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532, 561, 594 nm 小型可視レーザ（株）QD レーザ

１．はじめに

たとえば波長 561 nm のレーザでは、DFB レーザ

近年、バイオメディカル分野における細胞分析装置で発振させた波長 1122 nm の赤外光を半導体光増として、フローサイトメータや蛍光顕微鏡等の需要が幅器で増幅し、非線形結晶によって二次高調波（波長高まり、装置の高機能化・小型化が進んでいます。その変換光）を生成することで波長 561 nm のレーザ光を装置に使用される波長帯 561, 594 nm のレーザは、発生させます。DFB レーザの発振波長および非線形半導体レーザ単体では得られない波長帯のため、非線結晶の位相整合波長を適切に組み合わせることで形結晶による波長変換技術を用いたレーザが使用さ532 nm(緑)、561 nm(黄緑)、594 nm(橙)を得れています。当社では独自の技術を用いた半導体レーることができます(図 3)。

ザ素子と非線形結晶を小型パッ ケージ に実装した532, 561, 594 nm 小型可視レーザの開発・生産を行っています（図 1）。本稿では、本レーザの特長についてご紹介します。

図 3. 緑・黄緑・橙色のデモストレーション

小型可視レーザには下記の特長があります。
図 1. 小型可視レーザ[1] 単一周波数かつ高い光出力安定性(<2%)[2] 0.5 cc 以下の小型パッケージ

2. 小型可視レーザの特長
小型可視レーザは、半導体光増幅器が集積された単一周波数半導体 DFB レーザ(DFB: DistributedFeedBack、以下 DFB レーザ)と非線形結晶の 2 つ[3] 低消費電力(1.5 W, ドライバの消費電力除く)[4] 100 MHz までの直接変調[5] ５０ピコ秒パルス
以下で、それぞれの特長について解説します。の主要部品で構成されています（図 2）。
[1] 単一周波数かつ高い光出力安定性
当社の DFB レーザは、性能に対する要求が厳しい光通信用レーザ開発で培った半導体内部に回折格子を形成する技術と、それを埋め込む再成長技術によっ
図 2. 小型可視レーザの模式図て実現したものです。その DFB レーザは、回折格子のDP0066-01強い波長選択性によって単一周波数かつ数 MHｚの狭形結晶の 2 つに削減することで、0.5cc 以下(22 x線幅で発振し、非線形結晶で生成される可視光も単一5.6 x t3.8 mm)の非常に小さなパッケージを実現周波数となります（図 4）。また、DFB レーザの特長でしました。これにより分析装置の省スペース化や装置ある高い光出力安定性が可視光にもそのまま反映さ内レイアウトの自由度を高めることができます。

れるため、小型可視レーザは光出力安定性にも優れています。本製品を使用することで測定対象の検出精[3] 低消費電力度・分解能向上が期待されます。

DPSS レーザや OPSL は励起用半導体レーザのレーザ光をレーザ結晶に照射して、赤外光を発振させるためのエネルギーを与えますが、励起効率は 100%にはなりません。また、レーザ結晶を励起するには赤外光よりも短い波長（高いエネルギー）が必要なため、励起光と赤外光との波長差に相当するエネルギーは損失となります。たとえば 532 nm レーザの種光となる 1064 nm の赤外光を得るためには 808 nm の励起半導体レーザを用います。
当社の小型可視レーザは電流注入によって赤外光

図 4. スペクトル特性（561 nm）を直接発振させているため、エネルギーの損失を抑制でき 1.5 W という低消費電力を実現しました（ドライ

一方 DPSS レーザの場合は、縦マルチモード(複数バの消費電力を除く）。の周波数)で発振する励起用半導体レーザでレーザ結晶を光励起し、レーザ結晶から赤外光を発振させ、非[4] 100 MHz までの直接変調線形結晶によって可視光に波長変換します。しかしな

DFB レーザの光出力を一定に保った状態で、半導がら縦マルチモードの半導体レーザは、単一周波数で体光増幅器への印加電流を変調すると、光出力もそれ発振するＤＦＢレーザに比べて光出力安定性が劣るたに追随して変化します。半導体光増幅器の変調帯域はめ、レーザ結晶の赤外光および波長変換された可視光半導体レーザと同じくＲＣ時定数で決まるため、外部の光出力安定性も同様となります。

変調器を用いることなく 100 MHz までの変調が可能です。

[2] 0.5 cc 以下の小型パッケージ

半導体光増幅器に逆バイアスを印加すると光を吸DPSS レーザや OPSL の主要構成部品は、励起用収させることができるため、順バイアスと逆バイアス半導体レーザ、レーザ結晶、非線形結晶の 3 つからなを組み合わせた変調信号を用いることで、30 dB 以り、レーザ光を成形、結合、共振させるためのレンズや上の高い消光比が得られます。

ミラーが部品間に配置されるため、パッケージの小型化に難があります。

[5] ５０ピコ秒パルス

当社の小型可視レーザは、ＤＦＢレーザと半導体光DFB レーザに短い電気パルスを注入してゲインスイ増幅器を一体化させ、主要部品をＤＦＢレーザと非線ッチ動作させると、約 50 ピコ秒の短パルスを発生さDP0066-01

せることができます（図 5）。ゲインスイッチ動作とは、半導体レーザが発振状態に到達した直後に生じる強表 1 の他社製品との比較で、小型可視レーザの[1]-[5]の特長をご確認いただけます。

い短パルス発振現象を利用した動作で、高速変調が可能な半導体レーザでは特に短いパルスを生成することができます。小型パッケージでありながらピコ秒短パルスを生成できることは、本製品の大きな特長で、ＳＴＥＤ顕微鏡の誘導放出用の短パルスレーザ光源に適しています。

図 5. 短パルス動作

表 1. 他社製品との比較

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3. 製品紹介

調可能なドライバも現在開発中です。

3-1. 小型可視レーザ
現在ご提供可能な小型可視レーザは 3 種類あります（表 2）。光出力が空間に放出される標準品は、小型パッケージの利点を活かして光学系や装置のレイアウト自由度を高めることができます。
シングルモードファイバから出力されるファイバ出力タイプでは、ファイバの性質により円形ビームが得られ、光の経路も容易に変更できるため、装置内の光学系の簡素化に役立ちます。
上記の標準品とファイバ出力タイプでは電流源と温度コントローラが必要となりますが、CW ドライバ内蔵

図 6. QBB0502 ピコ秒ドライバ

BOX タイプはドライバや温調機能が 1 ボックスに収納されているため、購入後すぐにお使いいただけます。

3-3. 小型マルチカラーレーザ光源
当社の小型可視レーザ（532, 561, 594 nm）13-2. ドライバ

台と他の波長の TO-CAN 3 台を一つのモジュールにゲインスイッチ動作による 50 ピコ秒の光パルスが集積しています。波長は小型可視レーザの 532, 561,発生可能なドライバで、標準品およびファイバ出力タイ

594 nm から 1 波長、TO-CAN の 405, 488,プに対応しています。CW 駆動および 100 kHz で変520, 640, 660, 785 nm から最大 3 波長選択可

表 2. 小型可視レーザのラインナップ

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能で、例えばフローサイトメータに適した 405, 488,

4. おわりに561, 640 nm の組み合わせにも対応しています。当

本稿では、(株)QD レーザの 532, 561, 594 nm

社の小型可視レーザを搭載することで 4 波長でも高小型可視レーザについて紹介しました。小型、低消費い光出力安定性（2%以下）と手のひらサイズの小型電力、高い光出力安定性は、フローサイトメータや蛍光化を実現しています。オプションとして CW/パルス駆顕微鏡等のバイオメディカル用途に適しており、お客動ドライバも提供しています。

様の製品の設計自由度向上・高機能化に貢献いたしま・パッケージサイズ： 80 x 80 x t30 mm

す。

・ファイバ出力： SMF/PMF, 20-40 mW

図 7. 小型マルチカラーレーザ光源

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