(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒質と波長選択素子とミラーとによって共振器を構成する外部共振型レーザにおいて、
該共振器内に、
直交する直線偏光の光の位相を互いにシフトさせる位相シフト手段と、
直線偏光の光を円偏光に変換し、円偏光の光を偏光の回転方向に対応する直線偏光に再変換する偏光変換手段とを設け、
該偏光変換手段で直線偏光に再変換された光を該波長選択素子を介して該レーザ媒質にフィードバックし、該偏光変換手段を透過した円偏光の光を偏光依存性のある受光手段にて検出し、該受光手段の検出出力に応じて該共振器の光学的長さを制御することを特徴とする外部共振型レーザ。
【請求項２】
請求項１記載の外部共振型レーザにおいて、
上記位相シフト手段を複屈折板とし、
上記偏光変換手段をλ／４板とし、
上記偏光依存性のある受光手段を偏光子と受光素子とで構成することを特徴とする外部共振型レーザ。
【請求項３】
請求項２記載の外部共振型レーザにおいて、
上記λ／４板の一方の面にハーフ・ミラーを形成することを特徴とする外部共振型レーザ。
【請求項４】
レーザ媒質と波長選択素子とミラーとによって共振器を構成する外部共振型レーザにおいて、
該共振器内に、
直交する直線偏光の光の位相を互いにシフトさせる位相シフト手段と、
直線偏光の光を円偏光に変換し、円偏光の光を偏光の回転方向に対応する直線偏光に再変換する偏光変換手段と、
該偏光変換手段と該ミラーとの間にカプラとを設け、
該偏光変換手段で直線偏光に再変換された光を該波長選択素子を介して該レーザ媒質にフィードバックし、該ミラーで反射した円偏光の光を該カプラを介して偏光依存性のある受光手段にて検出し、該受光手段の検出出力に応じて該共振器の光学的長さを制御することを特徴とする外部共振型レーザ。
【請求項５】
請求項４に記載の外部共振型レーザにおいて、
上記位相シフト手段を複屈折板とし、
上記偏光変換手段をλ／４板とし、
上記偏光依存性のある受光手段を偏光子と受光素子とで構成することを特徴とする外部共振型レーザ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の外部共振型レーザにおいて、
上記受光素子の出力によって上記複屈折板の屈折率を変化させて上記共振器の光学的長さを制御する構成を備えるか、
又は、
上記受光素子の出力によって上記ミラーを並進させて上記共振器の光学的長さを制御する構成を備えることを特徴とする外部共振型レーザ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部共振型レーザに係り、特に、小型でモード・ホップを確実に回避できる外部共振型レーザに関する。
光通信における波長多重伝送システム（「Wavelength Division Multiplexing」の頭文字による略語を用いて「ＷＤＭ伝送システム」と呼ばれることが多い。）では、約１，５００ｎｍ（「ｎｍ」は１０-9メートルを表わす長さの単位である。）近傍の波長においてそれぞれ異なる電気信号によって変調された数十から百数十の光信号を多重化して伝送する。従って、それぞれ異なる電気信号によって変調される数十から百数十の光搬送波には高い波長安定度が要求される。
【０００２】
通常、光通信のための光源としては単体のレーザ・ダイオードが用いられるが、レーザ・ダイオードの発振レベルを一定に保つために自動パワー制御（通常「Automatic Power Control 」の頭文字によって「ＡＰＣ」と略記される。）を行なう場合、レーザ・ダイオードの発振部位の温度変化又はレーザ・ダイオード自体の経年変化によって発振波長がドリフトするという問題がある。
【０００３】
そこで、レーザ媒質とレーザ媒質の外部に設けたミラーの間でファブリ・ペロー共振器を構成する外部共振型レーザが開発されている。外部共振型レーザは、発振波長可変機構を構成しやすい上に波長可変範囲が広いという利点を持っているが、発振波長が不連続に変化するモード・ホップ又はモード・ホッピング（以降、本明細書ではモード・ホップに統一して記載する。）を起こしやすいという欠点も持っている。
【０００４】
即ち、波長多重伝送システムにおいて波長多重数を増加して、光通信システムの伝送容量を増加させるためには、モード・ホップを回避できる外部共振型レーザの実現が不可欠である。
【０００５】
【従来の技術】
図１１は、従来の外部共振型レーザの基本構成である。
図１１において、１はレーザ発振の種となる光を発生するレーザ媒質、２はレーザ媒質１の出力光のうち所定の波長の光成分を選択する波長選択素子、３は波長選択素子２が選択した波長の光を反射させて波長選択素子２を介してレーザ媒質１にフィードバックするミラーである。
【０００６】
レーザ媒質の端面ａから出力された光は波長選択素子２で波長を選択されてミラー３で反射され、レーザ媒質１にフィードバックされてレーザ媒質１の端面ｂで反射されて再び波長選択素子２及びミラー３に向かう。従って、レーザ媒質１の端面ｂとミラー３の反射面の間が外部共振器となる。そして、波長選択素子２から特定の波長の出力光が取り出される。
【０００７】
図１２は、図１１の構成の発振波長決定を示す図である。
先に記載したように、外部共振器はレーザ媒質の端面ｂとミラーの反射面の間の領域である。この物理的な長さをＬとし、該外部共振器の平均的な屈折率をｎ（「ｎ」と記載すると整数であるとのイメージが湧くのが通常であるが、ここでは通例に従って、該外部共振器の平均的な屈折率をｎとおいているので、これは一般的には整数ではないことに留意されたい。）とすると、該外部共振器の光学的な長さはｎＬとなる。
【０００８】
さて、レーザ媒質の端面ｂで反射された光がミラーの反射面で反射されてレーザ媒質の端面ｂに入射されるので、この間に光は光学的長さ２ｎＬを伝播したことになり、この２ｎＬが外部共振器の共振器長となる。ｍ次（ｍは正の整数で、次数と呼ばれる。）の発振波長をλm とすると、波長λm で発振が生ずるためにはλm が外部共振器の共振波長でなければならないので、２ｎＬはλm の整数倍でなければならない。即ち、
２ｎＬ＝ｍλm                   （１）
という関係が成り立つ。
【０００９】
ここで、式（１）を満足する発振波長は１つには限らず、異なる次数に対して異なる発振波長が存在する。そして、隣合う発振波長の間隔をＦＳＲ（これは、「Free Spectrum Range 」の頭文字による略語である。）というが、若干の近似を行なうことによって
ＦＳＲ＝λm 2 ／（２ｎＬ）      （２）
という関係が得られる。
【００１０】
例えば、Ｌ＝７５ｍｍ、ｎ＝１（空気の屈折率である。）、λm ＝１，５５０ｎｍの場合、ＦＳＲは１６ｐｍ（「ｐｍ」は１０-12 メートルを表わす長さの単位である。）となる。今、波長選択素子の選択波長の半値幅を１６０ｐｍとすると、この中に共振モードが１０個存在することになり、このうち波長選択素子の選択波長に最も近い共振波長で発振する。
【００１１】
上記のような状態で外部共振型レーザが発振するので、波長選択素子の波長選択特性や共振器長が例えば温度変化によって変化すると、モード・ホップが生じて発振波長が不連続に変化することになる。
図１５は、モード・ホップを説明する図である。
図１５において、上に凸の曲線が波長選択素子の波長選択特性で、図１５では該波長選択特性の中に波長λm と波長λm+1 の２つの共振モードを示しており、波長選択特性が変化する場合を想定して図示している。
【００１２】
外部共振器の選択波長に最も近い波長で発振するというのは、図１５の波長選択特性のピークに最も近い共振モードの波長で発振するということである。図１５の左の状態が初期状態とすると、波長選択特性のピークに最も近い共振モードの波長はλm であるので、初期状態では波長λm で発振する。
上記の状態から、波長選択素子の波長選択特性が短波長側にシフトして、波長λm+1 の方が波長選択素子の波長選択特性のピークに近くなると、発振波長はλm+1 に不連続的に変化する。これが、モード・ホップと呼ばれる現象である。先に記載した例では、発振波長が１６ｐｍ不連続的に変化することになる。
【００１３】
波長１，５００ｎｍ近傍で百数十の波長多重数を有する波長多重伝送システムでは、発振波長を±２５ｐｍ程度の確度で制御する必要があり、モード・ホップのために１６ｐｍの波長変化が生ずることは許容できない。
又、波長λm から波長λm+1 にモード・ホップするということは、波長λm+1 から波長λm にモード・ホップしやすいということなので、発振波長が交互に変化するという現象が生ずる。このために、電気信号によって変調される光搬送波の位相に不連続が生じたり、該光搬送波のレベルに変化が生じて、好ましくない問題として変調された光信号への雑音の重畳という問題が発生する。
【００１４】
上記雑音の重畳の原因はモード・ホップであるので、モード・ホップを回避することができる外部共振型レーザが開発されている。
図１３は、従来の外部共振型レーザの構成例で、図１１に示した基本構成にのっとったものである。但し、図の煩雑化を嫌い、モード・ホップ回避のための構成の図示を省略している。
【００１５】
図１３において、１はレーザ媒質、２は波長選択素子、３はミラー、４はレーザ媒質から出射された光を平行光に変換するコリメート・レンズである。尚、図１３では波長選択素子２として回折格子を想定している。
図１３の構成において、レーザ媒質の波長選択素子２に近い方の端面を出射した光はコリメート・レンズ４を通して波長選択素子２に入射し、波長選択素子２とミラー３とで特定の波長のみがレーザ媒質にフィードバックされ、レーザ媒質の波長選択素子より遠い方の端面にて反射されて再びレーザ媒質１から出射されるという経過をたどり、レーザ媒質１、波長選択素子２及びミラー３によって外部共振器が構成される。
【００１６】
図１３の構成において、外部共振器によって発振波長を可変にできるようにするために、ミラー３と波長選択素子２の角度によって選択波長を変化させている。この場合、できるだけモード・ホップを避けるために、ミラー３の角度を変化させて波長選択素子における選択波長を変化させた時に外部共振器の共振器長もそれにつれて変化するように、図１３の点Ｐを仮想支点としてミラー３を回転させる構造を用いている。
【００１７】
しかし、特定の波長で発振が開始された後に、なんらかの原因で共振器長に変化が生ずるとモード・ホップが生ずる恐れがある。このために、共振器長の変化を検出して該変化を抑圧する構成が用いられている。
図１４は、従来のモード・ホップ検出のための構成例で、図１３の構成のミラーを除いた構成にモード・ホップ検出のための構成を付加した図である。但し、図１４ではモード・ホップを検出した後の制御系については図示を省略している。
【００１８】
図１４において、１はレーザ媒質、４はコリメート・レンズ、２は波長選択素子、５はカプラ、６及び６ａは独立な受光素子である。そして、カプラ５と受光素子６及び受光素子６ａがモード・ホップの検出のために付加された要素である。尚、図１４においてＡで示した両方向の矢印は波長選択素子２からミラーに向かい、ミラーから反射されてきた光を表わしている。
【００１９】
図１４の構成において、波長選択素子２からレーザ媒質に戻る光をカプラ５で分岐して、並べて配置した受光素子６及び受光素子６ａに入射するようになっている。
例えば、なんらかの理由で波長選択素子２の反射角が変化すると、外部共振器の共振器長が変化する。該共振器長の変化に伴い、カプラ５で分岐された光の受光素子６及び受光素子６ａへの入射位置が変化する。
【００２０】
図１４では極端なケースを図示しているが、当初受光素子６と受光素子６ａの境界に分岐光が入射されていた（破線の円）ものが、外部共振器の共振器長が変化した後では受光素子６ａのみに分岐光が入射されて（実線の円）いることを示している。図示は省略しているが、受光素子６と受光素子６ａには独立に受光量を電気変換する回路が設けられており、更に、受光素子６が電気変換した電気信号と受光素子６ａが電気変換した電気信号とを比較する比較回路が設けられている。
【００２１】
従って、該比較回路の出力によって分岐光の入射位置の変化を知ることができ、該入射位置の変化をゼロにするように、図示を省略しているアクチュエータによって波長選択素子２の角度を調整することによって共振器長を元に戻し、モード・ホップを避けることができる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、波長選択素子２における反射角の変化は極めて微小であるために、受光素子６及び受光素子６ａの受光強度の変化を効果的に検出するためには、カプラ５と受光素子６及び受光素子６ａの間隔を長くする必要がある。
従って、カプラ５と受光素子６及び受光素子６ａの間隔を長くすることによってモード・ホップを検出するための構成が大きくなり、外部共振型レーザを大型化するという問題が生ずる。
【００２３】
のみならず、モード・ホップを検出するための構成が大きくなることによってモード・ホップを検出するための構成自体の経年変化も大きくなり、モード・ホップ検出の確度が低下するという問題も併せて生ずる。
本発明は、かかる問題に鑑み、小型でモード・ホップを確実に回避できる外部共振型レーザを提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
第一の発明は、レーザ媒質と波長選択素子とミラーとによって共振器を構成する外部共振型レーザにおいて、該共振器内に、直交する直線偏光の光の位相を互いにシフトさせる位相シフト手段と、直線偏光の光を円偏光に変換し、円偏光の光を偏光の回転方向に対応する直線偏光に再変換する偏光変換手段とを設け、該偏光変換手段で直線偏光に再変換された光を該波長選択素子を介して該レーザ媒質にフィードバックし、該偏光変換手段を透過した円偏光の光を偏光依存性のある受光手段にて検出し、該受光手段の検出出力に応じて該共振器の光学的長さを制御することを特徴とする外部共振型レーザである。
第一の発明によれば、レーザ媒質と波長選択素子とミラーとによって共振器を構成する外部共振型レーザにおいて、該共振器内に、直交する直線偏光の光の位相を互いにシフトさせる位相シフト手段と、直線偏光の光を円偏光に変換し、円偏光の光を偏光の回転方向に対応する直線偏光に再変換する偏光変換手段とを設け、該偏光変換手段で直線偏光に再変換された光を該波長選択素子を介して該レーザ媒質にフィードバックするので、該波長選択素子の波長選択特性と該共振器の光学的長さに対応する波長で発振が生ずる。
この上、位相シフト手段によって互いに位相差を与えられた直交する直線偏光の光が該偏光変換手段によって逆向きの円偏光に変換されるので、該偏光変換手段を透過した光は該位相差がない時とは偏光角が異なる直線偏光となって偏光依存性のある受光手段に供給されるため、該偏光依存性のある受光手段の受光レベルは該位相差の変化に応じて変化する。
該位相差と該共振器と光学的長さは一義的な関係にあるので、該受光レベルの変化を検出することによって該共振器の光学的長さを調整することができ、該共振器の光学的長さに変化が生じてもモード・ホップが生ずることがなくなる。
第二の発明は、第一の発明の外部共振型レーザにおいて、上記位相シフト手段を複屈折板とし、上記偏光変換手段をλ／４板とし、上記偏光依存性のある受光手段を偏光子と受光素子とで構成することを特徴とする外部共振型レーザである。
第二の発明によれば、該複屈折板の結晶光学軸を直線偏光に対して０度又は９０度に設定すれば、直交する直線偏光の光の位相を互いにシフトさせることができて、上記共振器内において直交する直線偏光の光に位相差を付けることができる。
このようにして位相差がついた直交する直線偏光の光を該λ／４板によって向きが異なる円偏光に変換して該偏光子に供給するので、該偏光子を透過する光の強度は該位相差によって変化する。
該位相差は該共振器の光学的長さとは一義的な関係にあるので、該受光素子の検出レベルの変化を検出することによって該共振器の光学的長さを調整することができ、該共振器の光学的長さに変化が生じてもモード・ホップが生ずることがなくなる。
第三の発明は、第二の発明の外部共振型レーザにおいて、上記λ／４板の一方の面にハーフ・ミラーを形成することを特徴とする外部共振型レーザである。
第三の発明によれば、該λ／４板の一方の面にハーフ・ミラーを形成して該λ／４板で円偏光に変換された光の一部を反射して上記複屈折板を介してフィードバックするので、上記共振器の構成を簡易にすることができる。
第四の発明は、レーザ媒質と波長選択素子とミラーとによって共振器を構成する外部共振型レーザにおいて、該共振器内に、直交する直線偏光の光の位相を互いにシフトさせる位相シフト手段と、直線偏光の光を円偏光に変換し、円偏光の光を偏光の回転方向に対応する直線偏光に再変換する偏光変換手段とを設け、該偏光変換手段で直線偏光に再変換された光を該波長選択素子を介して該レーザ媒質にフィードバックし、該偏光変換手段と該ミラーとの間にカプラを配置して該ミラーで反射した円偏光の光を偏光依存性のある受光手段にて検出し、該受光手段の検出出力に応じて該共振器の光学的長さを制御することを特徴とする外部共振型レーザである。
第四の発明によれば、レーザ媒質と波長選択素子とミラーとによって共振器を構成する外部共振型レーザにおいて、該共振器内に、直交する直線偏光の光の位相を互いにシフトさせる位相シフト手段と、直線偏光の光を円偏光に変換し、円偏光の光を偏光の回転方向に対応する直線偏光に再変換する偏光変換手段とを設け、該偏光変換手段で直線偏光に再変換された光を該波長選択素子を介して該レーザ媒質にフィードバックするので、該波長選択素子の波長選択特性と該共振器の光学的長さに対応する波長で発振が生ずる。
この上、位相シフト手段によって互いに位相差を与えられた直交する直線偏光の光が該偏光変換手段によって逆向きの円偏光に変換されるので、該偏光変換手段を透過した光は該位相差がない時とは偏光角が異なる直線偏光となって該カプラを介して偏光依存性のある受光手段に供給されるため、該偏光依存性のある受光手段の受光レベルは該位相差の変化に応じて変化する。
該位相差と該共振器と光学的長さは一義的な関係にあるので、該受光レベルの変化を検出することによって該共振器の光学的長さを調整することができ、該共振器の光学的長さに変化が生じてもモード・ホップが生ずることがなくなる。
第五の発明は、第四の発明の外部共振型レーザにおいて、上記位相シフト手段を複屈折板とし、上記偏光変換手段をλ／４板とし、上記偏光依存性のある受光手段を偏光子と受光素子とで構成することを特徴とする外部共振型レーザである。
第五の発明によれば、該複屈折板の結晶光学軸を直線偏光に対して０度又は９０度に設定すれば、直交する直線偏光の光の位相を互いにシフトさせることができて、上記共振器内において直交する直線偏光の光に位相差を付けることができる。
このようにして位相差がついた直交する直線偏光の光を該λ／４板によって向きが異なる円偏光に変換して該偏光子に供給するので、該偏光子を透過する光の強度は該位相差によって変化する。
該位相差は該共振器の光学的長さとは一義的な関係にあるので、該受光素子の検出レベルの変化を検出することによって該共振器の光学的長さを調整することができ、該共振器の光学的長さに変化が生じてもモード・ホップが生ずることがなくなる。
第六の発明は、第一の発明ないし第五の発明のいずれかの外部共振型レーザにおいて、上記受光素子の出力によって上記複屈折板の屈折率を変化させて上記共振器の光学的長さを制御する構成を備えるか、又は、上記受光素子の出力によって上記ミラーを並進させて上記共振器の光学的長さを制御する構成を備えることを特徴とする外部共振型レーザである。
第六の発明によれば、該複屈折板の屈折率を変化させるか、該ミラーを並進させるので該共振器の光学的長さを制御することができ、該共振器の光学的長さに変化が生じても該変化を補正することができるのでモード・ホップが生ずることがなくなる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以降、図面も用いて本発明の技術を詳細に説明する。
図１は、本発明の外部共振型レーザの基本構成（その１）である。
図１において、１はレーザ発振の種となる光を発生するレーザ媒質、２はレーザ媒質１の出力光のうち所定の波長の光成分を選択する波長選択素子、３は波長選択素子２が選択した波長の光を反射させてレーザ媒質１にフィードバックするミラー、７は波長選択素子２とミラー３の間を往復する直交する直線偏光の光に位相差を与える位相シフト手段、８は入射される直交する直線偏光の光を円偏光の光に変換してミラー３に出力し、ミラー３から反射されてくる円偏光の光を偏光の方向に対応する直線偏光の光に再変換する偏光変換手段である。又、９は入射される直線偏光の偏光角に対応する光量の光を透過させる偏光子、６は入射される光の光量に対応する電気量を出力する受光素子で、偏光子９及び受光素子６とによって偏光依存性のある受光手段を構成する。
【００３３】
尚、図１の構成における座標軸は、図１の右端に記載した如く、紙面に平行で図面の垂直方向の軸をＸ軸、紙面に垂直方向の軸をＹ軸、紙面に平行で図面の水平方向の軸をＺ軸とする。
レーザ媒質の端面ａから出射された光は波長選択素子２で波長を選択されて位相シフト手段７と偏光変換手段８を通ってミラー３で一部反射され、再び偏光変換手段８と位相シフト手段７を通ってレーザ媒質１にフィードバックされてレーザ媒質１の端面ｂで反射されて再び波長選択素子２、位相シフト手段７、偏光変換手段及びミラー３に向かう。従って、レーザ媒質１の端面ｂとミラー３の反射面の間が外部共振器を構成する。そして、波長選択素子２から特定の波長の出力光が取り出される。
【００３４】
一方、ミラー３を透過した光は偏光子９を通って受光素子６に到達する。後で詳述するように、受光素子６が電気変換して出力する電気信号の変化によって該外部共振器の共振器長の変化を検出し、共振器長の変化を補正する制御をかける。尚、共振器長の変化を補正する構成は公知の技術を適用することを想定しているので、図１では図示を省略している。
【００３５】
即ち、図１の構成と図１１の構成の違いは、図１の構成においては波長選択素子２とミラー３の間に位相シフト手段７と偏光変換手段８とが挿入され、ミラー３の後方に偏光子９と受光素子６とによる偏光依存性のある受光手段が配置されている点である。
図２は、図１の構成における発振波長決定を示す図で、７は位相シフト手段、８は偏光変換手段である。
【００３６】
先に記載したように、外部共振器はレーザ媒質の端面ｂとミラーの反射面の間の領域であり、この物理的な長さをＬとし、このうち位相シフト手段７の厚さをｔとする。そして、外部共振器のうち位相シフト手段７を除く部分の平均的な屈折率をｎとする。
ここで、位相シフト手段７はλ／２板やλ／４板などの複屈折板で形成する。直線偏光の光が複屈折板に入射すると偏光角が直交する２つの光の成分に分割されて複屈折板内を伝播する。その一方の成分が異常光であり、もう一方が常光であり、複屈折板の中では異常光と常光に対する屈折率が異なる。
【００３７】
そこで、異常光に対する複屈折板の屈折率をｎe 、常光に対する複屈折板の屈折率をｎo とする。そして、複屈折板の結晶光学軸はＸ軸方向（０度）又はＹ軸方向（９０度）に設定しておく。
又、偏光変換手段８はλ／４板で形成し、結晶光学軸をＸ−Ｙ平面上で４５度に設定しておく。
【００３８】
さて、レーザ媒質の端面ｂで反射された光がミラーの反射面で反射されてレーザ媒質の端面ｂに入射されるということが繰り返され、この間に偏光変換手段８において異常光と常光とが変換され、位相シフト手段７を形成する複屈折板中では異常光と常光の屈折率が異なるということから外部共振器の共振器長を求めてみる。
【００３９】
レーザ媒質の端面ｂで反射される光は必ずしも複屈折板の異常光である必要はないが、説明を簡単にするために異常光▲１▼が反射さるものとする。異常光▲１▼が外部共振器を左から右に伝播し、（Ｌ−ｔ）の間は屈折率がｎで、ｔの間は屈折率がｎe であるから、レーザ媒質の端面ｂからミラーの反射面までの間の光学的長さはｎ（Ｌ−ｔ）＋ｎe ｔである。
【００４０】
偏光変換手段８であるλ／４板に入射された異常光▲１▼はλ／４板の反対側の面に到達した時には円偏光に変換されており、該円偏光がミラーの反射面で反射されてλ／４板の元の面に到達した時には異常光と直交する常光▲２▼に変換されている。従って、ミラーの反射面で反射されてλ／４板で常光に変換されて外部共振器を右から左に向かう常光▲２▼に対する外部共振器の光学的長さはｎ（Ｌ−ｔ）＋ｎo ｔである。
【００４１】
この場合、レーザ媒質の端面ｂで反射されて右に伝播する光は常光▲３▼であるので、外部共振器の光学的長さはｎ（Ｌ−ｔ）＋ｎo ｔである。
この常光▲３▼がλ／４板で円偏光に変換された後異常光▲４▼に変換されて外部共振器を右から左に向かうので、この間の外部共振器の光学的長さはｎ（Ｌ−ｔ）＋ｎe ｔである。
【００４２】
そして、異常光▲１▼が左から右に伝播し、常光▲２▼が右から左に伝播し、常光▲３▼が左から右に伝播し、異常光▲４▼が右から左に伝播してレーザ媒質の端面ｂで反射される時に外部共振器の中の反射の１サイクルが終わる。
即ち、図１の構成の外部共振器の共振器長は２｛２ｎ（Ｌ−ｔ）＋（ｎo ＋ｎe ）ｔ｝となる。ｍ次の発振波長をλm とすると、波長λm で発振が生ずるためにはλm が外部共振器の共振波長でなければならないので、２｛２ｎ（Ｌ−ｔ）＋（ｎo ＋ｎe ）ｔ｝はλm の整数倍でなければならない。即ち、
２｛２ｎ（Ｌ−ｔ）＋（ｎo ＋ｎe ）ｔ｝＝ｍλm         （２）
という関係が成り立つ。
【００４３】
従来の外部共振器の発振条件を示す式（１）と本発明の外部共振器の発振条件を示す式（２）を比較すると、本発明の外部共振器では共振器長がほぼ２倍になることが判る。これは、とりもなおさず、外部共振器の小型化が可能であることを意味する。
上記のように、外部共振器の中を異常光と常光が交互に伝播するので、λ／４板を透過した右回りの円偏光と左回りの円偏光のＸ軸成分の位相差φは、
φ＝（２π／λm ）２｛ｎ（Ｌ−ｔ）＋ｎo ｔ｝          （３）
となる。
【００４４】
従って、該位相差φは外部共振器の物理長Ｌと複屈折板以外の外部共振器の平均的屈折率ｎが変化すると変化する。各々の変化量をΔφ、ΔＬ及びΔｎとすると、
Δφ＝（∂φ／∂Ｌ）ΔＬ＋（∂φ／∂ｎ）Δｎ          （４）
を得る。
【００４５】
即ち、λ／４板の後方で２つの円偏光の干渉で生じた直線偏光の光はΔφだけＺ軸を中心に回転する。
今、偏光子をΔＬ＝０、Δｎ＝０の時の直線偏光（強度をＩo とする。）に対して４５度の角度に配置し、共振器長が変化した場合即ちΔＬ≠０、Δｎ≠０の時の直線偏光を偏光子を透過させて受光素子で検出すると、受光強度Ｉは
Ｉ／Ｉo ＝ｃｏｓ2 （４５°＋Δφ）                    （５）
となり、外部共振器の物理長Ｌと複屈折板以外の外部共振器の平均的屈折率ｎの変化を受光強度の変化として検出することができる。
【００４６】
従って、外部共振器の共振器長が変化しても受光強度を元の値に戻すように制御することにより、外部共振器の共振器長の変化を補正することができる。即ち、外部共振型レーザの外部共振器の共振器長に変化が生じてモード・ホップが生ずる恐れが生じた時に、共振器長を補正するのでモード・ホップを回避することができる。
【００４７】
しかも、本発明の外部共振型レーザの共振器長は従来の外部共振型レーザの共振器長に対して約２倍になるので、同一波長で発振させることを条件に比較すると、外部共振型レーザの物理的な大きさを約１／２に縮減することができ、且つ、共振器長の変化を検出する構成についても寸法的な制約がない。
ここで、ｎo ＝ｎe として式（３）に式（２）から求めたλm を代入すれば容易に理解できるように、該位相差φは定数になるので、この場合には、
∂φ／∂Ｌ＝∂φ／∂ｎ＝０
となって、物理長Ｌと複屈折板を除く部分の平均的屈折率ｎが変化しても位相差φの変化を検出することができない。即ち、外部共振器中に挿入した複屈折板は本発明の重要なエレメントであるといえる。
【００４８】
尚、偏光子の配置角度は検出感度を高める意味で４５度が好ましい。
図３は、本発明の外部共振型レーザの構成例で、図１に示した基本構成にのっとったものである。但し、図の煩雑化を嫌い、モード・ホップ回避のための構成の図示を省略している。
図３において、１はレーザ媒質、２は波長選択素子、３はミラー、４はレーザ媒質から出射された光を平行光に変換するコリメート・レンズ、７は位相シフト手段、８は偏光変換手段、９は偏光子、６は受光素子である。
【００４９】
具体的には、位相シフト手段７としては結晶光学軸を直線偏光の角度に対して０度又は９０度に設定したλ／４板やλ／２板などの複屈折板を適用し、偏光変換手段８としては光学軸を４５度に設定したλ／４板を適用すればよく、波長選択素子２として表面に鋸歯状の凹凸を形成した回折格子、電気信号によって屈折率分布を形成した音響光学素子又は多重反射によって波長を選別するＶＩＰＡ（Virtually Imaged Phased Array)を適用すればよい。
【００５０】
又、偏光変換手段８としてのλ／４板の一方の面に一部の光を透過させ、一部の光を反射させるハーフ・ミラーを形成した場合には、外部共振器の構成を簡略化することができる。
図３の構成において、受光素子６で検出した電気信号の変化によって、ミラー３を搭載するアクチュエータを並進させるか、位相シフト手段７を構成する複屈折板の屈折率を変化させることによって、外部共振器の共振器長を制御することができる。
【００５１】
後者の場合、電圧を印加して屈折率を変化させる電気光学効果を使用する場合には、複屈折板にはリチウム・ナイオベート（ＬＮ）又は鉛ランタン・ジルコニウム・チタン（ＰＬＺＴ）を適用すればよく、熱を印加して屈折率を変化させる熱光学効果を使用する場合には、複屈折板には上記の他に水晶、ルチルなどを適用することができる。
【００５２】
図４は、本発明のモード・ホップ回避のための処理（その１）で、偏光子を通った光の強度を受光素子で検出するだけでモード・ホップ回避の処理を行なうケースのフローチャートを示している。以降、図４の符号に沿ってモード・ホップ回避のための処理を説明する。
Ｓ１．受光素子の受光レベルに変化があったか否か判定する。
【００５３】
受光素子の受光レベルに変化がなかった場合（Ｎｏ）には、一旦処理を終了する。
Ｓ２．ステップＳ１で、受光素子の受光レベルに変化があったと判定した場合（Ｙｅｓ）には、複屈折板の屈折率の可変幅に余裕があるか否か判定する。
これは、複屈折板に印加している電圧や熱量が、それらの最大値又は最小値の近傍にいるか否かを判定すればよい。
【００５４】
Ｓ３．ステップＳ２で、複屈折板の屈折率の可変幅に余裕がないと判定した場合（Ｎｏ）には、ミラーの移動幅に余裕があるか否か判定する。
これは、ミラーが移動幅の最大値又は最小値近傍にいるか否かを判定すればよい。
Ｓ４．ステップＳ３で、ミラーの移動幅に余裕があると判定した場合（Ｙｅｓ）には、カウンタｐに０を設定する。
【００５５】
Ｓ５．ミラーを所定のステップだけ「順」に移動する。
ここで、「順」とは最初にミラーを移動した方向を指し、「逆」とは「順」とは逆方向にミラーを移動した方向を指すものとする。
Ｓ６．カウンタｐを歩進する。
Ｓ７．受光レベルの誤差は許容範囲内か否かを判定する。
【００５６】
これは、先に説明したように、受光レベルの変化と共振器長の変化が対応することを根拠に行なう判定である。
受光レベルの誤差は許容範囲内であると判定した場合（Ｙｅｓ）には、処理を終了する。
Ｓ８．ステップＳ７で、受光レベルの誤差は許容範囲内ではないと判定した場合（Ｎｏ）には、受光レベルは共振器長の回復傾向を示しているか否か判定する。
【００５７】
受光レベルは共振器長の回復傾向を示していると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５にジャンプして以降の処理を行なう。
Ｓ９．ステップＳ８で、受光レベルは共振器長の回復傾向を示していないと判定した場合（Ｎｏ）には、カウンタｐの値が１であるか否か判定する。
これは、最初にミラーの位置を移動した方向が共振器長の回復傾向とは逆方向であったか、又は、ミラーの位置を順に移動した後に望ましい共振器長を越えて共振器長の回復傾向を示さなくなったのかを判定するためのものである。
【００５８】
Ｓ１０．ステップＳ９で、カウンタｐの値が１でないと判定した場合（Ｎｏ）は、ミラーの位置を順に移動した後に望ましい共振器長を越えて共振器長の回復傾向を示さなくなった場合であるので、ミラー移動のステップを小さく更新する。
Ｓ１１．ステップＳ９で、カウンタｐの値が１である場合（Ｙｅｓ）と、ステップＳ１０でミラー移動のステップを小さく更新した後とでは、ミラーを逆に移動する。
【００５９】
即ち、カウンタｐの値が１である場合は最初に移動した方向が正しくなかったので最初のステップのままで逆に移動し、ステップＳ１０でミラーの位置を順に移動した後に望ましい共振器長を越えて共振器長の回復傾向を示さなくなった場合であると判定した場合には、ミラー移動のステップを小さく更新してミラーを逆に移動するのである。
【００６０】
Ｓ１２．受光レベルは許容範囲内か否か判定する。
受光レベルの誤差は許容範囲内であると判定した場合（Ｙｅｓ）には、処理を終了する。
Ｓ１３．ステップＳ１２で、受光レベルの誤差は許容範囲内ではないと判定した場合（Ｎｏ）には、受光レベルは共振器長の回復傾向を示しているか否か判定する。
【００６１】
受光レベルは共振器長の回復傾向を示していると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１１にジャンプして以降の処理を行なう。
Ｓ１４．ステップＳ１３で、受光レベルは共振器長の回復傾向を示していないと判定した場合（Ｎｏ）には、ステップを小さく更新してステップＳ５にジャンプして以降の処理を行なう。
【００６２】
ここで、ステップＳ１１以降でカウンタを使用していないのは、ステップＳ１１の段階で誤った方向にミラーを移動する恐れがないからである。
Ｓ１５．ステップＳ２で、屈折率の可変幅に余裕があると判定した場合（Ｙｅｓ）には、カウンタｐに０を設定する。
Ｓ１６．屈折率を所定のステップだけ「順」に変化させる。
【００６３】
Ｓ１７．カウンタｐを歩進する。
Ｓ１８．受光レベルの誤差は許容範囲内か否かを判定する。
これは、先に説明したように、受光レベルの変化と共振器長の変化が対応することを根拠に行なう判定である。
受光レベルの誤差は許容範囲内であると判定した場合（Ｙｅｓ）には、処理を終了する。
【００６４】
Ｓ１９．ステップＳ１８で、受光レベルの誤差は許容範囲内ではないと判定した場合（Ｎｏ）には、受光レベルは共振器長の回復傾向を示しているか否か判定する。
受光レベルは共振器長の回復傾向を示していると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１６にジャンプして以降の処理を行なう。
【００６５】
Ｓ２０．ステップＳ１９で、受光レベルは共振器長の回復傾向を示していないと判定した場合（Ｎｏ）には、カウンタｐの値が１であるか否か判定する。
これは、最初に屈折率を変化させた方向が共振器長の回復傾向とは逆方向であったか、又は、屈折率を順に移動した後に望ましい共振器長を越えて共振器長の回復傾向を示さなくなったのかを判定するためのものである。
【００６６】
Ｓ２１．ステップＳ２０で、カウンタｐの値が１でないと判定した場合（Ｎｏ）は、屈折率を順に移動した後に望ましい共振器長を越えて共振器長の回復傾向を示さなくなった場合であるので、屈折率のステップを小さく更新する。
Ｓ２２．ステップＳ２０で、カウンタｐの値が１である場合（Ｙｅｓ）と、ステップＳ２１で屈折率変化のステップを小さく更新した後とでは、屈折率を逆に変化させる。
【００６７】
即ち、カウンタｐの値が１である場合は最初に変化させた方向が正しくなかったので最初のステップのままで逆に移動し、ステップＳ２１で屈折率を順に変化させた後に望ましい共振器長を越えて共振器長の回復傾向を示さなくなった場合であると判定した場合には、屈折率変化のステップを小さく更新して屈折率を逆に変化させるのである。
【００６８】
Ｓ２３．受光レベルは許容範囲内か否か判定する。
受光レベルの誤差は許容範囲内であると判定した場合（Ｙｅｓ）には、処理を終了する。
Ｓ２４．ステップＳ２３で、受光レベルの誤差は許容範囲内ではないと判定した場合（Ｎｏ）には、受光レベルは共振器長の回復傾向を示しているか否か判定する。
【００６９】
受光レベルは共振器長の回復傾向を示していると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２２にジャンプして以降の処理を行なう。
Ｓ２５．ステップＳ２４で、受光レベルは共振器長の回復傾向を示していないと判定した場合（Ｎｏ）には、ステップを小さく更新してステップＳ１６にジャンプして以降の処理を行なう。
【００７０】
ここで、ステップＳ２２以降でカウンタを使用していないのは、ステップＳ２２の段階で誤った方向にミラーを移動する恐れがないからである。
Ｓ２６．ステップＳ２で、屈折率の可変幅に余裕がないと判定した上で、ステップＳ３で、ミラー移動幅に余裕がないと判定した場合（Ｎｏ）には、屈折率又はミラー位置を初期値に設定しなおして、屈折率を初期値に設定した場合にはステップＳ４にジャンプし、ミラー位置を初期値に設定した場合にはステップＳ１５にジャンプし、以降の処理を行なう。
【００７１】
さて、ステップＳ２で屈折率の可変幅に余裕がないと判定した上で、ステップＳ３でミラー移動幅に余裕がないと判定した場合には、屈折率が最小値で余裕がない場合にはミラー位置は最大値で余裕がなく、屈折率が最大値で余裕がない場合にはミラー位置は最小値で余裕がないケースに限られるので、屈折率又はミラー位置を初期値に設定しなおせば、必ず以降はモード・ホップ回避のための処理を行なうことができる。
【００７２】
もう一言付加えれば、屈折率が最小値で余裕がない場合にはミラー位置は最大値で余裕がなく、屈折率が最大値で余裕がない場合にはミラー位置は最小値で余裕がないケースに限られると考えることができるのは、外部共振器の共振器長が屈折率と物理的な長さの積で決まるので、屈折率とミラー位置が共に最大値又は最小値になることはあり得ないという理由によっている。従って、もし、屈折率とミラー位置が共に最大値又は最小値になっているのであれば、外部共振型レーザの初期設定が屈折率とミラー位置の制御範囲の端に設定されていたのが原因で、初期設定をやりなおす必要がある。
【００７３】
図５は、本発明のモード・ホップ回避のための処理（その２）で、偏光子を通った光の強度を受光素子で検出することと光の強度に変化があった場合に発振波長を測定することによってモード・ホップ回避の処理を行なうケースのフローチャートを示している。従って、図５の処理を行なうには、図１の構成において偏光変換手段を通過した光を分岐して波長計に供給する構成を付加する必要がある。以降、図５の符号に沿ってモード・ホップ回避のための処理を説明する。
【００７４】
Ｓ１．受光素子の受光レベルに変化があったか否か判定する。
受光素子の受光レベルに変化がなかった場合（Ｎｏ）には、一旦処理を終了する。
Ｓ２７．ステップＳ１で、受光素子の受光レベルに変化があったと判定した場合（Ｙｅｓ）には、発振波長を測定する。
【００７５】
Ｓ２．複屈折板の屈折率の可変幅に余裕があるか否か判定する。
これは、複屈折板に印加している電圧や熱量が、それらの最大値又は最小値の近傍にいるか否かを判定すればよい。
Ｓ３．ステップＳ２で、複屈折板の屈折率の可変幅に余裕がないと判定した場合（Ｎｏ）には、ミラーの移動幅に余裕があるか否か判定する。
【００７６】
これは、ミラーが移動幅の最大値又は最小値近傍にいるか否かを判定すればよい。
Ｓ５．ミラーを所定のステップだけ「順」に移動する。
ここで、「順」とは最初にミラーを移動した方向を指し、「逆」とは「順」とは逆方向にミラーを移動した方向を指すものとする。
【００７７】
尚、カウンタｐを使用する必要がないのは、発振波長を測定しているので、必ずミラーを正しい方向に移動できるからである。
Ｓ７．受光レベルの誤差は許容範囲内か否かを判定する。
これは、先に説明したように、受光レベルの変化と共振器長の変化が対応することを根拠に行なう判定である。
【００７８】
受光レベルの誤差は許容範囲内であると判定した場合（Ｙｅｓ）には、処理を終了する。
Ｓ８．ステップＳ７で、受光レベルの誤差は許容範囲内ではないと判定した場合（Ｎｏ）には、受光レベルは共振器長の回復傾向を示しているか否か判定する。
【００７９】
受光レベルは共振器長の回復傾向を示していると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５にジャンプして以降の処理を行なう。
Ｓ１０．ステップＳ８で、受光レベルは共振器長の回復傾向を示していないと判定した場合（Ｎｏ）は、ミラーの位置を順に移動した後に望ましい共振器長を越えて共振器長の回復傾向を示さなくなった場合であるので、ミラー移動のステップを小さく更新する。
【００８０】
Ｓ１１．ミラーを逆に移動する。
ここでも、カウンタｐの値が１であるか否かの判定を行なっていないが、これは、ステップＳ２７で発振波長を測定しているので、必ずミラーを正しい方向に移動できるからである。
Ｓ１２．受光レベルは許容範囲内か否か判定する。
【００８１】
受光レベルの誤差は許容範囲内であると判定した場合（Ｙｅｓ）には、処理を終了する。
Ｓ１３．ステップＳ１２で、受光レベルの誤差は許容範囲内ではないと判定した場合（Ｎｏ）には、受光レベルは共振器長の回復傾向を示しているか否か判定する。
【００８２】
受光レベルは共振器長の回復傾向を示していると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１１にジャンプして以降の処理を行なう。
Ｓ１４．ステップＳ１３で、受光レベルは共振器長の回復傾向を示していないと判定した場合（Ｎｏ）には、ステップを小さく更新してステップＳ５にジャンプして以降の処理を行なう。
【００８３】
Ｓ１６．ステップＳ２で、屈折率の可変幅に余裕があると判定した場合（Ｙｅｓ）には、屈折率を所定のステップだけ「順」に変化させる。
Ｓ１８．受光レベルの誤差は許容範囲内か否かを判定する。
これは、先に説明したように、受光レベルの変化と共振器長の変化が対応することを根拠に行なう判定である。
【００８４】
受光レベルの誤差は許容範囲内であると判定した場合（Ｙｅｓ）には、処理を終了する。
Ｓ１９．ステップＳ１８で、受光レベルの誤差は許容範囲内ではないと判定した場合（Ｎｏ）には、受光レベルは共振器長の回復傾向を示しているか否か判定する。
【００８５】
受光レベルは共振器長の回復傾向を示していると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１６にジャンプして以降の処理を行なう。
Ｓ２１．ステップＳ１９で、受光レベルは回復方向ではないと判定した場合（Ｎｏ）には、屈折率を順に変化させた後に望ましい共振器長を越えて共振器長の回復傾向を示さなくなった場合であるので、ミラー移動のステップを小さく更新する。
【００８６】
Ｓ２２．屈折率を逆に変化させる。
Ｓ２３．受光レベルは許容範囲内か否か判定する。
受光レベルの誤差は許容範囲内であると判定した場合（Ｙｅｓ）には、処理を終了する。
Ｓ２４．ステップＳ２３で、受光レベルの誤差は許容範囲内ではないと判定した場合（Ｎｏ）には、受光レベルは共振器長の回復傾向を示しているか否か判定する。
【００８７】
受光レベルは共振器長の回復傾向を示していると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２２にジャンプして以降の処理を行なう。
Ｓ２５．ステップＳ２４で、受光レベルは共振器長の回復傾向を示していないと判定した場合（Ｎｏ）には、ステップを小さく更新してステップＳ２２にジャンプして以降の処理を行なう。
【００８８】
Ｓ２６．ステップＳ２で、屈折率の可変幅に余裕がないと判定した上で、ステップＳ３で、ミラー移動幅に余裕がないと判定した場合（Ｎｏ）には、屈折率又はミラー位置を初期値に設定しなおして、屈折率を初期値に設定した場合にはステップＳ５にジャンプし、ミラー位置を初期値に設定した場合にはステップＳ１６にジャンプし、以降の処理を行なう。
【００８９】
ステップＳ２で、屈折率の可変幅に余裕がないと判定した上で、ステップＳ３で、ミラー移動幅に余裕がないと判定した場合には、屈折率が最小値で余裕がない場合にはミラー位置は最大値で余裕がなく、屈折率が最大値で余裕がない場合にはミラー位置は最小値で余裕がないケースに限られるので、屈折率又はミラー位置を初期値に設定しなおせば、必ず以降はモード・ホップ回避のための処理を行なうことができる。
【００９０】
もう一言付加えれば、屈折率が最小値で余裕がない場合にはミラー位置は最大値で余裕がなく、屈折率が最大値で余裕がない場合にはミラー位置は最小値で余裕がないケースに限られると考えることができるのは、外部共振器の共振器長が屈折率と物理的な長さの積で決まるので、屈折率とミラー位置が共に最大値又は最小値になることを考慮する必要がないという理由によっている。従って、もし、屈折率とミラー位置が共に最大値又は最小値になっているのであれば、外部共振型レーザの初期設定が屈折率とミラー位置の制御範囲の端に設定されていたのが原因で、初期設定をやりなおす必要がある。
【００９１】
上記の如く、受光レベルに変化を検出した後に発振波長を測定するので、図５の処理ではカウンタｐを使用する必要がなくなる。
図６は、本発明のモード・ホップ回避処理（その３）で、受光レベルの変化の検出、発振波長の測定及び発振波長と受光レベルの関係を格納したテーブルの参照によってモード・ホップの回避を行なうものである。従って、図６の処理を行なうためには、図１の構成に発振波長を測定する構成及び発振波長と受光レベルの関係を格納したテーブルを付加する必要がある。以降、図６の符号に沿ってモード・ホップ回避の処理を説明する。
【００９２】
Ｓ３０．受光素子の受光レベルに変化があったか否か判定する。
受光素子の受光レベルに変化がなかったと判定した場合（Ｎｏ）には、処理を一旦終了する。
Ｓ３１．ステップＳ３０で、受光素子の受光レベルに変化があったと判定した場合（Ｙｅｓ）には、現状のミラー位置と屈折率の制御量（印加熱量又は印加電圧）を測定（確認）する。
【００９３】
Ｓ３２．発振波長を測定する。
Ｓ３３．テーブルから、所定発振波長を与えるミラー位置及び屈折率の制御量を読み出す。
Ｓ３４．ステップＳ３１で測定（確認）したミラー位置及び屈折率の制御量から所定発振波長を与えるミラー位置及び屈折率の制御量に到達するまでの変化量を算出する。
【００９４】
Ｓ３５．ミラー位置と屈折率の制御量をステップＳ３４で算出した変化量だけ更新する。
これで、ミラー位置と屈折率の制御量は所定発振波長を与えるようになったので、処理を終了する。
尚、外部共振型レーザの経年変化があって、テーブルから読み出したミラー位置と屈折率の制御量に誤差があると予想される場合には、図４又は図５の処理のようなミラー位置と屈折率を試行錯誤的に変化させる処理を組み合わせれば、更に正確な発振波長に収斂させることが可能になる。
【００９５】
これで、図１に示した基本構成によるモード・ホップ回避機能、図１の基本構成に適用される具体的な光学素子などの説明を終了し、図１の基本構成の変形について説明する。
図７は、本発明の外部共振型レーザの基本構成（その２）である。
図７において、１はレーザ発振の種となる光を発生するレーザ媒質、２はレーザ媒質１の出力光のうち所定の波長の光成分を選択する波長選択素子、３は波長選択素子２が選択した波長の光を反射させてレーザ媒質１にフィードバックするミラーである。
【００９６】
７は波長選択素子２とミラー３の間を往復する直交する直線偏光の光に位相差を与える位相シフト手段で、屈折率が固定の位相シフト手段７−１と屈折率が可変の位相シフト手段７−２の組み合わせによって構成されている。
８は入射される直交する直線偏光の光を円偏光の光に変換してミラー３に出力し、ミラー３から反射されてくる円偏光の光を偏光の方向に対応する直線偏光の光に再変換する偏光変換手段である。又、９は入射される直線偏光の偏光角に対応する光量の光を透過させる偏光子、６は入射される光の光量に対応する電気量を出力する受光素子で、偏光子９及び受光素子６とによって偏光依存性のある受光手段を構成する。
【００９７】
図７の構成は基本的には図１の構成と類似の構成を有しており、図１の構成と同じ機能を有している。
一つ異なるのは、位相シフト手段７が屈折率が固定の位相シフト手段７−１と屈折率が可変の位相シフト手段７−２の組み合わせによって構成されていることである。先にも説明した如く、位相シフト手段がなくて位相差φが０の時には、受光素子６において外部共振器の共振器長の変化を検出することができなくなるので、該位相差φが微小な時には外部共振器の共振器長の変化の検出感度が鈍くなるという問題が生ずる。
【００９８】
そこで、図７のように位相シフト手段７を屈折率が固定の位相シフト手段７−１と屈折率が可変の位相シフト手段７−２の組み合わせによって構成すれば、屈折率固定の位相シフト手段７−１の存在によって該位相差φが微小になる恐れがなくなって、外部共振器の共振器長の変化の検出感度を必要な程度に保つことが可能になる。
【００９９】
図８は、本発明の外部共振型レーザの基本構成（その３）である。
図８において、１はレーザ発振の種となる光を発生するレーザ媒質、２はレーザ媒質１の出力光のうち所定の波長の光成分を選択する波長選択素子、３は波長選択素子２が選択した波長の光を反射させてレーザ媒質１にフィードバックするミラーである。
【０１００】
７は波長選択素子２とミラー３の間を往復する直交する直線偏光の光に位相差を与える位相シフト手段で、図８の如く、位置によって厚さが異なる屈折率が固定の位相シフト手段によって構成されている。
８は入射される直交する直線偏光の光を円偏光の光に変換してミラー３に出力し、ミラー３から反射されてくる円偏光の光を偏光の方向に対応する直線偏光の光に再変換する偏光変換手段である。又、９は入射される直線偏光の偏光角に対応する光量の光を透過させる偏光子、６は入射される光の光量に対応する電気量を出力する受光素子で、偏光子９及び受光素子６とによって偏光依存性のある受光手段を構成する。
【０１０１】
図８の構成は基本的には図１の構成と類似の構成を有しており、図１の構成と同じ機能を有している。
一つ異なるのは、位相シフト手段７が位置によって厚さが異なる屈折率が固定の位相シフト手段によって構成されていることである。この位相シフト手段７を図８の矢印の方向（Ｘ軸方向）に移動すれば、光に対する位相シフト手段の厚さを可変にできるので、外部共振型レーザの共振器長を可変に制御することができる。
【０１０２】
図９は、本発明の外部共振型レーザの基本構成（その４）である。
図９において、１はレーザ発振の種となる光を発生するレーザ媒質、２はレーザ媒質１の出力光のうち所定の波長の光成分を選択する波長選択素子、３は波長選択素子２が選択した波長の光を反射させてレーザ媒質１にフィードバックするミラーである。
【０１０３】
７は波長選択素子２とミラー３の間を往復する直交する直線偏光の光に位相差を与える位相シフト手段で、図９の如く、厚さが一定で屈折率固定の位相シフト手段７−１と、位置によって厚さが異なる屈折率が固定の位相シフト手段７−３によって構成されている。
８は入射される直交する直線偏光の光を円偏光の光に変換してミラー３に出力し、ミラー３から反射されてくる円偏光の光を偏光の方向に対応する直線偏光の光に再変換する偏光変換手段である。又、９は入射される直線偏光の偏光角に対応する光量の光を透過させる偏光子、６は入射される光の光量に対応する電気量を出力する受光素子で、偏光子９及び受光素子６とによって偏光依存性のある受光手段を構成する。
【０１０４】
図９の構成は基本的には図１の構成と類似の構成を有しており、図１の構成と同じ機能を有している。
一つ異なるのは、位相シフト手段７が厚さが一定で屈折率固定の位相シフト手段７−１と、位置によって厚さが異なる屈折率が固定の位相シフト手段７−３によって構成されていることである。この位相シフト手段７を図９の矢印の方向（Ｘ軸方向）に移動すれば、光に対する位相シフト手段の厚さを可変にできるので、外部共振型レーザの共振器長を可変に制御することができる上、図７の構成と同様に、屈折率固定の位相シフト手段７−１の存在によって該位相差φが微小になる恐れがなくなって、外部共振器の共振器長の変化の検出感度を必要な程度に保つことが可能になる。
【０１０５】
図１０は、本発明の外部共振型レーザの基本構成（その５）である。
図１０において、１はレーザ発振の種となる光を発生するレーザ媒質、２はレーザ媒質１の出力光のうち所定の波長の光成分を選択する波長選択素子、３は波長選択素子２が選択した波長の光を反射させてレーザ媒質１にフィードバックするミラーである。
【０１０６】
７は波長選択素子２とミラー３の間を往復する直交する直線偏光の光に位相差を与える位相シフト手段で、厚さが一定な位相シフト手段によって構成されている。
８は入射される直交する直線偏光の光を円偏光の光に変換してミラー３に出力し、ミラー３から反射されてくる円偏光の光を偏光の方向に対応する直線偏光の光に再変換する偏光変換手段である。又、１０はミラー３から反射されてくる光の一部を分岐するカプラ、９は入射される直線偏光の偏光角に対応する光量の光を透過させる偏光子、６は入射される光の光量に対応する電気量を出力する受光素子で、偏光子９及び受光素子６とによって偏光依存性のある受光手段を構成する。
【０１０７】
図１０の構成は基本的には図１の構成と同じ機能を有している。
一つ異なるのは、ミラー３から反射されてくる光をカプラ１０によって一部分岐して取り出し、偏光子９と受光素子６よりなる偏光依存性のある受光手段に供給している点だけである。即ち、ミラー３を並進することと、位相シフト手段７の屈折率を変化させることで外部共振型レーザの共振器長を可変に制御することができる。
【０１０８】
尚、図１０の構成において、位相シフト手段７に図７乃至図９の構成の位相シフト手段を適用することも当然可能である。
（付記１）  レーザ媒質と波長選択素子とミラーとによって共振器を構成する外部共振型レーザにおいて、該共振器内に、直交する直線偏光の光の位相を互いにシフトさせる位相シフト手段と、直線偏光の光を円偏光に変換し、円偏光の光を偏光の回転方向に対応する直線偏光に再変換する偏光変換手段とを設け、該偏光変換手段で直線偏光に再変換された光を該波長選択素子を介して該レーザ媒質にフィードバックし、該偏光変換手段を透過した円偏光の光を偏光依存性のある受光手段にて検出し、該受光手段の検出出力に応じて該共振器の光学的長さを制御することを特徴とする外部共振型レーザ。
【０１０９】
（付記２）  レーザ媒質と波長選択素子とミラーとによって共振器を構成する外部共振型レーザにおいて、該共振器内に、直交する直線偏光の光の位相を互いにシフトさせる位相シフト手段と、直線偏光の光を円偏光に変換し、円偏光の光を偏光の回転方向に対応する直線偏光に再変換する偏光変換手段と、該偏光変換手段と該ミラーとの間にカプラとを設け、該偏光変換手段で直線偏光に再変換された光を該波長選択素子を介して該レーザ媒質にフィードバックし、該ミラーで反射した円偏光の光を該カプラを介して偏光依存性のある受光手段にて検出し、該受光手段の検出出力に応じて該共振器の光学的長さを制御する
ことを特徴とする外部共振型レーザ。
【０１１０】
（付記３）  付記１又は付記２のいずれかに記載の外部共振型レーザにおいて、上記位相シフト手段を複屈折板とし、上記偏光変換手段をλ／４板とし、上記偏光依存性のある受光手段を偏光子と受光素子とで構成することを特徴とする外部共振型レーザ。
（付記４）  付記３記載の外部共振型レーザにおいて、上記λ／４板の一方の面にハーフ・ミラーを形成することを特徴とする外部共振型レーザ。
【０１１１】
（付記５）  付記３又は付記４のいずれかに記載の外部共振型レーザにおいて、
上記受光素子の出力によって上記複屈折板の屈折率を変化させて上記共振器の光学的長さを制御する構成を備えるか、又は、上記受光素子の出力によって上記ミラーを並進させて上記共振器の光学的長さを制御する構成を備えることを特徴とする外部共振型レーザ。
【０１１２】
（付記６）  付記３乃至付記５のいずれかに記載の外部共振型レーザにおいて、
上記複屈折板は、電気光学効果によって屈折率を制御可能であるか、又は、熱光学効果によって屈折率を制御可能であるかのいずれかであることを特徴とする外部共振型レーザ。
【０１１３】
（付記７）  付記３記載の外部共振型レーザにおいて、上記偏光子の偏光角は、
偏光変換手段を透過した円偏光の光が干渉して生ずる直線偏光の偏光角が０度及び９０度である時に、４５度であることを特徴とする外部共振型レーザ。
（付記８）  付記５記載の外部共振型レーザにおいて、上記複屈折板は、屈折率制御可能な単一の複屈折板によって構成されるか、又は、屈折率固定の複屈折板と、屈折率制御可能な複屈折板とによって構成されるのいずれかであることを特徴とする外部共振型レーザ。
【０１１４】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明により、外部共振型レーザに関し、小型でモード・ホップを正確に回避できる外部共振型レーザを実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の外部共振型レーザの基本構成（その１）。
【図２】  図１の構成における発振波長決定を示す図。
【図３】  本発明の外部共振型レーザの構成例。
【図４】  本発明のモード・ホップ回避処理（その１）。
【図５】  本発明のモード・ホップ回避処理（その２）。
【図６】  本発明のモード・ホップ回避処理（その３）。
【図７】  本発明の外部共振型レーザの基本構成（その２）。
【図８】  本発明の外部共振型レーザの基本構成（その３）。
【図９】  本発明の外部共振型レーザの基本構成（その４）。
【図１０】  本発明の外部共振型レーザの基本構成（その５）。
【図１１】  従来の外部共振型レーザの基本構成。
【図１２】  図１１の構成における発振波長決定を示す図。
【図１３】  従来の外部共振型レーザの構成例。
【図１４】  従来のモード・ホップ検出のための構成例。
【図１５】  モード・ホップを説明する図。
【符号の説明】
１  レーザ媒質
２  波長選択素子
３  ミラー
４  コリメート・レンズ
５  カプラ
６、６ａ  受光素子
７  位相シフト手段
７−１  屈折率固定の位相シフト手段
７−２  屈折率が可変の位相シフト手段
７−３  位置によって厚さが異なる屈折率が固定の位相シフト手段
８  偏光変換手段
９  偏光子
１０  カプラ
【図１】
0003965994.tif 000002
【図２】
0003965994.tif 000003
【図３】
0003965994.tif 000004
【図４】
0003965994.tif 000005
【図５】
0003965994.tif 000006
【図６】
0003965994.tif 000007
【図７】
0003965994.tif 000008
【図８】
0003965994.tif 000009
【図９】
0003965994.tif 000010
【図１０】
0003965994.tif 000011
【図１１】
0003965994.tif 000012
【図１２】
0003965994.tif 000013
【図１３】
0003965994.tif 000014
【図１４】
0003965994.tif 000015
【図１５】
0003965994.tif 000016