長は、８０８ｎｍ±１ｎｍの範囲にて変化するという優れた特性を得ることが出来る。また、本発明のレーザー光発生装置は、温度特性も０．０１ｎｍ／℃変化するという極僅かな変化に抑えることが出来るという利点がある。
【００３３】
１１はレーザー光発生装置を構成する基台であり、複数の電極端子１２が固定されている。１３は前記基台１１に固定されている固定基板であり、前記レーザーダイオード６が固定されているレーザー用固定基板１４が固定されているとともに前記回折格子７が固定されている。
【００３４】
１５は前記固定基板１３に固定されている波長変換素子用固定基板であり、前記ＹＶＯ４結晶８及びＫＴＰ結晶９が図示したように固定配置されている。１６は前記レーザーダイオード６に駆動電流を供給するべく該レーザーダイオード６とリード線(図示せず)にて接続されているレーザーダイオード駆動回路であり、前記波長変換素子用固定基板１５内に配置されている。即ち、前記レーザーダイオード駆動回路１６から発生する熱が波長変換素子であるＹＶＯ４結晶８及びＫＴＰ結晶９に伝達されるように構成されている。
【００３５】
１７は前記基台１１に固定されているとともに前記レーザーダイオード６、回折格子７
、ＹＶＯ４結晶８、ＫＴＰ結晶９等を覆うカバーであり、出力用レーザー光が照射される位置に前記フィルター１０が設けられている。斯かる構成によれば前記ＫＴＰ結晶９にて第３波長に変換された出力用レーザー光は、前記フィルター１０を通して矢印Ａ方向へ出射されることになる。
【００３６】
前記フィルター１０は図示したように傾斜させて設けられているとともにその入射面１０ａには出力用レーザー光の一部を反射させる反射膜が形成されている。１８は前記基板１１に固定されているモニター用受光素子であり、前記フィルター１０の入射面１０ａから反射された出力用レーザー光がカバー１７に設けられている反射部１７ａにて反射された後に照射される位置に配置されている。
【００３７】
斯かる構成において、レーザー光発生装置の外部に設けられているレーザーダイオード駆動制御回路から出力される制御信号が電極端子１２を通してレーザーダイオード駆動回路１６に供給され、該レーザーダイオード駆動回路１６からレーザーダイオード６に対して駆動電流が供給される。
【００３８】
斯かる駆動電流が前記レーザーダイオード６に供給されると該レーザーダイオード６から第１波長、即ち波長が８０８ｎｍのレーザー光が生成される。このようにして生成されたレーザー光は、回折格子７に対して照射され、該回折格子７に形成されている溝とレーザーダイオード６を構成する素子片の端面との間を往復移動する動作、即ち発振動作が行われることになる。その結果、レーザーダイオード６から生成されるレーザー光の波長を第１波長である８０８ｎｍに固定安定化することが出来る。
【００３９】
このようにして安定化された第１波長のレーザー光は、ＹＶＯ４結晶８に入射され、第２波長である波長が１０６４ｎｍのレーザー光に変換された後ＫＴＰ結晶９に入射されることになる。その結果、第２波長である波長が１０６４ｎｍのレーザー光は、ＫＴＰ結晶９にて１／２波長である５３２ｎｍ(緑色)の第３波長のレーザー光に変換され、出力用レーザー光として出射されることになる。
【００４０】
前記ＫＴＰ結晶９から出力用レーザー光として出射されたレーザー光はフィルター１０を通して外部に出射されるとともにその一部は、該フィルター１０の入射面１０ａ及びカバー１７に設けられている反射部１７ａにて反射されてモニター用受光素子１８に照射される。従って、前記モニター用受光素子１８によって出力用レーザー光の出力レベルをモニターすることが出来るので、該モニター用受光素子１８から得られるモニター信号を外部に設けられているレーザーダイオード駆動制御回路に対して帰還させることによってレーザーダイオード６から生成されるレーザー光の出力を所望のレベルになるように制御する動作、所謂自動出力制御動作を行うことが出来る。
【００４１】
前述したように本実施例におけるレーザー光の発生動作は行われるが、レーザー光を発生させるために電源供給動作が行われるとレーザーダイオード駆動回路１６から発生する熱が波長変換素子であるＹＶＯ４結晶８及びＫＴＰ結晶９に伝達されるので、該ＹＶＯ４結晶８及びＫＴＰ結晶９の温度を波長変換動作を行うために適した温度に速やかに上昇させることが出来る。その結果、入力されるレーザー光に対する波長変換動作を速やかに開始させることが出来、レーザー光発生装置として所望波長のレーザー光を短時間の間に発生させることが可能となる。
【００４２】
前述した実施例では、レーザーダイオード６として波長が８０８ｎｍのレーザー光を生成するレーザーダイオードを使用したが、レーザーダイオード６として波長が１０６４ｎｍのレーザー光を生成するレーザーダイオードを使用することも出来る。斯かる場合には、レーザーダイオード６から生成されるレーザー光が第１波長である１０６４ｎｍのレー
ザー光であるため、波長変換素子として第２波長である５３２ｎｍ(緑色)に変換するＰＰＬＮ(Periodically-Poled Lithium Niobate)結晶又はＰＰＫＴＰ(Periodically-Poled KTiOP4)結晶を使用することが出来る。
【００４３】
尚、本実施例では、波長変換素子としてＹＶＯ４結晶、ＫＴＰ結晶、ＰＰＬＮ結晶及びＰＰＫＴＰ結晶を使用したが、他の結晶素子を使用することは出来る。また、緑色のレーザー光を得るために波長が８０８ｎｍのレーザーダイオードや波長が１０６４ｎｍのレーザーダイオードを使用したが、その波長は限定されるものではない。
【００４４】
そして、本実施例では、出力用レーザー光の波長を緑色である５３２ｎｍのレーザー光を得る場合について説明したが、他の波長のレーザー光を得るように構成することも出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のレーザー光発生装置の一実施例を示す側面図である。
【図２】従来のレーザー光発生装置の一実施例を示す概略図である。
【図３】本発明のレーザー光発生装置を説明するための特性図である。
【図４】本発明のレーザー光発生装置を説明するための特性図である。
【符号の説明】
【００４６】
６      レーザーダイオード
７      回折格子
８      ＹＶＯ４結晶
９      ＫＴＰ結晶
１０    フィルター
１１    基台
１３    固定基板
１５    波長変換素子用固定基板
１６    レーザーダイオード駆動回路
１７    カバー
１８    モニター用受光素子
【図１】
2008292784.tif 000003
【図２】
2008292784.tif 000004
【図３】
2008292784.tif 000005
【図４】
2008292784.tif 000006