(57)【要約】  【課題】  簡単な構造を用いて外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の波長を検出・判定し、さらに使用不可モードのレーザ光の射出を抑制する。  【解決手段】  外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の少なくとも一部を受光し、縞の像に対応する異なる光強度分布を生じさせる反射光を射出する反射素子と、反射素子からの反射光の光強度を、少なくとも２つの受光位置で検出する光検出器と、少なくとも２つの受光位置における検出信号の差分値を求め、差分値に基づいて、レーザ光の波長の判定を行う判定回路とを備え、少なくとも２つの受光位置は、縞が並ぶ方向に配される。【選択図】  図１９
2005340783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の少なくとも一部を受光し、縞の像に対応する異なる光強度分布を生じさせる反射光を射出する反射手段と、
前記反射手段からの前記反射光の光強度を、少なくとも２つの受光位置で検出する光検出手段と、
前記少なくとも２つの受光位置における検出信号の差分値を求め、前記差分値に基づいて、前記レーザ光の波長の判定を行う判定手段とを備え、
前記少なくとも２つの受光位置は、前記縞が並ぶ方向に配されることを特徴とする波長判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の波長判定装置において、
前記少なくとも２つの受光位置は、外部共振器モードホップの領域で発生する第１の波長群の光について、それぞれ異なる差分値が得られるように設定され、
前記判定手段は、前記差分値に対応する波長を特定することによって、前記レーザ光の波長を判定することを特徴とする波長判定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の波長判定装置において、
前記少なくとも２つの受光位置は、前記第１の波長群の光と、前記外部共振器型半導体レーザに含まれる半導体レーザ内のレーザーチップによるモードホップの領域で発生する第２の波長群の光にわたって、それぞれ異なる差分値が得られるように設定され、
前記判定手段は、前記差分値に対応する波長を特定することによって、前記レーザ光の波長を判定することを特徴とする波長判定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の波長判定装置において、
前記反射光の強度分布が周期的に変化し、
前記少なくとも２つの受光位置の間隔が、前記反射光の強度変化の周期の１／４以下であることを特徴とする波長判定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の波長判定装置において、
前記光検出手段は、１つまたは複数の光検出器を有し、
前記少なくとも２つの受光位置における反射光の強度の検出が、前記１つまたは複数の光検出器によって行われることを特徴とする波長判定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の波長判定装置において、
前記光検出器がフォトダイオードまたはＣＣＤであることを特徴とする波長判定装置。
【請求項７】
請求項１に記載の波長判定装置において、
前記反射手段がオプティカルウェッジであることを特徴とする波長判定装置。
【請求項８】
外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の少なくとも一部を受光し、縞の像に対応する異なる光強度分布を生じさせる反射光を射出する反射手段からの反射光の強度を、少なくとも２つの受光位置で検出する光検出ステップと、
前記少なくとも２つの受光位置における検出信号の差分値を求め、前記差分値に基づいて、前記レーザ光の波長の判定を行う判定ステップとを備え、
前記少なくとも２つの受光位置は、前記縞が並ぶ方向に配されることを特徴とする波長判定方法。
【請求項９】
請求項８に記載の波長判定方法において、
前記少なくとも２つの受光位置は、外部共振器モードホップの領域で発生する第１の波長群の光について、それぞれ異なる差分値が得られるように設定され、
前記判定ステップは、前記差分値に対応する波長を特定することによって、前記レーザ光の波長を判定することを特徴とする波長判定方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の波長判定方法において、
前記少なくとも２つの受光位置は、前記第１の波長群の光と、前記外部共振器型半導体レーザに含まれる半導体レーザ内のレーザーチップによるモードホップの領域で発生する第２の波長群の光にわたって、それぞれ異なる差分値が得られるように設定され、
前記判定ステップは、前記差分値に対応する波長を特定することによって、前記レーザ光の波長を判定することを特徴とする波長判定方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の波長判定方法において、
前記検出信号の差分値が、前記少なくとも２つの受光位置で得られた検出信号の和によってノーマライズされていることを特徴とする波長判定方法。
【請求項１２】
外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の少なくとも一部を受光し、縞の像に対応する異なる光強度分布を生じさせる反射光を射出する反射手段と、
前記反射手段からの反射光の強度を、少なくとも２つの受光位置で検出する光検出手段と、
前記少なくとも２つの受光位置における検出信号の差分値を求め、前記差分値が所定の値となった場合に、前記外部共振器型半導体レーザ内の半導体レーザに供給する電流値を、所定の値だけ増加または減少させる制御手段とを備え、
前記少なくとも２つの受光位置は、前記縞が並ぶ方向に配されることを特徴とする半導体レーザ制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体レーザ制御装置において、
前記少なくとも２つの受光位置は、外部共振器モードホップの領域で発生する第１の波長群の光について、それぞれ異なる差分値が得られるように設定され、
前記制御手段は、前記外部共振器型半導体レーザに含まれる半導体レーザ内のレーザーチップによるモードホップの領域で発生する第２の波長群に近い波長に対応する差分値が得られた場合に、前記第２の波長群から離れた波長となるように、前記半導体レーザに対する制御を行うことを特徴とする半導体レーザ制御装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体レーザ制御装置において、
前記少なくとも２つの受光位置は、前記第１の波長群の光、および前記第２の波長群の光にわたって、それぞれ異なる差分値が得られるように設定され、
前記制御手段は、前記第２の波長群に近い波長に対応する差分値となった場合に、前記第２の波長群から離れた波長となるように、前記半導体レーザに対する制御を行うことを特徴とする半導体レーザ制御装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の半導体レーザ制御装置において、
前記検出信号の差分値が、前記少なくとも２つの受光位置で得られた検出信号の和によってノーマライズされていることを特徴とする半導体レーザ制御装置。
【請求項１６】
外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の少なくとも一部を受光し、縞の像に対応する異なる光強度分布を生じさせる反射光を射出する反射手段からの反射光の強度を、少なくとも２つの受光位置で検出する光検出ステップと、
前記少なくとも２つの受光位置における検出信号の差分値を求め、前記差分値が所定の値となった場合に、前記外部共振器型半導体レーザ内の半導体レーザに供給する電流値を、所定の値だけ増加または減少させる制御ステップとを備え、
前記少なくとも２つの受光位置は、前記縞が並ぶ方向に配されることを特徴とする半導体レーザ制御方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の半導体レーザ制御方法において、
前記少なくとも２つの受光位置は、外部共振器モードホップの領域で発生する第１の波長群の光について、それぞれ異なる差分値が得られるように設定され、
前記制御ステップは、前記外部共振器型半導体レーザに含まれる半導体レーザ内のレーザーチップによるモードホップの領域で発生する第２の波長群に近い波長に対応する差分値が得られた場合に、前記第２の波長群から離れた波長となるように、前記半導体レーザに対する制御を行うことを特徴とする半導体レーザ制御方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の半導体レーザ制御方法において、
前記少なくとも２つの受光位置は、前記第１の波長群の光、および前記第２の波長群の光にわたって、それぞれ異なる差分値が得られるように設定され、
前記制御ステップは、前記第２の波長群に近い波長に対応する差分値となった場合に、前記第２の波長群から離れた波長となるように、前記半導体レーザに対する制御を行うことを特徴とする半導体レーザ制御方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の半導体レーザ制御方法において、
前記検出信号の差分値が、前記少なくとも２つの受光位置で得られた検出信号の和によってノーマライズされていることを特徴とする半導体レーザ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外部共振器型半導体レーザを含むレーザ・システムに関し、より詳しくは、外部共振器型半導体レーザの発振モードを安定化させる波長判定装置、波長判定方法、半導体レーザ制御装置、および半導体レーザ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ・システムは、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、ホログラフィックデータストレージ（ＨＤＳ：Holographic Data Storage）については、シングルモード・レーザが用いられる。ＨＤＳ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上で再び合わせ、その干渉によってデータを記録する。
【０００３】
このような、ホログラム記録再生用の光源としては、シングルモードの光源であるガスレーザやＳＨＧレーザが用いられることが多い。しかしながら、マルチモード発振である、レーザ・ダイオード（ＬＤ）のような半導体レーザでも、これ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化することができ、ホログラム記録再生用の光源として使用することが可能である。
【０００４】
ここで、従来の代表的な外部共振型半導体レーザを含むリットロー型のレーザ・システムの構成を、図１を参照して説明する。図１は、レーザ・システム２００の平面図である。このレーザ・システム２００の構成は、非特許文献１に記載されたレーザ・システムの構成と同様のものである。
【０００５】
【非特許文献１】L. Ricci, et al. :"A compact grating-stabilized diode laser system for atomicphysics", Optics Communications, 117 1995, pp541-549
【０００６】
レーザ・システム２００では、レーザ・ダイオード２０１のような半導体レーザ素子から出射された縦多モードのレーザ光（発振光）がレンズ２０２によって平行に集められ、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、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が、注入された１次回折光に共振してシングルモードの光（矢印Ｆによって表された０次光）を出射するようになり、その光の波長は、グレーティング２０３から戻ってきた光の波長と同じになる。
【０００７】
この例では、ネジ２０５をピエゾ素子と組み合わせて、微妙なグレーティング２０３の角度を調整している。
【０００８】
次に、図２のグラフを参照して、図１で説明したような外部共振器型のレーザ・システムから出力されるレーザ光のレーザパワーと波長の関係を説明する。図２に示すグラフの横軸はレーザパワーを示し、単位はｍＷである。一方、グラフの縦軸は波長を表しており、単位はｎｍである。図２から分かるように、レーザ光のレーザパワーの増加に伴って、レーザ光の波長は、概ね、のこぎり状の変化を示す。
【０００９】
外部共振器型のレーザ・システムでは、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なる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なる、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、ある程度離散的に推移する。
【００１０】
また、たとえば、レーザパワーが３０ｍＷ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の付近においては、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。
【００１１】
図３は、いくつかのレーザ光のスペクトラムを表しているが、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３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃのようなスペクトラムとなる。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３Ｄに示すようなスペクトラムとなる。
【００１２】
これらのレーザ光をＨＤＳに用いる場合、レーザパワーが３２ｍＷ付近で生じるような（すなわち、図３Ａに示すような）３モードの光や、２モードの光（すなわち、図３Ｂに示すような光）は、完全なシングルモードの光（図３Ｃに示すスペクトラムの光）と同等の記録再生特性を示すので、シングルモードの光と同様に使用することができる。ここでは、たとえば、レーザパワーが３０ｍＷ付近で発生するような完全なシングルモードと、たとえば、レーザパワーが３２ｍＷ付近で生じるような３モードや２モードを総称して使用可能モードと呼ぶことにする。
【００１３】
一方、たとえば、図３Ｄに示すような、レーザパワーが３５ｍＷ付近で生じるような６モード状態は、２つの３モードの組が、互いに約４０ｐｍ程度離れているために、良好なホログラム記録を実現することができない。ここでは、このようなモードを使用不可モードと呼ぶことにする。たとえば、使用可能モードでＭ／＃が６．５のホログラムメディアに対して、使用不可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。
【００１４】
ここで、Ｍ／＃は、Ｍナンバーと称されるメディアの特性を評価する際の重要な項目の一つである。すなわち、記録時には、同一のレーザ光源からの光をビームスプリッタによって分割し、ミラーによる反射によってメディアの同一の箇所に記録光および参照光の二つの光を照射する。再生時には、メディアに対して参照光のみを記録時と同様に照射し、回折光を取り出す。再生時の参照光の入射光量と回折光量とから回折効率が下記のように定義される。
【００１５】
回折効率＝回折光量／入射光量
【００１６】
そして、Ｍ／＃は、下記のように定義される。
【００１７】
Ｍ／＃＝Σ（回折効率のルート）
【００１８】
ここで、Σは、同じ箇所に多重記録した場合の各回折効率を足し合わせたものである。ルートは、光学的な見地から必要とされる。上式から分かるように、多重回数が多ければ、和が大きくなり、Ｍ／＃が大きくなる。また、各記録時に強く記録すれば、回折効率が大きくなり、Ｍ／＃が大きくなる。すなわち、Ｍ／＃が大きいほど、そのメディアが多重記録に向いている。
【００１９】
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、使用不可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２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、使用不可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、使用不可モードのレーザ光を効果的に排除できれば、ＨＤＳに外部共振器型半導体レーザを用いることは十分可能である。
【００２０】
また、図２に示すような、レーザパワーとレーザ光の波長の関係は、外部共振器型半導体レーザ内の温度によって変動する。たとえば、外部共振器型半導体レーザの半導体レーザの温度が一定でないと、使用不可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、従来より、この外部共振器型半導体レーザ内の温度を、ほぼ一定に保ち（たとえば、１０ｍＫ内の変動に抑え）、使用不可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とられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上述した従来の手法により、使用不可モードのレーザ光が射出されないよう外部共振器型半導体レーザを制御するためには、外部共振器型半導体レーザ内の温度を、ほぼ一定に保ったうえで、レーザパワーを制御する必要があり、レーザ・システムの構造や制御が複雑なものとなる。
【００２２】
また、波長の検出結果を利用して、外部共振器型半導体レーザのレーザパワーを制御する方法も考えられるが、従来の波長検出装置は非常に大きく、高価なものであり、ＨＤＳ等の用途には適合しない。
【００２３】
したがって、この発明の目的は、簡単な構造を用いて外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の波長を判定する波長判定装置、および波長判定方法を提供することにある。
【００２４】
さらに、この発明の目的は、波長判定結果に基づいて、使用不可モードのレーザ光の射出を抑止する半導体レーザ制御装置、および半導体レーザ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この発明は、外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の少なくとも一部を受光し、縞の像に対応する異なる光強度分布を生じさせる反射光を射出する反射手段と、
反射手段からの反射光の光強度を、少なくとも２つの受光位置で検出する光検出手段と、
少なくとも２つの受光位置における検出信号の差分値を求め、差分値に基づいて、レーザ光の波長の判定を行う判定手段とを備え、
少なくとも２つの受光位置は、縞が並ぶ方向に配されることを特徴とする波長判定装置である。
【００２６】
この発明は、外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の少なくとも一部を受光し、縞の像に対応する異なる光強度分布を生じさせる反射光を射出する反射手段からの反射光の強度を、少なくとも２つの受光位置で検出する光検出ステップと、
少なくとも２つの受光位置における検出信号の差分値を求め、差分値に基づいて、レーザ光の波長の判定を行う判定ステップとを備え、
少なくとも２つの受光位置は、縞が並ぶ方向に配されることを特徴とする波長判定方法である。
【００２７】
この発明は、外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の少なくとも一部を受光し、縞の像に対応する異なる光強度分布を生じさせる反射光を射出する反射手段と、
反射手段からの反射光の強度を、少なくとも２つの受光位置で検出する光検出手段と、
少なくとも２つの受光位置における検出信号の差分値を求め、差分値が所定の値となった場合に、外部共振器型半導体レーザ内の半導体レーザに供給する電流値を、所定の値だけ増加または減少させる制御手段とを備え、
少なくとも２つの受光位置は、縞が並ぶ方向に配されることを特徴とする半導体レーザ制御装置である。
【００２８】
この発明は、外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の少なくとも一部を受光し、縞の像に対応する異なる光強度分布を生じさせる反射光を射出する反射手段からの反射光の強度を、少なくとも２つの受光位置で検出する光検出ステップと、
少なくとも２つの受光位置における検出信号の差分値を求め、差分値が所定の値となった場合に、外部共振器型半導体レーザ内の半導体レーザに供給する電流値を、所定の値だけ増加または減少させる制御ステップとを備え、
少なくとも２つの受光位置は、縞が並ぶ方向に配されることを特徴とする半導体レーザ制御方法である。
【発明の効果】
【００２９】
この発明に係る波長判定装置、波長判定方法、半導体レーザ制御装置、および半導体レーザ制御方法によって、簡単な構造を用いて外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の波長を判定することができる。また、このような判定に基づいて、使用不可モードのレーザ光の射出を抑止するように半導体レーザのレーザパワーを制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
この発明は、オプティカルウェッジを用いて外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の波長を検出し、その検出結果に基づいて、使用不可モードのレーザ光が射出されないように外部共振器型半導体レーザ内の半導体レーザのパワーを制御しようとするものである。
【００３１】
ここで、最初に、干渉縞を生じさせる光学素子の一例であるオプティカルウェッジについて説明する。オプティカルウェッジとは、両面のなす角が数十分程度のガラス板である。これにレーザ光を約４５度傾けて入射すると、ガラス板の表面と裏面で反射した光が干渉縞を形成する。
【００３２】
図４は、オプティカルウェッジ１にレーザ光３が入射された様子を示す略線図である。レーザ光３は、オプティカルウェッジ１で反射し、曇りガラス２に入射する。オプティカルウェッジ１は、図４に示す座標のｚ軸方向に進むにつれて、厚さｄが小さくなるように形成されている。ｚ軸方向は、図４の記載面または表示面の手前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に平行でかつｙ軸と垂直な方向であり、ｙ軸方向は、ｘ軸とｚ軸に直交する方向である。
【００３３】
図５は、図４のような状況の場合に、曇りガラス２で観察することができる干渉縞の例を示す略線図である。レーザ光３は、オプティカルウェッジ１の表面１ａで反射して曇りガラス２に入射するとともに、オプティカルウェッジ１の裏面１ｂで反射して曇りガラス２に入射するため、光路差が生じ、その結果、図５のような干渉縞１０が発生する。図５では、それぞれの干渉縞１０が、ｚ軸とほぼ垂直の方向に発生するように示されているが、必ずしもこのような方向に発生するとは限らない。収差等の影響によって、ｚ軸に垂直な方向とは、かなり異なる角度で干渉縞１０が発生する場合もある。
【００３４】
後で説明するように、この発明では、図５に示された干渉縞１０を人間が肉眼で見る必要はないので、曇りガラス２はこの発明に必須の構成要素ではない。この発明では、干渉縞１０の検出に、少なくとも２つのディテクタを用いる。
【００３５】
ここで、オプティカルウェッジについてさらに詳細に説明を行う。図６に示すような、１本のレーザ中の光線Ａ、Ｂがオプティカルウェッジ１に入射する場合を考える。ここで、オプティカルウェッジ１は、図４に示すものと同様であり、図に示すｚ軸方向に進むにつれて、オプティカルウェッジ１の厚さｄが小さくなるように形成されている。
【００３６】
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となり、光線Ｂは、オプティカルウェッジ１の裏面１ｂで反射して、やはり光線Ｃとなるとする。このとき、光線Ａと光線Ｂの光路差を求め、それを使って光線Ｃでの位相差を計算する。まず、Ｓｎｅｌｌの法則より、以下の式１の関係が成り立つ。
ｓｉｎθ／ｓｉｎθ’＝ｎ      ・・・（式１）
一方、Ｌｇの長さは、以下の式２で表される。
Ｌｇ＝２ｄ＊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は、以下の式３で表される。
Ｌｐ＝２（Ｌｐ／２）＝２（ｄ／ｃｏｓθ’）＝２ｄ／ｃｏｓθ’      ・・・（式３）
【００３７】
ここで、Ｌｐ’を、Ｌｐの光学距離とすると、Ｌｐ’は以下の式４で表される。
Ｌｐ’＝２ｎｄ／ｃｏｓθ’      ・・・（式４）
Ｌｐ’とＬｇの光路差△Ｌは、以下の式５となる。
△Ｌ＝Ｌｐ’−Ｌｇ＝２ｎｄ／ｃｏｓθ’−２ｄ＊ｔａｎθ’＊ｓｉｎθ＝２ｄ（ｎ／ｃｏｓθ’−ｓｉｎθ＊ｔａｎθ’）      ・・・（式５）
△Ｌによる位相差△δは、以下の式６で表される。
△δ＝△Ｌ／λ＋π      ・・・（式６）
ただし、πは反射時の位相変化のために付加されている。
ここで、光強度Ｉは、以下の式７となる。
Ｉ＝（ｃｏｓ△δ）＾２      ・・・（式７）
【００３８】
図６に示すオプティカルウェッジ１は、ｘ軸に沿って見ると、先端部１５が角度（ウエッジ角と適宜称する）αで構成されるくさび型をしており、この様子が図７に示されている。しかしながら、オプティカルウェッジ１は、先端部１５までを有している必要はなく、通常は、先細の先端部分を含まない、およそ台形の形状で構成される。また、図７に示すように、オプティカルウェッジ１の厚さｄは、ｚ軸座標における変位ｚの関数となり、以下の式８のように表される。ここで、ｚは、ｚ軸上における、先端部１５からの距離である。
ｄ＝ｚ＊ｔａｎα      ・・・（式８）
【００３９】
次に、オプティカルウェッジ１で反射される光がどのような干渉縞を発生するのかを、２つの波長の光の強度に着目して実験する。ここでは、図２で示すものとは異なるが、外部共振器型半導体レーザにおけるのこぎり状の波長変化で見られる典型的な下限波長（λ１）および上限波長（λ２）の光を用いるものとする。ここでは、λ１を４１０．００ｎｍ、λ２を４１０．０４ｎｍとする。また、屈折率ｎ＝１．５、入射角θ＝４５度、オプティカルウェッジ１のウエッジ角α＝０．０２度とする。
【００４０】
図８は、波長λ１の光と波長λ２の光が入射されるオプティカルウェッジ１の位置に応じて、反射光の強度がどのように変化するかを示すグラフであり、縦軸は相対的な光強度を表し、横軸はオプティカルウェッジ１の先端部１５からの距離、すなわち、図７に示すオプティカルウェッジ１の先端部１５からｚ軸方向への距離（ｚ）を表している。図８は、波長λ１の光と波長λ２の光を、オプティカルウェッジ１の先端部１５から３ｍｍ程度までの間に照射した場合の、反射光の強度の変化を表している。上述したように、反射光による像を生じさせると、強度が大きい位置が明るい帯となり、強度が小さい位置が暗い帯となり、明るい帯と暗い帯が交互に位置することで干渉縞が現れる。この場合、２つの波長λ１とλ２が非常に近接しており、さらに、それらの光がオプティカルウェッジ１の先端部１５に近い部分に照射されているため、光路差もきわめて小さい。したがって、波長λ１の光の反射光の強度を表す曲線２１と波長λ２の光の反射光の強度を表す曲線２２は、ほぼ同一の曲線となり、干渉縞は重なって見える。
【００４１】
図９は、図８と同様に、オプティカルウェッジ１に入射した光の反射光の強度がどのように変化するかを示すものであるが、光の入射する位置が、オプティカルウェッジ１の先端部１５から１０００ｍｍ（１ｍ）付近である場合について示したものである。オプティカルウェッジ１の先端部１５からの距離が約１ｍといっても、１ｍの長さのオプティカルウェッジが必要なわけではない。上述のように、先端部１５から１ｍ付近の部分を台形に切り出して形成されるので、オプティカルウェッジ自体の大きさは小さくすることが可能である。
【００４２】
この場合、オプティカルウェッジ１の先端部１５から約１ｍの位置では、オプティカルウェッジ１の厚さｄがかなり大きく、これによって、λ１とλ２の波長差０．０４ｎｍが蓄積され、曲線２１と曲線２２のわずかな位相差が生じてくる。位相差が小さいため、それぞれの場合に観察される縞模様はほとんど変わらない。
【００４３】
これは、波長λ１の光と、波長λ２の光を個別に照射して実験した結果であるが、この実験結果をもとに、図２に示すような、のこぎり状の波長変化を繰り返す光が、このオプティカルウェッジ１に照射されたと仮定する。ここで、上記波長変化における波長の下限はλ１であるとし、上限はλ２であるとする。そうすると、最初は、波長λ１の光の反射光による曲線２１が現れる。その後、半導体レーザのレーザパワーを増加していくと、波長はλ１からλ２に徐々に変化して曲線２２に近づく。その後、さらにレーザパワーを増加していくと、曲線２１と曲線２２の両方が存在する状態となり、その後、波長λ１の光の反射光による曲線２１のみとなる。これ以降、レーザパワーの増大に伴って、上記のような干渉縞の変化（すなわち、光の強度分布）が周期的に観察されることになる。
【００４４】
図１０も、図８と同様に、オプティカルウェッジ１に入射した光の反射光の光強度がどのように変化するかを示すものであるが、光の入射する位置が、オプティカルウェッジ１の先端部１５から約６０００ｍｍ（６ｍ）の場合について示したものである。この場合は、波長λ１の光の反射光の強度を表す曲線２１と、波長λ２の光の反射光の強度を表す曲線２２がほぼ逆相となっており、両方の光が同時にオプティカルウェッジ１に入射した場合は、干渉縞が観察しづらい状態になる。
【００４５】
また、図９に示す状態で、ウエッジ角αを０．０２度から０．０４度に変えると、曲線２１と曲線２２の周期がどちらも小さくなり、同じ距離における縞の数が、図９に示すものより多くなる。このように、光を照射するオプティカルウェッジの位置や、ウエッジ角α等を調整することによって、干渉縞の態様を自在に調整することが可能となる。
【００４６】
次に、オプティカルウェッジ１からの反射光から得られるプッシュプル値について、図１１を参照して説明する。図１１では、前述の上限波長（λ１）による曲線２１と下限波長（λ２）による曲線２２に加えて、波長λ３（４１０．０１ｎｍ）、波長λ４（４１０．０２ｎｍ）、波長λ５（４１０．０３ｎｍ）の光による曲線を、それぞれ曲線２３、曲線２４、および曲線２５として表している。また、ここでは、オプティカルウェッジ１の形状や、ウエッジ角α等の条件については、図１０に示すものと同様とする。
【００４７】
ここで、オプティカルウェッジ１の先端部１５からの距離（ｚ）が６００１．６ｍｍの位置の前後に、それぞれ０．３ｍｍ幅の、第１のディテクタ３１と第２のディテクタ３２を並べ、それによってプッシュプル信号を生成する。ここで、プッシュプル値とは、ディテクタ３１とディテクタ３２によってそれぞれ検出された光強度の差を示すものである。ディテクタ３１によって検出される光の位置は、矢印Ｄによって示されており、ディテクタ３２によって検出される光の位置は、矢印Ｅによって示されている。プッシュプル値は、通常、光ディスクのトラッキング制御に用いられるものであり、このプッシュプル値を示すプッシュプル信号に基づいて、ピックアップがプッシュまたはプルされる。この発明では、プッシュプル信号に基づいて、所定の構成要素がプッシュまたはプルされるものではないが、差信号としての共通性から、便宜的にこの用語を用いるものとする。
【００４８】
ディテクタ３１とディテクタ３２による検出の結果、、各波長ごとに、図１２に示すようなプッシュプル値が得られる。ただし、これは、各波長の光が、単独でオプティカルウェッジ１の位置ｚに照射された場合の信号である。
【００４９】
また、こうして求められたプッシュプル値は、光量の増減によっても変化してしまうので、和信号を用いてノーマライズすることが望ましい。このようにノーマライズされたプッシュプル値と波長の関係が、図１３に表されている。
【００５０】
次に、外部共振器型半導体レーザの光の波長変化とプッシュプル値の関係について説明する。今、図１４に示すように、レーザパワーに応じてのこぎり状の波長変化をする外部共振器型半導体レーザがあるとする。なお、これは、図２に示したグラフと同様の波長変化を模式的に表したものである。すなわち、レーザパワーの増加に伴って波長が４１０．００ｎｍから４１０．０４ｎｍまで変化するが、レーザパワーがたとえば、２３ｍＷや３５ｍＷ付近になると、急激に波長が変化して、４１０．００ｎｍに戻り、この変化を繰り返す。また、この急激な変化が生じる際には、４１０．００ｎｍ付近の波長の光と４１０．０４ｎｍ付近の波長の光とが混在して、ホログラム記録等には適さない光（使用不可モードの光）となる。
【００５１】
そこで、この急激な変化が生じる場合、すなわち、４１０．００ｎｍの波長（λ１）の光と４１０．０４ｎｍの波長（λ２）の光とが混在する場合に、図１１で説明したような位置関係のディテクタ３１およびディテクタ３２によってプッシュプル値を取得してみる。図１５では、波長λ１の光に関して得られる光量は曲線２１で表され、波長λ２の光に関して得られる光量は曲線２２で表されている。曲線２１と曲線２２はほとんど逆相となっているため、これらの光によって全体的に得られる光強度は、オプティカルウェッジ１への照射位置が変化しても、あまり変化しない。ディテクタ３１およびディテクタ３２による検出の結果、ディテクタ３１で検出される光量と他のディテクタ３２で検出される光量はほぼ等しく、プッシュプル値は０に近い値となる。
【００５２】
一方、外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の波長が、レーザパワーの増加に応じて単調に上昇する場合（使用可能モード）では、シングルモード、あるいは非常に近い波長の２モード、または３モードの光となる。そのため、この場合は、代表的なピークを構成する波長のシングルモードの光が射出されると仮定する。その波長が、４１０．０１ｎｍ（λ３）である場合は、図１６に示すように、ディテクタ３１およびディテクタ３２によって検出される光量には大きな差があり、プッシュプル値も大きな値となる。
【００５３】
同様に、図１７には、波長４１０．０２ｎｍ（λ４）について、ディテクタ３１およびディテクタ３２が光量を検出する様子が示されている。この場合は、それぞれのディテクタで検出される光量にそれほど差がなく、図１５の場合と同様、０に近いプッシュプル値が得られる。また、図１８には、波長４１０．０３ｎｍ（λ５）について、ディテクタ３１およびディテクタ３２が光量を検出する様子が示されているが、この場合は、図１６の場合と同様の、それぞれのディテクタで検出される光量に差があり、比較的大きなプッシュプル値が得られる。
【００５４】
このように、実際の、外部共振器型半導体レーザの波長変化を前提として得られたプッシュプル値は、波長４１０．００ｎｍ（４１０．０４ｎｍ）と４１０．０２ｎｍ付近で０に近づくことがわかる。しかしながら、図１２および図１３に示した、波長ごとに得られたプッシュプル値を見ると、波長４１０．００ｎｍや波長４１０．０４ｎｍは、その波長単独では大きなプッシュプル値を示すことがわかる。また、外部共振器モードホップの領域で発生する波長の光については、少なくとも、それぞれ異なるプッシュプル値が得られる。
【００５５】
したがって、この発明では、外部共振器モードホップの領域において得られたプッシュプル値から、レーザ光の波長が４１０．００ｎｍ（または４１０．０４ｎｍ）に近づいたことを検出し、その場合に、半導体レーザのレーザパワーを所定の値だけ変化させて、これらの波長の光が混在するモード、すなわち使用不可モードを回避するよう制御する。
【００５６】
この原理によって、外部共振器型半導体レーザから射出されているレーザ光の波長を把握することができ、半導体レーザ等の温度管理を厳密に行わなくても、レーザ光の波長を適切なものに維持管理するよう制御することが可能となる。上述のように、従来の外部共振器型半導体レーザでは、たとえば、ネジとピエゾ素子とを組み合わせて、グレーティングの角度を調整し、波長を変化させることができるが、ここでは、原則として、グレーティングの角度は一定に維持されるものとする。また、上記原理は、たとえば、外部共振器型半導体レーザから射出されているレーザ光の波長変化のように、狭い範囲で変動する波長を特定するのに有効である。
【００５７】
次に、この発明の第１の実施態様に係るレーザ・システムについて説明する。図１９に示したレーザ・システム５１は、ビームスプリッタ５２、およびオプティカルウェッジ５３、さらに２分割ディテクタ５４、およびレーザ制御部５５を備える。レーザ・システム５１のビームスプリッタ５２は、外部共振器型半導体レーザ５０からのレーザ光を受光する。外部共振器型半導体レーザ５０は、たとえば、リットロー型のブルーレーザである。ビームスプリッタ５２を通過した光５６は、たとえばＨＤＳに使用される。
【００５８】
ビームスプリッタ５２で反射した光５７は、外部共振器型半導体レーザ５０からのレーザ光の１０％以下が望ましく、発振モードをモニタするために使用される。逆に、ビームスプリッタ５２で反射する光をＨＤＳとして用い、ビームスプリッタ５２を通過する光をモニタ用としてもよい。ただし、この場合でも、モニタ用に使用する光は、外部共振器型半導体レーザ５０からのレーザ光の１０％以下が望ましい。これは単に、ＨＤＳのような、レーザ光の本来の目的に、より多くのパワーを配分するためである。
【００５９】
オプティカルウェッジ５３は、ビームスプリッタ５２で反射した光５７が約４５度の角度で入射するように配置される。オプティカルウェッジ５３の厚さｄが徐々に薄くなっていく方向は図中に示したｚ軸方向である。ｚ軸方向は、図の記載面または表示面の手前から裏側に向かう方向である。オプティカルウェッジ５３の表面と裏面で反射した光５８は、２分割ディテクタ５４によって受光される。２分割ディテクタ５４は、隣接する２つの独立したディテクタを有する。干渉縞をモニタする２分割ディテクタ５４内の２つのディテクタは、発生した干渉縞とほぼ垂直の方向に並んで配置される。干渉縞は、ｚ軸に対して垂直の方向に発生するとは限らないので、上記２つのディテクタは、ｚ軸方向に並んで配置されるとは限らない。
【００６０】
レーザ制御部５５は、２分割ディテクタ５４の出力を元に、外部共振器型半導体レーザ５０からのレーザ光の波長を把握し、使用不可モードのレーザ光が射出されないように、外部共振器型半導体レーザ５０の半導体レーザに供給するレーザパワーを決定する。レーザ制御部５５については、後で詳細に説明する。
【００６１】
また、図１９に示す例では、外部共振器型半導体レーザ５０の外部にレーザ・システム５１を配置しているが、レーザ・システム５１を外部共振器型半導体レーザ５０内に組み込むこともできる。
【００６２】
次に、図２０を参照して、ビームスプリッタ５２を通過した光５６がどのようにしてＨＤＳに利用されるかを簡単に説明する。図２０には、シングルモードのレーザ光源を用いてホログラム記録再生を行うホログラム記録再生システム６０の構成が示されている。
【００６３】
ホログラムの記録および再生は、シングルモード・レーザの光源を使用して、参照光と信号光をホログラム記録メディアに照射することによって行われる。
【００６４】
レーザ光源６１は、ここでは、図１９に示した外部共振器型半導体レーザ５０とレーザ・システム５１を含むものに対応し、レーザ光源６１から射出されたレーザ光７０は、図１９に示した光５６に対応する。ホログラムの記録においては、所定の最適な時間だけ、所定のパワーのレーザ光をホログラム記録メディアに照射する必要があるが、そのような制御は、外部共振器型半導体レーザ５０内の半導体レーザに提供する電流（電圧）を制御することによって可能となる。また、レーザ光源６１の隣にシャッターを設け、そのシャッターによってレーザ光を照射するタイミングを制御するように構成してもよい。
【００６５】
レーザ光源６１から射出されたレーザ光７０は、ビームエキスパンダ６２に向けて射出され、そこでビーム径の拡大されたレーザ光７１となる。レーザ光７１は次に、ビームスプリッタ６３に入射し、２つのレーザ光に分けられる。
【００６６】
直進したレーザ光７２は、ミラー６４で反射され、さらにレンズ６５で集光され、参照光としてホログラム記録メディア６９に照射される。他方のレーザ光７３は、液晶素子等で構成される空間変調器６６で変調された信号光７４となる。信号光７４は、ミラー６７で反射され、記録用レンズ６８で集光され、ホログラム記録メディア６９上に照射される。このとき、信号光７４は、参照光７２がホログラム記録メディア６９上に照射される場所と同じ場所に照射され、これにより、ホログラム記録メディア６９にホログラムパターンが記録される。
【００６７】
このようなホログラム記録再生システム６０では、ホログラム記録メディア６９の同一領域を用いて多重記録・再生が可能である。ホログラム記録メディア６９に対して異なる入射角度の参照光を用いてホログラムを記録すれば、それぞれのホログラムは、記録時と同じ入射角度の参照光によって再生される。空間変調器６６では、複数画素を有する液晶素子が用いられるが、それぞれの信号光７４に対して異なる透過・遮蔽パターンの画素を用意することによって、ホログラム記録メディア６９に所望のデータを多重記録することができる。
【００６８】
次に、図２１を参照して、図１９に示した２分割ディテクタ５４内の２つのディテクタと干渉縞との位置関係について説明する。図２１の上部は、オプティカルウェッジ５３の表面と裏面で反射した光５８に対応する曲線８０を示すグラフである。グラフの横軸は、図１９に示すｚ軸に対応し、縦軸は、光５８の光量（光強度）を示す。この曲線８０は、ある波長を例に取ったものであるが、外部共振器型半導体レーザ５０内の半導体レーザに提供するレーザパワーを変化させれば波長が変化し、それに応じて、図１１に示す曲線８０も位相の変化を生じる。図２１の下部には、２分割ディテクタ５４内のディテクタ５４Ａとディテクタ５４Ｂが示されており、その位置で曲線８０の光量をそれぞれ検出する。
【００６９】
曲線８０のうち、光量の小さい部分は、領域８１として示されており、この部分は、干渉縞の暗く見える部分に対応する。図２１に示す状態の場合、ディテクタ５４Ａは、曲線８０の、光量の大きな部分に配置されており、結果的に大きな光量を検出する。一方、ディテクタ５４Ｂは、曲線８０の、光量の小さい部分に配置され（一部が領域８１と重複している）、小さな光量を検出する。ここで、ディテクタＡおよびディテクタＢの検出結果の差を求めることにより、プッシュプル値が求められ、それに対応する波長が把握できる。この原理は、図１２および図１３に関して説明したとおりである。
【００７０】
また、前述のように、図１５に示すような、ほぼ逆相のレーザ光が混在するような状態では、ｚ軸に対して光量の変化が小さく、干渉縞ははっきりと現れない。この場合には、ディテクタＡおよびディテクタＢの検出結果の差がほとんど０となる。一方、ディテクタＡおよびディテクタＢの配置によっては、外部共振器型半導体レーザ５０における上限波長と下限波長の間で、検出結果の差がほぼ０となる波長がもう１つ存在する可能性がある（たとえば、図１２および図１３の例では、４１０．０２ｎｍ）。すなわち、使用不可モードのレーザ光においても、使用可能モードのレーザ光においても、プッシュプル値がほとんど０になる場合がある。しかしながら、上記２つの場合は、後述のように、前後のプッシュプル値を判断することで効果的に区別され得る。
【００７１】
次に、レーザ制御部５５の構成を、図２２を参照して説明する。レーザ制御部５５は、２分割ディテクタ５４と外部共振器型半導体レーザ５０内の半導体レーザ９４に接続される。また、レーザ制御部５５は、ＮＳ判定回路９１、レーザパワー補正回路９２、半導体レーザ駆動回路９３を含む。
【００７２】
レーザ制御部５５のＮＳ判定回路９１には、２分割ディテクタ５４のディテクタ５４Ａとディテクタ５４Ｂが入射光のレーザパワーに応じて出力するそれぞれの電流が提供される。そこで、ＮＳ判定回路９１は、ディテクタ５４Ａの出力とディテクタ５４Ｂの出力との差、および和を求める。次に、ノーマライズした差信号（以降、これをＮＳと呼ぶことにする）を求める。ＮＳは、以下の式９によって求めることができる。
ＮＳ＝差信号／和信号        ・・・（式９）
【００７３】
その後、ＮＳの値を、前もって設定した範囲と比較し、ＮＳの値がその範囲内の値であればディジタル値１を、ＮＳの値が範囲外となっていればディジタル値０を出力する。設定範囲は、たとえば、−０．４から０．４の間とする。前述の図１３の例では、ＮＳ（ノーマライズされたプッシュプル値）の値が、０．５に近づいた場合に、不安定な使用不可モードとなり、波長の急激な変化が生じることが認められるからである。ただし、上記のようなしきい値は、ディテクタの位置や、オプティカルウェッジからの反射光の曲線によって適宜調整することができる。このようなしきい値を用いることによって、外部共振器モードホップの領域で発生する波長の光が、外部共振器型半導体レーザに含まれる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発生する波長の光に遷移する境界を判定することができ、結果的に使用不可モードのレーザ光の射出を回避することができる。
【００７４】
ＮＳ判定回路９１の出力が１である場合、レーザパワー補正回路９２は、半導体レーザ駆動回路９３に、半導体レーザ９４のレーザパワーを変えるよう指示する。たとえば、最初に、半導体レーザ９４のレーザパワーが３３ｍＷとなるようにし、ＮＳ判定回路９１で１が出力されるたびに、レーザパワーを３ｍＷ下げる制御とレーザパワーを３ｍＷ上げる制御とを交互に繰り返すようにする。
【００７５】
半導体レーザ駆動回路９３は、ＡＰＣ（Auto Power Control）を行う回路として既知のものであり、この発明では、これを流用することができる。
【００７６】
このような半導体レーザ９４に関するフィードバック制御によって、動的に使用可能モードになるよう半導体レーザ９４のレーザパワーをコントロールすることができる。このことは、たとえば、外部共振器型半導体レーザ５０や半導体レーザ９４の温度コントロールを行わない（あるいは、厳密な温度コントロールを行わない）ために、半導体レーザ９４の温度が変化して使用不能モードとなるレーザパワーに近づいた場合でも、自動的に使用可能モードへの復帰が実現される。
【００７７】
上記説明した例では、レーザパワー補正回路９２は、ＮＳ判定回路９１の出力に応じて、レーザパワーを約１０％変化させるよう制御を行う（たとえば、３３ｍＷを３０ｍＷに、または、３０ｍＷを３３ｍＷに変更する）が、この程度のレーザパワーの変化は、ＨＤＳの用途については問題とならない。ＨＤＳでは、ホログラム記録メディアへの照射パワーではなく、照射エネルギー（レーザパワー×記録時間）が問題となるので、レーザパワーが１０％減少した場合は、記録時間を約１１％（１／０．９＝１．１１１）増加させればよいことになる。また、レーザパワー補正回路９２の仕様を変更して、変化幅をより小さくしてもよい。
【００７８】
また、レーザパワーを徐々に増加させてホログラム記録を行うような場合は、ＮＳ判定回路９１の出力が１となった場合、レーザパワー補正回路９２は、半導体レーザ駆動回路９３に、通常の規則的なレーザパワー増加ルーチンとは別に、半導体レーザ９４のレーザパワーを数ｍＷ（たとえば、１ないし３ｍＷ程度）上げるよう指示し、波長が不安定となる使用不可モードをスキップするように制御することができる。
【００７９】
たとえば、外部共振器型半導体レーザからのレーザ光が、レーザパワーの増加によって図１４のような変化をすると仮定すると（この時、半導体レーザの温度変化による波長の変化はないものとする）、最初に約１８ｍＷのレーザパワーを提供することによって４１０．０２ｎｍのレーザ光が射出され、それがレーザパワーの増加とともに、大きな波長となり、４１０．０４ｎｍに接近する。そうすると、２つのディテクタの検出結果から計算されたＮＳが−０．４以下となって、波長の不安定となる領域が近づいているという判断がされ、レーザパワー補正回路９２は、半導体レーザ駆動回路９３に、半導体レーザ９４のレーザパワーを数ｍＷ一気に上げるよう指示する。その結果、２４ｍＷ付近の領域はスキップされ、レーザ光は、安定した４１０．００ｎｍを少し越えた波長となる。
【００８０】
その後、レーザパワーが徐々に増加して３５ｍＷに近づくと、再び、２つのディテクタの検出結果から計算されたＮＳが−０．４以下となって、波長の不安定となる領域が近づいているという判断がされ、レーザパワー補正回路９２は、半導体レーザ駆動回路９３に、半導体レーザ９４のレーザパワーを一気に数ｍＷ上げるよう指示する。その結果、３５ｍＷ付近の領域はスキップされ、レーザ光は、安定した４１０．００ｎｍを少し越えた波長となり、以降、同様の制御が繰り返される。
【００８１】
上述したレーザ制御部２５内の各回路は、ＣＰＵおよびメモリを含むマイコンによる制御によって実現することもできる。この場合、各回路の動作は、メモリにロードされたプログラムによってコントロールされる。そのプログラムは必要に応じて変更することが可能であり、ＣＤ−ＲＯＭのような可搬型記録媒体やネットワークを経由して、マイコン内の記録装置やメモリに記録させることができる。
【００８２】
次に、この発明の第２の実施態様に係るレーザ・システムについて説明する。図２３に示したレーザ・システム１０１は、ビームスプリッタ１０２、オプティカルウェッジ１０３、２分割ディテクタ１０４、レーザ制御部１０５、およびディテクタ１０６を備える。
【００８３】
第１の実施形態のレーザ・システム５１と比べると、ディテクタ１０６が追加になっている。オプティカルウェッジ１０３の厚さｄが小さくなる方向は、第１の実施形態のレーザ・システム５１と同様である。この例では、オプティカルウェッジ１０３を透過した光１１０を、総光量の代わりに用いることができる。たとえば、ディテクタ１０６で検出された結果を、上述した式９の分母である和信号として用いたり、半導体レーザ駆動回路９３でＡＰＣを行う際の信号として用いることができる。
【００８４】
この発明の説明では、オプティカルウェッジで反射したレーザ光を２分割ディテクタで受光し、それぞれ光量を検出していたが、２分割ディテクタ以外のディテクタを用いてこの発明を実現することができる。たとえば、２つの独立したディテクタによって、２箇所の光量を検出することができる。また、オプティカルウェッジで反射したレーザ光について、３カ所以上の光量を検知して、波長を判断することができる。
【００８５】
上述した例では、屈折率１．５、ウエッジ角０．０２度のオプティカルウェッジに４５度にレーザ光を入射し、オプティカルウェッジの先端部から６００１．６ｍｍの位置の前後に、幅３ｍｍのディテクタをそれぞれ配置し、プッシュプル値と波長との関係を前もって求めた。しかしながら、この発明においては、このような構成条件に限定されるわけではない。他のタイプのオプティカルウェッジに他の入射角でレーザ光を入射させてもよいし、どの位置にディテクタを配置してもよい。複数のディテクタからの光量に関する検出結果の差分値から、入射されたレーザ光の波長が特定できる限り、どのような構成を用いてもよい。
【００８６】
ただし、２つのディテクタは、図１１に示す曲線２１ないし曲線２５のそれぞれについて、光の強度分布に関する周期の１／４以下の間隔で配置されることが望ましい。このことは、たとえば、曲線２１に関して考えると、曲線２１の山の部分（光強度が１．０の部分）に対応する位置たとえば６００１．４５ｎｍの位置と、その山の部分に隣接する光強度が０．０の部分に対応する位置たとえば６００１．７５ｎｍの位置との間に、第１のディテクタおよび第２のディテクタのそれぞれの中心が配置されることを意味している。
【００８７】
また、上述のように、２つのディテクタには様々な配置の態様が考えられるが、たとえば、図１１の第１のディテクタ３５、第２のディテクタ３６のように配置することも可能である。このように配置すると、混在して現れる曲線２１および曲線２２については、ほとんど０に近いプッシュプル値を生じ、ほぼ単独で現れる曲線２３ないし曲線２５は、それぞれ０．５に近いプッシュプル値を生じることになる。したがって、この場合は、プッシュプル値が０に近くなった場合に、半導体レーザに提供するレーザパワーを変化させるように制御すればよい。言い換えれば、このような配置によって、外部共振器モードホップの領域で発生する波長の光について得られるプッシュプル値と、上記外部共振器型半導体レーザに含まれる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発生する波長の光について得られるプッシュプル値が大きく異なるようにできる。
【００８８】
この発明で使用するディテクタは、たとえばフォトダイオードのような光検出器である。しかしながら、干渉縞をＣＣＤ（Charge Coupled Device ）のような１次元または２次元のディテクタアレイで受光してもよい。干渉縞は、ｚ軸方向に発生するので、１次元ディテクタを用いる場合は、ｚ軸方向にディテクタを配置する。たとえば、１次元ＣＣＤアレイを用いて複数箇所における光量の検出を行うことができる。
【００８９】
さらに、いままで、この発明の外部共振器型半導体レーザにリットロー型を用いるものとして説明してきたが、たとえば、リットマン型のような、他の外部共振器型半導体レーザを用いることもできる。
【００９０】
この発明は、プッシュプル値に基づいて波長を判定するという機能と、使用不可モードのレーザ光に近い波長（プッシュプル値）となった場合に、使用不可モードのレーザ光が実際に射出されないように半導体レーザのレーザパワーを制御するという機能を含んでいる。そのため、この発明を、波長の判定機能のみを用いて、測定した波長を表示させるように構成することも可能である。また、使用不可モードのレーザ光を射出させないように半導体レーザを制御する機能のみを使用する場合は、プッシュプル値を把握すれば十分であり、レーザ光の波長を判定する処理までは必要ない。
【００９１】
また、この発明は、レーザ光がオプティカルウェッジに反射し、これによって発生した干渉縞の光強度を検知するものであり、オプティカルウェッジを使用するものとして実施例を説明してきた。しかしながら、オプティカルウェッジと同等の効果が得られる他の光学部品も存在するため、この発明の範囲を、オプティカルウェッジを必ず含むものと限定して解釈すべきではない。この発明では、レーザ光を受光して縞模様の光を射出する反射手段のすべて、換言すれば、レーザ光を受光して、所定の方向に、異なる光強度分布を有する反射光を射出する反射手段のすべてを用いることが可能である。
【００９２】
たとえば、オプティカルウェッジの替わりに、両面がフラットなガラスを用いた場合、レーザ光がわずかでも拡散光あるいは収束光であれば、オプティカルウェッジと同様に、波長の変化に伴って縞模様が変化する。入射レーザ光とフラットなガラスの角度によって、縞模様の各縞は、ほぼ直線の形状となったり、湾曲した形状となったりする。
【００９３】
拡散光あるいは収束光のレーザ光が入射された場合、波面が平面でないため、フラットなガラスが所定の角度で入射光を受光すると、（たとえば、反射光を受光する曇りガラスには）同心円の縞模様が現れる。このときに、波長が変化すると同心円の縞模様は外に広がったり、内側に集まったりする。そこで、フラットなガラスの角度を変えると、（たとえば、同じ位置にある曇りガラスには）同心円の中心から離れた縞模様が現れ、この場合に、各縞が湾曲した縞模様となる。一方、フラットなガラスの角度をさらに調整すると、同心円の中心から、さらに離れた縞模様が現れ、この場合に、各縞がほぼ直線の縞模様となる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】リットロー型の外部共振器型半導体レーザの構成を示す略線図である。
【図２】外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の波長をレーザパワーの変化に応じて示したグラフである。
【図３】外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光のモードのパターンを示した略線図である。
【図４】オプティカルウェッジを説明するための略線図である。
【図５】オプティカルウェッジで反射することによって発生する干渉縞の態様を示す略線図である。
【図６】オプティカルウェッジの光路差を計算するための略線図である。
【図７】オプティカルウェッジをｘ軸方向に沿って見た略線図である。
【図８】波長λ１と波長λ２の光がオプティカルウェッジに反射した場合の反射光の強度を示すグラフである。
【図９】波長λ１と波長λ２の光がオプティカルウェッジに反射した場合の反射光の強度を示す別のグラフである。
【図１０】波長λ１と波長λ２の光がオプティカルウェッジに反射した場合の反射光の強度を示すグラフである。
【図１１】波長λ１ないし波長λ５の光がオプティカルウェッジに反射した場合の反射光の強度を示すグラフである。
【図１２】２つのディテクタからの検出値をもとに計算されたプッシュプル値の遷移を示すグラフである。
【図１３】図１２に示すプッシュプル値をノーマライズした値を示すグラフである。
【図１４】外部共振器型半導体レーザにおいて、レーザパワーの変化によって変化するレーザ光の波長を模式的に示した略線図である。
【図１５】外部共振器型半導体レーザから射出されるレーザ光の上限波長と下限波長が同時にオプティカルウェッジに反射した場合の反射光の強度を示すグラフである。
【図１６】波長λ３の光がオプティカルウェッジに反射した場合の反射光の強度と、ディテクタによる検出の態様を示すグラフである。
【図１７】波長λ４の光がオプティカルウェッジに反射した場合の反射光の強度と、ディテクタによる検出の態様を示すグラフである。
【図１８】波長λ５の光がオプティカルウェッジに反射した場合の反射光の強度と、ディテクタによる検出の態様を示すグラフである。
【図１９】この発明の第１の実施形態に係るレーザ・システムの構成を示す略線図である。
【図２０】図１９に示したレーザ・システムを利用するホログラム記録再生システムの構成を示す略線図である。
【図２１】２つのディテクタと干渉縞との位置関係について説明する略線図である。
【図２２】この発明の第１の実施形態に係るレーザ・システムのレーザ制御部の構成を示すブロック図である。
【図２３】この発明の第２の実施形態に係るレーザ・システムの構成を示す略線図である。
【符号の説明】
【００９５】
５０・・・外部共振器型半導体レーザ、５１，１０１・・・レーザ・システム、５２，１０２・・・ビームスプリッタ、５３，１０３・・・オプティカルウェッジ、５４，１０４・・・２分割ディテクタ、５５，１０５・・・レーザ制御部、９１・・・ＮＳ判定回路、９２・・・レーザパワー補正回路、９３・・・半導体レーザ駆動回路、９４・・・半導体レーザ
【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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【図２３】
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