JP2001125156A - Coherent light source and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザと非
線形光学結晶からなる光波長変換素子を用いたコヒーレ
ント光源およびその制御方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coherent light source using a semiconductor laser and an optical wavelength conversion element comprising a nonlinear optical crystal, and a control method therefor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、波長７８０ｎｍ帯の近赤外半導体
レーザや波長６５０ｎｍの赤色半導体レーザを用いた光
ディスクシステムの開発が活発である。このような光デ
ィスクシステムに用いられる光ディスクにおいて、記録
情報の高密度化を実現するためには、小さなスポット形
状の光源を用いて記録情報を再生することが望まれる。
そのためには、集光レンズの高ＮＡ（開口数）化や光源
の短波長化が必要となる。このうち、短波長化技術とし
ては、近赤外半導体レーザと擬似位相整合（以下、ＱＰ
Ｍと記す）方式の分極反転型導波路（山本他、Optics L
etters Vol.16, No.15, 1156(1991)）デバイスを用いた
第２高調波発生（以下、ＳＨＧと記す）技術が知られて
いる。2. Description of the Related Art In recent years, an optical disk system using a near-infrared semiconductor laser having a wavelength of 780 nm or a red semiconductor laser having a wavelength of 650 nm has been actively developed. In an optical disk used in such an optical disk system, it is desired to reproduce recorded information using a light source having a small spot shape in order to realize high density of recorded information.
For that purpose, it is necessary to increase the NA (numerical aperture) of the condenser lens and shorten the wavelength of the light source. Among them, as a technique for shortening the wavelength, a near-infrared semiconductor laser and a quasi-phase matching (hereinafter, QP
M-type) polarization-inverted waveguide (Yamamoto et al., Optics L
etters Vol. 16, No. 15, 1156 (1991)), a second harmonic generation (hereinafter, referred to as SHG) technique using a device is known.
【０００３】図２４に、上記分極反転型導波路デバイス
を用いたＳＨＧ光源の概略構成図を示す。この図２４に
おいて、４２は８５０ｎｍ帯で１００ｍＷ級の出力が可
能なＡｌＧａＡｓ系半導体レーザであり、利得を得るた
めの活性領域、発振波長を制御するためのＤＢＲ（分布
ブラッグ反射）領域および波長を連続的に変化させるた
めの位相領域を備えている。また、４３はＮＡ＝０．５
のコリメートレンズであり、４４はＮＡ＝０．３９のフ
ォーカスレンズである。さらに、光波長変換素子である
分極反転型光導波路デバイスは、Ｍｇを注入したＬｉＮ
ｂＯ3基板４５に形成された光導波路４６と周期的な分
極反転領域４７から構成されている。光波長変換素子の
素子長は１０ｍｍであり、分極反転周期は３．２μｍで
ある。FIG. 24 shows a schematic configuration diagram of an SHG light source using the above-mentioned domain-inverted waveguide device. In FIG. 24, reference numeral 42 denotes an AlGaAs-based semiconductor laser capable of outputting an output of the order of 100 mW in the 850 nm band, and has an active region for obtaining a gain, a DBR (distributed Bragg reflection) region for controlling an oscillation wavelength, and a continuous wavelength. And a phase region for changing the phase. 43 is NA = 0.5
44 is a focus lens with NA = 0.39. Further, a polarization-inverted optical waveguide device, which is an optical wavelength conversion element, is made of LiN doped with Mg.
It comprises an optical waveguide 46 formed on a bO 3 substrate 45 and a periodically poled region 47. The element length of the light wavelength conversion element is 10 mm, and the polarization inversion period is 3.2 μm.
【０００４】このＳＨＧ光源において、コリメートレン
ズ４３によって平行になったレーザ光は、フォーカスレ
ンズ４４によって分極反転型光導波路デバイスの光導波
路４６の端面に集光され、分極反転領域４７を有する光
導波路４６を伝搬する。そして、光導波路４６の出射端
面から、高調波と変換されなかった基本波とが出射され
る。例えば、光導波路４６内への入射光強度７０ｍＷに
対して、波長４２５ｎｍのブルー光が１７ｍＷ程度得ら
れている。In this SHG light source, a laser beam collimated by a collimator lens 43 is condensed by a focus lens 44 on an end face of an optical waveguide 46 of a domain-inverted optical waveguide device, and an optical waveguide 46 having a domain-inverted region 47. Is propagated. Then, the harmonic and the unconverted fundamental wave are emitted from the emission end face of the optical waveguide 46. For example, a blue light having a wavelength of 425 nm is obtained at about 17 mW with respect to an incident light intensity of 70 mW into the optical waveguide 46.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図１０に、上記光波長
変換素子の位相整合波長スペクトルを示す。この図１０
に示すように、光波長変換素子は基本波である半導体レ
ーザの発振波長に対して、基本波から高調波への変換効
率が異なる。例えば、光波長変換素子長が１０ｍｍの場
合、高調波出力がピーク出力の半値となる位相整合波長
許容幅は０．０８ｎｍと非常に狭い。この図１０からわ
かるように、高調波を出力させるためには半導体レーザ
の発振波長を光波長変換素子の位相整合波長スペクトル
内に合わせる必要がある。このため、分布ブラッグ反射
領域を備えた半導体レーザ（以下ＤＢＲ−ＬＤとする）
を用いて半導体レーザの発振波長を光波長変換素子の位
相整合波長スペクトル内に固定し、高調波出力を得る方
法が知られている。FIG. 10 shows a phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element. This FIG.
As shown in (1), the optical wavelength conversion element has a different conversion efficiency from the fundamental wave to the harmonic with respect to the oscillation wavelength of the semiconductor laser which is the fundamental wave. For example, when the optical wavelength conversion element length is 10 mm, the allowable range of the phase matching wavelength at which the harmonic output becomes a half of the peak output is as very small as 0.08 nm. As can be seen from FIG. 10, it is necessary to match the oscillation wavelength of the semiconductor laser within the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element in order to output a harmonic. Therefore, a semiconductor laser having a distributed Bragg reflection region (hereinafter referred to as DBR-LD)
A method is known in which the oscillation wavelength of a semiconductor laser is fixed within the phase matching wavelength spectrum of an optical wavelength conversion element by using a method to obtain a harmonic output.
【０００６】図９に、ＤＢＲ−ＬＤのＤＢＲ領域への注
入電流量（以下、Ｉｄｂｒと記す）と発振波長の関係を
示す。さらに、図２３（ａ）にＩｄｂｒを変化させた場
合の高調波出力と発振波長のモードホップ間隔との関係
を示し、図２３（ｂ）にＳＨＧ光源の出力特性を示す。
図２３中のλＩｄｂｒ１〜λＩｄｂｒ４は図９中のλＩ
ｄｂｒ１〜λＩｄｂｒ４に対応している。図９に示すよ
うに、Ｉｄｂｒの変化に対してＤＢＲ−ＬＤの発振波長
が０．１２ｎｍおきにモードホップを繰り返すため、図
２３（ｂ）に示すように凸凹な高調波出力が得られる。
ここで、図２３（ａ）からわかるように、光波長変換素
子の位相整合波長スペクトルに対してＤＢＲ−ＬＤのモ
ードホップ間隔が大きいために、Ｉｄｂｒの変化だけで
はある一定の高調波出力しか得ることができず、必ずし
も所望の高調波出力を得ることはできなかった。FIG. 9 shows the relationship between the amount of current injected into the DBR region of the DBR-LD (hereinafter referred to as Idbr) and the oscillation wavelength. Further, FIG. 23A shows the relationship between the harmonic output and the mode hop interval of the oscillation wavelength when Idbr is changed, and FIG. 23B shows the output characteristics of the SHG light source.
ΛIdbr1 to λIdbr4 in FIG. 23 are λIbr in FIG.
dbr1 to λIdbr4. As shown in FIG. 9, the mode hopping is repeated every 0.12 nm in the oscillation wavelength of the DBR-LD with respect to the change of Idbr, so that an uneven harmonic output is obtained as shown in FIG.
Here, as can be seen from FIG. 23 (a), since the mode hop interval of the DBR-LD is large with respect to the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element, only a certain harmonic output can be obtained only by a change in Idbr. The desired harmonic output could not always be obtained.
【０００７】また、従来のＳＨＧ光源においては、環境
温度の変化によって半導体レーザの出力が変化したり、
光波長変換素子の位相整合波長が変化して、波長変換さ
れた高調波の出力変動が生じるため、ペルチエ素子を用
いてＳＨＧ光源の温度を一定に保っていた。しかし、こ
のようにペルチエ素子を用いるために、ＳＨＧ光源の省
電力化や小型化が非常に困難であった。In a conventional SHG light source, the output of a semiconductor laser changes due to a change in environmental temperature,
Since the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element changes and the output of the wavelength-converted harmonic changes, the temperature of the SHG light source is kept constant using a Peltier element. However, since the Peltier element is used as described above, it has been extremely difficult to reduce the power and reduce the size of the SHG light source.
【０００８】さらに、従来のＳＨＧ光源においては、半
導体レーザから出射されたレーザ光の光導波路への結合
効率が変化することによっても、波長変換された高調波
の出力変動が生じており、この場合にも高調波出力の安
定化ができなかった。Furthermore, in the conventional SHG light source, the output of the wavelength-converted harmonic wave also varies due to the change in the coupling efficiency of the laser light emitted from the semiconductor laser to the optical waveguide. However, the harmonic output could not be stabilized.
【０００９】本発明は上記従来技術の課題を解決するた
めになされたものであり、ＳＨＧ光源から所望の高調波
出力を得ることができ、ペルチエ素子を用いることなく
環境温度変化が生じても高調波出力を安定化することが
でき、さらに、レーザ光の光導波路への結合効率の変化
が生じても高調波出力を安定化することができるコヒー
レント光源およびその制御方法を提供することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is possible to obtain a desired harmonic output from an SHG light source, and to obtain harmonic output even if environmental temperature changes without using a Peltier element. It is an object of the present invention to provide a coherent light source capable of stabilizing a wave output and stabilizing a harmonic output even when a change in coupling efficiency of a laser beam to an optical waveguide occurs, and a control method thereof. I do.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するため、本発明のコヒーレント光源の制御方法は、
利得を与えるための活性領域および発振波長を制御する
ための分布ブラッグ反射領域（ＤＢＲ領域）を備えた半
導体レーザと、非線形光学結晶からなる光波長変換素子
とを具備したコヒーレント光源において、該分布ブラッ
グ反射領域への注入電流量を変化させて該半導体レーザ
の発振波長を該光波長変換素子の位相整合波長スペクト
ル内に固定した後、該活性領域への注入電流量を変化さ
せて該半導体レーザの発振波長を該光波長変換素子の位
相整合波長スペクトル内の傾斜部に固定することによっ
て高調波出力を所望の値に固定することを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, a method of controlling a coherent light source according to the present invention comprises:
A coherent light source including a semiconductor laser having an active region for providing a gain and a distributed Bragg reflection region (DBR region) for controlling an oscillation wavelength, and a light wavelength conversion element made of a nonlinear optical crystal. After the oscillation wavelength of the semiconductor laser is fixed within the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element by changing the amount of injection current into the reflection region, the amount of injection current into the active region is changed to change the amount of injection current into the active region. The harmonic output is fixed to a desired value by fixing the oscillation wavelength to an inclined portion in the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element.
【００１１】前記位相整合波長スペクトル内の傾斜部
は、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力が
ピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分
であるのが好ましい。It is preferable that the inclined portion in the phase matching wavelength spectrum is a portion where the harmonic output is 10% or more and 95% or less of the peak output in the phase matching wavelength spectrum.
【００１２】さらに、高調波出力をモニターして、該高
調波出力が変動した場合に前記半導体レーザの活性領域
への電流注入量を変化させることによって高調波出力を
安定化することができる。Further, the output of the harmonics can be stabilized by monitoring the output of the harmonics and changing the amount of current injected into the active region of the semiconductor laser when the output of the harmonics fluctuates.
【００１３】この場合、前記位相整合波長スペクトル内
の傾斜部が、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調
波出力がピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下と
なる分であるのが好ましい。In this case, it is preferable that the inclined portion in the phase matching wavelength spectrum is such that the harmonic output is 15% or more and 85% or less of the peak output in the phase matching wavelength spectrum.
【００１４】前記分布ブラッグ反射領域への注入電流量
を、前記半導体レーザの発振波長がモードホップしたと
ころで固定するのが好ましい。Preferably, the amount of current injected into the distributed Bragg reflection region is fixed when the oscillation wavelength of the semiconductor laser is mode-hopped.
【００１５】本発明のコヒーレント光源は、活性領域、
分布ブラッグ反射領域および位相領域を備えた半導体レ
ーザと、非線形光学結晶からなる光波長変換素子とを具
備したコヒーレント光源であって、請求項１乃至請求項
４のいずれかに記載のコヒーレント光源の制御方法によ
り制御されることを特徴とし、そのことにより上記目的
が達成される。The coherent light source of the present invention comprises an active region,
A coherent light source comprising: a semiconductor laser having a distributed Bragg reflection region and a phase region; and a light wavelength conversion element made of a nonlinear optical crystal, wherein the control of the coherent light source according to claim 1. It is characterized by being controlled by a method, whereby the object is achieved.
【００１６】また、本発明のコヒーレント光源の制御方
法は、利得を得るための活性領域、発振波長を制御する
ための分布ブラッグ反射領域（ＤＢＲ領域）および波長
を連続的に変化させるための位相領域を備えた半導体レ
ーザと、非線形光学結晶からなる光波長変換素子とを具
備したコヒーレント光源において、該分布ブラッグ反射
領域および位相領域への注入電流量を変化させて該半導
体レーザの発振波長を該光波長変換素子の位相整合波長
スペクトルの傾斜部に固定することによって高調波出力
を所望の値に固定することを特徴とする。The method of controlling a coherent light source according to the present invention comprises an active region for obtaining a gain, a distributed Bragg reflection region (DBR region) for controlling an oscillation wavelength, and a phase region for continuously changing the wavelength. And a coherent light source including a light wavelength conversion element composed of a nonlinear optical crystal, and changing the amount of current injected into the distributed Bragg reflection region and the phase region to change the oscillation wavelength of the semiconductor laser to the light. It is characterized in that the harmonic output is fixed at a desired value by fixing the output of the wavelength conversion element to the slope of the phase matching wavelength spectrum.
【００１７】前記位相整合波長スペクトル内の傾斜部
は、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力が
ピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分
であるのが好ましい。Preferably, the inclined portion in the phase matching wavelength spectrum is a portion where the harmonic output is 10% or more and 95% or less of the peak output in the phase matching wavelength spectrum.
【００１８】さらに、高調波出力をモニターして、該高
調波出力が変動した場合に前記半導体レーザの分布ブラ
ッグ反射領域と位相領域への電流注入量を変化させるこ
とによって高調波出力を安定化することができる。Further, the harmonic output is monitored, and when the harmonic output fluctuates, the harmonic output is stabilized by changing the amount of current injected into the distributed Bragg reflection region and the phase region of the semiconductor laser. be able to.
【００１９】または、高調波出力をモニターして、該高
調波出力が変動した場合に前記半導体レーザの活性領域
への電流注入量を変化させることによって高調波出力を
安定化することができる。Alternatively, the output of the harmonics can be stabilized by monitoring the output of the harmonics and changing the amount of current injected into the active region of the semiconductor laser when the output of the harmonics fluctuates.
【００２０】この場合、前記位相整合波長スペクトル内
の傾斜部が、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調
波出力がピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下と
なる部分であるのが好ましい。In this case, it is preferable that the inclined portion in the phase matching wavelength spectrum is a portion in the phase matching wavelength spectrum where the harmonic output is 15% or more and 85% or less of the peak output.
【００２１】また、前記位相整合波長スペクトル内の傾
斜部が、該位相整合波長スペクトルにおいて、ピーク波
長より低波長側の部分であるのが好ましい。なお、高調
波出力が最大（ピーク出力）となる波長をピーク波長と
する。Further, it is preferable that the inclined portion in the phase matching wavelength spectrum is a portion on the lower wavelength side than the peak wavelength in the phase matching wavelength spectrum. The wavelength at which the harmonic output is maximum (peak output) is defined as the peak wavelength.
【００２２】さらに、前記半導体レーザの分布ブラッグ
反射領域と位相領域への電流注入量は一定比であるのが
好ましい。Further, it is preferable that the amount of current injected into the distributed Bragg reflection region and the phase region of the semiconductor laser is a constant ratio.
【００２３】本発明のコヒーレント光源は、活性領域、
分布ブラッグ反射領域および位相領域を備えた半導体レ
ーザと、非線形光学結晶からなる光波長変換素子とを具
備したコヒーレント光源であって、請求項７乃至請求項
１３のいずれかに記載のコヒーレント光源の制御方法に
より制御されることを特徴とし、そのことにより上記目
的が達成される。The coherent light source of the present invention comprises an active region,
14. A coherent light source comprising: a semiconductor laser having a distributed Bragg reflection region and a phase region; and a light wavelength conversion element made of a non-linear optical crystal, the control of the coherent light source according to claim 7. It is characterized by being controlled by a method, whereby the object is achieved.
【００２４】以下、本発明の作用について説明する。Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
【００２５】活性領域およびＤＢＲ領域を備えた半導体
レーザ（以下、ＤＢＲ−ＬＤと記する）と、非線形光学
結晶からなる光波長変換素子を具備したコヒーレント光
源（ＳＨＧ光源）において、高調波を出力するためにＤ
ＢＲ領域への注入電流量を変化させて半導体レーザの発
振波長を光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内に
固定しても、図９に示したように、ある一定の高調波し
か得られず、必ずしも所望の高調波出力を得ることがで
きない。そこで、本発明にあっては、ＤＢＲ領域への注
入電流量を変化させて半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）の
発振波長を光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内
に固定した後、活性領域への注入電流量を変化させて半
導体レーザの発振波長を光波長変換素子の位相整合波長
スペクトル内の傾斜部内で移動させて固定する。これに
より、高調波出力を所望の値に変化させて固定すること
が可能となる。A semiconductor laser having an active region and a DBR region (hereinafter referred to as a DBR-LD) and a coherent light source (SHG light source) having a light wavelength conversion element made of a nonlinear optical crystal output harmonics. D for
Even if the oscillation wavelength of the semiconductor laser is fixed within the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element by changing the amount of current injected into the BR region, only a certain constant harmonic is obtained as shown in FIG. However, a desired harmonic output cannot always be obtained. Therefore, in the present invention, the oscillation wavelength of the semiconductor laser (DBR-LD) is fixed within the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element by changing the amount of current injected into the DBR region, and then the active region is injected into the active region. By changing the amount of injection current, the oscillation wavelength of the semiconductor laser is moved and fixed in the inclined portion in the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion device. This makes it possible to change and fix the harmonic output to a desired value.
【００２６】この場合、位相整合波長スペクトル内の傾
斜部は、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力
がピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部
分であるのが好ましい。この理由は、高調波出力がピー
ク出力の１０％未満の部分では、図１０に示すようなサ
イドローブ部にＤＢＲ−ＬＤの発振波長が固定されるお
それがあるからである。また、高調波出力がピーク出力
の９５％を超える部分では、制御回路の誤差精度が±５
％程度あるため、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長を変化させて
も所望の値が得られないおそれがあるからである。In this case, it is preferable that the inclined portion in the phase matching wavelength spectrum is a portion where the harmonic output is 10% or more and 95% or less of the peak output in the phase matching wavelength spectrum. The reason is that the oscillation wavelength of the DBR-LD may be fixed to the side lobe portion as shown in FIG. 10 in a portion where the harmonic output is less than 10% of the peak output. In a portion where the harmonic output exceeds 95% of the peak output, the error accuracy of the control circuit is ± 5.
%, The desired value may not be obtained even if the oscillation wavelength of the DBR-LD is changed.
【００２７】このようにして所望の高調波出力が得られ
ても、環境温度の変化によってＤＢＲ−ＬＤから出力さ
れる基本波が変動したり、光波長変換素子の位相整合波
長の変化が生じて高調波出力が変動することがある。ま
た、ＤＢＲ−ＬＤからの出射光が光波長変換素子上の光
導波路に結合する割合（結合効率）が変化した場合に
も、高調波出力が変動してしまう。そこで、本発明にあ
っては、高調波出力をモニターして、高調波出力が変動
した場合に、その高調波出力の変動に応じてＤＢＲ−Ｌ
Ｄの活性領域への電流注入量を変化させる。これによ
り、発振波長および基本波出力を変化させて、もとの高
調波出力を保つことが可能となる。Even if a desired harmonic output is obtained in this way, the fundamental wave output from the DBR-LD fluctuates due to a change in environmental temperature, or the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element changes. The harmonic output may fluctuate. Also, when the ratio (coupling efficiency) at which light emitted from the DBR-LD is coupled to the optical waveguide on the optical wavelength conversion element changes, the harmonic output also fluctuates. Therefore, in the present invention, the harmonic output is monitored, and when the harmonic output fluctuates, the DBR-L is changed according to the fluctuation of the harmonic output.
The current injection amount of D into the active region is changed. As a result, it is possible to maintain the original harmonic output by changing the oscillation wavelength and the fundamental wave output.
【００２８】この場合、位相整合波長スペクトル内の傾
斜部は、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力
がピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部
分であるのが好ましい。この理由は、光ディスク装置用
の光源としては±１０％以内に出力変動を抑える必要が
あり、制御回路の誤差（±５％）を考慮すると１５％以
上のマージンをとっておくのが好ましいからである。In this case, it is preferable that the inclined portion in the phase matching wavelength spectrum is a portion where the harmonic output is 15% or more and 85% or less of the peak output in the phase matching wavelength spectrum. The reason is that it is necessary for the light source for the optical disc device to suppress the output fluctuation within ± 10%, and it is preferable to set a margin of 15% or more in consideration of the error of the control circuit (± 5%). is there.
【００２９】さらに、ＤＢＲ領域への注入電流量は、図
９に示すようなモードホップする近傍のＢ点やＣ点等で
固定すると、環境温度変化等に対してモードホップが生
じやすく、発振波長が不安定になって高調波出力が変動
しやすい。よって、図９に示すようなモードホップした
Ａ点で固定するのが好ましい。Furthermore, if the amount of current injected into the DBR region is fixed at points B and C near the mode hop as shown in FIG. Become unstable and the harmonic output fluctuates easily. Therefore, it is preferable to fix at the point A where the mode hops as shown in FIG.
【００３０】また、活性領域、ＤＢＲ領域および位相領
域を備えた半導体レーザ（以下、３電極ＬＤと記する）
にあっては、位相領域に電流を加えて屈折率を変化させ
ることにより、半導体レーザの実質的な共振器長を変え
て、モードホップすることなく発振波長を連続的に変化
させることが可能である。そこで、本発明にあっては、
ＤＢＲ領域および位相領域への注入電流量を変化させて
半導体レーザ（３電極ＬＤ）の発振波長を光波長変換素
子の位相整合波長スペクトルの傾斜部に固定する。これ
により、高調波出力を所望の値に固定することが可能と
なる。A semiconductor laser having an active region, a DBR region, and a phase region (hereinafter referred to as a three-electrode LD)
In, by changing the refractive index by applying a current to the phase region, it is possible to change the substantial resonator length of the semiconductor laser and continuously change the oscillation wavelength without mode hopping. is there. Therefore, in the present invention,
By changing the amount of current injected into the DBR region and the phase region, the oscillation wavelength of the semiconductor laser (three-electrode LD) is fixed to the slope of the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion device. This makes it possible to fix the harmonic output to a desired value.
【００３１】この場合、位相整合波長スペクトル内の傾
斜部は、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力
がピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部
分であるのが好ましい。この理由は、高調波出力がピー
ク出力の１０％未満の部分では、図１０に示すようなサ
イドローブ部に３電極ＬＤの発振波長が固定されるおそ
れがあるからである。また、高調波出力がピーク出力の
９５％を超える部分では、制御回路の誤差精度が±５％
程度あるため、３電極ＬＤの発振波長を変化させても所
望の値が得られないおそれがあるからである。In this case, it is preferable that the inclined portion in the phase matching wavelength spectrum is a portion where the harmonic output is 10% or more and 95% or less of the peak output in the phase matching wavelength spectrum. This is because the oscillation wavelength of the three-electrode LD may be fixed to the side lobe portion as shown in FIG. 10 in a portion where the harmonic output is less than 10% of the peak output. In a portion where the harmonic output exceeds 95% of the peak output, the error accuracy of the control circuit is ± 5%.
This is because there is a possibility that a desired value cannot be obtained even if the oscillation wavelength of the three-electrode LD is changed.
【００３２】このようにして所望の高調波出力が得られ
ても、環境温度の変化によって３電極ＬＤから出力され
る基本波が変動したり、光波長変換素子の位相整合波長
の変化が生じて高調波出力が変動することがある。ま
た、３電極ＬＤからの出射光が光波長変換素子上の光導
波路に結合する割合（結合効率）が変化した場合にも、
高調波出力が変動してしまう。そこで、本発明にあって
は、高調波出力をモニターして、高調波出力が変動した
場合に、その高調波出力の変動に応じて３電極ＬＤのＤ
ＢＲ領域と位相領域への電流注入量を変化させる。これ
により、発振波長および基本波出力を変化させて、もと
の高調波出力を保つことが可能となる。また、３電極Ｌ
ＤにおいてもＤＢＲ−ＬＤと同様に、活性領域への電流
注入量を変化させることによっても発振波長および基本
波出力を変化させて、もとの高調波出力を保つことが可
能である。Even if a desired harmonic output is obtained in this way, a fundamental wave output from the three-electrode LD fluctuates due to a change in environmental temperature, or a change in the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element occurs. The harmonic output may fluctuate. Also, when the ratio (coupling efficiency) at which light emitted from the three-electrode LD is coupled to the optical waveguide on the optical wavelength conversion element changes,
The harmonic output fluctuates. Therefore, in the present invention, the harmonic output is monitored, and when the harmonic output fluctuates, the D of the three-electrode LD is changed according to the fluctuation of the harmonic output.
The amount of current injected into the BR region and the phase region is changed. As a result, it is possible to maintain the original harmonic output by changing the oscillation wavelength and the fundamental wave output. In addition, three electrodes L
In the case of D, similarly to the DBR-LD, it is possible to change the oscillation wavelength and the fundamental wave output by changing the current injection amount into the active region, thereby maintaining the original harmonic output.
【００３３】この場合、位相整合波長スペクトル内の傾
斜部は、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力
がピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部
分であるのが好ましい。この理由は、光ディスク装置用
の光源としては±１０％以内に出力変動を抑える必要が
あり、制御回路の誤差（±５％）を考慮すると１５％以
上のマージンをとっておくのが好ましいからである。In this case, it is preferable that the inclined portion in the phase matching wavelength spectrum is a portion where the harmonic output is 15% or more and 85% or less of the peak output in the phase matching wavelength spectrum. The reason is that it is necessary for the light source for the optical disc device to suppress the output fluctuation within ± 10%, and it is preferable to set a margin of 15% or more in consideration of the error of the control circuit (± 5%). is there.
【００３４】また、３電極ＬＤにおいては、位相整合波
長スペクトル内の傾斜部が、位相整合波長スペクトルに
おいて、ピーク波長より低波長側の部分である方が、消
費電力が小さくなるので好ましい。In the three-electrode LD, it is preferable that the inclined portion in the phase matching wavelength spectrum be a portion on the wavelength side lower than the peak wavelength in the phase matching wavelength spectrum because power consumption is reduced.
【００３５】さらに、３電極ＬＤにおいては、ＤＢＲ領
域と位相領域への電流注入量を一定の比率で変化させる
ことにより、モードホップすることなく連続的に発振波
長を変化させることが可能であり、所望の高調波出力を
得るのが容易である。Further, in the three-electrode LD, by changing the amount of current injected into the DBR region and the phase region at a fixed ratio, it is possible to continuously change the oscillation wavelength without mode hopping. It is easy to obtain a desired harmonic output.
【００３６】[0036]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３７】（実施の形態１）本実施の形態１において
は、利得を与えるための活性領域および発振波長を制御
するための分布ブラッグ反射領域（ＤＢＲ領域）を備え
た半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）と、非線形光学結晶か
らなる光波長変換素子を具備したＳＨＧ光源の制御方法
について説明する。なお、ＤＢＲ−ＬＤはＤＢＲ領域へ
電流を注入することによって半導体レーザの発振波長を
変えることが可能である。(Embodiment 1) In Embodiment 1, a semiconductor laser (DBR-LD) having an active region for providing a gain and a distributed Bragg reflection region (DBR region) for controlling an oscillation wavelength. And a method for controlling an SHG light source provided with a light wavelength conversion element made of a nonlinear optical crystal. Note that the DBR-LD can change the oscillation wavelength of the semiconductor laser by injecting current into the DBR region.
【００３８】図１は、実施の形態１におけるＳＨＧ光源
の出力安定化装置の概略構成を示す図である。この出力
安定化装置は、活性領域２およびＤＢＲ領域３を有する
半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）１と、コリメートレンズ
４およびフォーカスレンズ５と、光波長変換素子６と、
光波長変換素子６から出射された高調波を平行光にする
ためのコリメートレンズ７および基本波をカットするた
めの波長選択フィルター８と、高調波出力をモニターす
るためのフォトディテクター（以下、ＰＤと記する）９
と、各部を制御する制御回路１０とから構成される。こ
の図１において、活性領域２とＤＢＲ領域３は説明のた
めに分割して示しているが、実際には一体となってい
る。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an output stabilizing device for an SHG light source according to the first embodiment. The output stabilizing device includes a semiconductor laser (DBR-LD) 1 having an active region 2 and a DBR region 3, a collimator lens 4, a focus lens 5, an optical wavelength conversion element 6,
A collimator lens 7 for converting the harmonics emitted from the optical wavelength conversion element 6 into parallel light, a wavelength selection filter 8 for cutting a fundamental wave, and a photodetector (hereinafter, referred to as PD) for monitoring the output of the harmonics. 9)
And a control circuit 10 for controlling each unit. In FIG. 1, the active region 2 and the DBR region 3 are shown separately for explanation, but they are actually integrated.
【００３９】上記制御回路１０には、制御を行うための
マイクロコンピュータ１１と、半導体レーザの活性領域
２への注入電流（以下、Ｉｏｐと記する）を制御するた
めのレーザ駆動回路１３と、ＤＢＲ領域３への注入電流
（以下、Ｉｄｂｒと記する）を制御するためのＤＢＲ駆
動回路１２とが組み込まれている。The control circuit 10 includes a microcomputer 11 for performing control, a laser drive circuit 13 for controlling an injection current (hereinafter, referred to as Iop) into the active region 2 of the semiconductor laser, and a DBR. A DBR drive circuit 12 for controlling an injection current (hereinafter referred to as Idbr) into the region 3 is incorporated.
【００４０】本実施の形態１において、ＤＢＲ−ＬＤ１
の出力はＩｏｐに対して図２に示すような特性を有して
おり、Ｉｄｂｒ＝０の場合、しきい値は３０ｍＡ、１０
０ｍＷ出力時の動作電流は１５０ｍＡであった。また、
光波長変換素子６としては分極反転型光導波路デバイス
を用い、マグネシウムをドーピングしたニオブ酸リチウ
ム（以下、ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3と記する）基板上に、
光導波路と周期的な分極反転領域を設けたものを用い
た。In the first embodiment, the DBR-LD1
Has the characteristic shown in FIG. 2 with respect to Iop, and when Idbr = 0, the threshold value is 30 mA,
The operating current at the time of 0 mW output was 150 mA. Also,
A polarization-inverted optical waveguide device is used as the light wavelength conversion element 6, and a magnesium-doped lithium niobate (hereinafter, referred to as MgO: LiNbO 3 ) substrate is used.
An optical waveguide provided with an optical waveguide and a periodically poled region was used.
【００４１】以下に、本実施の形態１のＳＨＧ光源にお
いて所望の出力を得ると共に、その出力を安定化する制
御方法について説明する。A control method for obtaining a desired output in the SHG light source according to the first embodiment and stabilizing the output will be described below.
【００４２】図３に、Ｉｏｐの変化に対するＤＢＲ−Ｌ
Ｄの発振波長の変化を示す。ここではＩｄｂｒ＝０ｍＡ
としている。この図３から、Ｉｏｐの増加と共にＤＢＲ
−ＬＤの発振波長がモードホップを繰り返しながら長波
長側へシフトしているのが分かる。このようにモードホ
ップが生じるのは、ＤＢＲ領域の影響を受けているため
である。また、図３に示すように、Ｉｏｐの変化に対す
るＤＢＲ−ＬＤの発振波長は、ヒステリシス特性を有し
ている。本実施の形態１のＤＢＲ−ＬＤでは、モードホ
ップした直後の点（Ｅ点）から±３０ｍＡの間モードホ
ップしないことを確認できた。このときの波長変化は、
０．０４ｎｍ／ｍＡであった。このことは、ＤＢＲ−Ｌ
Ｄの発振波長を、モードホップ無しで連続的に±０．１
２ｎｍだけ変化させることができることを意味してい
る。FIG. 3 shows the DBR-L with respect to the change of Iop.
4 shows a change in the oscillation wavelength of D. Here, Idbr = 0 mA
And From this FIG. 3, it can be seen that the DBR increases
-It can be seen that the oscillation wavelength of the LD shifts to the longer wavelength side while repeating mode hops. The reason why the mode hop occurs is that the mode hop is affected by the DBR region. Further, as shown in FIG. 3, the oscillation wavelength of the DBR-LD with respect to the change of Iop has a hysteresis characteristic. In the DBR-LD of the first embodiment, it was confirmed that no mode hop was performed for ± 30 mA from the point (point E) immediately after the mode hop. The wavelength change at this time is
It was 0.04 nm / mA. This means that DBR-L
The oscillation wavelength of D is continuously ± 0.1 without mode hop.
This means that it can be changed by 2 nm.
【００４３】図４〜図８を用いて、位相整合波長スペク
トルの傾斜部を用いて所望の高調波出力を得る方法につ
いて、具体的に説明する。本実施の形態では、所望の値
として２ｍＷの高調波出力を得ることとする。なお、図
４〜図８は、 ・Ｉｏｐの初期値＝９０ｍＡ（このときのＤＢＲ−ＬＤ
出力５０ｍＷ） ・光波長変換素子の位相整合波長：８５２ｎｍ ・光波長変換素子上の光導波路へ８５２ｎｍで５０ｍＷ
の入力基本波が与えられた場合の高調波出力が４ｍＷ という条件で得られたものである。A method for obtaining a desired harmonic output by using the inclined portion of the phase matching wavelength spectrum will be specifically described with reference to FIGS. In the present embodiment, it is assumed that a harmonic output of 2 mW is obtained as a desired value. 4 to 8 show the following: Initial value of Iop = 90 mA (DBR-LD at this time)
(Output 50 mW) ・ Phase matching wavelength of optical wavelength conversion element: 852 nm ・ 50 mW at 852 nm to optical waveguide on optical wavelength conversion element
Is obtained under the condition that the harmonic output is 4 mW when the input fundamental wave is given.
【００４４】まず、高調波出力を得るために、Ｉｄｂｒ
を変化させてＤＢＲ−ＬＤの発振波長を位相整合波長ス
ペクトル内に固定する。このとき、ＤＢＲ−ＬＤや光波
長変換素子の個体ばらつきや環境温度の変化、または図
９に示すようにＩｄｂｒの変化に対してＤＢＲ−ＬＤの
発振波長が不連続であることが原因となって、図４
（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）および図
８（ａ）のように、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長が位相整合
波長スペクトル内のどこに止まるかわからない（各図中
の黒丸）。そのため、Ｉｄｂｒを変化させて位相整合波
長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波長を固定するだ
けでは、所望の高調波出力を得ることはできなかった。First, in order to obtain a harmonic output, Idbr
Is changed to fix the oscillation wavelength of the DBR-LD within the phase matching wavelength spectrum. At this time, the oscillation wavelength of the DBR-LD is discontinuous with respect to the individual variation of the DBR-LD and the optical wavelength conversion element, the change of the environmental temperature, or the change of Idbr as shown in FIG. , FIG.
(A), FIG. 5 (a), FIG. 6 (a), FIG. 7 (a) and FIG. 8 (a), it is not known where the oscillation wavelength of the DBR-LD stops in the phase matching wavelength spectrum (each Black circle in the figure). Therefore, a desired harmonic output cannot be obtained only by changing Idbr and fixing the oscillation wavelength of the DBR-LD in the phase matching wavelength spectrum.
【００４５】そこで、図４（ａ）に示すようにＩｄｂｒ
を変化させて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤ
の発振波長を固定した後（図中の黒丸）、図４（ｂ）
（左側の山）に示すようにＩｏｐを変化させてＤＢＲ−
ＬＤの発振波長を位相整合波長スペクトルの傾斜部内で
移動させることによって、高調波出力を変化させること
が可能となる。Therefore, as shown in FIG.
And the DBR-LD within the phase matching wavelength spectrum
After fixing the oscillation wavelength of (FIG. 4B)
(Left mountain) As shown in Iop, DBR-
By moving the oscillation wavelength of the LD within the inclined portion of the phase matching wavelength spectrum, it is possible to change the harmonic output.
【００４６】ここで言う傾斜部は、図１０に示すよう
に、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力がピ
ーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分で
あるのが好ましい。高調波出力がピーク出力の１０％未
満の点で固定する場合には、図１０に示すサイドローブ
部に発振波長が固定されるおそれがあり、Ｉｏｐを変化
させても所望の値を得られずに制御回路が誤動作する危
険性があるからである。また、制御回路の誤差制度が±
５％程度あるために、高調波出力をピーク出力の９５％
を超える点に固定した場合においては、Ｉｏｐ（発振波
長）を変化させても所望の値を得られない危険性がある
からである。なお、位相整合波長（ピーク波長）を中心
として低波長側の傾斜部を左傾斜部、高波長側を右傾斜
部とする。As shown in FIG. 10, the inclined portion is preferably a portion where the harmonic output is 10% or more and 95% or less of the peak output in the phase matching wavelength spectrum. If the harmonic output is fixed at less than 10% of the peak output, the oscillation wavelength may be fixed to the side lobe shown in FIG. 10, and a desired value cannot be obtained even if Iop is changed. This is because the control circuit may malfunction. In addition, the error accuracy of the control circuit is ±
Harmonic output is 95% of peak output because it is about 5%
This is because, if it is fixed to a point exceeding the value, there is a risk that a desired value cannot be obtained even if the Iop (oscillation wavelength) is changed. In addition, the inclined portion on the low wavelength side with respect to the phase matching wavelength (peak wavelength) is defined as the left inclined portion, and the high wavelength side is defined as the right inclined portion.
【００４７】図４〜図８の（ｂ）は各図の（ａ）で固定
された点からＩｏｐを変化させた場合の高調波出力を示
している。図４〜図８の（ｂ）に示すように、上述した
制御方法を用いることで、どのような場合においても所
望の値である高調波出力２ｍＷを得ることが可能である
ことがわかる。図４および図５に示すように、Ｉｄｂｒ
を変化させてＤＢＲ−ＬＤの発振波長が左傾斜部に止ま
った場合には、Ｉｏｐを増加させると高調波出力が増加
する。逆に、図７および図８に示すように、ＤＢＲ−Ｌ
Ｄの発振波長が右傾斜部に止まった場合には、Ｉｏｐを
増加させることにより高調波出力は減少する。この関係
をもとにして、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長が左傾斜部に止
まったか右傾斜部に止まったかを見極めた後、マイクロ
コンピュータ１１を用いて、所望の値が得られるように
Ｉｏｐを変化させるための制御を行っている。また、図
６に示すように、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長が位相整合波
長スペクトルのピーク波長近傍に止まった場合には、Ｉ
ｏｐを増加させた場合でも減少させた場合でも所望の値
である２ｍＷを得ることが可能であるが、省電力化を考
慮すると、Ｉｏｐを減少させる方が好ましい。FIGS. 4 to 8B show the harmonic output when Iop is changed from the point fixed in FIG. 4A. As shown in FIGS. 4 to 8B, it can be seen that the use of the above-described control method makes it possible to obtain a desired value of the harmonic output of 2 mW in any case. As shown in FIGS. 4 and 5, Idbr
Is changed and the oscillation wavelength of the DBR-LD stops at the left inclined portion, the harmonic output increases when Iop is increased. Conversely, as shown in FIGS. 7 and 8, DBR-L
When the oscillation wavelength of D stays at the right slope, the harmonic output decreases by increasing Iop. Based on this relationship, it is determined whether the oscillation wavelength of the DBR-LD has stopped at the left slope or the right slope, and then Iop is changed using the microcomputer 11 so as to obtain a desired value. Control to make it happen. Further, as shown in FIG. 6, when the oscillation wavelength of the DBR-LD stops near the peak wavelength of the phase matching wavelength spectrum,
Although a desired value of 2 mW can be obtained regardless of whether op is increased or decreased, it is preferable to reduce Iop in consideration of power saving.
【００４８】なお、ＤＢＲ−ＬＤは、Ｉｄｂｒを上昇さ
せるときと、下降させるときで、Ｉｄｂｒに対する発振
波長が異なり、図９に示すようなヒステリシスな特性を
有する。このため、Ｉｄｂｒをモードホップする電流近
傍（図中のＢ点やＣ点）に固定すると、環境温度変化な
どに対してモードホップを起こしやすく、発振波長が不
安定になって高調波出力も変動しやすい。よって、高調
波の出力安定化を図るためには、Ｉｄｂｒを変化させて
ＤＢＲ−ＬＤの発振波長を位相整合波長スペクトル内に
固定する際に、モードホップしたところ（図中のＡ点）
でＩｄｂｒを固定するのが好ましい。The DBR-LD has different hysteresis characteristics as shown in FIG. 9 because the oscillation wavelength with respect to Idbr is different between when raising and lowering Idbr. For this reason, if Idbr is fixed near the current where mode hopping occurs (points B and C in the figure), mode hopping is likely to occur due to environmental temperature changes and the like, the oscillation wavelength becomes unstable, and the harmonic output fluctuates. It's easy to do. Therefore, in order to stabilize the output of the harmonic, a mode hop occurs when the oscillation wavelength of the DBR-LD is fixed in the phase matching wavelength spectrum by changing Idbr (point A in the figure).
It is preferable to fix Idbr by using.
【００４９】上述の方法により光波長変換素子の位相整
合波長スペクトルの傾斜部を用いて所望の値を得た後、
高調波出力をモニターしてその変動が見られた場合に
は、Ｉｏｐを変化させることにより高調波の出力安定化
（以下ＡＰＣ：Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ）を図ることが可能である。After the desired value is obtained by using the slope of the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element according to the above-described method,
When the output of the harmonic is monitored and the fluctuation is observed, the output of the harmonic is stabilized by changing Iop (hereinafter, APC: Auto Power Control).
1) can be achieved.
【００５０】この場合の傾斜部は、図１１に示すよう
に、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力がピ
ーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部分で
あるのが好ましい。光ディスク装置用の光源としては、
±１０％以内に出力変動を押さえる必要があるため、制
御回路の誤差（±５％）を考慮すると１５％以上のマー
ジンをとっておくのが好ましいからである。In this case, as shown in FIG. 11, the inclined portion is preferably a portion where the harmonic output is not less than 15% and not more than 85% of the peak output in the phase matching wavelength spectrum. As a light source for optical disc devices,
This is because it is necessary to suppress the output fluctuation within ± 10%, and it is preferable to set a margin of 15% or more in consideration of the error (± 5%) of the control circuit.
【００５１】例えば、環境温度の変化が生じると、図１
２に示すように基本波であるＤＢＲ−ＬＤの出力が変動
したり、図１３に示すように光波長変換素子の位相整合
波長の変化が生じてしまい、高調波出力が変動してしま
う。さらに、ＤＢＲ−ＬＤからの出射光が光波長変換素
子上の光導波路へ結合する割合（結合効率）が変化した
場合にも、高調波出力が変動してしまう。このようにＤ
ＢＲ−ＬＤの出力変動や結合効率の変化が高調波の出力
に影響を及ぼす理由は、高調波出力と光波長変換素子上
の光導波路への入力基本波との間に、図１４に示すよう
な関係があるからである。この図１４に示すように、光
導波路への入力基本波の２乗に比例して高調波出力は増
加する。For example, when a change in the environmental temperature occurs, FIG.
As shown in FIG. 2, the output of the fundamental wave DBR-LD fluctuates, and as shown in FIG. 13, the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element changes, and the harmonic output fluctuates. Furthermore, even when the ratio (coupling efficiency) at which the light emitted from the DBR-LD is coupled to the optical waveguide on the optical wavelength conversion element changes, the harmonic output also fluctuates. Thus D
The reason that the output fluctuation of the BR-LD or the change of the coupling efficiency affects the output of the harmonic is as shown in FIG. 14 between the output of the harmonic and the fundamental wave input to the optical waveguide on the optical wavelength conversion element. This is because there is a relationship. As shown in FIG. 14, the harmonic output increases in proportion to the square of the input fundamental wave to the optical waveguide.
【００５２】これらの要因による高調波の出力変動を抑
えるために、Ｉｏｐを変化させてＤＢＲ−ＬＤの発振波
長および出力を変化させることで、出力変動分を補償す
ることが可能である。In order to suppress the output fluctuation of the harmonic due to these factors, the output fluctuation can be compensated by changing the oscillation wavelength and the output of the DBR-LD by changing Iop.
【００５３】具体的に説明すると、例えば図１５中のＦ
点（カーブ）に固定した後（図１５は図４（ｂ）の拡
大図である）、環境変化により光波長変換素子上の光導
波路へ入力する基本波が減少すると、Ｉｏｐ変化に対す
る高調波の出力特性は図１５中のカーブのようにな
り、Ｆ点での高調波出力は減少する（Ｆ’点）。このた
め、Ｉｏｐを増加させてＨ点へ移動することで、高調波
の減少分を補償して高調波出力の安定化を図ることが可
能となる。逆に、光導波路への入力基本波が増加して高
調波出力が増加した場合には、Ｉｏｐを減少させると高
調波の増加分を補償して高調波出力の安定化を実現する
ことができる。同様に、温度変化による位相整合波長波
長の変化に対しても、図１６に示すように対応すればよ
い。まず、Ｆ点に固定後、温度変化による位相整合波長
の変化によって高調波の出力変動が生じた場合（Ｑ点）
には、Ｉｏｐを変化させて（この場合は減少させて）、
ＤＢＲ−ＬＤの発振波長及び基本波出力を変化させるこ
とにより、もとの出力２ｍＷを保つことが可能である
（Ｒ点）。More specifically, for example, F in FIG.
After fixing to a point (curve) (FIG. 15 is an enlarged view of FIG. 4B), when the fundamental wave input to the optical waveguide on the optical wavelength conversion element decreases due to an environmental change, the harmonic of the Iop change The output characteristics are as shown by the curve in FIG. 15, and the harmonic output at point F decreases (point F '). For this reason, by increasing Iop and moving to the point H, it is possible to compensate for the decrease in the harmonic and stabilize the output of the harmonic. Conversely, if the fundamental wave input to the optical waveguide increases and the harmonic output increases, decreasing Iop can compensate for the increase in the harmonic and stabilize the harmonic output. . Similarly, a change in the wavelength of the phase matching wavelength due to a change in temperature may be dealt with as shown in FIG. First, after fixing at point F, a change in phase matching wavelength due to a temperature change causes output fluctuation of a harmonic (point Q).
Change Iop (in this case, decrease it)
By changing the oscillation wavelength and the fundamental wave output of the DBR-LD, the original output of 2 mW can be maintained (point R).
【００５４】このような出力安定化制御方法（Ｆ点に固
定して出力安定化を行った場合）において、Ｉｏｐを増
加することによってＤＢＲ−ＬＤの発振波長がピーク波
長を越えてしまった場合には、図１５に示すように、Ｉ
ｏｐを増加させても高調波出力は増加しない。本実施の
形態において、出力安定化装置内のマイクロコンピュー
タ１１は、図１５に示すように左傾斜部を用いる場合、
出力が減少したときにはＩｏｐを増加して高調波出力の
減少分を補うようにプログラムされている。このため、
ＤＢＲ−ＬＤの発振波長がピーク波長を越えた場合に
は、出力安定化制御が正常に行われなくなってしまう。
そこで、事前にＩｏｐを増加しても高調波出力が増加し
ない場合（ピーク波長を越えた場合）には、それ以上Ｉ
ｏｐを増加させないようにＩｏｐの変化量に制限を加え
ておき、いったん制御を中断するようにしておく必要が
ある。実際にこのような制御を行う必要があるのは、図
１５中のＦ”点のように高調波出力の減少があまりにも
大きく、Ｉｏｐを増加することによって高調波出力の減
少分を補償できなくなった場合である（カーブ）。こ
のカーブのような場合には、図１４のＦ”点に示すよ
うに光導波路への入力基本波が減少している。そこで、
Ｉｏｐを増加して光導波路への入力基本波を増加させる
必要がある。しかしながら、上述したようにＩｏｐを増
加することによってＤＢＲ−ＬＤの発振波長がピーク波
長を越えてしまった場合、Ｉｏｐを少々増加させても高
調波出力は増加しない。In such an output stabilization control method (when the output stabilization is performed at the point F), when the oscillation wavelength of the DBR-LD exceeds the peak wavelength by increasing Iop. Is, as shown in FIG.
Increasing op does not increase harmonic output. In the present embodiment, when the microcomputer 11 in the output stabilization device uses the left slope as shown in FIG.
When the output decreases, it is programmed to increase Iop to compensate for the decrease in the harmonic output. For this reason,
If the oscillation wavelength of the DBR-LD exceeds the peak wavelength, the output stabilization control will not be performed normally.
Therefore, if the harmonic output does not increase even if Iop is increased in advance (exceeds the peak wavelength), I
It is necessary to limit the amount of change of Iop so as not to increase op, and to suspend the control once. Actually, it is necessary to perform such control because the decrease in the harmonic output is too large as shown by the point F "in FIG. 15, and the increase in Iop makes it impossible to compensate for the decrease in the harmonic output. In such a case, the fundamental wave input to the optical waveguide is reduced as shown by a point F ″ in FIG. Therefore,
It is necessary to increase Iop to increase the fundamental wave input to the optical waveguide. However, as described above, when the oscillation wavelength of the DBR-LD exceeds the peak wavelength by increasing Iop, the harmonic output does not increase even if Iop is slightly increased.
【００５５】そこで、このような場合には、Ｉｏｐを１
５ｍＡ〜３０ｍＡ程度以上振った際にモードホップする
ことを利用するとよい。このようにモードホップさせる
ためのＩｏｐの値は半導体レーザによっても異なるが、
例えば図３に示したように、Ｉｏｐを３０ｍＡ以上増加
させて（例えばＩｏｐを１２０ｍＡ以上にして）モード
ホップした場合には、ＤＢＲ−ＬＤの発振波長が低波長
側へシフトするため、図４（ｂ）（右側の山）に示すよ
うな高調波出力が得られる。この特性を利用すること
で、出力変動分を補償することが可能となる。Therefore, in such a case, Iop is set to 1
It is preferable to use the mode hop when the swing is about 5 mA to 30 mA or more. As described above, the value of Iop for mode hopping differs depending on the semiconductor laser.
For example, as shown in FIG. 3, when the mode hop is performed by increasing the Iop by 30 mA or more (for example, by setting the Iop to 120 mA or more), the oscillation wavelength of the DBR-LD shifts to the lower wavelength side. b) A harmonic output as shown in (right peak) is obtained. By utilizing this characteristic, it is possible to compensate for the output fluctuation.
【００５６】以上のように、本実施の形態１において
は、ＤＢＲ−ＬＤを用いて光波長変換素子で波長変換さ
れた高調波の出力を所望の値に設定することが可能とな
った。また、温度変化および結合効率変化による高調波
の出力変動を抑えることが可能となり、図１７に示すよ
うに０℃〜７０℃で出力変動の無い高調波出力が得られ
た。これにより、ペルチエ素子を必要としないＳＨＧ光
源が実現され、省電力化および小型化を図ることが可能
となった。さらには、温度変化に対する位相整合波長の
変化に対しても高調波出力の安定化を実現することが可
能となった。このことにより環境変化に対してのＳＨＧ
光源の信頼性を向上することができる。As described above, in the first embodiment, it is possible to set the output of the harmonic whose wavelength has been converted by the optical wavelength converter using the DBR-LD to a desired value. In addition, it was possible to suppress the output fluctuation of the harmonic due to the temperature change and the coupling efficiency change, and as shown in FIG. 17, a harmonic output having no output fluctuation at 0 ° C. to 70 ° C. was obtained. As a result, an SHG light source that does not require a Peltier element is realized, and power saving and miniaturization can be achieved. Furthermore, it has become possible to stabilize the harmonic output even when the phase matching wavelength changes due to a temperature change. As a result, SHG against environmental changes
The reliability of the light source can be improved.
【００５７】（実施の形態２）本実施の形態２において
は、利得を与えるための活性領域、発振波長を制御する
ための分布ブラッグ反射領域（ＤＢＲ領域）および波長
を連続的に変化させるための位相領域を備えた半導体レ
ーザ（３電極ＬＤ）と、非線形光学結晶からなる光波長
変換素子を具備したＳＨＧ光源の制御方法について説明
する。なお、３電極ＬＤは、位相領域に電流を加え、位
相領域の屈折率を変化させることにより、半導体レーザ
の実質的な共振器長を変えることでモードホップするこ
となく半導体レーザの発振波長を連続的に変化させるこ
とが可能である。(Embodiment 2) In Embodiment 2, an active region for providing a gain, a distributed Bragg reflection region (DBR region) for controlling an oscillation wavelength, and a device for continuously changing the wavelength are provided. A method of controlling a semiconductor laser (three-electrode LD) having a phase region and an SHG light source having a light wavelength conversion element made of a nonlinear optical crystal will be described. The three-electrode LD continuously applies the current to the phase region, changes the refractive index of the phase region, changes the substantial resonator length of the semiconductor laser, and continuously oscillates the oscillation wavelength of the semiconductor laser without mode hopping. Can be changed.
【００５８】図１８は、実施の形態２におけるＳＨＧ光
源の出力安定化装置の概略構成を示す図である。この出
力安定化装置は、活性領域１５、ＤＢＲ領域１７および
位相領域１６を有する半導体レーザ（３電極ＬＤ）１４
と、コリメートレンズ１８およびフォーカスレンズ１９
と、光波長変換素子２０と、光波長変換素子２０から出
射された高調波を平行光にするためのコリメートレンズ
２１および基本波をカットするための波長選択フィルタ
ー２２と、高調波出力をモニターするためのフォトディ
テクター（ＰＤ）２３と各部を制御する制御回路２４と
から構成される。この図１８において、活性領域１５、
ＤＢＲ領域１７および位相領域１６は説明のために分割
して示しているが、実際には一体となっている。FIG. 18 is a diagram showing a schematic configuration of an output stabilizing device for an SHG light source according to the second embodiment. This output stabilizing device includes a semiconductor laser (three-electrode LD) 14 having an active region 15, a DBR region 17, and a phase region 16.
And a collimating lens 18 and a focusing lens 19
A light wavelength conversion element 20, a collimating lens 21 for converting harmonics emitted from the light wavelength conversion element 20 into parallel light, a wavelength selection filter 22 for cutting a fundamental wave, and monitoring a harmonic output. (PD) 23 and a control circuit 24 for controlling each part. In FIG. 18, the active region 15,
Although the DBR region 17 and the phase region 16 are shown separately for explanation, they are actually integrated.
【００５９】上記制御回路２４には、制御を行うための
マイクロコンピュータ２５と、半導体レーザの活性領域
１５への注入電流（Ｉｏｐ）を制御するためのレーザ駆
動回路２８と、ＤＢＲ領域１７への注入電流（Ｉｄｂ
ｒ）を制御するためのＤＢＲ駆動回路２６と、位相領域
１６への注入電流（以下、Ｉｐｈａｓｅと記する）を制
御するための位相部駆動回路２７とが組み込まれてい
る。The control circuit 24 includes a microcomputer 25 for performing control, a laser drive circuit 28 for controlling an injection current (Iop) into the active region 15 of the semiconductor laser, and an injection into the DBR region 17. Current (Idb
r), and a phase section driving circuit 27 for controlling an injection current (hereinafter referred to as Iphase) into the phase region 16 are incorporated.
【００６０】本実施の形態２において、３電極ＬＤ１４
は図１９に示すように連続波長可変特性を有している。
ここで、ＩｄｂｒとＩｐｈａｓｅは、ある一定の比率で
変化させなければ連続的にＴｕｎｉｎｇできないため、
本実施の形態２においてはＩｄｂｒとＩｐｈａｓｅの比
率をＩｐｈａｓｅ／Ｉｄｂｒ＝１．６で変化させた。な
お、光波長変換素子２０としては、実施の形態１と同様
のものを用いた。In the second embodiment, the three-electrode LD 14
Has a continuously tunable characteristic as shown in FIG.
Here, since Idbr and Iphase cannot be continuously Tuned unless they are changed at a certain fixed ratio,
In the second embodiment, the ratio between Idbr and Iphase is changed at Iphase / Idbr = 1.6. As the light wavelength conversion element 20, the same one as in the first embodiment was used.
【００６１】本実施の形態２のように３電極ＬＤを用い
た場合には、半導体レーザの発振波長を連続的に可変で
きるため、光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内
に発振波長を固定することが非常に容易となる。また、
光波長変換素子の位相整合波長スペクトルの傾斜部を用
いることによって、高調波出力を容易に変化させ、所望
の高調波出力を得ることが可能である。When the three-electrode LD is used as in the second embodiment, the oscillation wavelength of the semiconductor laser can be continuously varied, so that the oscillation wavelength is fixed within the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element. It becomes very easy. Also,
By using the slope portion of the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element, it is possible to easily change the harmonic output and obtain a desired harmonic output.
【００６２】ここで言う傾斜部は、図１０に示すよう
に、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力がピ
ーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分で
あるのが好ましい。高調波出力がピーク出力の１０％未
満の点で固定する場合には、図１０に示すサイドローブ
部に３電極ＬＤの発振波長が固定されるおそれがあり、
ＩｄｂｒおよびＩｐｈａｓｅを変化させても所望の値を
得られずに制御回路が誤動作する危険性があるからであ
る。また、制御回路の誤差制度が±５％程度あるため
に、高調波出力をピーク出力の９５％を超える点に固定
した場合においては、３電極ＬＤの発振波長を変化させ
ても所望の値を得られない危険性があるからである。As shown in FIG. 10, the inclined portion is preferably a portion where the harmonic output is 10% or more and 95% or less of the peak output in the phase matching wavelength spectrum. When the harmonic output is fixed at a point of less than 10% of the peak output, the oscillation wavelength of the three-electrode LD may be fixed to the side lobe shown in FIG.
This is because even if Idbr and Iphase are changed, a desired value cannot be obtained and the control circuit may malfunction. When the harmonic output is fixed at a point exceeding 95% of the peak output because the error accuracy of the control circuit is about ± 5%, a desired value is obtained even if the oscillation wavelength of the three-electrode LD is changed. This is because there is a danger that cannot be obtained.
【００６３】例えば、図２０に示すように、２ｍＷの出
力を得たい場合には、ＩｄｂｒとＩｐｈａｓｅをそれぞ
れの駆動回路２６、２７を用いて変化させて半導体レー
ザの発振波長を変化させ、ＰＤ２３からの信号をモニタ
ーしながらＫ点に固定すればよい。同様にして、３ｍＷ
の出力を得たい場合にはＬ点に、１ｍＷの出力を得たい
場合にはＭ点に固定すればよい。For example, as shown in FIG. 20, when it is desired to obtain an output of 2 mW, Idbr and Iphase are changed by using respective driving circuits 26 and 27 to change the oscillation wavelength of the semiconductor laser, Is fixed at the K point while monitoring the signal. Similarly, 3mW
If it is desired to obtain an output of 1 mW, the output may be fixed to the L point.
【００６４】さらに、ＳＨＧ光源の出力安定化を図る場
合においても、高調波出力が最大となるピーク波長（図
２０中Ｌ点）ではなく、Ｋ点やＭ点などの位相整合波長
スペクトルの傾斜部で３電極ＬＤの発振波長を固定する
ことにより、ＡＰＣが実現できる。Further, when stabilizing the output of the SHG light source, not the peak wavelength at which the harmonic output is maximized (point L in FIG. 20), but the slope of the phase matching wavelength spectrum at point K, point M, etc. APC can be realized by fixing the oscillation wavelength of the three-electrode LD.
【００６５】この場合の傾斜部は、図１１に示すよう
に、位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力がピ
ーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部分で
あるのが好ましい。光ディスク装置用の光源としては、
±１０％以内に出力変動を押さえる必要があるため、制
御回路の誤差（±５％）を考慮すると１５％以上のマー
ジンをとっておくのが好ましいからである。As shown in FIG. 11, the inclined portion in this case is preferably a portion where the harmonic output is 15% or more and 85% or less of the peak output in the phase matching wavelength spectrum. As a light source for optical disc devices,
This is because it is necessary to suppress the output fluctuation within ± 10%, and it is preferable to set a margin of 15% or more in consideration of the error (± 5%) of the control circuit.
【００６６】例えば、環境温度の変化が生じると、基本
波である３電極ＬＤの出力が変動したり、図１３に示す
ように光波長変換素子の位相整合波長の変化が生じてし
まい、高調波出力が変動してしまう。さらに、３電極Ｌ
Ｄからの出射光が光波長変換素子上の光導波路へ結合す
る割合（結合効率）が変化した場合にも、高調波出力が
変動してしまう。このように３電極ＬＤの出力変動や結
合効率の変化が高調波の出力に影響を及ぼす理由は、高
調波出力と光波長変換素子上の光導波路への入力基本波
との間に、図１４に示すような関係があるからである。
この図１４に示すように、光導波路への入力基本波の２
乗に比例して高調波出力は増加する。For example, when the environmental temperature changes, the output of the three-electrode LD, which is the fundamental wave, fluctuates, and the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element changes as shown in FIG. Output fluctuates. Furthermore, three electrodes L
Even when the ratio (coupling efficiency) at which light emitted from D couples to the optical waveguide on the optical wavelength conversion element changes, the harmonic output also fluctuates. The reason why the output fluctuation of the three-electrode LD and the change in the coupling efficiency affect the output of the harmonic wave is that the harmonic output and the fundamental wave input to the optical waveguide on the optical wavelength conversion element are different from each other in FIG. This is because there is a relationship as shown in FIG.
As shown in FIG. 14, the fundamental wave input to the optical waveguide
The harmonic output increases in proportion to the power.
【００６７】これらの要因による高調波の出力変動を抑
えるために、位相整合波長スペクトルの傾斜部で３電極
ＬＤの発振波長を固定した後、Ｉｄｂｒ及びＩｐｈａｓ
ｅを変化させることにより、出力変動分を補償すること
が可能である。この場合、低波長側に固定したほうが、
ＩｄｂｒおよびＩｐｈｓｅの値が小さいため、消費電力
が小さくなるという利点がある。In order to suppress the output fluctuation of the harmonics due to these factors, after fixing the oscillation wavelength of the three-electrode LD at the slope of the phase matching wavelength spectrum, Idbr and Iphas
By changing e, it is possible to compensate for the output fluctuation. In this case, it is better to fix to the lower wavelength side.
Since the values of Idbr and Iphse are small, there is an advantage that power consumption is reduced.
【００６８】具体的に説明すると、例えば図２０中のＫ
点に３電極ＬＤの発振波長を固定した後、環境変化によ
り光波長変換素子上の光導波路へ結合する入力基本波が
減少した場合、それに伴って高調波出力が減少してＫ’
点（カーブ）へ移動する。この場合には、Ｉｄｂｒお
よびＩｐｈａｓｅを変化させて３電極ＬＤの発振波長を
高波長側へシフトしＮ点に固定することによって、出力
の減少分を補償することができる。逆に、光導波路への
入力基本波が増加して高調波出力が増加した場合には、
低波長側（Ｍ点側）へシフトさせればよい。同様に、温
度変化による位相整合波長波長の変化にも図２１に示す
ように対応すればよい。まず、Ｋ点に固定後、温度変化
による位相整合波長の変化によって高調波の出力変動が
生じた場合（Ｓ点）には、ＩｄｂｒおよびＩｐｈａｓｅ
を変化させて３電極ＬＤの発振波長を変化させることに
より、もとの出力を保つことが可能である（Ｔ点）。More specifically, for example, K in FIG.
After fixing the oscillation wavelength of the three-electrode LD to a point, if the input fundamental wave coupled to the optical waveguide on the optical wavelength conversion element decreases due to an environmental change, the harmonic output decreases accordingly and K ′
Move to a point (curve). In this case, the decrease in output can be compensated by changing Idbr and Iphase to shift the oscillation wavelength of the three-electrode LD to the higher wavelength side and fixing it at the point N. Conversely, if the input fundamental wave to the optical waveguide increases and the harmonic output increases,
What is necessary is just to shift to the low wavelength side (M point side). Similarly, a change in the wavelength of the phase matching wavelength due to a temperature change may be dealt with as shown in FIG. First, after fixing at the point K, when a change in the output of the harmonic occurs due to a change in the phase matching wavelength due to a temperature change (point S), Idbr and Iphase
By changing the oscillation wavelength of the three-electrode LD, the original output can be maintained (point T).
【００６９】ここで、図２０中のカーブのように高調
波出力の減少が大きすぎる場合には、３電極ＬＤの発振
波長を変えるだけでは高調波出力の減少分を補償するこ
とができなくなる。このカーブのような場合には、図
１４のＫ”点に示すように、光導波路への入力基本波が
減少している。このような状態になった際には、Ｉｏｐ
を増加させて光導波路への入力基本波を増加させた後、
３電極ＬＤの発振波長を再度変化させることでもとの高
調波出力を得ることができる。Here, if the decrease in the harmonic output is too large as shown by the curve in FIG. 20, it is not possible to compensate for the decrease in the harmonic output simply by changing the oscillation wavelength of the three-electrode LD. In the case of this curve, the fundamental wave input to the optical waveguide is reduced as shown by the point K ″ in FIG. 14. When this state is reached, Iop
After increasing the fundamental wave input to the optical waveguide by increasing
The original harmonic output can be obtained by changing the oscillation wavelength of the three-electrode LD again.
【００７０】また、３電極ＬＤを用いたＳＧＨ光源にお
いて高調波出力の安定化を図るもう１つの方法として
は、位相整合波長スペクトルの傾斜部で３電極ＬＤの発
振波長を固定して所望の値を得た後、Ｉｏｐを変化させ
るという方法がある。この方法では、３電極ＬＤもＤＢ
Ｒ−ＬＤと同様に図２および図３に示すような特性を有
しているということを利用する。具体的に説明すると、
まず、図２０中のＫ点に固定した後、光波長変換素子上
の光導波路への入力基本波が減少して図２２中のＫ”’
点へ移動してしまった場合に、Ｉｏｐを増加させること
によって３電極ＬＤの発振波長および基本波出力を増加
させて、Ｐ点へ移動させる。このことによって高調波出
力の減少分を補償することが可能である。逆に、高調波
出力が増加した場合には、Ｉｏｐを減少させることによ
って高調波出力の増加分を補償して出力安定化を図るこ
とができる。As another method for stabilizing the harmonic output in the SGH light source using the three-electrode LD, a desired value is obtained by fixing the oscillation wavelength of the three-electrode LD at the slope of the phase matching wavelength spectrum. After that, there is a method of changing Iop. In this method, the three-electrode LD is also DB
Utilizing the fact that it has characteristics as shown in FIGS. 2 and 3 like the R-LD. Specifically,
First, after fixing to the point K in FIG. 20, the input fundamental wave to the optical waveguide on the optical wavelength conversion element decreases, and K ″ ′ in FIG.
When the point has moved to the point, the oscillation wavelength and the fundamental wave output of the three-electrode LD are increased by increasing Iop, and the point is moved to the point P. This makes it possible to compensate for the decrease in the harmonic output. Conversely, when the harmonic output increases, the output can be stabilized by reducing Iop to compensate for the increase in the harmonic output.
【００７１】以上のように、本実施の形態２において
は、３電極ＬＤを用いてその発振波長を光波長変換素子
の位相整合波長スペクトルの傾斜部に固定することによ
り、光波長変換素子で波長変換された高調波の出力を所
望の値に設定することが可能となった。また、温度変化
および結合効率変化による高調波の出力変動を抑えるこ
とが可能となり、０℃〜７０℃で出力変動のない高調波
出力が得られた。これにより、ペルチエ素子を必要とし
ないＳＨＧ光源が実現され、省電力化および小型化を図
ることが可能となった。さらには、温度変化に対する位
相整合波長の変化に対しても高調波出力の安定化を実現
することが可能となった。このことにより環境変化に対
してのＳＨＧ光源の信頼性を向上することができる。As described above, in the second embodiment, by using the three-electrode LD and fixing the oscillation wavelength thereof to the slope of the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element, the wavelength of the optical wavelength conversion element is reduced. It has become possible to set the output of the converted harmonic to a desired value. In addition, it was possible to suppress the output fluctuation of the harmonic due to the temperature change and the coupling efficiency change, and it was possible to obtain a harmonic output with no output fluctuation at 0 ° C. to 70 ° C. As a result, an SHG light source that does not require a Peltier element is realized, and power saving and miniaturization can be achieved. Furthermore, it has become possible to stabilize the harmonic output even when the phase matching wavelength changes due to a temperature change. As a result, the reliability of the SHG light source against environmental changes can be improved.
【００７２】[0072]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
活性領域およびＤＢＲ領域を備えた半導体レーザ（ＤＢ
Ｒ−ＬＤ）と、非線形光学結晶からなる光波長変換素子
を具備したコヒーレント光源（ＳＨＧ光源）において、
まず、ＤＢＲ領域への注入電流量を変化させて半導体レ
ーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）の発振波長を光波長変換素子の位
相整合波長スペクトル内に固定し、次に、活性領域への
注入電流量を変化させて半導体レーザの発振波長を光波
長変換素子の位相整合波長スペクトル内の傾斜部に固定
する。これにより、高調波出力を所望の値に固定するこ
とが可能となる。As described in detail above, according to the present invention,
Semiconductor laser having active region and DBR region (DB
R-LD) and a coherent light source (SHG light source) including a light wavelength conversion element made of a nonlinear optical crystal,
First, the oscillation wavelength of the semiconductor laser (DBR-LD) is fixed within the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element by changing the amount of injection current into the DBR region, and then the amount of injection current into the active region is changed. As a result, the oscillation wavelength of the semiconductor laser is fixed to the slope in the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element. This makes it possible to fix the harmonic output to a desired value.
【００７３】さらに、高調波出力をモニターして、環境
温度の変化や光の結合効率に変化が生じて高調波出力に
変動が生じた場合に、ＤＢＲ−ＬＤの活性領域への電流
注入量を変化させる。これにより、環境変化に対する発
振波長や基本波出力、または光の結合効率の変化による
高調波出力の変動を補償して、高調波出力を安定化する
ことが可能となる。ペルチエ素子を用いることなく環境
変化に対する高調波出力の安定化を図ることができるの
で、コヒーレント光源の省電力化および小型化を実現す
ることができる。Further, the harmonic output is monitored, and when a change occurs in the harmonic output due to a change in environmental temperature or a change in light coupling efficiency, the amount of current injected into the active region of the DBR-LD is determined. Change. This makes it possible to compensate for fluctuations in the harmonic output due to changes in the oscillation wavelength, fundamental wave output, or light coupling efficiency with respect to environmental changes, and to stabilize the harmonic output. Since harmonic output can be stabilized against environmental changes without using a Peltier element, power saving and miniaturization of the coherent light source can be realized.
【００７４】上記ＤＢＲ領域への注入電流量Ｉｄｂｒを
モードホップしたところで固定することにより、コヒー
レント光源の出力をさらに安定化することができる。The output of the coherent light source can be further stabilized by fixing the amount of current Idbr injected into the DBR region at the time of mode hop.
【００７５】また、本発明によれば、活性領域、ＤＢＲ
領域および位相領域を備えた半導体レーザ（３電極Ｌ
Ｄ）と、非線形光学結晶からなる光波長変換素子を具備
したコヒーレント光源（ＳＨＧ光源）において、ＤＢＲ
領域および位相領域への注入電流量を変化させて半導体
レーザ（３電極ＬＤ）の発振波長を光波長変換素子の位
相整合波長スペクトルの傾斜部に固定する。これによ
り、高調波出力を所望の値に固定することが可能とな
る。According to the present invention, the active region, the DBR
Semiconductor laser having three regions and a phase region (three-electrode L
D) and a coherent light source (SHG light source) provided with a light wavelength conversion element made of a nonlinear optical crystal.
The oscillation wavelength of the semiconductor laser (three-electrode LD) is fixed to the slope of the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element by changing the amount of current injected into the region and the phase region. This makes it possible to fix the harmonic output to a desired value.
【００７６】さらに、高調波出力をモニターして、環境
温度の変化や光の結合効率に変化が生じて高調波出力に
変動が生じた場合に、３電極ＬＤのＤＢＲ領域と位相領
域への電流注入量を変化させる。または、３電極ＬＤの
活性領域への電流注入量を変化させる。これにより、環
境変化に対する発振波長や基本波出力の変化、または光
の結合効率の変化による高調波出力の変動を補償して、
高調波出力を安定化することが可能となる。ペルチエ素
子を用いることなく環境変化に対する高調波出力の安定
化を図ることができるので、コヒーレント光源の省電力
化および小型化を実現することができる。Further, the output of the harmonic is monitored, and if the output of the harmonic changes due to a change in environmental temperature or a change in the coupling efficiency of light, the current flowing to the DBR region and the phase region of the three-electrode LD is changed. Vary the injection volume. Alternatively, the amount of current injection into the active region of the three-electrode LD is changed. This compensates for changes in the output of the harmonics due to changes in the oscillation wavelength and fundamental wave output due to environmental changes, or changes in the light coupling efficiency.
Harmonic output can be stabilized. Since harmonic output can be stabilized against environmental changes without using a Peltier element, power saving and miniaturization of the coherent light source can be realized.
【００７７】この場合、位相整合波長スペクトル内の傾
斜部が、位相整合波長スペクトルにおいて、ピーク波長
より低波長側の傾斜部を用いれば、さらに消費電力を小
さくすることができる。In this case, if the slope in the phase matching wavelength spectrum uses a slope lower than the peak wavelength in the phase matching wavelength spectrum, the power consumption can be further reduced.
【図１】実施の形態１におけるＤＢＲ−ＬＤを用いたＳ
ＨＧ光源の出力安定化装置の概略構成を示すブロック図
である。FIG. 1 shows S using a DBR-LD according to the first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an output stabilizing device for an HG light source.
【図２】半導体レーザのＩｏｐ−出力特性を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing an Iop-output characteristic of a semiconductor laser.
【図３】ＤＢＲ−ＬＤにおいてＩｏｐを変化させたとき
の発振波長特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an oscillation wavelength characteristic when Iop is changed in a DBR-LD.
【図４】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ光
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a control method for obtaining a desired harmonic output value in the SHG light source according to the first embodiment using the DBR-LD. (A) is a diagram for explaining an operation for fixing the oscillation wavelength of the DBR-LD within the phase matching wavelength spectrum by changing Idbr,
(B) is a diagram showing Iop-harmonic output characteristics of an SHG light source using a DBR-LD.
【図５】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ光
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a control method for obtaining a desired harmonic output value in the SHG light source according to the first embodiment using the DBR-LD. (A) is a diagram for explaining an operation for fixing the oscillation wavelength of the DBR-LD within the phase matching wavelength spectrum by changing Idbr,
(B) is a diagram showing Iop-harmonic output characteristics of an SHG light source using a DBR-LD.
【図６】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ光
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a control method for obtaining a desired harmonic output value in the SHG light source according to the first embodiment using the DBR-LD. (A) is a diagram for explaining an operation for fixing the oscillation wavelength of the DBR-LD within the phase matching wavelength spectrum by changing Idbr,
(B) is a diagram showing Iop-harmonic output characteristics of an SHG light source using a DBR-LD.
【図７】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ光
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a control method for obtaining a desired harmonic output value in the SHG light source according to the first embodiment using the DBR-LD. (A) is a diagram for explaining an operation for fixing the oscillation wavelength of the DBR-LD within the phase matching wavelength spectrum by changing Idbr,
(B) is a diagram showing Iop-harmonic output characteristics of an SHG light source using a DBR-LD.
【図８】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ光
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。（ａ）はＩｄｂｒを変化さ
せて位相整合波長スペクトル内にＤＢＲ−ＬＤの発振波
長を固定するための動作を説明するための図であり、
（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源のＩｏｐ−高
調波出力特性を示す図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a control method for obtaining a desired harmonic output value in the SHG light source according to the first embodiment using the DBR-LD. (A) is a diagram for explaining an operation for fixing the oscillation wavelength of the DBR-LD within the phase matching wavelength spectrum by changing Idbr,
(B) is a diagram showing Iop-harmonic output characteristics of an SHG light source using a DBR-LD.
【図９】ＤＢＲ−ＬＤにおいてＩｄｂｒを変化させたと
きの発振波長特性を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing oscillation wavelength characteristics when Idbr is changed in a DBR-LD.
【図１０】光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内
の傾斜部を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an inclined portion in a phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element.
【図１１】光波長変換素子の位相整合波長スペクトル内
の傾斜部を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an inclined portion in a phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element.
【図１２】ＤＢＲ−ＬＤの温度に対する出力特性を示す
図である。FIG. 12 is a diagram showing output characteristics with respect to temperature of a DBR-LD.
【図１３】温度変化による光波長変換素子の位相整合波
長の変化を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a change in a phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element due to a temperature change.
【図１４】光導波路への入力基本波と高調波出力の関係
を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a fundamental wave input to an optical waveguide and a harmonic output.
【図１５】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ
光源において、高調波出力を安定化させる制御方法を説
明するための図である。FIG. 15 shows an SHG according to the first embodiment using a DBR-LD.
FIG. 4 is a diagram for explaining a control method for stabilizing a harmonic output in a light source.
【図１６】ＤＢＲ−ＬＤを用いた実施の形態１のＳＨＧ
光源において、高調波出力を安定化させる制御方法を説
明するための図である。FIG. 16 shows an SHG according to the first embodiment using a DBR-LD.
FIG. 4 is a diagram for explaining a control method for stabilizing a harmonic output in a light source.
【図１７】実施の形態１におけるＤＢＲ−ＬＤを用いた
ＳＨＧ光源について、環境温度変化に対して安定化され
た出力を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an output stabilized with respect to a change in environmental temperature for the SHG light source using the DBR-LD according to the first embodiment.
【図１８】実施の形態２における３電極ＬＤを用いたＳ
ＨＧ光源の出力安定化装置の概略構成を示すブロック図
である。FIG. 18 is a graph showing the relationship between S using the three-electrode LD in the second embodiment
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an output stabilizing device for an HG light source.
【図１９】３電極ＬＤにおいてＩｄｂｒとＩｐｈａｓｅ
の比率を一定にしてＩｄｂｒを変化させたときの発振波
長特性を示す図である。FIG. 19 shows Idbr and Iphase in a three-electrode LD.
FIG. 7 is a diagram showing oscillation wavelength characteristics when Idbr is changed while keeping the ratio of Idbr.
【図２０】３電極ＬＤを用いた実施の形態２のＳＨＧ光
源において、所望の高調波出力値を得るための制御方法
を説明するための図である。FIG. 20 is a diagram for explaining a control method for obtaining a desired harmonic output value in the SHG light source according to the second embodiment using the three-electrode LD.
【図２１】３電極ＬＤを用いた実施の形態２のＳＨＧ光
源において、高調波出力を安定化させる制御方法を説明
するための図である。FIG. 21 is a diagram for explaining a control method for stabilizing a harmonic output in the SHG light source according to the second embodiment using the three-electrode LD.
【図２２】３電極ＬＤを用いた実施の形態２のＳＨＧ光
源において、高調波出力を安定化させる制御方法を説明
するための図である。FIG. 22 is a diagram for explaining a control method for stabilizing a harmonic output in the SHG light source according to the second embodiment using the three-electrode LD.
【図２３】（ａ）はＤＢＲ−ＬＤの発振波長のモードホ
ップ間隔と光波長変換素子の位相整合波長スペクトルを
示す図であり、（ｂ）はＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光
源の出力特性を示す図である。23A is a diagram showing a mode hop interval of an oscillation wavelength of a DBR-LD and a phase matching wavelength spectrum of an optical wavelength conversion element, and FIG. 23B is a diagram showing output characteristics of an SHG light source using a DBR-LD. FIG.
【図２４】従来のＤＢＲ−ＬＤを用いたＳＨＧ光源の出
力安定化装置の構成を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a configuration of a conventional output stabilizing device for an SHG light source using a DBR-LD.
１ 半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ） ２、１５ 活性領域 ３、１７ ＤＢＲ領域 ４、７、１８、２１、４３ コリメートレンズ ５、１９、４４ フォーカスレンズ ６、２０ 光波長変換素子 ８、２２ 波長選択フィルター ９、２３ フォトディテクター １０、２４ 制御部 １１、２５ マイクロコンピュータ １２、２６ ＤＢＲ駆動回路 １３、２８ レーザ駆動回路 １４ 半導体レーザ（３電極ＬＤ） １６ 位相領域 ２７ 位相部駆動回路 ４２ 半導体レーザ ４５ ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3基板 ４６ 光導波路 ４７ 分極反転領域DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser (DBR-LD) 2, 15 Active area 3, 17 DBR area 4, 7, 18, 21, 43 Collimating lens 5, 19, 44 Focus lens 6, 20 Optical wavelength conversion element 8, 22 Wavelength selection filter 9 , 23 Photodetector 10, 24 Control unit 11, 25 Microcomputer 12, 26 DBR drive circuit 13, 28 Laser drive circuit 14 Semiconductor laser (three-electrode LD) 16 Phase region 27 Phase unit drive circuit 42 Semiconductor laser 45 MgO: LiNbO 3 Substrate 46 optical waveguide 47 domain-inverted region
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水内 公典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山本 和久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 石橋 広通 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2K002 AB12 EB15 GA04 HA20 5F073 AA65 AB21 EA15 GA03 GA12 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Kiminori Mizuuchi 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Hirodori Ishibashi 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture F-term (reference) 2K002 AB12 EB15 GA04 HA20 5F073 AA65 AB21 EA15 GA03 GA12
Claims (14)
備えた半導体レーザと、非線形光学結晶からなる光波長
変換素子とを具備したコヒーレント光源において、 該分布ブラッグ反射領域への注入電流量を変化させて該
半導体レーザの発振波長を該光波長変換素子の位相整合
波長スペクトル内に固定した後、該活性領域への注入電
流量を変化させて該半導体レーザの発振波長を該光波長
変換素子の位相整合波長スペクトル内の傾斜部に固定す
ることによって高調波出力を所望の値に固定することを
特徴とするコヒーレント光源の制御方法。1. A coherent light source comprising: a semiconductor laser having an active region and a distributed Bragg reflection region; and a light wavelength conversion element made of a nonlinear optical crystal, wherein the amount of current injected into the distributed Bragg reflection region is changed. After fixing the oscillation wavelength of the semiconductor laser within the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element, the amount of current injected into the active region is changed to adjust the oscillation wavelength of the semiconductor laser to the phase matching of the optical wavelength conversion element. A method of controlling a coherent light source, comprising: fixing a harmonic output to a desired value by fixing the output to a slope in a wavelength spectrum.
が、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力が
ピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分
であることを特徴とする請求項１に記載のコヒーレント
光源の制御方法。2. The phase-matched wavelength spectrum according to claim 2, wherein the inclined portion in the phase-matched wavelength spectrum is a portion where the harmonic output is 10% or more and 95% or less of the peak output. Item 2. The method for controlling a coherent light source according to Item 1.
力が変動した場合に前記半導体レーザの活性領域への電
流注入量を変化させることによって高調波出力を安定化
することを特徴とする請求項１に記載のコヒーレント光
源の制御方法。3. The method according to claim 1, wherein the harmonic output is monitored, and when the harmonic output fluctuates, the current output to the active region of the semiconductor laser is changed to stabilize the harmonic output. The method for controlling a coherent light source according to claim 1.
が、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力が
ピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部分
であることを特徴とする請求項３に記載のコヒーレント
光源の制御方法。4. The phase-matched wavelength spectrum according to claim 4, wherein the inclined portion in the phase-matched wavelength spectrum is a portion where the harmonic output is 15% or more and 85% or less of the peak output. Item 4. A method for controlling a coherent light source according to item 3.
量を、前記半導体レーザの発振波長がモードホップした
ところで固定することを特徴とする請求項１乃至請求項
４のいずれかに記載のコヒーレント光源の制御方法。5. The coherent light source according to claim 1, wherein the amount of current injected into the distributed Bragg reflection region is fixed when the oscillation wavelength of the semiconductor laser is mode-hopped. Control method.
備えた半導体レーザと、非線形光学結晶からなる光波長
変換素子とを具備したコヒーレント光源であって、 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のコヒーレント
光源の制御方法により制御されることを特徴とするコヒ
ーレント光源。6. A coherent light source comprising: a semiconductor laser having an active region and a distributed Bragg reflection region; and a light wavelength conversion device made of a nonlinear optical crystal. A coherent light source controlled by the coherent light source control method.
位相領域を備えた半導体レーザと、非線形光学結晶から
なる光波長変換素子とを具備したコヒーレント光源にお
いて、 該分布ブラッグ反射領域および位相領域への注入電流量
を変化させて該半導体レーザの発振波長を該光波長変換
素子の位相整合波長スペクトルの傾斜部に固定すること
によって高調波出力を所望の値に固定することを特徴と
するコヒーレント光源の制御方法。7. A coherent light source including a semiconductor laser having an active region, a distributed Bragg reflection region, and a phase region, and an optical wavelength conversion element made of a nonlinear optical crystal, wherein the light is injected into the distributed Bragg reflection region and the phase region. Controlling the coherent light source by fixing the harmonic output to a desired value by changing the amount of current and fixing the oscillation wavelength of the semiconductor laser to the slope of the phase matching wavelength spectrum of the optical wavelength conversion element. Method.
が、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力が
ピーク出力の１０％以上、かつ、９５％以下となる部分
であることを特徴とする請求項７に記載のコヒーレント
光源の制御方法。8. The phase-matched wavelength spectrum, wherein the slope portion is a portion in the phase-matched wavelength spectrum where the harmonic output is 10% or more and 95% or less of the peak output. Item 8. A method for controlling a coherent light source according to Item 7.
力が変動した場合に前記半導体レーザの分布ブラッグ反
射領域と位相領域への電流注入量を変化させることによ
って高調波出力を安定化することを特徴とする請求項７
に記載のコヒーレント光源の制御方法。9. The harmonic output is monitored, and when the harmonic output fluctuates, the current output to the distributed Bragg reflection region and the phase region of the semiconductor laser is changed to stabilize the harmonic output. 8. The method according to claim 7, wherein
3. The method for controlling a coherent light source according to 1.
出力が変動した場合に前記半導体レーザの活性領域への
電流注入量を変化させることによって高調波出力を安定
化することを特徴とする請求項７に記載のコヒーレント
光源の制御方法。10. The harmonic output is monitored, and when the harmonic output fluctuates, the current output to the active region of the semiconductor laser is changed to stabilize the harmonic output. A method for controlling a coherent light source according to claim 7.
部が、該位相整合波長スペクトルにおいて、高調波出力
がピーク出力の１５％以上、かつ、８５％以下となる部
分であることを特徴とする請求項９または請求項１０に
記載のコヒーレント光源の制御方法。11. The phase matching wavelength spectrum, wherein the inclined portion is a portion in the phase matching wavelength spectrum where the harmonic output is 15% or more and 85% or less of the peak output. The method for controlling a coherent light source according to claim 9 or 10.
部が、該位相整合波長スペクトルにおいて、ピーク波長
より低波長側の部分であることを特徴とする請求項７乃
至請求項１１のいずれかに記載のコヒーレント光源の制
御方法。12. The phase matching wavelength spectrum according to claim 7, wherein the inclined portion in the phase matching wavelength spectrum is a portion on the lower wavelength side than the peak wavelength in the phase matching wavelength spectrum. Coherent light source control method.
領域と位相領域への電流注入量が一定比であることを特
徴とする請求項７乃至請求項１２のいずれかに記載のコ
ヒーレント光源の制御方法。13. The method of controlling a coherent light source according to claim 7, wherein a current injection amount into said distributed Bragg reflection region and said phase region of said semiconductor laser is a constant ratio.
び位相領域を備えた半導体レーザと、非線形光学結晶か
らなる光波長変換素子とを具備したコヒーレント光源で
あって、 請求項７乃至請求項１３のいずれかに記載のコヒーレン
ト光源の制御方法により制御されることを特徴とするコ
ヒーレント光源。14. A coherent light source comprising: a semiconductor laser having an active region, a distributed Bragg reflection region, and a phase region; and a light wavelength conversion element made of a nonlinear optical crystal. A coherent light source controlled by the method for controlling a coherent light source according to any one of the above.
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