JP6676389B2 - 波長可変光源 - Google Patents

Description

本発明は、波長可変光源に関する。

特許文献１には、２つのミラーで構成される光共振器の内側に、光を放出する光利得媒体と、光共振器より射出する光の波長を選択する波長選択素子と、光共振器内の光の強度を変調する光強度変調素子とを備えた、外部共振器型の波長掃引光源が記載されている。この波長掃引光源では、たとえば波長選択素子として回折格子を用い、回折格子を回転させることにより、射出する光の波長を可変としている。また、この波長掃引光源では、光強度変調素子および波長選択素子の駆動を同期させることで、射出する光のスペクトル幅を一定化させている。

特開２０１４−０４２０１０号公報

ガス分析等に用いられる波長可変光源では、波長の変化速度を一定とすることが求められる。しかしながら、上述のような波長掃引光源では、ステップ動作型のアクチュエータを用いて回折格子を回転させる場合、回転角度が階段状に変動することに伴って、波長の変化速度が変動する。この状態でパルス状のレーザ光を発生させると、同じ時間間隔で隣り合うパルス間であっても、パルス間ごとにレーザ光の波長変化量が変動する場合がある。このため、ガス分析で得られる吸収曲線の吸収線幅が安定しなくなり、分析結果の精度を向上させることができない。

本発明は、波長の変化速度の変動を抑制することが可能な波長可変光源を提供することを目的とする。

本発明に係る波長可変光源は、パルス光を出射する半導体レーザと、半導体レーザを駆動するレーザ駆動部と、半導体レーザと共に外部共振器を構成する回折格子であって、半導体レーザから出射されたパルス光が入射し、パルス光のうち入射角に応じた波長の光を半導体レーザに帰還させる回折格子と、回折格子の角速度が周期的に変化するように回折格子を回転駆動して入射角を変化させるステップ動作型の回転駆動部と、レーザ駆動部は、角速度の変化に同期してパルス光を出射するように半導体レーザを駆動する。

この波長可変光源では、半導体レーザと共に外部共振器を構成する回折格子の回転駆動にステップ動作型の回転駆動部が用いられているため、回折格子の角速度が周期的に変化する。これに対し、半導体レーザは、角速度の変化に同期してパルス光を出射する。これにより、パルス光が出射されるときの角速度を常に一定とみなすことができる。したがって、このパルス光から発生されるパルス状のレーザ光の波長変化速度を常に一定とみなすことができる。この結果、波長の変化速度の変動を抑制することができる。

また、角速度は、第一角速度と第一角速度よりも大きい第二角速度との間で周期的に変化しており、レーザ駆動部は、角速度が第一角速度のときにパルス光を出射するように半導体レーザを駆動してもよい。この場合、第一角速度は最小角速度であるため、角速度が第一角速度のときは、入射角が時間的に変化し難い。したがって、角速度が第一角速度のときに、半導体レーザがパルス光を出射することにより、ジッタに対する耐性を向上させることができる。

本発明に係る波長可変光源は、パルス光を出射する半導体レーザと、半導体レーザを駆動するレーザ駆動部と、半導体レーザから出射されたパルス光を反射するミラーと、半導体レーザと共に外部共振器を構成する回折格子であって、ミラーにより反射されたパルス光が入射し、パルス光のうち入射角に応じた波長の光を、ミラーを介して半導体レーザに帰還させる回折格子と、ミラーの角速度が周期的に変化するようにミラーを回転駆動して入射角を変化させるステップ動作型の回転駆動部と、を備え、レーザ駆動部は、角速度の変化に同期してパルス光を出射するように半導体レーザを駆動する。

この波長可変光源では、半導体レーザと、半導体レーザと共に外部共振器を構成する回折格子との間に配置されたミラーの回転駆動にステップ動作型の回転駆動部が用いられているため、ミラーの角速度が周期的に変化する。これに対し、半導体レーザは、角速度の変化に同期してパルス光を出射する。これにより、パルス光が出射されるときの角速度を常に一定とみなすことができる。したがって、このパルス光から発生されるパルス状のレーザ光の波長変化速度を常に一定とみなすことができる。この結果、波長の変化速度の変動を抑制することができる。

本発明によれば、波長の変化速度の変動を抑制することができる。

本実施形態に係る波長可変光源を用いた吸光分析装置の構成図である。 本実施形態に係る波長可変光源の構成図である。 本実施形態に係る波長可変光源のタイミングチャートである。 本実施形態における回転量および光出力の時間波形の一例である。 比較形態における回転量および光出力の時間波形の一例である。 変形例に係る波長可変光源の構成図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る波長可変光源を用いた吸光分析装置の構成図である。図２は、本実施形態に係る波長可変光源の構成図である。図１に示されるように、吸光分析装置１００は、ガスの成分を分析する装置であって、波長可変光源１０と、回転制御部１２と、ガスセル１６と、レンズ１８と、ディテクタ２０と、ロックインアンプ２２と、オシロスコープ２４と、を備えている。

図１および図２に示されるように、波長可変光源１０は、半導体レーザ１と、レーザ駆動部２と、レンズ３と、回折格子４と、回転駆動部５と、レンズ７と、筐体８と、を備えている。なお、筐体８は図２では省略されている。

半導体レーザ１は、互いに対向する第一端１ａおよび第二端１ｂを有している。本実施形態では、半導体レーザ１は、量子カスケードレーザ（ＱＣＬ：Quantum Cascade Laser）である。量子カスケードレーザは、中心波長が互いに異なる複数の活性層をスタック状に積層した構造を有することで、中赤外領域の広帯域の光を出射することができる。半導体レーザ１は、レーザ駆動部２から駆動電流信号Ｓ２が入力（印加）されることによりパルス光Ｌ１を発生（点灯）させ、第一端１ａからパルス光Ｌ１を出射する。なお、半導体レーザ１は、量子カスケードレーザに限られない。

第一端１ａは反射低減膜（不図示）を含んでいる。これにより、第一端１ａから外部へ光が出射する際の反射率がたとえば５％以下に低減され、また、外部から第一端１ａへ光が入射する際の反射率がたとえば５％以下に低減される。第二端１ｂは、発振に適した端面反射率を得るための反射制御膜（不図示）を含んでいる。これにより、第二端１ｂから外部へ光が出射する際の反射率が５０％〜９０％とされる。

レーザ駆動部２は、半導体レーザ１を駆動する。レーザ駆動部２は、回転制御部１２から出力されるパルス状の移動命令信号Ｓ１を外部トリガとして入力し、入力した移動命令信号Ｓ１に基づいて、パルス状の駆動電流信号Ｓ２を半導体レーザ１に出力するレーザ駆動用電源である。

レンズ３は、第一端１ａから出射されるパルス光Ｌ１をコリメートする。レンズ３は、発振波長において透明な材料（たとえばＺｎＳｅ）からなる。レンズ３は、球面収差低減のために非球面レンズであってもよい。レンズ３は、発振波長において反射率をたとえば５％以下に低減する反射低減膜が両面に設けられていてもよい。

回折格子４は、たとえば、格子の断面が鋸歯形状であるブレーズド回折格子である。回折格子４には、第一端１ａから出射され、レンズ３によりコリメートされたパルス光Ｌ１が入射する。回折格子４の格子面には、高反射率の反射膜４ａが設けられている。これにより、回折格子４は、入射したパルス光Ｌ１のうち、入射角θに応じた波長λの光を入射方向と逆方向に回折させて、回折光Ｌ２として第一端１ａに帰還させる。入射角θは、パルス光Ｌ１の光軸Ａと格子面の法線とがなす角度である。

回折格子４の格子周期（刻み間隔）ｄを決定すれば、下記（１）式によって、帰還させるべき波長λに対する入射角θが一意に決まる。リトロー配置であるから、回折次数ｍは１とする。入射角と回折角とは等しい。
ｍλ＝２ｄ・sinθ …（１）

回折格子４と、半導体レーザ１の特に第二端１ｂとは、リトロー型の外部共振器（ＥＣ：ExternalCavity）Ｅを構成している。すなわち、半導体レーザ１は、外部共振型量子カスケードレーザ（ＥＣ−ＱＣＬ）であり、広い波長可変幅を実現し、複数物質（特に有機物質）の吸光分析を行うことができる。回折格子４と第二端１ｂとは、回折光Ｌ２を多重反射させて増幅する。回折格子４と第二端１ｂとは、これにより得られたパルス状のレーザ光Ｌ３を第二端１ｂから出射する。

回転駆動部５は、回転範囲の大きいステップ動作型のアクチュエータであり、回折格子４を回転駆動する。ステップ動作型のアクチュエータでは、最小移動ステップ（最小回転量）が離散的となる。回転駆動部５による回折格子４の回転角は、パルス光Ｌ１の光軸Ａと格子面の法線とがなす角度であって、入射角θに等しい。

ステップ動作型のアクチュエータとしては、たとえば超音波モータおよびステッピングモータが挙げられる。本実施形態では、回転駆動部５はステッピングモータである。回転駆動部５は、回折格子４の角速度が周期的に変化するように回折格子４を回転駆動して入射角θを変化させる。角速度の変化の詳細については、後述する。

レンズ７は、第二端１ｂから出射されるレーザ光Ｌ３をコリメートする。レンズ７は、発振波長において透明な材料（たとえばＺｎＳｅ）からなる。レンズ７は、球面収差低減のために非球面レンズであってもよい。レンズ７は、発振波長において反射率をたとえば５％以下に低減する反射低減膜が両面に設けられていてもよい。

筐体８は、半導体レーザ１と、レンズ３と、回折格子４と、回転駆動部５と、レンズ７とを内部に収容する。筐体８は、窓８ａを有している。窓８ａからは、第二端１ｂから出射されレンズ７によりコリメートされたレーザ光Ｌ３が外部へ出射される。窓８ａは、発振波長において透明な材料（たとえばＺｎＳｅ）からなり、発振波長において反射率をたとえば５％以下に低減する反射低減膜が両面に設けられていてもよい。

回転制御部１２は、移動命令信号Ｓ１を回転駆動部５に出力して、回転駆動部５の回転を制御する。回転制御部１２は、移動命令信号Ｓ１を分岐させてレーザ駆動部２にも出力する。

ガスセル１６は、筒状の容器であり、気体の流入口１６ａおよび流出口１６ｂを有している。ガスセル１６は、ガス分析の対象となる気体がガスセル１６の軸方向に沿って内部を流れるように構成されている。ガスセル１６は、レーザ光Ｌ３をガスセル１６内に入射させる第一窓１６ｃを軸方向の一端に有し、気体を通過したレーザ光Ｌ４をガスセル１６外に出射させる第二窓１６ｄを軸方向の他端に有している。

レンズ１８は、レーザ光Ｌ４を集光し、集光された光をディテクタ２０に受光させる。ディテクタ２０は、レンズ１８により集光された光を受光し、受光した光の強度を電気信号Ｓ３に変換する。ディテクタ２０は、たとえばフォトダイオードである。ディテクタ２０は、電気信号Ｓ３をロックインアンプに出力する。

ロックインアンプ２２は、ディテクタ２０から電気信号Ｓ３を入力すると共に、レーザ駆動部２から駆動電流信号Ｓ２を参照信号として入力する。ロックインアンプ２２は、駆動電流信号Ｓ２に基づいて、電気信号Ｓ３から不要なノイズを取り除き、光出力（強度）を示す信号として電気信号Ｓ４をオシロスコープ２４に出力する。

オシロスコープ２４は、ロックインアンプ２２から電気信号Ｓ４を入力し、電気信号Ｓ４に基づき、たとえばガス吸収線を分析結果として出力する。ガス吸収線は、横軸を時間（波長）、縦軸を光出力としたグラフである。

図１〜図３を参照して、吸光分析装置１００の動作について説明する。図３は、本実施形態に係る波長可変光源のタイミングチャートである。このタイミングチャートでは、（ａ）移動命令信号Ｓ１、（ｂ）回転量（すなわち、入射角θの変化量）、（ｃ）回折格子の角速度（回転量の微分値）、（ｄ）駆動電流信号Ｓ２、および（ｅ）光出力（すなわち、電気信号Ｓ４）が示されている。

まず、回転制御部１２から、移動命令信号Ｓ１が回転駆動部５およびレーザ駆動部２に出力される。移動命令信号Ｓ１は、たとえば、周波数が１００ｋＨｚ（周期ｔが０．０１０ｍｓｅｃ）のパルス信号である。移動命令信号Ｓ１は、デューティー比がたとえば５０％であり、ｔ／２ごとに立ち上りおよび立ち下りを繰り返す矩形波の信号である。

上述のように、本実施形態では、回転駆動部５はステッピングモータである。回転駆動部５は、移動命令信号Ｓ１が１パルス入力される度に、最小移動ステップずつ回転する。回転駆動部５の最小移動ステップは、たとえば０．００２５ｄｅｇである。回転駆動部５は、移動命令信号Ｓ１をトリガとして回転する。本実施形態では、回転駆動部５は、移動命令信号Ｓ１の立ち上りをトリガとして回転する。これにより、回折格子４の角速度が周期的に変化するように回折格子４が回転駆動されて入射角θが変化する。角速度の変化の周期は、移動命令信号Ｓ１の周期ｔと等しくなる。

移動命令信号Ｓ１の立ち上りにおける角速度は、最小値ω１である。移動命令信号Ｓ１の立ち上りから約ｔ／２経過後における角速度は、最大値ω２である。角速度の時間波形は、正弦波状であり、角速度がω１となる点から角速度が次にω１となる点まで、連続的に（滑らかに）変化する。言い換えると、角速度はω１とω１よりも大きいω２との間で周期的に変化する。

角速度がこのように変化することにより、回転量は階段状に変化する。ここでは、回転量は、単調増加する。なお、単調増加とは減少傾向とならないことを意味し、広義の単調増加を意味する。図３（ｂ）では、角速度が変化しない（角速度が一定である）理想的な場合の回転量が一点鎖線で示されている。

理想的な場合の回転駆動部５の動作は、正比例の直線動作である。実際の場合の回転駆動部５の動作は、ステップ動作であるため、回転駆動部５による回転量は、理想的な場合の回転量よりも小さくなったり大きくなったりを繰り返す。移動命令信号Ｓ１の立ち上り、および移動命令信号Ｓ１の立ち上りから約ｔ／２経過後において、回転駆動部５による回転量と理想的な場合の回転量とは等しくなる。

続いて、駆動電流信号Ｓ２が、移動命令信号Ｓ１に同期してレーザ駆動部２から出力され、半導体レーザ１およびロックインアンプ２２に入力される。駆動電流信号Ｓ２は、移動命令信号Ｓ１が１パルス入力される度に、回転駆動部５の回転と同期して出力されるパルス信号である。駆動電流信号Ｓ２は、回転駆動部５の回転と同様に、移動命令信号Ｓ１をトリガとして出力される。本実施形態では、駆動電流信号Ｓ２は、移動命令信号Ｓ１の立ち上りをトリガとして回転する。駆動電流信号Ｓ２の周波数及び周期は、移動命令信号Ｓ１の周波数及び周期ｔと等しい。駆動電流信号Ｓ２のデューティー比は、たとえば１〜１０％である。

このような駆動電流信号Ｓ２が半導体レーザ１に入力されることにより、角速度の変化に同期して（角速度の変化の周期と同じ周期ｔで）、角速度がω１のときにパルス光Ｌ１が発生する。発生したパルス光Ｌ１は、第一端１ａから出射される。このため、パルス光Ｌ１が出射されるときに限れば、回転駆動部５が等速回転し、角速度が一定であるとみなすことができる。

パルス光Ｌ１は、レンズ３によりコリメートされた後、回折格子４に入射する。回折格子４では、パルス光Ｌ１の入射角θに応じた波長λの光が回折され、回折光Ｌ２として第一端１ａに帰還する。回折光Ｌ２は、回折格子４と第二端１ｂとの間で多重反射されて増幅される。回折光Ｌ２は、閾値電流に達した時点で発振し、第二端１ｂからレーザ光Ｌ３として出射される。レーザ光Ｌ３は、レンズ７によりコリメートされた後、窓８ａを通って筐体８の外部に出射される。

波長可変光源１０から出射されたレーザ光Ｌ３は、第一窓１６ｃを通って、ガスセル１６内に入射する。ガスセル１６内の気体を通過したレーザ光Ｌ４は、第二窓１６ｄを通って、ガスセル１６外に出射する。レーザ光Ｌ４は、レンズ１８により集光された後、ディテクタ２０に受光され、電気信号Ｓ３に変換される。電気信号Ｓ３は、ロックインアンプ２２により不要なノイズ成分が除去され、電気信号Ｓ４に変換される。

電気信号Ｓ４は、レーザ光Ｌ４の光出力を示す信号としてオシロスコープ２４に出力される。電気信号Ｓ４は、駆動電流信号Ｓ２と同期して出力されるので、電気信号Ｓ４の周期は駆動電流信号Ｓ２の周期と同様に、周期ｔと等しい。電気信号Ｓ４がオシロスコープ２４で分析されることにより、ガス分析結果が得られる。

続いて、本実施形態では比較形態と比較して、波長の変化速度の変動（波長変化の不均一性）を抑制可能であることを説明する。図４は、本実施形態における回転量および光出力の時間波形の一例である。図５は、比較形態における回転量および光出力の時間波形の一例である。図４および図５では、周期ｔは０．０１０ｍｓであり、２周期分が示されている。領域Ｉ、III、Ｖでは、回転量の時間当たりの変化量が小さく、領域II、IVでは、回転量の時間当たりの変化量が大きい。したがって、波長掃引に用いる場合、領域Ｉ、III、Ｖでは、波長変化が遅くなり、領域II、IVでは、波長変化が早くなる。

比較形態は、レーザ駆動部が量子カスケードレーザを駆動するタイミングが異なる点のみで、本実施形態と相違している。比較形態では、量子カスケードレーザが角速度の変化の周期よりも短い周期でパルス光を出射する。この結果、図５に示されるように、パルス状のレーザ光は、領域Ｉ〜領域Ｖのそれぞれで発生される。したがって、同じ時間間隔で隣り合うパルス間であっても、パルス間ごとにレーザ光の波長変化量が変動する。特に、領域II、IVでは、回転量の時間当たりの変化量が大きいため、パルス間ごとのレーザ光の波長変化量も大きい。

一般的な工業製品において、ステップ動作型のアクチュエータの角速度における階段状のムラはほとんど気にならないため無視されることが多い。しかしながら、外部共振型半導体レーザの場合、回折格子の角速度が波長の変化速度に直結するため、上述のように、波長の変化速度にムラが生じてしまう。この状態でパルス状のレーザ光を発生させると、同じ時間間隔で隣り合うパルス間であっても、パルス間ごとにレーザ光の波長変化量が変動する。このため、ガス分析で得られる吸収曲線の吸収線幅が安定しなくなり、分析結果の精度を向上させることができない。

これに対し、本実施形態では、レーザ駆動部２は、移動命令信号Ｓ１に同期して（結果的には、角速度の変化に同期して）パルス光Ｌ１を出射するように半導体レーザ１を駆動する。これにより、半導体レーザ１は、角速度の変化に同期してパルス光Ｌ１を出射する。したがって、このパルス光Ｌ１から発生されるパルス状のレーザ光Ｌ３の波長変化速度を常に一定とみなすことができる。

レーザ駆動部２は、回転量の時間当たりの変化量が小さい領域Ｉ、III、Ｖの中でも特に、角速度が最小値であるω１のときに（低速回転期間、角速度の時間波形の底のときに）、半導体レーザ１を駆動する。これにより、図４に示されるように、パルス状のレーザ光Ｌ３は、角速度がω１のときに発生される。なお、図４では領域IIIの光出力のみが示されている。角速度がω１のとき、入射角θが時間的に変化し難いため、ジッタに対する耐性を向上させることができる。

ここで、角速度がω１のときには、角速度がω１とみなせるときが含まれる。角速度がω１とみなせる角速度の範囲は、達成すべき波数正確性から逆算することができる。たとえば、回折格子４の刻み本数を１００本／ｍｍ、すなわち、格子周期ｄ＝１０μｍ／本とし、回転駆動部５の最小回転量を０．００２５ｄｅｇとし、レーザ光Ｌ３の波長を５μｍ、すなわち、波数を２０００ｃｍ^−１とし、達成すべき波数正確性を最小波数増分の１００分の１とした場合に、角速度がω１とみなせる範囲を計算により求める。

上記の場合、回折格子４の初期角度は１４．４７７５ｄｅｇであり、次のステップにおける角度、波長および波数はそれぞれ、１４．４８００ｄｅｇ、５．０００８４μｍ、１９９９．６６２１ｃｍ^−１である。したがって、波数の変化（すなわち、最小波数増分）は０．３３７９ｃｍ^−１となり、達成すべき波数正確性はこれの１００分の１である０．００３４ｃｍ^−１となる。よって、許容可能な波数の上限は２０００．００３４ｃｍ^−１、許容可能な波数の下限は１９９９．９９６６ｃｍ^−１となる。

許容可能な波長の下限は４．９９９９９μｍ、許容可能な波長の上限は５．００００１μｍとなる。このとき、許容可能な角度の上限は１４．４７７５４ｄｅｇ、許容可能な角度の下限は１４．４７７４９ｄｅｇとなる。許容可能な角度の上限と下限との差分は０．０５００ｍｄｅｇとなる。したがって、許容可能な角度誤差は０．０２５０ｍｄｅｇとなる。

移動命令信号Ｓ１の周波数を１００ｋＨｚ、ω２＝０．５５ｄｅｇ／ｍｓとする。レーザ駆動部２のジッタ量を０．１μｓ（１周期０．０１０ｍｓｅｃの１％に相当）とすると、一定とみなせる角速度の閾値は、０．０５ｄｅｇ／ｍｓとなる。したがって、ω２に対する一定とみなせる角速度の閾値の比率は、９．１％である。すなわち、角速度がω１とみなせる範囲は、ω２の約１０％以下となる。

レーザ光Ｌ３の波長が他の値をとる場合についても、達成すべき波数正確性を１ステップの波数増分（すなわち、最小波数増分）の１００分の１と設定する限り、角速度がω１とみなせる範囲は変わらず、ω２の約１０％以下となる。

以上説明したように、波長可変光源１０では、半導体レーザ１と共に外部共振器Ｅを構成する回折格子４の回転駆動にステップ動作型の回転駆動部５が用いられているため、回折格子４の角速度が周期的に変化する。これに対し、半導体レーザ１は、角速度の変化に同期してパルス光Ｌ１を出射する。これにより、パルス光Ｌ１が出射されるときの角速度を常に一定とみなすことができる。したがって、このパルス光Ｌ１から発生されるパルス状のレーザ光Ｌ３の波長変化速度を常に一定とみなすことができる。この結果、波長の変化速度の変動を抑制することができる。

吸光分析装置１００では、波長可変光源１０で発生したパルス状のレーザ光Ｌ３により、ガス分析が行われる。上述のように、レーザ光Ｌ３は、角速度を常に一定とみなすことができるときに出射されるパルス光Ｌ１に基づき発生される。このため、レーザ光Ｌ３では、同じ時間間隔で隣り合うパルス間で波長変化量が常に一定となる。これにより、ガス分析で得られる吸収曲線の吸収線幅が安定し、分析結果の精度を向上させることができる。

また、角速度は、ω１とω２との間で周期的に変化しており、レーザ駆動部２は、角速度がω１のときにパルス光Ｌ１を出射するように半導体レーザ１を駆動する。ω１は最小角速度であるため、角速度がω１のときは、入射角θが時間的に変化し難い。したがって、角速度がω１のときに、半導体レーザ１がパルス光Ｌ１を出射することにより、ジッタに対する耐性を向上させることができる。

以上、本実施形態に係る波長可変光源１０について説明したが、本発明は、これに限られるものではない。

図６は、変形例に係る波長可変光源の構成図である。波長可変光源１０Ａは、第一端１ａから出射され、レンズ３によりコリメートされたパルス光Ｌ１を反射するミラー３０を更に備える点、回折格子４には、ミラー３０により反射されたパルス光Ｌ１が入射する点、回折格子４は、ミラー３０を介して回折光Ｌ２を第一端１ａに帰還させる点、および回転駆動部５がミラー３０を回転駆動する点で、波長可変光源１０（図２参照）と主に相違し、その他の点で一致している。

波長可変光源１０Ａでは、ミラー３０の回転駆動にステップ動作型の回転駆動部５が用いられているため、ミラー３０の角速度が周期的に変化する。回転駆動部５によるミラー３０の回転角αは、パルス光Ｌ１の光軸Ａと反射面の法線とがなす角度である。幾何学的関係から、入射角θは、回転角αと相関関係にあることがわかる。したがって、波長可変光源１０Ａにおいても、波長可変光源１０の場合と同様に、波長の変化速度の変動を抑制することができる。

また、波長可変光源１０Ａでは、ミラー３０を備える構成により、外部共振器Ｅの光路長を長くすることができるため、波長分解能が向上する。更に、上述の幾何学的関係から、ミラー３０の回転角αを所定量変化させることにより、回折角（すなわち入射角θ）を回転角αの変化量の２倍変化させることができる。すなわち、回折角を変化させるために必要な回転駆動部５の回転量が、波長可変光源１０の場合と比較して１／２で済む。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

波長可変光源１０，１０Ａにおいて、レーザ駆動部２は、移動命令信号Ｓ１と同期して（結果的には、角速度の変化に同期して）パルス光Ｌ１を出射するように半導体レーザ１を駆動すればよく、角速度がω１のとき以外に半導体レーザ１を駆動してもよい。言い換えると、レーザ駆動部２は、角速度の変化に同期していれば、移動命令信号Ｓ１の立ち上りから所定時間Ｔ（０≦Ｔ＜ｔ）経過後ごとに半導体レーザ１を駆動してもよい。角速度の変化に対してレーザ光Ｌ３が瞬間的であれば、これにより、角速度を理論上は一定とみなすことができる。

たとえば、レーザ駆動部２は、移動命令信号Ｓ１の立ち上りから約ｔ／２経過後、すなわち、角速度がω２のときに（高速回転期間、角速度の時間波形の頂のときに）、半導体レーザ１を駆動してもよい。図３（ｄ）に示されるように、角速度がω２のとき、角速度の変化量が小さくなるため、ジッタを抑制することができる。

回転駆動部５は、超音波モータであってもよい。超音波モータは、圧電素子を利用した圧電アクチュエータであり、移動命令信号Ｓ１の立ち上りおよび立ち下りに合わせて、圧電素子に与えられる電圧の極性を所定時間ごとに反転させることにより動作する。したがって、超音波モータの場合、角速度の変化の周期は、移動命令信号Ｓ１の周期の１／２となり、超音波モータは、移動命令信号Ｓ１が１パルス入力される度に、ステッピングモータの２ステップ分を最小移動ステップとして回転する。移動命令信号Ｓ１の周期は、たとえば５０ｋＨｚ（周期ｔが０．０２０ｍｓｅｃ）とすることができる。レーザ駆動部２は、たとえば移動命令信号Ｓ１の立ち上がりおよび立ち下りをトリガとすることで、角速度の変化に同期して駆動電流信号Ｓ２を出力してもよい。

１…半導体レーザ、２…レーザ駆動部、４…回折格子、５…回転駆動部、１０…波長可変光源、３０…ミラー、Ｅ…外部共振器、Ｌ１…パルス光、Ｌ２…回折光、Ｌ３…レーザ光、θ…入射角。

Claims (4)

1. パルス光を出射する半導体レーザと、
   前記半導体レーザを駆動するレーザ駆動部と、
   前記半導体レーザと共に外部共振器を構成する回折格子であって、前記半導体レーザから出射された前記パルス光が入射し、前記パルス光のうち入射角に応じた波長の光を前記半導体レーザに帰還させる回折格子と、
   前記回折格子の角速度が周期的に変化するように前記回折格子を回転駆動して前記入射角を変化させるステップ動作型の回転駆動部と、を備え、
   前記レーザ駆動部は、前記角速度の変化に同期して前記パルス光を出射するように前記半導体レーザを駆動し、
   前記角速度は、第一角速度と前記第一角速度よりも大きい第二角速度との間で周期的に変化しており、
   前記レーザ駆動部は、前記角速度が前記第一角速度のときに前記パルス光を出射するように前記半導体レーザを駆動する、波長可変光源。
2. パルス光を出射する半導体レーザと、
   前記半導体レーザを駆動するレーザ駆動部と、
   前記半導体レーザから出射された前記パルス光を反射するミラーと、
   前記半導体レーザと共に外部共振器を構成する回折格子であって、前記ミラーにより反射された前記パルス光が入射し、前記パルス光のうち入射角に応じた波長の光を、前記ミラーを介して前記半導体レーザに帰還させる回折格子と、
   前記ミラーの角速度が周期的に変化するように前記ミラーを回転駆動して前記入射角を変化させるステップ動作型の回転駆動部と、を備え、
   前記レーザ駆動部は、前記角速度の変化に同期して前記パルス光を出射するように前記半導体レーザを駆動し、
   前記角速度は、第一角速度と前記第一角速度よりも大きい第二角速度との間で周期的に変化しており、
   前記レーザ駆動部は、前記角速度が前記第一角速度のときに前記パルス光を出射するように前記半導体レーザを駆動する、波長可変光源。
3. パルス光を出射する半導体レーザと、
   前記半導体レーザを駆動するレーザ駆動部と、
   前記半導体レーザと共に外部共振器を構成する回折格子であって、前記半導体レーザから出射された前記パルス光が入射し、前記パルス光のうち入射角に応じた波長の光を前記半導体レーザに帰還させる回折格子と、
   前記回折格子の角速度が周期的に変化するように前記回折格子を回転駆動して前記入射角を変化させるステップ動作型の回転駆動部と、を備え、
   前記レーザ駆動部は、前記角速度の変化に同期して、前記角速度の変化の周期と同じ周期で、前記パルス光を出射するように前記半導体レーザを駆動する、波長可変光源。
4. パルス光を出射する半導体レーザと、
   前記半導体レーザを駆動するレーザ駆動部と、
   前記半導体レーザから出射された前記パルス光を反射するミラーと、
   前記半導体レーザと共に外部共振器を構成する回折格子であって、前記ミラーにより反射された前記パルス光が入射し、前記パルス光のうち入射角に応じた波長の光を、前記ミラーを介して前記半導体レーザに帰還させる回折格子と、
   前記ミラーの角速度が周期的に変化するように前記ミラーを回転駆動して前記入射角を変化させるステップ動作型の回転駆動部と、を備え、
   前記レーザ駆動部は、前記角速度の変化に同期して、前記角速度の変化の周期と同じ周期で、前記パルス光を出射するように前記半導体レーザを駆動する、波長可変光源。

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