(57)【要約】【課題】ビームシフトによる強度変動の影響を受けず長期にわたり安定化させるための半導体レーザのレーザ光出力方法および装置を提供する。【解決手段】複数の波長のレ−ザ光を発振する半導体レーザから所定波長のレ−ザ光を取り出し，次いで、所定波長のレーザ光の一部を反射させ半導体レーザに光学的フィードバックするレーザ光出力方法において、光学的フィードバックするレーザ光の面積が反射前の所定波長のレーザ光の面積と異なるようにレーザ光の一部を反射させることを特徴とする半導体レーザのレーザ光出力方法、及び前記半導体レーザのレーザ光出力方法に伴う半導体レーザのレーザ光出力装置。【選択図】            図１
2004228546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の波長のレ−ザ光を発振する半導体レーザから所定波長のレ−ザ光を取り出し，次いで、所定波長のレーザ光の一部を反射させ半導体レーザに光学的フィードバックするレーザ光出力方法において、光学的フィードバックするレーザ光の面積が反射前の所定波長のレーザ光の面積と異なるようにレーザ光の一部を反射させることを特徴とする半導体レーザのレーザ光出力方法。
【請求項２】
光学的フィードバックするレーザ光の面積が、反射前の所定波長のレーザ光の面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザのレーザ光出力方法。
【請求項３】
光学的フィードバックするレーザ光の面積が、反射前の所定波長のレーザ光の面積の２．２５〜１００倍であることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザのレーザ光出力方法。
【請求項４】
凹面状もしくは凸面状のレンズを用いて、所定波長のレーザ光の一部を反射させ半導体レーザに光学的フィードバックすることを特徴とする請求項１ないし３に記載の半導体レーザのレーザ光出力方法。
【請求項５】
複数の波長のレーザ光を発振する半導体レーザと、該半導体レーザから発振されたレーザ光を平行光とするための平行光化手段と、該平行光化手段により平行光化されたレーザ光のうち所定波長のみを透過させる波長選択手段と、該波長選択手段により透過された所定波長の一部を反射させ半導体レーザに光学的フィードバックをかけるための反射手段とを備え、該反射手段は、光学的フィードバックするレーザ光の面積が反射前の所定波長のレーザ光の面積と異なるように反射させる手段を有していることを特徴とする半導体レーザのレーザ光出力装置。
【請求項６】
さらに、反射増幅後の光の強度を測定する強度測定手段と、該強度測定手段により得られた光強度をもとに前記反射手段における反射角度を調製する反射角度調製手段とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザのレーザ光出力装置。
【請求項７】
さらに、前記強度測定手段により得られた光強度をもとに前記波長選択手段における角度を調製する角度調製手段とを備えていることを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザのレーザ光出力装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体レーザのレーザ光出力装置を用いてレーザ光出力を行い、さらに、波長選択手段における角度を調製する角度調製手段であら調整を、反射手段における反射角度を調製する反射角度調製手段で微調整を、各々行うことにより、反射増幅状態の修正を行うことを特徴とする半導体レーザのレーザ光出力方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体レーザでのレーザ光出力方法、特に極狭幅の波長で高出力のレーザ光を出力する半導体レーザのレーザ光出力方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光現象、吸光現象などに基づく光の発生・増減を利用して分光分析を行なう際にレ−ザが利用される。この分光分析は、ｐｍオーダーの波長の違いでも分析精度に大きな影響を及ぼし、高い精度が要求される。これはレーザを光源とした場合でも同様であり、レーザの波長・強度を初めとして各種のパラメータの安定性向上が求められている。
【０００３】
このような中で、極めて狭いライン幅を有し、且つ高出力の光を出力する安価な小型レーザとして半導体レーザが広く利用されている。特に近年は低波長（青色）領域においても高出力発振が可能なレーザの開発も進み、例えば青色半導体レーザ等がある。しかし、この半導体レーザから出力されるレーザ光の出力波長はｐｍ（ピコメートル：１０−１２ｍ）オーダーでは単一でなく、半導体のサイズと振動数により定まる間隔の波長が複数出るため、複数の波長の中から取り出す目的波長の出力強度は小さくなり、半導体レーザ全出力の２０％を定常的に超えることは難しい。
【０００４】
例えば、上記青色半導体レーザはライン幅の極めて小さい（１ｐｍ以下）発振線が３５ｐｍ前後を最小単位とした波長間隔で５−２０本程度の本数で林立している状態であり、適切な分解能を持つ分光器やエタロンなどの分光手段を用いることにより目的とする１本のライン（波長）を取り出す事が可能となる。しかし、目的とする波長が占める割合は大きい場合で約２０％程度であり、ほとんどの場合には１０％以下である。
【０００５】
上記問題を解決するため、定常的に目的とする波長での強度を確保する方法として「反射増幅法」がある。これはレ−ザに特定波長の光のみを帰還させる、すなわち光学的フィ−ドバックをかけることによりレ−ザ光の中の目的波長のみを増幅させ、強度をアップさせる方法である。この反射増幅法に関して、例えば、半導体レーザと波長選択素子と半導体レーザに光学的フィードバックをかけるための反射手段とを備え、半導体レーザの発振波長が波長変換素子の波長許容度内に安定化されている安定化光源を開示した文献がある（例えば、特許文献１参照）。また、例えば、半導体光増幅器から出射した光を波長選択した上で半導体光増幅器に戻すことにより、発光波長を所望値に制御するようにした半導体発光装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
上記反射増幅法以外の方法としては、強度向上を目的とした複数本ビームの合成や、ビーム整形の為の各種光学部品配置等がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２１３６８６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平１０−１９０１０５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記いずれの技術についても一時的或いは短期的な効果はあるものの、長時間にわたる強度の維持が困難であるという問題がある。すなわち、周囲温度の微妙な変化や長期の発振に伴う半導体レーザの経時的な劣化を起因とした熱的な変動や、フィードバックを行う為の各種光学部品の僅かなズレによる物理的な変動等に起因するビームシフト（光軸ずれ）が発現し、増幅状態の悪化による強度低下が起こる。
【００１０】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、所定の波長を反射増幅した状態のレーザ光について、ビームシフトによる強度変動の影響を受けず長期にわたり安定化させるための半導体レーザのレーザ光出力方法および装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討した結果、以下のような知見を得た。すなわち、光学的フィ−ドバックするレ−ザ光の面積（レ−ザ光の進行方向と直交する方向でのレ−ザ光の断面積）が反射前の所定波長のレ−ザ光の面積と異なるように反射させることにより、半導体レ−ザから発振されたレーザ光に対して光学的フィ−ドバックするレ−ザ光のずれの影響が極めて小さくなり、増幅状態の悪化（＝強度低下）や強度変動の影響を受けにくいことを見出した。
【００１２】
また、反射増幅後の光の強度を測定し、得られた光強度をもとに光学的フィ−ドバックの際の反射角度等を調製することにより、長期にわたり反射増幅状態を維持することが可能となることを見出した。
【００１３】
本発明は、上記のような知見に基づいてなされたものであり、以下のような構成を有する。
【００１４】
［１］複数の波長のレ−ザ光を発振する半導体レーザから所定波長のレ−ザ光を取り出し，次いで、所定波長のレーザ光の一部を反射させ半導体レーザに光学的フィードバックするレーザ光出力方法において、光学的フィードバックするレーザ光の面積が反射前の所定波長のレーザ光の面積と異なるようにレーザ光の一部を反射させることを特徴とする半導体レーザのレーザ光出力方法。
【００１５】
［２］上記［１］において、光学的フィードバックするレーザ光の面積が、反射前の所定波長のレーザ光の面積より大きいことを特徴とする半導体レーザのレーザ光出力方法。
【００１６】
［３］上記［１］において、光学的フィードバックするレーザ光の面積が、反射前の所定波長のレーザ光の面積の２．２５〜１００倍であることを特徴とする半導体レーザのレーザ光出力方法。
【００１７】
［４］上記［１］〜［３］において、凹面状もしくは凸面状のレンズを用いて、所定波長のレーザ光の一部を反射させ半導体レーザに光学的フィードバックすることを特徴とする半導体レーザのレーザ光出力方法。
【００１８】
［５］複数の波長のレーザ光を発振する半導体レーザと、該半導体レーザから発振されたレーザ光を平行光とするための平行光化手段と、該平行光化手段により平行光化されたレーザ光のうち所定波長のみを透過させる波長選択手段と、該波長選択手段により透過された所定波長の一部を反射させ半導体レーザに光学的フィードバックをかけるための反射手段とを備え、該反射手段は、光学的フィードバックするレーザ光の面積が反射前の所定波長のレーザ光の面積と異なるように反射させる手段を有していることを特徴とする半導体レーザのレーザ光出力装置。
【００１９】
［６］上記［５］において、さらに、反射増幅後の光の強度を測定する強度測定手段と、該強度測定手段により得られた光強度をもとに前記反射手段における反射角度を調製する反射角度調製手段とを備えていることを特徴とする半導体レーザのレーザ光出力装置。
【００２０】
［７］上記［６］において、さらに、前記強度測定手段により得られた光強度をもとに前記波長選択手段における角度を調製する角度調製手段とを備えていることを特徴とする半導体レーザのレーザ光出力装置。
【００２１】
［８］上記［７］に記載の半導体レーザのレーザ光出力装置を用いてレーザ光出力を行い、さらに、波長選択手段における角度を調製する角度調製手段であら調整を、反射手段における反射角度を調製する反射角度調製手段で微調整を、各々行うことにより、反射増幅状態の修正を行うことを特徴とする半導体レーザのレーザ光出力方法。
【００２２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の半導体レーザのレーザ光出力装置について具体的に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の半導体レーザにおけるレーザ光出力装置の一実施形態を示す説明図である。図１に示すように、このレーザ光出力装置は、レーザ光を発振する半導体レーザ１、この半導体レーザ１により発振されたレーザ光を平行光とする光学部品２、この光学部品２により平行光化されたレーザ光から目的波長のみを取り出すエタロン３、このエタロン３により取り出された目的波長の一部を反射させ半導体レーザに光学的フィードバックする光学部品４とを備えている。
【００２４】
前記半導体レーザ１は青色半導体レーザをメーカー推奨の標準ドライバ（半導体レーザの駆動電流供給及び温度制御機能を有する）で発振させたものであって、トータルでは３０ｍＷ程度の出力を持つものを用いることができる。
【００２５】
前記光学部品２は半導体レーザより発振させたビームをコリメート（平行光化）する為のレンズであり、要求されるレンズ透過後の強度やビーム径に合わせて適切な大きさ、形状のものを配置する。例えば、図１では、利用した素子のビーム拡がり角が大きい事、またレンズ透過後のビーム径を数ｍｍ程度以内にする必要性から、非球面レンズを用いて効率の良いコリメートを行い、レンズ透過後のビームはおよそ２ｍｍ×３ｍｍ程度の楕円形状であった。また、その後にエタロン板等の波長選択治具を配置する必要性を考慮すると、透過効率を上げる為にはレンズ透過後のビームは可能な限り平行である事が望ましい。
【００２６】
前記エタロン３は、半導体レーザ１から発振された複数の波長のレーザ光から極めて高い分解能（透過プロファイルの半値幅で１０ｐｍ程度）で目的波長のみを取り出すことができる機能を有するものであればよく、通常使用されているものが用いられる。
【００２７】
前記光学部品４は、エタロン３により取り出された目的波長の一部を光学的フィードバックするに際し、光学的フィードバックするレーザ光の面積（レーザ光の進行方向と直交する方向でのレーザ光の断面積）が反射前の所定波長のレーザ光の面積と異なるような構造となっている。この光学部品４としては、最終的に用いるレーザが透過後のビームである事から吸収が少ない材質が好ましい。波長領域にもよるが、光学部品用に一般的に利用されているガラス・石英などを用いることができる。また、入手の容易さや形状・焦点距離に基づくビーム整形手段の多様性から、凹面もしくは凸面のレンズを用いるのが簡便且つ適切である。特にレンズ透過後のビーム形状を整える容易さからは、平凸・平凹・両凸・両凹タイプのレンズなどが好ましい。図１では平凹レンズを用い、レンズを配置することで低下した平行度を再コリメートする目的で直後に同じ焦点距離を持つ光学部品６を配置した。また、更に透過率を向上させるには、光学部品の表面に波長に応じたコーティングを施す手段も考えられる。しかし、コーティング材が干渉縞などを発生させ、光密度のムラに起因した出力安定性の悪化に繋がる危険性もある事から、特に必要な場合を除いてコーティングは不要である。
【００２８】
そして、光学的フィードバックするレーザ光の中心位置は、可能な限り反射前のレーザ光の中心位置と一致させ、光軸のずれがいずれの方向に発現した場合でもこれを緩和出来る様な状態が望ましく、中心位置及び光軸を調整可能とする構成が好ましい。
【００２９】
また、上記半導体レーザ１、光学部品２、エタロン３、光学部品４の光学部品の性能と各部品間の距離（＝配置）は、最適な条件範囲内となるように組み合わせる必要がある。すなわち、反射ビームの拡がり角に対して例えば半導体レーザ光源１と反射用光学部品４の距離が大き過ぎると、目的波長を増幅させるのに必要な光量が半導体レーザ１の位置で確保出来なくなる。逆に反射ビームの拡がり角が小さ過ぎる場合には、本発明の効果が希薄になる。しかし、前者の問題に対しては、例えば反射用光学部品の反射用端面に適切なコーティングを施して反射光自身の強度を増加させる等の対策も考えられる事から、要求される機能を鑑み、システム全体のバランスを考慮した上で設計する必要がある。
【００３０】
次に図１に基づいて、本発明の半導体レーザのレーザ光出力方法を述べる。
半導体レーザ１より発振したレーザ光は光学部品２で平行光となり、エタロン３に入射する。エタロン３は、目的の波長に応じてエタロンの間隙を設計し、入射角度を微調整することによって目的波長を取り出すことができるようになっており、エタロン３に入射したレーザ光は目的波長のみ取り出されて光学部品４へと送られる。光学部品４では、取り出した目的波長の一部の光を、例えば大径化させた上で反射させて半導体レーザに戻す。以上より、半導体レーザ光における目的波長の増幅状態の（時間的な）維持が大幅に改善される。
【００３１】
以上のように、本発明の半導体レーザのレーザ光出力方法は、複数の波長のレーザ光を発振する半導体レーザから所定波長のレーザ光を取り出し，次いで、所定波長のレーザ光の一部を反射させ半導体レーザに光学的フィ−ドバックすることにより、所定波長の出力強度をアップさせる。
【００３２】
そして、本発明においては、所定波長のレーザ光の一部を反射させ半導体レーザに光学的フィードバックする際に、光学的フィードバックするレーザ光の面積が反射前の所定波長のレーザ光の面積と異なるように反射させることを特徴とする。このように光学的フィードバックするレーザ光の面積が反射前の所定波長のレーザ光の面積と異なるように反射させることにより、半導体レーザから発振されたレーザ光に対して光学的フィードバックするレーザ光のずれが解消される。
【００３３】
図２は半導体レ−ザから発振されたレーザ光に対して光学的フィードバックするレ−ザ光のずれの程度を示したものである。図２−ａに示すように、平面板を用いて反射させた場合（従来法）は、光学的フィードバックするレーザ光の形状（面積）と反射前のレーザ光の形状（面積）とが同一であるため、ビームシフト（ずれ）が起こった際にお互いのレ−ザ光どうしが重なりずらくなり、長期的な増幅状態の維持が困難である。一方、図２−ｂに示すように、凹面板を用いて反射させた場合（本発明法）は、光学的フィードバックするレーザ光の形状（面積）を反射前のレーザ光の形状（面積）より大きくしているため、従来法と同量のビームシフト（ずれ）が起こった場合でも光学的フィ−ドバックするレ−ザ光が反射前のレ−ザ光を覆ってしまい、反射前のレ−ザ光に対して光学的フィ−ドバックするレ−ザ光が重なり、反射増幅状態が維持されやすい状況となっている。
【００３４】
特に、本発明では、光学的フィードバックするレーザ光の面積が、反射前の所定波長のレーザ光の面積より大きいことが好ましい。これは、一般的にレーザの発光点は数μｍ２程度の大きさしかなく、元のビームに対して反射ビームの面積を小さくした場合、目的波長の増幅の為には発光点内に反射ビームを戻す光学調整が必要である事から、技術的な困難さを伴う為である。更に、反射ビームの径を大きくした場合に許容されるビームシフト（ずれ）と、小さくした場合に許容されるビームシフトを比較すると前者の方が大きく、発光点の大きさに依らず前者の方が有利である事は明らかである。
尚、光学的フィードバックするレーザ光の面積はある範囲の大きさであることが好ましい。その理由は、光学的フィードバックするレーザ光の面積が、反射前のレーザ光の面積に対してあまり大きくないと、緩和の効果が低下し、逆に大きすぎると光密度が足りずに増幅自体が起こらない可能性があるためである。よって、光学的フィードバックするレーザ光の面積は、反射前のレ−ザ光の面積に対して２．２５〜１００倍、より好ましくは９〜２５倍がさらに好ましい。
【００３５】
光学的フィードバックするレ−ザ光の面積が反射前のレーザ光の面積と異なるように反射させる方法については、光学的フィードバックするレーザ光の面積が反射前のレーザ光の面積と異なるように反射させる方法であれば良く、特に限定はしない。
【００３６】
図８は、本発明の半導体レーザにおけるレーザ光出力装置の他の実施形態を示す説明図である。図８において、レーザー光を発振する半導体レーザ１と、半導体レーザ１の温度を制御するペルチェ素子７と、半導体レーザ１とペルチェ素子７を組み込んだレーザ筐体８と、半導体レーザ１の駆動電流供給と温度制御を行う制御回路９と、半導体レーザ１により発振されたレ−ザ光を平行光とする光学部品２と、光学部品２により平行光化されたレーザ光から目的波長のみを取り出すエタロン板１０と、エタロン板１０の角度調整を行うエタロン制御コントローラ２０と、エタロン板１０により取り出された波長の光の一部を反射（光学的フィードバック）される反射板１１と、反射板１１を固定し角度調整を行うコントローラ１２と、反射増幅されたレーザ光の一部をサンプリングする為のサンプリングミラー１３と、サンプリングミラー１３によりサンプリングされた光を分割するハーフミラー１４とを備えている。さらに、ハーフミラー１４で分割された反射増幅後の光の強度を測定する強度モニタ１５、強度モニタ１５により測定された測定強度値をもとに必要に応じてコントローラ１２を通じて反射板１１の角度を調整パソコン１６と、ハーフミラー１４で分割された反射増幅後の光を集光する集光レンズ１７、集光レンズ１７により集光された光の波長を測定するための光ファイバ１８、波長計１９を備えている。
【００３７】
前記半導体レーザ１、前記光学部品２は、図１と同様のものを用いることができる。
【００３８】
前記制御回路９は、半導体レーザの駆動電流供給及び温度制御機能を有するものであればよく、通常使用されているものが用いられる。
【００３９】
前記エタロン板１０は、前記レーザ筐体８に対して光路上に設置され、半導体レーザ１から発振された複数の波長のレーザ光から極めて高い分解能（透過プロファイルの半値幅で１０ｐｍ程度）で目的波長のみを取り出すことができる機能を有する。特に限定はなく、通常使用されているものが用いられる。
【００４０】
前記エタロン制御コントローラ２０は、反射増幅の状態が悪化し修正が必要となるときに、前記エタロン板１０の角度の調製を行う。
【００４１】
前記反射板１１は、図１における光学部品４と同様の増幅に必要な光量が発光点に戻す機能を有していれば良い。レーザの種類や波長にも依存するが、反射率は、通常、５％程度であり、石英板等を用いることができる。
【００４２】
前記コントローラ１２は、反射増幅の状態が悪化し修正が必要となるときに、反射板の保持及び反射板の角度の調製を行う。
【００４３】
前記サンプリングミラー１３及びハーフミラー１４は、発振したレーザ光の一部を前記強度モニタ１５及び前記波長計１９に導くために、レーザ光の進行方向に対してそれぞれ４５度傾けて置かれている。そして、前記サンプリングミラー１３及びハーフミラー１４は、レーザ光の一部を分岐できる機能をもつものであればよい。
【００４４】
前記強度モニタ１５は、前記サンプリングミラー１３及びハーフミラー１４により導かれたレーザ光の強度を測定し、その測定値を出力する。前記集光レンズ１７は、光を集光する。前記光ファイバ１８は、集光された光を波長測定器に導く。前記波長計１９は集光レンズ１７により集光され光ファイバ１８により導かれたレーザ光の波長を測定する。これら前記強度モニタ１５、前記集光レンズ１７、前記光ファイバ１８、前記波長計１９は、特に限定はなく上記機能を有していれば良い。
【００４５】
前記パソコン１６は、予めシーケンスが組み込まれており、強度測定値が伝送される事により、必要に応じて前記コントローラ１２を通じて反射板１１の角度を調整する。
【００４６】
図８によれば、制御回路９により設定された強度と波長のレーザ光が半導体レーザ１より発振される。半導体レーザ１より発振されたレーザ光は、光学部品２により平行光となり、エタロン板１０により目的波長のみ取り出される。次いで、目的波長のみ取り出されたレーザ光の一部は、反射板１１により反射板表面で反射し、この光が半導体レーザ１の発光点までフィードバックされる事により目的波長のみが反射増幅された状態となる。そして、反射増幅されたレーザ光は、サンプリングミラー１３により波長及び強度測定の為に一部サンプリングされ、サンプリングされたレーザ光はさらにハーフミラー１４により分岐する。分岐した一部のレーザ光は、強度モニタ１５に導かれ、強度が測定される。強度モニタ１５により得られた強度測定値は強度信号としてパソコン１６に伝送され、パソコン１６では、予め設定されたタイミングで閾値と強度測定値が比較され、強度測定値が閾値を下回った場合には、エタロン制御コントローラ２０によりエタロン板１１の角度、及びコントローラ１２により反射板１１の角度（例えば、ビームと直交する平面におけるＸ軸・Ｙ軸に沿って角度α及びβ）を調整する事により出力が最大となるような制御を行う。一方、ハーフミラー１４により分岐した他のレーザ光は、集光レンズ１７により集光され、光ファイバ１８を通過し、波長計１９にて波長が測定される。
【００４７】
以上のように、エタロン板１１及び反射板１１の角度を制御及び調整することにより反射増幅状態の悪化は定期的に修正され、半導体レーザの出力を長期にわたり安定化することが可能となる。なお、出力が最大となるような制御を行うにあたっては、まず、エタロン制御コントローラ２０によるエタロン板１１の角度調整であら調整を行い、次いで、コントローラ１２による反射板１１の角度調整で微調整することが好ましい。
【００４８】
なお、出力と同時に出力波長も長期的に安定化させるためには、波長計１９により測定した波長のデータをもとに、目的波長と測定波長とのドリフト量を求め、ドリフト量に応じてあらかじめ求めている単位温度当たりの波長変化係数によりペルチェ素子７の温度変化分を決定し、ペルチェ素子７の温度制御を介して出力波長を安定化することができる。この場合は、上記機能をパソコン１６に組み込む事も可能である。
【００４９】
さらに、長時間の発振を行う過程において、微妙な室温の変動やレーザ光を発する素子自身の劣化などの様々な要因によって発振されるビームの位置が変化する（ビームシフトする）場合、発振当初は反射増幅に必要な光量が発光点まで戻されていても、このビームシフトの程度に伴い次第に発光点に戻される光量は減少していき、最終的には光学的フィードバックに必要な光量の閾値を下回る事により、増幅がされない状態になる事がある。このような場合には長期にわたり反射増幅状態を維持する為、ビームシフトの影響を経時的にモニタ・修正する必要があり、図８の実施形態はこの点で有効な手段である。
【００５０】
【実施例】
（実施例１）
半導体レーザとして、日亜化学（株）製のレーザダイオードを用い、図３に示すレーザ光出力装置により、複数の波長のレーザ光を発振させた。ここで、図３は半導体レーザにおけるレーザ光出力装置の他の実施形態を示すもので、５は光学的フィードバックしたレーザ光の反射光径を確認する反射光径確認手段、６はレーザ光を再平行光化するための光学部品である。なお、その他の構造は図１と同様であるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５１】
この時、図４に示すように、レーザの出力中心波長は４０３ｎｍ、複数の発振線が３５ｐｍを最小単位とした間隔で出力された。また、レーザ出力光の全波長合計の光強度は、３０ｍＷであるが、目的の波長４０３．０００ｎｍの光強度はこの１８％であり５．４ｍＷであった。次いで、半導体レーザから発振されるレーザ光を、非球面レンズを用いて平行光とした後、平行光を間隙０．２ｍｍのエタロンに通して目的波長４０３．０００ｎｍ、半値全幅０．００１ｎｍ以下の光のみを透過させた。この時の波長プロファイルを図５に示す。このときのエタロンの効率は６０％であり、従って目的波長の強度は３．２ｍＷとなった。
【００５２】
次に、エタロンを透過した光の一部を光学部品（凹面レンズ）にて反射させ、光学的フィードバックするレ−ザ光の面積が反射前のレーザ光の面積より大きくなるように角度を調整して反射光が半導体レーザへ戻るように調整した。且つ反射光ビームの中心位置は可能な限り元のビームの中心位置と一致させた。その結果、反射光径確認手段５により光学的フィードバックするレ−ザ光の面積は反射前のレーザ光の面積の９倍と２５倍であった。また。干渉縞等による反射光の強度ムラを回避する為に表面のコーティングは行わなかった。この時の反射率は約５％（透過率９５％）程度であった。なお、この時のレーザの発光点からの反射面の入射側端面までの距離はおよそ６０ｃｍとした。また、透過後のビーム形状・拡がり等については、必要があれば適切な光学部品、例えば、光学部品６の配置により修正可能とした。
【００５３】
以上より、最終的に得られた目的波長の出力強度は８．０ｍＷであった。これは反射用の光学部品として平面状の基盤（反射光の面積は維持される）を用いた以外は上記方法と同じ方法で行った比較例の結果と同じ増幅率であった。
【００５４】
図６、図７に、目的波長の増幅状態の継続性に関して、レーザ光発振開始からの経過時間とレーザ光の出力強度の関係を示す。図６は本発明の光学部品として凹面レンズを用いた場合であり、図７は比較例として光学部品として平面状のレンズを用いた場合である。なお、図６、図７において、レーザ光発振開始からの経過時間に対するレーザ光の出力強度は相対強度（レーザ発振開始時、すなわちｔ＝０の強度を１とした時の相対値に規格化したもの）で表わし、２割の強度低下（＝０．８）までを増幅状態（出力維持）の許容範囲とした。図６、図７から、比較例の平面状のレンズを用いた場合は増幅状態が１時間程度しか維持されなかったのに対して、本発明例の凹面レンズを用い、光学的フィードバックするレ−ザ光の面積を反射前のレーザ光の面積の９倍と２５倍とした場合は、増幅状態が１週間程度以上（９倍：７．５日、２５倍：８．２日）維持された。以上から、光学的フィードバックするレーザ光の面積を反射前のレーザ光面積の９倍〜２５倍とした場合は、増幅された出力の維持に関して極めて有効であることがわかる。また、図６において面積を２５倍とした場合の方が、９倍とした場合よりも規定出力を長時間維持した結果となっている。
【００５５】
（実施例２）
半導体レーザとして、日亜化学（株）製のレーザダイオードを用い、図８に示すレーザ光出力装置により、複数の波長のレーザ光を発振させた。
【００５６】
この時、実施例１と同様、図４に示すように、レーザの出力中心波長は４０３ｎｍ、複数の発振線が３５ｐｍを最小単位とした間隔で出力された。また、レーザ出力光の全波長合計の光強度は、３０ｍＷであるが、目的の波長４０３．０００ｎｍの光強度はこの１８％であり５．４ｍＷであった。次いで、半導体レーザから発振されるレーザ光を、非球面レンズを用いて平行光とした後、平行光を間隙０．２ｍｍのエタロンに通して目的波長４０３．０００ｎｍ、半値全幅０．００１ｎｍ以下の光のみを透過させた。この時の波長プロファイルを図５に示す。このときのエタロンの効率は約６０％であり、従って目的波長の強度は３．２ｍＷ程度となった。
【００５７】
次に、エタロンを透過した光の一部を、この波長に対する反射率が５％程度の石英板にて反射させ、反射光が半導体レーザへ戻るように調整した。なお、この時のレーザの発光点からの反射面の入射側端面までの距離はおよそ６０ｃｍとした。
【００５８】
以上より、反射増幅させる事により最終的に得られた目的波長の出力強度は８．０ｍＷであった。この出力の初期値に対して、閾値を８０％と設定した上で１分おきに強度モニタによる出力強度の測定を行い、計測値が６．４ｍＷを下回った場合にはコントローラを通じて反射用の石英板角度を調整する事により、反射増幅後の光強度の制御を実施した。
【００５９】
図９に、目的波長の増幅状態の継続性に関して、レーザ光発振開始からの経過時間とレーザ光の出力強度の関係を示す。なお、図９において、出力強度の経時変化は相対強度（レーザ発振開始時、すなわちｔ＝０の強度を１とした時の相対値に規格化したもの）で表わす。
【００６０】
図９から、光強度制御を行った本発明例では、増幅状態が３０．０日程度維持されており、増幅された出力の維持に関して、本発明の制御方法が極めて有効であることがわかる。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、所定波長のレーザ光を大出力でかつその強度を維持したまま長期にわたり安定して出力することが可能となる。また、本発明のレーザ装置は増幅状態が良好で、かつ、目的波長の増幅状態の（時間的な）維持が大幅に改善されるため、レーザを光源とし、長時間にわたり光強度の安定性を必要とする各種技術・装置に対して有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体レーザにおけるレーザ光出力装置の一実施形態を示す説明図である。
【図２】反射前後のレーザ光の位置関係を示す図である。
【図３】本発明の半導体レーザにおけるレーザ光出力装置の他の実施形態を示す説明図である。
【図４】エタロン透過前の波長プロファイルを示す図である。
【図５】エタロン透過後の波長プロファイルを示す図である。
【図６】レーザ光発振開始からの経過時間とレーザ光出力強度の関係を示す図である。
【図７】比較例におけるレーザ光発振開始からの経過時間とレーザ光出力強度の関係を示す図である。
【図８】本発明の半導体レーザにおけるレーザ光出力装置の他の実施形態を示す説明図である。
【図９】レーザ光発振開始からの経過時間とレーザ光出力強度の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザ
２  光学部品
３  エタロン
４  光学部品
５  反射光径確認手段
６  光学部品
７  ペルチェ素子
８  レーザ筐体
９  制御回路
１０  エタロン板
１１  反射板
１２  コントローラ
１３  サンプリングミラ−
１４  ハーフミラー
１５  強度モニタ
１６  パソコン
１７  集光レンズ
１８  光ファイバ
１９  波長計
２０  エタロン制御コントローラ
【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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