(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
利得を与えるための活性領域と波長を制御するためのＤＢＲ領域より構成され、かつ前記ＤＢＲ領域に印加される波長可変電流の変化に対して前記波長がステップ的に変化する半導体レーザ、及び前記半導体レーザの出射光の波長を短い波長に変換する波長変換素子を含むＳＨＧレーザと、
前記ＳＨＧレーザの出射光強度を検出する光検出手段と、前記半導体レーザの波長を変化させるために該半導体レーザに供給される波長可変電流を変化させる電流可変手段と、
前記電流可変手段を制御することにより、波長可変電流を変化させて、前記光検出手段の最大出力を求め、波長可変電流を漸増させて、前記最大出力よりも所定値だけ小さな第１しきい値を越えたときの前記光検出手段出力Ｐｔｈ１を求め、波長可変電流を漸増させて、前記光検出手段出力がＰｔｈ１よりも所定値だけ小さな第２しきい値を越えたときの波長可変電流を求め、前記求めた波長可変電流に１ステップの波長変換電流変化量の整数ｎ倍に相当する所定電流値を加算して、波長可変電流値を設定する波長可変電流制御手段と、を具備したＳＨＧレーザの安定化制御装置。
【請求項２】
前記第１しきい値は、前記光検出手段の最大出力に対応する波長可変電流未満の側で、該最大出力に最も近い前記光検出手段出力のステップ的な変化が発生した波長可変電流から、前記最大出力に対応する波長可変電流に至るまでの、該波長可変電流の変化に伴って連続的に変化する前記光検出手段出力範囲の最大値以下に設定される請求項１に記載のＳＨＧレーザの安定化制御装置。
【請求項３】
前記第２しきい値は、前記光検出手段の最大出力に対応する波長可変電流未満の側で、該最大出力に最も近い前記光検出手段出力のステップ的な変化点において、前記光検出手段出力の大きい方の値と小さい方の値間に設定される請求項１に記載のＳＨＧレーザの安定化制御装置。
【請求項４】
利得を与えるための活性領域と波長を制御するためのＤＢＲ領域より構成され、かつ前記ＤＢＲ領域に印加される波長可変電流の変化に対して波長がステップ的に変化する半導体レーザ、及び前記半導体レーザの出射光の波長を短い波長に変換する波長変換素子を含むＳＨＧレーザと、
前記ＳＨＧレーザの出射光強度を検出する光検出手段と、
前記半導体レーザの波長を変化させるために該半導体レーザに供給される波長可変電流を変化させる電流可変手段と、
前記電流可変手段を制御することにより、波長可変電流を変化させて、前記光検出手段の最大出力を求め、波長可変電流を漸減させて、前記最大出力よりも所定値だけ小さな第１しきい値を越えたときの前記光検出手段出力Ｐｔｈ１を求め、波長可変電流を漸減させて、前記光検出手段出力がＰｔｈ１よりも所定値だけ小さな第２しきい値を越えたときの波長可変電流を求め、前記求めた波長可変電流から１ステップの波長変換電流変化量の整数ｎ倍に相当する所定電流値を減算して、波長可変電流値を設定する波長可変電流制御手段と、を具備したＳＨＧレーザの安定化制御装置。
【請求項５】
前記第１のしきい値は、前記光検出手段の最大出力に対応する波長可変電流を越えた側で、該最大出力に最も近い前記光検出手段出力のステップ的な変化が発生した波長可変電流から、前記最大出力に対応する波長可変電流に至るまでの、該波長可変電流の変化に伴って連続的に変化する前記光検出手段出力範囲の最大値以下に設定される請求項４に記載のＳＨＧレーザの安定化制御装置。
【請求項６】
前記第２しきい値は、前記光検出手段の最大出力に対応する波長可変電流を越えた側で、該最大出力に最も近い前記光検出手段出力のステップ的な変化点において、前記光検出手段出力の大きい方の値と小さい方の値間に設定される請求項４に記載のＳＨＧレーザの安定化制御装置。
【請求項７】
請求項１または４に記載のＳＨＧレーザの安定化制御装置と、
前記ＳＨＧレーザの安定化制御装置における前記ＳＨＧレーザの出射光を光ディスクに集光する光学手段と、を備える光ディスク記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳＨＧ（Second Harmonic Generation）レーザの出射光強度を安定化させるためのＳＨＧレーザ安定化制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の様に、光ディスクの記録容量の増大には、短波長コヒーレント光源が必要である。すなわち、ディスク上の面記録密度の向上に伴い、ディスク上の集光スポットサイズを小さくする必要があり、この集光スポットサイズが波長に比例するという単純な原理から、光源の短波長化は本質的な要請となっており、小型で実用的な短波長光源の出現が待望されている。
【０００３】
短波長化の技術としては、近赤外半導体レーザと擬似位相整合（quasi phase match、以下ＱＰＭと記す）方式の分極反転型導波路（文献：山本ら,Optics Letters Vol.16,No.15, 1156（1991））デバイスを用いた第２高調波発生（second harmonic generation、以下ＳＨＧと記す）がある。
【０００４】
分極反転型導波路デバイスを用いたブルー光源の概略構成図を図２０に示す。図２０において、１０１９は０.85μｍ帯の100mW級AlGaAs系分布ブラック反射型（distributed bragg reflection、以下ＤＢＲと記す）レーザ、１０２０はN.A.=0.5のコリメートレンズ、１０２１は半波長（λ／２）板、１０２２はN.A.=0.5のフォーカシングレンズ、１０２３は波長変換素子の分極反転型導波路デバイスである。
【０００５】
ＤＢＲ半導体レーザ１９は、発振波長を固定するためのＤＢＲ部を有し、このＤＢＲ内部には、発振波長を可変するための内部ヒータが形成されている。
【０００６】
分極反転型導波路デバイス１０２３は、LiTaO３基板１０２４に形成された光導波路１０２５と、周期的な分極反転領域１０２６より構成されている。
【０００７】
コリメートレンズ１０２０によって平行にされたレーザ光は、λ／２板１０２１で偏向方向を回転されてから、フォーカシングレンズ１０２２によって分極反転型導波路デバイス１０２３の光導波路１０２５の端面に集光される。更に、該レーザ光は、分極反転領域１０２６を含む光導波路１０２５を伝搬して、該レーザ光の成分が高調波に変換され、この高調波及び変換されなかった基本波が光導波路１０２５の出射端面より出射される。
【０００８】
分極反転型導波路デバイス１０２３は、波長変換の高効率化のために、該デバイス１０２３の位相整合波長許容幅が０．１ｎｍ程度と小さく設定されている。そのため、ＤＢＲ半導体レーザ１０１９のＤＢＲ部への注入電流を制御して、発振波長を分極反転型導波路デバイス１０２３の位相整合波長許容範囲内に設定し固定する。これによって、光導波路１０２５内への入射光強度70mWに対し、波長425nmのブルー光が3mW程度得られている。
【０００９】
ＤＢＲ半導体レーザは、利得を与えるための活性領域と発振波長を制御するためのＤＢＲ領域より構成される。ＤＢＲ領域がレザー光の波長８５０nmに対して透明となるような、回折格子が活性領域に形成されている。この構造の場合は、発振波長は、ＤＢＲ領域で反射される光の波長に制御される。また、ＤＢＲ領域の屈折率を変化させることにより、発振波長を可変することができる。ＤＢＲ領域の屈折率を変化させる方法としては、ＤＢＲ領域に注入する波長可変電流を変化させる方法、電子冷却素子（ペルチェ素子等）により温度を変化させる方法等がある。
【００１０】
図３は、ＤＢＲ領域へ注入される波長可変電流とＤＢＲ半導体レーザの発振波長の関係を示している。図３に示すように、波長可変電流を変化させて発振波長を変化させると、発振波長は、モードホップを繰り返しながら、波長可変電流の増加に対して長波長側に波長シフトしていく。また、波長可変電流を上昇させるときと、下降させるときでは、電流量が同じであっても、発振波長が異なる。つまり、ヒステリシス特性を示す。したがって、波長可変電流によって発振波長を変化させるとき、所望の波長となる波長可変電流に対して、所定量小さな波長可変電流あるいは所定量大きな波長可変電流値を設定した後、そこから所望の波長となる波長可変電流へと漸増あるいは漸減させると言うヒステリシス対策を行う必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＤＢＲ半導体レーザを基本波光源として用いた従来のＳＨＧレーザでは、以下のような課題があった。
【００１２】
波長可変電流により発振波長を変化させる場合、ＳＨＧレーザの出射光の第２高調波パワーが最大近傍となる様に、ＤＢＲ半導体レーザに供給される波長可変電流を求めることが要求される。
【００１３】
しかしながら、先に述べた様に、ＤＢＲ半導体レーザの発振波長が波長可変電流に対してモードホップを繰り返しながら波長シフトするので、ＳＨＧレーザの出射光の第２高調波パワーが最大となるように波長可変電流を固定したときに、この固定された波長可変電流がモードホップを起こし得る電流量の近傍にあると、ＳＨＧ出力の第２高調波パワーが不安定となった。
【００１４】
また、波長可変電流が安定点に設定された後、ペルチェ素子等によりＳＨＧレーザの温度を変化させて、ＳＨＧレーザの出射光の第２高調波パワーが最大となるような温度を探査する。この温度を探索するには、所定のステップで温度を変化させつつ、第２高調波パワーの変曲点（＝極大値）を探査し、この変曲点に対応する温度を判定する。
【００１５】
しかしながら、温度変化に対して、ＳＨＧレーザの出射光の第２高調波パワーに複数の極大値が存在することがある。これは、導波路の幅が均一ではない等による分極反転型導波路デバイスの特性のバラツキを原因として発生する。複数の極大値が存在する場合は、最大の第２高調波パワーを正確に認識することが困難であり、この最大の第２高調波パワーに対応するＳＨＧレーザの温度も判定することができない。
【００１６】
更に、ＳＨＧレーザの温度を変化させる方法としては、ＳＨＧレーザの温度が一定になるように、温度サーボを行いながら、ＳＨＧレーザの温度を目標温度に設定すると言う方法等が考えられる。
【００１７】
しかしながら、温度目標値と実際の検出温度間には、制御誤差や回路オフセットによる温度のオフセット値が存在するので、ＳＨＧレーザの温度を温度目標値に調整しても、ＳＨＧレーザの実際の温度は必ずしも目標温度と一致しないか、あるいは目標温度近傍に整定するまでに時間がかかった。
【００１８】
また、ＳＨＧレーザの出力光の第２高調波パワーが最大近傍で安定化するように、波長可変電流を制御するときには、半導体レーザの出力特性を変化させずに一定に保つ必要がある。
【００１９】
しかしながら、半導体レーザの活性領域に注入する電流を定電圧駆動により制御する場合、ＳＨＧレーザの温度を一定に保つ温度制御を行っているにも関わらず、半導体レーザのＤＢＲ領域の温度が温度制御から外れる程に、波長可変電流を高速に変化させること、及びＤＢＲ領域と活性領域が近接すること等を原因として、ＤＢＲ領域の温度変化の影響が活性領域に伝わり、半導体レーザの出力特性が変動してしまった。
【００２０】
更に、ＳＨＧレーザの温度を変化させて、ＳＨＧレーザの出射光の第２高調波パワーが最大となる様な温度を探査するときにも、先に述べた様に、活性領域に注入する電流を定電圧駆動により制御することが原因となって、ＤＢＲ領域に温度変化が発生して、半導体レーザの出力特性が変動してしまった。
【００２１】
そこで、本発明の第１課題は、ＤＢＲ半導体レーザの発振波長がモードホップを起こし得ない範囲で、波長可変電流を自動的に設定して、ＳＨＧ出力の第２高調波パワーを安定化させることが可能なＳＨＧレーザの安定化制御装置を提供することにある。
【００２２】
本発明の第２課題は、ＳＨＧレーザの出射光の第２高調波パワーに複数の極大値が存在する場合でも、最大の第２高調波パワーを正確に認識して、この最大の第２高調波パワーに対応するＳＨＧレーザの温度を判定することが可能なＳＨＧレーザの安定化制御装置を提供することにある。
【００２３】
本発明の第３課題は、ＳＨＧレーザの温度制御を正確かつ速やかに行い得るＳＨＧレーザの安定化制御装置を提供することにある。
【００２４】
本発明の第４課題は、半導体レーザの活性領域に注入する電流を定電圧駆動により制御しつつ、半導体レーザの出力特性を一定に保つことが可能なＳＨＧレーザの安定化制御装置を提供することにある。
【００２５】
本発明の第５課題は、上述したＳＨＧレーザの安定化制御装置を適用した光ディスク記録再生装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のＳＨＧレーザの安定化制御装置は、波長可変電流の変化に応答して波長がステップ的に変化する半導体レーザ、及び前記半導体レーザの出射光の波長を短い波長に変換する波長変換素子を含むＳＨＧレーザと、前記ＳＨＧレーザの出射光の波長のステップ的な変化を検出する光検出手段と、前記半導体レーザの波長を変化させるために該半導体レーザに供給される波長可変電流を変化させる電流可変手段と、前記電流可変手段によって波長可変電流を変化させて、前記光検出手段によって波長のステップ的な変化が検出されたときの波長可変電流のギャップ電流値を求め、このギャップ電流値に対する所定電流値の加算及び減算のうちのいずれかを行って、波長可変電流値を設定する波長可変電流制御手段とを具備している。
【００２７】
１実施形態では、前記光検出手段は、前記ＳＨＧレーザの出射光強度を検出する。
【００２８】
１実施形態では、前記波長可変電流制御手段は、前記電流可変手段を制御することにより、波長可変電流の漸増及び漸減のいずれかを行って、前記光検出手段出力のステップ的な変化が最大となる波長可変電流のギャップ電流値を求め、このギャップ電流値に対する所定電流値の加算及び減算のうちのいずれかを行って、波長可変電流値を設定する。
【００２９】
１実施形態では、前記波長可変電流制御手段は、前記電流可変手段を制御することにより、波長可変電流の漸増及び漸減のいずれかを行って、前記検出されたＳＨＧレーザ出力がステップ的に変化した波長可変電流の第１ギャップ電流値及び該第１ギャップ電流値に隣り合う次の第２ギャップ電流値を求め、第１及び第２ギャップ電流値の差電流に基づいて、ギャップ電流値に対して加算及び減算のうちのいずれかをなされる所定電流値を求める。
【００３０】
１実施形態では、波長可変電流器手段は、前記電流可変手段を制御することにより、波長可変電流の漸増及び漸減のいずれかを行って、前記検出されたＳＨＧレーザの出射光強度がステップ的に変化した波長可変電流の第１ギャップ電流値及び該第１ギャップ電流値に隣り合う次の第２ギャップ電流値を求め、第１及び第２ギャップ電流値の差電流の２０〜８０％をギャップ電流値に対して加算及び減算のうちのいずれかをなされる所定電流値として求める。
【００３１】
１実施形態では、前記波長可変電流制御手段は、前記電流可変手段を制御することにより、波長可変電流を変化させて、前記光検出手段出力が最大になる波長可変電流ＩLDpmaxを求めると共に、波長可変電流を漸増させて、前記光検出手段出力のステップ的な変化が最大となる波長可変電流に対応するギャップ電流値ＩLDspmaxを求めて、ギャップ電流値ＩLDspmaxが最大の波長可変電流ＩLDpmax以下であれば、ギャップ電流値ＩLDspmaxに所定電流値を加算し、ギャップ電流値ＩLDspmaxが最大の波長可変電流ＩLDpmaxを越えれば、ギャップ電流値ＩLDspmaxから所定電流値を減算して、波長可変電流値を設定する。
【００３２】
１実施形態では、前記波長可変電流制御手段は、前記電流可変手段を制御することにより、波長可変電流を変化させて、前記光検出手段出力が最大になる波長可変電流ＩLDpmaxを求めると共に、波長可変電流を漸減させて、前記光検出手段出力のステップ的な変化が最大となる波長可変電流に対応するギャップ電流値ＩLDspmaxを求めて、ギャップ電流値ＩLDspmaxが最大の波長可変電流ＩLDpmax以下であれば、ギャップ電流値ILDspmaxから所定電流値を減算し、ギャップ電流値ＩLDspmaxが最大の波長可変電流ＩLDpmaxを越えれば、ギャップ電流値ILDspmaxに所定電流値を加算して、波長可変電流値を設定する。
【００３３】
１実施形態では、前記波長可変電流制御手段は、前記電流可変手段を制御することにより、波長可変電流の漸増及び漸減のいずれかを行って、前記光検出手段出力のステップ的な変化が最大となる波長可変電流のギャップ電流値ＩLDspmaxを求め、更に波長可変電流の漸増及び漸減のいずれかを行って、前記光検出手段出力がステップ的に変化したときの波長可変電流のギャップ電流値を求め、前記求めた各ギャップ電流値の差電流を求め、前記ギャップ電流値ＩLDspmaxに対する前記差電流未満の所定電流値の加算及び減算のいずれかを行って、波長可変電流値を設定する。
【００３４】
１実施形態では、前記波長可変電流制御手段は、前記電流可変手段を制御することにより、波長可変電流の漸増及び漸減のいずれかを行って、前記光検出手段出力のステップ的な変化が最大となる波長可変電流のギャップ電流値ＩLDspmaxを求め、更に波長可変電流の漸増及び漸減のいずれかを行って、前記光検出手段出力がステップ的に変化したときの波長可変電流のギャップ電流値を求め、前記求めた各ギャップ電流値の差電流を求め、前記ギャップ電流値ＩLDspmaxに対する前記差電流の２０％〜８０％である所定電流値の加算及び減算のいずれかを行って、波長可変電流値を設定する。
【００３５】
１実施形態では、前記ＳＨＧレーザは、前記半導体レーザと前記波長変換素子を同一基材上に一体化した構成である。
【００３６】
１実施形態では、前記ＳＨＧレーザの温度を変化させる温度可変手段と、前記ＳＨＧレーザの温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器の出力に基づいて前記ＳＨＧレーザの温度が所定温度となるように前記温度可変手段を制御する温度制御手段とを備える。
【００３７】
１実施形態では、前記半導体レーザの出射光強度を変化させるパワー可変電流を一定に制御した状態で、前記半導体レーザの波長を変化させる波長可変電流を制御する。
【００３８】
１実施形態では、前記ＳＨＧレーザ出射光の赤外光をカットするフィルターを備え、前記ＳＨＧレーザの出射光を前記赤外光カットフィルターを介して検出する。
【００３９】
本発明のＳＨＧレーザの安定化制御装置は、波長可変電流の変化に対して波長がステップ的に変化する半導体レーザ、及び前記半導体レーザの出射光の波長を短い波長に変換する波長変換素子を含むＳＨＧレーザと、前記ＳＨＧレーザの出射光強度を検出する光検出手段と、前記半導体レーザの波長を変化させるために該半導体レーザに供給される波長可変電流を変化させる電流可変手段と、前記電流可変手段を制御することにより、波長可変電流を変化させて、前記光検出手段の最大出力を求め、波長可変電流を漸増させて、前記最大出力よりも所定値だけ小さな第１しきい値を越えたときの前記光検出手段出力Ｐth1を求め、波長可変電流を漸増させて、前記光検出手段出力がＰth1よりも所定値だけ小さな第２しきい値を越えたときの波長可変電流を求め、前記求めた波長可変電流に所定電流値を加算して、波長可変電流値を設定する波長可変電流制御手段とを具備している。
【００４０】
１実施形態では、前記第１しきい値は、前記光検出手段の最大出力に対応する波長可変電流未満の側で、該最大出力に最も近い前記光検出手段出力のステップ的な変化が発生した波長可変電流から、前記最大出力に対応する波長可変電流に至るまでの、該波長可変電流の変化に伴って連続的に変化する前記光検出手段出力範囲の最大値以下に設定される。
【００４１】
１実施形態では、前記第２しきい値は、前記光検出手段の最大出力に対応する波長可変電流未満の側で、該最大出力に最も近い前記光検出手段出力のステップ的な変化点において、前記光検出手段出力の大きい方の値と小さい方の値間に設定される。
【００４２】
本発明のＳＨＧレーザの安定化制御装置は、波長可変電流の変化に対して波長がステップ的に変化する半導体レーザ、及び前記半導体レーザの出射光の波長を短い波長に変換する波長変換素子を含むＳＨＧレーザと、前記ＳＨＧレーザの出射光強度を検出する光検出手段と、前記半導体レーザの波長を変化させるために該半導体レーザに供給される波長可変電流を変化させる電流可変手段と、前記電流可変手段を制御することにより、波長可変電流を変化させて、前記光検出手段の最大出力を求め、波長可変電流を漸減させて、前記最大出力よりも所定値だけ小さな第１しきい値を越えたときの前記光検出手段出力Ｐth1を求め、波長可変電流を漸減させて、前記光検出手段出力がＰth1よりも所定値だけ小さな第２しきい値を越えたときの波長可変電流を求め、前記求めた波長可変電流から所定電流値を減算して、波長可変電流値を設定する波長可変電流制御手段とを具備している。
【００４３】
１実施形態では、前記第１のしきい値は、前記光検出手段の最大出力に対応する波長可変電流を越えた側で、該最大出力に最も近い前記光検出手段出力のステップ的な変化が発生した波長可変電流から、前記最大出力に対応する波長可変電流に至るまでの、該波長可変電流の変化に伴って連続的に変化する前記光検出手段出力範囲の最大値以下に設定される。
【００４４】
１実施形態では、前記第２しきい値は、前記光検出手段の最大出力に対応する波長可変電流を越えた側で、該最大出力に最も近い前記光検出手段出力のステップ的な変化点において、前記光検出手段出力の大きい方の値と小さい方の値間に設定される。
【００４５】
本発明のＳＨＧレーザの安定化制御装置は、波長可変電流の変化に対して波長がステップ的に変化する半導体レーザ、及び前記半導体レーザの出射光の波長を短い波長に変換する波長変換素子を含むＳＨＧレーザと、前記ＳＨＧレーザの出射光強度を検出する光検出手段と、前記半導体レーザの波長を変化させるために該半導体レーザに供給される波長可変電流を変化させる電流可変手段と、前記電流可変手段によって波長可変電流を変化させて、前記光検出手段出力がステップ的に変化する波長可変電流のギャップ電流値を求め、このギャップギャップ電流値に対する所定電流値の加算及び減算のうちのいずれかを行って、波長可変電流値を設定する波長可変電流制御手段と、前記ＳＨＧレーザの温度を変化させる温度可変手段と、前記ＳＨＧレーザの温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器の出力に基づいて前記ＳＨＧレーザの温度が所定温度となるように前記温度可変手段を制御し、この状態で、前記波長可変電流制御手段によって波長可変電流が所定電流値に設定された後に、前記光検出手段出力が所定値になるように前記温度可変手段を制御する温度制御手段とを具備している。
【００４６】
１実施形態では、前記温度制御手段は、前記温度検出器の出力に基づいて前記ＳＨＧレーザの温度が所定温度となるように前記温度可変手段を制御し、この状態で、前記波長可変電流制御手段によって波長可変電流が所定電流値に設定された後に、前記温度可変手段によって前記ＳＨＧレーザの温度を所定の範囲で変化させて、前記光検出手段出力が所定値となる温度を求め、次に前記求めた温度中心に再度所定変化幅で温度を変化させて、前記光検出手段出力が所定値になるように制御する。
【００４７】
１実施形態では、前記温度制御手段は、前記温度検出器の出力に基づいて前記ＳＨＧレーザの温度が所定温度となるように前記温度可変手段を制御し、この状態で、前記波長可変電流制御手段によって波長可変電流が所定電流値に設定された後に、前記温度可変手段によって前記ＳＨＧレーザの温度を目標となる下限温度より低い温度に向かって変化させて、前記ＳＨＧレーザの温度が前記下限温度に到達後、前記ＳＨＧレーザの温度を目標となる上限温度より高い温度に向かって変化させて、前記ＳＨＧレーザの温度が前記下限温度から前記上限温度に向かって変化しているときに、前記光検出手段出力が所定値になったときの温度を求め、この求めた温度を中心に再度所定変化幅で、前記ＳＨＧレーザの温度を変化させて、前記光検出手段出力が所定値となるように制御する。
【００４８】
本発明のＳＨＧレーザ安定化制御装置は、波長可変電流に応答して波長がステップ的に変化すると共に、パワー可変電流に応答して出射光強度が変化する半導体レーザ、及び前記半導体レーザの出射光の波長を短い波長に変換する波長変換素子を含むＳＨＧレーザと、前記ＳＨＧレーザの出射光の高調波光ビームを検出する第１光検出手段と、前記ＳＨＧレーザの出射光の基本波光ビームを検出する第２光検出手段と、前記半導体レーザの波長を変化させるために該半導体レーザに供給される波長可変電流を変化させる電流可変手段と、前記電流可変手段によって波長可変電流を変化させて、前記第１光検出手段出力がステップ的に変化する波長可変電流のギャップ電流値を求め、このギャップ電流値に対する所定電流値の加算及び減算のうちのいずれかを行って、波長可変電流値を設定する波長可変電流制御手段と、前記波長可変電流制御による制御のときには、前記第２光検出手段出力が一定になるように前記パワー可変電流を制御し、前記波長可変電流制御による制御の後には、前記第１光検出手段出力が一定になるように前記パワー可変電流を制御するパワー可変電流制御手段とを具備している。
【００４９】
本発明のＳＨＧレーザ安定化制御装置は、波長可変電流に応答して波長がステップ的に変化すると共に、パワー可変電流に応答して出射光強度が変化する半導体レーザ、及び前記半導体レーザの出射光の波長を短い波長に変換する波長変換素子を含むＳＨＧレーザと、前記ＳＨＧレーザの出射光の高調波光ビームを検出する第１光検出手段と、前記ＳＨＧレーザの出射光の基本波光ビームを検出する第２光検出手段と、前記半導体レーザの波長を変化させるために該半導体レーザに供給される波長可変電流を変化させる電流可変手段と、前記電流可変手段によって波長可変電流を変化させて、前記第１光検出手段出力がステップ的に変化する波長可変電流のギャップ電流値を求め、このギャップ電流値に対する所定電流値の加算及び減算のうちのいずれかを行って、波長可変電流値を設定する波長可変電流制御手段と、前記ＳＨＧレーザの温度を変化させる温度可変手段と、前記ＳＨＧレーザの温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器出力に基づいて前記ＳＨＧレーザの温度が所定温度となるように前記温度可変手段を制御し、この状態で前記波長可変電流制御手段によって波長可変電流が所定電流値に設定された後に、前記第１光検出手段出力が所定値になるように前記温度可変手段を制御する温度制御手段と、前記波長可変電流制御による制御及び前記ＳＨＧレーザの温度変更を行っているときには、前記第２光検出手段出力が一定になるように前記パワー可変電流を制御し、前記波長可変電流制御による制御及び前記ＳＨＧレーザの温度変更を行っていないときには、前記第１光検出手段出力が一定になるように前記パワー可変電流を制御するパワー可変電流制御手段とを具備している。
【００５０】
本発明の光ディスク記録再生装置は、上述したＳＨＧレーザ安定化制御装置と、前記ＳＨＧレーザ安定化制御装置における前記ＳＨＧレーザの出射光を光ディスクに集光する光学手段とを備えている。
【００５１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
第１実施形態では、ＤＢＲ半導体レーザの発振波長がモードホップを起こすことのない範囲で、波長可変電流を自動的に設定して、ＳＨＧ出力の第２高調波パワーを安定化させている。
【００５２】
図１は、本発明の第１実施形態のＳＨＧレーザの安定化制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【００５３】
図１において、半導体レーザ１は、利得を与えるための活性領域１−１と発振波長を制御するためのＤＢＲ領域１−２から構成されている。ＳＨＧレーザ３は、半導体レーザ１と非線形光学素子からなるＳＨＧ（Second Harmonic Generation）デバイス２とを同一基材４上に一体化したものである。
【００５４】
ＳＨＧレーザ３は、図２０のＳＨＧレーザと同様に、半導体レーザ１とＳＨＧデバイス２間に、コリメートレンズ、λ／２板及びフォーカシングレンズを備えているが、図１においては、これらを省略している。半導体レーザ１からの光ビームは、（図示省略の）コリメートレンズで平行にされた後、（図示省略の）λ／２板で偏向方向を回転され、（図示省略の）フォーカシングレンズによってＳＨＧデバイス２の光導波路の端面に集光される。
【００５５】
本発明における波長可変電流の制御は、好ましくは、後述の温度制御を行うことによってＳＨＧレーザ３の温度が所定値に安定化した状態で行う。この状態で、定電流制御手段８は、半導体レーザ１の活性領域１−１に一定量の電流を注入する。また、波長可変電流制御手段１２は、後に詳述する様に、半導体レーザ１のＤＢＲ領域１−２に注入される波長可変電流を制御して、半導体レーザ１の発振波長をＳＨＧデバイス２の位相整合波長許容範囲内に設定し固定する。ＳＨＧデバイス２は、基本波（850nm）と第２高調波（425nm）からなるレーザ光を出射する。
【００５６】
ＳＨＧデバイス２から出射されたレーザ光は、好ましくは、赤外光カットフィルター９を通過させる。これによって、基本波がカットされ、第２高調波のみがレーザ光として光検出器１０に入射される。ＳＨＧデバイス２の出力を光検出器１０上に集光するためには、（図示省略の）集光レンズをＳＨＧデバイス２の直後に配置して、光検出器１０上に光スポットが形成されるようにすればよい。
【００５７】
光検出器１０は、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波の強度を検出する。光検出器１０の検出出力は、波長可変電流制御手段１２に入力される。波長可変電流制御手段１２は、光検出器１０の出力、つまりＳＨＧレーザ３の出力を計測しながら、電流可変手段１１を調整してＤＢＲ領域１−２に注入される波長可変電流を制御する。
【００５８】
ＳＨＧレーザ３が一体化され設けられた基材４の下側には、電子的に温度を可変し得る温度可変手段（例えばペルチェ素子）５が設けられており、また半導体レーザ１近くの基材４の部位には、ＳＨＧレーザ３の温度を検出する温度検出器６が設けられている。温度制御手段７は、温度検出器６によって検出された温度が目標温度（例えば２５℃）になるように、温度可変手段５に供給される電流を調整してＳＨＧレーザ３の温度が目標温度になるように制御する。
【００５９】
次に、波長可変電流の制御について、図１、図２、図３、及び図４を用いて、更に詳しく説明する。
【００６０】
図２は、ＳＨＧデバイス２の特性を示しており、第２高調波波長と出力パワーの関係を示すグラフである。図３は、半導体レーザ１のＤＢＲ領域に注入される波長可変電流と半導体レーザ１の出力波長の関係を示すグラフである。図４は、波長可変電流とＳＨＧレーザ３から出力される第２高調波パワーの関係を示すグラフである。ＳＨＧデバイス２の特性のバラツキ等を原因として、半導体レーザ１とＳＨＧデバイス２間の位相整合条件が一定でない場合、例として挙げられた各位相整合条件毎に、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示す様な特性が得られる。
【００６１】
図２に示すように、ＳＨＧデバイス２の第２高調波の半値幅は、０．１３ｎｍである。また、図３に示すように、半導体レーザ１の出力は、波長可変電流５ｍＡ毎に、モードホップを繰り返しつつ、波長可変電流の増加とともに長波長側にシフトしていく。そして、半導体レーザ１の出力波長は、モードホップの度に、０．１ｎｍ程変化する。このため、図４に示すように波長可変電流１５〜３５ｍＡの範囲において、ＳＨＧレーザ３から出力される第２高調波パワーは、モードホップの境界（以下モード境界と記す）で大きく変化し、モード境界と隣のモード境界間（以下モード間と記す）で連続的に増加あるいは減少するような波形になる。更に、モード間のＳＨＧレーザ３の出力パワーの増加あるいは減少の傾きは位相整合状態によって異なる。
【００６２】
いま仮に、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーが最大になるように波長可電流を制御するならば、波長可変電流は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のいずれにおいても、モード境界に設定されることになる。あるいは、波長可変電流が図示されていないモード間で最大になることもあり得る。波長可変電流がモード境界に設定される確立は非常に高く、この場合は、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーは、極めて不安定なものとなる。
【００６３】
ここで、モード境界におけるＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーＰの変化量ΔＰに着目すると、変化量ΔＰが最大となる波長可変電流のギャップ電流値ＩLDspmaxは、第２高調波パワーＰが最大となった波長可変電流ＩLDpmax以下の側で、最も近いモード境界のギャップ電流値か、または波長可変電流ＩLDpmax以上の側で、最も近いモード境界のギャップ電流値となる。
【００６４】
次に、第１実施形態のＳＨＧレーザの安定化制御装置におけるアルゴリズムを図５、図６を用いて説明する。
【００６５】
図５（ａ）、（ｂ）は、半導体レーザ１とＳＨＧデバイス２間の異なる各位相整合条件毎に、波長可変電流とＳＨＧレーザ３から出力される第２高調波パワーの関係を示すグラフである。図６は、第１実施形態における波長可変電流制御フローチャートを示している。
【００６６】
まず、波長可変電流制御手段１２は、波長可変電流制御開始のコマンドに応答して、電流可変手段１１を制御し、波長可変電流ＩLDに１ステップ０．５ｍＡの波長可変電流変化量δＩLDを加算して、波長可変電流ＩLDを１ステップずつ０〜１１２ｍＡ程度の範囲で変化させ、光検出器１０の出力、つまりＳＨＧレーザ３の出力Ｐが最大となる波長可変電流ＩLDpmaxを求める（ステップ１０１，１０２）。
【００６７】
次に、波長可変電流制御手段１２は、波長可変電流に対する半導体レーザ１のヒステリシス特性の影響を回避するために、波長可変電流を十分に小さな値（例えばＩLDpmaxより２０ｍＡ程度小さな値）に設定した後、再度１ステップ０．５ｍＡずつ所定の値（例えばＩLDpmaxより２０ｍＡ程度大きな値）まで波長可変電流を増加させ、波長可変電流の１ステップの変化に対して、光検出器１０の出力の変化量、つまりＳＨＧレーザ３の出力の変化量ΔＰが最大となる波長可変電流のギャップ電流値ＩLDspmaxを求める（ステップ１０３，１０４）。
【００６８】
そして、波長可変電流制御手段１２は、求めたＩLDpmaxに対してＩLDspmaxが大きいか小さいかを判断する（ステップ１０５）。その結果、小さいか等しい場合は（ステップ１０５，YES）、ＩLDspmaxに１ステップの波長可変電流変化量δＩLDの整数ｎ倍に相当する波長可変電流戻し量を加算し、モード間のモード内波長可変電流ＩLDmcを求める（ステップ１０６）。また、大きい場合は（ステップ１０５，NO）、ＩLDspmaxから１ステップの波長可変電流変化量δＩLDの整数ｎ倍に相当する波長可変電流戻し量を減算し、モード間のモード内波長可変電流ＩLDmcを求める（ステップ１０７）。
【００６９】
波長可変電流戻し量は、モード間の幅が５ｍＡなので、好ましくは、ｎを５に選んで、２．５ｍＡ程度に設定すればよい。これによって、モード内波長可変電流ＩLDmcがモード間の略中心に対応する波長可変電流に設定される。あるいは、好ましくは、モード境界から次のモード境界に変化したときの波長可変電流の変化分を波長可変電流変化量δＩLDで割った整数値ｍを求め、２からｍ−２の間の値で、ｎの値を適宜決定してもよい。
【００７０】
こうしてモード内波長可変電流ＩLDmcを求めた後、波長可変電流制御手段１２は、半導体レーザ１のヒステリシス特性の影響を回避するために、波長可変電流を十分に小さな値に設定してから、半導体レーザ１のＤＢＲ領域１−２に注入される波長可変電流を漸増させてモード内波長可変電流ＩLDmcに設定する（ステップ１０８）。
【００７１】
上記の制御アルゴリズムのＩLDspmaxとＩLDpmaxの比較処理をｉｆ…，ｔｈｅｎ…文で表すと、次のようになる。
【００７２】
if      ＩLDspmax ≦  ＩLDpmax
then    ＩLDmc＝ＩLDspmax＋δＩLD×ｎ
if      ＩLDspmax ＞  ＩLDpmax
then    ＩDBRmc＝ＩDBRspmax−δＩDBR×ｎ
以上のような制御アルゴリズムを実現するための波長可変電流制御手段１２は、好ましくは、光検出器１０からの出力を入力するＡ／Ｄ変換器と電流可変手段１１を制御するためのＤ／Ａ変換器を備えたデジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）等を用いて構成し、ソフト的な処理を行う。
【００７３】
このようにして半導体レーザ１のＤＢＲ領域１−２に注入される波長可変電流をモード内波長可変電流ＩLDmcに設定すれば、このモード内波長可変電流ＩLDmcをモード境界のギャップ電流値から十分に離して設定できるので、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーを最大近傍で安定させることができる。
【００７４】
次に、第１実施形態の変形例を図７に示す波長可変電流制御フローチャートに従って説明する。
【００７５】
図６のフローチャートの処理と図７のフローチャートの処理を比較すると、図６のフローチャートの処理においては波長可変電流を漸増させているのに対して、図７のフローチャートの処理においては波長可変電流を漸減させている点が異なる。
【００７６】
まず、波長可変電流制御手段１２は、波長可変電流制御開始のコマンドに応答して、電流可変手段１１を制御し、波長可変電流ＩLDに１ステップ０．５ｍＡの波長可変電流変化量δＩLDを減算して、波長可変電流ＩLDを０〜１１２ｍＡ程度の範囲で変化させ、光検出器１０によって検出されたＳＨＧレーザ３の出力Ｐが最大となる波長可変電流ＩLDpmaxを求める（ステップ２０１，２０２）。
【００７７】
次に、波長可変電流制御手段１２は、波長可変電流に対する半導体レーザ１のヒステリシス特性の影響を回避するために、波長可変電流を十分に大きな値（例えばＩLDpmaxより２０ｍＡ程度大きな値）に設定した後、再度１ステップ０．５ｍＡずつ所定の値（例えばＩLDpmaxより２０ｍＡ小さな値）まで波長可変電流を減少させ、波長可変電流の１ステップの変化に対して、光検出器１０によって検出されたＳＨＧレーザ３の出力の変化量ΔＰが最大となる波長可変電流のギャップ電流値ＩLDspmaxを求める（ステップ２０３，２０４）。
【００７８】
そして、波長可変電流制御手段１２は、求めたＩLDpmaxに対してＩLDspmaxが大きいか小さいかを判断する（ステップ２０５）。その結果、小さいか等しい場合は（ステップ２０５，YES）、ＩLDspmaxから１ステップの波長可変電流変化量δＩLDの整数（ｎ）倍に相当する波長可変電流戻し量を減算し、モード間のモード内波長可変電流ＩLDmcを求める（ステップ２０６）。また、大きい場合は（ステップ２０５，NO）、ＩLDspmaxに１ステップの波長可変電流変化量δＩLDの整数ｎ倍に相当する波長可変電流戻し量を加算し、モード間のモード内波長可変電流ＩLDmcを求める（ステップ２０７）。
【００７９】
こうしてモード内波長可変電流ＩLDmcを求めた後、波長可変電流制御手段１２は、半導体レーザ１のヒステリシス特性の影響を回避するために、波長可変電流を十分に大きな値に設定してから、半導体レーザ１のＤＢＲ領域１−２に注入される波長可変電流を漸減させてモード内波長可変電流ＩLDmcに設定する（ステップ２０８）。
【００８０】
上記の制御アルゴリズムのＩLDspmaxとＩLDpmaxの比較処理をｉｆ…，ｔｈｅｎ…文で表すと、次のようになる。
【００８１】
if      ＩLDspmax ≦  ＩLDpmax
then    ＩLDmc＝ＩLDspmax−δＩLD×ｎ
if      ＩLDspmax ＞  ＩLDpmax
then    ＩDBRmc＝ＩLDspmax＋δＩLD×ｎ
【００８２】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、最大のギャップ電流値ＩLDspmaxに対して波長可変電流戻し量を加減して、モード間のモード内波長可変電流ＩLDmcを求めている。
【００８３】
これに対して、第２実施形態では、第１及び第２しきい値を順次求めて設定し、第２しきい値からギャップ電流値を判定し、このギャップ電流値に対して波長可変電流戻し量を加減して、モード間のモード内波長可変電流を求めている。
【００８４】
従って、第２実施形態は、モード内波長可変電流を求めるまでの手順が第１実施形態と異なるものの、波長可変電流を自動的に設定して、ＳＨＧ出力の第２高調波パワーを安定化させると言う点では第１実施形態と同様である。
【００８５】
本実施形態のＳＨＧレーザの安定化制御装置は、その構成が図１の装置と全く同様であり、波長可変電流制御手段１２による波長可変電流の制御アルゴリズムのみが異なる。このため、本実施形態の装置の構成の説明を省略し、波長可変電流の制御アルゴリズムのみについて説明する。
【００８６】
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、半導体レーザ１とＳＨＧデバイス２間の異なる各位相整合条件毎に、波長可変電流とＳＨＧレーザ３から出力される第２高調波パワーの関係を示すグラフである。図９は、第２実施形態における波長可変電流制御フローチャートを示している。
【００８７】
まず、波長可変電流制御手段１２は、波長可変電流制御開始コマンドに応答して、電流可変手段１１を制御し、波長可変電流ＩLDに１ステップ０．５ｍＡの波長可変電流変化量δＩLDを加算して、波長可変電流ＩLDを１ステップずつ０〜１１２ｍＡ程度の範囲で変化させ、ＳＨＧレーザ３の最大出力Ｐmaxと、このときの波長可変電流ＩLDpmaxを求める（ステップ３０１，３０２）。
【００８８】
次に、波長可変電流制御手段１２は、ＰmaxのＡＡ％（好ましくは７０％程度）を第１しきい値Ｐth1として設定し、半導体レーザ１のヒステリシス特性の影響を回避する処理を行った後、所定の範囲（例えばＩLDpmax±２０ｍＡの範囲）で、１ステップ０．５ｍＡずつ波長可変電流を増加させる（ステップ３０３）。そして、波長可変電流制御手段１２は、第１しきい値Ｐth1を越えたときのＳＨＧレーザ３の出力Ｐ１を求める（ステップ３０４）。
【００８９】
この後、波長可変電流制御手段１２は、出力Ｐ１のＢＢ％（好ましくは７０％）を第２しきい値Ｐth2として設定し、半導体レーザ１のヒステリシス特性の影響を回避する処理を再度行った後、所定の範囲（例えばＩLDpmax±２０ｍＡの範囲）で、１ステップ０．５ｍＡずつ波長可変電流を増加させる（ステップ３０５）。そして、ＳＨＧレーザ３の出力Ｐが第２しきい値Ｐth2を越えたときの波長可変電流を求めて、この波長可変電流をモード境界のギャップ電流値ＩLDmbとする（ステップ３０６）。
【００９０】
引き続いて、波長可変電流制御手段１２は、求めたモード境界のギャップ電流値ＩLDmbに１ステップの波長可変電流変化量δＩLDの整数ｎ倍に相当する波長可変電流戻し量を加算し、モード間のモード内波長可変電流ＩLDmcを求める（ステップ３０７）。
【００９１】
波長可変電流戻し量は、モード間の幅が５ｍＡなので、好ましくは、ｎを５に選んで、２．５ｍＡ程度に設定すればよい。これによって、モード内波長可変電流ＩLDmcがモード間の略中心に対応する波長可変電流に設定される。また、モード境界の第１波長可変電流と次のモード境界の第２波長可変電流間の差電流に基づいて、波長可変電流戻し量を求めてもよい。この場合、波長可変電流戻し量は、上記差電流の２０〜８０％の範囲で適宜設定する。
【００９２】
こうしてモード内波長可変電流ＩLDmcを求めた後、波長可変電流制御手段１２は、半導体レーザ１のヒステリシス特性の影響を回避するための処理を行ってから、半導体レーザ１のＤＢＲ領域１−２に注入される波長可変電流を漸増させてモード内波長可変電流ＩLDmcに設定する（ステップ３０８）。
【００９３】
上記アルゴリズムにおいて、的確なモード内波長可変電流ＩLDmcを設定するためには、次の様な各条件を満足しなければならない。
【００９４】
（条件１）第１しきい値Ｐth1は、ＳＨＧレーザ３の最大出力Ｐmaxに対応する波長可変電流ＩLDpmax未満の側で、該最大出力Ｐmaxに最も近いモード境界から、該波長可変電流ＩLDpmaxのモード境界に至るまでのモード間におけるＳＨＧレーザ３の出力の最大値Ｐmimax以下に設定されなければならない。
【００９５】
この条件を式で表すと、次の式（１）のようになる。
【００９６】
Ｐmimax ≧  Ｐth1＝Ｐmax×ＡＡ％  …（１）
（条件２）第２しきい値Ｐth2は、ＳＨＧレーザ３の最大出力Ｐmaxに対応する波長可変電流ＩLDpmax未満の側で、該最大出力Ｐmaxに最も近いモード境界において、ステップ的に変化するＳＨＧレーザ３の大きい方の出力Ｐmbupと小さい方の出力Ｐmbdn間に設定されなければならない。
【００９７】
この条件を式で表すと、次の式（２）のようになる。
【００９８】
Ｐmbdn  ＜  Ｐ１×ＢＢ％  ＜  Ｐmbup  …（２）
（条件３）上記式（１）におけるＡＡ％と上記式（２）におけるＢＢ％との関係は、次の式（３）を満たさなければならない。
【００９９】
ＡＡ％≦ＢＢ％  …（３）
ここで、上記条件１から３を無視して、例えばＡＡ＝ＢＢ＝５０（％）に設定して、図９のフローチャートの処理を行った場合、図８（ａ）及び（ｂ）においては、的確なモード内波長可変電流ＩLDmcを設定することができる。ところが、図８（ｃ）においては、ギャップ電流値ＩLDmbを正確に求めることができず、これに伴って的確なモード内波長可変電流ＩLDmcを設定することができなくなる。
【０１００】
上記条件１から３を満たす場合は、図８（ｃ）においても、ギャップ電流値ＩLDmbを正確に求めて、的確なモード内波長可変電流ＩLDmcを設定することができる。
【０１０１】
すなわち、本実施形態においては、第１しきい値Ｐth1がモード境界で設定された場合は、第１しきい値Ｐth1を越えたときのＳＨＧレーザ３の出力Ｐ１が最大出力Ｐmaxまでステップ的に増大するので、この出力Ｐ１からは第１しきい値Ｐth1よりも僅かに小さな第２しきい値Ｐth2が求められることになり、この第２しきい値Ｐth2に基づいて該モード境界のギャップ電流値ＩLDmbを求めることができる。また、第１しきい値Ｐth1がモード境界から外れて、つまりモード間で設定された場合は、第１しきい値Ｐth1を越えたときのＳＨＧレーザ３の出力Ｐ１が該第１しきい値Ｐth1と略同一となり、この出力Ｐ１からは第１しきい値Ｐth1よりも十分に小さな第２しきい値Ｐth2が求められて、この第２しきい値Ｐth2がモード境界で設定されるので、この第２しきい値Ｐth2に基づいて該モード境界のギャップ電流値ＩLDmbを求めることができる。これによって、ギャップ電流値ＩLDmbを正確に求めて、的確なモード内波長可変電流ＩLDmcを設定することができる。
【０１０２】
以上のような制御アルゴリズムを実現するための波長可変電流制御手段１２は、第１実施形態と同様に、好ましくは、光検出器１０からの出力を入力するＡ／Ｄ変換器と電流可変手段１１を制御するためのＤ／Ａ変換器を備えたデジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）等を用いて構成し、ソフト的な処理を行う。
【０１０３】
このようにして半導体レーザ１のＤＢＲ領域１−２に注入される波長可変電流をモード内波長可変電流ＩLDmcに設定すれば、このモード内波長可変電流ＩLDmcをモード境界のギャップ電流値から十分に離して設定できるので、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーを最大近傍で安定させることができる。
【０１０４】
次に、第２実施形態の変形例を図１０に示す波長可変電流制御フローチャートに従って説明する。
【０１０５】
図１０のフローチャートの処理と図９のフローチャートの処理を比較すると、図９のフローチャートの処理においては波長可変電流を漸増させているのに対して、図１０のフローチャートの処理においては波長可変電流を漸減させている点が異なる。
【０１０６】
まず、波長可変電流制御手段１２は、波長可変電流制御開始コマンドに応答して、電流可変手段１１を制御し、波長可変電流ＩLDに１ステップ０．５ｍＡの波長可変電流変化量δＩLDを減算して、波長可変電流ＩLDを１ステップずつ０〜１１２ｍＡ程度の範囲で変化させ、ＳＨＧレーザ３の最大出力Ｐmaxと、このときの波長可変電流ＩLDpmaxを求める（ステップ４０１，４０２）。
【０１０７】
次に、波長可変電流制御手段１２は、ＰmaxのＡＡ％（好ましくは７０％程度）を第１しきい値Ｐth1として設定し、半導体レーザ１のヒステリシス特性の影響を回避する処理を行った後、所定の範囲（例えばＩLDpmax±２０ｍＡの範囲）で、１ステップ０．５ｍＡずつ波長可変電流を減少させる（ステップ４０３）。そして、波長可変電流制御手段１２は、第１しきい値Ｐth1を越えたときのＳＨＧレーザ３の出力Ｐ１を求める（ステップ４０４）。
【０１０８】
この後、波長可変電流制御手段１２は、出力Ｐ１のＢＢ％（好ましくは７０％）を第２しきい値Ｐth2として設定し、半導体レーザ１のヒステリシス特性の影響を回避する処理を再度行った後、所定の範囲（例えばＩLDpmax±２０ｍＡの範囲）で、１ステップ０．５ｍＡずつ波長可変電流を減少させる（ステップ４０５）。そして、ＳＨＧレーザ３の出力Ｐが第２しきい値Ｐth2を越えたときの波長可変電流を求めて、この波長可変電流をモード境界のギャップ電流値ＩLDmbとする（ステップ４０６）。
【０１０９】
引き続いて、波長可変電流制御手段１２は、求めたモード境界のギャップ電流値ＩLDmbに１ステップの波長可変電流変化量δＩLDの整数ｎ倍に相当する波長可変電流戻し量を減算し、モード間のモード内波長可変電流ＩLDmcを求める（ステップ４０７）。
【０１１０】
波長可変電流戻し量は、モード間の幅が５ｍＡなので、好ましくは、ｎを５に選んで、２．５ｍＡ程度に設定すればよい。これによって、モード内波長可変電流ＩLDmcがモード間の略中心に対応する波長可変電流に設定される。また、モード境界の第１波長可変電流と次のモード境界の第２波長可変電流間の差電流に基づいて、波長可変電流戻し量を求めてもよい。この場合、波長可変電流戻し量は、上記差電流の２０〜８０％の範囲で適宜設定する。
【０１１１】
こうしてモード内波長可変電流ＩLDmcを求めた後、波長可変電流制御手段１２は、半導体レーザ１のヒステリシス特性の影響を回避するための処理を行ってから、半導体レーザ１のＤＢＲ領域１−２に注入される波長可変電流を漸減させてモード内波長可変電流ＩLDmcに設定する（ステップ４０８）。
【０１１２】
上記アルゴリズムにおいて、的確なモード内波長可変電流ＩLDmcを設定するためには、次の様な各条件を満足しなければならない。
【０１１３】
（条件１）第１しきい値Ｐth1は、ＳＨＧレーザ３の最大出力Ｐmaxに対応する波長可変電流ＩLDpmaxを越える側で、該最大出力Ｐmaxに最も近いモード境界から、該波長可変電流ＩLDpmaxのモード境界に至るまでのモード間におけるＳＨＧレーザ３の出力の最大値Ｐmimax以下に設定されなければならない。
【０１１４】
この条件を式で表すと、次の式（４）のようになる。
【０１１５】
Ｐmimax ≦  Ｐth1＝Ｐmax×ＡＡ％  …（４）
（条件２）、ＳＨＧレーザ３の最大出力Ｐmaxに対応する波長可変電流ＩLDpmax越える側で、該最大出力Ｐmaxに最も近いモード境界において、ステップ的に変化するＳＨＧレーザ３の大きい方の出力Ｐmbupと小さい方の出力Ｐmbdn間に設定されなければならない。
【０１１６】
この条件を式で表すと、次の式（5）のようになる。
【０１１７】
Ｐmbdn  ＜  Ｐ１×ＢＢ％  ＜  Ｐmbup  …（５）
（条件３）上記式（４）におけるＡＡ％と上記式（５）におけるＢＢ％との関係は、次の式（６）を満たさなければならない。
【０１１８】
ＡＡ％＜ＢＢ％  …（６）
以上のような制御アルゴリズムを実現するための波長可変電流制御手段１２は、第１の実施形態と同様に、好ましくは、光検出器１０からの出力を入力するＡ／Ｄ変換器と電流可変手段１１を制御するためのＤ／Ａ変換器を備えたデジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）等を用いて構成し、ソフト的な処理を行う。
【０１１９】
このようにして半導体レーザ１のＤＢＲ領域１−２に注入される波長可変電流をモード内波長可変電流ＩLDmcに設定すれば、このモード内波長可変電流ＩLDmcをモード境界のギャップ電流値から十分に離して設定できるので、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーを最大近傍で安定させることができる。
【０１２０】
（第３実施形態）
本実施形態では、上記第１及び第２実施形態と同様に、波長可変電流を自動的に設定しているが、これだけでなく、ＳＨＧレーザ３の温度を自動的に制御して、ＳＨＧ出力の第２高調波パワーを最大近傍に設定し安定化させるている。
【０１２１】
図１１は、本発明の第３実施形態のＳＨＧレーザの安定化制御装置の概略構成を示すブロック図である。図１１においては、図１と同じ作用を果たす部位に、同じ符号を付して説明を省略する。
【０１２２】
本実施形態においては、温度制御手段７Ａは、温度検出器６によって検出された半導体レーザ１の温度を入力するだけでなく、上記ＳＨＧレーザ３の温度制御を可能にするために、光検出器１０によって検出されたＳＨＧレーザ３の第２高調波パワーを入力する。
【０１２３】
温度制御手段７Ａは、温度検出器６によって検出された温度と目標温度の差がゼロになるように温度可変手段５に流れる電流を調整する。また、温度制御手段７Ａは、光検出器１０によって検出されたＳＨＧレーザ３の出力が所定値となるように目標温度を制御する。
【０１２４】
本実施形態のＳＨＧレーザ安定化装置は、好ましくは、第１及び第２実施形態と同様に、波長可変電流制御を行い、波長可変電流をＳＨＧレーザ３の出力が最大近傍で安定するように制御した後、温度制御手段７Ａによって、温度目標値を変化させて、ＳＨＧレーザ３の出力が最大になる温度を探査する。
【０１２５】
ここで、ＳＨＧレーザ３、特に半導体レーザ１の温度特性について、図１２を用いて説明する。
【０１２６】
図１２（ａ）は、半導体レーザ１の温度と発振波長の関係を示すグラフである。図１２（ａ）に示すように、半導体レーザ１の温度１℃の変化に対して、半導体レーザ１の発振波長が０．０６ｎｍだけ変化する。本実施形態の場合では、２０℃のときに、半導体レーザ１の発振波長が８５０ｎｍである。
【０１２７】
図１２（ｂ）は、半導体レーザ１の温度とモード境界のギャップ電流値の関係を示すグラフである。本実施形態では、半導体レーザ１の温度が２５℃で、波長可変電流が２５ｍＡのとき、半導体レーザ１の出力がモードホップする。図１２（ｂ）のグラフは、この波長可変電流（ギャップ電流値）が半導体レーザ１の温度によって変化する特性を示している。本実施形態では、半導体レーザ１の温度を２５℃から２０℃に変化させると、ギャップ電流値が２５ｍＡから２３．５ｍＡに変化する。逆に、半導体レーザ１の温度が２５℃から３０℃に変化すると、ギャップ電流値が２５ｍＡから２６ｍＡに変化する。
【０１２８】
図１２（ｃ）は、半導体レーザ１の温度に対するＤＢＲ領域１−２の波長特性を含む半導体レーザ１の出力パワーの特性を示すグラフである。本実施形態では、半導体レーザ１の温度２０℃のときに、半導体レーザ１の出力パワーが最大になるような特性となっている。
【０１２９】
次に、ＳＨＧレーザ３の温度に対するＳＨＧレーザ３の出力パワー特性について図１３を用いて説明する。
【０１３０】
図１３（ａ）は、ＳＨＧデバイス２の温度に対する波長特性を示すグラフである。本実施形態では、ＳＨＧデバイス２の波長特性は、０．０３５ｎｍ／℃であって、２０℃のときに波長８５０ｎｍを入力すると、４２５ｎｍの第２高調波を出力する。
【０１３１】
図１３（ｂ）は、ＳＨＧレーザ３の温度に対する波長特性を示すグラフである。ここでは、半導体レーザ１側からみたときのＳＨＧレーザ３の波長特性を示している。この場合、半導体レーザ１の上記波長特性０．０６ｎｍ／℃からＳＨＧデバイス２の上記波長特性０．０３５ｎｍ／℃を差し引いた結果がＳＨＧレーザ３の波長特性となる。したがって、ＳＨＧレーザ３の温度に対する波長特性は０．０２５ｎｍ／℃である。
【０１３２】
図１３（ｃ）は、ＳＨＧデバイス２の理想的な特性を前提として、ＳＨＧレーザ３の温度に対するＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワー特性を示すグラフである。図１３（ｃ）のグラフに示すように、本実施形態では、ＳＨＧデバイス２が理想的な特性を有しているとき、２０℃のときに最大３ｍＷの第２高調波出力を得ることができる。そして、温度に対する第２高調波パワー特性は２０℃を中心に対称な特性となる。
【０１３３】
図１３（ｄ）は、ＳＨＧデバイス２のバラツキのある特性を前提とし、ＳＨＧレーザ３の出力波長に対するＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーの特性を示すグラフである。
【０１３４】
ＳＨＧデバイス２の導波路が均一でない等のＳＨＧデバイス２のバラツキがある場合、例えば、図１３（ｄ）のグラフに示すように、ＳＨＧレーザ３の波長に対するＳＨＧレーザ３の第２高調波パワーの特性は、２０℃を中心に非対称であって、かつ変曲点を２つ有するような特性となる。この非対称性、変曲点の数とその位置等はデバイスの特性によって変化する。
【０１３５】
図１３（ｅ）は、ＳＨＧデバイス２のバラツキのある特性を前提とし、ＳＨＧレーザ３の温度に対するＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーの特性を示すグラフである。
【０１３６】
ＳＨＧレーザ３の温度に対する波長特性が線形なものであるため、図１３（ｄ）における横軸に対して、波長の代わりに、ＳＨＧレーザ３の温度を当てはめると、図１３（ｅ）のグラフが得られる。
【０１３７】
以上説明したように、ＳＨＧデバイス２の導波路が不均一である等の特性的なバラツキがあると、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーは、複数の変曲点を有する特性となる。したがって、ＳＨＧレーザ３の温度を変化させることによって、ＳＨＧレーザ３の出力の最大値を探査する（例えば所定のステップで温度を変化させて変曲点（＝極大値）を探査する方法により第２高調波パワーを最大に制御する）場合、各変曲点のうちから最大の変曲点を的確に選択する必要がある。
【０１３８】
本実施形態においては、温度制御手段７Ａによって、各変曲点のうちから最大の変曲点を的確に選択し、この最大の変曲点の温度にＳＨＧレーザ３の温度を設定している。
【０１３９】
本実施形態におけるアルゴリズムの概略は、まず第１及び第２実施形態と同様に、波長可変電流をＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーが最大近傍で安定する様に制御し、この後に、温度制御手段７Ａによって、第２高調波パワーが更に大きくなるＳＨＧレーザ３の温度を探索する。このとき、前述の様に複数の変曲点が存在する場合の対策として、まず、ＳＨＧレーザ３の初期温度に対して所定値低い温度から所定値高い温度までの温度範囲で、目標温度を大きく変化させながら、ＳＨＧレーザ３の出力と温度検出器６の出力を計測して、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーが最大となるＳＨＧレーザ３の温度を探査する。これをラフ温度探査と称す。この後、ラフ温度探査によって求めた温度近傍で、所定温度幅のステップ、例えば１ステップ０．１℃の温度幅で、ＳＨＧレーザ３の温度を変化させて、ＳＨＧレーザ３の出力が最大になる温度を探査する。これをファイン温度探査と称す。
【０１４０】
次に、第３実施形態のＳＨＧレーザの安定化制御装置におけるアルゴリズムを図１４、図１５を詳細に説明する。
【０１４１】
図１４は、ラフ温度探査の制御フローチャートである。
【０１４２】
まず、温度制御手段７Ａは、ラフ温度探査開始コマンドに応答して、温度検出手段６によって検出されたＳＨＧレーザ３の初期温度（例えば２２℃）に対して、温度目標値を５℃低い下限温度１７℃に設定し、温度検出手段６によって検出されたＳＨＧレーザ３の温度を監視しつつ、温度可変手段５を制御して、ＳＨＧレーザ３の温度を目標温度に調整する（ステップ５０１）。
【０１４３】
次に、温度制御手段７Ａは、ＳＨＧレーザ３の温度が目標温度１７℃近傍で安定になったことを確認する（ステップ５０２）。引き続いて、温度制御手段７Ａは、目標温度を初期温度に対して５℃高い上限温度２７℃に設定し、ＳＨＧレーザ３の温度を監視しつつ、温度可変手段５を制御して、ＳＨＧレーザ３の温度を目標温度まで上昇させる。これによって、ＳＨＧレーザ３の温度が１７℃から２７℃まで変化する。このとき、温度制御手段７Ａは、光検出器１０の出力、つまりＳＨＧレーザ３の出力Ｐを監視して、該出力Ｐが最大となるＳＨＧレーザ３の温度Ｔpmax1を求める。この後、温度制御手段７Ａは、ＳＨＧレーザ３の温度が目標温度２７℃近傍で安定になったことを確認する（ステップ５０３）。
【０１４４】
こうしてＳＨＧレーザ３の出力Ｐが最大となるＳＨＧレーザ３の温度Ｔpmax1を求めると、温度制御手段７Ａは、ＳＨＧレーザ３の温度を監視しつつ、温度可変手段５を制御して、ＳＨＧレーザ３の温度を温度Ｔpmax1に設定する（ステップ５０４）。
【０１４５】
図１５は、ファイン温度探査の制御フローチャートである。
【０１４６】
まず、温度制御手段７Ａは、ファイン探査開始コマンドに応答して、ラフ温度探査によって設定された温度Ｔpmax1のときに光検出器１０によって検出されたＳＨＧレーザ３の出力（Ｐn-1）をサンプリングする（ステップ６０１）。その後、温度制御手段７Ａは、目標温度を温度Ｔpmax1から所定ステップ幅、例えば１ステップ０．１℃だけ高く設定し、温度検出手段６によって検出されたＳＨＧレーザ３の温度を監視しつつ、温度可変手段５を制御して、ＳＨＧレーザ３の温度を上昇させ（ステップ６０２）、ＳＨＧレーザ３の出力Ｐnが目標温度変更前の値より大きくなったか否かを判断する（ステップ６０３）。ＳＨＧレーザ３の出力Ｐnが目標温度変更前の値より大きくなった場合は（ステップ６０３，YES）、更に目標温度を０．１℃だけ高く設定し、ＳＨＧレーザ３の温度を上昇させ（ステップ６０２）、ＳＨＧレーザ３の出力Ｐnが目標温度変更前の値より大きくなったか否かを判断する（ステップ６０３）。
【０１４７】
ＳＨＧレーザ３の出力Ｐnが目標温度変更前の値より小さくなった場合は（ステップ６０３，NO）、温度制御手段７Ａは、目標温度を１ステップ０．１℃だけ低く設定し、温度検出手段６によって検出されたＳＨＧレーザ３の温度を監視しつつ、温度可変手段５を制御して、ＳＨＧレーザ３の温度を下降させ（ステップ６０４）、ＳＨＧレーザ３の出力Ｐnが目標温度変更前の値より大きくなったか否かを判断する（ステップ６０５）。ＳＨＧレーザ３の出力Ｐnが目標温度変更前の値より大きくなった場合は（ステップ６０５，YES）、更に目標温度を０．１℃だけ低く設定し、ＳＨＧレーザ３の温度を下降させ（ステップ６０４）、ＳＨＧレーザ３の出力Ｐnが目標温度変更前の値より大きくなったか否かを判断する（ステップ６０５）。
【０１４８】
ＳＨＧレーザ３の出力Ｐnが目標温度変更前の値より小さくなった場合は（ステップ６０５，NO）、温度制御手段７Ａは、目標温度を１ステップ分の０．１℃だけ高く戻して、この目標温度を温度Ｔpmax2として求め、ＳＨＧレーザ３の温度を１ステップ分の０．１℃だけ上昇させて、ＳＨＧレーザ３の温度を温度Ｔpmax2に設定して安定化させる（ステップ６０６）。
【０１４９】
この様にＳＨＧレーザ３の出力が増加する方向に、目標温度を０．１℃ずつ変化させて、ＳＨＧレーザ３の出力が増加から減少に変化したときの温度、つまり光検出器１０出力の変曲点（＝極大値）となる温度Ｔpmax2を求めている。そして、目標温度を変曲点の温度Ｔpmax2に設定して、ファイン温度探査を終了する。
【０１５０】
以上説明したように、ＳＨＧデバイス２の導波路が不均一である等の特性的なバラツキを原因として、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーに複数の変曲点があったとしても、第２高調波パワーが最大となる温度に、ＳＨＧレーザ３の温度を確実に設定することができる。
【０１５１】
次に、ラフ温度探査の他の例を図１６に示す波長可変電流制御フローチャートに従って説明する。
【０１５２】
まず、温度制御手段７Ａは、ラフ温度探査開始コマンドに応答して、温度検出手段６によって検出されたＳＨＧレーザ３の初期温度（例えば２２℃）よりも５℃低い下限温度１７℃を設定し、更に下限温度１７℃よりも低い目標温度１５℃を設定する（ステップ７０１）。そして、温度制御手段７Ａは、ＳＨＧレーザ３の温度が目標温度１５℃に達する様に、温度可変手段５を制御する。
【０１５３】
こうしてＳＨＧレーザ３の温度を下降させている途中、温度制御手段７Ａは、ＳＨＧレーザ３の温度が目標温度１５℃に達する以前に、ＳＨＧレーザ３の温度が下限温度１７℃になったことを確認する（ステップ７０２）。これに応答して、温度制御手段７Ａは、ＳＨＧレーザ３の初期温度２２℃よりも５℃高い上限温度２７℃を設定し、更に上限温度２７℃よりも高い目標温度２９℃を設定する。そして、温度制御手段７Ａは、ＳＨＧレーザ３の温度が目標温度２９℃に達する様に、温度可変手段５を制御する。このとき、温度制御手段７は、ＳＨＧレーザ３の出力Ｐを監視して、該出力Ｐが最大となるＳＨＧレーザ３の温度Ｔpmax1を求める。この後、温度制御手段７Ａは、ＳＨＧレーザ３の温度が目標温度２７℃近傍に達したことを確認する（ステップ７０３）。
【０１５４】
こうしてＳＨＧレーザ３の出力Ｐが最大となるＳＨＧレーザ３の温度Ｔpmax1を求めると、温度制御手段７Ａは、ＳＨＧレーザ３の温度を監視しつつ、温度可変手段５を制御して、ＳＨＧレーザ３の温度を温度Ｔpmax1に設定する（ステップ７０４）。
【０１５５】
この様に下限温度よりも低い温度を目標温度と設定すると共に、上限温度よりも高い温度を目標温度として設定すると、ＳＨＧレーザ３の温度を下限温度及び上限温度へと速やかに変化させることができるので、ラフ温度探査の制御時間を短縮することができる。
【０１５６】
以上のような制御アルゴリズムを実現するために温度制御手段７Ａは、好ましくは、光検出器１０からの出力を入力するＡ／Ｄ変換器と、温度検出器６からの出力を入力するＡ／Ｄ変換器と、温度可変手段５を制御するためのＤ／Ａ変換器を備えたデジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）等を用いて構成し、ソフトウエア的な処理を行う。
【０１５７】
（第４実施形態）
本実施形態では、上記第１及び第２実施形態と同様に、波長可変電流を自動的に設定しているが、これだけでなく、半導体レーザ１の活性領域１−１に注入されるパワー可変電流を制御することによって、ＳＨＧレーザ３の出力を安定化させている。
【０１５８】
図１７は、本発明の第４実施形態のＳＨＧレーザの安定化制御装置の概略構成を示すブロック図である。図１７においては、図１の装置と同様の作用を果たす部位には、同じ符号を付して説明を省略する。
【０１５９】
図１７において、１４は、ＳＨＧレーザ３からの光ビームを分割するビームスプリッターである。１６は、ビームスプリッター１４で分割した一方のビームを検出する第２光検出器である。１５は、ビームスプリッター１４で分割した他方のビームを赤外光カットフィルター９を介して入力することによって、ＳＨＧレーザからの第２高調波レーザ光を検出する第１光検出器である。１７は、半導体レーザ１の活性領域１−１にパワー可変電流を注入する電流可変手段である。１８は、電流可変手段１７を制御して、半導体レーザ１の活性領域１−１に注入するパワー可変電流を制御するパワー可変電流制御手段である。
【０１６０】
上記第１実施形態においては、定電流制御手段８によって、半導体レーザ１の活性領域１−１に注入する電流を一定にしていたのに対して、本実施形態においては、パワー可変電流制御手段１８によって、第１光検出器１５あるいは第２光検出器１６の出力が一定になるように、電流可変手段１７から半導体レーザ１の活性領域１−１に注入されるパワー可変電流を制御している点が異なる。
【０１６１】
本実施形態では、波長可変電流の制御に先立ち、パワー可変電流制御手段１８は、第２光検出器１６の出力が一定となるように、半導体レーザ１の活性領域１−１に注入するパワー可変電流を制御する。つまり、パワー可変電流制御手段１８は、ＳＨＧデバイス２からの基本波パワーが一定になるように、半導体レーザ１の活性領域１−１に注入するパワー可変電流を制御する。
【０１６２】
こうして基本波パワーが一定となるように、パワー可変電流が制御されている状態で、好ましくは、第１の実施形態と同様に、ＳＨＧレーザ３の温度が一定となるように、温度制御を行いつつ、第１光検出器１５によって検出されたＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーが最大近傍でかつ安定になるように波長可変電流を制御する。
【０１６３】
この波長可変電流制御が終了したら、パワー可変電流制御手段１８は、第１光検出器１５の出力が一定となるように、半導体レーザ１の活性領域１−１に注入するパワー可変電流を制御する。つまり、パワー可変電流制御手段１８は、ＳＨＧデバイス２からの第２高調波パワーが一定になるように、半導体レーザ１の活性領域１−１に注入するパワー可変電流を制御する。
【０１６４】
ここで、波長可変電流を変化させた結果、第１光検出器１５の出力が増加すると、基本波パワーの成分は減少する。本実施形態では、波長可変電流制御に際し、基本波パワーが一定になるようにパワー可変電流を制御しているので、波長可変電流の変化に対する第２高調波パワーの変化率は、活性領域１−１に一定電流を注入する第１実施形態と比べて大きくなる。したがって、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーを最大近傍で安定化させるための波長可変電流制御において、波長可変電流の変化に対するＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーの検出感度を向上することができる。
【０１６５】
また、本実施形態においては、波長可変電流制御後に、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーが一定となるように、パワー可変電流を制御しているので、より安定した第２高調波パワーを得ることができる。
【０１６６】
（第５実施形態）
本実施形態では、上記第１及び第２実施形態と同様に、波長可変電流を自動的に設定しているが、これだけでなく、ＳＨＧレーザ３の温度を自動的に制御すると共に、半導体レーザ１の活性領域１−１に注入される電流を制御することによって、ＳＨＧレーザ３の出力を安定化させている。
【０１６７】
図１８は、本発明の第５実施形態のＳＨＧレーザの安定化制御装置の概略構成を示すブロック図である。図１８においては、図１７の装置と同様の作用を果たす部位には、同じ符号を付して説明を省略する。
【０１６８】
本実施形態の装置においては、図１７の装置における温度制御手段７の代わりに、温度制御手段７Ａを適用している点が主に異なり、上記第３実施形態と同様に、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーが最大となる様なＳＨＧレーザ３の温度を探査する（以下温度探査と称す）。
【０１６９】
本実施形態では、波長可変電流制御及び温度探査を行う場合、パワー可変電流制御手段１８は、第２光検出器１６の出力が一定となるように、半導体レーザ１の活性領域１−１に注入するパワー可変電流を制御する。つまり、パワー可変電流制御手段１８は、ＳＨＧレーザ３からの基本波パワーが一定になるように、半導体レーザ１の活性領域１−１に注入するパワー可変電流を制御する。
【０１７０】
こうして基本波パワーが一定となるように、パワー可変電流が制御されている状態で、好ましくは、第１実施形態と同様に、波長可変電流制御を行い、波長可変電流をＳＨＧレーザ３の出力が最大近傍で安定するように制御した後、第３の実施形態と同様に、温度制御手段７Ａによって、温度目標値を変化させて、ＳＨＧレーザ３の出力が最大になる温度を探査する。
【０１７１】
波長可変電流制御及び温度探査が終了したら、パワー可変電流制御手段１８は第１光検出器１５の出力が一定となるように、半導体レーザ１の活性領域１−１に注入するパワー可変電流を制御する。つまり、ＳＨＧデバイス２出力の第２高調波パワーが一定になるように、半導体レーザ１の活性領域１−１に注入するパワー可変電流を制御する。
【０１７２】
ここで、波長可変電流を変化させた結果あるいは温度探査した結果、第１光検出器１５の出力が増加すると、基本波のパワー成分は減少する。本実施形態では、波長可変電流制御に際し、基本波パワーが一定になるようにパワー可変電流を制御しているので、波長可変電流の変化に対する第２高調波パワーの変化率は、活性領域１−１に一定電流を注入する第１実施形態と比べて大きくなる。したがって、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーを最大近傍で安定化させるための波長可変電流制御や温度探査において、波長可変電流の変化に対するＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーの検出感度を向上することができる。
【０１７３】
また、本実施形態においては、波長可変電流制御後に、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーが一定となるように、パワー可変電流を制御しているので、より安定した第２高調波パワーを得ることができる。
【０１７４】
（第６実施形態）
本実施形態では、上記第５実施形態のＳＨＧレーザの安定化制御装置を適用した光ディスク記録再生装置を示す。
【０１７５】
図１９は、本発明の第６実施形態の光ディスク記録再生装置を示している。図１９においては、図１８の装置と同様の作用を果たす部位には、同じ符号を付している。
【０１７６】
本実施形態の光ディスク記録再生装置は、図１９から明らかな様に、図１８のＳＨＧレーザの安定化制御装置を備えるだけでなく、コリメータレンズ１９、フォーカシングレンズ２０、ミラー２１、対物レンズ２２、レンズホルダ２３、永久磁石２４ａ、永久磁石２４ｂ、板バネ２５ａ、板バネ２５ｂ、コイル２６ａ、コイル２６ｂ、ディスク２７を備えている。
【０１７７】
図１９のＳＨＧレーザの安定化制御装置においては、図１８の装置とその機能が異なるので若干の説明を補足する。
【０１７８】
図１９において、ＳＨＧレーザ３からの出射光は、コリメータレンズ１９で略平行光にされてから赤外光カットフィルタ９へ入射される。赤外光カットフィルタ９は、入射光の基本波成分をカットして第２高調波のみのレーザ光を出力する。第２高調波のみのレーザ光は、ビームスプリッター１４Ａへ入力される。ビームスプリッター１４Ａは、第２高調波のレーザ光の一部を反射して、その反射光が第１光検出器１５へ入力される。この第１光検出器１５によって検出された第２高調波が最大値近傍で安定するように、上記第５実施形態と略同様に、波長可変電流制御、温度探査、及びパワー可変電流を制御している。ただし、ＳＨＧレーザ３からの基本波を検出していないので、上記第５実施形態とは若干異なる制御を行うことになる。
【０１７９】
本実施形態の図１９に示すパワー可変電流制御手段１８Ａと、上記第８実施形態の図１８に示すパワー可変電流制御手段１８によるＳＨＧレーザの安定化制御の異なる点は、次の通りである。
【０１８０】
図１８においては、赤外光カットフィルタ９を通過する前に、ＳＨＧレーザ３の出射光の一部をビームスプリッタ１４で反射し、その反射光、つまり基本波を第２光検出器１６によって検出し、この第２光検出器１６の検出出力をパワー可変電流制御手段１８に入力している。波長可変電流制御に際し、パワー可変電流制御手段１８は、第２光検出器１６の出力に基づいてＳＨＧレーザ３からの基本波パワーが一定になるように制御している。
【０１８１】
これに対して、本実施形態の図１９においては、ＳＨＧレーザ３から赤外光カットフィルタ９を介して第２高調波を第１光検出器１５によって検出し、この第１光検出器１５の検出出力のみをパワー可変電流制御手段１８Ａに入力している。従って、パワー可変電流制御手段１８Ａは、ＳＨＧレーザ３からの基本波パワーを認識することができず、このために波長可変電流制御に際しては、半導体レーザ１の活性領域１−１に一定の電流を注入している。
【０１８２】
しかしながら、パワー可変電流制御手段１８Ａは、パワー可変電流制御手段１８と同様に、波長可変電流制御後に、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波パワーが一定となるように、パワー可変電流を制御することができるので、より安定した第２高調波パワーを得ることができる。
【０１８３】
さて、図１９において、ビームスプリッター１４Ａを透過した第２高調波のレーザ光は、ミラー２１で反射されて、その反射光は対物レンズ２２へ入力される。対物レンズ２２は、入力された第２高調波レーザ光を収束してディスク２７上に照射する。ディスク２７で反射された第２高調波のレーザ光は、対物レンズ２２を通過後、ミラー２１で反射されてビームスプリッター１４Ａへ入力される。ディスクからの第２高調波のレーザ光は、ビームスプリッター１４Ａで反射されて、フォーカシングレンズ２０へ入力される。フォーカシングレンズ２０は、ディスクからの第２高調波レーザ光を収束して第３光検出器２８へ入力する。
【０１８４】
第３光検出器２８は、後述する光ディスクにおけるサーボ用のエラー信号を生成するために、分割された複数の光検出器を備えている。第３光検出器２８は、好ましくは４分割されており、分割された各光検出器の出力に基づいて、公知の非点収差法等によってフォーカスエラーを検出し、公知のプッシュプル法等によってトラッキングエラーを検出することができる。また、各光検出器の出力の和に基づいて、ディスクに記録されている情報を再生し、再生信号を得ることができる。
【０１８５】
このように構成された光ディスク装置は、この装置の起動時、図示省略のスピンドルモータ上に装着されたディスクが回転した状態で、ＳＨＧレーザの安定化制御を行う。
【０１８６】
ＳＨＧレーザ３の出力として、安定かつ所望の出力が得られるようになった状態で、第３光検出器２８の出力に基づいて、ディスク２７上に照射された第２高調波レーザ光の収束状態を示すフォーカスエラー信号を生成し、このフォーカスエラー信号に基づいて、コイル２６ａ、コイル２６ｂ、板バネ２５ａ、板バネ２５ｂ、永久磁石２４ａ、永久磁石２４ｂから概略構成されたフォーカスアクチュエータによって、レンズホルダ２３及び対物レンズ２２をディスク２７に対して略垂直な方向に移動し、ディスク２７上に照射された第２高調波レーザ光の収束状態を制御する。これをフォーカスサーボと称す。
【０１８７】
また、フォーカスサーボを動作させた後、第３光検出器２８の出力に基づいて、ディスク２７のトラックに対する第２高調波のレーザ光の照射位置ずれを示すトラッキングエラー信号を生成し、このトラッキングエラー信号に基づいて、第２高調波のレーザ光がディスク２７のトラックを追従するように制御する。これをトラッキングサーボと称す。
【０１８８】
上記フォーカスサーボ、トラッキングサーボ等を行った状態で、第３光検出器２８の分割された各光検出器の出力信号の和から、ディスク２７の情報を再生することができる。
【０１８９】
また、波長可変電流の制御を行って、ＳＨＧレーザ３の出力を安定させた状態で、パワー可変電流手段１８によって半導体レーザ１の活性領域１−１に注入するパワー可変電流を調整して、ＳＨＧレーザ３からの第２高調波のレーザ光の強度を適宜に変更する。これによって、ディスク２７に情報を記録するのに必要な第２高調波のレーザ光の強度、ディスク２７の情報を消去するのに必要な第２高調波のレーザ光の強度、ディスク２７の情報を再生するのに必要な第２高調波のレーザ光の強度を選択的に設定することができる。
【０１９０】
以上説明したように、上記第５実施形態のＳＨＧレーザの安定化制御装置を適用した光ディスク記録再生装置においては、光ディスク上の面記録密度を向上してかつ安定な記録再生特性を得ることができる。
【０１９１】
なお、上記各実施形態では、ＳＨＧレーザの出射光強度を検出して、この出射光強度がステップ的に変化するときがモード境界であるとみなしているが、これに限定されるものでなく、ＳＨＧレーザの出射光の波長がステップ的に変化するときにモード境界であるとみなし、このときのＳＨＧレーザの出射光強度やその変化を求める様にしても構わない。
【０１９２】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明のＳＨＧレーザの安定化制御装置によれば、ＤＢＲ半導体レーザの発振波長がモードホップを起こし得ない範囲で、波長可変電流を自動的に設定して、ＳＨＧ出力の第２高調波パワーを安定化させることができる。
【０１９３】
また、ＳＨＧレーザの出射光の第２高調波パワーに複数の極大値が存在する場合でも、最大の第２高調波パワーを正確に認識して、この最大の第２高調波パワーに対応するＳＨＧレーザの温度を判定することができる。
【０１９４】
更に、ＳＨＧレーザの温度制御を正確かつ速やかに行うことができる。
【０１９５】
また、半導体レーザの活性領域に注入する電流を定電圧駆動により制御しつつ、半導体レーザの出力特性を一定に保つことができる。
【０１９６】
本発明の光ディスク記録再生装置においては、上述したＳＨＧレーザの安定化制御装置を適用しているので、光ディスク上の面記録密度を向上してかつ安定な記録再生特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のＳＨＧレーザの安定化制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】ＳＨＧデバイスの特性を示すグラフである。
【図３】半導体レーザのＤＢＲ領域に注入される波長可変電流と半導体レーザの出力波長の関係を示すグラフである。
【図４】半導体レーザの波長可変電流とＳＨＧレーザの第２高調波パワーの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態の波長可変電流制御アルゴリズムを説明するために用いたグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態の波長可変電流制御を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例の波長可変電流制御を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態の波長可変電流制御アルゴリズムを説明するために用いたグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態の波長可変電流制御を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態の変形例の波長可変電流制御を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態のＳＨＧレーザの安定化制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】（ａ）は半導体レーザの温度と発振波長の関係を示すグラフ、（ｂ）は半導体レーザの温度とモード境界のギャップ電流値の関係を示すグラフ、（ｃ）は半導体レーザの温度に対するＤＢＲ領域の波長特性を含む半導体レーザの出力パワーの特性を示すグラフである。
【図１３】（ａ）はＳＨＧデバイスの温度に対する波長特性を示すグラフ、（ｂ）はＳＨＧレーザの温度に対する波長特性を示すグラフ、（ｃ）は理想的な特性を持つＳＨＧデバイスを前提とした、ＳＨＧレーザの温度に対する第２高調波パワー特性を示すグラフ、（ｄ）はバラツキのある特性を持つＳＨＧデバイスを前提とした、ＳＨＧレーザの出力波長に対する第２高調波パワーの特性を示すグラフ、（ｅ）はバラツキのある特性を持つＳＨＧデバイスを前提とした、ＳＨＧレーザの温度に対する第２高調波パワーの特性を示すグラフである。
【図１４】本発明の第３実施形態のラフ温度探査の制御を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第３実施形態のファイン温度探査の制御を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第３実施形態のラフ温度探査の他の制御を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第４実施形態のＳＨＧレーザの安定化制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第５実施形態のＳＨＧレーザの安定化制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第６実施形態の光ディスク記録再生装置を示すブロック図である。
【図２０】分極反転型導波路デバイスを用いた従来のブルー光源の概略構成図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザ
２  ＳＨＧデバイス
３  ＳＨＧレーザ
４  基材
５  温度可変手段
６  温度検出器
７，７Ａ  温度制御手段
８  定電流制御手段
９  赤外光カットフィルター
１０  光検出器
１１  電流可変手段
１２  波長可変電流制御手段
１４  ビームスプリッター
１５  第１光検出器
１６  第２光検出器
１７  電流可変手段
１８  パワー可変電流制御手段
２１  ミラー
２２  対物レンズ
２３  レンズホルダ
２４ａ，２４ｂ  永久磁石
２５ａ，２５ｂ  板バネ
２６ａ，２６ｂ  コイル
２７  ディスク
２８  第３光検出器
【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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