(57)【要約】【課題】レーザ光の波長を正しく検出する。【解決手段】レーザ光が通過する光路中にオプティカルウェッジ１６設け、オプティカルウェッジ１６が発生する干渉縞を２分割ディテクタ１７ａと２分割ディテクタ１７ｂとで受光し、オプティカルウェッジ１６の屈折率をｎ、ディテクタの幅をａ、２組の２分割ディテクタの離間距離をｂ、光ビーム入射角度をφ、最も短い波長をλ、最も長い波長をλ’、光ビームのビーム径をＷ、ｍを整数とし、0.1*(λ’*λ)/((2*n*(λ’-λ))≦d≦W/(4*tan(Arcsin((sinφ)/n))の範囲であって、θ≦λ*sinφ/(4*n*a)であるようにする。【選択図】図１
2007178307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光が通過する光路中に配されるレーザ光の波長検出器であって、
対抗する表面および裏面の各々で前記レーザ光を反射するオプティカルウェッジと、
前記オプティカルウェッジによって発生させられる干渉縞の光強度の変化する方向に２つに分割された受光面を有する２組の２分割ディテクタを具備する波長検出ディテクタと、を備え、
前記オプティカルウェッジの屈折率をｎ、前記２分割ディテクタを構成する各々のディテクタの幅をａ、前記２組の２分割ディテクタの、相互の離間距離をｂ、前記オプティカルウェッジに対して前記光ビームの入射する角度である入射角度をφ、波長が検出される前記光ビームの波長の範囲における最も短い波長をλ、最も長い波長をλ’、前記光ビームのビーム径をＷ、０を含む正の整数をｍとし、
前記オプティカルウェッジの前記表面と前記裏面との間の厚みｄと、前記表面と前記裏面とのなす角度θと、の各々が、0.1*(λ’*λ)/((2*n*(λ’-λ))≦d≦W/(4*tan(Arcsin((sinφ)/n))の範囲であって、
θ≦λ*sinφ/(4*n*a)であるように前記オプティカルウェッジが形成されることを特徴とするレーザ光の波長検出器。
【請求項２】
前記オプティカルウェッジの表面および裏面は、前記２組の２分割ディテクタの受光面に略平行に配置され、さらに、（0.5m+0.15）*λ*sinφ/2*n*b≦θ≦（0.5m+0.35）*λ*sinφ/2*n*bの範囲に前記表面と前記裏面とのなす角度θが含まれるように前記オプティカルウェッジが形成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光の波長検出器。
【請求項３】
ホログラム記録媒体に記録データを記録し、または、前記ホログラム記録媒体に記録された記録データを再生するホログラム記録再生装置に用いる波長検出器を有するレーザ装置であって、
マルチモードで発振するレーザと、
前記レーザから出射されるレーザ光の１次回折光を前記レーザに戻すグレーティングと、
前記グレーティングからの０次光を所定の方向に反射するミラーと、
前記グレーティングの光ビーム照射面であるグレーティング表面と前記ミラーの光ビーム照射面であるミラー表面とのなす角度を一定に保ちながら、前記グレーティング表面と前記ミラー表面との延長線が交わる線の交点を中心として回転するように配された回転軸と、
前記ミラーからの０次光が通過する光路中に配されるレーザ光の波長検出器と、を備え、
前記波長検出器は、
対抗する表面および裏面の各々で前記レーザ光を反射するオプティカルウェッジと、
前記オプティカルウェッジによって発生させられる干渉縞の光強度の変化する方向に２つに分割された受光面を有する２組の２分割ディテクタを具備する波長検出ディテクタと、を具備し、
前記オプティカルウェッジの屈折率をｎ、前記２分割ディテクタを構成する各々のディテクタの幅をａ、前記２組の２分割ディテクタの、相互の離間距離をｂ、前記オプティカルウェッジに対して前記光ビームの入射する角度である入射角度をφ、波長が検出される前記光ビームの波長の範囲における最も短い波長をλ、最も長い波長をλ’、前記光ビームのビーム径をＷ、０を含む正の整数をｍとし、
前記オプティカルウェッジの前記表面と前記裏面との間の厚みｄと、前記表面と前記裏面とのなす角度θと、の各々が、
0.1*(λ’*λ)/((2*n*(λ’-λ))≦d≦W/(4*tan(Arcsin((sinφ)/n))の範囲であって、
θ≦λ*sinφ/(4*n*a)であるように前記オプティカルウェッジが形成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項４】
前記オプティカルウェッジの表面および裏面は、前記２組の２分割ディテクタの受光面に略平行に配置され、さらに、（0.5m+0.15）*λ*sinφ/2*n*b≦θ≦（0.5m+0.35）*λ*sinφ/2*n*b、の範囲に前記表面と前記裏面とのなす角度θが含まれるように前記オプティカルウェッジが形成されることを特徴とする請求項３に記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光の波長検出器およびレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の記録再生装置として、ホログラム記録媒体（ホログラムメモリ）に情報を記録し、ホログラム記録媒体から記録された情報を再生するホログラム記録再生装置（ホログラム記録装置またはホログラム再生装置並びにホログラム記録および再生装置）の開発が進んでいる。
【０００３】
ホログラム記録装置では、ページ単位に構成された記録すべき情報（記録データ）によって変調された信号光と、その信号光を生成する同一のレーザ光源からの参照光とを発生させ、ホログラム記録媒体に照射する。それによって、ホログラム記録媒体上で信号光と参照光とが干渉してホログラム記録媒体中に干渉縞が形成され、その干渉縞をホログラム記録媒体の屈折率または透過率の変化による回折格子（ホログラム）として形状化して記録データが記録される。
【０００４】
また、このようにして記録された回折格子（ホログラム）から記録データを再生するホログラム再生装置では、記録済みの記録媒体に形成された回折格子（ホログラム）に参照光を照射して発生された回折光(再生光)を受光素子で検出して記録データを再生できる。
【０００５】
このようなホログラム記録再生装置に用いるレーザ光源としては、シングルモードにちかいレーザ光源が望ましいところから、外部共振器型レーザ装置が用いられる場合がある。例えば、図１４に示すように、マルチモードで発振するレーザ・ダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）１０１をレンズ１０３で平行光として、グレーティング１０２に照射して、支点１０５を中心としてグレーティング１０２をねじ１０４によって回転させて、グレーティング１０２とレーザ・ダイオード１０１との相対角度を調整して、グレーティング１０２で回折してレーザ・ダイオード１０１に戻る１次光のレーザ波長と等しい特定の波長を選択して発振させ、０次光を得るレーザ装置１００として、所謂、外部共振型レーザ装置として、リトロウ型レーザ装置についての提案もなされている（例えば、非特許文献１を参照）。図１４に記載されているレーザ・ダイオード１０１に戻らない１次光は、上述の特定の波長とは異なる波長のレーザビームである。
【非特許文献１】Tomiji.Tanaka, et al. 「Littrow-type blue laser for holographic data storage」, Technical digest of Optical Data Storage 2004 p311
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したリトロウ型レーザ装置で代表される外部共振型レーザ装置においては、レーザ光の波長を変化させることができるものの、記録再生に用いる光ビームの発振モードは、ホログラム記録媒体に対する記録再生に適したモードホップ領域と記録再生に適さないモードホップ領域が存在する。そこで、ホログラム記録再生においては、レーザ装置が記録再生に適したモードで光ビームを出射していることをレーザ光の波長を検出することによって確認して、ホログラム記録媒体への記録データの記録およびホログラム記録媒体からの記録データの再生をおこなわなければならないが、レーザ光の波長を正確に検出するのが困難であった。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決し、レーザ光の波長を正しく検出できるレーザ光波長検出器およびそのようなレーザ光検出器を用いるレーザ装置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】
【０００８】
本発明のレーザ光の波長検出器は、レーザ光が通過する光路中に配されるレーザ光の波長検出器であって、対抗する表面および裏面の各々で前記レーザ光を反射するオプティカルウェッジと、前記オプティカルウェッジによって発生させられる干渉縞の光強度の変化する方向に２つに分割された受光面を有する２組の２分割ディテクタを具備する波長検出ディテクタと、を備え、前記オプティカルウェッジの屈折率をｎ、前記２分割ディテクタを構成する各々のディテクタの幅をａ、前記２組の２分割ディテクタの、相互の離間距離をｂ、前記オプティカルウェッジに対して前記光ビームの入射する角度をφ、波長が検出される前記光ビームの波長の範囲における、最も短い波長をλ、最も長い波長をλ’、前記光ビームのビーム径をＷ、０を含む正の整数をｍとし、前記オプティカルウェッジの前記表面と前記裏面との間の厚みｄと、前記表面と前記裏面とのなす角度θと、の各々が、0.1*(λ’*λ)/((2*n*(λ’-λ))≦d≦W/(4*tan(Arcsin((sinφ)/n))の範囲であって、θ≦λ*sinφ/(4*n*a)であるように前記オプティカルウェッジが形成されることを特徴とする。
【０００９】
この発明のレーザ光の波長検出器では、レーザ光の波長を検出するためにレーザ光が通過する光路中に配されるレーザ光の波長検出器であって、対抗する表面および裏面の各々で前記レーザ光を反射するオプティカルウェッジと、オプティカルウェッジによって発生させられる干渉縞の光強度の変化する方向に２つに分割された受光面を有する２組の２分割ディテクタを具備する波長検出ディテクタと、を備える。オプティカルウェッジの屈折率をｎ、２分割ディテクタを構成する各々のディテクタの幅をａ、２組の２分割ディテクタの、相互の離間距離をｂ、オプティカルウェッジに対して光ビームの入射する角度をφ、波長が検出される光ビームの波長の範囲における、最も短い波長をλ、最も長い波長をλ’、光ビームのビーム径をＷ、０を含む正の整数をｍとし、0.1*(λ’*λ)/((2*n*(λ’-λ))≦d≦W/(4*tan(Arcsin((sinφ)/n))の範囲にオプティカルウェッジの表面と裏面との間の厚みｄを定め、θ≦λ*sinφ/(4*n*a)となるように表面と裏面とのなす角度θを定め、レーザ光の波長を正確に検出できる。
【００１０】
本発明のレーザ装置は、ホログラム記録媒体に記録データを記録し、または、前記ホログラム記録媒体に記録された記録データを再生するホログラム記録再生装置に用いるレーザ装置であって、マルチモードで発振するレーザと、前記レーザから出射されるレーザ光の１次回折光を前記レーザに戻すグレーティングと、前記グレーティングからの０次光を所定の方向に反射するミラーと、前記グレーティングの光ビーム照射面であるグレーティング表面と前記ミラーの光ビーム照射面であるミラー表面とのなす角度を一定に保ちながら、前記グレーティング表面と前記ミラー表面との延長線が交わる線の交点を中心として回転するように配された回転軸と、前記ミラーからの０次光が通過する光路中に配されるレーザ光の波長検出器と、を備え、前記波長検出器は、対抗する表面および裏面の各々で前記レーザ光を反射するオプティカルウェッジと、前記オプティカルウェッジによって発生させられる干渉縞の光強度の変化する方向に２つに分割された受光面を有する２組の２分割ディテクタを具備する波長検出ディテクタと、を具備し、前記オプティカルウェッジの屈折率をｎ、前記２分割ディテクタを構成する各々のディテクタの幅をａ、前記２組の２分割ディテクタの、相互の離間距離をｂ、前記オプティカルウェッジに対して前記光ビームの入射する角度である入射角度をφ、波長が検出される前記光ビームの波長の範囲における最も短い波長をλ、最も長い波長をλ’、前記光ビームのビーム径をＷ、０を含む正の整数をｍとし、前記オプティカルウェッジの前記表面と前記裏面との間の厚みｄと、前記表面と前記裏面とのなす角度θと、の各々が、0.1*(λ’*λ)/((2*n*(λ’-λ))≦d≦W/(4*tan(Arcsin((sinφ)/n))の範囲であって、θ≦λ*sinφ/(4*n*a)であるように前記オプティカルウェッジが形成されることを特徴とする。
【００１１】
この発明のレーザ装置では、ホログラム記録媒体に記録データを記録し、または、ホログラム記録媒体に記録された記録データを再生するホログラム記録再生装置に用いるレーザ装置であって、レーザと、グレーティングと、ミラーと、回転軸と、レーザ光の波長検出器と、を備え、レーザはマルチモードで発振し、グレーティングはレーザから出射されるレーザ光の１次回折光をレーザに戻し、ミラーはグレーティングからの０次光を所定の方向に反射し、回転軸はグレーティングの光ビーム照射面であるグレーティング表面とミラーの光ビーム照射面であるミラー表面とのなす角度を一定に保ちながら、グレーティング表面とミラー表面との延長線が交わる線の交点を中心として回転するように配されており、回転軸を中心とした回転に応じた波長のレーザ光を一定の方向へ出射できる。また、レーザ光の波長検出器はミラーからの０次光が通過する光路中に配されている。レーザ光の波長検出器は、対抗する表面および裏面の各々で前記レーザ光を反射するオプティカルウェッジと、オプティカルウェッジによって発生させられる干渉縞の光強度の変化する方向に２つに分割された受光面を有する２組の２分割ディテクタを具備する波長検出ディテクタと、を備える。オプティカルウェッジの屈折率をｎ、２分割ディテクタを構成する各々のディテクタの幅をａ、２組の２分割ディテクタの、相互の離間距離をｂ、オプティカルウェッジに対して光ビームの入射する角度をφ、波長が検出される光ビームの波長の範囲における、最も短い波長をλ、最も長い波長をλ’、光ビームのビーム径をＷ、０を含む正の整数をｍとし、0.1*(λ’*λ)/((2*n*(λ’-λ))≦d≦W/(4*tan(Arcsin((sinφ)/n))の範囲にオプティカルウェッジの表面と裏面との間の厚みｄを定め、θ≦λ*sinφ/(4*n*a)となるように表面と裏面とのなす角度θを定め、レーザ光の波長を正確に検出できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、レーザ光の波長を正しく検出できるレーザ光波長検出器およびそのようなレーザ光検出器を用いるレーザ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（レーザ装置およびレーザ検出器）
図１を参照して、実施形態のレーザ光波長検出器とそれを用いるレーザ装置１０について、説明する。レーザ装置１０は、マルチモードのレーザ・ダイオード１１、コリメートレンズ１２、グレーティング１３、ミラー１４、オプティカルウェッジ１６、波長検出ディテクタ１７および演算器１８を備えるものである。ここで、レーザ光波長検出器は、オプティカルウェッジ１６、波長検出ディテクタ１７および演算器１８で構成されるものである。
【００１４】
ミラー１４とグレーティング１３とは固着され、回転軸２７を中心に紙面内の矢印で示す方向に回転可能とされている。ここで、グレーティング表面１３ａとミラー表面１４ａとの延長線が交わる線の交点に回転軸２７を有している。これによって、グレーティング表面１３ａとミラー表面１４ａとのなす角度を一定（例えば９０°の角度）に保ちながら、ミラー１４とグレーティング１３とを回転軸２７を中心として回転させることができるようになされている。
【００１５】
まず、レーザ光波長検出器を構成するオプティカルウェッジ１６、波長検出ディテクタ１７および演算器１８の機能の概略を説明する。ミラー１４からの光ビーム２４をオプティカルウェッジ１６の表面１６ａと裏面１６ｂの両表面にて反射させて得られる光ビーム２６を２組以上のフォトディテクタ１７の受光面に導く、そして、受光面の表面に生じる干渉縞の動きを電気信号として検知する。このように作用する、レーザ光波長検出器によって最終的にレーザ装置１０から出射される０次光２５の光ビームの性質を知ることができる。すなわち、レーザ光の波長を検出することによって記録再生に適さないモードホップ領域であるか、記録再生に適したモードホップ領域であるかを検出できる。
【００１６】
次に、図１に示すレーザ装置１０の作用の概略を説明する。レーザ・ダイオード１１から出射された光ビーム２０はコリメートレンズ１２で平行光とされ、平行光とされた光ビーム２１はグレーティング１３で、波長ごとに異なった方向へ向かう回折光である１次回折光を発する。グレーティング１３は反射型の回折格子として形成されており、レーザ・ダイオード１１からのマルチモードの光ビーム２０を受光して、その波長ごとに異なった方向へ回折するが、それらの１次光のうち、レーザ・ダイオード１１に戻る１次光もあり、レーザ・ダイオード１１に戻る方向の１次光が該当する波長に対しては、グレーティング１３とレーザ・ダイオード１１とで共振器が構成されるので、レーザ・ダイオード１１は、その波長でシングルモードにちかい発振をおこなうこととなる。
【００１７】
また大半の光はグレーティング１３で反射して０次光２２として、最終的には０次光２５として、出射されるので、この０次光２５として出射される光ビームを種々の機器、たとえばホログラム記録再生装置に使用することができる。
【００１８】
このような構成において、グレーティング１３のレーザ・ダイオード１１に対する距離および角度を変えると、レーザ光の波長を変えることができるが、そうすると、０次光方向の出射方向も変わって、種々の機器に適用することは困難である。そこで、上述したように本実施形態のレーザ装置１０では、グレーティング１３と協調して動くミラー１４を採用している。グレーティング１３からの０次光２２はミラー１４でも反射することにより、０次光２４として、出射方向を変えることができる。０次光２４は、さらにオプティカルウェッジ１６を通過して０次光２５が最終的に得られる。
【００１９】
ここで、０次光２５の出射光方向を常に一定方向となす条件は、ミラー１４を形成するミラー表面１４ａとグレーティング１３を形成するグレーティング表面１３ａの延長面の交点に回転軸２７を配置することである。すなわち、回転軸２７を中心にミラー１４およびグレーティング１３の相対関係を維持したままで、回転させることによって、所望の周波数で共振するレーザ、所謂、チューナブルレーザとして機能させることができることとなる。
【００２０】
図２を参照して、レーザ光波長検出器を構成するオプティカルウェッジ１６の作用を説明する。図２おいて符号２４ａを付す線は、光ビーム２４の一本の光線を示し、符号２５ａを付す線は、光ビーム２５の一本の光線を示し、符号２６ａを付す線は、光ビーム２６の一本の光線を示すものである。光ビーム２６の受光面１５（仮想的な面である）には、オプティカルウェッジ１６の表面１６ａで反射する光ビームとオプティカルウェッジ１６の裏面１６ｂで反射する光ビームとの干渉によって、干渉縞（フリンジ）が生じる(干渉縞は図９に模式的に示されている)。
【００２１】
ここで、受光面と同じ平面上に、２つの２分割フォトディテクタ（ＰＤ）１７ａと２分割フォトディテクタ（ＰＤ）１７ｂとの２つの２分割フォトディテクタを有するフォトディテクタ１７を備えている。また、２分割フォトディテクタ１７ａは、フォトディテクタ１７ａ1、フォトディテクタ１７ａ2、２分割フォトディテクタ１７ｂは、フォトディテクタ１７ｂ1、フォトディテクタ１７ｂ2、の各々を有しており、これらの４つのフォトディテクタは、干渉縞の分布する方向に列状に配置されている。
【００２２】
そして、フォトディテクタ１７ａ1からは電気信号Ｖ１７ａ1、フォトディテクタ１７ａ2からは電気信号Ｖ１７ａ2、フォトディテクタ１７ｂ1からは電気信号Ｖ１７ｂ1、フォトディテクタ１７ｂ2からは電気信号Ｖ１７ｂ2、の各々が生じる。演算器１８では、これらのフォトディテクタからの電気信号を基に以下の式１および式２に示す第１規格化差信号Ｓ１７ａｄｎおよび第２規格化差信号Ｓ１７ｂｄｎを演算して得る。
【００２３】
S17adn=(V17a1-V17a2)/(V17a1+V17a2)・・・（式１）
S17bdn=(V17b1-V17b2)/(V17b1+V17b2)・・・・（式２）
【００２４】
式１、式２に示す演算をおこなうことによって、第１規格化差信号Ｓ１７ａｄｎおよび第２規格化差信号Ｓ１７ｂｄｎは光量に依存しない干渉縞の分布のみに応じた信号とすることができる。ここで、式１、式２の演算は、演算器１８によっておこなわれる。演算器１８は、さらに、式１、式２の演算結果を得て、第１規格化差信号Ｓ１７ａｄｎまたは第２規格化差信号Ｓ１７ｂｄｎのいずれか、一方の、より品質の良好なる信号、または、第１規格化差信号Ｓ１７ａｄｎおよび第２規格化差信号Ｓ１７ｂｄｎの両方を加算した信号を、レーザ光の波長検出器からの出力信号として出力する。
【００２５】
ここで、図３は、レーザ装置１０におけるレーザ・ダイオード１１に流れるダイオード電流Ｉｄと発振波長(スペクトル)の関係を示すものである。図３から読み取れるように、一の特定のダイオード電流Ｉｄに対して、一または複数の波長が対応している。そして、この一または複数の波長に対応してフリンジの形状と位置とが特定される。
【００２６】
図４は、ダイオード電流Ｉｄと、フリンジの形状の変化によって生じる規格化差信号（第１規格化差信号Ｓ１７ａｄｎと第２規格化差信号Ｓ１７ｂｄｎとを、以下、規格化差信号と総称する）との関係を示すものである。ここで、図４における符号ａを付した領域は、ＬＤ(内部共振器)によるモードホップ（以下、ＬＤのモードホップと称する）の領域であり、複数の波長の波長分布の幅（以下、波長幅と称する）として４０ｐｍ（ピコ・メータ）の波長幅を持ち、符号ｂを付した領域は、外部共振器によるモードホップ（以下、外部共振器のモードホップと称する）の領域であり、一般に４ｐｍないし７ｐｍの波長幅を持つ。符号ｃを付した領域がシングルモードの領域である。
【００２７】
このように、規格化差信号は特徴的な波形であるので、ＬＤのモードホップのみ避けたい場合は、規格化差信号が急激に変化する近傍で発振しないようにダイオード電流Ｉｄの値を設定し、レーザ・ダイオード１１を発振させる。
【００２８】
さらに、完全シングルモードで発振させる場合には、図４における符号ｃを付した領域で発振するようなダイオード電流Ｉｄをレーザ・ダイオード１１に流す。なお、外部共振器のモードホップの領域でレーザ装置１０を用いるか、シングルモードの領域でレーザ装置１０を用いるかは、ホログラム記録再生の特性としての要求される度合いに依存する。例えば、信号光と参照光の光路差がゼロに近い場合はＬＤのモードホップのみ避けるだけで十分な記録再生特性が得られる。
【００２９】
このようにして、規格化差信号を検出することによって、レーザ装置１０から得られ、記録再生に用いるレーザ光が、シングルモードの領域、外部共振器のモードホップの領域、または、ＬＤのモードホップの領域、のいずれであるかを原理的には検出できるものである。しかしながら、２分割フォトディテクタ１７ａまたは２分割フォトディテクタ１７ｂの配置された位置とフリンジとの関係で、図４に示す規格化差信号の波形が大きく変化するのが実情である。
【００３０】
図５を参照して、ダイオード電流Ｉｄを変化した場合に、２分割フォトディテクタ１７ｂの配置された位置とフリンジとの関係によって規格化差信号がどのように変化するかを具体的に説明をする。まず、２分割フォトディテクタ１７ｂを構成するフォトディテクタ１７ｂ1とフォトディテクタ１７ｂ2との中間にフリンジの濃淡の変化が大きい部分がくる場合（図２を参照）には、フリンジの微小な移動を検知しにくく、規格化差信号は図５の（Ｂ）に示すような波形となる。
【００３１】
一方、２分割フォトディテクタ１７ａの配置された位置とフリンジとの関係によれば、２分割フォトディテクタ１７ａを構成するフォトディテクタ１７a1とフォトディテクタ１７ａ2との中間にフリンジの濃淡の変化が小さい部分がくる場合（図２を参照）には、フリンジの微小な移動を検知し易く、規格化差信号は図５の（Ａ）に示すような波形となる。
【００３２】
２分割フォトディテクタの配置される位置とフリンジとの関係を概ね固定する事ができる固定波長型の外部共振器レーザでは、規格化差信号の振幅変化が大きくなるように、すなわち、図５の（Ａ）に示すような波形となるように、２分割フォトディテクタの配置される位置を調整できるので良好なＳ／Ｎ（信号対雑音比）を有する規格化差信号が検出できる。しかしながら、本実施形態のレーザ装置１０のような波長可変型の外部共振器レーザでは、２分割フォトディテクタの配置される位置とフリンジとの関係はレーザ光の波長に依存して変化するので、常に良好なるＳ／Ｎ（信号対雑音比）を有する規格化差信号が検出できるとは限らないこととなる。
【００３３】
そこで、本実施形態では、２つの２分割フォトディテクタ１７ａと２分割フォトディテクタ１７ｂとを用いて、規格化差信号のＳ／Ｎを改善している。すなわち、フリンジに対する位置関係を異ならせた２つの２分割フォトディテクタ１７ａと２分割フォトディテクタ１７ｂとを用いて、Ｓ／Ｎがより良好な信号を用いるか、両方の信号を組み合わせて、レーザ光の波長を検出することとしている。
【００３４】
以下に、オプティカルウェッジ１６の形状と、２分割フォトディテクタ１７ａと２分割フォトディテクタ１７ｂとの配置との関係とについて考察を加える。
【００３５】
まず、オプティカルウェッジ１６の厚みｄ（以下、厚みｄと省略する）について検討する。オプティカルウェッジ１６の厚みｄによって光路差の変化を生じ、この光路差の変化がフリンジを生じさせる。そして、光ビームの波長が変化するにしたがってフリンジと２分割フォトディテクタとの相対位置関係が変化するものである。したがって、厚みｄは、レーザ波長に応じて移動するフリンジ移動量に影響を及ぼす。具体的には、厚みｄを小さくしていくとフリンジの移動量が低下し、規格化差信号のＳ／Ｎが悪化して、モードホップを認識しにくいという問題点が生じる。
【００３６】
（オプティカルウェッジの厚みｄと、角度θについて）
以下に、順をおって説明し、オプティカルウェッジの厚みｄと、角度θとの望ましい範囲を定量的に求める。
【００３７】
まず、厚みｄ（図６を参照）とフリンジの移動量についての関係を求める。まず、フリンジは光路差の整数倍のところに表れるので光路差が大事であるが、光路差Ｄは下記の式３で求められる。ｎは屈折率である（図６を参照）。なお、以下の式において記号＊は積算を表し、/は除算を表すものである。ここで、厚みｄは、後述する、オプティカルウェッジの角度θ（図６を参照）に応じてオプティカルウェッジの各部で微少ながら異なるものであるが、以下の各々の式においては、厚みｄは、透過する光ビームの中心部における厚みであるとするものである。
【００３８】
D=d*2*n・・・（式３）
【００３９】
式３を得るに当たり、オプティカルウェッジを往復する光は同じ光路を通るとみなした。フリンジは光路差ゼロのところから波長と同じ光路差のところに１本目、波長の倍の光路差のところで２本目とできる。フリンジの移動は、ある光路差に対して刻む波長幅が変わることでフリンジの番号が変わる(フリンジが通過する)ことによって起きる現象であり、２分割フォトディテクタではこのフリンジの通過を検知している。この光路差Ｄをレーザ波長の単位で表すと式４で表される。ここでλはレーザ波長である。
【００４０】
C=D/λ・・・（式４）
式４のＣは光路差をフリンジの単位で表した数なので小数点を含む実数で表される。そして、波長が変わることで起きるフリンジの通過する本数Ｉは式５で表される。ここで、λはレーザ光の波長検出範囲における最短波長であり、λ’はレーザ光の波長検出範囲における最長波長である。
【００４１】
I=D/λ-D/λ’・・・（式５）
よって、式３と５をまとめて式６を得る。
【００４２】
I=d*2*n*(λ’-λ)/(λ’*λ)・・・（式６）
ここで、チップモードによるフリンジ通過量は測定ノイズより最低でも1/10本以上が必要であるから、式７を得ることができる。
【００４３】
0.1≦d*2*n*(λ’-λ)/(λ’*λ)・・・（式７）
【００４４】
式７を整理すると厚みｄの条件は式８で表される。
d≧0.1*(λ’*λ)/((2*n*(λ’-λ))・・・（式８）
【００４５】
しかしながら、厚みｄを大きくしてゆくと、フリンジの移動量は大きくすることができるものの、オプティカルウェッジの両面で反射した光が重ならず、干渉縞が生じない問題がおきる。すなわち、図７に示すように、光路の異なる、オプティカルウェッジの表面で反射した光ビーム（表面反射光）と、オプティカルウェッジの裏面で反射した光ビーム（裏面反射光）との各々は、所謂、ガウシアンビームであり光強度が周辺部ほど弱くなるので、ウェッジの厚みｄが大きくなった場合、光ビームを４５度程度の傾きで、オプティカルウェッジに入射させてフリンジを生じさせるのが困難となり、オプティカルウェッジに対して光ビームの入射角度をさらに傾ける必要が生じてしまう。
【００４６】
オプティカルウェッジに対して光ビームの入射角度をさらに傾ける場合は、オプティカルウェッジの両面で反射した光ビームのズレ量ｇは式９で表される。ここで、ｇ、φは、図８に示すものである。
【００４７】
g＝2*d*tan(Arcsin((sinφ)/n))・・・（式９）
式９は、オプティカルウェッジの両面の角度は非常に小さいことからオプティカルウェッジが平行平板であると仮定して、スネルの法則より算出した。
【００４８】
ここで、光ビームのビーム径をＷとして、光ビームのズレ量を光ビームの半径以下にするには厚みｄは下記の式１０から得られる。なお、ｅ≒２．７１８として、ビーム径Ｗは、光ビームの中心強度の１／（ｅ＊ｅ）になる径とした。一般にレーザ・ダイオードから出射し平行光となった光ビームのビーム径Ｗの値は３．５ｍｍ程度である。また、光ビームのズレ量を光ビームの半径以下とするのは、明確な干渉縞が生じるようにして、規格化差信号のＳ／Ｎを十分に確保するためである。
【００４９】
d≦W/(4*tan(Arcsin((sinφ)/n))・・・（式１０）
式８と式１０より、オプティカルウェッジの厚みdを規定する式１１が導き出される。
【００５０】
0.1*(λ’*λ)/((2*n*(λ’-λ))≦d≦W/(4*tan(Arcsin((sinφ)/n))・・・（式１１）
【００５１】
次に、オプティカルウェッジの角度θ（以下、角度θと省略する）について検討を加える。角度θはフリンジピッチｐに関係し、式１２、式１３とをまとめて、式１４で得られる。図９に、角度θと、フリンジピッチｐとの関係を模式的に示す。
【００５２】
q=λ/(2*n*tanθ)・・・（式１２）
【００５３】
p=q*sinφ・・・・・・・（式１３）
【００５４】
p=λ*sinφ/(2*n*θ)・・（式１４）
【００５５】
なお、式１４を得るに際して、角度θは非常に小さいので、tanθ=θと近似した。ここで、適切なフリンジピッチｐは２分割フォトディテクタの幅と間隔により規定される。図１０にフォトディテクタの幅ａとフリンジピッチｐとの関係を図で示す。２つの２分割フォトディテクタの配置において、角度θを大きくするとフリンジピッチｐが小さくなり、２分割フォトディテクタの各々のフォトディテクタの幅ａ（以下、幅ａと省略する）に対して小さくなりすぎるとフリンジを検知できない。
【００５６】
図１１にフリンジピッチｐと幅ａとの比率に対する、２分割フォトディテクタから出力される規格化差信号の振幅を示す。ここで、規格化差信号が１になるのは、２分割フォトディテクタを構成する一方のフォトディテクタに全光量が照射し、他方のフォトディテクタに全く光りが入らない理想状態である。
【００５７】
図１１に示すグラフより、規格化差信号の振幅の低下が３０%以下に抑えられるのは、フリンジピッチｐが幅ａの倍以上となる式１５に示す場合である。この条件から式１６を得ることができる。
【００５８】
2a≦p・・・・・・・・（式１５）
θ≦λ*sinφ/(4*n*a)・・（式１６）
【００５９】
ここで、規格化差信号の振幅の低下が３０%以下としたのは、この程度以上の振幅の低下が生じる場合には、Ｓ／Ｎの観点より、正確なレーザ波長の検出が困難であるとの結論が、実験の結果として得られたからである。
【００６０】
一方、角度θを小さくしてゆくとフリンジピッチｐが大きくなる。しかし、あまりにフリンジピッチｐが幅ａに対して大きくなりすぎると２組の２分割フォトディテクタを用いる意味が低下する。２組の規格化差信号が類似してきて、１組の２分割フォトディテクタを用いているのと変わらなくなるからである。
【００６１】
また、２組の２分割フォトディテクタの離間距離ｂ（図１０を参照）は、第１規格化差信号と第２規格化差信号とが同相か逆相にならないように配置しないと２組設ける意味が薄れてしまう。このような配置においては、２組の２分割フォトディテクタから得られる情報は実質的に同一のものでだからである。フリンジピッチｐの周期に対して１／４または３／４周期、一般的には、ｍを０を含む正の整数として、（１／２＊ｍ＋１／４）周期ずれた位置に２組の２分割フォトディテクタを離間させて配置するのが理想的である。
【００６２】
しかしながら、現実には、２組の２分割フォトディテクタの離間距離ｂを厳密に目標とする値とすることは困難であり、図１２に示すように２分割フォトディテクタは、矢印で示す方向にずれる。このような、理想状態からのずれを、各々の２分割フォトディテクタについて、１０%許容できるとして、図１２に示す例では、式１７、式１８を得ることができる。
（1/4-0.1）*p≦b≦（1/4+0.1）*p・・・（式１７）
（3/4-0.1）*p≦b≦（3/4+0.1）*p・・・（式１8）
【００６３】
ここで、許容度を１０%としたのは、２分割フォトディテクタの取り付けの精度を考慮した場合には、この程度の位置ずれが発生するからである。式１７、式１８を、一般化すると、式１９が得られる。
【００６４】
（0.5*ｍ+0.15）*p≦b≦（0.5*ｍ+0.35）*p  （ｍ=0.1.2…）・・・（式１９）
そして、式１４と式１９とからより、角度θについて式２０を得る。
【００６５】
（0.5m+0.15）*λ*sinφ/2*n*b≦θ≦（0.5m+0.35）*λ*sinφ/2*n*b・・・・（式２０）
【００６６】
上式のうち、式１１、式1６、式２０の全てを満たすオプティカルウェッジを使うことで、２組の２分割フォトディテクタで発生される第１規格化差信号と第２規格化差信号の少なくともいずれか、からは、フリンジ移動の信号を表す良好なるＳ／Ｎを有する規格化差信号を得る事ができる。
【００６７】
0.1*(λ’*λ)/((2*n*(λ’-λ))≦d≦W/(4*tan(Arcsin((sinφ)/n))・・・（式１１）
θ≦λ*sinφ/(4*n*a)・・（式１６）
（0.5m+0.15）*λ*sinφ/2*n*b≦θ≦（0.5m+0.35）*λ*sinφ/2*n*b・・・・（式２０）
【００６８】
ここで、上述したように、λは、外部共振型レーザ装置から出射される光ビームの最短の波長、λ’は、外部共振型レーザ装置から出射される光ビームの最長の波長、ｎは、オプティカルウェッジの屈折率、ｄは、オプティカルウェッジの厚み、φは、オプティカルウェッジへの光ビームの入射角度、θは、オプティカルウェッジの角度、ａは、フォトディテクタの幅、ｂは、２組の２分割フォトディテクタの離間距離、Ｗは、光ビームの直径、ｍは、０を含む正の整数である。
【００６９】
（具体的な数値例）
式１１、式1６、式２０を用いて、具体的な例を示す。オプティカルウェッジへの光ビームの入射角度（オプティカルウェッジの設置角）φが４５°（度）、フォトディテクタの幅ａが６０μm（マイクロ・メータ）、２組の２分割フォトディテクタの離間距離ｂが３２０μｍ、ガラスで形成されるオプティカルウェッジの屈折率ｎが１．５、外部共振型レーザ装置から出射されるレーザビームの最短波長λが４０５ｎｍ（ナノ・メータ）、最長波長λ’が４０５．０４ｎｍ、光ビームの直径Ｗが３．５ｍｍ（ミリ・メータ）として、この値を上述の式１１、式１６各々に代入する。
【００７０】
厚みｄは、式１１より、式２１の範囲のものとなる。
0.14≦d≦1.64  (mm)・・・・（式２1）
角度θは、式１６より、式２２で表せるのものとなる。
θ≦164 (Sec) ・・・・（式２２）
かつ、式２０より、角度θは、以下の範囲に限定される。
9≦θ≦22 (ｍ＝0のとき)、
40≦θ≦52 (ｍ＝1のとき)、
71≦θ≦83 (ｍ＝2のとき)、
102≦θ≦114 (ｍ＝3のとき)、
133≦θ≦145 (ｍ＝4のとき)
【００７１】
よって、この例でのオプティカルウェッジの厚みｄと角度θは図１３に示す四角い枠内の範囲となる。
【００７２】
図１３の四角い枠内は、オプティカルウェッジの光ビーム反射面と２組の２分割フォトディテクタの受光面とが平行するものとした場合の範囲である。しかしながら、厚みｄの範囲が０．１４ｍｍ以上かつ１．６４ｍｍ以下であって、角度θが１６４Ｓｅｃ（秒）以下である場合には、２分割フォトディテクタの受光面と、オプティカルウェッジの光ビーム反射面とを平行ではなく、傾けて、この傾き角度に応じて、図１３に示す四角い範囲を図１３の上下方向（角度θ方向）にさらに拡大することができる。
【００７３】
上述した実施形態のレーザ光の波長検出器によれば、予め定めた最短波長λから最長波長λ’までの範囲において、レーザ光の波長を正確に検出できる。
【００７４】
上述した実施形態のレーザ装置によれば、正確にレーザ光の波長が検出できるので、マルチモードで発振するレーザ・ダイオードと外部共振器とを有するレーザ装置を用いたホログラム記録再生装置において、ホログラム記録媒体に記録データを記録し、または、ホログラム記録媒体に記録された記録データを再生するに際して、検出したレーザ光の波長に基づき、記録再生に用いるレーザ光が、シングルモードの領域、外部共振器のモードホップの領域、または、ＬＤのモードホップの領域、のいずれであるかを検出して、記録再生の管理をし、信頼性の高い記録再生をおこなうことができる。
【００７５】
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、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】
【００７６】
【図１】実施形態のレーザ装置の構成を説明する図である。
【図２】レーザ光波長検出器を構成するオプティカルウェッジの作用を説明する図である。
【図３】ダイオード電流と発振波長(スペクトル)の関係を示す図である。
【図４】ダイオード電流、規格化差信号との関係を示す図である。
【図５】ダイオード電流と規格化差信号との関係を示す図である。
【図６】オプティカルウェッジの各部の変数を示す図である。
【図７】オプティカルウェッジの表面反射光と裏面反射光とを示す図である。
【図８】光ビームの入射角度を傾ける場合のオプティカルウェッジの両面で反射した光ビームのズレ量を示す図である。
【図９】オプティカルウェッジの角度と、フリンジピッチとの関係を模式的に示す図である。
【図１０】フォトディテクタの幅とフリンジピッチとの関係を示す図である。
【図１１】フリンジピッチと幅との比率に対する規格化差信号を示す図である。
【図１２】２分割フォトディテクタのずれ方向を示す図である。
【図１３】実施例のオプティカルウェッジの厚みと角度の範囲を示す図である。
【図１４】背景技術のレーザ装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  レーザ装置、１１  レーザ・ダイオード、１２  コリメートレンズ、１３  グレーティング、１３ａ  グレーティング表面、１４  ミラー、１４ａ  ミラー表面、１５  受光面、１６  オプティカルウェッジ、１７  波長検出ディテクタ、１７ａ、１７ｂ  ２分割フォトディテクタ、１７ａ1、１７ａ2、１７ｂ1、１７ｂ2  フォトディテクタ、１８  演算器、２７  回転軸
【図１】
2007178307.tif 000003
【図２】
2007178307.tif 000004
【図３】
2007178307.tif 000005
【図４】
2007178307.tif 000006
【図５】
2007178307.tif 000007
【図６】
2007178307.tif 000008
【図７】
2007178307.tif 000009
【図８】
2007178307.tif 000010
【図９】
2007178307.tif 000011
【図１０】
2007178307.tif 000012
【図１１】
2007178307.tif 000013
【図１２】
2007178307.tif 000014
【図１３】
2007178307.tif 000015
【図１４】
2007178307.tif 000016