(57)【要約】【課題】波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域に、光共振器から出射する光の波長が合わない場合でも、合うように調整可能とする。【解決手段】光ファイバ３に外力を加えない状態では、半導体増幅素子１と光ファイバ３とで構成される光共振器から出射する光の波長が、波長変換素子５で変換可能な入射光の波長帯域よりも僅かに短くなるように、グレーティング部６を形成しておく。そして、ツマミ２４を回してグレーティング部６を伸張し、光共振器から出射する光の波長が波長変換素子５で変換可能な入射光の波長になるように調整する。【効果】グレーティング部６の製作時の誤差に起因する、グレーティング部６で反射される光の中心波長のバラツキがあっても、波長変換素子５で変換可能な入射光の波長帯域に光共振器から出射する光の波長が合うように調整可能となる。これにより、歩留まりを向上することが出来る。【選択図】  図１
2004165393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、グレーティング部を内部に形成した光ファイバと、前記半導体発光素子と前記光ファイバとで構成される光共振器から出射した光を入射光としその入射光の高調波光を出力する波長変換素子と、前記波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域に前記光共振器から出射する光の波長を合わせるために前記グレーティング部を長さ方向に伸張するグレーティング部伸張手段とを具備したことを特徴とする波長変換レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の波長変換レーザ装置において、前記グレーティング部伸張手段は、前記光ファイバを保持しうる第１固定部を有するベースと、そのベース上をスライドしうると共に前記光ファイバを保持しうる第２固定部を有する移動ナットと、その移動ナットに螺合しているネジ棒と、そのネジ棒を回転させる回転手段とを具備してなることを特徴とする波長変換レーザ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の波長変換レーザ装置において、前記グレーティング部伸張手段は、前記グレーティング部を挟む２カ所で前記光ファイバを保持するバー状の感温伸縮部材と、前記グレーティング部を挟む２カ所の間隔を広げるように前記感温伸縮部材を加熱する加熱手段とを具備してなることを特徴とする波長変換レーザ装置。
【請求項４】
請求項３に記載の波長変換レーザ装置において、前記感温伸縮部材は、２種類以上の異なる線膨張係数をもつ材料を張り合わせた構造であることを特徴とする波長変換レーザ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の波長変換レーザ装置において、前記グレーティング部伸張手段は、外周面に前記光ファイバのグレーティング部を含む部分を巻き付けうるリング状またはディスク状の感温伸縮部材と、前記外周長を伸ばすように前記感温伸縮部材を加熱する加熱手段とを具備してなることを特徴とする波長変換レーザ装置。
【請求項６】
請求項１に記載の波長変換レーザ装置において、前記グレーティング部伸張手段は、前記グレーティング部を挟む２カ所で前記光ファイバを保持するバー状の圧電部材と、前記グレーティング部を挟む２カ所の間隔を広げるように前記圧電部材に電圧を印加する電圧印加手段とを具備してなることを特徴とする波長変換レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長変換レーザ装置に関し、さらに詳しくは、波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域に、光共振器から出射する光の波長が合わない場合でも、合うように調整可能とした波長変換レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体発光素子とグレーティング部を内部に形成した光ファイバとで光共振器を構成したレーザモジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、感温伸縮部材の間隔を空けた２カ所でグレーティング部を挟むように光ファイバを保持し、温度によるグレーティング部の屈折率の変化を打ち消すように感温伸縮部材でグレーティング部を伸縮させて、グレーティング部で反射する光の波長を温度変化に関わらず一定に又は略一定に保つ技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
さらに、入射光の高調波光を出力する波長変換素子が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３１２０８２８号公報
【非特許文献１】
太田育生その他著「ＷＤＭシステム用光ファイバグレーティングの開発」古河電工時報，平成１１年７月，第１０４号，第６３頁〜第６８頁
【特許文献２】
特許第３２２３６４８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のレーザモジュールと、特許文献２に記載の波長変換素子とを組み合わせた波長変換レーザ装置が考えられる。
また、このような波長変換レーザ装置に、非特許文献１に記載の技術を適用し、波長変換素子への入射光の波長を温度変化に関わらず一定に維持することが考えられる。
【０００５】
しかし、波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域は例えば約０．１［ｎｍ］と狭く、一方、グレーティング部の製作時の誤差に起因する、グレーティング部で反射される光の中心波長のバラツキは、波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域より大きい。このため、波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域に、光共振器から出射する光の波長が合わないことが多々あり、歩留まりが悪い問題点がある。
そこで、本発明の目的は、波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域に、光共振器から出射する光の波長が合わない場合でも、合うように調整可能とした波長変換レーザ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、半導体発光素子と、グレーティング部を内部に形成した光ファイバと、前記半導体発光素子と前記光ファイバとで構成される光共振器から出射した光を入射光としその入射光の高調波光を出力する波長変換素子と、前記波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域に前記光共振器から出射する光の波長を合わせるために前記グレーティング部を長さ方向に伸張するグレーティング部伸張手段とを具備したことを特徴とする波長変換レーザ装置を提供する。
グレーティング部で反射される波長λ［ｍ］は、グレーティング部の実効屈折率をｎとし、グレーティングの周期をΛ［ｍ］とするとき、
λ＝２・ｎ・Λ                                    ・・・・・・（１）
である。従って、グレーティング部６を伸張することによりグレーティングの周期Λ［ｍ］を拡大させることにより、グレーティング部で反射される波長λ［ｍ］を長くすることが可能である。
そこで、上記第１の観点による波長変換レーザ装置では、波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域より光共振器から出射する光の波長が短い場合、グレーティング部を長さ方向に伸張することで光共振器から出射する光の波長を強制的に長くすることが出来るため、波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域に光共振器から出射する光の波長が合うように調整可能となる。これにより、歩留まりを向上することが出来る。
【０００７】
第２の観点では、本発明は、上記構成の波長変換レーザ装置において、前記グレーティング部伸張手段は、前記光ファイバを保持しうる第１固定部を有するベースと、そのベース上をスライドしうると共に前記光ファイバを保持しうる第２固定部を有する移動ナットと、その移動ナットに螺合しているネジ棒と、そのネジ棒を回転させる回転手段とを具備してなることを特徴とする波長変換レーザ装置を提供する。
上記第２の観点による波長変換レーザ装置では、波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域に光共振器から出射する光の波長が合わない場合、ネジ棒を回転させてグレーティング部を長さ方向に伸張することにより、光共振器から出射する光の波長を強制的に波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域に合わせることが出来る。
【０００８】
第３の観点では、本発明は、上記構成の波長変換レーザ装置において、前記グレーティング部伸張手段は、前記グレーティング部を挟む２カ所で前記光ファイバを保持するバー状の感温伸縮部材と、前記グレーティング部を挟む２カ所の間隔を広げるように前記感温伸縮部材を加熱する加熱手段とを具備してなることを特徴とする波長変換レーザ装置を提供する。
上記第３の観点による波長変換レーザ装置では、波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域に光共振器から出射する光の波長が合わない場合、加熱により感温伸縮部材を伸張させることでグレーティング部を長さ方向に伸張することにより、光共振器から出射する光の波長を強制的に波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域に合わせることが出来る。
【０００９】
第４の観点では、本発明は、上記構成の波長変換レーザ装置において、前記感温伸縮部材は、２種類以上の異なる線膨張係数をもつ材料を張り合わせた構造であることを特徴とする波長変換レーザ装置を提供する。
上記第４の観点による波長変換レーザ装置では、ステンレスと銅のような２種類以上の異なる線膨張係数をもつ材料を組み合わせて、所望の線膨張係数を得ることが出来る。
【００１０】
第５の観点では、本発明は、上記構成の波長変換レーザ装置において、前記グレーティング部伸張手段は、外周面に前記光ファイバのグレーティング部を含む部分を巻き付けうるリング状またはディスク状の感温伸縮部材と、前記外周長を伸ばすように前記感温伸縮部材を加熱する加熱手段とを具備してなることを特徴とする波長変換レーザ装置を提供する。
上記第５の観点による波長変換レーザ装置では、光ファイバに局所的な応力が加わるのを避けることが出来る。
【００１１】
第６の観点では、本発明は、上記構成の波長変換レーザ装置において、前記グレーティング部伸張手段は、前記グレーティング部を挟む２カ所で前記光ファイバを保持するバー状の圧電部材と、前記グレーティング部を挟む２カ所の間隔を広げるように前記圧電部材に電圧を印加する電圧印加手段とを具備してなることを特徴とする波長変換レーザ装置を提供する。
上記第６の観点による波長変換レーザ装置では、波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域に光共振器から出射する光の波長が合わない場合、電圧を印加して圧電部材を伸張させることでグレーティング部を長さ方向に伸張することにより、光共振器から出射する光の波長を強制的に波長変換素子で変換可能な入射光の波長帯域に合わせることが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１３】
−第１の実施形態−
波長変換レーザ装置１００は、光反射面と光出射面とこれらの面で挟まれた領域に電流を注入することにより光を発生し増幅する機能を有する半導体光増幅素子１と、半導体光増幅素子１で発生した光を集光するレンズ２と、内部にグレーティング部６を形成した光ファイバ３と、光ファイバ３から出射した光を集光するレンズ４と、入射光の第２高調波光を出力する波長変換素子５と、グレーティング部６を挟む２カ所で光ファイバ３を保持する第１固定部１４及び第２固定部１５を有するグレーティング部伸張機構２０とを備えて構成されている。
【００１４】
第１固定部１４および第２固定部１５は、接着剤または半田付けなどにより、光ファイバ３を固定的に保持している。
【００１５】
半導体増幅素子１と光ファイバ３とで光共振器が構成される。すなわち、半導体光増幅素子１を出射した光は、レンズ２で集光され、光ファイバ３の入射側端面のコア部に入射される。光ファイバ３のコア部に入射した光は、グレーティング部６で決定される波長の光が反射され、半導体光増幅素子１へ戻り、半導体光増幅素子１で増幅され、再び半導体光増幅素子１を出射し、光ファイバ３のコア部に入射する。これが繰り返されることにより、グレーティング部６で決定される波長の光が光ファイバ３の出射側端面のコア部から出射される。
光ファイバ３の出射側端面のコア部から出射された光は、レンズ４で集光され、波長変換素子５の光導波路端面へ入射され、第２高調波光に変換され、光導波路の他方の端面から出力される。
【００１６】
グレーティング部伸張機構２０は、ベース２１と、そのベース２１上をスライドしうる移動ナット２２と、その移動ナット２２に螺合しているネジ棒２３と、そのネジ棒２３を手動または工具を用いて回転させうる操作部２４とを具備している。そして、第１固定部１４はベース２１に設けてあり、第２固定部１５は移動ナット２２に設けてある。
【００１７】
操作部２４を回してネジ棒２３を回すと、移動ナット２２がベース２１上をスライドし、第１固定部１４と第２固定部１５の間隔が変わる。これにより、グレーティング部６が伸縮し、グレーティング部６で反射される光の波長すなわち光共振器から出射する光の波長が変わる。ただし、外力を加えない状態での光ファイバ３の長さより伸ばすことは出来るが、縮めることは出来ない。
【００１８】
そこで、光ファイバ３に外力を加えない状態では、波長変換素子５で変換可能な入射光の波長帯域よりも光共振器から出射する光の波長が僅かに短くなるようにグレーティング部６を形成しておく。そして、操作部２４を回してグレーティング部６を伸張し、光共振器から出射する光の波長が波長変換素子５で変換可能な入射光の波長になるように調整する。
【００１９】
これにより、グレーティング部６の製作時の誤差に起因する、グレーティング部６で反射される光の中心波長のバラツキがあっても、波長変換素子５で変換可能な入射光の波長帯域に光共振器から出射する光の波長が合うように調整可能となる。これにより、歩留まりを向上することが出来る。
【００２０】
−第２の実施形態−
図２に示す波長変換レーザ装置２００は、第１の実施形態に係る波長変換レーザ装置１００におけるグレーティング部伸張機構２０の代わりに、感温伸縮部材１１と加熱器３１とを用いた構成である。
【００２１】
第１固定部１４および第２固定部１５は、感温伸縮部材１１に設けてあり、接着剤または半田付けなどにより光ファイバ３を固定的に保持している。
【００２２】
感温伸縮部材１１は、例えばＡＢＳ樹脂，ＰＰＳ樹脂，ＰＢＴ樹脂，液晶ポリマー，エポキシ樹脂など又はこれに添加物を添加して所望の線膨張係数に調整したプラスチック材料製である。
加熱器３１は、温度制御されたヒータである。
【００２３】
光ファイバ３に外力を加えない状態では、波長変換素子５で変換可能な入射光の波長帯域よりも光共振器から出射する光の波長が僅かに短くなるようにグレーティング部６を形成しておく。そして、加熱器３１により感温伸縮部材１１を加熱する。すると、感温伸縮部材１１が伸び、第１固定部１４と第２固定部１５の間隔が広がるため、グレーティング部６が伸張される。これにより、光共振器から出射する光の波長が、波長変換素子５で変換可能な入射光の波長になるように調整できる。
【００２４】
−第３の実施形態−
図３に示す波長変換レーザ装置３００は、第２の実施形態に係る波長変換レーザ装置２００における感温伸縮部材１１の代わりに、２種類の異なる線膨張係数をもつ材料１６，１７を張り合わせて所望の線膨張係数になるように調整した構造の感温伸縮部材１２を用いた構成である。
【００２５】
感温伸縮部材１２では、光ファイバ３に近い材料１６の線膨張係数よりも光ファイバ３から遠い材料１７の線膨張係数が小さいように材料を選ぶ。たとえば、材料１６に銅、材料１７にステンレス鋼を用いたバイメタル構造とする。または、材料１６にアルミニウム、材料１７にステンレス鋼を用いたバイメタル構造とする。
【００２６】
波長変換レーザ装置３００でも、第２の実施形態に係る波長変換レーザ装置２００と同様に、光共振器から出射する光の波長が、波長変換素子５で変換可能な入射光の波長になるように調整できる。
【００２７】
−第４の実施形態−
図４に示す波長変換レーザ装置４００は、第２の実施形態に係る波長変換レーザ装置２００におけるバー状の感温伸縮部材１１と加熱器３１の代わりに、リング状の感温伸縮部材１３とそのリング内に設けた加熱器３２を用い、その感温伸縮部材１３の外周面に光ファイバ３のグレーティング部６を含む部分を巻き付けた構成である。なお、感温伸縮部材１３をディスク状とし、そのディスク面に合わせるように加熱器を設けてもよい。
【００２８】
感温伸縮部材１３には、第２の実施形態で示したプラスチック材料を用いることが出来る。
【００２９】
加熱器３２で加熱すると、感温伸縮部材１３の外周長が伸張する。すると、光ファイバ３のグレーティング部６を含む部分も伸張する。これにより、光共振器から出射する光の波長が、波長変換素子５で変換可能な入射光の波長になるように調整できる。
【００３０】
−第５の実施形態−
図５に示す波長変換レーザ装置５００は、第２の実施形態に係る波長変換レーザ装置２００における感温伸縮部材１１と加熱器３１の代わりに、バー状の圧電部材（ピエゾ素子）４１とその圧電部材４１を伸張させるように電圧を印加する電圧印加装置４２を用いた構成である。
【００３１】
電圧印加装置４２で圧電部材４１に電圧を印加すると、逆圧電効果の縦効果により、圧電部材４１が電圧印加方向に伸張する。すると、光ファイバ３のグレーティング部６を含む部分も伸張する。これにより、光共振器から出射する光の波長が、波長変換素子５で変換可能な入射光の波長になるように調整できる。
【００３２】
−第６の実施形態−
図６に示す波長変換レーザ装置６００は、第５の実施形態に係る波長変換レーザ装置５００と基本的に同じであるが、逆圧電効果の横効果により、圧電部材４１を電圧印加方向と直交する方向に伸張させている。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の波長変換レーザ装置によれば、グレーティング部の製作時の誤差に起因する、グレーティング部で反射される光の中心波長のバラツキがあっても、グレーティング部を長さ方向に伸張することで光共振器から出射する光の波長を強制的に長くすることが出来るため、光共振器から出射する光の波長が波長変換素子５で変換可能な入射光の波長になるように調整できる。これにより、歩留まりを向上することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る波長変換レーザ装置を示す構成説明図である。
【図２】第２の実施形態に係る波長変換レーザ装置を示す構成説明図である。
【図３】第３の実施形態に係る波長変換レーザ装置を示す構成説明図である。
【図４】第４の実施形態に係る波長変換レーザ装置を示す構成説明図である。
【図５】第５の実施形態に係る波長変換レーザ装置を示す構成説明図である。
【図６】第６の実施形態に係る波長変換レーザ装置を示す構成説明図である。
【符号の説明】
１                    半導体光増幅素子
２，４                レンズ
３                    光ファイバ
５                    波長変換素子
６                    グレーティング部
１１，１２，１３      感温伸縮部材
３１，３２            加熱器
２０                  グレーティング部伸張機構
２１                  ベース
２２                  移動ナット
２３                  ネジ棒
２４                  操作部
４１                  圧電部材
４２                  電圧印加装置
１００〜６００        波長変換レーザ装置
【図１】
2004165393.tif 000003
【図２】
2004165393.tif 000004
【図３】
2004165393.tif 000005
【図４】
2004165393.tif 000006
【図５】
2004165393.tif 000007
【図６】
2004165393.tif 000008