(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオード電流の大きさに応じて、使用可能領域とされる外部共振器モード・ホップが生じる領域と使用不可能領域とされるレーザチップによるモード・ホップが生じる領域とを有する、光源光ビームを出射する外部共振器型レーザ光源と、
前記光源光ビームを検出用光ビームと出力用光ビームとに分離して、前記検出用の光ビームの波長に応じた波長信号を検出する波長検出器と、
前記波長信号の所定時間ごとの変化量と予め定める所定量との大小判定によって、前記外部共振器モード・ホップと前記レーザチップによるモード・ホップとを検出するモード遷移検出器と、
前記モード遷移検出器からの出力に応じて前記ダイオード電流の大きさを制御する光強度制御器と、
を備え、
前記波長検出器は、
表面と裏面とがウエッジ角を有して、前記表面と前記裏面とが交わる仮想点を原点とし、前記原点からの距離に比例して前記表面と前記裏面との間の厚さが変化するガラス板で形成され、前記検出用光ビームの光路長を前記ガラス板の前記厚さに応じて変化させるオプティカルウェッジと、
前記オプティカルウェッジが生じさせる、前記検出用光ビームの波長に応じて変化する干渉縞の輝度を電気信号として検出する２つの受光素子と、
前記２つの受光素子の各々からの電気信号の差である差信号を前記波長信号として検出する差分演算器と、を具備し、
前記モード遷移検出器は、
前記ダイオード電流の大きさを前記所定時間ごとに順次変化させて、前記ダイオード電流に対する前記差信号から得られる演算差信号を予め記憶しておき、
前記所定時間ごとの前記演算差信号の変化量が負値であり予め定める前記所定量よりも大きい場合には、前記レーザチップによるモード・ホップが生じたと判定し、前記所定時間ごとの前記演算差信号の変化量が正値であり予め定める前記所定量よりも大きい場合には、前記外部共振器モード・ホップが生じたと判定し、
前記光強度制御器は、
前記外部共振器モード・ホップが生じる領域に留まるように前記ダイオード電流の大きさを制御する、
外部共振器型レーザ装置。
【請求項２】
レーザ光を出射するレーザ光源装置と、前記レーザ光源装置から出射されたレーザ光からホログラム記録媒体に照射する信号光を生成する空間光変調器と、前記ホログラム記録媒体に照射された参照光から発生される再生光を受光するアレイ型受光素子と、前記信号光および前記参照光をホログラム記録媒体に集光する対物レンズと、前記信号光および前記参照光とホログラム記録媒体との相対位置を特定するサーボ機構と、前記レーザ光源装置、前記空間光変調器、前記アレイ型受光素子および前記サーボ機構を制御するとともに記録データの処理をする記録再生装置コントロール部と、を備えるホログラム記録再生装置において、
前記レーザ光源装置は、
ダイオード電流の大きさに応じて、使用可能領域とされる外部共振器モード・ホップが生じる領域と使用不可能領域とされるレーザチップによるモード・ホップが生じる領域とを有する、光源光ビームを出射する外部共振器型レーザ光源と、
前記光源光ビームを検出用光ビームと出力用光ビームとに分離して、前記検出用の光ビームの波長に応じた波長信号を検出する波長検出器と、
前記波長信号の所定時間ごとの変化量と予め定める所定量との大小判定によって、前記外部共振器モード・ホップと前記レーザチップによるモード・ホップとを検出するモード遷移検出器と、
前記モード遷移検出器からの出力に応じて前記ダイオード電流の大きさを制御する光強度制御器と、
を備え、
前記波長検出器は、
表面と裏面とがウエッジ角を有して、前記表面と前記裏面とが交わる仮想点を原点とし、前記原点からの距離に比例して前記表面と前記裏面との間の厚さが変化するガラス板で形成され、前記検出用光ビームの光路長を前記ガラス板の前記厚さに応じて変化させるオプティカルウェッジと、
前記オプティカルウェッジが生じさせる、前記検出用光ビームの波長に応じて変化する干渉縞の輝度を電気信号として検出する２つの受光素子と、
前記２つの受光素子の各々からの電気信号の差である差信号を前記波長信号として検出する差分演算器と、を具備し、
前記モード遷移検出器は、
前記ダイオード電流の大きさを前記所定時間ごとに順次変化させて、前記ダイオード電流に対する前記差信号から得られる演算差信号を予め記憶しておき、
前記所定時間ごとの前記演算差信号の変化量が負値であり予め定める前記所定量よりも大きい場合には、前記レーザチップによるモード・ホップが生じたと判定し、前記所定時間ごとの前記演算差信号の変化量が正値であり予め定める前記所定量よりも大きい場合には、前記外部共振器モード・ホップが生じたと判定し、
前記光強度制御器は、
前記外部共振器モード・ホップが生じる領域に留まるように前記ダイオード電流の大きさを制御する、
ホログラム記録再生装置。
【請求項３】
ダイオード電流の大きさに応じて、使用可能領域とされる外部共振器モード・ホップが生じる領域と使用不可能領域とされるレーザチップによるモード・ホップが生じる領域とを有する、外部共振器型レーザ光源から光源光ビームを出射する光源光ビーム出射ステップと、
前記光源光ビームを検出用光ビームと出力用光ビームとに分離して、前記検出用の光ビームの波長に応じた波長信号を検出する波長信号検出ステップと、
前記波長信号の所定時間ごとの変化量と予め定める所定量との大小判定によって、前記外部共振器モード・ホップと前記レーザチップによるモード・ホップとを検出するモード・ホップ検出ステップと、
を有し、
前記波長信号検出ステップは、
表面と裏面とがウエッジ角を有して、前記表面と前記裏面とが交わる仮想点を原点とし、前記原点からの距離に比例して前記表面と前記裏面との間の厚さが変化するガラス板で形成され、前記検出用光ビームの光路長を前記ガラス板の前記厚さに応じて変化させるオプティカルウェッジが生じさせる、前記検出用光ビームの波長に応じて変化する干渉縞の輝度を２つの受光素子によって電気信号として検出し、
前記２つの受光素子の各々からの電気信号の差である差信号を前記波長信号として検出し、
前記モード・ホップ検出ステップは、
前記ダイオード電流の大きさを前記所定時間ごとに順次変化させて、前記ダイオード電流に対する前記差信号から得られる演算差信号を予め記憶しておき、
前記所定時間ごとの前記演算差信号の変化量が負値であり予め定める前記所定量よりも大きい場合には、前記レーザチップによるモード・ホップが生じたと判定し、前記所定時間ごとの前記演算差信号の変化量が正値であり予め定める前記所定量よりも大きい場合には、前記外部共振器モード・ホップが生じたと判定する、
外部共振器型レーザ装置のスペクトラム・モード遷移検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外部共振器型レーザ装置、そのスペクトラム・モード遷移検出方法および外部共振器型レーザ装置を用いるホログラム記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザは、小型で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。たとえば、このような半導体レーザによって、初めてＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）を現実のものとすることができた。さらに、将来の大容量ストレージとして期待されるホログラム記録再生装置（たとえば、非特許文献１を参照）の光源としても期待されている。しかしながら、ホログラム記録再生装置においては、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中で干渉させてホログラムを形成してデータを記録するために、光源のレーザとしては、シングル・モード・レーザまたはそれに近い特性を有するレーザが用いられる。
【０００３】
このような、ホログラム記録再生用に適したシングル・モード・レーザとしては、ガスレーザやＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）レーザが用いられることが多い。一方、半導体レーザは、マルチモードで発振するために、半導体レーザ単体としては、ホログラム記録再生装置に組み込み難く、半導体レーザを外部共振器と組み合わせることによってシングル・モードに近い特性として、ホログラム記録再生用の光源として使用することが試みられている。
【０００４】
このような外部共振器と半導体レーザとを組み合わせたレーザ光源装置の一例としては、リットロー型のレーザ光源装置（たとえば、非特許文献２を参照）が従来から知られている。図２０を参照して、このリットロー型のレーザ光源装置２００について説明する。
【０００５】
図２０に示すレーザ光源装置２００では、半導体のレーザ・ダイオード２０１から出射された縦多モードのレーザ光（発振光）がコリメートレンズ２０２によって平行光とされ、グレーティング（回折格子）２０３に入射される。グレーティング２０３は、入射した光の１次回折光を出力する。グレーティング２０３の配置角度に応じて特定の波長の１次回折光が、コリメートレンズ２０２を介してレーザ・ダイオード２０１に逆注入される。この結果、レーザ・ダイオード２０１は、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。このときの矢印によって表されたシングル・モードの光の波長は、グレーティング２０３から戻って、逆注入された１次回折光の波長と同じになる。
【０００６】
ここで、逆注入される１次回折光の波長は、ネジ２０５、ネジ２０８を回転させることによって、グレーティング２０３のレーザ・ダイオード２０１に対する相対角度を調整している。すなわち、この相対角度に応じて矢印によって表される０次光の波長は、変化することとなる。
【０００７】
図２１に示すグラフを参照して、レーザ光源装置２００から出力されるレーザ光の強度であるレーザパワーと波長の関係を説明する。図２１に示すグラフの横軸はレーザパワーを示し、単位はｍＷ（ミリ・ワット）である。一方、グラフの縦軸は波長を表しており、単位はｎｍ（ナノ・メータ）である。図２１から分かるように、レーザパワーの増加に伴って、レーザ光の波長は、概ね、のこぎり状に変化する。
【０００８】
このような外部共振器型のレーザ光源装置２００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（長く）なるような外部共振器モード・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（短く）なるような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、離散的に変化するとみなせる。
【０００９】
また、たとえば、図２１から読み取ることができるように、レーザパワーが３０ｍＷ（ミリ・ワット）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を若干上回る付近においては、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。
【００１０】
図２２は、いくつかのレーザ光のスペクトラム特性を、横軸に波長、縦軸に振幅として表している。上述のように、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２２の（Ａ）、図２２の（Ｂ）、図２２の（Ｃ）で示すようなスペクトラム特性となる。ここで、図２２の（Ａ）のスペクトラム特性における３つのピーク点の波長は、各々が５ｐｍ（ピコ・メータ）程度、異なるものである。また、図２２の（Ｂ）における２つのピーク点の波長は、５ｐｍ程度異なるものである。一方、たとえば、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２２の（Ｄ）に示すような、３つのピーク点を有する一群の近接した５ｐｍ程度異なる波長を有するスペクトラムを２つ結合したようなスペクトラム特性となる。なお、図２２の（Ｄ）に示す、２つの一群の近接したスペクトラムの波長の差（右から２番目のピーク点と右から５番目のピーク点に該当する波長の差）は、模式的に記載されており実際は、４０ｐｍ程度である。以下の説明において、図２２の（Ａ）ないし図２２の（Ｄ）、の各々をスペクトラム・モードと称する場合もある。
【００１１】
このような光強度に応じて異なるスペクトラム特性となる複数のスペクトラム・モードを有する光ビームを出射するリットロー型のレーザ光源装置２００からのレーザ光をホログラム記録再生装置における光源として用いる場合、スペクトラム・モードとして、レーザパワーの強度が３２ｍＷ付近において生じるような３モードの光ビーム（図２２の（Ａ）に示すようなスペクトラム特性の光ビーム）や、２モードの光ビーム（図２２の（Ｂ）に示すようなスペクトラム特性の光ビーム）は、完全なシングル・モードの光ビーム（図２２の（Ｃ）に示すようなスペクトラム特性の光ビーム）と同等の記録特性を示すことが実験によって知られている。このように、シングル・モードの光のみならず、このようなレーザパワーが３２ｍＷ付近で生じるような３モードや２モードのスペクトラム・モードを有する光ビームもホログラム記録再生装置において、記録を行うに際して使用することができることから、これらを総称して、以下において使用可能モードと呼ぶことにする。
【００１２】
一方、たとえば、図２２の（Ｄ）に示すような、レーザパワーが３５ｍＷを若干上回る付近に生じるような６モード状態は、２つの３モードの組が、上述したように、互いに約４０ｐｍ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。これらのスペクトラム・モードを総称して、以下において使用不能モードと呼ぶことにする。たとえば、使用可能モードでＭ／＃（エムナンバー）が６．５のホログラム記録媒体に対して、使用不能モードのレーザ光を用いて記録を行うと、Ｍ／＃は２．５に劣化してしまう。
【００１３】
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、使用不能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２１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、使用不能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、使用不能モードのレーザ光を効果的に排除できれば、外部共振器型レーザ光源をホログラム記録再生装置に用いることが可能となる。
【００１４】
また、図２１に示すような、レーザパワーとレーザ光の波長の関係は、外部共振器型レーザ光源内の温度によって変動する。たとえば、外部共振器型レーザ光源の半導体レーザの温度が一定でないと、使用不能モードとなるレーザパワーの位置が変化する。したがって、従来においては、この外部共振器型レーザ光源内の温度を、ほぼ一定に保ち（たとえば、１０ｍＫ（ミリ・ケルビン）内の変動に抑え）、使用不能モードのレーザ光が得られる領域が変動しないようにしたうえで、その領域に属するレーザパワーの使用を回避するという手法が採用されていた。
【非特許文献１】日経エレクトロニクス２００５年１月１７日号Ｐ１０６〜１１４
【非特許文献２】L. Ricci, et al. 「A compact grating-stabilized diode laser system for atomic physics」, Optics Communications, 117 1995, pp541-549
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、このような特性を有する外部共振器型レーザ光源内の温度を、ほぼ一定に保ったうえで、レーザパワーを一定に保つ制御を採用する場合には、恒温槽の中に外部共振器、半導体レーザ等を設置しなければならず、半導体レーザ装置は高価で大型化し、低価格な民生用の機器に用いる半導体レーザ装置の提供は困難であり、また、このような半導体レーザ装置を用いたホログラム記録再生装置の提供も困難であった。
【００１６】
この発明は上述した課題を解決し、小型で低価格でありながらスペクトラム特性を所定のものとする外部共振器型レーザ装置を提供し、このような外部共振器型レーザ装置を用いるホログラム記録再生装置を提供し、これらの装置において用いるに好適なるスペクトラム・モード遷移検出方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明の外部共振器型レーザ装置は、光強度に応じて異なるスペクトラム特性となる複数のスペクトラム・モードを有する光源光ビームを出射する外部共振器型レーザ光源と、前記光源光ビームを検出用光ビームと出力用光ビームとに分離して、前記検出用の光ビームの波長に応じた波長信号を検出する波長検出器と、前記波長信号の所定時間ごとの変化量と所定量との大小判定によって、スペクトラム・モードの遷移を示す遷移信号を検出するモード遷移検出器と、を備える。
【００１８】
この外部共振器型レーザ装置では、外部共振器型レーザ光源は、光強度に応じて異なるスペクトラム特性となる複数のスペクトラム・モードを有する光源光ビームを出射する。また、波長検出器は、光源光ビームを検出用光ビームと出力用光ビームとに分離して、検出用の光ビームの波長に応じた波長信号を検出する。モード遷移検出器は、波長信号の所定時間ごとの変化量と所定量との大小判定によって、スペクトラム・モードの遷移を示す遷移信号を検出する。
【００１９】
この発明のホログラム記録再生装置は、レーザ光を出射するレーザ光源装置と、前記レーザ光源装置から出射されたレーザ光からホログラム記録媒体に照射する信号光を生成する空間光変調器と、前記ホログラム記録媒体に照射された参照光から発生される再生光を受光するアレイ型受光素子と、前記信号光および前記参照光をホログラム記録媒体に集光する対物レンズと、前記信号光および前記参照光とホログラム記録媒体との相対位置を特定するサーボ機構と、前記レーザ光源装置、前記空間光変調器、前記アレイ型受光素子および前記サーボ機構を制御するとともに記録データの処理をする記録再生装置コントロール部と、を備えるホログラム記録再生装置において、前記レーザ光源装置は、光強度に応じて異なるスペクトラム特性となる複数のスペクトラム・モードを有する光源光ビームを出射する外部共振器型レーザ光源と、前記光源光ビームを検出用光ビームと出力用光ビームとに分離して、前記検出用の光ビームの波長に応じた波長信号を検出する波長検出器と、前記波長信号の所定時間ごとの変化量と所定量との大小判定によって、スペクトラム・モードの遷移を示す遷移信号を検出するモード遷移検出器と、を具備する。
【００２０】
このホログラム記録再生装置では、レーザ光源装置、空間光変調器、アレイ型受光素子、対物レンズ、サーボ機構および記録再生装置コントロール部を備え、ホログラム記録媒体に記録データを記録し、ホログラム記録媒体から記録データを再生できる。さらに、レーザ光源装置は、外部共振器型レーザ光源、波長検出器およびモード遷移検出器を具備している。そして、外部共振器型レーザ光源は、光強度に応じて異なるスペクトラム特性となる複数のスペクトラム・モードを有する光源光ビームを出射する。また、波長検出器は、光源光ビームを検出用光ビームと出力用光ビームとに分離して、検出用の光ビームの波長に応じた波長信号を検出する。モード遷移検出器は、波長信号の所定時間ごとの変化量と所定量との大小判定によって、スペクトラム・モードの遷移を示す遷移信号を検出する。
【００２１】
この発明の外部共振器型レーザ装置のスペクトラム・モード遷移検出方法は、光強度に応じて異なるスペクトラム特性となる複数のスペクトラム・モードを有する外部共振器型レーザ光源から光源光ビームを出射し、前記光源光ビームを検出用光ビームと出力用光ビームとに分離して前記検出用光ビームの波長に応じた信号を検出し、前記波長に応じた信号の所定時間ごとの変化量が所定範囲外となることを検出して前記スペクトラム・モードが遷移したことを検出する。
【００２２】
この外部共振器型レーザ装置のスペクトラム・モード遷移検出方法では以下の処理をおこなう。外部共振器型レーザ光源から光ビームの光強度に応じて異なるスペクトラム特性となる複数のスペクトラム・モード中の特定のスペクトラム・モードの光源光ビームを出射する。この光源光ビームを検出用光ビームと出力用光ビームとに分離する。この検出用光ビームの波長に応じた信号を検出する。そして、この波長に応じた信号の所定時間ごとの変化量が所定範囲外となることを検出してスペクトラム・モードが遷移したことを検出する。
【発明の効果】
【００２３】
小型で低価格なスペクトラム・モードを検出可能とする外部共振器型レーザ装置を提供し、このような外部共振器型レーザ装置を用いるホログラム記録再生装置を提供する。また、外部共振器型レーザ装置において用いるに好適なるスペクトラム・モード遷移検出方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（外部共振器型レーザ装置）
図１に沿って、実施形態の外部共振器型レーザ装置１０の説明をする。外部共振器型レーザ装置１０は、光学的な基準となる基台（図示せず）の上に配置された光学素子として、外部共振器型レーザ光源２、オプティカルウェッジ１および２分割ディテクタ３を有しており、さらに、電気ブロックとして、レーザ制御部４を備える。
【００２５】
外部共振器型レーザ光源２は、背景技術に示すリットロー型のレーザ光源装置２００と同様の構成をしており、レーザ・ダイオード２０１からのレーザ光がコリメートレンズ２０２によって平行光とされ、グレーティング２０３に入射される。グレーティング２０３は、入射した光の１次回折光を出力し、グレーティング２０３の配置角度に応じた特定の波長の１次回折光がコリメートレンズ２０２を介してレーザ・ダイオード２０１に逆注入される結果として、レーザ・ダイオード２０１が、グレーティング２０３から戻ってきた光の波長と略同じ波長の光源光ビーム１７を発生する。ここで、レーザ・ダイオード２０１としては、たとえば青色レーザ・ダイオードが使用される。
【００２６】
グレーティング２０３は、第１支持部２０４に保持されており、第１支持部２０４には、溝２０６が設けられており、第１支持部２０４に設けられたネジ２０５を回転させることにより、グレーティング２０３の水平方向の配置角度が僅かに変化する。また、グレーティング２０３を保持する第１支持部２０４は、第２支持部２０７に保持され、第２支持部２０７に設けられたネジ２０８を回転させることにより、図示しない溝の間隔を加減して基台に対するグレーティング２０３の垂直方向の配置角度が調整可能とされている。このように、グレーティング２０３の水平方向および垂直方向の角度を調整することによって、所望の波長のレーザ光を発生することができるようになされている。
【００２７】
オプティカルウェッジ１は、ｘ軸に沿った対抗する両面のなす角が数十分程度のガラス板である。そのため、ｘ軸方向に進むにつれて、厚さｄが小さく、または大きく（薄く、または厚く）なるように形成されている。ｚ軸方向は、図１の紙面の表面から裏側に向かう方向である。また、ｘ軸方向は、オプティカルウェッジ１の表面１ａおよび裏面１ｂに平行な方向であり、ｙ軸方向は、ｘ軸とｚ軸に直行する方向である。すなわち、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は相互に直交する座標軸である。なお、厚さｄが変化する方向はｘ軸方向に限らず、ｚ軸方向であっても良い。この場合には、後述する干渉縞の方向がｚ軸方向に生じるものとなる。
【００２８】
２分割ディテクタ３は干渉縞の生じる方向に２つの受光素子（ディテクタ）を配列した構成となっており、干渉縞の輝度に応じた電気信号を各々の受光素子が出力するようになされている。
【００２９】
レーザ制御部４は、２分割ディテクタ３からのディテクタ信号に基づき外部共振器型レーザ光源２の出力を制御するものであり、本実施形態のレーザ制御部４はマイクロ・コンピュータとして構成されている。レーザ制御部４は、種々の機能を有し、本実施形態では、２つの受光素子の各々からの電気信号の差である差信号を検出する差分演算器として機能し、この差信号に基づいた信号の変化量と所定量との大小判定によって、スペクトラム・モードの遷移を示す遷移信号を検出するモード遷移検出器として機能し、レーザ光源から出射される光ビームの光強度を変化させる光強度制御器として機能する。さらに、その他の種々の機能を有する。なお、レーザ制御部４は、同一の機能を実現するのにハードウエアのみで構成することも当然可能であるが、本実施形態では適応性向上の観点から、ハードウエアとソフトウエア（プログラム）とから構成されるマイクロ・コンピュータとしている。
【００３０】
このような構成において、外部共振器型レーザ光源２は、上述した図２１に示すと同様なレーザパワーと波長の関係を有しているので、レーザ・ダイオード２０１に流す電流を制御することによって、光源光ビーム１７の強度を変化させ、それに応じてスペクトラム・モードを変化させることができる。本実施形態においては、レーザ・ダイオード２０１に流す電流は、フィードバック制御系によって制御され、所望のスペクトラム・モードとされるレーザ・ダイオード２０１からの光源光ビーム１７の一部である出力用光ビーム１９を外部共振器型レーザ装置１０の外部へと出力する。
【００３１】
このフィードバック制御系は、２分割ディテクタ３、レーザ制御部４、外部共振器型レーザ光源２、光源光ビーム１７および検出用光ビーム１８の経路によって構成されている。ここで、なるべく多くの光ビームのエネルギーを出力用光ビームとして利用可能とするために、検出用光ビーム１８の光量は、光源光ビーム１７の光量の１０％以下となるように設定されている。また、光源光ビーム１７、検出用光ビーム１８および出力用光ビーム１９のスペクトラム特性は同一である。
【００３２】
以下、各部について個別に説明するとともに、どのようにこのフィードバック制御系の全体が作用するかについて説明する。
【００３３】
図１に示すように光源光ビーム１７ないし出力用光ビーム１９の各々の光ビームは、進行方向に直行する切断面で切断する略円形の断図領域を有しており、図２は、ｘ軸、ｙ軸の切断面から見た模式図である。
【００３４】
図２に沿って、光源光ビーム１７の進行方向に沿った仮想的な光線である光線Ａ、光線Ｂがｘ軸方向に厚さｄが距離に比例して変化するオプティカルウェッジ１に入射する場合を説明する。
【００３５】
光線Ａは、オプティカルウェッジ１の表面１ａで反射して光線Ｃで表される軌跡を辿る。また、光線Ｂは、オプティカルウェッジ１の裏面１ｂで反射して、同様に光線Ｃで表される軌跡を辿る。このとき、光線Ａと光線Ｂとは同一光源から出射されたコヒーレント光であるので、光線Ｃとして同一経路を進行する場合には、その光路差に応じて、同位相となる場合においては強度を強めあい、また、逆位相となる場合においては強度を弱めあうように干渉を生じるものとなる。以下に、光線Ａと光線Ｂとが光線Ｃとして同一経路を辿る場合の両者の光路差を求めて、その位相差を計算する。
【００３６】
Ｓｎｅｌｌ（スネル）の法則より、以下の式１の関係が成り立つ。ここで、ｎはオプティカルウェッジ１の屈折率である。
ｓｉｎθ／ｓｉｎθ’＝ｎ ・・・（式１）
一方、距離Ｌｇ（図２を参照）の長さは、以下の式２で表される。
Ｌｇ＝２×ｄ×ｔａｎθ’×ｓｉｎθ ・・・（式２）
また、光線Ｂが、オプティカルウェッジ１内を通過する距離Ｌｐ（図２を参照）は、以下の式３で表される。
Ｌｐ＝２（Ｌｐ／２）＝２（ｄ／ｃｏｓθ’）＝２×ｄ／ｃｏｓθ’・・・（式３）
【００３７】
ここで、Ｌｐ’を、距離Ｌｐの光学距離とすると、光学距離Ｌｐ’は以下の式４で表される。
Ｌｐ’＝２×ｎ×ｄ／ｃｏｓθ’・・・（式４）
光学距離Ｌｐ’と距離Ｌｇの光路差△Ｌは、以下の式５となる。
△Ｌ＝Ｌｐ’−Ｌｇ＝２×ｎ×ｄ／ｃｏｓθ’−２×ｄ×ｔａｎθ’×ｓｉｎθ＝２×ｄ（ｎ／ｃｏｓθ’−ｓｉｎθ×ｔａｎθ’） ・・・（式５）
光路差△Ｌによる位相差△δは、以下の式６で表される。ここで、λは光ビームの波長である。
△δ＝２π（△Ｌ／λ）＋π ・・・（式６）
式６で、πを加算したのは反射時の位相変化を考慮したためである。
そして、光強度Ｉは、位相差△δに応じた以下の式７で表されるものとなる。
Ｉ＝１＋（ｃｏｓ△δ）・・・（式７）
【００３８】
オプティカルウェッジ１は、ｙ軸とｘ軸で形成される切断面で切断すると、オプティカルウェッジ１の表面１ａおよび裏面１ｂとは、上述したように両面のなす角が数十分程度の角度のウエッジ角α（図示せず）を有している。オプティカルウェッジ１のｙ軸方向の厚さｄは、以下の式８のように表される。ここで、距離Ｌｘは、ｘ軸上における、オプティカルウェッジ１の表面１ａと裏面１ｂとが交わる仮想点を原点とする距離である。
ｄ＝Ｌｘ×ｔａｎα ・・・（式８）
【００３９】
式７によって求められ光強度Ｉは、式５および式６から明らかなように、オプティカルウェッジ１の厚さｄおよび光ビームの波長λの関数として与えられ、また、式８から、光強度Ｉは、最終的には、ｘ軸方向の距離と波長λの関数となるものである。
【００４０】
図３は、横軸をｘ軸方向の距離としたときの光強度Ｉを示すものであり、曲線Ｉλ１は検出用光ビーム１８の波長が波長λ１である場合の干渉縞の光強度を示し、曲線Ｉλ２は検出用光ビーム１８の波長が波長λ２である場合の干渉縞の光強度を示すものである。いずれも、ｘ軸方向に周期的に繰り返す周期関数となっている。すなわち、検出用光ビーム１８はｘ軸方向の面に明暗の干渉縞を生じさせるものとなっている。
【００４１】
２分割ディテクタ３は、たとえば、図３に示すように配置されている。この場合には、２分割ディテクタ３の２つのディテクタであるディテクタ３ａとディテクタ３ｂとは、検出用光ビーム１８の波長が波長λ１である場合に、光強度Ｉのピークが両方のディテクタの中間に配置されるように設定されている。また、干渉縞の検出において、Ｓ／Ｎ（信号対雑音）比が最も大きくなるように、２分割ディテクタ３の２つのディテクタのｘ軸方向の長さの和が干渉縞の一周期の長さと略等しくなるように設定されている。このような設定においては、波長λ１である場合には、ディテクタ３ａからの電気信号Ｓ３ａとディテクタ３ｂからの電気信号Ｓ３ｂとの大きさは等しくなり以下の式９で表される差信号Ｓ３ｄの値は零となる。
Ｓ３ｄ＝Ｓ３ａ−Ｓ３ｂ・・・（式９）
【００４２】
一方、検出用光ビーム１８の波長が波長λ２の場合には、電気信号Ｓ３ａの方が電気信号Ｓ３ｂよりも大きくなって式９の差信号Ｓ３ｄの値は正値となる。図４は、２分割ディテクタ３を図３に示すように配置する場合において、差信号Ｓ３ｄの大きさを縦軸に、検出用光ビーム１８の波長を横軸に示すものである。実線で示すように、検出用光ビーム１８の波長が波長λ１のときに差信号Ｓ３ｄの値は零となり、図４に示す範囲では、検出用光ビーム１８の波長が波長λ１よりも大きく（長く）なる紙面の右方向では、差信号Ｓ３ｄの値は正値となり、検出用光ビーム１８の波長が波長λ１よりも小さく（短く）なる紙面の左方向では、差信号Ｓ３ｄの値は負値となる。
【００４３】
式９に示す演算式で求めた差信号Ｓ３ｄの値は、たとえば、光源光ビーム１７と検出用光ビーム１８との光量比のばらつき、２分割ディテクタ３の感度ばらつき等によって変化をするものであるので、電気信号Ｓ３ａと電気信号Ｓ３ｂとの和である和信号Ｓ３ｓを用いて、以下の式１０で示すようにノーマライズして、規格化差信号Ｓ３ｄｎを、上述したフィードバック系の処理において使用することが望ましい。これによって、図３に示すがごとく、光強度Ｉの最大振幅は、光量比のばらつき、２分割ディテクタ３の感度ばらつき等によらず１に規格化される。ここで、規格化差信号Ｓ３ｄｎの形状は差信号Ｓ３ｄと略等しいものとなる。
【００４４】
Ｓ３ｄｎ＝Ｓ３ｄ／Ｓ３ｓ＝（Ｓ３ａ−Ｓ３ｂ）／（Ｓ３ａ＋Ｓ３ｂ）・・・（式１０）
【００４５】
また図４では、検出用光ビーム１８の波長が波長λ１に較べてより小さくなる場合、検出用光ビーム１８の波長が波長λ１に較べてより大きくなる場合において、２分割ディテクタ３の光検出面に形成される干渉縞の形状に応じた差信号Ｓ３ｄを、２分割ディテクタ３の光検出面における位相のずれ量を、検出用光ビーム１８の波長が波長λ１である場合の位相を基準として、−πラジアンからπラジアンの範囲において表すものである。
【００４６】
なお、図４において、破線で示す曲線は、別の２分割ディテクタを干渉縞の位相がπ／２ラジアン異なる点に対応する位置に置いた場合における別の２分割ディテクタからの出力を示すものである。これについては図１３を引用して後述する。図１３においては、上述する２分割ディテクタ３が２分割ディテクタ３１に該当し、別の２分割ディテクタが２分割ディテクタ３２に該当するものである。
【００４７】
このような２πラジアンごとに繰り返す信号波形のままであると、処理に不都合を来すので、図５に示す、検出用光ビーム１８の波長の変化に対して比例して変化する演算差信号Ｓ３ｄｃを求めて、以下の処理においては、これを用いる。演算差信号Ｓ３ｄｃは、レーザ制御部４で後述する発生されるものであるが、どのように処理をして発生させるかについては後述する。
【００４８】
上述の説明においては、厚さｄが変化する方向はｘ軸方向としたが、ｘ軸方向に限らず、たとえば、ｚ軸方向であっても良い。この場合には、干渉縞の方向がｚ軸方向に生じるので、これに応じて２分割ディテクタ３も配置することとなるものである。
【００４９】
図６は、外部共振器型レーザ光源２のレーザ・ダイオード２０１に流れるダイオード電流Ｉｄと演算差信号Ｓ３ｄｃとの関係を模式的に示すものである。図６より、ダイオード電流Ｉｄを増加するにしたがい、演算差信号Ｓ３ｄｃ、つまり、検出用光ビーム１８の波長は長くなる方向に変化することが読み取れる。ここで、ダイオード電流Ｉｄは、レーザパワーと略比例の関係となるものである。
【００５０】
また、演算差信号Ｓ３ｄｃは、ダイオード電流Ｉｄの増加にともない、領域ａ、領域ｂ、領域ｃ、領域ｄ、領域ｅ、領域ｆ、領域ｇ、領域ｈと階段状に変化する。ここで、領域ｄから領域ｆへの変化は、検出用光ビーム１８の波長に換算すると４０ｐｍ程度の大きなものであるので、領域ａ、領域ｄ、領域ｅおよび領域ｈの範囲で使用する場合には、突然、波長が大きく変化するモード・ホップを発生させるおそれがあり、上述した使用不能モードに該当する領域であって、この領域での使用は望ましいことではない。
【００５１】
一方、領域ｂ、領域ｃ、領域ｆおよび領域ｇの範囲では、モード・ホップが発生したとしても、５ｐｍ程度の範囲に収まり、この範囲は、上述した使用可能モードに該当する領域であって、この領域での使用は望ましいものである。なお、領域ｂ、領域ｃ、領域ｆおよび領域ｇの平坦な範囲は各々、ダイオード電流Ｉｄの値としては３ｍＡ（ミリ・アンペア）程度である。
【００５２】
図７を参照して、レーザ制御部４について説明する。レーザ制御部４は、バスラインで相互に接続される、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）４４、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）４５、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）４６、Ａ／Ｄ変換器４１、Ａ／Ｄ変換器４２およびＤ／Ａ変換器４３を具備する、いわゆる、マイクロ・コンピュータによって構成されている。ＣＰＵ４４は、ＲＯＭ４６に格納されたプログラムに基づき、一時記憶装置としてのＲＡＭ４５等を用いて、演算処理を行う。
【００５３】
Ａ／Ｄ変換器４１は、ディテクタ３ａから電気信号Ｓ３ａをＣＰＵ４４に取り込み、Ａ／Ｄ変換器４２は、ディテクタ３ｂから電気信号Ｓ３ｂをＣＰＵ４４に取り込む。また、Ｄ／Ａ変換器４３は、ＣＰＵ４４での演算結果をレーザ・ダイオード２０１のダイオード電流Ｉｄとして出力する。Ａ／Ｄ変換器４１、Ａ／Ｄ変換器４２およびＤ／Ａ変換器４３は、ＣＰＵ４４でのタイマー割込みの周期ごとに発生されるクロックＣＫ１ないしクロックＣＫ３に基づいて変換を行う。なお、Ｄ／Ａ変換器４３は、ダイオード電流Ｉｄに十分な電流を流す性能を有するものに限らず、外部共振器型レーザ光源２側に電流ドライバ（図示せず）を配して、Ｄ／Ａ変換器自体の取り扱う電力は小電力のものとしても良いものである。
【００５４】
次に、演算差信号Ｓ３ｄｃとダイオード電流Ｉｄとの関係に基づいて、レーザ制御部４において、ダイオード電流Ｉｄをどのように制御するかについて説明する。制御方法の一例としては、図６において、符号Ｕを付した破線で表す上限、あるいは符号Ｌを付した破線で表す下限の範囲の内側から演算差信号Ｓ３ｄｃが越えた場合、たとえば、使用中の外部共振器型レーザ装置１０の温度が上昇する場合に、ダイオード電流Ｉｄの値を変えて、たとえば、領域ａであれば、領域ｂに移し、領域ｄであれば、領域ｃに移すことが考えられる。
【００５５】
しかしこのような方法は、レーザの温度変化が緩やかな場合には非常に有効であるものの、急激な温度変化が起きたときには演算差信号Ｓ３ｄｃがドリフトを起こし、判定を誤ってしまう場合も生じるという問題がある。本実施形態の制御方法はかかる問題点を除去するものである。図８ないし図１０に沿って本実施形態における、レーザ制御部４における処理をフローチャートで説明する。
【００５６】
（外部共振型半導体レーザ装置の制御方法）
本実施形態においては、処理は、イニシャル・ルーチンとダイオード制御・ルーチンとからなるものである。外部共振器型レーザ装置１０に電源を投入するごと、または、所定の契機によってイニシャル・ルーチンの処理が行われ、その後、ダイオード制御・ルーチンでの制御が割込み処理によって持続するものである。ここで、所定の契機とは、たとえば、記録の開始直前、所定の時刻。所定の時間間隔等である。図８、図９にイニシャル・ルーチンのフローチャートを示す。
【００５７】
イニシャル・ルーチンは、外部共振器型レーザ装置１０の特性を測定するものである。図８に示すイニシャル・ルーチン・スタートからステップＳＴ１０９（符号Ｐａで示す）までの処理は、電流変化分ΔＩｄだけ順次、ダイオード電流Ｉｄを増加させて、ＲＡＭ４５確保された判定領域の相対番地０から相対番地Ｎまでの各々に、異なるダイオード電流Ｉｄを割り付け、後述する、差信号変換領域の変換テーブルを用いて検出された演算差信号Ｓ３ｄｃの値を判定領域の相対番地０から相対番地ＮまでのＮ＋１個の番地に、記憶するものである。
【００５８】
また、図９に示すステップＳＴ１０９（符号Ｐａで示す）から終了までは、各々のダイオード電流Ｉｄの値に該当するレーザ・ダイオード２０１のスペクトラム・モードが、図６に示す、どの領域にあるかを示すモード番号ｍを決定するとともに、使用可能モードであるか、使用不能モードであるかを特定するものである。具体的には、この特定はフラグＧＦ（グッド・フラグ）によって行われ、領域ｂ、領域ｃ、領域ｆおよび領域ｇに該当する判定領域の各々の相対番地の記憶内容の一つであるフラグＧＦに１を書き込み、領域ａ、領域ｄ、領域ｅおよび領域ｈに該当する番地の各々のフラグＧＦには０を書き込む。すなわち、上述した演算差信号Ｓ３ｄｃの値に、さらに、加えて、モード番号ｍおよびフラグＧＦの値を判定領域の相対番地０から相対番地ＮまでのＮ＋１個の番地に、記憶するものである。
【００５９】
図８に沿ってステップＳＴ１０９までの処理を説明する。
まず、イニシャル・ルーチン・スタート後、割り込み処理禁止を行う（ステップＳＴ１００）。これにより、後述するメイン処理における割り込みの処理は禁止される。
次に、初期値設定として、ダイオード電流Ｉｄの初期設定値を０に、判定領域の相対番地ｎを０に、ダイオード電流Ｉｄの電流変化分ΔＩｄの値を所定値に、Ｎの値を所定値に、各々設定する（ステップＳＴ１０１）。電流変化分ΔＩｄの値は、たとえば、５００μＡ（マイクロ・アンペア）程度として、３ｍＡ程度の幅を有する各々の使用可能モードで数個のサンプリングができるようにする。
【００６０】
次に、現在設定されているダイオード電流Ｉｄをレーザ・ダイオード２０１に流すようにＤ／Ａ変換器４３を設定する（ステップＳＴ１０２）。Ｄ／Ａ変換器４３の設定は、具体的には図７で示すバスラインにダイオード電流Ｉｄのデータを乗せてクロックＣＫ３で変換のタイミングを設定する。
次に、時間τ１の時間待ちを入れる（ステップＳＴ１０３）。ダイオード電流Ｉｄが正しく設定されるためのＤ／Ａ変換器４３の特性を考慮した待ち時間である。
【００６１】
次に、時間τ１の経過後に、Ａ／Ｄ変換器４１から電気信号Ｓ３ａ、Ａ／Ｄ変換器４２から電気信号Ｓ３ｂを各々読み込む（ステップＳＴ１０４）。具体的には、クロックＣＫ１、クロックＣＫ２で変換のタイミングを設定して、バスラインからＣＰＵ４４に電気信号Ｓ３ａ、電気信号Ｓ３ｂの値を読み込む。
【００６２】
次に、規格化差信号Ｓ３ｄｎの値を演算する。本実施形態では、この演算を行うマイクロ・コンピュータは、差分演算器と機能している。そして、演算差信号Ｓ３ｄｃ求める（ステップＳＴ１０５）。演算差信号Ｓ３ｄｃを求めて以下の処理において使用する理由は、波長と比例関係の信号が必要となるからである。
【００６３】
規格化差信号Ｓ３ｄｎから演算差信号Ｓ３ｄｃ求めるには以下のようにする。予め、ＲＡＭ４５の所定の領域に差信号変換領域が設けられている。規格化差信号Ｓ３ｄｎの値に応じた番地を差信号変換領域内における相対番地として、各々の相対番地の内容を演算差信号Ｓ３ｄｃの値とする変換テーブルを配しておき、これによって、簡単に、図５に示すような検出用光ビーム１８の波長と比例関係を有する演算差信号Ｓ３ｄｃを干渉縞の位相変化として−π／２からπ／２の範囲において求めることができる。
【００６４】
次に、現在のｎの値を相対番地とする判定領域の相対番地ｎに演算差信号Ｓ３ｄｃの値を書き込む（ステップＳＴ１０６）。
次に、ｎの値がＮであるか否かを判断し（ステップＳＴ１０７）、Ｙｅｓ（肯）であれば、ステップＳＴ１０９に処理を移す。一方、Ｎｏ（否）であれば、ステップＳＴ１０８に処理を移して、ダイオード電流Ｉｄに電流変化分ΔＩｄを加算し、相対番地ｎの値をインクリメントしてステップＳＴ１０２に処理は戻る。
【００６５】
以上の処理によって、判定領域の相対番地０から相対番地Ｎまでに演算差信号Ｓ３ｄｃの値が書き込まれたことになる。ここで、相対番地０の、ダイオード電流Ｉｄの値が零であることを表し、相対番地Ｎは、ダイオード電流Ｉｄの値がΔＩｄ×Ｎであることを表すものである。
【００６６】
次に、図９に沿って、ステップＳＴ１０９からイニシャル・ルーチン終了までについて説明する。
【００６７】
再び、初期値設定をする。判定領域の相対番地ｎを示すｎの値を０に、モード番号ｍを示すｍの値を１に、フラグＧＦの値を１に、スレッショルドΔＴｈの値を所定値に設定する（ステップＳＴ１１０）。モード番号ｍは、各々のモードに順番をつけるための指標であり、ダイオード電流Ｉｄの値が零から大きくなるにしたがってモード番号ｍは大きな値となる。スレッショルドΔＴｈはモード・ホップが生じたか否かを判断するためのものであり、このスレッショルドΔＴｈ以下の演算差信号Ｓ３ｄｃの変化量は、ノイズであるとしてモード・ホップが生じたとみなされない。ここで、このスレッショルドΔＴｈの値は、たとえば、使用可能モードにおけるモード・ホップの量５ｐｍに対応する信号レベルよりも若干小さいレベル、例えば、５ｐｍの半分の２．５Ｐｍ程度に対応する演算差信号Ｓ３ｄｃの値に設定される。また、フラグＧＦは、モード番号１である場合には、使用可能モードであることを示す１に設定しておき、使用不能モードであることが判った時点で事後的に０に設定の変更をする。
【００６８】
次に、判定領域の相対番地ｎの値がＮであるか否かを判断する（ステップＳＴ１１１）。Ｙｅｓであれば、割り込み禁止を解除して（ステップＳＴ１２２）、イニシャル・ルーチンは終了する。Ｎｏであれば、相対番地ｎ＋１の内容から相対番地ｎの内容を引き算した値εを演算する（ステップＳＴ１１２）。この値εは、本実施形態においては、差信号に基づいた信号の変化量であって、前回の割込みと今回の割込みとの間の演算差信号Ｓ３ｄｃの変化量であり、検出用光ビーム１８の波長の変化量を表すものである。
【００６９】
次に、値εがスレッショルドΔＴｈよりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ１１３）。Ｙｅｓであれば、モード・ホップが生じており、この場合のモード・ホップの後のモードは、値εが正値であるので使用可能モードである（図６を参照）。モード・ホップの後のモードに連続番号を付すためにモード番号ｍの値をインクリメントして（ステップＳＴ１１４）、フラグＧＦを１として、判定領域の相対番地ｎ番地にフラグＧＦの値と、モード番号ｍの値とを書き込む（ステップＳＴ１１５）。
【００７０】
Ｎｏである場合には、値εの負値がスレッショルドΔＴｈよりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ１１７）。
【００７１】
ステップＳＴ１１７における判断の結果が、Ｎｏである場合には、検出用光ビーム１８の波長の変化量は、レーザチップによるモード・ホップであることを示す程に大きなものではなく（図６を参照）、前と同じモードに止まっているということであるので、その時点における判定領域の相対番地ｎにその時点のフラグＧＦの値と、その時点のモード番号ｍの値とを書き込む（ステップＳＴ１１８）。
一方、ステップＳＴ１１７における判断の結果が、Ｙｅｓである場合には、検出用光ビーム１８の波長の変化量は、レーザチップによるモード・ホップであることを示す程に大きなものであり（図６を参照）、使用可能モードから使用不能モードに移動したということであるので、モード番号ｍをインクリメントする（ステップＳＴ１１９）。このときのモード番号ｍ（インクリメントされたモード番号をここでは指す）に該当するのは、図６における領域ａ、領域ｅである。フラグＧＦを０として、その時点の判定領域の相対番地ｎにモード番号ｍの値とフラグＧＦの値とを書き込む（ステップＳＴ１２０）。
【００７２】
次に、このときのモード番号ｍ（インクリメントされたモード番号をここでは指す）から１を引いた値が書かれている判定領域の相対番地を見つける。すなわち、図６では、領域ｅの手前の領域である領域ｄ、あるいは領域ｈを見つけることに該当する。そして、該当する相対番地のフラグＧＦの内容を０とする（ステップＳＴ１２１）。つまり、事後的に使用不能モードであることのマーキングをすることとなる。
【００７３】
ここで、レーザチップによるモード・ホップである場合には、４０ｐｍ程度のモード・ホップが生じて、使用可能モードから使用不能モードに移行する場合が該当するのであるから、ステップＳＴ１１７におけるスレッショルドΔＴｈの値をステップＳＴ１１３におけると同じスレッショルドΔＴｈである２．５ｐｍに対応した値に設定するのみならず、さらに大きな値、たとえば、４０ｐｍの半分の２０ｐｍ程度に対応する値としても良い。このように、スレッショルドΔＴｈの値を大きくすることによって、ノイズの影響を排除して、より正確に、レーザチップによるモード・ホップ、たとえば、領域ｄから領域ｅへのモード・ホップが検出できる。
【００７４】
ステップＳＴ１１５、ステップＳＴ１１８およびステップＳＴ１２１のいずれからもステップＳＴ１１６に処理は移り、判定領域の相対番地ｎの値はインクリメントされる。なお、上述のステップＳＴ１１５、ステップＳＴ１１８およびステップＳＴ１２１の各ステップにおいて、演算差信号Ｓ３ｄｃの値は判定領域の各々の相対番地に書き込まれたままである。このようにして、電流変化分ΔＩｄ刻みで、ダイオード電流Ｉｄに対して、使用可能モードであるか使用不能モードであるかのマーキングがフラグＧＦによって施されたこととなる。
【００７５】
すなわち、イニシャル・ルーチンにおいては、外部共振器型レーザ光源２からの光ビームの出射光強度を、ダイオード電流Ｉｄを変化させて、つまり、スイープして、各々のスペクトラム・モードに属する光強度（ダイオード電流Ｉｄ）および演算差信号Ｓ３ｄｃを検出する処理を行うものである。
【００７６】
次に、図１０に沿って、メイン・ルーチンについて説明する。メイン・ルーチンは、ＣＰＵ４４が有するタイマー、あるいは、外部からのトリガー、例えば、温度変化量が予め定める所定量を超えたことを知らせるトリガー等、によるタイマー割り込みの処理であり、クロックＣＫ１、クロックＣＫ２およびクロックＣＫ３もこの割り込みに同期してＣＰＵ４４から出力される。割り込み周期は、外部共振器型レーザ装置１０の温度変化の時定数に相応したもので、数１０ｍＳｅｃ（ミリ秒）から数百Ｓｅｃ（秒）程度の範囲で、適宜定め得るものである。処理は以下の手順で行われる。
【００７７】
まず、割り込み処理を禁止する（ステップＳＴ１９８）。
上述したイニシャル・ルーチンにおいて、使用可能モードであると判断された（フラグＧＦの値が１となっている）所望のダイオード電流Ｉｄを選ぶ。このとき、判定領域の所望のダイオード電流Ｉｄに該当する相対番地に記憶されている演算差信号Ｓ３ｄｃを読み出し、旧演算差信号Ｓ３ｄｃｏの値としてこの読み出した演算差信号Ｓ３ｄｃの値を代入する（ステップＳＴ２００）。
【００７８】
つまり、判定領域の所望のダイオード電流Ｉｄに該当する相対番地に記憶されている演算差信号Ｓ３ｄｃを旧演算差信号Ｓ３ｄｃｏの初期値として、演算を開始し、初期値として０が代入されたり、不定値が代入されたりして、ステップＳＴ２０４において誤演算が生じるのを防止するのである。なお、旧演算差信号Ｓ３ｄｃｏの記憶領域はＣＰＵ４４の所定のレジスタとされている。
【００７９】
次に、割り込み処理の禁止を解除する（ステップＳＴ１９９）。割り込み処理の禁止を解除することによって、次のステップＳＴ２０１からステップＳＴ２０８までの処理を、割り込みごとに順次おこなう。
【００８０】
次に、Ｄ／Ａ変換器４３に、この所望のダイオード電流Ｉｄの値を設定する（ステップＳＴ２０１）。これによって外部共振器型レーザ装置１０は動作を開始する。ここで、所望のダイオード電流Ｉｄの値は、その使用可能モードを維持するダイオード電流の範囲で、その範囲の端から１／４よりも内側であることが望ましいものであり、さらには、１／２、すなわち、その使用可能モードを維持する電流の中心値となる電流が最も望ましいものである。
次に、Ａ／Ｄ変換器４１から電気信号Ｓ３ａ、Ａ／Ｄ変換器４２から電気信号Ｓ３ｂを各々読み込む（ステップＳＴ２０２）。
【００８１】
次に、差信号Ｓ３ｄを演算し、さらに、上述した差信号変換領域の変換テーブルから演算差信号Ｓ３ｄｃの値を求める（ステップＳＴ２０３）。
次に、ステップＳＴ２０３で演算した演算差信号Ｓ３ｄｃの値から旧演算差信号Ｓ３ｄｃｏの値を引いて、値ηを得る（ステップＳＴ２０４）。
次に、値ηが０より大きいか、すなわち、正であるか否かを判断し（ステップＳＴ２０５）、Ｙｅｓであれば、ステップＳＴ２０６に処理を移し、Ｎｏであれば、ステップＳＴ２０９に処理を移す。
ステップＳＴ２０６では、値ηがΔＴｈより大きいか否かを判断し、Ｙｅｓであれば、ステップＳＴ２０７に処理を移し、Ｎｏであれば、ステップＳＴ２０８に処理を移す。
【００８２】
そして、ステップＳＴ２０７では、現在のダイオード電流Ｉｄの値から電流変化分δＩｄだけ電流の値を減少させる。つまり、値ηがΔＴｈ（２．５Ｐｍ程度の波長の変化に対応した演算差信号Ｓ３ｄｃの値）よりも大きい場合には、より大きなモード番号となるようなモード・ホップが生じたと判断して、モード・ホップが生じる前のモードに戻すのである（たとえば、図６の領域ｃから領域ｂへ戻す）。ここで、電流変化分δＩｄの値は、十分に前の前のモードに戻せて、なおかつ、さらに、モードが２つ以上（たとえば、領域ａ）、戻り過ぎることがないように２ｍＡ程度としたが、この値は、適宜定め得るものである。
【００８３】
ステップＳＴ２０９では、値ηの負値がΔＴｈより大きいか否かを判断し、Ｙｅｓであれば、ステップＳＴ２１０に処理を移し、Ｎｏであれば、ステップＳＴ２０８に処理を移す。
【００８４】
ステップＳＴ２１０では、現在のダイオード電流Ｉｄの値から電流変化分δＩｄだけ電流の値を増加させる。つまり、値ηの負値がΔＴｈより大きい場合にはより小さなモード番号となるようなモード・ホップが生じたと判断して、モード・ホップが生じる前のモードに戻すのである（たとえば、図６の領域ａから領域ｂへ戻す）。
【００８５】
ステップＳＴ２０８では、現在の演算差信号Ｓ３ｄｃの値を旧演算差信号Ｓ３ｄｃｏに置き換え、処理は終了し、次の割り込みによって処理はステップＳＴ２０１から開始する。このようにして、メイン・ルーチンは常時、働き続けるので、外部共振器型レーザ装置１０は常に使用可能モード（たとえば、図６の領域ｂ）で働き続けることとなる。
【００８６】
すなわち、本実施形態のステップＳＴ２０６およびステップＳＴ２０９における差信号Ｓ３ｄに基づいた信号である演算差信号Ｓ３ｄｃの、所定時間である割込み時間ごとの変化量である値ηと所定量であるスレッショルドΔＴｈとの大小判定によって、スペクトラム・モードの遷移を示す遷移信号であるＹｅｓ／Ｎｏを検出する処理をおこなうマイクロ・コンピュータは、モード遷移検出器として機能するものである。ここで、割り込み周期は、一定周期ごととし、波長信号の変化量を得る所定時間として、割り込み周期ごととしたが、波長信号の変化量を得る、この所定時間は、一定周期に限定されるものではなく、時間間隔が変化する周期であっても良く、さらには、温度変化がある一定量を超えた場合に割り込み処理が行われるようにしても良く、さらに、また、後述するホログラム記録再生装置に、この外部共振器型レーザ装置１０を応用する場合においては、記録再生の区切りごとを所定時間ごと、として演算差信号Ｓ３ｄｃの変化量である値ηを求めるものとしても良いものである。
【００８７】
また、ステップＳＴ２０７およびステップＳＴ２１０におけるＹｅｓ／Ｎｏの遷移信号に基づき、遷移前のスペクトラム・モードに戻すように外部共振器型レーザ光源２から出射される光ビームの光強度をダイオード電流Ｉｄによって変化させる処理をおこなうマイクロ・コンピュータは光強度制御器として機能するものである。
【００８８】
さらに、本実施形態のステップＳＴ２０２およびステップＳＴ２０３におけるディテクタ３ａからの電気信号Ｓ３ａとディテクタ３ｂからの電気信号量Ｓ３によって差信号Ｓ３ｄを得、この差信号Ｓ３ｄから検出用光ビーム１８の波長に比例する演算差信号Ｓ３ｄｃを得る処理をおこなうマイクロ・コンピュータは、差信号変換部として機能するものである。
【００８９】
また、イニシャル・ルーチンで得た演算差信号Ｓ３ｄｃを初期値として、割込み処理ごとにステップＳＴ２０２およびステップＳＴ２０３において、刻々新たな演算差信号Ｓ３ｄｃを得て、前回得た演算信号である旧演算差信号Ｓ３ｄｃｏとの差分を求める処理をおこなうマイクロ・コンピュータは、演算部として機能するものである。
【００９０】
また、さらに、ステップＳＴ２０１において、各々のスペクトラム・モード中の一のスペクトラム・モードとなる光強度を、Ｄ／Ａ変換器４３に所望のダイオード電流Ｉｄを設定して定める処理をおこなうマイクロ・コンピュータは、光強度設定部として機能するものである。
【００９１】
また、外部共振型半導体レーザ装置の実施形態としては、上述の態様に限るものではなく、上述したイニシャル・ルーチンにおいて、たとえば、以下のような手法を採用して、使用可能モードと使用不能モードとを分離することができる。
【００９２】
図６から読み取れるように、領域ｄから領域ｅに移行する範囲の幅は狭くダイオード電流Ｉｄに換算すると１ｍＡ程度である。一方、上述したように、領域ｂ、領域ｃ、領域ｆおよび領域ｇの範囲はダイオード電流Ｉｄに換算すると３ｍＡ程度である。したがって、上述のイニシャル・ルーチンにおいて、ある特定のモード番号を書き込んだ相対番地の数を勘定して、この勘定した数に電流変化分δＩｄを掛けることによって各々のモードの電流幅を検出できるので、各々の領域の幅が略１ｍＡ幅であるか略３ｍＡ幅であるかのみを検出して、これによって、使用可能モードと使用不能モードとを分離することもできる。
【００９３】
また、上述の実施形態では、２分割ディテクタ３を１個配置することによって、検出用光ビーム１８の波長を検出したが、さらに、２分割ディテクタを追加することによって、使用可能モードと使用不能モードとを分離するに際しての検出特性をより向上させることができる。
【００９４】
その背景となる事情を以下に述べる。上述したオプティカルウェッジ１と２分割ディテクタ３とを用いることによって検出用光ビーム１８の波長を検出する場合において、図１１に領域Ｓで示す平坦領域が生じることがある。この領域Ｓにおける差信号Ｓ３ｄの値は、０Ｖ（ボルト）付近の電圧である。この現象が発生する理由は、図１２に示すように、オプティカルウェッジ１で反射する波長が４０ｐｍ程度異なる２つの波長（たとえば、一方の波長が４０７ｎｍであり、他方の波長が４０７．０４ｎｍ）の光ビームの各々が２分割ディテクタ３の受光面に発生させる干渉縞の位相が逆位相となる場合である。このような場合には、オプティカルウェッジ１の作用によって本来は発生すべきである干渉縞が発生しない。
【００９５】
ここで、波長が４０ｐｍ程度異なる２つの波長の光の位相が２分割ディテクタ３の受光面で逆位相となって干渉縞が消えてしまう事態の発生は、オプティカルウェッジ１の厚さｄとウエッジ角αを所定の値に設定して、予め避けられるものである。しかしながら、外部共振型半導体レーザ装置を量産する場合において、その製造ばらつきを考慮すると、このような問題について対処しておくことが望ましい。
【００９６】
このような領域Ｓで示す平坦領域が発生する場合には、図８、図９に示すイニシャル・ルーチンの処理において、たとえば、領域ｄから領域ｅへ移行する大きな変化を検出することが困難となって、使用不能モードの検出を誤る場合も生じかねない。また、領域ｂから領域ｃへの移行過程、領域ｆから領域ｇへの移行過程においても、２分割ディテクタ３からの規格化差信号Ｓ３ｄｎの値が０Ｖ付近となる場合もあり得るので、領域Ｓの使用不能モードの領域か、領域ｆ、領域ｇの使用可能モードの近辺で動作しているのかの判別がこのままでは困難である。簡便に使用不能モードの領域Ｓにおいて動作しているのかを知ることができれば、ダイオード電流Ｉｄを制御するに際して、効果的である。
【００９７】
そこで、図１３に示すように、２分割ディテクタ３と同様な構成を有する２分割ディテクタ３１および２分割ディテクタ３２の２つを使い、２分割ディテクタ３１と２分割ディテクタ３１との干渉縞形成面における距離を以下の式１０で表される距離ＤＬだけ離間させている。ここで、干渉縞の周期をＬλ、Ｎは０を含む正および負の整数とする。
ＤＬ＝（Ｎ／２＋１／４）×Ｌλ・・・（式１０）
【００９８】
なお、式１０における距離ＤＬの極性の正負については、たとえば、２分割ディテクタ３１の配された位置を基準として距離ＤＬを表す場合には、極性が正であれば、２分割ディテクタ３２を、２分割ディテクタ３１よりもｘ軸方向における原点からの距離が大きな（遠い）位置に配置し、極性が負であれば、２分割ディテクタ３２を、２分割ディテクタ３１よりもｘ軸方向における原点からの距離が小さな（近い）位置に配置することを示すものである。
【００９９】
ここで、干渉縞周期は、検出用光ビーム１８の波長、ウエッジ角α等のばらつきに依存する干渉縞周期の変化量は極めて小さいものであるので、干渉縞形成面、すなわち、２分割ディテクタ３１および２分割ディテクタ３２の配置面において、この２つの２分割ディテクタの離間距離を式１０で示すように離間して、各々の２分割ディテクタで、位相がπ／２異なる点において干渉縞を検出するように配置すれば、干渉縞が生じている場合であれば、必ず、２分割ディテクタ３１または２分割ディテクタ３２のいずれかの差信号によって０Ｖ付近ではない電圧が検出される。
【０１００】
一方、干渉縞が生じていない場合には、２分割ディテクタ３１または２分割ディテクタ３２のいずれからも０Ｖ付近の電圧が検出されることとなる。すなわち、このように領域Ｓにおける２分割ディテクタ３１または２分割ディテクタ３２のいずれからも０Ｖ付近の電圧が検出されるこのような現象は、上述したように外部共振器型レーザ装置１０の固体差によって生じたり生じなかったりするものであるが、領域Ｓが存在する場合には、２つの２分割ディテクタ３１および２分割ディテクタ３２を用いることによって、領域Ｓを確実に検出できるものである。なお、上述したように図４の実線は２分割ディテクタ３１からの差信号を表し、図４の破線は２分割ディテクタ３２からの差信号を表すものである。
【０１０１】
このように２つの２分割ディテクタを設ける場合における制御部の構成としては、図７に示すレーザ制御部４において、さらに、Ａ／Ｄ変換器を２個追加するものとする。そして、４個のＡ／Ｄ変換器（追加した２個は、図７には図示せず）によって、２分割ディテクタ３１からの差信号および２分割ディテクタ３２からの差信号を各々検出してそのいずれもが、所定のスレッショルド電圧より下回る場合、あるいは、両方の差信号の絶対値を加算して、その値が所定の値を下回る場合には、領域Ｓの使用不能モードであるとのＳ領域検出信号を出力するようにして、使用可能モードの領域の近辺で発振しているのか、使用不能モードの領域Ｓにおいて発振しているのかを知ることができる。
【０１０２】
このような検出機能を追加すれば、図９におけるステップＳＴ１１７において、スレッショルドΔＴｈを２．５ｐｍに対応した値に設定することなく、さらに大きな値、たとえば、２０ｐｍ程度に対応する値に設定した場合において、ステップＳＴ１１７における判断において、領域Ｓが存在するために、レーザチップによるモード・ホップを検出できない場合にも、領域Ｓの使用不能モードであるとのＳ領域検出信号に基づき、正しい領域の判断ができる。
【０１０３】
また、さらに、２分割ディテクタ３１と２分割ディテクタ３２とを用いることにより、２分割ディテクタ３１から検出する差信号Ｓ３ｄに基づいて、−πからπまでの範囲の演算差信号Ｓ３ｄｃ求めることができる。
【０１０４】
図４に実線で示す差信号Ｓ３ｄと同様な信号が２分割ディテクタ３１から得られる。差信号Ｓ３ｄは、位相が−πから０の範囲で２価関数となり、同様に位相が０からπの範囲で２価関数となっている。そのために、−πから−π／２の範囲であるか、−π／２から０の範囲であるかを２分割ディテクタ３１のみでは判別することができない。また、０からπ／２の範囲であるか、π／２からπの範囲であるかについても同様に２分割ディテクタ３１のみでは判別できない。
【０１０５】
一方、破線で示す２分割ディテクタ３２から得られる差信号は−πから−π／２の範囲およびπ／２からπまでの範囲において、負値であり、−π／２から−０の範囲および０からπ／２までの範囲において負値である。これを利用して、以下のようにして、−πからπまでの範囲の演算差信号Ｓ３ｄｃを求めることができるものである。
【０１０６】
すなわち、２分割ディテクタ３１のみを用いる場合に比較して２倍の数に番地を拡張したＲＡＭ４５の差信号変換領域に、規格化差信号Ｓ３ｄｎおよび２分割ディテクタ３２から得られる差信号の正負を相対番地として、各々の番地の内容を予め計算で求めた波長に比例した演算差信号Ｓ３ｄｃの値とする変換テーブルを配しておくことによって、図５に示すような、干渉縞の位相変化として−πから−π／２およびπ／２からπの範囲までを拡張した検出用光ビーム１８の波長と比例関係を有する演算差信号Ｓ３ｄｃを求めることができる。
【０１０７】
（ホログラム記録再生装置）
次に、上述した外部共振型半導体レーザ装置の好適なる応用例としてのホログラム記録再生装置について説明する。
【０１０８】
図１４に示すホログラム記録再生装置１００は、外部共振器型レーザ装置１０を光源として用いるものであり、外部共振器型レーザ装置１０、ビームエキスパンダ５１、空間光変調器として機能する液晶５２、ポラライズド・ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）５３、アレイ型受光素子として機能するＣＭＯＳセンサ５８、光ビームの偏向を変化させるファラデー素子５４、対物レンズ５５、スピンドルモータ５７および記録再生装置コントロール部５６を備える。
【０１０９】
外部共振器型レーザ装置１０は、上述したものであり、上述の説明において引用した部分には同一の符号を付し、詳しい説明は省略するが、簡単に概要を説明する。外部共振器型レーザ光源２からの光源光ビーム１７をオプティカルウェッジ１に照射することによって検出用光ビーム１８と出力用光ビーム１９とを発生させ、検出用光ビーム１８は、２分割ディテクタ３に照射され、２分割ディテクタ３からの電気信号をレーザ制御部４に入力して、レーザ制御部４からの制御信号に基づき、外部共振器型レーザ光源２を制御する。レーザ制御部４と記録再生装置コントロール部５６とは双方向通信線で接続され、レーザ制御部４は、記録再生装置コントロール部５６に必要な情報を送り出し、記録再生装置コントロール部５６は、その情報および他の各部の動作に関する情報を判断して必要な制御情報をレーザ制御部４に送出する。
【０１１０】
外部共振器型レーザ装置１０からの出力用光ビーム１９は、ビームエキスパンダ５１によって光ビームの径を拡大される。この拡大された光ビームは、空間光変調器として機能する液晶５２を透過する際に、空間的変調を受ける。このホログラム記録再生装置１００は、いわゆる、コリニア方式のホログラム記録再生装置であり、記録時には、記録再生装置コントロール部５６から記録データに応じた記録電気信号を液晶５２に送り光ビームに空間的変調を与え、同一の光路を通過する参照光と信号光とを発生させる。この空間的変調を与えられた光ビームは、ポラライズド・ビーム・スプリッタ５３を通過する。スピンドルモータ５７を含む図示しないサーボ機構は、記録再生装置コントロール部５６によって制御される、この信号光と参照光とは、対物レンズで集光され、ホログラム記録媒体６０の所定の記録位置にホログラムを記録する。
【０１１１】
再生時には、液晶５２は参照光のみを発生させる。スピンドルモータ５７を含む他の図示しないサーボ機構は、記録再生装置コントロール部５６によって制御され、この参照光は、対物レンズで集光され、ホログラム記録媒体６０に形成された所定位置のホログラムに照射されて再生光を発生させる。この再生光は、ファラデー素子５４とポラライズド・ビーム・スプリッタ５３の作用によって、アレイ型受光素子として機能するＣＭＯＳセンサ５８に導かれ、再生光に応じた再生電気信号を発生し、この再生電気信号は、記録再生装置コントロール部５６に
おいて信号処理され、記録データを再生する。
【０１１２】
図１４に示すホログラム記録再生装置１００は、所謂、コリニア・ホログラム記録再生方式を用いるものであり、コリニア・ホログラム記録再生方式においては、上述したように、参照光と信号光とを同一の光路を通過するように発生させ、液晶によって、参照光と信号光とに空間的変調を与える構成を採用する。一方、図示しない二光束・ホログラム記録再生方式においては、参照光と信号光とが別の光路を通過するようになされ、信号光のみに対して液晶によって、空間的変調を与える方式が一般的に採用されている。外部共振器型レーザ装置１０は、コリニア・ホログラム記録再生方式と二光束・ホログラム記録再生方式のいずれにおいても用いることが可能なものである。
【０１１３】
このような、ホログラム記録再生装置１００において、外部共振器型レーザ装置１０は以下のように動作する。
【０１１４】
記録、再生をするに際しては、外部共振器型レーザ装置１０を使用可能モードで発振させる。ここで、使用可能モードとしては、たとえば、図６における領域ｂを用いるものとして、以下の説明を行う。
【０１１５】
モード・ホップが生じたことをレーザ制御部４が検出すると、記録再生装置コントロール部５６にそれを知らせる。
記録再生装置コントロール部５６は、ホログラム記録再生装置１００の全体の動作を管理し、制御しているので、ホログラム記録再生装置１００が記録の動作中または再生の動作中であるか認知しており、記録または再生の動作中であれば次のように処理する。
モード・ホップが、たとえば、領域ｂから領域ｃに移行するものであると、レーザ制御部４が記録再生装置コントロール部５６に知らせる場合（ステップＳＴ２０９と同様な処理で確認できる）には、以前使用可能モードに留まっているので、記録再生装置コントロール部５６は、次の記録または再生の停止のタイミングまで、そのまま再生または記録を続行する指令をホログラム記録再生装置１００の各部に対して出力する。このとき、レーザ制御部４に対しては、ダイオード電流Ｉｄを現状のまま維持する指令を出す。
そして、次の記録または再生の停止のタイミングにおいて、記録再生装置コントロール部５６は、レーザ制御部４に対してダイオード電流Ｉｄの値を電流変化分δＩｄだけ減じて、領域ｃから領域ｂに戻す。領域ｂに戻ったということは、ステップＳＴ２０６で、値ηを検出したと同様にして確認する。
【０１１６】
一方、たとえば、モード・ホップが、領域ｂから領域ａに移行するものであると、レーザ制御部４が記録再生装置コントロール部５６に知らせる場合、すなわち、使用不能モードとなった場合には、記録再生装置コントロール部５６は、再生または記録を停止させる指令をホログラム記録再生装置１００の各部に対して出力する。
再生の停止の場合であれば、記録再生装置コントロール部５６は、レーザ制御部４に対してダイオード電流Ｉｄの値を電流変化分δＩｄだけ増やして、領域ａから領域ｂに戻して、その後、該当するホログラム記録再生領域における再生のリトライ（繰り返し再生）を行う。
記録の停止の場合であれば、記録再生装置コントロール部５６は、レーザ制御部４に対してダイオード電流Ｉｄの値を電流変化分δＩｄだけ増やして、領域ａから領域ｂに戻して、その後、該当するホログラム記録の予め指定されている交替記録領域に記録のリトライ（書き直し）を行う。
【０１１７】
（その他の実施形態について）
上述した実施形態のいくつかの変形例ないし他の実施形態を以下に示す。
【０１１８】
（２分割ディテクタの他の実施形態）
図１５に、２分割ディテクタの変形例およびその特性を示す。図１５に示す２分割ディテクタ３３のｘ軸方向への長さの和（ディテクタ３３ａのｘ軸方向の長さとディテクタ３３ｂのｘ軸方向の長さの和）が干渉縞の一周期の長さに較べて十分に短いものとされている。図１５に、２分割ディテクタ３３として、ディテクタ３３ａとディテクタ３３ｂとを用いる場合の和信号Ｓ３３ｓ、差信号Ｓ３３ｄおよび和信号Ｓ３３ｓを差信号Ｓ３３ｄで割った規格化差信号Ｓ３３ｄｎを示す。
【０１１９】
ここで、２分割ディテクタ３３のｘ軸方向への長さの和（ディテクタ３３ａのｘ軸方向の長さとディテクタ３３ｂのｘ軸方向の長さの和）が干渉縞の一周期の長さに較べて十分に短いものとされているので、ディテクタ３３ａとディテクタ３３ｂの受光面積が小さく、その各々から検出される絶対的な信号量は、受光面積が広い、先の実施形態におけるものよりも減少する。しかしながら、その２分割ディテクタ３３からの電気信号は、光ビームの波長λを検出するには好適なものであるので、以下、これについて説明する。
【０１２０】
信号ディテクタ３３ａからの電気信号は、電気信号Ｓ３３ａ、ディテクタ３３ｂからの電気信号は、電気信号Ｓ３３ｂとして検出され、差信号Ｓ３３ｄは式９において、電気信号Ｓ３ａを電気信号Ｓ３３ａと置き換え、電気信号Ｓ３ｂを電気信号Ｓ３３ｂと置き換えたもので表されるものとなる。また、２分割ディテクタ３３のｘ軸方向への長さの和が干渉縞の一周期の長さに較べて十分に短いものとされているので、差信号Ｓ３３ｄは、和信号Ｓ３３ｓを距離ｘで微分した波形にちかいものとなる。
【０１２１】
すなわち、和信号Ｓ３３ｓの波形は、２分割ディテクタ３３のｘ軸方向への長さの和が零に非常にちかい場合に、理論的には、この波形はサイン関数となり、式７で表されるものである。そして、２分割ディテクタ３３のｘ軸方向への長さの和が零から干渉縞の一周期の長さにちかづくにしたがって、図１５に示す和信号Ｓ３３ｓの底部の信号レベルおよび頂上部の信号レベルの両方が浮かび上がる。図１５においては、和信号Ｓ３３ｓの底部における信号量は、零にちかいものとして図示されている。また、２分割ディテクタ３３のｘ軸方向への長さの和が零に非常にちかい場合には、差信号Ｓ３３ｄは、式７を微分した波形、すなわち、コサイン関数となり、和信号Ｓ３３ｓと差信号Ｓ３３ｄとは位相がπ／２（ラジアン）ずれたものとなり、図１５に表されるものである。また、規格化差信号Ｓ３３ｄｎは、式１０において、Ｓ３ａをＳ３３ａと置き換え、Ｓ３ｂをＳ３３ｂと置き換えたもので表されるものとなる。
【０１２２】
２分割ディテクタ３３のｘ軸方向への長さの和が零に非常にちかい場合には、規格化差信号Ｓ３３ｄｎは、理論的には、−π／２からπ／２の範囲を主値とするタンジェント関数となるが、２分割ディテクタ３３のｘ軸方向への長さの和と干渉縞の一周期の長さとの関係を適切に選択する場合には、図１５に示すように、２分割ディテクタ３３のｘ軸方向への距離に対する規格化差信号Ｓ３３ｄｎの値を、−πからπの範囲で鋸波状の波形となすことができる。このことは、オプティカルウェッジによって、光ビームの波長λがｘ軸方向の位相に変換されているのであるから、検出用光ビーム１８の波長λに対して、規格化差信号Ｓ３３ｄｎを鋸波状の波形となすことができることと等価である。
【０１２３】
なお、図１５では、和信号Ｓ３３ｓおよび差信号Ｓ３３ｄの振幅値を０．５として規格化して表しているが、この振幅値は実際にはレーザパワーに依存するものである。一方、規格化差信号Ｓ３３ｄｎは同一の２つのディテクタ３３ａとディテクタ３３ｂからの信号の差信号を和信号で割ったものであるので、レーザパワーに依存せず、規格化差信号Ｓ３３ｄｎの値は検出用光ビーム１８の波長λのみに依存するものとできる。
【０１２４】
さらに、上述したように、２分割ディテクタ３３のｘ軸方向への長さの和と干渉縞の一周期の長さとの関係を最適に選択することによって、２分割ディテクタ３３のｘ軸方向への距離に対する規格化差信号Ｓ３３ｄｎの値を、−πからπまでの範囲、または、実際に使用する、より狭い範囲において、略直線となるようにすることができる。このようにして、検出用光ビーム１８の波長λと規格化差信号Ｓ３３ｄｎの関係とを比例関係となるようにすることができる。
【０１２５】
具体的には、使用するレーザ・ダイオード２０１のスペクトラムに応じて、オプティカルウェッジ１のウエッジ角αを適切に設計して、レーザ・ダイオード２０１の有するすべての発振の波長に対する干渉縞の位相の範囲を、図１５に示す、横軸の−πからπまでの範囲、あるいは、さらに狭い範囲に収めることができる。
【０１２６】
このように、レーザ・ダイオード２０１に応じて、オプティカルウェッジ１のウエッジ角α、２分割ディテクタ３３のディテクタ３３ａおよびディテクタ３３ｂのｘ軸方向への長さを適切に設計することによって、レーザ・ダイオード２０１の発振の波長として、たとえば、４０９．７ｎｍから４０９．７７ｎｍの範囲における波長λを規格化差信号Ｓ３３ｄｎの値と比例（オフセット定数を差し引いた場合）させることができ、これによって、上述した、実施形態における規格化差信号Ｓ３３ｄｎに応じてＲＡＭによる変換テーブルを参照して、規格化差信号Ｓ３３ｄｎから波長λを求める複雑な処理を不要として、装置の簡略化ができるものである。
【０１２７】
（波長λを検出する検出器の他の実施形態）
上述した図１に示す実施形態の外部共振器型レーザ装置１０においては、オプティカルウェッジ１と２分割ディテクタ３と、この２分割ディテクタの各々からの電気信号から差信号を検出する差分演算器とを組み合わせて、レーザ・ダイオード２０１の発振の波長λを検出する波長検出器を構成するものであった。しかしながら、レーザ・ダイオード２０１の発振の波長λを検出するに際しては、このような構成以外の種々の構成が可能であり、別の原理に基づく波長λの検出器を用いる外部共振器型レーザ装置１１について、図１６に沿って説明する。
【０１２８】
図１６示す外部共振器型レーザ装置１１においては、波長検出器は、ビームスプリッタ７１、グレーティング７４および２分割ディテクタ３によって構成される。ビームスプリッタ７１は、光源光ビーム１７を検出用光ビーム１８と出力用光ビーム１９とに分けるために用いられるものであり、検出用光ビーム１８の光量は光源光ビーム１７の光量の１０％以下とされている。検出用光ビーム１８はグレーティング７４で反射するが、このとき、検出用光ビーム１８の波長λに応じてその１次回折光の回折（反射）角度が異なるものとなる。
【０１２９】
この１次回折光の光スポットを２分割ディテクタ３によって受光して、ディテクタ３ａとディテクタ３ｂとの差信号を求めれば、波長λに応じた差信号Ｓ３ｄを検出することができる。ここで、２分割ディテクタ３の各々のディテクタ３ａおよびディテクタ３ｂの分割方向は波長λによって１次回折光が移動する方向とされている。このとき、差信号Ｓ３ｄを和信号Ｓ３ｓで割ることによって、規格化差信号Ｓ３ｄｎを求めることができ、図１に示す外部共振器型レーザ装置１０におけると同様の処理によって、モード・ホップを検出するとともに、レーザ・ダイオード２０１のダイオード電流Ｉｄを制御して、所定のスペクラム・モードで発振させることができる。なお、２分割ディテクタ３は図１に示すと同様の構成を有するものであるが、使用するレーザビームの波長の範囲の１次回折光の光スポットをこの２分割ディテクタ３で受光できるようになされている。なお、図１６においては、グレーティング７４は反射型としたが、光ビームが透過して回折光を生じる透過型としても良いものである。
【０１３０】
（スペクトラム・モード検出の他の実施形態）
上述した実施形態では、レーザ・ダイオード２０１を使用する可能性がある全領域におけるスペクトラム・モードを最初に検査して、どのスペクトラム・モードで使用するかについての決定をした。しかしながら、上述した方法は、全領域でのダイオード電流Ｉｄ、ダイオード電流Ｉｄの各々に対する検出用光ビーム１８の波長λをすべて記憶し、また、記憶する前に、２分割ディテクタ３からの信号をＲＡＭによるテーブルを用いて波長λに換算する点において多量の演算を行う必要があった。全領域の特性を検知し、その中のどのスペクトラム・モードで使用するかを決定する場合には必要な手順であるものの、上述した、使用可能モードであれば、どの領域の使用可能モードであっても良い場合、たとえば、図６において、領域ｂまたは領域ｃであるか、あるいは、レーザチップによるモード・ホップを通過した領域ｆまたは領域ｇであるかを問わない場合には、このような広範囲なスイープを行うことが必要では無くより簡略化した方式を採用できる。
【０１３１】
ダイオード電流Ｉｄに対する前のスペクトラム・モード（たとえば、現在の領域が領域ｂであれば、前のスペクトラム・モードは、よりダイオード電流Ｉｄが少ない領域ａを指すものとして前のスペクトラム・モードを定義する）、後のスペクトラム・モード（たとえば、図６において、現在の領域が領域ｂであれば、後のスペクトラム・モードは、よりダイオード電流Ｉｄが大きい領域である領域ｃを指すものとして後のスペクトラム・モードを定義する）のいずれもが使用可能モードである場合には、そのスペクトラム・モード（領域ｂ）は当然に使用可能モードである。一方、現在の領域が領域ｄである場合には、前のスペクラム・モードは領域ｃの使用可能モードであるが、後の領域である領域ｅは使用不能モードであり、この場合には、上述したように領域ｄも使用不能モードである。このように、現在の領域の前後の１つ別の領域が使用可能モードであるか使用不能モードであるかを検出することによって、この現在の領域が使用可能モードに該当するものであるか、使用不能モードに該当するものであるかを容易に検出することができる。
【０１３２】
図７のハードウエア構成および図１５に示すような、波長λと規格化差信号Ｓ３３ｄｎとの関係が略直線関係を有する２分割ディテクタ３３を用いる場合における具体的な処理を、図１７ないし図１９に沿って説明する。
【０１３３】
図１７および図１８は、イニシャル・ルーチンを示すものである。
まず、図１７を参照して、後のモード・ホップが、外部共振器モード・ホップとなるような領域であるか否かを検出する処理について説明する。処理の概要としては、後のモード・ホップが外部共振器モード・ホップであると判断される場合には、前のモード・ホップを検査する図１８に示すルーチンに処理は移り、後のモード・ホップがレーザチップによるモード・ホップであると判断される場合には、初期のダイオード電流Ｉｄｉの値を変更して、再び、後のモード・ホップが外部共振器モード・ホップとなるような領域の検出をつづけ、後のモード・ホップが外部共振器モード・ホップであると判断されるに至って図１８に示すルーチンに処理を移すものである。
【０１３４】
イニシャル・ルーチン・スタート後、割り込み処理禁止を行う（ステップＳＴ３００）。これにより、後述するメイン処理における割り込みの処理は禁止される。
次に、現在設定されている、初期のダイオード電流Ｉｄｉの値をダイオード電流Ｉｄの値に設定し、変数ｋ１を０に、ダイオード電流Ｉｄの電流変化分ΔＩｄの値を所定値に、各々設定する（ステップＳＴ３０１）。初期のダイオード電流Ｉｄｉは任意に定めることができる。電流変化分ΔＩｄの値は、たとえば、５００μＡ（マイクロ・アンペア）程度として、３ｍＡ程度の幅を有する各々の使用可能モードで数個のサンプリングができるようにする。
【０１３５】
次に、現在設定されているダイオード電流Ｉｄをレーザ・ダイオード２０１に流すようにＤ／Ａ変換器４３を設定する（ステップＳＴ３０２）。Ｄ／Ａ変換器４３の設定は、具体的には図７で示すバスラインにダイオード電流Ｉｄのデータを乗せてクロックＣＫ３で変換のタイミングを設定する。
次に、時間τ１の時間待ちを入れる（ステップＳＴ３０３）。ダイオード電流Ｉｄが正しく設定されるためのＤ／Ａ変換器４３の特性を考慮した待ち時間である。
【０１３６】
次に、時間τ１の経過後に、Ａ／Ｄ変換器４１から電気信号Ｓ３３ａ、Ａ／Ｄ変換器４２から電気信号Ｓ３３ｂを各々読み込む（ステップＳＴ３０４）。具体的には、クロックＣＫ１、クロックＣＫ２で変換のタイミングを設定して、バスラインからＣＰＵ４４に電気信号Ｓ３３ａ、電気信号Ｓ３３ｂの値を読み込む。
【０１３７】
次に、規格化差信号Ｓ３３ｄｎの値を演算する。（ステップＳＴ３０５）。ここで、上述したように、規格化差信号Ｓ３３ｄｎは、検出用光ビーム１８の強度によらず、規格化されたものであり、検出用光ビーム１８の波長λの変化に対して略直線的に変化するものとなる。
【０１３８】
次に、現在のｋ１の値が０であるか否かを判断する（ステップＳＴ３０６）。Ｙｅｓであれば、一つ前の時間の規格化差信号Ｓ３３ｄｎである旧規格化差信号Ｓ３３ｄｎｏの値がまだ得られていないので、ステップＳＴ３０７に処理を移し、旧規格化差信号Ｓ３３ｄｎｏの値を代入し、さらに、ステップＳＴ３０８に処理を移す。
ステップＳＴ３０８では、ダイオード電流Ｉｄに電流変化分ΔＩｄを加算し、変数ｋ１の値をインクリメントしてステップＳＴ３０２に処理は戻る。
ステップＳＴ３０６における判断がＮｏである場合には、値εを計算する（ステップＳＴ３０９）。ここで、値εの大小および正負によって、外部共振器モード・ホップが発生したか、レーザチップによるモード・ホップが発生したか、モード・ホップの発生が無いかを判断することができる。以下のステップＳＴ３１０、ステップＳＴ３１２がこの判断を行っている。
【０１３９】
ステップＳＴ３１０では、値εが正である場合に、値εがスレッショルドΔＴｈを上回るものであるか否かを判断する。ここで、スレッショルドΔＴｈの値は、外部共振器モード・ホップが発生した場合における発振の波長λの変化分である５ｐｍよりも若干少なめに設定して、外部共振器モード・ホップを必ず検出できるようにされている。
【０１４０】
ステップＳＴ３１０における判断結果がＹｅｓである場合には、処理は、ステップＳＴ３１１に移る。すなわち、ステップＳＴ３１１では、ダイオード電流Ｉｄの値がＩｄｉ＋ｋ１×ΔＩとなったときに、外部共振器モード・ホップが発生したと判断するものである。
ステップＳＴ３１１においては、このとき（現在）の変数ｋ１の値を、後で用いるために記憶する。
【０１４１】
すなわち、これまでのステップはダイオード電流Ｉｄを増加させて、後のスペクトラム・モードを検査してきたのであるから、ダイオード電流Ｉｄの値が電流Ｉｄｉから電流Ｉｄｉ＋（ｋ１−１）×ΔＩｄの範囲では使用可能モードであることを示している。
【０１４２】
一方、ステップＳＴ３１０における判断結果がＮｏである場合には、処理は、ステップＳＴ３１２に移る。
ステップＳＴ３１２では、値εが負である場合に、値εの負値がスレッショルドΔＴｈを上回るものであるか否かを判断する。ここで、スレッショルドΔＴｈの値は、ステップＳＴ３１０における値と同一としているが、レーザチップモードのモード・ホップが発生したことを検出するものであるので、さらに大きな値である、４０ｐｍよりも若干少なめに設定しても良いものである。
ステップＳＴ３１２における判断結果がＹｅｓである場合、すなわち、ステップＳＴ３１２において、レーザチップモードのモード・ホップが発生したことを検出した場合には、ステップＳＴ３１３に処理は移る。
【０１４３】
ステップＳＴ３１３では、ダイオード電流Ｉｄの初期のダイオード電流Ｉｄｉの値を変更して再び、後のモード・ホップを検出する処理を行う。ここで、イニシャル値として与えたダイオード電流Ｉｄｉの値が、大きすぎたために、後のモード・ホップが、レーザチップモードとなったことが明らかであるので（図６を参照）、ステップＳＴ３１３では、現在の初期のダイオード電流Ｉｄｉの値から電流変化分ΔＩｄだけ減じ、すなわち、初期のダイオード電流Ｉｄｉの値を電流Ｉｄｉ−ΔＩｄとして、再び処理をステップＳＴ３０２に移す。
【０１４４】
上述の処理を繰り返すことによって、後のモード・ホップが、外部共振器モード・ホップとなるような領域を見つけることができる。この段階では、ダイオード電流Ｉｄの値が電流Ｉｄｉから電流Ｉｄｉ＋（ｋ１−１）×ΔＩｄの範囲では使用可能モードであることは分かるものの、すなわち、図６に示す領域ａ、領域ｂ、領域ｃ、領域ｅ、領域ｆ、領域ｇのいずれであるかは分かるものの、そのいずれかが特定されるものではない。
【０１４５】
次に、図１８を参照して、前のモード・ホップが、外部共振器モード・ホップとなるような領域であるか否かを検出する処理について説明する。処理の概要としては、前のモード・ホップが外部共振器モード・ホップであると判断される場合には、領域を決定するイニシャル・ルーチンの処理は終了し、前のモード・ホップがレーザチップによるモード・ホップであると判断される場合には、初期のダイオード電流Ｉｄｉの値を変更して、再びステップＳＴ３０１に戻り、前後いずれのモード・ホップも外部共振器モード・ホップとなるような領域の検出をつづける。
【０１４６】
現在設定されている、初期のダイオード電流Ｉｄｉの値をダイオード電流Ｉｄの値に設定し、変数ｋ２を０に設定する（ステップＳＴ３１４）。
【０１４７】
次に、現在設定されているダイオード電流Ｉｄをレーザ・ダイオード２０１に流すように、Ｄ／Ａ変換器４３を設定する（ステップＳＴ３１５）。
次に、時間τ１の時間待ちを入れる（ステップＳＴ３１６）。
次に、時間τ１の経過後に、Ａ／Ｄ変換器４１から電気信号Ｓ３３ａ、Ａ／Ｄ変換器４２から電気信号Ｓ３３ｂを各々読み込む（ステップＳＴ３１７）。
次に、規格化差信号Ｓ３３ｄｎの値を演算する。（ステップＳＴ３１８）。
【０１４８】
次に、現在のｋ２の値が０であるか否かを判断する（ステップＳＴ３１９）。Ｙｅｓであれば、一つ前の時間の規格化差信号Ｓ３３ｄｎである旧規格化差信号Ｓ３３ｄｎｏの値がまだ得られていないので、ステップＳＴ３２０に処理を移して旧規格化差信号Ｓ３３ｄｎｏの値を設定し、さらに、ステップＳＴ３２１に処理を移す。
ステップＳＴ３２１では、ダイオード電流Ｉｄから電流変化分ΔＩｄを減算し、変数ｋ２の値をインクリメントしてステップＳＴ３１５に処理は戻る。
一方、ステップＳＴ３１９における判断がＮｏである場合には、値εを計算する（ステップＳＴ３２２）。
【０１４９】
ステップＳＴ３２３では、値εの負値がスレッショルドΔＴｈを上回るものであるか否かを判断する。ここで、スレッショルドΔＴｈの値は、外部共振器モード・ホップが発生した場合における発振の波長λの変化分である５ｐｍよりも若干少なめに設定して、外部共振器モード・ホップを必ず検出できるようにされている。
【０１５０】
ステップＳＴ３２３における判断結果がＹｅｓである場合には、処理は、ステップＳＴ３２４に移る。すなわち、ステップＳＴ３２４では、ダイオード電流Ｉｄの値がＩｄｉ−ｋ２×ΔＩとなったときに、外部共振器モード・ホップが発生したと判断するものである。
ステップＳＴ３２４においては、このとき（現在）の変数ｋ２の値を、後で用いるために記憶する。
【０１５１】
すなわち、これまでのステップは、ダイオード電流Ｉｄを減少させて、前のスペクトラム・モードを検査してきたのであるから、ダイオード電流Ｉｄの値が電流Ｉｄｉ−（ｋ２−１）×ΔＩｄから電流Ｉｄｉ＋（ｋ１−１）×ΔＩｄの範囲では使用可能モードであることを示している。すなわち、ダイオード電流Ｉｄが電流Ｉｄｉ−（ｋ２−１）×ΔＩｄから電流Ｉｄｉ＋（ｋ１−１）×ΔＩｄの範囲である場合には、図６の領域ｂ、領域ｃ、領域ｆ、領域ｇのいずれかに該当していることとなる。
【０１５２】
一方、ステップＳＴ３２３における判断結果がＮｏである場合には、処理は、ステップＳＴ３２５に移る。
ステップＳＴ３２５では、値εが正である場合に、値εがスレッショルドΔＴｈを上回るものであるか否かを判断する。ここで、スレッショルドΔＴｈの値は、ステップＳＴ３２３における値と同一としているが、レーザチップモードのモード・ホップが発生したことを検出するものであるので、さらに大きな値である、４０ｐｍよりも若干少なめに設定しても良いものである。
ステップＳＴ３２５における判断結果がＹｅｓである場合、すなわち、ステップＳＴ３２５において、レーザチップモードのモード・ホップが発生したことを検出した場合には、ステップＳＴ３２６に処理は移る。すなわち、ステップＳＴ３２６では、前のスペクトラム・モードが、図６に示す、例えば、領域ｅであることを検出した場合の処理を行うものである。
一方、ステップＳＴ３２５における判断結果がＮｏの場合には、モード・ホップが発生していないということであるので、処理をステップＳＴ３２１に移す。
【０１５３】
ステップＳＴ３２６では、ダイオード電流Ｉｄの初期のダイオード電流Ｉｄｉの値を変更して、再び、後のモード・ホップおよび前のモード・ホップを検出する処理を行う。ここで、イニシャル値として与えたダイオード電流Ｉｄｉの値が、小さすぎたために、前のモード・ホップが、レーザチップモードとなったことが明らかであるので（図６を参照）、ステップＳＴ３２６では、現在の初期のダイオード電流Ｉｄｉの値を電流Ｉｄｉ＋ΔＩｄとして、再び処理をステップＳＴ３０１に移す。
【０１５４】
上述の処理を繰り返すことによって、後のモード・ホップおよび前のモード・ホップが、外部共振器モード・ホップとなるような領域を見つけることが必ずできる（図６を参照）。
なお、処理の順番としては、上述のように、後のモード・ホップを最初に検出して、その後に前のモード・ホップを検出するようにしても、前のモード・ホップを最初に検出して、その後に後のモード・ホップを検出するようにしても、同様に使用可能モードに該当するダイオード電流Ｉｄの値を見出すことができる。
【０１５５】
このように、波長λと規格化差信号Ｓ３３ｄｎとの関係が略直線関係を有する２分割ディテクタ３３を用い、前後のモード・ホップのみを検出することによって、より簡便に使用可能モードに該当するダイオード電流Ｉｄの値を見出すことができる。
【０１５６】
次に、図１９に沿って、図７のハードウエア構成および図１５に示すような、波長λと規格化差信号Ｓ３３ｄｎとの関係が略直線関係を有する２分割ディテクタ３３を用いる場合における、スペクラム・モードを判定するためのメイン・ルーチンについて説明する。
【０１５７】
メイン・ルーチンは、ＣＰＵ４４が有するタイマー、あるいは、外部からのトリガー、例えば、温度変化量が予め定める所定量を超えたことを知らせるトリガー等、によるタイマー割り込みの処理であり、クロックＣＫ１、クロックＣＫ２およびクロックＣＫ３もこの割り込みに同期してＣＰＵ４４から出力される。割り込み周期は、外部共振器型レーザ装置１０の温度変化の時定数に相応したもので、数１０ｍＳｅｃ（ミリ秒）から数百Ｓｅｃ（秒）程度の範囲で、適宜定め得るものである。また、波長信号の所定時間ごとの変化量を求めるための所定時間は、一定周期ごとのタイマー割り込みに限られず、可変周期の割り込みとしても良く、さらには、温度変化がある一定量を超えた場合に割り込み処理が行われるようにしても良く、さらに、また、後述するホログラム記録再生装置に、この外部共振器型レーザ装置１０を応用する場合においては、記録再生の区切りごとに割り込み処理を行うものとしても良いものである。
【０１５８】
まず、割り込み処理を禁止する（ステップＳＴ３９８）。
次に、ダイオード電流Ｉｄを設定し、変数ｊを０とする（ステップＳＴ４００）。このダイオード電流Ｉｄの値は任意のものとしても良いが、上述したイニシャル・ルーチンにおいて、使用可能モードであると判断された所望のダイオード電流Ｉｄを選べばさらに良好なる結果をもたらすものである。すなわち、使用可能モードの丁度、中心となるような電流Ｉｄの値は、式１１で与えられる。
Ｉｄ＝Ｉｄｉ−｛（ｋ２−１）＋（ｋ１＋ｋ２）／２｝×ΔＩｄ・・・（式１１）
【０１５９】
次に割り込み処理の禁止を解除する（ステップＳＴ３９９）。
割り込み処理の禁止の解除により、ステップＳＴ４０１からステップＳＴ４０９までの処理が割り込みごとに実行される。
【０１６０】
Ｄ／Ａ変換器４３に、この所望のダイオード電流Ｉｄの値を設定する（ステップＳＴ４０１）。これによって外部共振器型レーザ装置１０は動作を開始する。
次に、Ａ／Ｄ変換器４１から電気信号Ｓ３３ａ、Ａ／Ｄ変換器４２から電気信号Ｓ３３ｂを各々読み込む（ステップＳＴ４０２）。
次に、規格化差信号Ｓ３３ｄｎを演算により求める（ステップＳＴ４０３）。
次に、ステップＳＴ４０３で演算した規格化差信号Ｓ３３ｄｎの値から旧規格化差信号Ｓ３３ｄｎｏの値を引いて、値ηを得る（ステップＳＴ４０４）。
【０１６１】
次に変数ｊが０であるか否かを判断する（ステップＳＴ４０５）。
判断の結果がＹｅｓであれば、処理をステップＳＴ４０９に移し、規格化差信号Ｓ３３ｄｎの値に規格化差信号Ｓ３３ｄｎの値を代入し、変数ｊに１を代入する。
一方、判断の結果がＮｏである場合には、処理をステップＳＴ４０６に移す。
【０１６２】
ステップＳＴ４０６では、値ηが０より大きいか、すなわち、正であるか否かを判断し、Ｙｅｓであれば、ステップＳＴ４０７に処理を移し、Ｎｏであれば、ステップＳＴ４１０に処理を移す。
ステップＳＴ４０７では、値ηがΔＴｈより大きいか否かを判断し、Ｙｅｓであれば、ステップＳＴ４０８に処理を移し、外部共振器モード・ホップの発生を知らせる。
一方、ステップＳＴ４０７の判断がＮｏであれば、ステップＳＴ４０９に処理を移す。
【０１６３】
一方、ステップＳＴ４１０では、値ηの負値がΔＴｈより大きいか否かを判断し、Ｙｅｓであれば、ステップＳＴ４１１に処理を移し、レーザチップによるモード・ホップの発生を知らせる。
一方、ステップＳＴ４１１の判断がＮｏであれば、モード・ホップは発生しておらず、モード・ホップの発生がないことを知らせ（ステップＳＴ４１２）、ステップＳＴ４０９に処理を移す。
【０１６４】
本実施形態の外部共振器型レーザ装置１０の主要なる側面は、光強度に応じて異なるスペクトラム特性となる複数のスペクトラム・モードを有する光源光ビーム１７を出射する外部共振器型レーザ光源２と、光源光ビーム１７を検出用光ビーム１８と出力用光ビーム１９とに分離して、検出用光ビーム１８の波長λに応じた波長信号を検出する波長検出器と、波長信号の所定時間ごとの変化量と所定量との大小判定によって、スペクトラム・モードの遷移を示す遷移信号を検出するモード遷移検出器と、を備えるものである。
【０１６５】
ここで、波長検出器は、断面所定方向の距離に比例して厚さが変化するガラス板で形成され、例えば、検出用光ビーム１８のｘ軸方向における光路長を変化させるオプティカルウェッジ１と、検出用光ビーム１８の波長λに応じて変化する、ｘ軸方向に生じる干渉縞の輝度を電気信号として検出する２つの受光素子、例えば、２分割ディテクタ３に配されたディテクタ３ａおよびディテクタ３ｂと、ディテクタ３ａおよびディテクタ３ｂの各々からの電気信号の差である差信号を検出するマイコンで構成されるレーザ制御部４に配された差分演算器を備えるものであっても良いものである。
【０１６６】
また、他の波長検出器の例としては、検出用光ビーム１８が照射され、検出用光ビーム１８の波長に応じて回折光の角度が異なるグレーティング７４と、回折光の回折方向に配置した２つの受光素子、例えば、２分割ディテクタ３に配されたディテクタ３ａおよびディテクタ３ｂと、ディテクタ３ａおよびディテクタ３ｂの各々からの電気信号の差である差信号を検出するマイコンで構成されるレーザ制御部４に配された差分演算器を備えるものであっても良いものである。
【０１６７】
そして、モード遷移検出器もまた、レーザ制御部４に備えられ、ハードウエアとソフトウエアとが一体となって構成されるものであり、波長信号の所定時間ごとの変化量と所定量との大小判定によって、スペクトラム・モードの遷移を示す遷移信号を検出するようにしても良いものである。ここで、所定時間ごととは、例えば、一定周期の割り込みごと、可変周期の割り込みごと、さらには、温度変化がある一定量を超えた場合ごと、さらに、また、後述するホログラム記録再生装置に、この外部共振器型レーザ装置を応用する場合においては、記録再生の区切りごとに、であっても良いものである。
【０１６８】
また、さらに、レーザ制御部４に配された光強度制御器を備え、モード遷移信号、例えば、外部共振モード・ホップの発生、または、レーザチップによるモード・ホップの発生を知らせるモード遷移信号に基づき、例えば、レーザチップによるモード・ホップの発生が知らされた場合には、使用不能モードから使用可能モードとするように前記光源光ビームの光強度を変化させるようにしても良いものである。
【０１６９】
本実施形態のホログラム記録再生装置１００の主要側面は、上述した実施形態の外部共振器型レーザ装置１０を光源として用いるものであり、その他、ビームエキスパンダ５１、液晶５２、ポラライズド・ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）５３、ＣＭＯＳセンサ５８、ファラデー素子５４、対物レンズ５５、スピンドルモータ５７を含むサーボ機能（スピンドルモータ５７以外は図示せず）、記録再生装置コントロール部５６を備える。
【０１７０】
そして、上述したように、外部共振器型レーザ装置１０における正確なるスペクトラム・モードの遷移が検出できるので、たとえば、その次に生じるモード・ホップが、使用可能モードである外部共振器モード・ホップとなる蓋然性が有る場合には暫く様子をみてそのままでホログラム記録再生装置１００を動作させ続け、その次に生じるモード・ホップが、使用不能モードであるレーザチップによるモード・ホップとなる蓋然性が高い場合には直ちに、元のスペクトラム・モードに戻してホログラム記録再生装置１００を停止させる等の動作をさせることができる。
【０１７１】
このように、現在、使用可能モードで外部共振器型レーザ装置１０を使用しているか否かを知ることができるのみならず、次にモード・ホップが生じた場合に、使用不能モードに遷移する蓋然性が有るか否かについても知ることもでき、さらに、モード・ホップが生じた場合に、遷移前のスペクトラム・モードに戻すこともできるものである。このような処理と、再生時、記録時で、各々どのように処理をするかとの組み合わせによって、種々の組み合わせが可能であり、どのような制御をおこなうかについては、記録再生装置コントロール部５６に予め処理手順を記憶しておくことができるものである。このようにして、記録途中において、外部共振器型レーザ装置１０を使用不能モードで使用してしまい、記録データが再生不能となってしまう等の事故が発生することを避けることができる。
【０１７２】
本実施形態の外部共振器型レーザ装置のスペクトラム・モード遷移検出方法の主要側面は、光強度に応じて異なるスペクトラム特性となる複数のスペクトラム・モードを有する外部共振器型レーザ光源２から光源光ビーム１７を出射し、光源光ビーム１７を検出用光ビーム１８と出力用光ビーム１９とに分離し、検出用光ビーム１８の波長に応じた信号を検出し、この波長に応じた信号の所定時間ごとの変化量が所定範囲外となることを検出してスペクトラム・モードが、外部共振モード・ホップの発生により、使用可能モードに遷移したのか、または、レーザチップによるモード・ホップの発生により使用不能モードに遷移したのかを検出するものである。
【０１７３】
このようなスペクトラム・モード遷移検出方法においては、検出用光ビーム１８の波長に応じた信号の所定時間ごとの変化量の変化のみをスペクトラム・モードが遷移したか否かを判断する基準としており、検出用光ビーム１８の波長に応じた信号の絶対量を基準としてスペクトラム・モードが遷移したか否かを判断する場合に較べて、外部共振器型レーザ装置の温度変化、経年変化、初期ばらつき等による検出の誤差が生じにくく、良好なる検出特性が得られるものである。ここで、所定時間ごととは、例えば、一定周期の割り込みごと、可変周期の割り込みごと、さらには、温度変化がある一定量を超えた場合ごと、さらに、また、後述するホログラム記録再生装置に、この外部共振器型レーザ装置を応用する場合においては、記録再生の区切りごとであっても良いものである。
【０１７４】
なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、開示された技術的思想の範囲内におよぶものである。また実施形態についても、例として挙げた上述の実施形態に限られず、これらを様々に変形し、組み合わせた実施形態が実施可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】実施形態の外部共振型半導体レーザ装置の構成を説明する図である。
【図２】実施形態のオプティカルウェッジの作用を説明する図である。
【図３】実施形態のオプティカルウェッジの作用によって生じる干渉縞の光強度と所定方向の距離との関係を示す図である。
【図４】実施形態の２分割ディテクタからの差信号大きさと光ビーム波長との関係を示す図である。
【図５】実施形態の演算差信号と光ビームの波長との関係を示す図である。
【図６】実施形態の演算差信号とダイオード電流との関係を模式的に示す図である。
【図７】実施形態のレーザ制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】実施形態のレーザ制御部でおこなわれる処理であるイニシャル・ルーチンのフローチャートである。
【図９】実施形態のレーザ制御部でおこなわれる処理であるイニシャル・ルーチンのフローチャートである。
【図１０】実施形態のレーザ制御部でおこなわれる処理であるダイオード制御・ルーチンのフローチャートである。
【図１１】実施形態の演算差信号とダイオード電流との関係を模式的に示す他の図である。
【図１２】実施形態の２つの逆位相の干渉縞が２分割ディテクタの受光面に発生する場合の模式図である。
【図１３】実施形態の２つの２分割ディテクタを用いる場合の模式図である。
【図１４】実施形態のホログラム記録再生装置のブロック図である。
【図１５】実施形態の２分割ディテクタからの信号と光ビームの波長との関係を示す図である
【図１６】実施形態の外部共振型半導体レーザ装置の構成を説明する図である。
【図１７】実施形態のレーザ制御部でおこなわれる処理のイニシャル・ルーチンのフローチャートである。
【図１８】実施形態のレーザ制御部でおこなわれる処理のイニシャル・ルーチンのフローチャートである。
【図１９】実施形態のレーザ制御部でおこなわれる処理のフローチャートである。
【図２０】背景技術の外部共振型半導体レーザ装置を示す図である。
【図２１】背景技術の外部共振型半導体レーザ装置の光強度と波長との関係を示す図である。
【図２２】背景技術の外部共振型半導体レーザ装置のスペクトラム・モードの模式図である。
【符号の説明】
【０１７６】
１  オプティカルウェッジ、２  外部共振器型レーザ光源、３ａ  ディテクタ、３ｂ  ディテクタ、３、３１，３２、３３  ２分割ディテクタ、４  レーザ制御部、１０、１１  外部共振器型レーザ装置、１７  光源光ビーム、１８  検出用光ビーム、１９  出力用光ビーム、５１  ビームエキスパンダ、５２  液晶、５３  ポラライズド・ビーム・スプリッタ、５４  ファラデー素子、５５  対物レンズ、５６  記録再生装置コントロール部、５７  スピンドルモータ、５８  ＣＭＯＳセンサ、６０  ホログラム記録媒体、７１  ビームスプリッタ、７４  グレーティング、１００  ホログラム記録再生装置
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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