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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