JPH10341057A - 外部共振器型波長可変半導体レーザー光源およびその波長可変方法 - Google Patents
外部共振器型波長可変半導体レーザー光源およびその波長可変方法Info
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- JPH10341057A JPH10341057A JP9149528A JP14952897A JPH10341057A JP H10341057 A JPH10341057 A JP H10341057A JP 9149528 A JP9149528 A JP 9149528A JP 14952897 A JP14952897 A JP 14952897A JP H10341057 A JPH10341057 A JP H10341057A
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- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は、波長可変の際に生じる機構的バ
ッグラッシュを無くし、小型で、精度の良い連続波長可
変を可能とする外部共振器型波長可変半導体レーザー光
源およびその波長可変方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 一方の端面に無反射膜を施された半導体
レーザー４と、半導体レーザー４の無反射膜４ａ側に配
置され、波長選択性を有する回折格子２と、回折格子２
の半導体レーザー４に対する位置を変化させ、回折格子
２に生じる変位に基づき発振する光の波長を可変する波
長可変手段とを備えた外部共振型波長可変半導体レーザ
ー光源である。波長可変手段が、回折格子２を支持す
る、少なくとも一部が弾性体よりなる固定手段２０，２
１，２３と、固定手段の弾性体部位２０を弾性変形させ
て、固定手段の所定の部位を変位させる変位手段２２
と、変位手段を駆動することによって生じる回折格子２
の変位に基づき発振する光の波長を可変する変位制御手
段１１とを備えている。
ッグラッシュを無くし、小型で、精度の良い連続波長可
変を可能とする外部共振器型波長可変半導体レーザー光
源およびその波長可変方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 一方の端面に無反射膜を施された半導体
レーザー４と、半導体レーザー４の無反射膜４ａ側に配
置され、波長選択性を有する回折格子２と、回折格子２
の半導体レーザー４に対する位置を変化させ、回折格子
２に生じる変位に基づき発振する光の波長を可変する波
長可変手段とを備えた外部共振型波長可変半導体レーザ
ー光源である。波長可変手段が、回折格子２を支持す
る、少なくとも一部が弾性体よりなる固定手段２０，２
１，２３と、固定手段の弾性体部位２０を弾性変形させ
て、固定手段の所定の部位を変位させる変位手段２２
と、変位手段を駆動することによって生じる回折格子２
の変位に基づき発振する光の波長を可変する変位制御手
段１１とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば光計測技
術分野で使用する外部共振器型の波長可変半導体レーザ
ー光源およびその波長可変方法に関するものである。
術分野で使用する外部共振器型の波長可変半導体レーザ
ー光源およびその波長可変方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザー光源を光計測技術で使用
するためには、狭スペクトル線幅の単一モード発振で波
長安定度が良く、かつ波長可変が可能な光源が要求され
ている。従来技術における外部共振器型波長可変半導体
レーザー光源として、例えば図５〜７に示すような外部
共振器型波長可変半導体レーザー光源が知られている。
するためには、狭スペクトル線幅の単一モード発振で波
長安定度が良く、かつ波長可変が可能な光源が要求され
ている。従来技術における外部共振器型波長可変半導体
レーザー光源として、例えば図５〜７に示すような外部
共振器型波長可変半導体レーザー光源が知られている。
【０００３】図５は、従来技術の一般的な外部共振器型
波長可変半導体レーザー光源の構成を示すブロック図で
ある。
波長可変半導体レーザー光源の構成を示すブロック図で
ある。
【０００４】この外部共振器型波長可変半導体レーザー
光源は、半導体レーザー４、半導体レーザー駆動回路１
０、レンズ５，６，７、光アイソレータ８、回折格子
２、角度調整機構６３、波長可変駆動回路６１、平行移
動機構６２、位置調整駆動回路６０等から構成されてい
る。
光源は、半導体レーザー４、半導体レーザー駆動回路１
０、レンズ５，６，７、光アイソレータ８、回折格子
２、角度調整機構６３、波長可変駆動回路６１、平行移
動機構６２、位置調整駆動回路６０等から構成されてい
る。
【０００５】半導体レーザー４は、ファブリペロ型半導
体レーザーであり、片端面に無反射膜（ＡＲコート）４
ａが施され、半導体レーザー駆動回路１０からの注入電
流に応じて、両端面から光を射出する。半導体レーザー
４の無反射膜４ａ側端面からの射出光は、レンズ５で平
行光に変換され、回折格子２に入射する。
体レーザーであり、片端面に無反射膜（ＡＲコート）４
ａが施され、半導体レーザー駆動回路１０からの注入電
流に応じて、両端面から光を射出する。半導体レーザー
４の無反射膜４ａ側端面からの射出光は、レンズ５で平
行光に変換され、回折格子２に入射する。
【０００６】回折格子２は波長選択反射器として使用さ
れ、入射される平行光のうち入射角によって決まる特定
の波長の光を反射する機能を有する。また、回折格子２
は、半導体レーザー４の無反射膜が施されていない端面
とで共振器を形成しており、回折格子２で選択された光
を半導体レーザー４に再入射させることで、レーザー発
振させることができる。レンズ６は、半導体レーザー４
の無反射膜が施されていない側の射出光軸上に配置さ
れ、半導体レーザー４の端面から射出される光を平行光
に変換する。平行光に変換された射出光は、光アイソレ
ータ８に入射される。光アイソレータ８は、出力ファイ
バ１００側からの反射光が半導体レーザー４に戻らない
ようにするためのもので、この光アイソレータ８を透過
した光はレンズ７で集光され、出力光として出力ファイ
バ１００に入射される。
れ、入射される平行光のうち入射角によって決まる特定
の波長の光を反射する機能を有する。また、回折格子２
は、半導体レーザー４の無反射膜が施されていない端面
とで共振器を形成しており、回折格子２で選択された光
を半導体レーザー４に再入射させることで、レーザー発
振させることができる。レンズ６は、半導体レーザー４
の無反射膜が施されていない側の射出光軸上に配置さ
れ、半導体レーザー４の端面から射出される光を平行光
に変換する。平行光に変換された射出光は、光アイソレ
ータ８に入射される。光アイソレータ８は、出力ファイ
バ１００側からの反射光が半導体レーザー４に戻らない
ようにするためのもので、この光アイソレータ８を透過
した光はレンズ７で集光され、出力光として出力ファイ
バ１００に入射される。
【０００７】また、回折格子２は、角度調整機構６３に
より入射光軸に対して任意の角度に調整可能となってい
る。この角度調整機構６３を波長可変駆動回路６１によ
り制御することで、回折格子２を任意の角度に回転さ
せ、選択される波長（ブラッグ波長）を任意に変化させ
ることができ、半導体レーザー４の利得範囲で波長可変
を行うことができる。また、回折格子２は、平行移動機
構６２により入射光軸と平行に移動可能になっている。
この平行移動機構６２を位置調整駆動回路６０により制
御することで、回折格子２を共振器の光軸方向に平行移
動させ、共振波長を任意に変化させることができる。そ
して、上記の回折格子２の角度調整と平行移動とを同時
に制御することで、モードホップのない波長掃引が可能
となる。
より入射光軸に対して任意の角度に調整可能となってい
る。この角度調整機構６３を波長可変駆動回路６１によ
り制御することで、回折格子２を任意の角度に回転さ
せ、選択される波長（ブラッグ波長）を任意に変化させ
ることができ、半導体レーザー４の利得範囲で波長可変
を行うことができる。また、回折格子２は、平行移動機
構６２により入射光軸と平行に移動可能になっている。
この平行移動機構６２を位置調整駆動回路６０により制
御することで、回折格子２を共振器の光軸方向に平行移
動させ、共振波長を任意に変化させることができる。そ
して、上記の回折格子２の角度調整と平行移動とを同時
に制御することで、モードホップのない波長掃引が可能
となる。
【０００８】しかし、図５で例示する外部共振器型波長
可変半導体レーザー光源の構成において、回折格子２の
角度調整と平行移動とを同時に精度良く駆動制御して、
モードホップのない波長掃引を行うことは非常に困難と
なっている。また、角度調整機構６３や平行移動機構６
２には、回転ステージやリニアステージ等を使用するた
め、機構的バッグラッシュの発生を伴い、正確な波長可
変ができないという問題点がある。さらに、回転ステー
ジやリニアステージの他に、これらの機構を精度良く制
御するために高精度のギアーを内蔵したモーター等を使
用することになり、波長可変機構が大型になってしまう
問題もある。
可変半導体レーザー光源の構成において、回折格子２の
角度調整と平行移動とを同時に精度良く駆動制御して、
モードホップのない波長掃引を行うことは非常に困難と
なっている。また、角度調整機構６３や平行移動機構６
２には、回転ステージやリニアステージ等を使用するた
め、機構的バッグラッシュの発生を伴い、正確な波長可
変ができないという問題点がある。さらに、回転ステー
ジやリニアステージの他に、これらの機構を精度良く制
御するために高精度のギアーを内蔵したモーター等を使
用することになり、波長可変機構が大型になってしまう
問題もある。
【０００９】モードホップのない波長可変が簡単な駆動
制御で得られる例として、図６に、従来技術のサインバ
ー構造の外部共振器型波長可変半導体レーザー光源の構
成を示す。
制御で得られる例として、図６に、従来技術のサインバ
ー構造の外部共振器型波長可変半導体レーザー光源の構
成を示す。
【００１０】この外部共振器型波長可変半導体レーザー
光源は、半導体レーザー４、半導体レーザー駆動回路１
０、レンズ５，６，７、光アイソレータ８、回折格子
２、角度調整機構６３、波長可変駆動回路６１、平行移
動機構６２、アーム７２、接触台７３等から構成されて
いる。なお、図６において、前述した図５と同一部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。
光源は、半導体レーザー４、半導体レーザー駆動回路１
０、レンズ５，６，７、光アイソレータ８、回折格子
２、角度調整機構６３、波長可変駆動回路６１、平行移
動機構６２、アーム７２、接触台７３等から構成されて
いる。なお、図６において、前述した図５と同一部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１１】平行移動機構６２は、共振器長の調整を行
うもので、波長可変駆動回路６１の制御により、回折格
子２が光軸に対して平行に移動するようになっている。
角度調整機構６３は、回折格子２の角度調整を行うもの
で、平行移動機構６２によって回折格子２が平行移動す
ると、接触台７３に接するアーム７２を介して、同時に
回折格子２の角度が変化するようになっている。
うもので、波長可変駆動回路６１の制御により、回折格
子２が光軸に対して平行に移動するようになっている。
角度調整機構６３は、回折格子２の角度調整を行うもの
で、平行移動機構６２によって回折格子２が平行移動す
ると、接触台７３に接するアーム７２を介して、同時に
回折格子２の角度が変化するようになっている。
【００１２】このように、サインバー機構では、波長可
変駆動回路６１による直進駆動制御のみで、回折格子２
の角度調整と共振器長調整とを同時に行うことが可能で
あり、簡単にモードホップのない波長掃引を行うことが
できる。既に、８０ｎｍの連続波長可変幅が得られてい
るという報告があり、この機構を用いた外部共振器型波
長可変半導体レーザー光源の製品もある。
変駆動回路６１による直進駆動制御のみで、回折格子２
の角度調整と共振器長調整とを同時に行うことが可能で
あり、簡単にモードホップのない波長掃引を行うことが
できる。既に、８０ｎｍの連続波長可変幅が得られてい
るという報告があり、この機構を用いた外部共振器型波
長可変半導体レーザー光源の製品もある。
【００１３】しかし、角度調整機構６３として回転ステ
ージと、平行移動機構６２としてリニアステージと、２
個のステージを使用しなければならず、ステージのバッ
グラッシュ等が波長掃引で大きな問題になる。また、２
個のステージを使用するため、図５に示す例と同様に波
長可変機構が大型となってしまう問題がある。
ージと、平行移動機構６２としてリニアステージと、２
個のステージを使用しなければならず、ステージのバッ
グラッシュ等が波長掃引で大きな問題になる。また、２
個のステージを使用するため、図５に示す例と同様に波
長可変機構が大型となってしまう問題がある。
【００１４】そこで、リニアステージを使用しない外部
共振器型波長可変半導体レーザー光源の例として、例え
ば、特開平３−２７９８２１号公報に記載の回転アーム
構造の外部共振器型波長可変半導体レーザー光源が知ら
れており、その構成例を図７に示す。
共振器型波長可変半導体レーザー光源の例として、例え
ば、特開平３−２７９８２１号公報に記載の回転アーム
構造の外部共振器型波長可変半導体レーザー光源が知ら
れており、その構成例を図７に示す。
【００１５】この外部共振器型波長可変半導体レーザー
光源は、半導体レーザー４、半導体レーザー駆動回路１
０、レンズ５，６，７、光アイソレータ８、回折格子
２、波長可変制御手段８３、波長可変駆動回路８１、回
転軸８４、アーム状の機構８２等から構成されている。
なお、図７において、前述した図５と同一部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。
光源は、半導体レーザー４、半導体レーザー駆動回路１
０、レンズ５，６，７、光アイソレータ８、回折格子
２、波長可変制御手段８３、波長可変駆動回路８１、回
転軸８４、アーム状の機構８２等から構成されている。
なお、図７において、前述した図５と同一部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。
【００１６】回折格子２は、回転軸（中心）８４をもっ
たアーム状の機構８２の先端部に取り付けられ、このア
ーム状の機構８２を波長可変制御手段８３により回動さ
せることで、回折格子２の角度調整（回転）と共振器長
調整とを同時に行っている。
たアーム状の機構８２の先端部に取り付けられ、このア
ーム状の機構８２を波長可変制御手段８３により回動さ
せることで、回折格子２の角度調整（回転）と共振器長
調整とを同時に行っている。
【００１７】この回転アーム機構による波長可変は、リ
ニアステージと回転ステージを使用した波長可変機構よ
り小型となり、駆動制御も簡素化している。そして、図
６に示したサインバー構造で得られている連続波長可変
幅と比較すると非常に小さいが、約１ｎｍの連続波長可
変幅（光周波数可変幅１３０ＧＨｚ）が得られるという
報告がなされている。しかし、回転軸８４には回転ベア
リング等を使用する必要があり、このベアリング部での
バッグラッシュ発生やベアリング部の大きさなどの問題
点は残っている。
ニアステージと回転ステージを使用した波長可変機構よ
り小型となり、駆動制御も簡素化している。そして、図
６に示したサインバー構造で得られている連続波長可変
幅と比較すると非常に小さいが、約１ｎｍの連続波長可
変幅（光周波数可変幅１３０ＧＨｚ）が得られるという
報告がなされている。しかし、回転軸８４には回転ベア
リング等を使用する必要があり、このベアリング部での
バッグラッシュ発生やベアリング部の大きさなどの問題
点は残っている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
角度調整機構や平行移動機構に回転ステージやリニアス
テージを使用した従来の外部共振器型波長可変半導体レ
ーザー光源の構造では、機構的バッグラッシュの発生が
伴うため、正確な波長可変を行うことができない。ま
た、回転ステージやリニアステージの他に、これらの機
構を精度良く制御するには、高精度のギアーを内蔵した
モーターを使用することになり、波長可変機構が大型に
なってしまうという問題点もある。
角度調整機構や平行移動機構に回転ステージやリニアス
テージを使用した従来の外部共振器型波長可変半導体レ
ーザー光源の構造では、機構的バッグラッシュの発生が
伴うため、正確な波長可変を行うことができない。ま
た、回転ステージやリニアステージの他に、これらの機
構を精度良く制御するには、高精度のギアーを内蔵した
モーターを使用することになり、波長可変機構が大型に
なってしまうという問題点もある。
【００１９】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、波長可変の際に生じる機構的
バッグラッシュを無くし、小型で、精度の良い連続波長
可変を可能とする外部共振器型波長可変半導体レーザー
光源およびその波長可変方法を提供することを目的とす
る。
るためになされたもので、波長可変の際に生じる機構的
バッグラッシュを無くし、小型で、精度の良い連続波長
可変を可能とする外部共振器型波長可変半導体レーザー
光源およびその波長可変方法を提供することを目的とす
る。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、一方の端面に無反射膜を施
された半導体レーザーと、前記半導体レーザーの無反射
膜側に配置され、波長選択性を有する回折格子と、前記
回折格子の前記半導体レーザーに対する位置を変化さ
せ、前記回折格子に生じる変位に基づき発振する光の波
長を可変する波長可変手段と、を備えた外部共振型波長
可変半導体レーザー光源において、前記波長可変手段
が、前記回折格子を支持する、少なくとも一部が弾性体
よりなる固定手段と、前記固定手段の前記弾性体部位を
弾性変形させて、前記固定手段の所定の部位を変位させ
る変位手段と、前記変位手段を駆動することによって生
じる前記回折格子の変位に基づき発振する光の波長を可
変する変位制御手段とを備えた構成とした。
め、請求項１記載の発明は、一方の端面に無反射膜を施
された半導体レーザーと、前記半導体レーザーの無反射
膜側に配置され、波長選択性を有する回折格子と、前記
回折格子の前記半導体レーザーに対する位置を変化さ
せ、前記回折格子に生じる変位に基づき発振する光の波
長を可変する波長可変手段と、を備えた外部共振型波長
可変半導体レーザー光源において、前記波長可変手段
が、前記回折格子を支持する、少なくとも一部が弾性体
よりなる固定手段と、前記固定手段の前記弾性体部位を
弾性変形させて、前記固定手段の所定の部位を変位させ
る変位手段と、前記変位手段を駆動することによって生
じる前記回折格子の変位に基づき発振する光の波長を可
変する変位制御手段とを備えた構成とした。
【００２１】この請求項１記載の発明によれば、可変す
る波長に基づいて変位制御手段により変位手段を駆動
し、変位手段が固定手段の弾性体部位を弾性変形させる
ことにより、固定手段に支持されている回折格子を回動
させて、回折格子の半導体レーザーの光軸に対する角度
と光軸上の位置とを同時に変化させるため、モードホッ
プのない波長可変が可能となる。
る波長に基づいて変位制御手段により変位手段を駆動
し、変位手段が固定手段の弾性体部位を弾性変形させる
ことにより、固定手段に支持されている回折格子を回動
させて、回折格子の半導体レーザーの光軸に対する角度
と光軸上の位置とを同時に変化させるため、モードホッ
プのない波長可変が可能となる。
【００２２】ここで、半導体レーザーは、例えば、ファ
ブリペロ型構造のものである。回折格子としては、例え
ば、波長選択反射鏡が挙げられる。弾性体としては、板
バネなどが挙げられ、その他回折格子を支持できるもの
であればどのような形式のものでもよい。変位手段とし
ては、モーターやピエゾ素子など、固定手段の弾性体部
位に加える力を、電気的な方法で連続量として調整可能
なものであればどのような形式のものでもよい。また、
変位手段は、固定手段の弾性体部位を所定の方向（回折
格子の回動方向）に弾性変形させることができれば任意
の位置に設置可能である。
ブリペロ型構造のものである。回折格子としては、例え
ば、波長選択反射鏡が挙げられる。弾性体としては、板
バネなどが挙げられ、その他回折格子を支持できるもの
であればどのような形式のものでもよい。変位手段とし
ては、モーターやピエゾ素子など、固定手段の弾性体部
位に加える力を、電気的な方法で連続量として調整可能
なものであればどのような形式のものでもよい。また、
変位手段は、固定手段の弾性体部位を所定の方向（回折
格子の回動方向）に弾性変形させることができれば任意
の位置に設置可能である。
【００２３】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
外部共振器型波長可変半導体レーザー光源において、前
記変位手段として、積層型ピエゾ素子を用いたという構
成とした。
外部共振器型波長可変半導体レーザー光源において、前
記変位手段として、積層型ピエゾ素子を用いたという構
成とした。
【００２４】この請求項２記載の発明によれば、積層型
ピエゾ素子に印加する電圧を調整することにより、積層
型ピエゾ素子の発生力を変化させ、固定手段に支持され
ている回折格子に生じる変位量を連続的に調整すること
ができるため、機構的バッグラッシュが生じることもな
く、容易にかつ正確に、精度の良い波長可変を行うこと
ができる。
ピエゾ素子に印加する電圧を調整することにより、積層
型ピエゾ素子の発生力を変化させ、固定手段に支持され
ている回折格子に生じる変位量を連続的に調整すること
ができるため、機構的バッグラッシュが生じることもな
く、容易にかつ正確に、精度の良い波長可変を行うこと
ができる。
【００２５】請求項３記載の発明は、請求項１に記載の
外部共振器型波長可変半導体レーザー光源において、前
記固定手段の前記弾性体部位として、バイモルフ型ピエ
ゾ素子を用いたという構成とした。
外部共振器型波長可変半導体レーザー光源において、前
記固定手段の前記弾性体部位として、バイモルフ型ピエ
ゾ素子を用いたという構成とした。
【００２６】この請求項３記載の発明によれば、回折格
子がバイモルフ型ピエゾ素子を介して固定されるため、
バイモルフ型ピエゾ素子に加える印加電圧を調整するこ
とにより、バイモルフ型ピエゾ素子に生じる変位量、即
ち回折格子に生じる変位量を連続的に調整することがで
き、容易にかつ正確に、発振するレーザー光の波長可変
を行うことを可能とする。また、バイモルフ型ピエゾ素
子が、回折格子を支持する固定手段の弾性体部位と変位
手段とを兼ねる構成となるため、外部共振器型波長可変
半導体レーザー光源の小型化が可能となる。
子がバイモルフ型ピエゾ素子を介して固定されるため、
バイモルフ型ピエゾ素子に加える印加電圧を調整するこ
とにより、バイモルフ型ピエゾ素子に生じる変位量、即
ち回折格子に生じる変位量を連続的に調整することがで
き、容易にかつ正確に、発振するレーザー光の波長可変
を行うことを可能とする。また、バイモルフ型ピエゾ素
子が、回折格子を支持する固定手段の弾性体部位と変位
手段とを兼ねる構成となるため、外部共振器型波長可変
半導体レーザー光源の小型化が可能となる。
【００２７】請求項４記載の発明は、請求項２または３
に記載の外部共振器型波長可変半導体レーザー光源にお
いて、前記ピエゾ素子の変位位置を検出する位置検出セ
ンサを設けたという構成とした。
に記載の外部共振器型波長可変半導体レーザー光源にお
いて、前記ピエゾ素子の変位位置を検出する位置検出セ
ンサを設けたという構成とした。
【００２８】この請求項４記載の発明によれば、ピエゾ
素子の変位位置を検出する位置検出センサを設けること
により、ピエゾ素子特有のヒステリシスや経時変化を検
出して、ピエゾ素子の位置を補正することができ、波長
可変の信頼性をより高めることが可能となる。
素子の変位位置を検出する位置検出センサを設けること
により、ピエゾ素子特有のヒステリシスや経時変化を検
出して、ピエゾ素子の位置を補正することができ、波長
可変の信頼性をより高めることが可能となる。
【００２９】ここで、位置検出センサは、検出子等によ
りピエゾ素子に接触してピエゾ素子の変化量を検出する
ものでも、光検出器等を用いて非接触でピエゾ素子の変
化量を検出するものでもよく、その他ピエゾ素子の変化
量を検出できれば設置場所、形式は問わない。
りピエゾ素子に接触してピエゾ素子の変化量を検出する
ものでも、光検出器等を用いて非接触でピエゾ素子の変
化量を検出するものでもよく、その他ピエゾ素子の変化
量を検出できれば設置場所、形式は問わない。
【００３０】請求項５記載の発明は、一方の端面に無反
射膜を施された半導体レーザーと、前記半導体レーザー
の無反射膜側に配置され、波長選択性を有する回折格子
と、を備えた外部共振器型波長可変半導体レーザー光源
において、前記回折格子の前記半導体レーザーに対する
位置を変化させ、前記回折格子に生じる変位に基づき発
振する光の波長を可変する波長可変方法であって、前記
回折格子を、弾性体よりなる固定部材を介して支持し、
前記固定部材の弾性変形によって生じる前記回折格子の
変位に基づいて、発振する光の波長を可変するという方
法とした。
射膜を施された半導体レーザーと、前記半導体レーザー
の無反射膜側に配置され、波長選択性を有する回折格子
と、を備えた外部共振器型波長可変半導体レーザー光源
において、前記回折格子の前記半導体レーザーに対する
位置を変化させ、前記回折格子に生じる変位に基づき発
振する光の波長を可変する波長可変方法であって、前記
回折格子を、弾性体よりなる固定部材を介して支持し、
前記固定部材の弾性変形によって生じる前記回折格子の
変位に基づいて、発振する光の波長を可変するという方
法とした。
【００３１】この請求項５記載の発明によれば、可変す
る波長に基づいて固定部材を弾性変形させることで、固
定部材を介して支持されている回折格子を回動させて、
回折格子の半導体レーザーの光軸に対する角度と光軸上
の位置とを同時に変化させるため、モードホップのな
い、精度の良い波長可変が可能となる。
る波長に基づいて固定部材を弾性変形させることで、固
定部材を介して支持されている回折格子を回動させて、
回折格子の半導体レーザーの光軸に対する角度と光軸上
の位置とを同時に変化させるため、モードホップのな
い、精度の良い波長可変が可能となる。
【００３２】ここで、固定部材としては、板バネなどが
挙げられる。また、半導体レーザー、回折格子は、請求
項１の説明で述べたものと同様のバリエーションが有り
得る。
挙げられる。また、半導体レーザー、回折格子は、請求
項１の説明で述べたものと同様のバリエーションが有り
得る。
【００３３】請求項６記載の発明は、請求項５に記載の
外部共振器型波長可変半導体レーザー光源の波長可変方
法であって、前記固定部材が、積層型ピエゾ素子の印加
電圧により生じる発生力によって弾性変形するという方
法とした。
外部共振器型波長可変半導体レーザー光源の波長可変方
法であって、前記固定部材が、積層型ピエゾ素子の印加
電圧により生じる発生力によって弾性変形するという方
法とした。
【００３４】この請求項６記載の発明によれば、積層型
ピエゾ素子に加える印加電圧を調整することにより、積
層型ピエゾ素子の発生力を変化させ、固定部材を介して
固定されている回折格子に生じる変位量を連続的に調整
することができるため、機構的バッグラッシュが生じる
こともなく、容易にかつ正確に、発振するレーザー光の
波長可変を行うことを可能とする。
ピエゾ素子に加える印加電圧を調整することにより、積
層型ピエゾ素子の発生力を変化させ、固定部材を介して
固定されている回折格子に生じる変位量を連続的に調整
することができるため、機構的バッグラッシュが生じる
こともなく、容易にかつ正確に、発振するレーザー光の
波長可変を行うことを可能とする。
【００３５】請求項７記載の発明は、請求項５に記載の
外部共振器型波長可変半導体レーザー光源の波長可変方
法であって、前記固定部材が、バイモルフ型ピエゾ素子
からなり、前記固定部材が印加電圧により弾性変形する
という方法とした。
外部共振器型波長可変半導体レーザー光源の波長可変方
法であって、前記固定部材が、バイモルフ型ピエゾ素子
からなり、前記固定部材が印加電圧により弾性変形する
という方法とした。
【００３６】この請求項７記載の発明によれば、回折格
子がバイモルフ型ピエゾ素子を介して固定されているた
め、バイモルフ型ピエゾ素子に加える印加電圧を調整す
ることにより、バイモルフ型ピエゾ素子に生じる変位
量、即ち回折格子に生じる変位量を連続的に調整するこ
とができ、容易にかつ正確に、発振するレーザー光の波
長可変を行うことを可能とする。また、回折格子を支持
するバイモルフ型ピエゾ素子が、回折格子を可動させる
というシンプルな構成で波長可変が行えるため、外部共
振器型波長可変半導体レーザー光源の小型化が可能とな
る。
子がバイモルフ型ピエゾ素子を介して固定されているた
め、バイモルフ型ピエゾ素子に加える印加電圧を調整す
ることにより、バイモルフ型ピエゾ素子に生じる変位
量、即ち回折格子に生じる変位量を連続的に調整するこ
とができ、容易にかつ正確に、発振するレーザー光の波
長可変を行うことを可能とする。また、回折格子を支持
するバイモルフ型ピエゾ素子が、回折格子を可動させる
というシンプルな構成で波長可変が行えるため、外部共
振器型波長可変半導体レーザー光源の小型化が可能とな
る。
【００３７】請求項８記載の発明は、請求項６または７
に記載の外部共振器型波長可変半導体レーザー光源の波
長可変方法であって、前記ピエゾ素子の変位位置を検出
する位置検出センサを設け、この位置検出センサにより
検出した前記ピエゾ素子の変位に基づいて前記ピエゾ素
子の位置を補正するという方法とした。
に記載の外部共振器型波長可変半導体レーザー光源の波
長可変方法であって、前記ピエゾ素子の変位位置を検出
する位置検出センサを設け、この位置検出センサにより
検出した前記ピエゾ素子の変位に基づいて前記ピエゾ素
子の位置を補正するという方法とした。
【００３８】この請求項８記載の発明によれば、位置検
出センサがピエゾ素子の変位位置を検出するため、ピエ
ゾ素子特有のヒステリシスや経時変化により生じる変位
を検出して、ピエゾ素子の位置を補正することができ、
波長可変の信頼性をより高めることが可能となる。
出センサがピエゾ素子の変位位置を検出するため、ピエ
ゾ素子特有のヒステリシスや経時変化により生じる変位
を検出して、ピエゾ素子の位置を補正することができ、
波長可変の信頼性をより高めることが可能となる。
【００３９】ここで、位置検出センサは、請求項４の説
明と同様のバリエーションが有り得る。
明と同様のバリエーションが有り得る。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る外部共振器型
波長可変半導体レーザー光源の実施の各形態例につい
て、図１〜図４の図面を参照しながら詳細に説明する。
波長可変半導体レーザー光源の実施の各形態例につい
て、図１〜図４の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４１】＜第１の実施の形態例＞図１は本発明を適
用した第１の実施の形態例に係る外部共振器型波長可変
半導体レーザー光源の構成を示すブロック図、図２は第
１の実施の形態例に係る外部共振器型波長可変半導体レ
ーザー光源の波長可変機構の構成を示すブロック図であ
る。
用した第１の実施の形態例に係る外部共振器型波長可変
半導体レーザー光源の構成を示すブロック図、図２は第
１の実施の形態例に係る外部共振器型波長可変半導体レ
ーザー光源の波長可変機構の構成を示すブロック図であ
る。
【００４２】外部共振器型波長可変半導体レーザー光源
は、図１に示すように、半導体レーザー４、半導体レー
ザー駆動回路１０、半導体レーザー４の射出光軸上に配
置されるレンズ５，６，７、光アイソレータ８、回折格
子２、回折格子保持部２１、固定手段の弾性体部位とし
ての板バネ部２０、固定部２３、変位手段としての波長
可変制御手段２２、変位制御手段としての波長可変駆動
回路１１、位置検出センサとして機能するセンサ５１等
から構成されている。
は、図１に示すように、半導体レーザー４、半導体レー
ザー駆動回路１０、半導体レーザー４の射出光軸上に配
置されるレンズ５，６，７、光アイソレータ８、回折格
子２、回折格子保持部２１、固定手段の弾性体部位とし
ての板バネ部２０、固定部２３、変位手段としての波長
可変制御手段２２、変位制御手段としての波長可変駆動
回路１１、位置検出センサとして機能するセンサ５１等
から構成されている。
【００４３】半導体レーザー４は、半導体レーザー駆動
回路１０と接続され、この駆動回路１０からの注入電流
に応じて、両端面から光を射出するようになっている。
レンズ５は、半導体レーザー４の無反射膜側の射出光軸
上に配置され、半導体レーザー４の端面から射出される
光を平行光に変換する。平行光に変換された射出光は、
回折格子２に入射される。回折格子２は、波長選択反射
器として機能し、入射角θで入射された平行光のうち、
入射角θにより決定される波長（ブラッグ波長）の光の
みを、半導体レーザー４からの光軸方向に反射させる。
また、ブラッグ波長以外の光は、半導体レーザー４から
の光軸方向とは異なった角度に反射され、半導体レーザ
ー４に戻ることはない。
回路１０と接続され、この駆動回路１０からの注入電流
に応じて、両端面から光を射出するようになっている。
レンズ５は、半導体レーザー４の無反射膜側の射出光軸
上に配置され、半導体レーザー４の端面から射出される
光を平行光に変換する。平行光に変換された射出光は、
回折格子２に入射される。回折格子２は、波長選択反射
器として機能し、入射角θで入射された平行光のうち、
入射角θにより決定される波長（ブラッグ波長）の光の
みを、半導体レーザー４からの光軸方向に反射させる。
また、ブラッグ波長以外の光は、半導体レーザー４から
の光軸方向とは異なった角度に反射され、半導体レーザ
ー４に戻ることはない。
【００４４】レンズ６は、半導体レーザー４の無反射膜
が施されていない側の射出光軸上に配置され、半導体レ
ーザー４の端面から射出される光を平行光に変換する。
平行光に変換された射出光は、光アイソレータ８に入射
される。光アイソレータ８は、出力ファイバ１００側か
らの反射光が半導体レーザー４に戻らないようにするた
めのもので、この光アイソレータ８を透過した光はレン
ズ７で集光され、出力光として出力ファイバ１００に入
射される。
が施されていない側の射出光軸上に配置され、半導体レ
ーザー４の端面から射出される光を平行光に変換する。
平行光に変換された射出光は、光アイソレータ８に入射
される。光アイソレータ８は、出力ファイバ１００側か
らの反射光が半導体レーザー４に戻らないようにするた
めのもので、この光アイソレータ８を透過した光はレン
ズ７で集光され、出力光として出力ファイバ１００に入
射される。
【００４５】波長可変機構は、図２のように、固定手段
としての板バネ部２０、固定部２３、回折格子保持部２
１や、回折格子２等により構成され、波長可変制御手段
２２（図１）の駆動により、回折格子２の光軸に対する
角度と光軸上の位置を変化させ、ブラッグ波長と共振波
長を変化させている。板バネ部２０は、光学ベース台５
０（図１）上の固定部２３により一端を固定され、自由
端側には回折格子保持部２１を介して回折格子２が設置
されている。そのため、板バネ部２０が屈曲すると、板
バネ部２０の自由端側に配置されている回折格子２の位
置が変化して、回折格子２の反射面の半導体レーザー４
からの光軸に対する角度と、回折格子２の半導体レーザ
ー４の端面に対する光軸上の距離とが変化するようにな
っている。また、板バネ部２０の長さと固定部２３の固
定位置および回折格子２の取り付け位置等を最適化する
ことで、モードホップのない波長可変も可能となる。
としての板バネ部２０、固定部２３、回折格子保持部２
１や、回折格子２等により構成され、波長可変制御手段
２２（図１）の駆動により、回折格子２の光軸に対する
角度と光軸上の位置を変化させ、ブラッグ波長と共振波
長を変化させている。板バネ部２０は、光学ベース台５
０（図１）上の固定部２３により一端を固定され、自由
端側には回折格子保持部２１を介して回折格子２が設置
されている。そのため、板バネ部２０が屈曲すると、板
バネ部２０の自由端側に配置されている回折格子２の位
置が変化して、回折格子２の反射面の半導体レーザー４
からの光軸に対する角度と、回折格子２の半導体レーザ
ー４の端面に対する光軸上の距離とが変化するようにな
っている。また、板バネ部２０の長さと固定部２３の固
定位置および回折格子２の取り付け位置等を最適化する
ことで、モードホップのない波長可変も可能となる。
【００４６】波長可変制御手段２２（図１）は、回折格
子保持部２１に接続配置され、波長可変駆動回路１１
（図１）からの制御に基づき駆動するようになってい
る。この波長可変制御手段２２は、積層型ピエゾ素子等
により構成され、波長可変駆動回路１１により駆動制御
することで、回折格子保持部２１を介して板バネ部２０
を屈曲させることができる。
子保持部２１に接続配置され、波長可変駆動回路１１
（図１）からの制御に基づき駆動するようになってい
る。この波長可変制御手段２２は、積層型ピエゾ素子等
により構成され、波長可変駆動回路１１により駆動制御
することで、回折格子保持部２１を介して板バネ部２０
を屈曲させることができる。
【００４７】上述のピエゾ素子とは、圧電セラミックス
に電界を印加すると歪みを生じ、分極方向と同方向に電
圧が印加されると縮み、逆方向に印加されると伸びる性
質を持ち、印加電圧によって物理的変位が得られる素子
である。積層型ピエゾ素子は、圧電セラミックスを多数
層状に積み重ねたもので、印加電圧による変位は小さい
が、発生力が大きく、積層数を変更することで変位量を
調整することができる。
に電界を印加すると歪みを生じ、分極方向と同方向に電
圧が印加されると縮み、逆方向に印加されると伸びる性
質を持ち、印加電圧によって物理的変位が得られる素子
である。積層型ピエゾ素子は、圧電セラミックスを多数
層状に積み重ねたもので、印加電圧による変位は小さい
が、発生力が大きく、積層数を変更することで変位量を
調整することができる。
【００４８】このように、積層型ピエゾ素子に生じる変
位や力は、積層型ピエゾ素子に印加する電圧や積層数に
よって異なるため、印加電圧や積層数を調整すること
で、回折格子保持部２１を介して板バネ部２０に加わる
力を変化させることができる。つまり、積層型ピエゾ素
子（波長可変制御手段２２）に印加する電圧を波長可変
駆動回路１１により制御することで、回折格子２の変位
量を制御することが可能となる。
位や力は、積層型ピエゾ素子に印加する電圧や積層数に
よって異なるため、印加電圧や積層数を調整すること
で、回折格子保持部２１を介して板バネ部２０に加わる
力を変化させることができる。つまり、積層型ピエゾ素
子（波長可変制御手段２２）に印加する電圧を波長可変
駆動回路１１により制御することで、回折格子２の変位
量を制御することが可能となる。
【００４９】センサ５１は、ピエゾ素子の変化量を検出
するもので、このセンサ５１からの検出信号は波長可変
駆動回路１１に出力される。この検出信号に基づいて、
波長可変駆動回路１１では、ヒステリシスや経時変化に
ともなうピエゾ素子の変位を検出し、ピエゾ素子に印加
する電圧を調整して、ピエゾ素子の位置を補正するよう
になっている。なお、センサ５１は、ピエゾ素子の変化
量を検出できれば設置場所、形式は問わない。
するもので、このセンサ５１からの検出信号は波長可変
駆動回路１１に出力される。この検出信号に基づいて、
波長可変駆動回路１１では、ヒステリシスや経時変化に
ともなうピエゾ素子の変位を検出し、ピエゾ素子に印加
する電圧を調整して、ピエゾ素子の位置を補正するよう
になっている。なお、センサ５１は、ピエゾ素子の変化
量を検出できれば設置場所、形式は問わない。
【００５０】この第１の実施の形態例の外部共振器型波
長可変半導体レーザー光源は、上記のように構成され、
この外部共振器型波長可変半導体レーザー光源により、
次のようにして、発振するレーザー光の波長可変を行っ
ている。
長可変半導体レーザー光源は、上記のように構成され、
この外部共振器型波長可変半導体レーザー光源により、
次のようにして、発振するレーザー光の波長可変を行っ
ている。
【００５１】先ず、可変する波長に基づき、波長可変駆
動回路１１により波長可変制御手段２２を駆動する。つ
まり、積層型ピエゾ素子（波長可変制御手段２２）に波
長可変駆動回路１１から所要電圧を印加する。この波長
可変制御手段２２の駆動（積層型ピエゾ素子の発生力）
により、回折格子保持部２１を介して板バネ部２０が屈
曲して、回折格子保持部２１に固着している回折格子２
の位置が所要量変化する。この回折格子２の位置の変化
に伴い、回折格子２の反射面に対する法線軸と光軸とが
なす角度が、図２に示すように、θ１からθ２に変化
し、半導体レーザー４の利得範囲で、ブラッグ波長の変
化が得られる。また、同時に、回折格子２の位置の変化
に伴い、光軸上の回折格子２の位置も変化し、半導体レ
ーザー４の屈折率を考慮した仮想共振器端面と光軸上の
回折格子２の距離（共振器長）が、図２に示すように、
Ｌ１からＬ２に変化するため、共振波長の変化も得られ
る。
動回路１１により波長可変制御手段２２を駆動する。つ
まり、積層型ピエゾ素子（波長可変制御手段２２）に波
長可変駆動回路１１から所要電圧を印加する。この波長
可変制御手段２２の駆動（積層型ピエゾ素子の発生力）
により、回折格子保持部２１を介して板バネ部２０が屈
曲して、回折格子保持部２１に固着している回折格子２
の位置が所要量変化する。この回折格子２の位置の変化
に伴い、回折格子２の反射面に対する法線軸と光軸とが
なす角度が、図２に示すように、θ１からθ２に変化
し、半導体レーザー４の利得範囲で、ブラッグ波長の変
化が得られる。また、同時に、回折格子２の位置の変化
に伴い、光軸上の回折格子２の位置も変化し、半導体レ
ーザー４の屈折率を考慮した仮想共振器端面と光軸上の
回折格子２の距離（共振器長）が、図２に示すように、
Ｌ１からＬ２に変化するため、共振波長の変化も得られ
る。
【００５２】以上のように、この第１の実施の形態例の
外部共振器型波長可変半導体レーザー光源によれば、波
長可変制御手段２２の駆動（積層型ピエゾ素子の発生
力）により、板バネ部２０の自由端側に配置されている
回折格子２の位置を変化させることで、ブラッグ波長と
共振波長の可変が同時に行えるため、従来技術のサイン
バー構造や回転アーム構造の波長可変光源と同じよう
に、簡単な制御でモードホップのない連続波長可変を行
うことができる。
外部共振器型波長可変半導体レーザー光源によれば、波
長可変制御手段２２の駆動（積層型ピエゾ素子の発生
力）により、板バネ部２０の自由端側に配置されている
回折格子２の位置を変化させることで、ブラッグ波長と
共振波長の可変が同時に行えるため、従来技術のサイン
バー構造や回転アーム構造の波長可変光源と同じよう
に、簡単な制御でモードホップのない連続波長可変を行
うことができる。
【００５３】また、回折格子２を板バネ部２０で支持す
る板バネ構造の波長可変機構により、波長可変を行うた
め、従来の回転ステージやリニアステージ等で生じる機
構的バッグラッシュが発生しないので、再現性良く波長
可変することが可能となる。また、波長可変機構に積層
型ピエゾ素子と板バネ構造を使用するため、従来の回転
ステージやリニアステージ等によって構成される波長可
変機構と比較して、非常に小型で軽量にすることが可能
となる。
る板バネ構造の波長可変機構により、波長可変を行うた
め、従来の回転ステージやリニアステージ等で生じる機
構的バッグラッシュが発生しないので、再現性良く波長
可変することが可能となる。また、波長可変機構に積層
型ピエゾ素子と板バネ構造を使用するため、従来の回転
ステージやリニアステージ等によって構成される波長可
変機構と比較して、非常に小型で軽量にすることが可能
となる。
【００５４】波長可変制御手段２２にピエゾ素子を用い
た場合には、ピエゾ素子への印加電圧をアナログ制御す
ることで波長可変が可能となるため、波長追従などの性
能が必要なスレーブ光源として使用することができる。
ピエゾ素子には、ヒステリシスや経時変化が伴うので、
センサ５１による検出結果を波長可変駆動回路１１にフ
ィードバックしてピエゾ素子の位置を補正することで、
波長可変の信頼性をより高めることが可能である。
た場合には、ピエゾ素子への印加電圧をアナログ制御す
ることで波長可変が可能となるため、波長追従などの性
能が必要なスレーブ光源として使用することができる。
ピエゾ素子には、ヒステリシスや経時変化が伴うので、
センサ５１による検出結果を波長可変駆動回路１１にフ
ィードバックしてピエゾ素子の位置を補正することで、
波長可変の信頼性をより高めることが可能である。
【００５５】なお、第１の実施の形態例では、波長可変
制御手段２２を積層型ピエゾ素子を使用した例を示した
が、波長可変制御手段２２としてモーターを用いること
も可能である。しかし、波長可変制御手段２２としてモ
ーターを用いた場合、精度良く波長可変するには、高精
度のギアーを内蔵したモーターが必要となり、波長可変
機構が大型化してしまうという問題がある。
制御手段２２を積層型ピエゾ素子を使用した例を示した
が、波長可変制御手段２２としてモーターを用いること
も可能である。しかし、波長可変制御手段２２としてモ
ーターを用いた場合、精度良く波長可変するには、高精
度のギアーを内蔵したモーターが必要となり、波長可変
機構が大型化してしまうという問題がある。
【００５６】＜第２の実施の形態例＞次に、本発明を適
用した外部共振器型波長可変半導体レーザー光源の第２
の実施例について説明する。図３は本発明を適用した第
２の実施の形態例に係る外部共振器型波長可変半導体レ
ーザー光源の構成を示すブロック図である。なお、図３
において、前述した図１と同一部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。
用した外部共振器型波長可変半導体レーザー光源の第２
の実施例について説明する。図３は本発明を適用した第
２の実施の形態例に係る外部共振器型波長可変半導体レ
ーザー光源の構成を示すブロック図である。なお、図３
において、前述した図１と同一部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。
【００５７】この第２の実施の形態例の外部共振器型波
長可変半導体レーザー光源は、図３に示すように、半導
体レーザー４、半導体レーザー駆動回路１０、半導体レ
ーザー４の射出光軸上に配置されるレンズ５，６，７、
光アイソレータ８、回折格子２、回折格子保持部２１、
固定部２３、波長可変制御手段３０、波長可変駆動回路
１１等から構成されている。
長可変半導体レーザー光源は、図３に示すように、半導
体レーザー４、半導体レーザー駆動回路１０、半導体レ
ーザー４の射出光軸上に配置されるレンズ５，６，７、
光アイソレータ８、回折格子２、回折格子保持部２１、
固定部２３、波長可変制御手段３０、波長可変駆動回路
１１等から構成されている。
【００５８】波長可変制御手段３０は、固定手段の弾性
体部位として機能するバイモルフ型ピエゾ素子で形成さ
れ、光学ベース台５０上の固定部２３により一端を固定
され、自由端側には回折格子保持部２１を介して回折格
子２が設置されている。波長可変駆動回路１１は、波長
可変制御手段３０の駆動制御を行うもので、可変する波
長に応じてバイモルフ型ピエゾ素子に印加する電圧を調
整するようになっている。
体部位として機能するバイモルフ型ピエゾ素子で形成さ
れ、光学ベース台５０上の固定部２３により一端を固定
され、自由端側には回折格子保持部２１を介して回折格
子２が設置されている。波長可変駆動回路１１は、波長
可変制御手段３０の駆動制御を行うもので、可変する波
長に応じてバイモルフ型ピエゾ素子に印加する電圧を調
整するようになっている。
【００５９】図４に、第２の実施の形態例において波長
可変制御手段を形成する並列形バイモルフ型ピエゾ素子
の動作特性図を示す。
可変制御手段を形成する並列形バイモルフ型ピエゾ素子
の動作特性図を示す。
【００６０】波長可変制御手段３０の並列形バイモルフ
型ピエゾ素子は、図４に示すように、圧電セラミックス
３０Ａ，３０Ｂの分極方向を同一方向に貼り合わせて形
成され、両面の電極に同一電圧を印加することによっ
て、貼り合わせた面の電極との電圧差が生じ、ピエゾ素
子全体が曲湾変形する。そのため、ピエゾ素子の一端を
固定した状態で、電圧を印加してピエゾ素子が曲湾変形
すると、もう一方の自由端側が大きく位置変位する。
型ピエゾ素子は、図４に示すように、圧電セラミックス
３０Ａ，３０Ｂの分極方向を同一方向に貼り合わせて形
成され、両面の電極に同一電圧を印加することによっ
て、貼り合わせた面の電極との電圧差が生じ、ピエゾ素
子全体が曲湾変形する。そのため、ピエゾ素子の一端を
固定した状態で、電圧を印加してピエゾ素子が曲湾変形
すると、もう一方の自由端側が大きく位置変位する。
【００６１】従って、このバイモルフ型ピエゾ素子によ
り形成される波長可変制御手段３０は、波長可変駆動回
路１１からの電圧制御でピエゾ素子自体が曲湾変形する
ことで、回折格子２の反射面の半導体レーザー４からの
入射光軸に対する角度と、回折格子２の半導体レーザー
４の端面に対する光軸上の距離とを同時に変化させるこ
とができる。つまり、バイモルフ型ピエゾ素子（波長可
変制御手段３０）に印加する電圧を波長可変駆動回路１
１により制御することで、回折格子２を変位させる量を
調整し、発振する光の波長を可変するようになってい
る。
り形成される波長可変制御手段３０は、波長可変駆動回
路１１からの電圧制御でピエゾ素子自体が曲湾変形する
ことで、回折格子２の反射面の半導体レーザー４からの
入射光軸に対する角度と、回折格子２の半導体レーザー
４の端面に対する光軸上の距離とを同時に変化させるこ
とができる。つまり、バイモルフ型ピエゾ素子（波長可
変制御手段３０）に印加する電圧を波長可変駆動回路１
１により制御することで、回折格子２を変位させる量を
調整し、発振する光の波長を可変するようになってい
る。
【００６２】なお、バイモルフ型ピエゾ素子は、圧電セ
ラミックスの貼り合わせる分極方向により、直列型と並
列型とに大別でき、この実施の形態例では並列型を例示
したが、直列型のバイモルフ型ピエゾ素子を用いること
も可能である。また、金属板と圧電セラミックスを貼り
合わせた構造のバイモルフ型ピエゾ素子を用いることも
可能である。
ラミックスの貼り合わせる分極方向により、直列型と並
列型とに大別でき、この実施の形態例では並列型を例示
したが、直列型のバイモルフ型ピエゾ素子を用いること
も可能である。また、金属板と圧電セラミックスを貼り
合わせた構造のバイモルフ型ピエゾ素子を用いることも
可能である。
【００６３】以上のように、この第２の実施の形態例の
外部共振器型波長可変半導体レーザー光源によれば、前
述の第１の実施の形態例と同様の作用・効果に加え、波
長可変機構にバイモルフ型ピエゾ素子を使用すること
で、波長可変機構の構成が簡素化でき、更に小型化が可
能となる。また、バイモルフ型ピエゾ素子は発生力が小
さいが、電圧を印加したときの変位量が数百μｍと積層
型ピエゾ素子より大きい値が得られるので、回折格子の
変位幅も大きくなり、広い波長可変が可能である。
外部共振器型波長可変半導体レーザー光源によれば、前
述の第１の実施の形態例と同様の作用・効果に加え、波
長可変機構にバイモルフ型ピエゾ素子を使用すること
で、波長可変機構の構成が簡素化でき、更に小型化が可
能となる。また、バイモルフ型ピエゾ素子は発生力が小
さいが、電圧を印加したときの変位量が数百μｍと積層
型ピエゾ素子より大きい値が得られるので、回折格子の
変位幅も大きくなり、広い波長可変が可能である。
【００６４】なお、以上の実施の各形態例において示し
た、回折格子２の支持位置や角度は適宜調整可能で、発
振する光の波長の可変範囲に応じて調整することで、モ
ードホップのない波長可変を行うことが可能となる。そ
の他、具体的な細部構造、方法等は、本発明の主旨を逸
脱しない範囲で変更可能である。
た、回折格子２の支持位置や角度は適宜調整可能で、発
振する光の波長の可変範囲に応じて調整することで、モ
ードホップのない波長可変を行うことが可能となる。そ
の他、具体的な細部構造、方法等は、本発明の主旨を逸
脱しない範囲で変更可能である。
【００６５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、可変する
波長に基づいて変位制御手段により変位手段を駆動し、
変位手段が固定手段の弾性体部位を弾性変形させること
により、固定手段に支持されている回折格子を回動させ
て、回折格子の半導体レーザーの光軸に対する角度と光
軸上の位置とを同時に変化させるため、モードホップの
ない波長可変が可能となる。
波長に基づいて変位制御手段により変位手段を駆動し、
変位手段が固定手段の弾性体部位を弾性変形させること
により、固定手段に支持されている回折格子を回動させ
て、回折格子の半導体レーザーの光軸に対する角度と光
軸上の位置とを同時に変化させるため、モードホップの
ない波長可変が可能となる。
【００６６】請求項２記載の発明によれば、積層型ピエ
ゾ素子に印加する電圧を調整することにより、積層型ピ
エゾ素子の発生力を変化させ、固定手段に支持されてい
る回折格子に生じる変位量を連続的に調整することがで
きるため、機構的バッグラッシュが生じることもなく、
容易にかつ正確に、精度の良い波長可変を行うことがで
きる。
ゾ素子に印加する電圧を調整することにより、積層型ピ
エゾ素子の発生力を変化させ、固定手段に支持されてい
る回折格子に生じる変位量を連続的に調整することがで
きるため、機構的バッグラッシュが生じることもなく、
容易にかつ正確に、精度の良い波長可変を行うことがで
きる。
【００６７】請求項３記載の発明によれば、回折格子が
バイモルフ型ピエゾ素子を介して固定されるため、バイ
モルフ型ピエゾ素子に加える印加電圧を調整することに
より、バイモルフ型ピエゾ素子に生じる変位量、即ち回
折格子に生じる変位量を連続的に調整することができ、
容易にかつ正確に、発振するレーザー光の波長可変を行
うことを可能とする。また、バイモルフ型ピエゾ素子
が、回折格子を支持する固定手段の弾性体部位と変位手
段とを兼ねる構成となるため、外部共振器型波長可変半
導体レーザー光源の小型化が可能となる。
バイモルフ型ピエゾ素子を介して固定されるため、バイ
モルフ型ピエゾ素子に加える印加電圧を調整することに
より、バイモルフ型ピエゾ素子に生じる変位量、即ち回
折格子に生じる変位量を連続的に調整することができ、
容易にかつ正確に、発振するレーザー光の波長可変を行
うことを可能とする。また、バイモルフ型ピエゾ素子
が、回折格子を支持する固定手段の弾性体部位と変位手
段とを兼ねる構成となるため、外部共振器型波長可変半
導体レーザー光源の小型化が可能となる。
【００６８】請求項４記載の発明によれば、ピエゾ素子
の変位位置を検出する位置検出センサを設けることによ
り、ピエゾ素子特有のヒステリシスや経時変化を検出し
て、ピエゾ素子の位置を補正することができ、波長可変
の信頼性をより高めることが可能となる。
の変位位置を検出する位置検出センサを設けることによ
り、ピエゾ素子特有のヒステリシスや経時変化を検出し
て、ピエゾ素子の位置を補正することができ、波長可変
の信頼性をより高めることが可能となる。
【００６９】請求項５記載の発明によれば、可変する波
長に基づいて固定部材を弾性変形させることで、固定部
材を介して支持されている回折格子を回動させて、回折
格子の半導体レーザーの光軸に対する角度と光軸上の位
置とを同時に変化させるため、モードホップのない、精
度の良い波長可変が可能となる。
長に基づいて固定部材を弾性変形させることで、固定部
材を介して支持されている回折格子を回動させて、回折
格子の半導体レーザーの光軸に対する角度と光軸上の位
置とを同時に変化させるため、モードホップのない、精
度の良い波長可変が可能となる。
【００７０】請求項６記載の発明によれば、積層型ピエ
ゾ素子に加える印加電圧を調整することにより、積層型
ピエゾ素子の発生力を変化させ、固定部材を介して固定
されている回折格子に生じる変位量を連続的に調整する
ことができるため、機構的バッグラッシュが生じること
もなく、容易にかつ正確に、発振するレーザー光の波長
可変を行うことを可能とする。
ゾ素子に加える印加電圧を調整することにより、積層型
ピエゾ素子の発生力を変化させ、固定部材を介して固定
されている回折格子に生じる変位量を連続的に調整する
ことができるため、機構的バッグラッシュが生じること
もなく、容易にかつ正確に、発振するレーザー光の波長
可変を行うことを可能とする。
【００７１】請求項７記載の発明によれば、回折格子が
バイモルフ型ピエゾ素子を介して固定されているため、
バイモルフ型ピエゾ素子に加える印加電圧を調整するこ
とにより、バイモルフ型ピエゾ素子に生じる変位量、即
ち回折格子に生じる変位量を連続的に調整することがで
き、容易にかつ正確に、発振するレーザー光の波長可変
を行うことを可能とする。また、回折格子を支持するバ
イモルフ型ピエゾ素子が、回折格子を可動させるという
シンプルな構成で波長可変が行えるため、外部共振器型
波長可変半導体レーザー光源の小型化が可能となる。
バイモルフ型ピエゾ素子を介して固定されているため、
バイモルフ型ピエゾ素子に加える印加電圧を調整するこ
とにより、バイモルフ型ピエゾ素子に生じる変位量、即
ち回折格子に生じる変位量を連続的に調整することがで
き、容易にかつ正確に、発振するレーザー光の波長可変
を行うことを可能とする。また、回折格子を支持するバ
イモルフ型ピエゾ素子が、回折格子を可動させるという
シンプルな構成で波長可変が行えるため、外部共振器型
波長可変半導体レーザー光源の小型化が可能となる。
【００７２】請求項８記載の発明によれば、位置検出セ
ンサがピエゾ素子の変位位置を検出するため、ピエゾ素
子特有のヒステリシスや経時変化により生じる変位を検
出して、ピエゾ素子の位置を補正することができ、波長
可変の信頼性をより高めることが可能となる。
ンサがピエゾ素子の変位位置を検出するため、ピエゾ素
子特有のヒステリシスや経時変化により生じる変位を検
出して、ピエゾ素子の位置を補正することができ、波長
可変の信頼性をより高めることが可能となる。
【図１】本発明を適用した第１の実施の形態例に係る外
部共振器型波長可変半導体レーザー光源の構成を示すブ
ロック図である。
部共振器型波長可変半導体レーザー光源の構成を示すブ
ロック図である。
【図２】第１の実施の形態例に係る外部共振器型波長可
変半導体レーザー光源の波長可変機構の構成を示すブロ
ック図である。
変半導体レーザー光源の波長可変機構の構成を示すブロ
ック図である。
【図３】本発明を適用した第２の実施の形態例に係る外
部共振器型波長可変半導体レーザー光源の構成を示すブ
ロック図である。
部共振器型波長可変半導体レーザー光源の構成を示すブ
ロック図である。
【図４】第２の実施の形態例において波長可変制御手段
を形成するバイモルフ型ピエゾ素子の動作特性図であ
る。
を形成するバイモルフ型ピエゾ素子の動作特性図であ
る。
【図５】従来技術の一般的な外部共振器型波長可変半導
体レーザー光源の構成を示すブロック図である。
体レーザー光源の構成を示すブロック図である。
【図６】従来技術のサインバー構造の外部共振器型波長
可変半導体レーザー光源の構成を示すブロック図であ
る。
可変半導体レーザー光源の構成を示すブロック図であ
る。
【図７】従来技術の回転アーム構造の外部共振器型波長
可変半導体レーザー光源の構成を示すブロック図であ
る。
可変半導体レーザー光源の構成を示すブロック図であ
る。
２ 回折格子 ４ 半導体レーザー ４ａ 無反射膜 ５，６，７ レンズ ８ 光アイソレータ １０ 半導体レーザー駆動回路 １１ 波長可変駆動回路 ２０ 板バネ部 ２１ 回折格子保持部 ２２ 波長可変制御手段 ２３ 固定台 ３０ バイモルフ型ピエゾ素子 ５０ 光学ベース台 ５１ センサ １００ 出力ファイバ
Claims (8)
- 【請求項１】 一方の端面に無反射膜を施された半導体
レーザーと、 前記半導体レーザーの無反射膜側に配置され、波長選択
性を有する回折格子と、 前記回折格子の前記半導体レーザーに対する位置を変化
させ、前記回折格子に生じる変位に基づき発振する光の
波長を可変する波長可変手段と、を備えた外部共振型波
長可変半導体レーザー光源において、 前記波長可変手段が、 前記回折格子を支持する、少なくとも一部が弾性体より
なる固定手段と、 前記固定手段の前記弾性体部位を弾性変形させて、前記
固定手段の所定の部位を変位させる変位手段と、 前記変位手段を駆動することによって生じる前記回折格
子の変位に基づき発振する光の波長を可変する変位制御
手段と、を備えたことを特徴とする外部共振器型波長可
変半導体レーザー光源。 - 【請求項２】 前記変位手段として、積層型ピエゾ素子
を用いたことを特徴とする請求項１に記載の外部共振器
型波長可変半導体レーザー光源。 - 【請求項３】 前記固定手段の前記弾性体部位として、
バイモルフ型ピエゾ素子を用いたことを特徴とする請求
項１に記載の外部共振器型波長可変半導体レーザー光
源。 - 【請求項４】 前記ピエゾ素子の変位位置を検出する位
置検出センサを設けたことを特徴とする請求項２または
３に記載の外部共振器型波長可変半導体レーザー光源。 - 【請求項５】 一方の端面に無反射膜を施された半導体
レーザーと、 前記半導体レーザーの無反射膜側に配置され、波長選択
性を有する回折格子と、 を備えた外部共振器型波長可変半導体レーザー光源にお
いて、 前記回折格子の前記半導体レーザーに対する位置を変化
させ、前記回折格子に生じる変位に基づき発振する光の
波長を可変する波長可変方法であって、 前記回折格子を、弾性体よりなる固定部材を介して支持
し、 前記固定部材の弾性変形によって生じる前記回折格子の
変位に基づいて、発振する光の波長を可変することを特
徴とする外部共振器型波長可変半導体レーザー光源の波
長可変方法。 - 【請求項６】 前記固定部材が、積層型ピエゾ素子の印
加電圧により生じる発生力によって弾性変形することを
特徴とする請求項５に記載の外部共振器型波長可変半導
体レーザー光源の波長可変方法。 - 【請求項７】 前記固定部材が、バイモルフ型ピエゾ素
子からなり、 前記固定部材が印加電圧により弾性変形することを特徴
とする請求項５に記載の外部共振器型波長可変半導体レ
ーザー光源の波長可変方法。 - 【請求項８】 前記ピエゾ素子の変位位置を検出する位
置検出センサを設け、この位置検出センサにより検出し
た前記ピエゾ素子の変位に基づいて前記ピエゾ素子の位
置を補正することを特徴とする請求項６または７に記載
の外部共振器型波長可変半導体レーザー光源の波長可変
方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9149528A JPH10341057A (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 外部共振器型波長可変半導体レーザー光源およびその波長可変方法 |
| EP98304309A EP0883220A3 (en) | 1997-06-06 | 1998-06-01 | External resonator type of wavelength tunable semiconductor laser light source and method for tuning wavelength therefor |
| US09/092,266 US6026100A (en) | 1997-06-06 | 1998-06-05 | External cavity-type of wavelength tunable semiconductor laser light source and method for tuning wavelength therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9149528A JPH10341057A (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 外部共振器型波長可変半導体レーザー光源およびその波長可変方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10341057A true JPH10341057A (ja) | 1998-12-22 |
Family
ID=15477117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9149528A Pending JPH10341057A (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 外部共振器型波長可変半導体レーザー光源およびその波長可変方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6026100A (ja) |
| EP (1) | EP0883220A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10341057A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2014063933A (ja) * | 2012-09-24 | 2014-04-10 | Shimadzu Corp | レーザ装置及びレーザ装置の製造方法 |
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