JP3366160B2 - Harmonic output stabilization method and short wavelength laser light source using the same - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コヒ−レント光を
利用する光情報処理分野や光応用計測制御分野にて使用
される高調波出力安定化方法、及びそれを利用した短波
長レーザ光源に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a harmonic output stabilizing method used in the field of optical information processing using coherent light and the field of optical measurement control, and a short wavelength laser light source using the same. .

【０００２】[0002]

【従来の技術】光情報処理分野では、光記録用短波長レ
ーザ光源は数ｍＷ以上の出力が必要である。青色レーザ
光源としては、基本波を発する半導体レーザと基本波の
高調波を発生する光波長変換素子との組み合わせが有望
である。2. Description of the Related Art In the field of optical information processing, a short wavelength laser light source for optical recording requires an output of several mW or more. As a blue laser light source, a combination of a semiconductor laser emitting a fundamental wave and an optical wavelength conversion element generating a harmonic of the fundamental wave is promising.

【０００３】図２２は、青色光を発生する従来の短波長
レーザ光源５０００の構成を示す断面図である。半導体
レーザ１２１から出た基本波Ｐ１は、コリメータレンズ
１２４で平行化された後に、フォーカスレンズ１２５に
よって、光波長変換素子１２２の内部に形成された光導
波路１０２に集光される。光導波路１０２の内部で基本
波Ｐ１は高調波Ｐ２に変換されて、外部に取り出され
る。なお、短波長レーザ光源５０００の各構成要素は、
Ａｌでできた基材１２０の上に搭載されている。また、
光波長変換素子１２２は、その光導波路１０２が形成さ
れている面を下に向けて石英板１２３の上に配置されて
いる。FIG. 22 is a sectional view showing the structure of a conventional short wavelength laser light source 5000 which emits blue light. The fundamental wave P1 emitted from the semiconductor laser 121 is collimated by the collimator lens 124 and then focused by the focus lens 125 on the optical waveguide 102 formed inside the optical wavelength conversion element 122. The fundamental wave P1 is converted into a harmonic wave P2 inside the optical waveguide 102, and is taken out to the outside. In addition, each component of the short wavelength laser light source 5000 is
It is mounted on a base material 120 made of Al. Also,
The light wavelength conversion element 122 is arranged on the quartz plate 123 with the surface on which the optical waveguide 102 is formed facing downward.

【０００４】次に、従来の短波長レーザ光源５０００で
使用されている光波長変換素子１２２について、詳しく
説明する。Next, the optical wavelength conversion element 122 used in the conventional short wavelength laser light source 5000 will be described in detail.

【０００５】図２３（ａ）は、従来の光波長変換素子１
２２の斜視図であり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）の
線２３Ｂ−２３Ｂにおける断面図である。以下では、光
波長変換素子１２２の動作を、波長８７３ｎｍの基本波
に対する高調波の発生（波長４３７ｎｍ）を例にとって
説明する（Kazuhisa Yamamoto and Kiminori Mizuuchi,
"Blue light generation by frequency doubling of
a laser diode in a periodically-domain inverted Li
TaO₃ waveguide", IEEE Photonics TechnologyLetters,
Vol.4, No.5, P435-437，1992年、参照）。FIG. 23A shows a conventional optical wavelength conversion element 1.
23 is a perspective view of FIG. 22, and FIG. 23 (b) is a sectional view taken along line 23B-23B in FIG. 23 (a). The operation of the optical wavelength conversion element 122 will be described below by taking the generation of a harmonic (wavelength 437 nm) with respect to the fundamental wave of wavelength 873 nm as an example (Kazuhisa Yamamoto and Kiminori Mizuuchi,
"Blue light generation by frequency doubling of
a laser diode in a periodically-domain inverted Li
TaO ₃ waveguide ", IEEE Photonics Technology Letters,
Vol.4, No.5, P435-437, 1992, see).

【０００６】図２３（ａ）及び（ｂ）に示されるよう
に、光波長変換素子１２２では、ＬｉＴａＯ₃基板１０
１に光導波路１０２が形成され、さらに光導波路１０２
には周期的に分極の反転した層（分極反転領域）１０３
が形成されている。基本波Ｐ１と発生する高調波Ｐ２と
の伝搬定数の不整合を、分極反転領域１０３と非分極反
転領域１０４の周期構造で補償する。これによって、基
本波Ｐ１は高効率で高調波Ｐ２に変換されて、出射され
る。なお、図２３（ｂ）の矢印は、各領域における分極
の方向を示している。As shown in FIGS. 23A and 23B, in the optical wavelength conversion element 122, the LiTaO ₃ substrate 10 is used.
1, the optical waveguide 102 is formed, and the optical waveguide 102
Is a layer 103 in which the polarization is periodically inverted (polarization inversion region) 103.
Are formed. The mismatch of the propagation constant between the fundamental wave P1 and the generated harmonic wave P2 is compensated by the periodic structure of the domain inversion region 103 and the non-domain inversion region 104. As a result, the fundamental wave P1 is converted into the harmonic wave P2 with high efficiency and is emitted. The arrow in FIG. 23 (b) indicates the direction of polarization in each region.

【０００７】次に、図２４（ａ）及び（ｂ）を用いて、
光波長変換素子１２２における高調波の増幅の原理を説
明する。Next, referring to FIGS. 24 (a) and 24 (b),
The principle of harmonic amplification in the light wavelength conversion element 122 will be described.

【０００８】図２４（ａ）は、非分極反転素子１３１及
び分極反転素子１３２の内部構成、すなわち分極の方向
を、模式的に示している。なお、図２４（ａ）の矢印
は、各領域における分極の方向を示している。FIG. 24 (a) schematically shows the internal structure of the non-polarization inversion element 131 and the polarization inversion element 132, that is, the direction of polarization. The arrow in FIG. 24A indicates the direction of polarization in each region.

【０００９】分極反転していない非分極反転素子１３１
では、分極反転領域は形成されておらず、分極の方向は
一方向に揃っている。この非分極反転素子１３１を基本
波が進行する際にも、基本波の一部は高調波に変換され
る。しかし、非分極反転素子１３１の構成では、光導波
路の進行方向に対して、高調波出力１３１ａは図２４
（ｂ）に示すように増減を繰り返しているだけである。Non-polarization inversion element 131 which is not polarization-inverted
In, the polarization inversion region is not formed, and the polarization directions are aligned in one direction. Even when the fundamental wave travels through the non-polarization inverting element 131, a part of the fundamental wave is converted into a harmonic wave. However, in the configuration of the non-polarization inversion element 131, the harmonic output 131a is shown in FIG.
The increase and decrease are only repeated as shown in (b).

【００１０】これに対して、周期的に分極が反転してい
る１次周期の分極反転波長変換素子１３２では、高調波
出力１３２ａは、図２４（ｂ）に示されるように光導波
路の長さＬの２乗に比例して増大する。ただし、分極反
転構造において、入射する基本波Ｐ１に対して高調波Ｐ
２の出力が得られるのは、擬似位相整合が成立するとき
だけである。擬似位相整合は、分極反転領域の周期Λ１
がλ／（２（Ｎ2ω−Ｎω））に一致するときに限って
成立する。ここで、Ｎωは基本波（波長λ）の実効屈折
率、Ｎ2ωは高調波（波長λ／２）の実効屈折率であ
る。On the other hand, in the domain-inverted wavelength conversion element 132 of the first-order period in which the polarization is periodically inverted, the harmonic output 132a has the length of the optical waveguide as shown in FIG. 24 (b). It increases in proportion to the square of L. However, in the polarization inversion structure, the harmonic wave P
The output of 2 is obtained only when the quasi phase matching is established. The quasi-phase matching is based on the period Λ1 of the domain inversion region.
Holds only when λ / (2 (N2ω-Nω)). Here, Nω is the effective refractive index of the fundamental wave (wavelength λ), and N2ω is the effective refractive index of the harmonic wave (wavelength λ / 2).

【００１１】このような、分極反転構造を基本構成要素
としている従来の光波長変換素子５０００の製造方法に
ついて説明する。A method of manufacturing the conventional light wavelength conversion element 5000 having such a polarization inversion structure as a basic constituent element will be described.

【００１２】まず、非線形光学結晶であるＬｉＴａＯ₃
基板１０１の上に、蒸着とフォトリソグラフィとによっ
て、幅数μｍの周期のＴａ膜のパターンを形成する。次
に、温度２６０℃でＴａパターンに対してプロトン交換
処理を行った後に、５５０℃程度の温度で熱処理を行
い、ＬｉＴａＯ₃基板１０１に対して分極が反対向きに
反転している分極反転領域１０３を形成する。次に、Ｔ
ａ膜によるスリットを再び形成した後に、温度２６０℃
に設定したピロ燐酸の中で１２分間の熱処理を行い、さ
らにその後に温度４２０℃で１分間のアニール処理を行
う。これによって、光導波路１０２を形成する。First, LiTaO ₃ which is a nonlinear optical crystal is used.
On the substrate 101, a Ta film pattern with a width of several μm is formed by vapor deposition and photolithography. Next, the Ta pattern is subjected to a proton exchange treatment at a temperature of 260 ° C., and then a heat treatment is performed at a temperature of about 550 ° C., and the polarization inversion region 103 in which the polarization is inverted in the opposite direction with respect to the LiTaO ₃ substrate 101. To form. Then T
After re-forming the slit by a film, the temperature is 260 ° C.
Heat treatment is carried out for 12 minutes in pyrophosphoric acid set to 1, and thereafter annealing treatment is carried out at a temperature of 420 ° C. for 1 minute. Thereby, the optical waveguide 102 is formed.

【００１３】上記のようにして作製される光波長変換素
子１２２で、光導波路１０２の長さを１０ｍｍとすれ
ば、波長８７３ｎｍの基本波Ｐ１に対して、基本波Ｐ１
のパワーが３７ｍＷであるときに、１．１ｍＷのパワー
を有する高調波Ｐ２が出射される。In the optical wavelength conversion element 122 manufactured as described above, if the length of the optical waveguide 102 is 10 mm, the fundamental wave P1 is different from the fundamental wave P1 having a wavelength of 873 nm.
When the power of P is 37 mW, the harmonic P2 having the power of 1.1 mW is emitted.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかし、光波長変換素
子１２２の基本波波長に対する許容幅は、一般に０．１
ｎｍと狭い。そのために、半導体レーザのモードホップ
や出射光の波長の広がりを許容できない。However, the permissible width of the optical wavelength conversion element 122 with respect to the fundamental wavelength is generally 0.1.
nm is narrow. Therefore, the mode hop of the semiconductor laser and the spread of the wavelength of emitted light cannot be allowed.

【００１５】例えば、上記のような分極反転領域を基本
とした従来の波長変換素子１２２では、素子長が１０ｍ
ｍのときの基本波レーザ光の波長変動に対する許容度は
非常に狭く、典型的には半値幅で０．１ｎｍ程度しかな
い。また、温度に対する許容幅も、典型的には３℃と狭
い。そのため、光波長変換素子と半導体レーザとを組み
合わせた場合に、半導体レーザの出力が温度変化によっ
て影響を受けて、出力光に波長変動が生じると、高調波
への変換が行われなくなるか、または変換されて出射さ
れる高調波の出力が大きく変動するといった問題があ
る。For example, in the conventional wavelength conversion element 122 based on the domain inversion region as described above, the element length is 10 m.
The tolerance for the wavelength variation of the fundamental wave laser light at m is very narrow, and typically, the full width at half maximum is only about 0.1 nm. Also, the allowable range with respect to temperature is typically as narrow as 3 ° C. Therefore, when the optical wavelength conversion element and the semiconductor laser are combined, if the output of the semiconductor laser is affected by the temperature change and the wavelength of the output light fluctuates, conversion to higher harmonics is not performed, or There is a problem that the output of the higher harmonic wave that is converted and emitted changes greatly.

【００１６】これらの問題点について、以下に説明す
る。These problems will be described below.

【００１７】典型的には、半導体レーザの波長が０．０
５ｎｍずれただけで、得られる高調波出力は、所期の値
の半分になる。半導体レーザの波長変化に対する許容度
は、このように小さい。例えば、半導体レーザの動作時
の周囲温度が２０℃から２１℃に１℃だけ温度変化する
と、半導体レーザの縦モードはひとつずれて、発振波長
が８２０．０ｎｍから８２０．２ｎｍに変化する。この
ため、高調波出力はゼロになる。The wavelength of the semiconductor laser is typically 0.0
Even with a 5 nm offset, the resulting harmonic output is half the expected value. The tolerance for the wavelength change of the semiconductor laser is thus small. For example, when the ambient temperature during operation of the semiconductor laser changes by 1 ° C. from 20 ° C. to 21 ° C., the longitudinal mode of the semiconductor laser shifts by one and the oscillation wavelength changes from 820.0 nm to 820.2 nm. Therefore, the harmonic output becomes zero.

【００１８】一方、光波長変換素子１２２の温度変化に
対する許容幅に関しても、環境温度が変化すると、たと
え半導体レーザの発振波長が安定していても、高調波出
力は得られなくなる。また、モードホップがたびたび起
こるとノイズの原因となり、光ディスクの読み取り等で
は問題となる。On the other hand, regarding the permissible range of the optical wavelength conversion element 122 with respect to the temperature change, when the environmental temperature changes, a harmonic output cannot be obtained even if the oscillation wavelength of the semiconductor laser is stable. Further, frequent occurrence of mode hop causes noise, which is a problem in reading an optical disk.

【００１９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、環境温度に左右されな
い、すなわち環境温度が変わっても安定した高調波出力
が得られる高調波出力安定化方法、およびそれを利用し
た短波長レーザ光源を提供することにある。The present invention has been made to solve the above problems, and its object is to stabilize the harmonic output, which is not affected by the environmental temperature, that is, a stable harmonic output can be obtained even when the environmental temperature changes. A method and a short-wavelength laser light source using the method.

【００２０】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明のある局面によれ
ば、高調波出力安定方法が、波長可変部を有する分布ブ
ラッグ反射型半導体レーザから出射された基本波を光波
長変換素子の中で高調波へと変換する工程と、該分布ブ
ラッグ反射型半導体レーザの該波長可変部の印加電流を
制御して、該分布ブラッグ反射型半導体レーザの発振波
長を変え、それによって、該高調波のピークに該発振波
長を合わせる工程と、を包含しており、それによって上
記目的が達成される。According to one aspect of the present invention, there is provided a method of stabilizing a harmonic output in which a fundamental wave emitted from a distributed Bragg reflection type semiconductor laser having a wavelength tunable portion is included in an optical wavelength conversion element. A step of converting into a harmonic, and controlling an applied current of the wavelength variable portion of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser to change the oscillation wavelength of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser, whereby the peak of the harmonic. And the step of adjusting the oscillation wavelength to achieve the above object.

【００２１】本発明の他の局面によれば、高調波出力安
定方法が、半導体レーザから出射された基本波を光波長
変換素子の中で高調波へと変換する工程と、該半導体レ
ーザに対して光フィードバックを適用して、該半導体レ
ーザの発振波長を所定の値に設定する工程と、該半導体
レーザの駆動電流を制御して該発振波長を変え、それに
よって、該高調波のピーク出力に該発振波長を合わせる
工程と、を包含しており、それによって上記目的が達成
される。According to another aspect of the present invention, a method of stabilizing a harmonic output includes a step of converting a fundamental wave emitted from a semiconductor laser into a harmonic in an optical wavelength conversion element, and Optical feedback is applied to set the oscillation wavelength of the semiconductor laser to a predetermined value, and the oscillation wavelength is changed by controlling the driving current of the semiconductor laser, thereby changing the peak output of the harmonic. The step of adjusting the oscillation wavelength is included, whereby the above object is achieved.

【００２２】本発明のさらに他の局面によれば、高調波
出力安定方法が、第１の波長可変手段および第２の波長
可変手段を有する分布ブラッグ反射型半導体レーザから
出射された基本波を光波長変換素子で高調波へと変換す
る工程と、該第１の波長可変手段で該分布ブラッグ反射
型半導体レーザの発振波長を粗調整し、該第２の波長可
変手段で該発振波長を微調整して、それによって、該高
調波のピークに該発振波長を合わせる工程と、を包含し
ており、そのことによって上記目的が達成される。According to still another aspect of the present invention, a harmonic output stabilizing method uses a fundamental wave emitted from a distributed Bragg reflection type semiconductor laser having a first wavelength tunable means and a second wavelength tunable means. A step of converting into a harmonic by a wavelength conversion element, a coarse adjustment of the oscillation wavelength of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser by the first wavelength varying means, and a fine adjustment of the oscillation wavelength by the second wavelength varying means. And thereby adjusting the oscillation wavelength to the peak of the higher harmonic, thereby achieving the above object.

【００２３】本発明のさらに他の局面によれば、高調波
出力安定方法が、波長可変部を有する分布ブラッグ反射
型半導体レーザから出射された基本波を光波長変換素子
で高調波へと変換する工程と、該高調波出力を差動検出
し、検出結果を用いて該分布ブラッグ反射型半導体レー
ザの該波長可変部の印加電流を制御して該分布ブラッグ
反射型半導体レーザの発振波長を変え、それによって、
該高調波のピークに該発振波長を合わせる工程と、を包
含しており、そのことによって上記目的が達成される。According to still another aspect of the present invention, a harmonic output stabilizing method converts a fundamental wave emitted from a distributed Bragg reflection type semiconductor laser having a wavelength tunable portion into a harmonic by an optical wavelength conversion element. Step, differential detection of the harmonic output, using the detection result to control the applied current to the wavelength variable portion of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser to change the oscillation wavelength of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser, Thereby,
The step of adjusting the oscillation wavelength to the peak of the harmonic is included, whereby the above object is achieved.

【００２４】本発明のさらに他の局面によれば、高調波
出力安定化方法が、波長ロックされた半導体レーザから
出射された基本波を、該半導体レーザの発振縦モード間
隔に対して広い許容波長半値幅を有する光波長変換素子
の中で高調波へと変換する工程と、該半導体レーザの印
加電流を制御して、該半導体レーザの発振波長を変え、
それによって、該高調波のピーク出力に該発振波長を合
わせる工程と、を包含しており、そのことによって上記
目的が達成される。According to still another aspect of the present invention, a method of stabilizing a harmonic output is configured so that a fundamental wave emitted from a wavelength-locked semiconductor laser has a wide allowable wavelength with respect to an oscillation longitudinal mode interval of the semiconductor laser. Changing the oscillation wavelength of the semiconductor laser by controlling the applied current of the semiconductor laser in a step of converting into a harmonic in an optical wavelength conversion element having a full width at half maximum,
Thereby, the step of adjusting the oscillation wavelength to the peak output of the harmonic is included, whereby the above object is achieved.

【００２５】ある実施形態では、前記光波長変換素子が
光導波路型である。In one embodiment, the light wavelength conversion element is an optical waveguide type.

【００２６】他の実施形態では、前記光波長変換素子が
バルク型である。In another embodiment, the light wavelength conversion element is a bulk type.

【００２７】さらに他の実施形態では、基本波出力をモ
ニタして電流を制御する。In yet another embodiment, the fundamental output is monitored to control the current.

【００２８】さらに他の実施形態では、縦モード間隔が
１ｎｍ以上となるように、前記半導体レーザのへき開面
とＤＢＲ部との間に反射体がさらに設けられている。In yet another embodiment, a reflector is further provided between the cleaved surface of the semiconductor laser and the DBR section so that the longitudinal mode interval is 1 nm or more.

【００２９】さらに他の実施形態では、前記分布ブラッ
グ反射型半導体レーザにおいて、前記波長可変部或いは
前記第１の波長可変手段が、前記光波長変換素子から遠
い側に配置されている。In still another embodiment, in the distributed Bragg reflection type semiconductor laser, the wavelength tunable portion or the first wavelength tunable means is arranged on the side far from the optical wavelength conversion element.

【００３０】さらに他の実施形態では、前記分布ブラッ
グ反射型半導体レーザ或いは前記半導体レーザ、及び前
記光波長変換素子は基材の上にマウントされており、該
半導体レーザの活性層及び該光波長変換素子の光導波路
が、それぞれ該基材から遠い側に配置されている。In still another embodiment, the distributed Bragg reflection type semiconductor laser or the semiconductor laser and the light wavelength conversion element are mounted on a substrate, and the active layer of the semiconductor laser and the light wavelength conversion device are mounted. The optical waveguides of the device are respectively arranged on the side far from the base material.

【００３１】本発明のさらに他の局面によれば、短波長
レーザ光源が、非線形光学結晶中に形成された周期状分
極反転領域を有する光波長変換素子と、分布ブラッグ反
射型半導体レーザと、を備えていて、該分布ブラッグ反
射型半導体レーザは波長可変部を有し、該分布ブラッグ
反射型半導体レーザから出射された基本波が該光波長変
換素子の中で高調波へと変換され、該分布ブラッグ反射
型半導体レーザの該波長可変部の印加電流の制御によっ
て、該分布ブラッグ反射型半導体レーザの発振波長を変
化させて該高調波のピークに該発振波長を合わせ、それ
によって一定の高調波出力が取り出され、そのことによ
って上記目的が達成される。According to still another aspect of the present invention, a short wavelength laser light source includes an optical wavelength conversion element having a periodic domain inversion region formed in a nonlinear optical crystal, and a distributed Bragg reflection type semiconductor laser. The distributed Bragg reflection type semiconductor laser has a wavelength tunable portion, and the fundamental wave emitted from the distributed Bragg reflection type semiconductor laser is converted into a harmonic wave in the optical wavelength conversion element. By controlling the applied current of the wavelength variable portion of the Bragg reflection type semiconductor laser, the oscillation wavelength of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser is changed and the oscillation wavelength is adjusted to the peak of the higher harmonic, and thereby a constant harmonic output Are taken out, whereby the above-mentioned object is achieved.

【００３２】本発明のさらに他の局面によれば、短波長
レーザ光源が、非線形光学結晶中に形成された周期状分
極反転領域を有する光波長変換素子と、分布ブラッグ反
射型半導体レーザとを備え、該分布ブラッグ反射型半導
体レーザから出射された基本波が該光波長変換素子の中
で高調波へと変換され、そのことによって上記目的が達
成される。According to still another aspect of the present invention, a short wavelength laser light source includes an optical wavelength conversion element having a periodic domain inversion region formed in a nonlinear optical crystal, and a distributed Bragg reflection type semiconductor laser. The fundamental wave emitted from the distributed Bragg reflection type semiconductor laser is converted into a higher harmonic wave in the optical wavelength conversion element, whereby the above object is achieved.

【００３３】本発明のさらに他の局面によれば、短波長
レーザ光源が、非線形光学結晶中に形成された周期状分
極反転領域を有する光波長変換素子と、半導体レーザ
と、を備え、該半導体レーザから出射された基本波が該
光波長変換素子の中で高調波へと変換され、光フィード
バックにより所定の値に設定されている該半導体レーザ
の発振波長を、該半導体レーザの駆動電流の制御によっ
て変え、それによって、該高調波のピーク出力に該発振
波長を合わせることで一定の高調波出力を取り出し、そ
のことによって上記目的が達成される。According to still another aspect of the present invention, a short wavelength laser light source includes an optical wavelength conversion element having a periodic domain-inverted region formed in a nonlinear optical crystal, and a semiconductor laser. The fundamental wave emitted from the laser is converted into a harmonic in the optical wavelength conversion element, and the oscillation wavelength of the semiconductor laser, which is set to a predetermined value by optical feedback, is controlled by the drive current of the semiconductor laser. And thereby tune the oscillation wavelength to the peak output of the harmonic to extract a constant harmonic output, thereby achieving the above objective.

【００３４】本発明のさらに他の局面によれば、短波長
レーザ光源が、非線形光学結晶中に形成された周期状分
極反転領域を有する光波長変換素子と、第１の波長可変
手段および第２の波長可変手段を有する分布ブラッグ反
射型半導体レーザと、を備え、該分布ブラッグ反射型半
導体レーザから出射された基本波が該光波長変換素子で
高調波へと変換され、該第１の波長可変手段は該分布ブ
ラッグ反射型半導体レーザの発振波長を粗調整し、該第
２の波長可変手段は該発振波長を微調整して、それによ
って、該高調波のピークに該発振波長を合わせて、一定
の高調波出力を取り出し、そのことによって上記目的が
達成される。According to still another aspect of the present invention, a short wavelength laser light source has an optical wavelength conversion element having a periodic domain inversion region formed in a non-linear optical crystal, a first wavelength variable means and a second wavelength variable means. And a distributed Bragg reflection type semiconductor laser having wavelength tunable means, the fundamental wave emitted from the distributed Bragg reflection type semiconductor laser is converted into a harmonic by the optical wavelength conversion element, and the first wavelength tunable The means coarsely adjusts the oscillation wavelength of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser, and the second wavelength tuning means finely adjusts the oscillation wavelength, thereby adjusting the oscillation wavelength to the peak of the harmonic, Taking out a constant harmonic output, the above-mentioned object is achieved thereby.

【００３５】本発明のさらに他の局面によれば、短波長
レーザ光源が、第１の波長可変手段を有する分布ブラッ
グ反射型半導体レーザと、第２の波長可変手段と非線形
光学結晶中に形成された周期状分極反転領域とを有する
光波長変換素子と、を備え、該分布ブラッグ反射型半導
体レーザから出射された基本波が該光波長変換素子で高
調波へと変換され、該第１の波長可変手段は該分布ブラ
ッグ反射型半導体レーザの発振波長を粗調整し、該第２
の波長可変手段は該光波長変換素子の位相整合波長を微
調整して、それによって、該高調波のピークを該発振波
長に合わせて、一定の高調波出力を取り出し、それによ
って上記目的が達成される。According to still another aspect of the present invention, a short wavelength laser light source is formed in a distributed Bragg reflection type semiconductor laser having a first wavelength tuning means, a second wavelength tuning means and a nonlinear optical crystal. An optical wavelength conversion element having a periodic polarization inversion region, the fundamental wave emitted from the distributed Bragg reflection type semiconductor laser is converted into a harmonic by the optical wavelength conversion element, and the first wavelength The variable means roughly adjusts the oscillation wavelength of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser,
The wavelength tunable means finely adjusts the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element, thereby matching the peak of the harmonic with the oscillation wavelength and extracting a constant harmonic output, thereby achieving the above object. To be done.

【００３６】本発明のさらに他の局面によれば、短波長
レーザ光源が、波長ロックされた半導体レーザと、該半
導体レーザの発振縦モード間隔に対して広い許容波長半
値幅を有する光波長変換素子と、を備え、該半導体レー
ザから出射された基本波が該光波長変換素子の中で高調
波へと変換され、該半導体レーザの印加電流を制御して
該半導体レーザの発振波長を変えて、該高調波のピーク
出力に該発振波長を合わせて一定の高調波出力を取り出
し、そのことによって上記目的が達成される。According to still another aspect of the present invention, the short wavelength laser light source has a wavelength-locked semiconductor laser and an optical wavelength conversion element having a wide allowable wavelength half value width with respect to the oscillation longitudinal mode interval of the semiconductor laser. And a fundamental wave emitted from the semiconductor laser is converted into a harmonic in the optical wavelength conversion element, and the applied current of the semiconductor laser is controlled to change the oscillation wavelength of the semiconductor laser, The oscillation wavelength is matched with the peak output of the higher harmonic wave to extract a constant higher harmonic wave output, thereby achieving the above object.

【００３７】本発明のさらに他の局面によれば、短波長
レーザ光源が、非線形光学結晶中に形成された周期状分
極反転領域を有する光波長変換素子と、波長可変部を有
する分布ブラッグ反射型半導体レーザと、を備え、該分
布ブラッグ反射型半導体レーザの外部に反射体をさらに
有していて、該反射体と該分布ブラッグ反射型半導体レ
ーザとの間でレーザ発振が生じ、該分布ブラッグ反射型
半導体レーザから出射された基本波が該光波長変換素子
の中で高調波へと変換され、該分布ブラッグ反射型半導
体レーザの波長可変部の印加電流を制御して該分布ブラ
ッグ反射型半導体レーザの発振波長を変え、発生する該
高調波のピークに該発振波長を合わせて、一定の高調波
出力を取り出し、そのことによって上記目的が達成され
る。According to still another aspect of the present invention, a short wavelength laser light source is a distributed Bragg reflection type having an optical wavelength conversion element having a periodic domain-inverted region formed in a nonlinear optical crystal and a wavelength variable portion. A semiconductor laser, further comprising a reflector outside the distributed Bragg reflection type semiconductor laser, wherein laser oscillation occurs between the reflector and the distributed Bragg reflection type semiconductor laser, and the distributed Bragg reflection type semiconductor laser is generated. Fundamental wave emitted from the distributed Bragg reflector semiconductor laser is converted into higher harmonics in the optical wavelength conversion element, and the applied current of the wavelength variable portion of the distributed Bragg reflector semiconductor laser is controlled to control the distributed Bragg reflector semiconductor laser. The oscillation wavelength is changed, the oscillation wavelength is adjusted to the peak of the generated harmonic, and a constant harmonic output is taken out, whereby the above object is achieved.

【００３８】本発明のさらに他の局面によれば、短波長
レーザ光源が、非線形光学結晶中に形成された少なくと
も３つ以上の周期状分極反転領域を有する光波長変換素
子と、半導体レーザと、を備え、該３つ以上の周期状分
極反転領域は、周期Λの第１の周期状分極反転領域と、
周期Λ１の第２の周期状分極反転領域と、周期Λ２の第
３の周期状分極反転領域と、を含み、周期の関係がΛ１
＜Λ＜Λ２であり、周期Λ１の第第２の周期状分極反転
領域で発生した高調波と周期Λ２の該第３の周期状分極
反転領域で発生した高調波とは、それぞれ異なる検出器
で検出され、そのことによって上記目的が達成される。According to still another aspect of the present invention, a short wavelength laser light source has an optical wavelength conversion element having at least three periodic polarization inversion regions formed in a nonlinear optical crystal, a semiconductor laser, And the three or more periodic domain-inverted regions are the first periodic domain-inverted regions of the period Λ,
A second periodic domain-inverted region having a period Λ1 and a third periodic domain-inverted region having a period Λ2 are included, and the period relationship is Λ1.
<Λ <Λ2, and the harmonics generated in the second periodic domain-inverted region of period Λ1 and the harmonics generated in the third periodic domain-inverted region of period Λ2 are detected by different detectors. Detected, which achieves the above objectives.

【００３９】ある実施形態では、前記光波長変換素子が
光導波路型である。好ましくは、前記光導波路がプロト
ン交換光導波路である。In one embodiment, the optical wavelength conversion element is an optical waveguide type. Preferably, the optical waveguide is a proton exchange optical waveguide.

【００４０】他の実施形態では、前記光波長変換素子が
バルク型である。In another embodiment, the light wavelength conversion element is a bulk type.

【００４１】さらに他の実施形態では、前記非線形光学
結晶がＬｉＮｂ_xＴａ_1-xＯ₃（０≦Ｘ≦１）基板であ
る。In yet another embodiment, the nonlinear optical crystal is a LiNb _x Ta _1-x O ₃ (0 ≦ X ≦ 1) substrate.

【００４２】さらに他の実施形態では、ディテクタおよ
びビームスプリッタをさらに有する。Yet another embodiment further comprises a detector and a beam splitter.

【００４３】さらに他の実施形態では、基本波出力をモ
ニタして電流を制御する。In yet another embodiment, the fundamental output is monitored to control the current.

【００４４】さらに他の実施形態では、縦モード間隔が
１ｎｍ以上となるように、前記半導体レーザのへき開面
とＤＢＲ部との間に反射体がさらに設けられている。In still another embodiment, a reflector is further provided between the cleaved surface of the semiconductor laser and the DBR section so that the longitudinal mode interval is 1 nm or more.

【００４５】さらに他の実施形態では、前記光波長変換
素子の入射面または出射面のいずれかに反射体がさらに
設けられている。In still another embodiment, a reflector is further provided on either the entrance surface or the exit surface of the light wavelength conversion element.

【００４６】さらに他の実施形態では、前記光波長変換
素子における前記基本波の反射戻り光が０．２％以下で
ある。In still another embodiment, the reflected return light of the fundamental wave in the light wavelength conversion element is 0.2% or less.

【００４７】さらに他の実施形態例では、前記分布ブラ
ッグ反射型半導体レーザをＲＦ駆動する。In still another embodiment, the distributed Bragg reflection type semiconductor laser is RF driven.

【００４８】さらに他の実施形態では、ペルチエ素子の
第１の面にて前記半導体レーザの温度を制御し、該ペル
チエ素子の第２の面にて前記光波長変換素子の温度を制
御し、かつ該第１の面と該第２の面とでは温度変化がお
互いに逆である。In still another embodiment, the first surface of the Peltier element controls the temperature of the semiconductor laser, the second surface of the Peltier element controls the temperature of the optical wavelength conversion element, and The temperature changes on the first surface and the second surface are opposite to each other.

【００４９】さらに他の実施形態では、前記基本波の波
長を前記光波長変換素子の位相整合波長からずらすこと
によって、高調波出力を変調する。In still another embodiment, the harmonic output is modulated by shifting the wavelength of the fundamental wave from the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element.

【００５０】さらに他の実施形態では、前記基本波の波
長を前記光波長変換素子の位相整合波長に合わせた後
に、前記半導体レーザの駆動電流を調整して高調波出力
を調整する。In still another embodiment, after adjusting the wavelength of the fundamental wave to the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element, the drive current of the semiconductor laser is adjusted to adjust the harmonic output.

【００５１】さらに他の実施形態では、前記分布ブラッ
グ反射型半導体レーザにおいて、前記波長可変部或いは
前記第１の波長可変手段が、前記光波長変換素子から遠
い側に配置されている。In still another embodiment, in the distributed Bragg reflection type semiconductor laser, the wavelength tunable portion or the first wavelength tunable means is arranged on the side far from the optical wavelength conversion element.

【００５２】さらに他の実施形態では、前記分布ブラッ
グ反射型半導体レーザ或いは前記半導体レーザ、及び前
記光波長変換素子は基材の上にマウントされており、該
半導体レーザの活性層及び該光波長変換素子の光導波路
が、それぞれ該基材から遠い側に配置されている。In still another embodiment, the distributed Bragg reflection type semiconductor laser or the semiconductor laser and the light wavelength conversion element are mounted on a base material, and the active layer of the semiconductor laser and the light wavelength conversion device are mounted. The optical waveguides of the device are respectively arranged on the side far from the base material.

【００５３】以下、作用について説明する。The operation will be described below.

【００５４】本発明では、半導体レーザの駆動電流をわ
ずかに変化させることによって発振波長を変え、光波長
変換素子（ＳＨＧ）の位相整合波長に発振波長を合わせ
ることができる。通常は、環境温度が変化すると位相整
合波長が変化し、光波長変換素子の擬似位相整合条件が
満足されなくなって高調波出力が得られなくなる。これ
に対して、本発明によれば、位相整合波長が変化して
も、駆動電流を変化させることで半導体レーザの発振波
長λを変化させ、位相整合波長に合わせることで、常に
最高の高調波出力が得られる条件が維持される。In the present invention, the oscillation wavelength can be changed by slightly changing the driving current of the semiconductor laser, and the oscillation wavelength can be matched with the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element (SHG). Normally, when the environmental temperature changes, the phase matching wavelength changes, and the quasi phase matching condition of the optical wavelength conversion element is not satisfied, and the harmonic output cannot be obtained. On the other hand, according to the present invention, even if the phase matching wavelength changes, the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser is changed by changing the drive current, and by adjusting the phase matching wavelength, the highest harmonic The conditions under which the output is obtained are maintained.

【００５５】分布ブラッグ反射型半導体レーザ（以下、
「ＤＢＲ半導体レーザ」と称する）は、活性層に印加す
る電流を変えても発振波長はほとんど変化しないが、Ｄ
ＢＲ部に電流注入機能を加えてそこに電流を流すと、屈
折率が変化して反射波長が変わる。このようにして、発
振波長を変化させることができる。つまり、半導体レー
ザのＤＢＲ部への注入電流を変化させることで屈折率が
変化し、フィードバックされる発振波長が変わる。これ
により、レーザの発振波長を変えることができ、光波長
変換素子の擬似位相整合波長に合わせることができる。Distributed Bragg reflection type semiconductor laser (hereinafter,
The "DBR semiconductor laser") has a lasing wavelength that hardly changes even when the current applied to the active layer is changed.
When a current injection function is added to the BR portion and a current is caused to flow therethrough, the refractive index changes and the reflection wavelength changes. In this way, the oscillation wavelength can be changed. That is, the refractive index changes by changing the injection current to the DBR portion of the semiconductor laser, and the oscillation wavelength fed back changes. As a result, the oscillation wavelength of the laser can be changed and can be adjusted to the quasi phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element.

【００５６】高調波出力をディテクタでモニタし、常に
最高値となるように電流を調整することにより、高調波
が安定に保たれる。また、最初から擬似的に位相整合す
る波長からずれていたとしても電流を印加することで擬
似位相整合条件にすることができ高調波を高効率に取り
出すことができる。By monitoring the output of the harmonic with a detector and adjusting the current so that it always has the maximum value, the harmonic is kept stable. Further, even if the wavelength is deviated from the wavelength at which the phase is pseudo-matched from the beginning, it is possible to obtain the pseudo-phase matching condition by applying the current, and the harmonics can be extracted with high efficiency.

【００５７】さらに、上記のような構成により、本発明
によれば、電流印加に対して効率的に屈折率が変化し
て、高調波出力を変調することが可能となる。すなわ
ち、初期状態で位相整合がとれている場合に、電流印加
によって屈折率が大きく変化して、位相整合波長からの
ずれが生じる。これを利用すれば、印加する電流の変化
により、高調波出力のＯＮ／ＯＦＦ制御をすることがで
きる。Further, according to the present invention having the above-mentioned structure, it is possible to efficiently change the refractive index in response to the application of current and modulate the harmonic output. That is, when the phase matching is achieved in the initial state, the refractive index is largely changed by applying the current, and the deviation from the phase matching wavelength occurs. By utilizing this, it is possible to control ON / OFF of the harmonic output by changing the applied current.

【００５８】[0058]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
おける短波長レーザ光源１００の構成を示す断面図であ
る。(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing the arrangement of a short wavelength laser light source 100 according to the first embodiment of the present invention.

【００５９】この短波長レーザ光源１００では、非線形
光学結晶であるLiTaO₃基板１の表面に周期状の分極反転
領域３が形成されている光波長変換素子２２ａを用い
る。さらに、光波長変換素子２２ａの周期状の分極反転
領域３が形成されている表面には、プロトン交換を用い
て光導波路２が形成されている。This short wavelength laser light source 100 uses an optical wavelength conversion element 22a in which a periodic polarization inversion region 3 is formed on the surface of a LiTaO ₃ substrate 1 which is a nonlinear optical crystal. Further, an optical waveguide 2 is formed by using proton exchange on the surface of the light wavelength conversion element 22a where the periodic domain-inverted regions 3 are formed.

【００６０】また、短波長レーザ光源１００は、波長可
変部を有するＤＢＲ半導体レーザ２１ａを用いている。
ＤＢＲ半導体レーザ２１ａ及び光波長変換素子２２ａ
は、Ａｌでできた基材２０の上に固定されている。半導
体レーザ２１ａから出射された基本波Ｐ１は、コリメー
タレンズ２４で平行光にされた後、半波長板２６を介し
てフォーカスレンズ２５で集光され、光波長変換素子２
２ａの光導波路２に入射面１０から入射する。半波長板
２６は、基本波Ｐ１の偏光方向を９０度回転させ、光導
波路２の偏光方向に一致させるために挿入されている。The short wavelength laser light source 100 uses a DBR semiconductor laser 21a having a wavelength variable portion.
DBR semiconductor laser 21a and optical wavelength conversion element 22a
Are fixed on a substrate 20 made of Al. The fundamental wave P1 emitted from the semiconductor laser 21a is collimated by the collimator lens 24 and then focused by the focus lens 25 via the half-wave plate 26 to generate the light wavelength conversion element 2
It is incident on the optical waveguide 2 of 2a from the incident surface 10. The half-wave plate 26 is inserted to rotate the polarization direction of the fundamental wave P1 by 90 degrees so as to match the polarization direction of the optical waveguide 2.

【００６１】光導波路２に入った基本波Ｐ１は、位相整
合長Ｌの長さを持った分極反転領域３で高調波Ｐ２に変
換される。さらに、その後に続く同じくＬの長さを持っ
た非分極反転領域４で、高調波のパワーが増幅される。
このようにして、光導波路２の内部で増幅された高調波
Ｐ２は、出射面１２より放射される。The fundamental wave P1 entering the optical waveguide 2 is converted into a harmonic wave P2 in the polarization inversion region 3 having a phase matching length L. Further, the power of the higher harmonic wave is amplified in the subsequent non-polarization inversion region 4 having the same length L.
In this way, the harmonic wave P2 amplified inside the optical waveguide 2 is radiated from the emission surface 12.

【００６２】高調波が発生する波長（位相整合波長）
は、擬似位相整合により、非線形光学結晶の屈折率と分
極反転領域３の周期とにより決まる。このため、環境温
度が変わると屈折率が変わり、位相整合波長が変化す
る。Wavelength at which harmonics are generated (phase matching wavelength)
Is determined by the refractive index of the nonlinear optical crystal and the period of the domain inversion region 3 due to the quasi phase matching. Therefore, when the environmental temperature changes, the refractive index changes, and the phase matching wavelength changes.

【００６３】次に、ＤＢＲ半導体レーザ２１ａについて
説明する。Next, the DBR semiconductor laser 21a will be described.

【００６４】ＤＢＲ半導体レーザ２１ａは、発光部４
２、位相制御部４１、およびＤＢＲ部４０に分かれてい
る。各部分４２、４１及び４０は、それぞれ電極４２
ａ、４１ａ、４０ａにより独立に制御できる。発光部４
２に電極４２ａを介して電流を注入することで、活性層
４４が発光する。注入電流が発振しきい値を越えると、
半導体レーザ２１ａの前面のへき開面４５とＤＢＲ部４
０に設けられている回折格子４３とが起こす反射によっ
て共振が生じ、レーザ発振する。The DBR semiconductor laser 21a includes a light emitting section 4
2, the phase control unit 41, and the DBR unit 40. Each part 42, 41 and 40 has an electrode 42
It can be controlled independently by a, 41a and 40a. Light emitting part 4
The active layer 44 emits light by injecting a current into the electrode 2 through the electrode 42a. When the injection current exceeds the oscillation threshold,
Cleavage surface 45 of front surface of semiconductor laser 21a and DBR portion 4
Resonance occurs due to reflection caused by the diffraction grating 43 provided at 0, and laser oscillation occurs.

【００６５】半導体レーザ２１ａのＤＢＲ部４０への注
入電流を変化させることで、屈折率が変化するので、フ
ィードバックされる波長が変わる。これを利用すれば、
ＤＢＲ部４０を波長可変部として動作させることがで
き、これにより、レーザの発振波長を変えることができ
る。Since the refractive index changes by changing the injection current to the DBR section 40 of the semiconductor laser 21a, the wavelength to be fed back changes. If you use this,
The DBR unit 40 can be operated as a wavelength tunable unit, whereby the oscillation wavelength of the laser can be changed.

【００６６】さらに、位相制御部４１に電極４１ａを介
して電流を注入することで、発振波長を連続的に変える
ことができる。したがって、この位相制御部４１も、波
長可変部として機能する。Furthermore, by injecting a current into the phase control section 41 via the electrode 41a, the oscillation wavelength can be continuously changed. Therefore, this phase control unit 41 also functions as a wavelength variable unit.

【００６７】次に、高調波出力安定化方法について説明
する。Next, a method of stabilizing the harmonic output will be described.

【００６８】環境温度が変化すると、光波長変換素子２
２ａの位相整合波長が変わる。これに対して、ＤＢＲ半
導体レーザ２１ａの発振波長を変えることで、光波長変
換素子２２ａの変化後の位相整合波長にレーザ２１ａの
発振波長を合わせることができる。When the ambient temperature changes, the light wavelength conversion element 2
The phase matching wavelength of 2a changes. On the other hand, by changing the oscillation wavelength of the DBR semiconductor laser 21a, the oscillation wavelength of the laser 21a can be adjusted to the phase matching wavelength after the change of the optical wavelength conversion element 22a.

【００６９】このとき、光波長変換素子２２ａからの高
調波出力をビームスプリッタ２７で分岐し、その一部を
Ｓｉディテクタ２８でモニタする構成としても良い。こ
のような構成とすれば、ディテクタ２８における検出結
果を用いて、高調波出力が常に最高値となるように電極
４０ａおよび４１ａに印加する電流値を調整することが
でき、高調波Ｐ２の出力が安定して所期の値に保たれ
る。At this time, the harmonic output from the optical wavelength conversion element 22a may be branched by the beam splitter 27, and a part thereof may be monitored by the Si detector 28. With such a configuration, the current value applied to the electrodes 40a and 41a can be adjusted so that the harmonic output always has the maximum value by using the detection result of the detector 28, and the output of the harmonic P2 is obtained. It is stably maintained at the desired value.

【００７０】高調波出力の制御方法としては、例えば、
以下の方法によることができる。まず、電極４０ａ及び
４１ａに注入する電流を＋方向にわずかに変化させ、高
調波Ｐ２の出力を検出する。高調波出力が低下したら、
注入電流値を−方向に変化させて、高調波出力を増加さ
せる。高調波出力が所期の値よりも増加したら、注入電
流を再び＋側に変化させる。これを繰り返すことで、高
調波出力を常にピーク値の周辺に保つことができる。As a method of controlling the harmonic output, for example,
The following method can be used. First, the current injected into the electrodes 40a and 41a is slightly changed in the + direction, and the output of the harmonic P2 is detected. If the harmonic output drops,
The injected current value is changed in the-direction to increase the harmonic output. When the harmonic output increases above the desired value, the injection current is changed to the + side again. By repeating this, the harmonic output can always be kept around the peak value.

【００７１】図２に、半導体レーザ２１ａにおける電極
４０ａへの印加電流と発振波長との関係を示す。これよ
り、注入電流が約１５０ｍＡの幅で変化すると、発振波
長は約１０ｎｍ変化する。これより、擬似位相整合波長
が変化しても、注入電流値の制御によって、半導体レー
ザの発振波長を広い範囲で変化させて、位相整合波長の
変化に追随させることが可能である。FIG. 2 shows the relationship between the current applied to the electrode 40a in the semiconductor laser 21a and the oscillation wavelength. From this, when the injection current changes in a width of about 150 mA, the oscillation wavelength changes by about 10 nm. As a result, even if the quasi-phase matching wavelength changes, it is possible to change the oscillation wavelength of the semiconductor laser in a wide range and follow the change in the phase matching wavelength by controlling the injection current value.

【００７２】図３は、環境温度と高調波出力との関係を
示すグラフである。これより、温度が０〜７０℃の範囲
において、高調波出力の変動は±３％以内である。FIG. 3 is a graph showing the relationship between environmental temperature and harmonic output. From this, in the temperature range of 0 to 70 ° C., the fluctuation of the harmonic output is within ± 3%.

【００７３】本実施形態における短波長レーザ光源１０
０では、基本波から高調波への変換効率は、入力パワー
４０ｍＷに対して５％である。また、動作時間が経過し
ても、光損傷はなく、例えば５００時間の連続動作中の
高調波出力の変動は、±３％以内と非常に安定してい
る。Short wavelength laser light source 10 in the present embodiment
At 0, the conversion efficiency from the fundamental wave to the harmonic wave is 5% for the input power of 40 mW. Further, even after the operation time has passed, there is no optical damage, and for example, the fluctuation of the harmonic output during continuous operation for 500 hours is very stable within ± 3%.

【００７４】さらに、光波長変換素子２２ａの入射部１
０及び出射部１２に反射防止のためのコーティングを施
せば、基本波に対する反射を防いで、ＤＢＲ半導体レー
ザの安定した動作を実現できる。好ましくは、基本波に
対する反射率は０．２％以下に設定する。反射率がこれ
よりも大きいと、動作が不安定になる場合がある。Further, the incident portion 1 of the light wavelength conversion element 22a
By coating the 0 and the emitting portion 12 with an antireflection coating, it is possible to prevent reflection of the fundamental wave and realize a stable operation of the DBR semiconductor laser. Preferably, the reflectance for the fundamental wave is set to 0.2% or less. If the reflectance is higher than this, the operation may become unstable.

【００７５】次に、高調波出力の変調について説明す
る。Next, the modulation of the harmonic output will be described.

【００７６】上記の短波長レーザ光源１００の構成で
は、ＤＢＲ部４０への印加電流に対して効率的に屈折率
が変化する。これによって、半導体レーザ２１ａの発振
波長の変調が可能となる。例えば、初期状態で位相整合
がとれている場合に、ＤＢＲ部４０に電流を印加する
と、屈折率が大きく変化して、半導体レーザ２１ａの発
振波長が光波長変換素子２２ａの位相整合波長からずれ
る。よって、ＤＢＲ部４０への注入電流の変化によっ
て、高調波出力のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことができ
る。短波長レーザ光源１００の構成では、１０ＭＨｚの
変調信号が印加された注入電流を電極４０ａに印加する
ことによって、高調波出力が対応して変調されることを
確認している。In the structure of the short wavelength laser light source 100 described above, the refractive index changes efficiently with respect to the current applied to the DBR section 40. As a result, the oscillation wavelength of the semiconductor laser 21a can be modulated. For example, when phase matching is achieved in the initial state and a current is applied to the DBR unit 40, the refractive index changes significantly, and the oscillation wavelength of the semiconductor laser 21a deviates from the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element 22a. Therefore, ON / OFF control of the harmonic output can be performed by changing the injection current to the DBR unit 40. In the configuration of the short wavelength laser light source 100, it has been confirmed that the harmonic output is correspondingly modulated by applying the injection current to which the modulation signal of 10 MHz is applied to the electrode 40a.

【００７７】（第２の実施形態）図４は、本発明の第２
の実施形態における短波長レーザ光源２００の構成を示
す断面図である。(Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a configuration of a short wavelength laser light source 200 in the embodiment of FIG.

【００７８】この短波長レーザ光源２００では、−Ｚ板
（Ｚ軸に垂直に切り出された基板の−側）のLiTaO₃基板
１の表面に周期状の分極反転領域３が形成されている光
波長変換素子２２ｂを用いる。さらに、光波長変換素子
２２ｂの周期状の分極反転領域３が形成されている表面
には、プロトン交換を用いて光導波路２が形成されてい
る。LiTaO₃は、光導波路２や分極反転領域３の形成が容
易であって、使い易い材料である。In this short wavelength laser light source 200, an optical wavelength in which a periodic domain inversion region 3 is formed on the surface of a LiTaO ₃ substrate 1 of a −Z plate (− side of the substrate cut out perpendicular to the Z axis). The conversion element 22b is used. Further, the optical waveguide 2 is formed by using proton exchange on the surface of the light wavelength conversion element 22b where the periodic domain-inverted regions 3 are formed. LiTaO ₃ is a material that is easy to use because the optical waveguide 2 and the domain inversion region 3 can be easily formed.

【００７９】また、短波長レーザ光源２００は、波長可
変部を有するＤＢＲ半導体レーザ２１ｂを用いている。
ＤＢＲ半導体レーザ２１ｂ及び光波長変換素子２２ｂ
は、Ａｌでできた基材２０の上に固定されている。半導
体レーザ２１ａから出射された基本波Ｐ１は、コリメー
タレンズ２４で平行光にされた後、半波長板２６を介し
てフォーカスレンズ２５で集光され、光波長変換素子２
２ｂの光導波路２に入射面１０から入射する。半波長板
２６は、基本波Ｐ１の偏光方向を９０度回転させ、光導
波路２の偏光方向に一致させるために挿入されている。The short wavelength laser light source 200 uses the DBR semiconductor laser 21b having a wavelength variable portion.
DBR semiconductor laser 21b and optical wavelength conversion element 22b
Are fixed on a substrate 20 made of Al. The fundamental wave P1 emitted from the semiconductor laser 21a is collimated by the collimator lens 24 and then focused by the focus lens 25 via the half-wave plate 26 to generate the light wavelength conversion element 2
It is incident on the optical waveguide 2 of 2b from the incident surface 10. The half-wave plate 26 is inserted to rotate the polarization direction of the fundamental wave P1 by 90 degrees so as to match the polarization direction of the optical waveguide 2.

【００８０】光導波路２に入った基本波Ｐ１は、位相整
合長Ｌの長さを持った分極反転領域３で高調波Ｐ２に変
換される。さらに、その後に続く同じくＬの長さを持っ
た非分極反転領域４で、高調波のパワーが増幅される。
このようにして、光導波路２の内部で増幅された高調波
Ｐ２は、出射面１２より放射される。The fundamental wave P1 entering the optical waveguide 2 is converted into a harmonic wave P2 in the polarization inversion region 3 having the phase matching length L. Further, the power of the higher harmonic wave is amplified in the subsequent non-polarization inversion region 4 having the same length L.
In this way, the harmonic wave P2 amplified inside the optical waveguide 2 is radiated from the emission surface 12.

【００８１】次に、ＤＢＲ半導体レーザ２１ｂについて
説明する。Next, the DBR semiconductor laser 21b will be described.

【００８２】ＤＢＲ半導体レーザ２１ｂは、発光部４２
およびＤＢＲ部４０に分かれている。発光部４２に電極
４２ａを介して電流を注入することで、活性層４４が発
光する。注入電流が発振しきい値を越えると、半導体レ
ーザ２１ｂの前面のへき開面４５とＤＢＲ部４０に設け
られている回折格子４３とが起こす反射によって共振が
生じ、レーザ発振する。電極４２ａに一定の電流を注入
することで、発振する基本波Ｐ１のパワーは一定とな
る。The DBR semiconductor laser 21b includes a light emitting section 42.
And the DBR unit 40. The active layer 44 emits light by injecting a current into the light emitting section 42 through the electrode 42a. When the injected current exceeds the oscillation threshold value, resonance occurs due to reflection caused by the cleavage surface 45 on the front surface of the semiconductor laser 21b and the diffraction grating 43 provided in the DBR portion 40, and laser oscillation occurs. By injecting a constant current into the electrode 42a, the power of the oscillating fundamental wave P1 becomes constant.

【００８３】次に、短波長レーザ光源２００の安定動作
について説明する。Next, the stable operation of the short wavelength laser light source 200 will be described.

【００８４】図４に示す短波長レーザ光源２００では、
光波長変換素子２２ｂの光導波路２の上に、薄膜ヒータ
１５が形成されている。LiTaO₃は温度変化により屈折率
が変わり位相整合波長が変化するが、薄膜ヒータ１５の
設置により、光波長変換素子２２ｂの表面温度は一定温
度になっている。一方、ＤＢＲ半導体レーザ２１ｂは、
基材２０の反対側の表面に設けられたペルチエ素子４８
により、一定温度、例えば２０℃に保たれている。In the short wavelength laser light source 200 shown in FIG.
The thin film heater 15 is formed on the optical waveguide 2 of the light wavelength conversion element 22b. Although the refractive index of LiTaO ₃ changes and the phase matching wavelength changes depending on the temperature change, the surface temperature of the light wavelength conversion element 22b is kept constant by the installation of the thin film heater 15. On the other hand, the DBR semiconductor laser 21b is
Peltier element 48 provided on the opposite surface of substrate 20
Is maintained at a constant temperature, for example, 20 ° C.

【００８５】ＤＢＲ半導体レーザ２１ｂの発振波長は、
通常のファブリーペロー型に比べて安定である。その理
由は、発振波長がＤＢＲ部４０の回折格子４３の周期と
その部分の実効屈折率とにより決まり、電極４２ａを介
して活性層４４に注入される電流を変えても、発振波長
に対する影響がほとんどないからである。そのため、温
度を一定に保てば、発振波長は変化しない。長期的に
は、屈折率の変化にともなうわずかな波長変動が生じ得
るが、このような変化量は微弱であり、半導体レーザ２
１ｂの駆動電流をわずかに変化させることで対応でき
る。また、発振波長の大きな変化は、光波長変換素子の
薄膜ヒータの温度を変えて安定化できる。The oscillation wavelength of the DBR semiconductor laser 21b is
It is more stable than the normal Fabry-Perot type. The reason is that the oscillation wavelength is determined by the period of the diffraction grating 43 of the DBR portion 40 and the effective refractive index of that portion, and even if the current injected into the active layer 44 via the electrode 42a is changed, the influence on the oscillation wavelength is not affected. Because there are almost no. Therefore, if the temperature is kept constant, the oscillation wavelength does not change. In the long term, a slight wavelength fluctuation may occur due to a change in the refractive index, but such a change amount is weak and the semiconductor laser 2
This can be dealt with by slightly changing the drive current of 1b. Further, a large change in the oscillation wavelength can be stabilized by changing the temperature of the thin film heater of the light wavelength conversion element.

【００８６】次に、この光波長変換素子の製造方法を、
図５（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。Next, a method of manufacturing this optical wavelength conversion element will be described.
This will be described with reference to FIGS.

【００８７】まず、図５（ａ）に示すように、LiTaO₃基
板１に、通常のフォトプロセスとドライエッチングとを
用いてＴａ膜６ａを周期状の所定のパターンに形成す
る。次に、所定のパターンのＴａ膜６ａが形成されたLi
TaO₃基板１に、ピロ燐酸中で温度２６０℃にて３０分間
のプロトン交換処理を行い、Ｔａ膜６ａで覆われていな
い箇所の基板１の表面に、厚さ０．８μｍのプロトン交
換層を形成する。その後に、温度５５０℃で１分間の熱
処理を行う。これにより、図５（ｂ）に示すような周期
状の分極反転領域３が形成される。Ｔａ膜６ａで覆われ
ていた部分は、非分極反転領域４に相当する。First, as shown in FIG. 5A, a Ta film 6a is formed on the LiTaO ₃ substrate 1 in a predetermined periodic pattern by using a normal photo process and dry etching. Next, the Li film on which the Ta film 6a having a predetermined pattern is formed
The TaO ₃ substrate 1 was subjected to a proton exchange treatment in pyrophosphoric acid at a temperature of 260 ° C. for 30 minutes, and a 0.8 μm-thick proton exchange layer was formed on the surface of the substrate 1 not covered with the Ta film 6a. Form. After that, heat treatment is performed at a temperature of 550 ° C. for 1 minute. As a result, the periodic domain-inverted regions 3 as shown in FIG. 5B are formed. The portion covered with the Ta film 6a corresponds to the non-polarization inversion region 4.

【００８８】次に、先に形成したＴａ膜６ａを除去し
て、光導波路を形成する工程で使用するプロトン交換用
の保護マスクとして、新たに厚さ３０ｎｍのＴａ膜をス
トライプ状のパターンで基板１の表面に形成する。その
後に、温度２６０℃で１６分間のプロトン交換処理を行
う。その後、温度３８０℃で１０分間のアニールを行
い、図５（ｃ）に示すような光導波路２を形成する。そ
の後に、Ｔａ膜は除去する。Next, the Ta film 6a formed previously is removed, and a Ta film having a thickness of 30 nm is newly formed on the substrate in a stripe pattern as a protective mask for proton exchange used in the step of forming an optical waveguide. It is formed on the surface of 1. After that, a proton exchange treatment is performed at a temperature of 260 ° C. for 16 minutes. Then, annealing is performed at a temperature of 380 ° C. for 10 minutes to form the optical waveguide 2 as shown in FIG. After that, the Ta film is removed.

【００８９】さらに、図５（ｄ）に示すように、SiO₂層
１４を保護膜として形成し、さらにそのSiO₂膜１４の上
に、Ｔｉ膜を形成する。Ｔｉ膜の厚さは、典型的には約
２００ｎｍである。次に、フォトリソグラフィとドライ
エッチングとを用いて、Ｔｉ膜を所定の形状にパターニ
ングして、薄膜ヒータ１５とする。Further, as shown in FIG. 5D, the SiO ₂ layer 14 is formed as a protective film, and a Ti film is further formed on the SiO ₂ film 14. The thickness of the Ti film is typically about 200 nm. Next, the Ti film is patterned into a predetermined shape by using photolithography and dry etching to form the thin film heater 15.

【００９０】最後に、研磨により、基板１の側端面に入
出射面を形成する。Finally, the entrance / exit surface is formed on the side end surface of the substrate 1 by polishing.

【００９１】以上のプロセスによって形成される光導波
路２は、典型的には、幅が約４μｍで長さは約１ｃｍで
ある。また、分極反転領域３の周期は約３．８μｍで、
分極反転領域３の厚みは約２．０μｍである。なお、図
５（ａ）〜（ｄ）の中の矢印は、各領域における分極の
方向を示している。The optical waveguide 2 formed by the above process typically has a width of about 4 μm and a length of about 1 cm. Further, the period of the domain inversion region 3 is about 3.8 μm,
The thickness of the domain inversion region 3 is about 2.0 μm. The arrows in FIGS. 5A to 5D indicate the polarization directions in the respective regions.

【００９２】薄膜ヒータ１５を備える光波長変換素子２
００は、擬似位相整合波長の変化による動作特性への影
響はほとんどなく、広い環境温度範囲で使用可能であ
る。基本波Ｐ１から高調波Ｐ２への変換効率は、波長８
５８ｎｍで４０ｍＷの入力に対して２．５％である。ま
た、光損傷もなく、非常に安定した高調波出力が得られ
る。Optical wavelength conversion element 2 including thin film heater 15
00 has almost no effect on the operating characteristics due to the change in the quasi phase matching wavelength, and can be used in a wide environmental temperature range. The conversion efficiency from the fundamental wave P1 to the harmonic wave P2 is the wavelength 8
2.5% for 40 mW input at 58 nm. Further, there is no optical damage, and a very stable harmonic output can be obtained.

【００９３】さらに、また、高調波の光導波路２からの
出射にあたっては、非点収差の無いスポットを簡単に且
つ安定して得ることができる。Furthermore, when the harmonic wave is emitted from the optical waveguide 2, a spot without astigmatism can be easily and stably obtained.

【００９４】（第３の実施形態）図６は、本発明の第３
の実施形態における短波長レーザ光源３００の構成を示
す断面図である。(Third Embodiment) FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a configuration of a short wavelength laser light source 300 in the embodiment of FIG.

【００９５】短波長レーザ光源３００は、基本的に、Ｓ
ｉサブマウント２０ａの上に固定されたファブリーペロ
ー型半導体レーザ２１ｃ及び光波長変換素子２２ｃより
構成される。The short wavelength laser light source 300 basically has an S
It is composed of a Fabry-Perot type semiconductor laser 21c and an optical wavelength conversion element 22c fixed on the i submount 20a.

【００９６】半導体レーザ２１ｃから出射された基本波
Ｐ１は、光波長変換素子２２ｃの光導波路２に直接導入
され、光導波路２を伝搬する間に高調波Ｐ２へ変換され
る。ここで、光波長変換素子２２ｃの構成は、第１の実
施形態における光波長変換素子２２ａと同様の分極反転
型である。The fundamental wave P1 emitted from the semiconductor laser 21c is directly introduced into the optical waveguide 2 of the optical wavelength conversion element 22c, and converted into a harmonic wave P2 while propagating through the optical waveguide 2. Here, the configuration of the light wavelength conversion element 22c is a polarization inversion type similar to that of the light wavelength conversion element 22a in the first embodiment.

【００９７】本実施形態の光波長変換素子２２ｃでは、
ＭｇＯをドープしたLiNbO₃基板１ａに対して温度１１２
０℃で熱処理を施して、分極反転領域３を形成する。さ
らに、光導波路２として、分極反転領域３の形成時の熱
処理温度に比べて低温での処理によって形成することが
できるプロトン交換光導波路を用いる。光導波路２の上
には、薄膜ヒータ１５が形成されている。以上の構成を
有する光波長変換素子２２ｃは、薄膜ヒータ１５がＳｉ
サブマウント２０ａに対向するような向きで、Ｓｉサブ
マウント２０ａの上に配置されている。In the light wavelength conversion element 22c of this embodiment,
For the LiNbO ₃ substrate 1a doped with MgO, the temperature is 112.
Heat treatment is performed at 0 ° C. to form the domain inversion region 3. Further, as the optical waveguide 2, a proton exchange optical waveguide which can be formed by a treatment at a temperature lower than the heat treatment temperature at the time of forming the domain inversion region 3 is used. A thin film heater 15 is formed on the optical waveguide 2. In the light wavelength conversion element 22c having the above configuration, the thin film heater 15 is made of Si.
It is arranged on the Si submount 20a in such a direction as to face the submount 20a.

【００９８】半導体レーザ２１ｃから出射された基本波
Ｐ１は、光波長変換素子２２ｃに入射後に、回折格子１
７で反射されて波長がロックされる。一方、半導体レー
ザ２１ｃの出射面（光波長変換素子２２ｃに対向してい
る端面）とは逆側の端面からも基本波の一部Ｐ１ａが出
力されるが、その量はＳｉディテクタ２８により検出さ
れる。検出量に基づくフィードバック制御によって、光
波長変換素子２２ｃに供給される基本波Ｐ１の出力が最
大になるように半導体レーザ２１ｃの駆動電流を制御す
れば、結果的に高調波Ｐ２の出力を一定に保つことがで
きる。The fundamental wave P1 emitted from the semiconductor laser 21c is incident on the optical wavelength conversion element 22c, and then the diffraction grating 1
It is reflected at 7 and the wavelength is locked. On the other hand, a part P1a of the fundamental wave is also output from the end surface on the opposite side of the emission surface of the semiconductor laser 21c (the end surface facing the light wavelength conversion element 22c), but the amount thereof is detected by the Si detector 28. It If the drive current of the semiconductor laser 21c is controlled so that the output of the fundamental wave P1 supplied to the optical wavelength conversion element 22c is maximized by the feedback control based on the detection amount, the output of the harmonic wave P2 is consequently made constant. Can be kept.

【００９９】図７は、半導体レーザ２１ｃの駆動電流と
出射される基本波のパワーとの関係を示すグラフであ
る。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the drive current of the semiconductor laser 21c and the power of the fundamental wave emitted.

【０１００】光フィードバックがかかっている状態で
は、半導体レーザ２１ｃの発振波長は、フィードバック
波長に近接したモード（半導体レーザ２１ｃの長さと屈
折率で決定される）の内で波長が近い方に固定される。
しかし、温度や駆動電流が変化すると、固定されるモー
ドは入れ替わる。例えば、駆動電流が変化すると、半導
体レーザ２１ｃの出力は、モードホップを生じる電流値
に駆動電流値が一致したときに最小となり、一方、フィ
ードバックされるピーク波長と一致した発振波長を与え
る電流値に駆動電流値が一致したときに、最高値とな
る。そのため、駆動電流値が増加すると、図７に示すよ
うに周期的な出力の増減が認められる。In the state where the optical feedback is applied, the oscillation wavelength of the semiconductor laser 21c is fixed to the closer one of the modes close to the feedback wavelength (determined by the length and refractive index of the semiconductor laser 21c). It
However, when the temperature or drive current changes, the fixed mode changes. For example, when the drive current changes, the output of the semiconductor laser 21c becomes minimum when the drive current value matches the current value that causes the mode hop, while the output value of the semiconductor laser 21c reaches the oscillation value that matches the fed back peak wavelength. It becomes the maximum value when the drive current values match. Therefore, when the drive current value increases, a periodic increase and decrease of the output is recognized as shown in FIG.

【０１０１】図６に示す短波長レーザ光源３００の構成
で、半導体レーザ２１ｃから光波長変換素子２２ｃとは
反対側に出射される基本波Ｐ１ａの量は、光波長変換素
子２２ｃに入射される基本波Ｐ１の量と相関がある。し
たがって、基本波出力Ｐ１ａをディテクタ２８で検出し
て、その検出結果をフィードバックして駆動電流を変化
させることで、温度が変化しても、基本波の出力がピー
ク状態にあるように、すなわちモードの安定状態が保た
れるように安定化のための制御を行うことができる。こ
のような安定化制御を行えば、８０ｍＷの基本波入力に
対する高調波への変換効率は４％であり、±３０℃程度
の温度範囲にわたって、非常に安定した出力が得られ
る。In the configuration of the short wavelength laser light source 300 shown in FIG. 6, the amount of the fundamental wave P1a emitted from the semiconductor laser 21c to the side opposite to the light wavelength conversion element 22c is the same as the amount of the fundamental wave P1a incident on the light wavelength conversion element 22c. There is a correlation with the amount of wave P1. Therefore, the fundamental wave output P1a is detected by the detector 28, and the detection result is fed back to change the drive current so that the fundamental wave output is in the peak state even if the temperature changes, that is, the mode is changed. The control for stabilization can be performed so that the stable state of is maintained. If such stabilization control is performed, the conversion efficiency of the fundamental wave input of 80 mW into a harmonic wave is 4%, and a very stable output can be obtained over a temperature range of about ± 30 ° C.

【０１０２】以上のように、本実施形態の短波長レーザ
光源３００では、半導体レーザ２１ｃの発振波長は安定
化されており、また環境温度が変わっても、光波長変換
素子２２ｃの光導波路２の温度は薄膜ヒータ１５により
一定に保たれる。これによって、常に最大の高調波出力
（３ｍＷ）が保たれる。相対雑音強度ノイズは、ー１４
０ｄＢ／Ｈｚと極めて低く、実用的な値である。また、
基本波がモードホップするとノイズが大きくなって光デ
ィスクの読み取りが困難になるが、本実施形態によれ
ば、モードホップの発生が防止されて、短波長レーザ装
置の実用性が向上する。As described above, in the short-wavelength laser light source 300 of this embodiment, the oscillation wavelength of the semiconductor laser 21c is stabilized, and even if the environmental temperature changes, the optical waveguide 2 of the optical wavelength conversion element 22c can be controlled. The temperature is kept constant by the thin film heater 15. As a result, the maximum harmonic output (3 mW) is always maintained. Relative noise intensity Noise is -14
It is a very low value of 0 dB / Hz, which is a practical value. Also,
When the fundamental wave mode-hops, noise becomes large and it becomes difficult to read the optical disk. However, according to the present embodiment, the occurrence of mode-hops is prevented and the practicality of the short wavelength laser device is improved.

【０１０３】なお、ディテクタ２８による基本波出力の
モニタは、光導波路２から出射された後の基本波に対し
て行っても良い。The output of the fundamental wave by the detector 28 may be monitored for the fundamental wave emitted from the optical waveguide 2.

【０１０４】このように、半導体レーザ２１ｃの駆動電
流を変えることにより、その発振波長を調節して安定化
を図ることができる。以上の説明のように、光フィード
バックによって発振波長のロックを実現すると、基本波
が周期的に増減してピーク検出が容易になる。光フィー
ドバックの方法は、上記で説明したＤＢＲ以外のもので
あってもよく、例えば、外部回折格子の利用、共焦点光
学系での反射の利用などを適用することができる。As described above, by changing the drive current of the semiconductor laser 21c, the oscillation wavelength can be adjusted and stabilized. As described above, when the oscillation wavelength is locked by the optical feedback, the fundamental wave periodically increases and decreases and the peak detection becomes easy. The optical feedback method may be other than the DBR described above, and for example, the use of an external diffraction grating, the use of reflection in a confocal optical system, or the like can be applied.

【０１０５】（第４の実施形態）次に、本発明の第４の
実施形態における短波長レーザ光源を、以下に説明す
る。(Fourth Embodiment) Next, a short wavelength laser light source according to a fourth embodiment of the present invention will be described below.

【０１０６】本実施形態における短波長レーザ光源は、
第１の実施形態で図１を参照して説明した短波長レーザ
光源１００と同様の構成を有する。ただし、制御方法
が、第１の実施形態におけるものとは異なっており、微
調整制御及び粗調整制御を併用している。The short wavelength laser light source in this embodiment is
It has the same configuration as the short wavelength laser light source 100 described with reference to FIG. 1 in the first embodiment. However, the control method is different from that in the first embodiment, and the fine adjustment control and the rough adjustment control are used together.

【０１０７】この短波長レーザ光源１００では、非線形
光学結晶であるLiTaO₃基板１の表面に周期状の分極反転
領域３が形成されている光波長変換素子２２ａを用い
る。さらに、光波長変換素子２２ａの周期状の分極反転
領域３が形成されている表面には、プロトン交換を用い
て光導波路２が形成されている。In this short wavelength laser light source 100, an optical wavelength conversion element 22a in which a periodic domain inversion region 3 is formed on the surface of a LiTaO ₃ substrate 1 which is a nonlinear optical crystal is used. Further, an optical waveguide 2 is formed by using proton exchange on the surface of the light wavelength conversion element 22a where the periodic domain-inverted regions 3 are formed.

【０１０８】また、短波長レーザ光源１００は、波長可
変部を有するＤＢＲ半導体レーザ２１ａを用いている。
ＤＢＲ半導体レーザ２１ａ及び光波長変換素子２２ａ
は、Ａｌでできた基材２０の上に固定されている。半導
体レーザ２１ａから出射された基本波Ｐ１は、コリメー
タレンズ２４で平行光にされた後、半波長板２６を介し
てフォーカスレンズ２５で集光され、光波長変換素子２
２ａの光導波路２に入射面１０から入射する。半波長板
２６は、基本波Ｐ１の偏光方向を９０度回転させ、光導
波路２の偏光方向に一致させるために挿入されている。The short wavelength laser light source 100 uses a DBR semiconductor laser 21a having a wavelength variable portion.
DBR semiconductor laser 21a and optical wavelength conversion element 22a
Are fixed on a substrate 20 made of Al. The fundamental wave P1 emitted from the semiconductor laser 21a is collimated by the collimator lens 24 and then focused by the focus lens 25 via the half-wave plate 26 to generate the light wavelength conversion element 2
It is incident on the optical waveguide 2 of 2a from the incident surface 10. The half-wave plate 26 is inserted to rotate the polarization direction of the fundamental wave P1 by 90 degrees so as to match the polarization direction of the optical waveguide 2.

【０１０９】光導波路２に入った基本波Ｐ１は、位相整
合長Ｌの長さを持った分極反転領域３で高調波Ｐ２に変
換される。さらに、その後に続く同じくＬの長さを持っ
た非分極反転領域４で、高調波のパワーが増幅される。
このようにして、光導波路２の内部で増幅された高調波
Ｐ２は、出射面１２より放射される。The fundamental wave P1 entering the optical waveguide 2 is converted into a harmonic wave P2 in the domain inversion region 3 having the length of the phase matching length L. Further, the power of the higher harmonic wave is amplified in the subsequent non-polarization inversion region 4 having the same length L.
In this way, the harmonic wave P2 amplified inside the optical waveguide 2 is radiated from the emission surface 12.

【０１１０】高調波が発生する波長（位相整合波長）
は、擬似位相整合により、非線形光学結晶の屈折率と分
極反転領域３の周期とにより決まる。このため、環境温
度が変わると屈折率が変わり、位相整合波長が変化す
る。Wavelength at which harmonics are generated (phase matching wavelength)
Is determined by the refractive index of the nonlinear optical crystal and the period of the domain inversion region 3 due to the quasi phase matching. Therefore, when the environmental temperature changes, the refractive index changes, and the phase matching wavelength changes.

【０１１１】次に、ＤＢＲ半導体レーザ２１ａについて
説明する。Next, the DBR semiconductor laser 21a will be described.

【０１１２】ＤＢＲ半導体レーザ２１ａは、発光部４
２、位相制御部４１、およびＤＢＲ部４０に分かれてい
る。各部分４２、４１及び４０は、それぞれ電極４２
ａ、４１ａ、４０ａにより独立に制御できる。発光部４
２に電極４２ａを介して電流を注入することで、活性層
４４が発光する。注入電流が発振しきい値を越えると、
半導体レーザ２１ａの前面のへき開面４５とＤＢＲ部４
０に設けられている回折格子４３とが起こす反射によっ
て共振が生じ、レーザ発振する。The DBR semiconductor laser 21a includes the light emitting section 4
2, the phase control unit 41, and the DBR unit 40. Each part 42, 41 and 40 has an electrode 42
It can be controlled independently by a, 41a and 40a. Light emitting part 4
The active layer 44 emits light by injecting a current into the electrode 2 through the electrode 42a. When the injection current exceeds the oscillation threshold,
Cleavage surface 45 of front surface of semiconductor laser 21a and DBR portion 4
Resonance occurs due to reflection caused by the diffraction grating 43 provided at 0, and laser oscillation occurs.

【０１１３】半導体レーザ２１ａのＤＢＲ部４０への注
入電流を変化させることで、屈折率が変化するので、フ
ィードバックされる波長が変わる。これを利用して、Ｄ
ＢＲ部４０を第１の波長可変部として動作させることが
でき、これにより、レーザの発振波長を変えることがで
きる。Since the refractive index changes by changing the injection current to the DBR section 40 of the semiconductor laser 21a, the wavelength to be fed back changes. Utilizing this, D
The BR unit 40 can be operated as the first wavelength tunable unit, whereby the oscillation wavelength of the laser can be changed.

【０１１４】さらにその後に、位相制御部４１に電極４
１ａを介して電流を注入することで、発振波長を連続的
に変えることができる。したがって、この位相制御部４
１を、第２の波長可変部として機能させることができ
る。After that, the phase control section 41 is provided with an electrode 4
By injecting a current through 1a, the oscillation wavelength can be continuously changed. Therefore, this phase control unit 4
1 can be made to function as a 2nd wavelength variable part.

【０１１５】特に、本実施形態では、ＤＢＲ部４０によ
る制御を粗調整制御とし、位相制御部４１による制御を
微調整制御とする。本実施形態におけるこの高調波出力
安定化方法を、短波長レーザ光源１００の立ち上げ時を
例にとって、図８に示されるフローチャートを参照して
説明する。In particular, in the present embodiment, the control by the DBR unit 40 is coarse adjustment control, and the control by the phase control unit 41 is fine adjustment control. This method of stabilizing the harmonic output in the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 8 by taking as an example the startup of the short wavelength laser light source 100.

【０１１６】電源を入れた時点では発振波長と位相整合
波長とがずれていて、高調波が発生しないとする。高調
波出力は、ビームスプリッタ２７で分岐して、その一部
をＳｉディテクタ２８でモニタしている。It is assumed that when the power is turned on, the oscillation wavelength and the phase matching wavelength are deviated from each other, and harmonics are not generated. The harmonic output is split by the beam splitter 27, and a part of it is monitored by the Si detector 28.

【０１１７】まず最初に、ステップ８１０で、ＤＢＲ部
４０の駆動電流を変化させる。図９に示す駆動電流値と
発振波長とのグラフからわかるように、ＤＢＲ部４０の
電極４０ａに流す駆動電流が変化すると、発振波長は、
一部でモードホップしながら変化する。発振波長が位相
整合波長に接近すると、高調波Ｐ２を発生する。この高
調波の発生を検知したら（ステップ８２０）、ＤＢＲ部
４０への電流を固定する（ステップ８３０）。First, in step 810, the drive current of the DBR section 40 is changed. As can be seen from the graph of the driving current value and the oscillation wavelength shown in FIG. 9, when the driving current flowing through the electrode 40a of the DBR section 40 changes, the oscillation wavelength becomes
It changes while mode hopping in some areas. When the oscillation wavelength approaches the phase matching wavelength, a harmonic wave P2 is generated. When the generation of this harmonic is detected (step 820), the current to the DBR unit 40 is fixed (step 830).

【０１１８】次に、ステップ８４０で、位相制御部４１
の電極４１ａに流す電流を変化させる。位相制御部４１
への電流が変化する場合、ＤＢＲ部４０の電流の変化に
比べて、モードホップなしに発振波長が変化できる範囲
が広い。そのため、発振周波数を、高調波の出力がピー
クになるような波長に、容易に合わせることができる。
このようにして、高調波の出力が最大になったかどうか
を検知して（ステップ８５０）、出力が最大になったら
位相制御部４１に流す電流を固定する（ステップ８６
０）。Next, at step 840, the phase controller 41
The current flowing through the electrode 41a of is changed. Phase control unit 41
When the current flowing to the DBR section 40 changes, the range in which the oscillation wavelength can change without mode hop is wider than the change in the current of the DBR section 40. Therefore, the oscillation frequency can be easily adjusted to the wavelength at which the output of the harmonic becomes a peak.
In this way, it is detected whether or not the output of the harmonic is maximized (step 850), and when the output is maximized, the current flowing through the phase controller 41 is fixed (step 86).
0).

【０１１９】以上の操作によって、最大高調波出力が得
られる発振波長への設定が行われる。By the above operation, the oscillation wavelength at which the maximum harmonic output is obtained is set.

【０１２０】環境温度が変化すると、光波長変換素子２
２ａの位相整合波長が変わる。これに対して、ＤＢＲ半
導体レーザ２１ａの発振波長を変えて、光波長変換素子
２２ａの変化した擬似位相整合波長に発振波長を合わせ
ることができる。When the ambient temperature changes, the light wavelength conversion element 2
The phase matching wavelength of 2a changes. On the other hand, the oscillation wavelength of the DBR semiconductor laser 21a can be changed to match the oscillation wavelength with the changed quasi phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element 22a.

【０１２１】すなわち、上記で説明したものと同様の過
程により、高調波出力が常に最高値となるように電極４
０ａ及び４１ａへの印加電流を調整して、高調波Ｐ２を
安定に保つことができる。また、光波長変換素子の擬似
位相整合波長の変化に対しては、半導体レーザの発振波
長を広い範囲で変化させて、位相整合波長の変化に発振
波長を追随させることができる。That is, in the same process as described above, the electrode 4 is adjusted so that the harmonic output always becomes the maximum value.
The harmonics P2 can be kept stable by adjusting the current applied to 0a and 41a. Further, with respect to the change in the quasi phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element, the oscillation wavelength of the semiconductor laser can be changed in a wide range so that the change in the phase matching wavelength can follow the oscillation wavelength.

【０１２２】本実施形態によれば、温度０〜７０℃の範
囲において、高調波出力の変動を±２％以内に抑えるこ
とができる。また、基本波から高調波への変換効率は、
４０ｍＷの入力に対して５％である。また、図８のフロ
ーチャートに示すような制御を行っても、半導体レーザ
の立ち上がり時間は０．１秒以内と短時間である。さら
に、５００時間にわたる長期の連続動作中の経時変化に
ついても、光損傷はなく、高周波出力の変動は±２％以
内と非常に安定している。According to this embodiment, the fluctuation of the harmonic output can be suppressed within ± 2% in the temperature range of 0 to 70 ° C. Moreover, the conversion efficiency from the fundamental wave to the harmonic is
5% for 40 mW input. Even when the control shown in the flowchart of FIG. 8 is performed, the rise time of the semiconductor laser is as short as 0.1 second or less. Further, with respect to a change over time during a long-term continuous operation for 500 hours, there is no optical damage, and the fluctuation of the high frequency output is very stable within ± 2%.

【０１２３】このような安定した動作は、発振波長に対
する粗調整制御と微調整制御とを組み合わせることで達
成される。すなわち、発振波長の変化における若干のモ
ードホップは生じるものの広い範囲で発振波長を可変で
きるＤＢＲ部４０への電流印加を粗調整制御に使用し、
一方、モードホップは発生しないが発振波長の可変範囲
が狭い位相制御部４１への電流印加を微調整制御に使用
することによって、高速で広範囲な発振波長の制御が可
能である。Such stable operation is achieved by combining the coarse adjustment control and the fine adjustment control for the oscillation wavelength. That is, although a slight mode hopping occurs in the change of the oscillation wavelength, the current application to the DBR section 40 which can change the oscillation wavelength in a wide range is used for the rough adjustment control,
On the other hand, by using the current application to the phase controller 41 in which the mode hop does not occur but the variable range of the oscillation wavelength is narrow for the fine adjustment control, it is possible to control the oscillation wavelength in a wide range at high speed.

【０１２４】なお、図８を参照して説明した上記の一連
の制御において、微調整制御にペルチエ素子による温度
変化を利用することができる。この場合の制御フローチ
ャートを、図１０に示す。具体的には、図８に示す位相
制御部への電流の制御（ステップ８４０及び８６０）の
代わりに、ペルチエ素子に流す電流を制御して温度変化
を生じさせる（ステップ８４５及び８６５）。これによ
って、ＤＢＲ部４０への電流の制御と組み合わせて、発
振波長の制御を行う。なお、図１０の他のステップは図
８と同様であるので、ここではその説明は省略する。In the series of controls described above with reference to FIG. 8, it is possible to utilize the temperature change by the Peltier element for the fine adjustment control. A control flowchart in this case is shown in FIG. Specifically, instead of controlling the current to the phase controller shown in FIG. 8 (steps 840 and 860), the current flowing through the Peltier element is controlled to cause a temperature change (steps 845 and 865). Thereby, the oscillation wavelength is controlled in combination with the control of the current to the DBR unit 40. The other steps in FIG. 10 are the same as those in FIG.

【０１２５】図１０に示すペルチェ素子を使用する制御
方法においても、高調波出力の変動を２％以内におさめ
ることができる。また、この場合には半導体レーザに位
相制御部４１を形成する必要がないので、歩留まり良く
半導体レーザを形成することができるという効果もあ
る。Also in the control method using the Peltier device shown in FIG. 10, the fluctuation of the harmonic output can be kept within 2%. Further, in this case, since it is not necessary to form the phase control section 41 in the semiconductor laser, there is an effect that the semiconductor laser can be formed with a high yield.

【０１２６】なお、薄膜ヒータを形成してヒータへの通
電電流を制御することによって、微調整制御を行うこと
もできる。特に、ヒータをＤＢＲ半導体レーザの上に集
積して形成すれば、半導体レーザあるいは短波長レーザ
光源を小型化することができる。Fine adjustment control can also be performed by forming a thin film heater and controlling the current supplied to the heater. Particularly, if the heater is integrated and formed on the DBR semiconductor laser, the semiconductor laser or the short wavelength laser light source can be downsized.

【０１２７】粗調整制御の方法としては、広い範囲にわ
たって発振波長が可変できるものであれば、特定のもの
に限られることはない。また、薄膜ヒータを光波長変換
素子の上に形成して、それへの通電電流を使用して微調
整制御をすることもできる。すなわち、光波長変換素子
に第２の波長可変手段を設けても、発振波長の連続的な
微調整を行うことができる。The coarse adjustment control method is not limited to a specific one as long as the oscillation wavelength can be varied over a wide range. It is also possible to form a thin film heater on the light wavelength conversion element, and use the current supplied to it to perform fine adjustment control. That is, even if the optical wavelength conversion element is provided with the second wavelength variable means, continuous fine adjustment of the oscillation wavelength can be performed.

【０１２８】（第５の実施形態）次に、本発明の第５の
実施形態による短波長レーザ光源を図１１を参照して説
明する。(Fifth Embodiment) Next, a short wavelength laser light source according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【０１２９】本実施形態でも、短波長レーザ光源に含ま
れる光波長変換素子２２ｄとして、LiTaO₃基板１の中に
分極反転領域３を形成して、さらにプロトン交換を用い
て光導波路２を形成した光導波路型の光波長変換素子２
２ｄを使用する。入射面１０から入射された基本波Ｐ１
は、光導波路２を伝搬する間に高調波Ｐ２に変換され
て、出射面１２から出射される。Also in this embodiment, as the light wavelength conversion element 22d included in the short wavelength laser light source, the polarization inversion region 3 is formed in the LiTaO ₃ substrate 1, and the optical waveguide 2 is further formed by using proton exchange. Optical waveguide type optical wavelength conversion element 2
Use 2d. Fundamental wave P1 incident from the incident surface 10
Is converted into a higher harmonic wave P2 while propagating through the optical waveguide 2 and emitted from the emission surface 12.

【０１３０】この出射される高調波Ｐ２の出力を安定さ
せるための制御方法として、光波長変換素子２２ｄでは
差動検出方法を用いる。そのために、光波長変換素子２
２ｄでは、通常の波長変換を行う第１の分極反転領域３
に加えて、それより入射面１０に近い箇所に、周期の短
い（周期Λ１）第２の周期状の分極反転領域３ａ、及び
周期の長い（Λ２）第３の周期状の分極反転領域３ｂが
形成されている。すなわち、周期が異なる３種類の分極
反転領域３ａ、３ｂ及び３が設けられている。周期の関
係は、Λ１＜Λ＜Λ２である。As a control method for stabilizing the output of the emitted harmonic wave P2, the optical wavelength conversion element 22d uses a differential detection method. Therefore, the optical wavelength conversion element 2
In 2d, the first polarization inversion region 3 for performing normal wavelength conversion is used.
In addition, a second periodic domain-inverted region 3a having a short period (period Λ1) and a third periodic domain-inverted region 3b having a long period (Λ2) are provided near the incident surface 10. Has been formed. That is, three types of domain-inverted regions 3a, 3b and 3 having different periods are provided. The relationship of periods is Λ1 <Λ <Λ2.

【０１３１】さらに、分極反転領域３ａ及び３ｂの上に
は、お互いに異なる周期を有する回折格子１７ａ、１７
ｂがそれぞれ形成されている。この回折格子１７ａ、１
７ｂは、入射面１０から入射した基本波Ｐ１は通過させ
る。しかし、第２及び第３の分極反転領域３ａ及び３ｂ
によってそれぞれ基本波から変換された高調波Ｐ２ａ及
びＰ２ｂは、基板１の内部へ向けて回折させる。さら
に、基板１の反対側の表面にはディテクタ２８ａ及び２
８ｂが設けられていて、そのようにして回折された高調
波Ｐ２ａ及びＰ２ｂがそれぞれ入射するように配置され
ている。Further, on the domain inversion regions 3a and 3b, the diffraction gratings 17a and 17 having different periods from each other.
b are formed respectively. This diffraction grating 17a, 1
7b allows the fundamental wave P1 incident from the incident surface 10 to pass through. However, the second and third domain inversion regions 3a and 3b
The harmonics P2a and P2b respectively converted from the fundamental wave by are diffracted toward the inside of the substrate 1. Further, on the surface opposite to the substrate 1, the detectors 28a and 2a are provided.
8b is provided and arranged so that the harmonic waves P2a and P2b thus diffracted respectively enter.

【０１３２】図１１には図示していないが、半導体レー
ザとしては、波長可変機能を有するＤＢＲ半導体レーザ
を用いている。半導体レーザから出射された基本波Ｐ１
は、光波長変換素子２２ｄの光導波路２に入射する。光
導波路２に入った基本波Ｐ１は、周期状の分極反転領域
３ａ、３ｂ及び３でそれぞれ高調波Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ及び
Ｐ２に変換される。Although not shown in FIG. 11, a DBR semiconductor laser having a wavelength tunable function is used as the semiconductor laser. Fundamental wave P1 emitted from the semiconductor laser
Enters the optical waveguide 2 of the light wavelength conversion element 22d. The fundamental wave P1 that has entered the optical waveguide 2 is converted into harmonics P2a, P2b, and P2 in the periodically poled regions 3a, 3b, and 3, respectively.

【０１３３】図１２は、入力される基本波の波長と発生
する高調波出力との関係を示すグラフである。第２の分
極反転領域３ａが周期状に形成されている領域の長さは
１ｍｍであり、この部分の位相整合波長（ピーク波長）
は８６１ｎｍ、波長半値幅は１ｎｍである。また、第３
の分極反転領域３ｂが周期状に形成されている部分の長
さは１ｍｍであり、この部分の位相整合波長は８６２ｎ
ｍ、波長半値幅は１ｎｍである。また、第１の分極反転
領域３が周期状に形成されている部分の長さは９ｍｍで
あり、この部分の位相整合波長は８６１．５ｎｍ、波長
半値幅は０．１ｎｍである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the wavelength of the input fundamental wave and the generated harmonic output. The length of the region in which the second domain-inverted regions 3a are periodically formed is 1 mm, and the phase matching wavelength (peak wavelength) of this portion is
Is 861 nm, and the half-width of wavelength is 1 nm. Also, the third
The length of the portion in which the domain-inverted regions 3b of 3 are periodically formed is 1 mm, and the phase matching wavelength of this portion is 862n.
m, and the half-value width of the wavelength is 1 nm. Further, the length of the portion where the first domain-inverted regions 3 are periodically formed is 9 mm, the phase matching wavelength of this portion is 861.5 nm, and the half-value wavelength width is 0.1 nm.

【０１３４】半導体レーザの発振波長が光波長反転素子
の位相整合波長に一致していれば、第１の分極反転領域
３が反応して高調波Ｐ２が発生し、出射面１２から出射
される。しかし、発振波長が短いと、第２の周期状分極
反転領域３ａが反応して高調波Ｐ２ａが発生する。ある
いは、発振波長が長すぎると、第３の周期状分極反転領
域３ｂが反応して高調波Ｐ２ｂが発生する。それぞれの
部分で発生した高調波Ｐ２ａ及びＰ２ｂは、回折格子１
７ａ及び１７ｂで回折されてディテクタ２８ａ及び２８
ｂに入射し、そこで電気信号に変換される。If the oscillation wavelength of the semiconductor laser matches the phase matching wavelength of the optical wavelength inverting element, the first polarization inversion region 3 reacts to generate a harmonic wave P2, which is emitted from the emission surface 12. However, when the oscillation wavelength is short, the second periodic domain-inverted region 3a reacts and a harmonic wave P2a is generated. Alternatively, if the oscillation wavelength is too long, the third periodic domain-inverted region 3b reacts and a harmonic wave P2b is generated. The harmonics P2a and P2b generated in each part are generated by the diffraction grating 1
The detectors 28a and 28 are diffracted by 7a and 17b.
It is incident on b and is converted into an electric signal there.

【０１３５】ＤＢＲ半導体レーザの波長を変えた場合の
ディテクタ２８ａ及び２８ｂの出力電気信号（出力電流
値）を、図１３（ａ）に示す。ここで、ディテクタ２８
ａの信号をＩ、ディテクタ２８ｂの信号をIIとすれば、
その差動出力はＩ−IIとなる。Output electric signals (output current values) of the detectors 28a and 28b when the wavelength of the DBR semiconductor laser is changed are shown in FIG. 13 (a). Here, the detector 28
If the signal of a is I and the signal of the detector 28b is II,
The differential output is I-II.

【０１３６】図１３（ｂ）には、半導体レーザの発振波
長を印加電流で制御する場合の、差動出力Ｉ−IIを示
す。実際の制御にあたっては、差動出力Ｉ−IIの変動が
±２％の範囲に納まるように、印加電流によって発振波
長を制御する。これにより、高調波出力の値を、常にピ
ーク値の周辺に保つことができる。具体的には、温度が
５〜７０℃の範囲で変動すると、例えば±１％以内の出
力の変動が発生する。FIG. 13B shows the differential output I-II when the oscillation wavelength of the semiconductor laser is controlled by the applied current. In the actual control, the oscillation wavelength is controlled by the applied current so that the variation of the differential output I-II is within ± 2%. As a result, the value of the harmonic output can always be kept around the peak value. Specifically, if the temperature fluctuates within the range of 5 to 70 ° C., the output fluctuates within ± 1%, for example.

【０１３７】このように、差動検出を用いると高調波出
力を簡単且つ十分に安定させることができる。基本波Ｐ
１から高調波Ｐ２への変換効率は、入力パワーが６０ｍ
Ｗの場合に５％である。実際の高調波出力を得るための
第１の周期状分極反転領域３と差動検出に使う第２及び
第３の周期状分極反転領域３ａ及び３ｂは、同一の基板
１の上に同一マスクを用いて同一プロセスで作製でき
る。そのため、それぞれ分極反転領域３、３ａ及び３ｂ
の位相整合波長の関係は一定であり、差動検出により発
振波長が高周波出力のピークに容易に固定される。As described above, by using the differential detection, the harmonic output can be easily and sufficiently stabilized. Fundamental wave P
The conversion efficiency from 1 to harmonic P2 is 60m when the input power is
In case of W, it is 5%. The first periodic polarization inversion region 3 for obtaining an actual harmonic output and the second and third periodic polarization inversion regions 3a and 3b used for differential detection are formed on the same substrate 1 with the same mask. It can be manufactured using the same process. Therefore, the polarization inversion regions 3, 3a and 3b are respectively formed.
The relationship between the phase matching wavelengths is constant, and the oscillation wavelength is easily fixed to the peak of the high frequency output by the differential detection.

【０１３８】上記の説明では、半導体レーザの発振波長
を変化させているが、温度や電界などに関する条件を制
御して、光波長変換素子の位相整合波長を変化させて
も、同様の効果を得ることができる。Although the oscillation wavelength of the semiconductor laser is changed in the above description, the same effect can be obtained even if the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element is changed by controlling the conditions such as temperature and electric field. be able to.

【０１３９】（第６の実施形態）次に、本発明の第６の
実施形態の短波長レーザ光源を説明する。図１４は、本
実施例の短波長レーザ光源に用いられる光波長変換素子
２２ｅの構成を示す平面図である。(Sixth Embodiment) Next, a short wavelength laser light source according to a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a plan view showing the configuration of the light wavelength conversion element 22e used in the short wavelength laser light source of this embodiment.

【０１４０】本実施形態でも、短波長レーザ光源に含ま
れる光波長変換素子２２ｅとして、LiTaO₃基板１の中に
分極反転領域３を形成して、さらにプロトン交換を用い
て光導波路２を形成した光導波路型の光波長変換素子２
２ｅを使用する。入射面１０から入射された基本波Ｐ１
は、光導波路２を伝搬する間に高調波Ｐ２に変換され
て、出射面１２から出射される。Also in this embodiment, as the light wavelength conversion element 22e included in the short wavelength laser light source, the polarization inversion region 3 is formed in the LiTaO ₃ substrate 1, and the optical waveguide 2 is further formed by using proton exchange. Optical waveguide type optical wavelength conversion element 2
2e is used. Fundamental wave P1 incident from the incident surface 10
Is converted into a higher harmonic wave P2 while propagating through the optical waveguide 2 and emitted from the emission surface 12.

【０１４１】この出射される高調波Ｐ２の出力を安定さ
せるための制御方法としては、やはり差動検出方法を用
いる。そのために、光波長変換素子２２ｅでは、通常の
波長変換を行う第１の分極反転領域３に加えて、それよ
り入射面１０に近い箇所に、周期の短い（周期Λ１）第
２の周期状の分極反転領域３ａ、及び周期の長い（Λ
２）第３の周期状の分極反転領域３ｂが形成されてい
る。すなわち、周期が異なる３種類の分極反転領域３
ａ、３ｂ及び３が設けられている。周期の関係は、Λ１
＜Λ＜Λ２である。As a control method for stabilizing the output of the emitted harmonic wave P2, the differential detection method is also used. Therefore, in the optical wavelength conversion element 22e, in addition to the first domain-inverted region 3 for performing normal wavelength conversion, a second periodic shape having a short period (period Λ1) is provided at a position closer to the incident surface 10 than that. The domain inversion region 3a and the long period (Λ
2) A third periodic domain-inverted region 3b is formed. That is, three types of polarization inversion regions 3 having different periods
a, 3b and 3 are provided. The period relationship is Λ1
<Λ <Λ2.

【０１４２】さらに、第２及び第３の分極反転領域３ａ
及び３ｂの上には、分岐光導波路２ａ及び２ｂが形成さ
れている。基本波Ｐ１は、方向性結合器５０によって分
岐光導波路２ａ及び２ｂに結合されている。分岐光導波
路２ａ及び２ｂを通って伝搬する基本波Ｐ１に基づいて
発生する高調波Ｐ２ａ及びＰ２ｂは、基板１の外に出力
される。さらに、基板１の側面にはディテクタ２８ａ及
び２８ｂが設けられていて、そのようにして回折された
高調波Ｐ２ａ及びＰ２ｂがそれぞれ入射するように配置
されている。Furthermore, the second and third domain-inverted regions 3a
Branch optical waveguides 2a and 2b are formed on and 3b. The fundamental wave P1 is coupled to the branch optical waveguides 2a and 2b by the directional coupler 50. Harmonics P2a and P2b generated based on the fundamental wave P1 propagating through the branched optical waveguides 2a and 2b are output to the outside of the substrate 1. Further, detectors 28a and 28b are provided on the side surface of the substrate 1 and are arranged so that the harmonic waves P2a and P2b thus diffracted respectively enter.

【０１４３】図１４には図示していないが、半導体レー
ザとしては、波長可変機能を有するＤＢＲ半導体レーザ
を用いている。半導体レーザから出射された基本波Ｐ１
は、光波長変換素子２２ｅの光導波路２に入射する。光
導波路２に入った基本波Ｐ１は、周期状の分極反転領域
３で高調波Ｐ２に変換される。変換された高調波Ｐ２
は、そのまま光導波路２を伝搬して、出射面１２から外
部に出射される。Although not shown in FIG. 14, a DBR semiconductor laser having a wavelength tunable function is used as the semiconductor laser. Fundamental wave P1 emitted from the semiconductor laser
Enters the optical waveguide 2 of the light wavelength conversion element 22e. The fundamental wave P1 that has entered the optical waveguide 2 is converted into a harmonic wave P2 in the periodically domain-inverted region 3. Converted harmonic P2
Propagates through the optical waveguide 2 as it is and is emitted from the emission surface 12 to the outside.

【０１４４】一方、変換されずに残った基本波Ｐ１は、
方向性結合器５０によって分岐光導波路２ａ及び２ｂに
結合される。分岐光導波路２ａ及び２ｂを通って伝搬す
る基本波Ｐ１は、それぞれの光導波路２ａ及び２ｂの先
端に設けられた第２及び第３の分極反転領域３ａ及び３
ｂによって高調波Ｐ２ａ及びＰ２ｂに変換される。On the other hand, the fundamental wave P1 remaining without conversion is
The directional coupler 50 couples the branched optical waveguides 2a and 2b. The fundamental wave P1 propagating through the branched optical waveguides 2a and 2b is the second and third domain-inverted regions 3a and 3 provided at the tips of the respective optical waveguides 2a and 2b.
It is converted into harmonics P2a and P2b by b.

【０１４５】第２の周期状の分極反転領域３ａ（周期Λ
１）が形成されている領域の長さは１ｍｍであり、この
部分の位相整合波長は８６１ｎｍ、波長半値幅は１ｎｍ
である。また、第３の周期状の分極反転領域３ｂ（周期
Λ２）が形成されている部分の長さは１ｍｍであり、こ
の部分の位相整合波長は８６２ｎｍ、波長半値幅は１ｎ
ｍである。また、第１の周期状の分極反転領域３が形成
されている部分の長さは９ｍｍであり、位相整合波長は
８６１．５ｎｍ、波長半値幅は０．１ｎｍである。The second periodic domain-inverted region 3a (period Λ
The length of the region where 1) is formed is 1 mm, the phase matching wavelength of this part is 861 nm, and the half-width of the wavelength is 1 nm.
Is. The length of the portion where the third periodic domain-inverted region 3b (period Λ2) is formed is 1 mm, the phase matching wavelength of this portion is 862 nm, and the half-value width of wavelength is 1 n.
m. Further, the length of the portion where the first periodic domain-inverted regions 3 are formed is 9 mm, the phase matching wavelength is 861.5 nm, and the wavelength half-value width is 0.1 nm.

【０１４６】先の実施例に関連して述べたように、半導
体レーザの発振波長が光波長反転素子の位相整合波長に
一致していれば、第１の分極反転領域３が反応して高調
波Ｐ２が発生し、出射面１２から出射される。しかし、
発振波長が短いと、第２の周期状分極反転領域３ａが反
応して高調波Ｐ２ａが発生する。あるいは、発振波長が
長すぎると、第３の周期状分極反転領域３ｂが反応して
高調波Ｐ２ｂが発生する。それぞれの部分で発生した高
調波Ｐ２ａ及びＰ２ｂは、ディテクタ２８ａ及び２８ｂ
に入射し、そこで電気信号に変換される。このようにし
てディテクタ２８ａ及び２８ｂで検出される信号から、
先の実施例と同様の原理に基づいて差動信号を得る。そ
して、差動信号の変動が±２％の範囲におさまるよう
に、印加電流によって発振波長を制御することにより、
高調波出力の値を常にピーク値の周辺に保つことができ
る。具体的には、温度が５〜７０℃の範囲で変動する
と、例えば±１％以内の出力の変動が発生する。As described in connection with the previous embodiment, if the oscillation wavelength of the semiconductor laser matches the phase matching wavelength of the optical wavelength reversal element, the first polarization inversion region 3 reacts and the higher harmonic wave is generated. P2 is generated and emitted from the emission surface 12. But,
When the oscillation wavelength is short, the second periodic domain-inverted region 3a reacts to generate a harmonic wave P2a. Alternatively, if the oscillation wavelength is too long, the third periodic domain-inverted region 3b reacts and a harmonic wave P2b is generated. The harmonics P2a and P2b generated in the respective parts are detected by the detectors 28a and 28b.
Is incident on and is converted into an electric signal there. In this way, from the signals detected by the detectors 28a and 28b,
A differential signal is obtained based on the same principle as in the previous embodiment. Then, by controlling the oscillation wavelength by the applied current so that the fluctuation of the differential signal is within ± 2%,
The value of the harmonic output can always be kept around the peak value. Specifically, if the temperature fluctuates within the range of 5 to 70 ° C., the output fluctuates within ± 1%, for example.

【０１４７】基本波Ｐ１から高調波Ｐ２への変換効率
は、入力パワーが６０ｍＷの場合に７％である。なお、
本実施形態のように出射面１２の側に差動検出用の周期
状分極反転領域３ａ及び３ｂを形成すれば、すでに高調
波への変換が終了した「使用済」の基本波を利用するこ
とができるので、変換効率に影響が及ぼされることがな
いという効果も有する。The conversion efficiency from the fundamental wave P1 to the harmonic wave P2 is 7% when the input power is 60 mW. In addition,
If the periodic polarization inversion regions 3a and 3b for differential detection are formed on the side of the emission surface 12 as in this embodiment, the "used" fundamental wave that has already been converted into a harmonic wave can be used. As a result, the conversion efficiency is not affected.

【０１４８】上記の説明では、半導体レーザの発振波長
を変化させているが、温度や電界などに関する条件を制
御して、光波長変換素子の位相整合波長を変化させて
も、同様の効果を得ることができる。Although the oscillation wavelength of the semiconductor laser is changed in the above description, the same effect can be obtained even if the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element is changed by controlling the conditions relating to temperature and electric field. be able to.

【０１４９】（第７の実施形態）次に、本発明の第７の
実施形態の短波長レーザ光源を説明する。図１５は、本
実施例の短波長レーザ光源７００の構成を示す断面図で
ある。(Seventh Embodiment) Next, a short wavelength laser light source according to a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration of the short wavelength laser light source 700 of this embodiment.

【０１５０】この短波長レーザ光源７００では、非線形
光学結晶であるLiTaO₃基板１の内部に周期状の分極反転
領域３が形成されている光波長変換素子２２ｆを用い
る。さらに、本実施形態における光波長変換素子２２ｆ
は、これまでの実施形態の光波長変換素子のように周期
状の分極反転領域が形成されている表面に光導波路を形
成して使用するのではなく、全体をバルクとして使用す
るバルク型の素子である。なお、周期状の分極反転領域
３の形成は、例えば電界印加法によって行うことができ
るが、他の方法を適用してもよい。This short wavelength laser light source 700 uses an optical wavelength conversion element 22f in which a periodically domain-inverted region 3 is formed inside a LiTaO ₃ substrate 1 which is a nonlinear optical crystal. Furthermore, the optical wavelength conversion element 22f in the present embodiment
Is a bulk-type device that uses the whole as a bulk, rather than using it by forming an optical waveguide on the surface on which a periodic domain-inverted region is formed as in the optical wavelength conversion devices of the above embodiments. Is. The periodic domain inversion regions 3 can be formed by, for example, an electric field application method, but other methods may be applied.

【０１５１】また、短波長レーザ光源７００は、波長可
変部を有するＤＢＲ半導体レーザ２１ｆを用いている。
ＤＢＲ半導体レーザ２１ｆ及び光波長変換素子２２ｆ
は、Ａｌでできた基材２０の上に固定されている。半導
体レーザ２１ｆから出射された基本波Ｐ１は、レンズ２
４ａで平行光にされた後、光波長変換素子２２ｆに入射
面１０から入射する。The short wavelength laser light source 700 uses a DBR semiconductor laser 21f having a wavelength variable portion.
DBR semiconductor laser 21f and optical wavelength conversion element 22f
Are fixed on a substrate 20 made of Al. The fundamental wave P1 emitted from the semiconductor laser 21f is reflected by the lens 2
After being collimated by 4a, it is incident on the light wavelength conversion element 22f from the incident surface 10.

【０１５２】光波長変換素子２２ｆに入った基本波Ｐ１
は、位相整合長Ｌの長さを持った分極反転領域３で高調
波Ｐ２に変換される。さらに、その後に続く同じくＬの
長さを持った非分極反転領域４で、高調波のパワーが増
幅される。このようにして、光波長変換素子２２ｆの内
部で増幅された高調波Ｐ２は、出射面１２より放射され
る。Fundamental wave P1 entering the optical wavelength conversion element 22f
Is converted into a harmonic wave P2 in the polarization inversion region 3 having a phase matching length L. Further, the power of the higher harmonic wave is amplified in the subsequent non-polarization inversion region 4 having the same length L. In this way, the harmonic wave P2 amplified inside the optical wavelength conversion element 22f is radiated from the emission surface 12.

【０１５３】高調波が発生する波長（位相整合波長）
は、擬似位相整合により、非線形光学結晶の屈折率と分
極反転領域３の周期とにより決まる。このため、環境温
度が変わると屈折率が変わり、位相整合波長が変化す
る。Wavelength at which harmonics are generated (phase matching wavelength)
Is determined by the refractive index of the nonlinear optical crystal and the period of the domain inversion region 3 due to the quasi phase matching. Therefore, when the environmental temperature changes, the refractive index changes, and the phase matching wavelength changes.

【０１５４】次に、ＤＢＲ半導体レーザ２１ｆについて
説明する。Next, the DBR semiconductor laser 21f will be described.

【０１５５】ＤＢＲ半導体レーザ２１ｆは、発光部４２
及びＤＢＲ部４０に分かれている。各部分４２及び４０
は、それぞれ電極４２ａ及び４０ａにより独立に制御で
きる。発光部４２に電極４２ａを介して電流を注入する
ことで、活性層４４が発光する。注入電流が発振しきい
値を越えると、半導体レーザ２１ｆの前面のへき開面４
５とＤＢＲ部４０に設けられている回折格子４３とが起
こす反射によって共振が生じ、レーザ発振する。The DBR semiconductor laser 21f includes a light emitting section 42.
And the DBR unit 40. Each part 42 and 40
Can be controlled independently by electrodes 42a and 40a, respectively. The active layer 44 emits light by injecting a current into the light emitting section 42 through the electrode 42a. When the injected current exceeds the oscillation threshold, the cleavage plane 4 on the front surface of the semiconductor laser 21f
5 and the diffraction grating 43 provided in the DBR unit 40 cause resonance and laser oscillation.

【０１５６】半導体レーザ２１ｆのＤＢＲ部４０への注
入電流を変化させることで、屈折率が変化するので、フ
ィードバックされる波長が変わる。これを利用すれば、
ＤＢＲ部４０を波長可変部として動作させることがで
き、これにより、レーザの発振波長を変えることができ
る。By changing the injection current to the DBR portion 40 of the semiconductor laser 21f, the refractive index changes, so that the wavelength to be fed back changes. If you use this,
The DBR unit 40 can be operated as a wavelength tunable unit, whereby the oscillation wavelength of the laser can be changed.

【０１５７】次に、高調波出力安定化方法について説明
する。Next, a harmonic output stabilizing method will be described.

【０１５８】短波長レーザ光源７００は、全体がペルチ
ェ素子４８の上にマウントされていて、環境温度の変化
にかかわらずその温度が常に一定に保たれるようになっ
ている。しかし、長時間に渡って短波長レーザ光源７０
０を使用すると、経時変化等により光波長変換素子２２
ｆの擬似位相整合波長または半導体レーザ２１ｆの発振
波長が変化して、疑似位相整合波長と発振波長との間に
ずれが生じるようにななる。これに対して、ＤＢＲ半導
体レーザ２１ｆの発振波長を変えることで、光波長変換
素子２２ｆの変化後の位相整合波長に、半導体レーザ２
１ｆの発振波長を合わせることができる。The short-wavelength laser light source 700 is wholly mounted on the Peltier device 48, and its temperature is always kept constant irrespective of changes in the environmental temperature. However, for a long time, the short wavelength laser light source 70
If 0 is used, the optical wavelength conversion element 22 will change due to changes over time.
The quasi phase matching wavelength of f or the lasing wavelength of the semiconductor laser 21f changes, so that a shift occurs between the quasi phase matching wavelength and the lasing wavelength. On the other hand, by changing the oscillation wavelength of the DBR semiconductor laser 21f, the semiconductor laser 2 becomes the phase matching wavelength after the change of the optical wavelength conversion element 22f.
The oscillation wavelength of 1f can be adjusted.

【０１５９】このとき、光波長変換素子２２ｆからの高
調波出力Ｐ２をビームスプリッタ２７で分岐し、その一
部をＳｉディテクタ２８でモニタする構成としても良
い。このような構成とすれば、ディテクタ２８における
検出結果を用いて、高調波出力が常に最高値となるよう
に電極４０ａに印加する電流値を調整することができ、
高調波Ｐ２の出力が安定して所期の値に保たれる。At this time, the harmonic output P2 from the optical wavelength conversion element 22f may be branched by the beam splitter 27, and a part thereof may be monitored by the Si detector 28. With such a configuration, the detection result of the detector 28 can be used to adjust the current value applied to the electrode 40a so that the harmonic output always has the maximum value.
The output of the harmonic P2 is stably maintained at the desired value.

【０１６０】なお、ディテクタ２８は、図１５に示され
るように、出射面１２から得られる高調波出力Ｐ２を検
出する構成に限られるものではない。例えば、光波長変
換素子２２ｆの内部で変換された高調波の一部は、素子
２２ｆの入射面１０から外部に放出される。そこで、半
導体レーザ２１ａと光波長変換素子２２ｆとの間隙の上
方にディテクタ２８を設置して、素子２２ｆの入射面１
０から出てくる高調波を検出する構成とすることもでき
る。The detector 28 is not limited to the structure for detecting the harmonic output P2 obtained from the emitting surface 12, as shown in FIG. For example, a part of the harmonics converted inside the light wavelength conversion element 22f is emitted to the outside from the incident surface 10 of the element 22f. Therefore, the detector 28 is installed above the gap between the semiconductor laser 21a and the light wavelength conversion element 22f, and the incident surface 1 of the element 22f is arranged.
It is also possible to adopt a configuration in which the harmonics that come out from 0 are detected.

【０１６１】本実施形態によれば、温度０〜６０℃の範
囲において、高調波出力の変動を±３％以内に抑えるこ
とができる。また、基本波から高調波への変換効率は、
３００ｍＷの入力に対して０．５％であり、出力１．５
ｍＷのブルー光が得られる。また、本実施形態の短波長
レーザ光源７００に含まれるようなバルク型の光波長変
換素子２２ｆは、光路のアライメントが簡単に行えると
ともに機械的振動にも強く、実用的である。According to this embodiment, the variation of the harmonic output can be suppressed within ± 3% in the temperature range of 0 to 60 ° C. Moreover, the conversion efficiency from the fundamental wave to the harmonic is
0.5% for 300 mW input, 1.5 output
mW blue light is obtained. Further, the bulk-type optical wavelength conversion element 22f included in the short-wavelength laser light source 700 of this embodiment is practical because it can easily align the optical path and is strong against mechanical vibration.

【０１６２】次に、図１５の短波長レーザ光源７００の
構成において、ＤＢＲ半導体レーザ２１ｆをＲＦ駆動す
る。具体的には、周波数８００ＭＨｚのサイン波電流を
電極４０ａに印加する。これによって、基本波Ｐ１の平
均パワー１００ｍＷに対して、パワー２ｍＷの高調波Ｐ
２の出力が得られる。Next, in the structure of the short wavelength laser light source 700 of FIG. 15, the DBR semiconductor laser 21f is RF driven. Specifically, a sine wave current having a frequency of 800 MHz is applied to the electrode 40a. As a result, with respect to the average power 100 mW of the fundamental wave P1, the harmonic P of power 2 mW is generated.
Two outputs are obtained.

【０１６３】光波長変換素子の変換効率は基本波のパワ
ーに比例するので、上記のように半導体レーザ２１ｆに
ＲＦ駆動を行って基本波Ｐ１をパルス列として光波長変
換素子２２ｆに入力することにより、その変換効率を向
上することができる。ＤＢＲ半導体レーザ２１ｆは、Ｒ
Ｆ駆動においても縦モードが乱れることがなく、有効に
波長変換できる。Since the conversion efficiency of the light wavelength conversion element is proportional to the power of the fundamental wave, the semiconductor laser 21f is RF-driven as described above and the fundamental wave P1 is input to the light wavelength conversion element 22f as a pulse train. The conversion efficiency can be improved. The DBR semiconductor laser 21f is R
Even in F drive, the longitudinal mode is not disturbed, and wavelength conversion can be performed effectively.

【０１６４】なお、半導体レーザのＲＦ駆動は、本実施
形態のようにバルク型の光波長変換素子２２ｆを用いる
場合に限らず、光導波路型の光波長変換素子を含む短波
長レーザ光源の構成に対しても適用できる。一方、第４
の実施形態として説明した粗調整及び微調整制御の手
法、あるいは、第５の実施形態として説明した差動検出
の手法を、本実施形態におけるバルク型の光波長変換素
子２２ｆを含む短波長レーザ光源７００の構成に適用す
ることも可能である。The RF driving of the semiconductor laser is not limited to the case where the bulk type optical wavelength conversion element 22f is used as in the present embodiment, and the structure of a short wavelength laser light source including an optical waveguide type optical wavelength conversion element is used. It can also be applied to. On the other hand, the fourth
The rough adjustment and fine adjustment control method described as the embodiment or the differential detection method described as the fifth embodiment is applied to the short wavelength laser light source including the bulk type optical wavelength conversion element 22f in the present embodiment. It is also possible to apply to the configuration of 700.

【０１６５】（第８の実施形態）次に、本発明の第８の
実施形態の短波長レーザ光源を説明する。図１６は、本
実施例の短波長レーザ光源８００の構成を示す断面図で
ある。(Eighth Embodiment) Next, a short wavelength laser light source according to an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 16 is a cross-sectional view showing the configuration of the short wavelength laser light source 800 of this embodiment.

【０１６６】図１６に示す短波長レーザ光源８００でも
ペルチェ素子４８を用いて短波長レーザ光源８００の温
度制御を行うが、その配置は、図１５に示した第７の実
施形態の短波長レーザ光源７００とは異なっている。す
なわち、ＤＢＲ半導体レーザ２１ｇと基材２０を挟んで
対向する位置に銅ブロック５９ａが配置されており、同
様に、光波長変換素子２２ｇと基材２０を挟んで対向す
る位置に銅ブロック５９ｂが配置されている。基材２０
は、典型的には真鍮でできていて、厚さは例えば０．５
ｍｍである。このため、ＤＢＲ半導体レーザ２１ｇから
光波長変換素子２２ｇへは、熱が伝達しにくい。The short wavelength laser light source 800 shown in FIG. 16 also controls the temperature of the short wavelength laser light source 800 by using the Peltier element 48, but the arrangement is such that the short wavelength laser light source of the seventh embodiment shown in FIG. Different from 700. That is, the copper block 59a is arranged at a position opposed to the DBR semiconductor laser 21g with the base member 20 interposed therebetween, and similarly, the copper block 59b is arranged at a position opposed to the optical wavelength conversion element 22g sandwiched with the base member 20. Has been done. Base material 20
Is typically made of brass and has a thickness of, for example, 0.5
mm. Therefore, heat is difficult to transfer from the DBR semiconductor laser 21g to the light wavelength conversion element 22g.

【０１６７】ペルチェ素子４８の第１の面４８ａは銅ブ
ロック５９ａに接触し、第２の面４８ｂは銅ブロック５
９ｂに接触している。ペルチェ素子４８に電流を印加す
ると、第１の面４８ａ及び第２の面４８ｂは、お互いに
逆の温度特性を示す。例えば、第１の面４８ａが発熱し
て加熱作用を示す場合には、第２の面４８ｂは吸熱して
冷却作用を示す。これによって、ペルチェ素子４８の第
１の面４８ａに銅ブロック５９ａを介して接している半
導体レーザ２１ｇの温度、及び第２の面４８ｂに銅ブロ
ック５９ｂを介して接している光波長変換素子２２ｇの
温度を、ペルチェ素子４８への印加電流の制御を通じて
制御することができる。The first surface 48a of the Peltier element 48 is in contact with the copper block 59a, and the second surface 48b is the copper block 5a.
It is in contact with 9b. When a current is applied to the Peltier element 48, the first surface 48a and the second surface 48b show temperature characteristics opposite to each other. For example, when the first surface 48a generates heat and exhibits a heating effect, the second surface 48b absorbs heat and exhibits a cooling effect. As a result, the temperature of the semiconductor laser 21g in contact with the first surface 48a of the Peltier element 48 via the copper block 59a, and the temperature of the optical wavelength conversion element 22g in contact with the second surface 48b via the copper block 59b. The temperature can be controlled by controlling the applied current to the Peltier element 48.

【０１６８】例えば、銅ブロック５９ａの温度を、室温
３０℃を挟んで約５℃から約５５℃まで変化させると、
銅ブロック５９ｂの温度は、約１０℃から約５０℃まで
変化する。この結果、半導体レーザ２１ｇの発振波長を
例えば２．６ｎｍの範囲で変化させることができ、一
方、光波長変換素子２２ｇの位相整合波長は例えば２．
０ｎｍの範囲で変化させることができる。したがって、
合計では４．６ｎｍの範囲で波長を制御することができ
る。図１５に示す短波長レーザ光源７００の構成では、
全体の構成を基材２０を介してペルチェ素子４８の同一
の面の上に配置しているが、この場合には波長の可変範
囲は約０．６ｎｍである。したがって、本実施形態の構
成にすることによって、約８倍の広い範囲にわたって波
長を制御することが可能になる。For example, if the temperature of the copper block 59a is changed from about 5 ° C. to about 55 ° C. with a room temperature of 30 ° C.,
The temperature of the copper block 59b varies from about 10 ° C to about 50 ° C. As a result, the oscillation wavelength of the semiconductor laser 21g can be changed in the range of 2.6 nm, for example, while the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element 22g is 2.
It can be changed in the range of 0 nm. Therefore,
The wavelength can be controlled in the range of 4.6 nm in total. In the configuration of the short wavelength laser light source 700 shown in FIG.
The entire structure is arranged on the same surface of the Peltier device 48 via the base material 20, but in this case, the variable range of the wavelength is about 0.6 nm. Therefore, with the configuration of this embodiment, it is possible to control the wavelength over a wide range of about 8 times.

【０１６９】また、ＤＢＲ半導体レーザ２１ｇの発振波
長、及び光波長変換素子２２ｇの位相整合波長のいずれ
もが、温度に対して連続的に変化する。そのため、安定
且つ滑らかな波長のチューニングを行うことができる。Further, both the oscillation wavelength of the DBR semiconductor laser 21g and the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element 22g continuously change with temperature. Therefore, stable and smooth wavelength tuning can be performed.

【０１７０】（第９の実施形態）次に、本発明の第９の
実施形態の短波長レーザ光源を説明する。図１７は、本
実施形態の短波長レーザ光源に含まれる半導体レーザの
構成を示す断面図である。(Ninth Embodiment) Next, a short wavelength laser light source according to a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 17 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor laser included in the short wavelength laser light source of this embodiment.

【０１７１】この短波長レーザ光源では、非線形光学結
晶であるKNbO₃基板に周期状の分極反転領域が形成され
ている光波長変換素子を用いる。KNbO₃は、８００ｎｍ
帯の発振波長を有する半導体レーザの波長に対して位相
整合する材料である。なお、周期状の分極反転領域の形
成は、例えばイオン注入法によって行うことができる
が、他の方法を適用してもよい。This short wavelength laser light source uses an optical wavelength conversion element in which a KNbO ₃ substrate which is a non-linear optical crystal is provided with periodic domain inversion regions. KNbO ₃ is 800 nm
It is a material that is phase-matched to the wavelength of a semiconductor laser having a band oscillation wavelength. The periodic domain-inverted regions can be formed by, for example, an ion implantation method, but another method may be applied.

【０１７２】また、本実施形態の短波長レーザ光源で
は、波長可変部を有するＤＢＲ半導体レーザ２１ｈを用
いている。ＤＢＲ半導体レーザ２１ｈはＡｌでできた基
材２０の上に固定されていて、半導体レーザ２１ｈから
出射された基本波Ｐ１は、コリメータレンズで平行光に
された後、半波長板を介してフォーカスレンズで集光さ
れ、光波長変換素子（図１７には不図示）の光導波路に
入射面から入射する。半波長板は、基本波Ｐ１の偏光方
向を９０度回転させ、光導波路の偏光方向に一致させる
ために挿入されている。Further, in the short wavelength laser light source of this embodiment, the DBR semiconductor laser 21h having the wavelength variable portion is used. The DBR semiconductor laser 21h is fixed on a base material 20 made of Al, and the fundamental wave P1 emitted from the semiconductor laser 21h is collimated by a collimator lens and then focused through a half-wave plate. The light is converged at and is incident on the optical waveguide of the light wavelength conversion element (not shown in FIG. 17) from the incident surface. The half-wave plate is inserted to rotate the polarization direction of the fundamental wave P1 by 90 degrees so as to match the polarization direction of the optical waveguide.

【０１７３】光導波路に入った基本波Ｐ１は、位相整合
長Ｌの長さを持った分極反転領域で高調波に変換され
る。さらに、その後に続く同じくＬの長さを持った非分
極反転領域で、高調波のパワーが増幅される。このよう
にして、光導波路の内部で増幅された高調波は、出射面
より放射される。The fundamental wave P1 entering the optical waveguide is converted into a higher harmonic wave in the domain inversion region having the phase matching length L. Further, the power of the higher harmonic wave is amplified in the subsequent non-polarization inversion region having the same L length. In this way, the harmonics amplified inside the optical waveguide are radiated from the emission surface.

【０１７４】本実施形態では、後述するように、制御を
簡略化するために単独の電流印加により高調波の安定化
を実現している。In this embodiment, as described later, the harmonics are stabilized by applying a single current in order to simplify the control.

【０１７５】次に、ＤＢＲ半導体レーザ２１ｈについて
説明する。Next, the DBR semiconductor laser 21h will be described.

【０１７６】ＤＢＲ半導体レーザ２１ｈは、発光部４
２、ＤＢＲ部４０、及びアンプ部４７に分かれている。
各部分４２、４０及び４７は、それぞれ電極４２ａ、４
０ａ、及び４７ａにより独立に制御できる。発光部４２
に電極４２ａを介して電流を注入することで、活性層４
４が発光する。注入電流が発振しきい値を越えると、半
導体レーザ２１ｈの後面のへき開面４６とＤＢＲ部４０
に設けられている回折格子４３とが起こす反射によって
共振が生じ、レーザ発振する。The DBR semiconductor laser 21h includes the light emitting section 4
2, the DBR unit 40, and the amplifier unit 47.
Each portion 42, 40 and 47 has electrodes 42a, 4 respectively.
It can be controlled independently by 0a and 47a. Light emitting part 42
By injecting a current into the active layer 4 via the electrode 42a.
4 emits light. When the injected current exceeds the oscillation threshold, the cleavage plane 46 at the rear surface of the semiconductor laser 21h and the DBR portion 40
Resonance occurs due to the reflection caused by the diffraction grating 43 provided in the laser, and laser oscillation occurs.

【０１７７】半導体レーザ２１ｈのＤＢＲ部４０への注
入電流を変化させることで、屈折率が変化するので、フ
ィードバックされる波長が変わる。これを利用すれば、
ＤＢＲ部４０を波長可変部として動作させることがで
き、これにより、レーザの発振波長を変えることができ
る。By changing the injection current to the DBR portion 40 of the semiconductor laser 21h, the refractive index changes, so that the wavelength to be fed back changes. If you use this,
The DBR unit 40 can be operated as a wavelength tunable unit, whereby the oscillation wavelength of the laser can be changed.

【０１７８】発光部４２で発生した光は、アンプ部４７
で増幅されて出射される。このとき、半導体レーザ２１
ｈの前面のへき開面４５に無反射コーティングを施すこ
とによって、へき開面４５における反射を０．０１％と
極めて小さくすることができる。これによって、複合モ
ードが立たなくなる。The light generated by the light emitting section 42 is transmitted to the amplifier section 47.
It is amplified by and emitted. At this time, the semiconductor laser 21
By applying a non-reflective coating to the cleavage surface 45 on the front surface of h, the reflection on the cleavage surface 45 can be made as small as 0.01%. As a result, the composite mode does not stand.

【０１７９】一方、本実施形態では、半導体レーザ２１
ｈの後面のへき開面４６とＤＢＲ部４０の実効反射面と
の間の距離である実効共振器長（キャビティ長）Ｄは１
５０μmに設定されており、縦モードの間隔は０．７ｎ
ｍになっている。そのために、０．７ｎｍの範囲内で
は、電極４０ａへの印加電流の制御のみで、モードホッ
プなしに連続的に波長を制御できる。また、ＤＢＲ部４
０は、１ｎｍと十分な反射波長幅を有している。On the other hand, in this embodiment, the semiconductor laser 21
The effective resonator length (cavity length) D, which is the distance between the cleaved surface 46 on the rear surface of h and the effective reflection surface of the DBR section 40, is 1
It is set to 50 μm, and the vertical mode interval is 0.7 n
It has become m. Therefore, in the range of 0.7 nm, the wavelength can be continuously controlled without mode hopping only by controlling the current applied to the electrode 40a. Also, the DBR unit 4
0 has a sufficient reflection wavelength width of 1 nm.

【０１８０】図１８に、キャビティ長Ｄと縦モードの間
隔との関係を示す。図１８に示されているように、キャ
ビティ長Ｄと縦モードの間隔とは反比例する。縦モード
間隔以内であれば、モードホップなしに波長を変更して
調整することができ、さらにキャビティ長Ｄを小さくし
て縦モード間隔を広げれば、その調整可能な範囲を広げ
ることができる。FIG. 18 shows the relationship between the cavity length D and the longitudinal mode interval. As shown in FIG. 18, the cavity length D and the longitudinal mode interval are inversely proportional. If the distance is within the longitudinal mode interval, the wavelength can be changed and adjusted without mode hopping, and if the cavity length D is reduced and the longitudinal mode interval is increased, the adjustable range can be widened.

【０１８１】温度範囲２０℃にわたる光波長変換素子の
位相整合波長の変動を補償するためには、一般には０．
５ｎｍの範囲にわたって波長を変更することが望まし
く、そのためには図１８のグラフから、キャビティ長Ｄ
は２００μｍ以下に設定することが望ましい。さらに
は、キャビティ長Ｄを１００μｍ以下に設定すれば、温
度範囲４０℃に対応する波長の調整を行うことが可能に
なり、さらに好ましい。In order to compensate for the variation in the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element over the temperature range of 20 ° C., generally, it is possible to compensate for the fluctuation of 0.
It is desirable to change the wavelength over a range of 5 nm, for which the cavity length D
Is preferably set to 200 μm or less. Furthermore, if the cavity length D is set to 100 μm or less, the wavelength corresponding to the temperature range of 40 ° C. can be adjusted, which is more preferable.

【０１８２】なお、一般に、キャビティ長Ｄが短くなる
と、発振されるレーザ光のパワーが小さくなる。これに
対して本実施形態の半導体レーザ２１ｈでは、アンプ部
４７を設けることによって、弱い発振レーザ光を増幅し
ている。Generally, when the cavity length D becomes shorter, the power of the oscillated laser light becomes smaller. On the other hand, in the semiconductor laser 21h of the present embodiment, the weak oscillation laser light is amplified by providing the amplifier section 47.

【０１８３】次に、高調波出力安定化方法について説明
する。Next, the harmonic output stabilizing method will be described.

【０１８４】環境温度が変化すると、光波長変換素子の
位相整合波長が変わる。これに対して、これまでの実施
形態においてと同様に、ＤＢＲ半導体レーザ２１ｈの発
振波長を変えることで、光波長変換素子の変化後の位相
整合波長にレーザ２１ｈの発振波長を合わせることがで
きる。When the ambient temperature changes, the phase matching wavelength of the light wavelength conversion element changes. On the other hand, as in the previous embodiments, by changing the oscillation wavelength of the DBR semiconductor laser 21h, the oscillation wavelength of the laser 21h can be adjusted to the phase matching wavelength after the change of the optical wavelength conversion element.

【０１８５】すなわち、光波長変換素子からの高調波出
力をビームスプリッタで分岐し、その一部をＳｉディテ
クタでモニタする。このような構成において、ディテク
タにおける検出結果を用いて、高調波出力が常に最高値
となるように電極４０ａに印加する電流値を調整するこ
とにより、高調波の出力が安定して所期の値に保たれ
る。That is, the harmonic output from the light wavelength conversion element is split by the beam splitter, and a part of it is monitored by the Si detector. In such a configuration, the detection result of the detector is used to adjust the current value applied to the electrode 40a so that the harmonic output is always at the maximum value, so that the harmonic output is stabilized and the desired value is obtained. Kept in.

【０１８６】例えば、電極４０ａへの印加電流を４０ｍ
Ａだけ変化させると、発振波長は例えば約０．６ｎｍ変
化する。このようにして、広い範囲で半導体レーザの発
振波長を変化させて、光波長変換素子の擬似位相整合波
長の変化に追随することができる。For example, the applied current to the electrode 40a is 40 m
When only A is changed, the oscillation wavelength changes, for example, by about 0.6 nm. In this way, it is possible to change the oscillation wavelength of the semiconductor laser in a wide range and follow the change in the quasi phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element.

【０１８７】また、具体的には、温度が１５〜４５℃の
範囲で変化する際に、高調波出力の変動は±３％以内で
ある。また、本実施形態では、基本波から高調波への変
換効率は、入力パワー４０ｍＷに対して５％である。[0187] Specifically, when the temperature changes within the range of 15 to 45 ° C, the fluctuation of the harmonic output is within ± 3%. Further, in the present embodiment, the conversion efficiency from the fundamental wave to the harmonic wave is 5% with respect to the input power of 40 mW.

【０１８８】図１９には、本実施形態の短波長レーザ光
源の変形例として、ＤＢＲ部４０の上に電極４０ａを形
成していない構成を有するＤＢＲ半導体レーザ２１ｊの
断面図を示す。この構成では、発光部４２の上に設けら
れた電極４２ａに電流を印加してレーザ発振を生じさせ
るとともに、電極４２ａへの印加電流の量を変化させる
ことによって、その発振波長を調整する。つまり、発光
部４２が、電極４２ａへの電流印加にともなう発光機能
に加えて、印加電流量の調整にともなう発振波長の調整
という位相制御機能を兼ね備えている。なお、発振され
るレーザ光の出力レベルは、アンプ部４７の上に設けら
れた電極４７ａへの印加電流量の調整によって調整され
る。FIG. 19 shows a sectional view of a DBR semiconductor laser 21j having a structure in which the electrode 40a is not formed on the DBR section 40 as a modification of the short wavelength laser light source of this embodiment. In this configuration, a current is applied to the electrode 42a provided on the light emitting section 42 to cause laser oscillation, and the oscillation wavelength is adjusted by changing the amount of current applied to the electrode 42a. In other words, the light emitting section 42 has a phase control function of adjusting the oscillation wavelength according to the adjustment of the applied current amount, in addition to the light emitting function according to the current application to the electrode 42a. The output level of the oscillated laser light is adjusted by adjusting the amount of current applied to the electrode 47a provided on the amplifier section 47.

【０１８９】なお、図１７あるいは図１９に示す本実施
形態の半導体レーザの構成において、ＤＢＲ部４０とへ
き開面との間に凹部を設けて反射体を作り、短共振器を
形成することもできる。このような構成とすることによ
って、極めて短いキャビティ長Ｄを有する共振器が実現
される。In the structure of the semiconductor laser of this embodiment shown in FIG. 17 or 19, it is possible to form a reflector by forming a recess between the DBR portion 40 and the cleavage plane to form a short resonator. . With such a structure, a resonator having an extremely short cavity length D is realized.

【０１９０】（第１０の実施形態）次に、本発明の第１
０の実施形態の短波長レーザ光源を説明する。図２０
は、本実施例の短波長レーザ光源１０００の構成を示す
断面図である。(Tenth Embodiment) Next, the first embodiment of the present invention will be described.
The short wavelength laser light source of the No. 0 embodiment will be described. Figure 20
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of a short wavelength laser light source 1000 of this embodiment.

【０１９１】この短波長レーザ光源１０００では、非線
形光学結晶であるLiTaO₃基板２２の表面に周期状の分極
反転領域（不図示）が形成されている光波長変換素子２
２ｋを用いる。さらに、光波長変換素子２２ｋの周期状
の分極反転領域３が形成されている表面には、プロトン
交換を用いて光導波路２が形成されている。In this short wavelength laser light source 1000, the optical wavelength conversion element 2 in which periodic polarization inversion regions (not shown) are formed on the surface of the LiTaO ₃ substrate 22 which is a non-linear optical crystal.
2k is used. Further, an optical waveguide 2 is formed by using proton exchange on the surface of the light wavelength conversion element 22k where the periodic domain inversion regions 3 are formed.

【０１９２】短波長レーザ光源１０００は、波長可変部
を有するＤＢＲ半導体レーザ２１ｋを用いている。本実
施形態では、光波長変換素子２２ｋの出射面１２に反射
体５８を形成し、そこからの外部反射光を活性層４４に
フィードバックして発振波長の制御を行っている。これ
によって、縦モード間隔を極めて小さくすることができ
る。The short wavelength laser light source 1000 uses a DBR semiconductor laser 21k having a wavelength variable portion. In the present embodiment, the reflector 58 is formed on the emission surface 12 of the light wavelength conversion element 22k, and externally reflected light from the reflector 58 is fed back to the active layer 44 to control the oscillation wavelength. As a result, the vertical mode interval can be made extremely small.

【０１９３】ＤＢＲ半導体レーザ２１ｋは基材（不図
示）の上に固定されていて、半導体レーザ２１ｋから出
射された基本波Ｐ１は、レンズ２５ａで平行光にされた
後、光波長変換素子２２ｋに入射面１０から入射する。The DBR semiconductor laser 21k is fixed on a base material (not shown), and the fundamental wave P1 emitted from the semiconductor laser 21k is collimated by the lens 25a and then is converted to the light wavelength conversion element 22k. It is incident from the incident surface 10.

【０１９４】光波長変換素子２２ｋに入った基本波Ｐ１
は、位相整合長Ｌの長さを持った分極反転領域で高調波
Ｐ２に変換される。さらに、その後に続く同じくＬの長
さを持った非分極反転領域で、高調波のパワーが増幅さ
れる。このようにして、光導波路２の内部で増幅された
高調波Ｐ２は、出射面１２より放射される。The fundamental wave P1 entering the optical wavelength conversion element 22k
Is converted into a harmonic wave P2 in the domain inversion region having the phase matching length L. Further, the power of the higher harmonic wave is amplified in the subsequent non-polarization inversion region having the same L length. In this way, the harmonic wave P2 amplified inside the optical waveguide 2 is radiated from the emission surface 12.

【０１９５】次に、ＤＢＲ半導体レーザ２１ｋについて
説明する。Next, the DBR semiconductor laser 21k will be described.

【０１９６】ＤＢＲ半導体レーザ２１ｋは、発光部４２
及びＤＢＲ部４０に分かれている。各部分４２及び４０
は、それぞれ電極４２ａ及び４０ａにより独立に制御で
きる。発光部４２に電極４２ａを介して電流を注入する
ことで、活性層４４が発光する。注入電流が発振しきい
値を越えると、光波長変換素子２２ｋに設けられている
反射体５８とＤＢＲ部４０に設けられている回折格子４
３とが起こす反射によって共振が生じ、レーザ発振す
る。The DBR semiconductor laser 21k includes a light emitting section 42.
And the DBR unit 40. Each part 42 and 40
Can be controlled independently by electrodes 42a and 40a, respectively. The active layer 44 emits light by injecting a current into the light emitting section 42 through the electrode 42a. When the injected current exceeds the oscillation threshold, the reflector 58 provided in the optical wavelength conversion element 22k and the diffraction grating 4 provided in the DBR section 40.
Resonance occurs due to the reflection caused by 3 and laser oscillation.

【０１９７】半導体レーザ２１ｋの前面のへき開面４５
には、無反射コーティングが施されている。また、反射
体５８は、８００ｎｍ帯の波長を有する基本波の光は約
９８％反射するが、４００ｎｍ帯の波長を有する高調波
の光は９５％透過する。Cleavage surface 45 on the front surface of semiconductor laser 21k
Has a non-reflective coating. Further, the reflector 58 reflects about 98% of the light of the fundamental wave having the wavelength of the 800 nm band, but transmits 95% of the light of the harmonic wave having the wavelength of the 400 nm band.

【０１９８】半導体レーザ２１ｋのＤＢＲ部４０への注
入電流を変化させることで、屈折率が変化するので、フ
ィードバックされる波長が変わる。これを利用すれば、
ＤＢＲ部４０を波長可変部として動作させることがで
き、これにより、レーザの発振波長を変えることができ
る。Since the refractive index changes by changing the injection current to the DBR section 40 of the semiconductor laser 21k, the wavelength fed back changes. If you use this,
The DBR unit 40 can be operated as a wavelength tunable unit, whereby the oscillation wavelength of the laser can be changed.

【０１９９】このとき、本実施形態の構成では、反射体
５８とＤＢＲ部４０の実効反射面との間の距離であるキ
ャビティ長Ｄは１１ｍｍに設定されており、縦モードの
間隔は０．０１ｎｍになっている。このように縦モード
の間隔を狭くすることによって、見かけ上は連続的に波
長を変更させることができる。また、光波長変換素子２
２ｋの許容波長半値幅は、０．２ｎｍである。At this time, in the structure of this embodiment, the cavity length D, which is the distance between the reflector 58 and the effective reflection surface of the DBR section 40, is set to 11 mm, and the longitudinal mode interval is 0.01 nm. It has become. By narrowing the space between the longitudinal modes in this way, it is possible to apparently continuously change the wavelength. In addition, the light wavelength conversion element 2
The half width of the allowable wavelength of 2k is 0.2 nm.

【０２００】本実施形態における光波長変換素子２２ｋ
は、６０℃の温度範囲にわたって低ノイズで安定した高
調波出力を供給する。なお、上記の説明では、反射体５
８を光波長変換素子２２ｋの出力側に設けている。これ
によって、基本波が光波長変換素子２２ｋの内部を伝搬
した後に反射体５８で反射されるので、基本波から高調
波への変換に際して有効にパワーを使用できる。しか
し、反射体５８は、光波長変換素子２２ｋの入射側に設
けることもできる。The light wavelength conversion element 22k in the present embodiment
Provides low noise, stable harmonic output over a temperature range of 60 ° C. In the above description, the reflector 5
8 is provided on the output side of the light wavelength conversion element 22k. As a result, the fundamental wave propagates inside the optical wavelength conversion element 22k and then is reflected by the reflector 58, so that the power can be effectively used when converting the fundamental wave into the harmonic. However, the reflector 58 may be provided on the incident side of the light wavelength conversion element 22k.

【０２０１】上記で説明した本実施形態のように、光波
長変換素子２２ｋの許容波長半値幅が半導体レーザ２１
ｋの縦モード間隔より広ければ、高調波は常に出力され
る。この点を、図２１を参照して説明する。As in the present embodiment described above, the semiconductor laser 21 has an allowable wavelength half-value width of the optical wavelength conversion element 22k.
Harmonics are always output if they are wider than the longitudinal mode interval of k. This point will be described with reference to FIG.

【０２０２】図２１は、半導体レーザの縦モードと光波
長変換素子の高調波強度との関係を模式的に示す図であ
り、一例として、許容波長半値幅以内に２本の縦モード
Ａ及びＢが存在している場合を示している。この２本の
縦モードＡ及びＢのどちらを選んでも光波長変換素子の
出力強度は１以上となるが、半導体レーザの出力を制御
することそのレベルを下げることができ、光波長変換素
子からの実際の出力は一定に保たれる。FIG. 21 is a diagram schematically showing the relationship between the longitudinal mode of the semiconductor laser and the harmonic intensity of the light wavelength conversion element. As an example, two longitudinal modes A and B within the allowable wavelength half width. Indicates the existence of. Whichever of the two longitudinal modes A and B is selected, the output intensity of the light wavelength conversion element is 1 or more, but the level can be lowered by controlling the output of the semiconductor laser. The actual output is kept constant.

【０２０３】このように、光波長変換素子の許容波長半
値幅を半導体レーザの縦モード間隔より広くするには、
一般に、半導体レーザのキャビティ長Ｄを長くする方法
が有効である。あるいは、それ以外の方法として、光波
長変換素子の分極反転領域の周期を部分的に変化させる
方法も有効である。後者では、光導波路の長さ方向に対
して分極反転領域の周期を徐々に或いは分割して変化さ
せることで、任意の許容幅を持つ光波長変換素子が実現
できる。In this way, in order to make the allowable wavelength half width of the optical wavelength conversion element wider than the longitudinal mode interval of the semiconductor laser,
Generally, a method of increasing the cavity length D of the semiconductor laser is effective. Alternatively, as another method, a method of partially changing the period of the polarization inversion region of the light wavelength conversion element is also effective. In the latter case, an optical wavelength conversion element having an arbitrary allowable width can be realized by gradually or dividingly changing the period of the domain inversion region in the length direction of the optical waveguide.

【０２０４】上記の説明に含まれていた半導体レーザで
は、その発光部を光波長変換素子に近い側に、ＤＢＲ部
を光波長変換素子から遠い側に、それぞれ配置すること
が好ましい。これは、そのような配置によって、光波長
変換素子に入射するレーザ光の損失を少なくすることが
できるためである。In the semiconductor laser included in the above description, it is preferable to dispose the light emitting portion on the side closer to the light wavelength conversion element and the DBR portion on the side farther from the light wavelength conversion element. This is because such an arrangement can reduce the loss of the laser light incident on the light wavelength conversion element.

【０２０５】レーザ光は発光部でゲインを得るので、発
光部を半導体レーザの出射側の端面に近い側に、すなわ
ち光波長変換素子に近い側に配置すれば、出力されるパ
ワーを最大限に活用することができる。また、発光部か
らＤＢＲ部へ向けて出射されたレーザ光は、ＤＢＲ部の
回折格子でほとんど回折される。このとき、回折格子の
ピッチを適切に設定することによって、回折効率を自由
に設定できる。回折効率は、例えば９０％程度に設定す
る。Since the laser light obtains a gain in the light emitting portion, if the light emitting portion is arranged on the side close to the end face on the emitting side of the semiconductor laser, that is, on the side close to the light wavelength conversion element, the output power is maximized. Can be utilized. Further, the laser light emitted from the light emitting section toward the DBR section is almost diffracted by the diffraction grating of the DBR section. At this time, the diffraction efficiency can be freely set by appropriately setting the pitch of the diffraction grating. The diffraction efficiency is set to about 90%, for example.

【０２０６】一方、ＤＢＲ部を光波長変換素子に近い側
に、発光部を光波長変換素子から遠い側に、それぞれ配
置すると、発光部から発せられたレーザ光は、光波長変
換素子に入射する前に、その大部分、典型的には約９０
％が回折されて発光部に戻る結果となる。したがって、
ＤＢＲ部の側の端面から光波長変換素子へ向けては、レ
ーザ光がほとんど出射しなくなる。On the other hand, when the DBR section is arranged on the side closer to the light wavelength conversion element and the light emitting section is arranged on the side farther from the light wavelength conversion element, the laser light emitted from the light emission section is incident on the light wavelength conversion element. Most of it before, typically about 90
% Is diffracted and returns to the light emitting portion. Therefore,
Almost no laser light is emitted from the end surface on the DBR portion side toward the light wavelength conversion element.

【０２０７】また、半導体レーザ及び光波長変換素子を
光波長変換素子を金属製の基材の上にマウントする際に
は、以下の理由により、半導体レーザの活性層及び光波
長変換素子の光導波路が金属製の基材から遠い側に存在
するような配置にすることが好ましい。When the semiconductor laser and the light wavelength conversion element are mounted on the metal base material, the active layer of the semiconductor laser and the optical waveguide of the light wavelength conversion element are mounted for the following reasons. Is preferably arranged so that it exists on the side far from the metal base material.

【０２０８】すなわち、半導体レーザには複数の電極を
設ける必要があるので、電極に接続する配線をワイヤボ
ンディングなどで形成する工程を容易にするためには、
電極が半導体レーザの上面に配置されるようにすること
が好ましい。That is, since it is necessary to provide a plurality of electrodes on the semiconductor laser, in order to facilitate the step of forming the wiring connected to the electrodes by wire bonding or the like,
The electrodes are preferably arranged on the upper surface of the semiconductor laser.

【０２０９】一方、光波長変換素子を、その光導波路が
金属製の基材に直接的に接触する様な位置に配置する
と、屈折率の大きい金属製の基材へむけて、光損失が発
生する。そのような光損失を防ぐためには、基材と光波
長変換素子（光導波路）との間にＳｉＯ₂膜などによる
保護膜を形成する必要が生じる。しかし、光導波路が上
側に存在するような配置にすることによって、そのよう
な保護膜の形成を省略することができる。On the other hand, when the optical wavelength conversion element is arranged at a position such that its optical waveguide is in direct contact with the metal base material, light loss occurs toward the metal base material having a large refractive index. To do. In order to prevent such light loss, it is necessary to form a protective film such as a SiO ₂ film between the base material and the light wavelength conversion element (optical waveguide). However, by forming such an arrangement that the optical waveguide exists on the upper side, the formation of such a protective film can be omitted.

【０２１０】なお、以上の説明では、非線形光学結晶と
してLiTaO₃またはLiNbO₃を用いているが、それ以外に
も、ＫＴＰ(KTiOPO₄)、KNbO₃、またはMgO、Nb、Ndなど
をドープしたLiTaO₃やLiNbO3、あるいは、LiTaO₃とLiNb
O₃との混晶であるLiNb_(1ーx)Ta_XO₃（０≦Ｘ≦１）などの
強誘電体を使用することができる。あるいは、ＭＮＡや
ＤＡＮ等の有機非線形光学結晶などを使用することもで
きる。In the above description, LiTaO ₃ or LiNbO ₃ is used as the nonlinear optical crystal, but other than that, KTP (KTiOPO ₄ ), KNbO ₃ or LiTaO doped with MgO, Nb, Nd or the like is used. ₃ and LiNbO3, or,, LiTaO ₃ and LiNb
Ferroelectric materials such as LiNb _(1-x) Ta _X O ₃ (0 ≦ X ≦ 1), which is a mixed crystal with O ₃ , can be used. Alternatively, an organic nonlinear optical crystal such as MNA or DAN can be used.

【０２１１】また、高調波出力のピークがいくつかある
場合、所定の出力が必要な場合等であっても、本発明が
適用できることは言うまでもない。It is needless to say that the present invention can be applied even when there are several peaks of the harmonic output or when a predetermined output is required.

【０２１２】[0212]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の高調波
出力安定化方法によれば、半導体レーザの電流を変えて
レーザの発振波長を制御し、光波長変換素子の擬似位相
整合波長にレーザ発振波長を合わせることによって、簡
単に高調波出力の安定化を行うことができる。As explained above, according to the harmonic output stabilizing method of the present invention, the oscillation wavelength of the laser is controlled by changing the current of the semiconductor laser, and the quasi phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element is adjusted. The harmonic output can be easily stabilized by adjusting the laser oscillation wavelength.

【０２１３】また、本発明の短波長レーザ光源によれ
ば、半導体レーザの印加電流を制御することにより、光
波長変換素子の擬似位相整合波長に半導体レーザの発振
波長を合わせて、簡単且つ安定に高調波を発生すること
ができる。Further, according to the short wavelength laser light source of the present invention, by controlling the applied current of the semiconductor laser, the oscillation wavelength of the semiconductor laser can be adjusted to the quasi phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element, and easily and stably. Harmonics can be generated.

【０２１４】さらに、本発明の短波長レーザ光源によれ
ば、半導体レーザの波長変動を防止し、低ノイズな高調
波出射を実現できる。特に、分布ブラッグ反射型（ＤＢ
Ｒ）半導体レーザを用いると、波長を広い範囲にわたっ
て安定に調整して安定化することができる。Furthermore, according to the short-wavelength laser light source of the present invention, it is possible to prevent wavelength fluctuation of the semiconductor laser and realize low-noise harmonic emission. In particular, distributed Bragg reflection type (DB
R) When a semiconductor laser is used, the wavelength can be stably adjusted and stabilized over a wide range.

【０２１５】また、半導体レーザに波長可変部を設ける
ことによって、波長安定化動作の高速化を図ることがで
き、実用上極めて効果がある。By providing the semiconductor laser with the wavelength variable portion, the speed of the wavelength stabilizing operation can be increased, which is extremely effective in practice.

【０２１６】また、本発明の光波長変換素子によれば、
高調波を光導波路から取り出して、非点収差のないスポ
ットを安定に得ることができる。According to the light wavelength conversion element of the present invention,
By extracting the higher harmonic wave from the optical waveguide, it is possible to stably obtain a spot without astigmatism.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の第１の実施形態における短波長レーザ
光源の構造を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a short wavelength laser light source according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第１の実施形態における半導体レーザ
の印加電流と発振波長との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between an applied current and an oscillation wavelength of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図３】環境温度と高調波出力と関係を示すグラフであ
る。FIG. 3 is a graph showing the relationship between environmental temperature and harmonic output.

【図４】本発明の第２の実施形態における短波長レーザ
光源の構造を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a structure of a short wavelength laser light source according to a second embodiment of the present invention.

【図５】（ａ）〜（ｄ）は、図４の短波長レーザ光源に
含まれる光波長変換素子の製造工程を示す断面図であ
る。5A to 5D are cross-sectional views showing a manufacturing process of a light wavelength conversion element included in the short wavelength laser light source of FIG.

【図６】本発明の第３の実施形態における短波長レーザ
光源の構造を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a structure of a short wavelength laser light source according to a third embodiment of the present invention.

【図７】半導体レーザの駆動電流と出射される基本波の
パワーとの関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the drive current of the semiconductor laser and the power of the emitted fundamental wave.

【図８】本発明の第４の実施形態における高調波出力の
安定化法を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing a method of stabilizing a harmonic wave output according to a fourth embodiment of the present invention.

【図９】本発明の第４の実施形態における半導体レーザ
のＤＢＲ部の駆動電流と発振波長との関係を示すグラフ
である。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the drive current and the oscillation wavelength of the DBR section of the semiconductor laser according to the fourth embodiment of the present invention.

【図１０】本発明の第４の実施形態において、微調整制
御にペルチェ素子を利用した場合における高調波出力の
安定化法を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a method of stabilizing a harmonic output when a Peltier device is used for fine adjustment control in the fourth embodiment of the present invention.

【図１１】本発明の第５の実施形態における短波長レー
ザ光源に含まれる光波長変換素子の構成を示す断面図で
ある。FIG. 11 is a sectional view showing a configuration of an optical wavelength conversion element included in a short wavelength laser light source according to a fifth embodiment of the present invention.

【図１２】図１１の光波長変換素子における入力される
基本波の波長と発生する高調波出力との関係を示すグラ
フである。12 is a graph showing the relationship between the wavelength of a fundamental wave input and the generated harmonic output in the optical wavelength conversion device of FIG.

【図１３】（ａ）は、本発明の第５の実施形態の短波長
レーザ光源において、半導体レーザの発振波長を変化さ
せたときのディテクタの出力電気信号を示すグラフであ
り、（ｂ）は、そのときの差動出力を示すグラフであ
る。FIG. 13A is a graph showing an output electric signal of the detector when the oscillation wavelength of the semiconductor laser is changed in the short wavelength laser light source of the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a graph showing the differential output at that time.

【図１４】本発明の第６の実施形態における短波長レー
ザ光源に含まれる光波長変換素子の構成を示す平面図で
ある。FIG. 14 is a plan view showing a configuration of a light wavelength conversion element included in a short wavelength laser light source according to a sixth embodiment of the present invention.

【図１５】本発明の第７の実施形態における短波長レー
ザ光源の構造を示す断面図である。FIG. 15 is a sectional view showing the structure of a short wavelength laser light source according to a seventh embodiment of the present invention.

【図１６】本発明の第８の実施形態における短波長レー
ザ光源の構造を示す断面図である。FIG. 16 is a sectional view showing the structure of a short wavelength laser light source according to an eighth embodiment of the present invention.

【図１７】本発明の第９の実施形態における短波長レー
ザ光源に含まれる半導体レーザの構成を示す断面図であ
る。FIG. 17 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor laser included in a short wavelength laser light source according to a ninth embodiment of the present invention.

【図１８】実効共振器長（キャビティ長）と縦モード間
隔との関係を示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing the relationship between effective resonator length (cavity length) and longitudinal mode interval.

【図１９】本発明の第９の実施形態における短波長レー
ザ光源に含まれる半導体レーザの他の構成を示す断面図
である。FIG. 19 is a cross-sectional view showing another configuration of the semiconductor laser included in the short wavelength laser light source according to the ninth embodiment of the present invention.

【図２０】本発明の第１０の実施形態における短波長レ
ーザ光源の構造を示す断面図である。FIG. 20 is a sectional view showing the structure of a short wavelength laser light source according to a tenth embodiment of the present invention.

【図２１】縦モード間隔と高調波の許容波長幅との関係
を示すグラフである。FIG. 21 is a graph showing the relationship between the longitudinal mode interval and the allowable wavelength width of harmonics.

【図２２】従来の短波長レーザ光源の構成を示す断面図
である。FIG. 22 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional short wavelength laser light source.

【図２３】（ａ）は、従来の光波長変換素子の構成を示
す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の線２３Ｂ−２３Ｂ
における断面図である。23A is a perspective view showing a configuration of a conventional light wavelength conversion element, and FIG. 23B is a line 23B-23B in FIG.
FIG.

【図２４】（ａ）及び（ｂ）は、光波長変換素子による
波長変換の原理を説明する図である。24 (a) and 24 (b) are diagrams for explaining the principle of wavelength conversion by an optical wavelength conversion element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１、１０１ LiTaO₃基板 １ａ ＭｇＯドープLiNbO₃基板 ２、２ａ、２ｂ、１０２ 光導波路 ３、３ａ、３ｂ、１０３ 分極反転領域 ４、１０４ 非分極反転領域 ６ａ Ｔａ膜 １０ 入射面 １２ 出射面 １４ SiO₂層 １５ 薄膜ヒータ １７ａ、１７ｂ 回折格子 ２０、１２０ 基材 ２０ａ Ｓｉサブマウント ２１ａ、２１ｂ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｊ、２
１ｋ 分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）半導体レーザ ２１ｃ ファブリーペロー型半導体レーザ ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２
２ｇ、２２ｋ、１２２光波長変換素子 ２４、１２４ コリメータレンズ ２５、１２５ フォーカスレンズ ２６ 半波長板 ２７ ビームスプリッタ ２８、２８ａ、２８ｂ ディテクタ ４０ ＤＢＲ部 ４１ 位相制御部 ４２ 発光部 ４０ａ、４１ａ、４２ａ、４７ａ 電極 ４３ 回折格子 ４４ 活性層 ４５、４６ へき開面 ４７ アンプ部 ４８ ペルチエ素子 ５８ 反射体 ５９ａ、５９ｂ 銅ブロック １００、２００、３００、７００、８００、１０００、
５０００ 短波長レーザ光源 １２１ 半導体レーザ Ｐ１、Ｐ１ａ 基本波 Ｐ２、Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ 高調波1, 101 LiTaO ₃ substrate 1a MgO-doped LiNbO ₃ substrate 2, 2a, 2b, 102 Optical waveguides 3, 3a, 3b, 103 Polarization inversion region 4, 104 Non-polarization inversion region 6a Ta film 10 Incident surface 12 Emission surface 14 SiO ₂ Layer 15 Thin film heater 17a, 17b Diffraction grating 20, 120 Base material 20a Si submount 21a, 21b, 21f, 21g, 21h, 21j, 2
1k distributed Bragg reflection type (DBR) semiconductor laser 21c Fabry-Perot type semiconductor lasers 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 2
2g, 22k, 122 Optical wavelength conversion element 24, 124 Collimator lens 25, 125 Focus lens 26 Half-wave plate 27 Beam splitter 28, 28a, 28b Detector 40 DBR section 41 Phase control section 42 Light emitting section 40a, 41a, 42a, 47a Electrode 43 Diffraction Grating 44 Active Layers 45 and 46 Cleaved Surface 47 Amplifier Unit 48 Peltier Element 58 Reflectors 59a and 59b Copper Blocks 100, 200, 300, 700, 800, 1000,
5000 short wavelength laser light source 121 semiconductor lasers P1, P1a fundamental waves P2, P2a, P2b harmonics

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−13118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−147387（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−97602（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−172427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−86881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−117881（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−175175（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−53163（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−66440（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−51359（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/29 - 7/00 H01S 3/094 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Makoto Kato 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) Reference JP-A-4-13118 (JP, A) JP-A-63- 147387 (JP, A) JP-A-6-97602 (JP, A) JP-A-4-172427 (JP, A) JP-A-62-86881 (JP, A) JP-A-61-117881 (JP, A) JP-A-6-175175 (JP, A) JP-A-5-53163 (JP, A) JP-A-5-66440 (JP, A) JP-A-6-51359 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) G02F 1/29-7/00 H01S 3/094

Claims (25)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 非線形光学結晶中に形成された周期状分
極反転領域および光導波路を有する光波長変換素子と、
ＤＢＲ部および位相制御部が設けられた分布ブラッグ反
射型半導体レーザとを有する短波長レーザ光源におい
て、 該分布ブラッグ反射型半導体レーザから出射された基本
波を光波長変換素子で高調波へと変換する工程と、 該ＤＢＲ部へ注入する電流を可変する第１の波長可変手
段で該分布ブラッグ反射型半導体レーザの発振波長をモ
ードホップしながら変化させ、該光波長変換素子からの
該高調波出力を検知した時に該ＤＢＲ部へ注入する電流
を固定した後、該位相制御部へ注入する電流を可変する
第２の波長可変手段で該発振波長を微調整して、それに
よって、該高調波のピークに該発振波長を合わせる工程
と、を包含することを特徴とする高調波出力安定化方
法。1. An optical wavelength conversion element having a periodically poled region and an optical waveguide formed in a nonlinear optical crystal,
In a short wavelength laser light source having a distributed Bragg reflection type semiconductor laser provided with a DBR section and a phase control section, a fundamental wave emitted from the distributed Bragg reflection type semiconductor laser is converted into a harmonic by an optical wavelength conversion element. a step, the current injected into the DBR portion at a first wavelength variable means for varying the oscillation wavelength of the DBR semiconductor laser mode
It is changed while being folded, and the light from the optical wavelength conversion element
Current injected into the DBR section when the harmonic output is detected
And then finely adjusting the oscillation wavelength by the second wavelength varying means for varying the current injected into the phase control unit, thereby adjusting the oscillation wavelength to the peak of the harmonic. A method of stabilizing a harmonic output, characterized by including. 【請求項２】 該光波長変換素子の高調波光に変換する
ための許容波長半値幅が、該半導体レーザの発振縦モー
ド間隔に対して広いことを特徴とする請求項１に記載の
高調波出力安定化方法。2. The harmonic output according to claim 1, wherein an allowable wavelength half width for converting the light wavelength conversion element into harmonic light is wider than an oscillation longitudinal mode interval of the semiconductor laser. Stabilization method. 【請求項３】 非線形光学結晶中に形成された周期状分
極反転領域および光導波路を有する光波長変換素子と、 第１の波長可変手段および第２の波長可変手段を有する
分布ブラッグ反射型半導体レーザと、を備える短波長レ
ーザ光源であって、 該分布ブラッグ反射型半導体レーザから出射された基本
波が該光波長変換素子で高調波へと変換され、該第１の
波長可変手段は該分布ブラッグ反射型半導体レーザのＤ
ＢＲ部に流す電流を変化させて発振波長をモードホップ
しながら変化させ、該光波長変換素子からの該高調波出
力を検知した時に該ＤＢＲ部へ注入する電流を固定した
後、該第２の波長可変手段は、該分布ブラッグ反射型半
導体レーザの位相制御領域に流す電流を変化させて、あ
るいは温度制御手段を用いて、該発振波長を微調整し、
それによって、該高調波出力の略ピークに該発振波長を
合わせて、一定の高調波出力を取り出す短波長レーザ光
源。3. A distributed Bragg reflection semiconductor laser having an optical wavelength conversion element having a periodically poled region and an optical waveguide formed in a nonlinear optical crystal, and a first wavelength tunable means and a second wavelength tunable means. And a fundamental wavelength emitted from the distributed Bragg reflection type semiconductor laser is converted into a harmonic by the optical wavelength conversion element, and the first wavelength tunable means includes the distributed Bragg reflector. Reflective laser diode D
Mode hopping the oscillation wavelength by changing the current flowing in the BR section
While changing the output wavelength, the harmonic wave output from the optical wavelength conversion element
The current injected to the DBR part was fixed when the force was detected.
After that , the second wavelength tunable unit finely adjusts the oscillation wavelength by changing the current flowing in the phase control region of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser or by using the temperature control unit.
As a result, a short-wavelength laser light source that extracts a constant harmonic output by matching the oscillation wavelength with the peak of the harmonic output. 【請求項４】 該光波長変換素子の高調波光に変換する
ための許容波長半値幅が、該半導体レーザの発振縦モー
ド間隔に対して広いことを特徴とする請求項３に記載の
短波長レーザ光源。4. The short wavelength laser according to claim 3, wherein an allowable wavelength half value width for converting the light wavelength conversion element into a harmonic light is wider than an oscillation longitudinal mode interval of the semiconductor laser. light source. 【請求項５】 非線形光学結晶中に形成された周期状分
極反転領域および光導波路を有する光波長変換素子と、
波長可変部を有する分布ブラッグ反射型半導体レーザ
と、該分布ブラッグ反射型半導体レーザの外部に設けら
れた反射体とを備え、 該反射体と該分布ブラッグ反射型半導体レーザのＤＢＲ
部との間で共振し、これによりレーザ発振が生じ、該分
布ブラッグ反射型半導体レーザから出射された基本波が
該光波長変換素子の中で高調波へと変換され、該基本波を該高調波に変換するための該光波長変換素子
の許容波長半値幅は、該分布ブラッグ反射型半導体レー
ザの発振縦モード間隔よりも広く、 該分布ブラッグ反射型半導体レーザの波長可変部の印加
電流を制御して該分布ブラッグ反射型半導体レーザの発
振波長を変え、該高調波出力の略ピークに該発振波長を
合わせて、一定の高調波出力を取り出す短波長レーザ光
源。5. An optical wavelength conversion element having a periodically poled region and an optical waveguide formed in a nonlinear optical crystal,
A distributed Bragg reflection type semiconductor laser having a wavelength tunable portion and a reflector provided outside the distributed Bragg reflection type semiconductor laser are provided, and the reflector and the DBR of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser are provided.
Resonates between the parts, thereby the laser oscillation occurs, the fundamental wave emitted from the DBR semiconductor laser are converted into higher harmonic waves in the optical wavelength conversion device, the high tone of the fundamental wave The optical wavelength conversion element for converting into a wave
The permissible wavelength half-width of the
The oscillation wavelength of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser is controlled by changing the oscillation current of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser by controlling the applied current of the wavelength tunable portion of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser , which is wider than the oscillation longitudinal mode interval. A short-wavelength laser light source that matches the oscillation wavelength and extracts a constant harmonic output. 【請求項６】 前記非線形光学結晶がＬｉＮｂｘＴａ
_1-xＯ₃（０≦Ｘ≦１）基板である請求項１または２に記
載の高調波出力安定化方法。6. The non-linear optical crystal is LiNbxTa
_The method for stabilizing harmonic output according to claim 1, wherein the substrate is a _1-x O ₃ (0 ≦ X ≦ 1) substrate. 【請求項７】 前記非線形光学結晶がＬｉＮｂｘＴａ
_1-xＯ₃（０≦Ｘ≦１）基板である請求項３〜５のいずれ
かに記載の短波長レーザ光源。7. The non-linear optical crystal is LiNbxTa
The short-wavelength laser light source according to claim 3, wherein the short-wavelength laser light source is a _{1-xO 3} (0 ≦ X ≦ 1) substrate. 【請求項８】 前記光導波路がプロトン交換光導波路で
ある請求項１または２に記載の高調波出力安定化方法。8. The harmonic output stabilizing method according to claim 1, wherein the optical waveguide is a proton exchange optical waveguide. 【請求項９】 前記光導波路がプロトン交換光導波路で
ある請求項３〜５のいずれかに記載の短波長レーザ光
源。9. The short wavelength laser light source according to claim 3, wherein the optical waveguide is a proton exchange optical waveguide. 【請求項１０】 ディテクタおよびビームスプリッタを
さらに有する請求項１または２に記載の高調波出力安定
化方法。10. The harmonic output stabilizing method according to claim 1, further comprising a detector and a beam splitter. 【請求項１１】 ディテクタおよびビームスプリッタを
さらに有する請求項３〜５のいずれかに記載の短波長レ
ーザ光源。11. The short wavelength laser light source according to claim 3, further comprising a detector and a beam splitter. 【請求項１２】 二次高調波ピークをモニタして電流を
制御する請求項１または２に記載の高調波出力安定化方
法。12. The harmonic output stabilizing method according to claim 1, wherein the current is controlled by monitoring the peak of the second harmonic. 【請求項１３】 二次高調波ピークをモニタして電流を
制御する請求項３〜５のいずれかに記載の短波長レーザ
光源。13. The short wavelength laser light source according to claim 3, wherein the second harmonic peak is monitored to control the current. 【請求項１４】 縦モード間隔が１ｎｍ以上である前記
半導体レーザを用いたことを特徴とする請求項２に記載
の高調波出力安定化方法。14. The harmonic output stabilizing method according to claim 2, wherein the semiconductor laser having a longitudinal mode interval of 1 nm or more is used. 【請求項１５】 縦モード間隔が１ｎｍ以上である前記
半導体レーザを用いたことを特徴とする請求項４に記載
の短波長レーザ光源。15. The short wavelength laser light source according to claim 4, wherein the semiconductor laser having a longitudinal mode interval of 1 nm or more is used. 【請求項１６】 前記光波長変換素子の入射面または出
射面のいずれかに反射体がさらに設けられている請求項
５に記載の短波長レーザ光源。16. The short wavelength laser light source according to claim 5, wherein a reflector is further provided on either the incident surface or the emission surface of the light wavelength conversion element. 【請求項１７】 前記光波長変換素子における前記基本
波の反射戻り光が０．２％以下である請求項２〜５のい
ずれかに記載の短波長レーザ光源。17. The short wavelength laser light source according to claim 2, wherein the reflected return light of the fundamental wave in the light wavelength conversion element is 0.2% or less. 【請求項１８】 前記分布ブラッグ反射型半導体レーザ
をＲＦ駆動する請求項３〜５のいずれかに記載の短波長
レーザ光源。18. The short wavelength laser light source according to claim 3, wherein the distributed Bragg reflection type semiconductor laser is driven by RF. 【請求項１９】 前記分布ブラッグ反射型半導体レーザ
において、前記第１の波長可変手段が、前記光波長変換
素子から遠い側に配置されている請求項１または２に記
載の高調波出力安定化方法。19. The harmonic output stabilizing method according to claim 1, wherein in the distributed Bragg reflection type semiconductor laser, the first wavelength tunable means is arranged on a side far from the optical wavelength conversion element. . 【請求項２０】 前記分布ブラッグ反射型半導体レーザ
において、前記第１の波長可変手段が、前記光波長変換
素子から遠い側に配置されている請求項３または４に記
載の短波長レーザ光源。20. The short wavelength laser light source according to claim 3, wherein in the distributed Bragg reflection type semiconductor laser, the first wavelength tunable means is arranged on a side far from the optical wavelength conversion element. 【請求項２１】 前記分布ブラッグ反射型半導体レーザ
において、前記波長可変部が、前記光波長変換素子から
遠い側に配置されている請求項５に記載の短波長レーザ
光源。21. The short wavelength laser light source according to claim 5, wherein in the distributed Bragg reflection type semiconductor laser, the wavelength tunable portion is arranged on a side far from the optical wavelength conversion element. 【請求項２２】 前記分布ブラッグ反射型半導体レーザ
及び前記光波長変換素子は基材の上にマウントされてお
り、該分布ブラッグ反射型半導体レーザの活性層及び該
光波長変換素子の光導波路が、それぞれ該基材から遠い
側に配置されている請求項３に記載の短波長レーザ光
源。22. The distributed Bragg reflection type semiconductor laser and the optical wavelength conversion element are mounted on a base material, and the active layer of the distributed Bragg reflection type semiconductor laser and the optical waveguide of the optical wavelength conversion element are composed of: The short-wavelength laser light source according to claim 3, wherein the short-wavelength laser light sources are arranged on the side far from the base material. 【請求項２３】 前記温度制御手段は、薄膜ヒータであ
る請求項３に記載の短波長レーザ光源。23. The short wavelength laser light source according to claim 3, wherein the temperature control means is a thin film heater. 【請求項２４】 前記分布ブラッグ反射型半導体レーザ
は前記波長変換素子の高調波出力が得られる位相整合波
長の半値幅０．１ｎｍ以内に制御されている請求項１ま
たは２に記載の高調波出力安定化方法。24. The harmonic output according to claim 1, wherein the distributed Bragg reflection type semiconductor laser is controlled within a half-value width of 0.1 nm of a phase matching wavelength at which a harmonic output of the wavelength conversion element is obtained. Stabilization method. 【請求項２５】 前記分布ブラッグ反射型半導体レーザ
は前記波長変換素子の高調波出力が得られる位相整合波
長の半値幅０．１ｎｍ以内に制御されている請求項３〜
５のいずれかに記載の短波長レーザ光源。25. The distributed Bragg reflection type semiconductor laser is controlled within a half value width of 0.1 nm of a phase matching wavelength at which a harmonic output of the wavelength conversion element is obtained.
5. The short wavelength laser light source according to any one of 5.