JP2000332346A - 半導体レーザーおよび光波長変換モジュール - Google Patents
半導体レーザーおよび光波長変換モジュールInfo
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- 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】 波長選択素子を備えた外部共振器を有し、波
長選択素子の透過半値幅内に、両劈開面間のファブリペ
ローモードが複数存在する半導体レーザーにおいて、縦
モード競合を抑制する。 【解決手段】 波長選択素子14を備えた外部共振器を有
し、波長選択素子14の透過半値幅内に、両劈開面間のフ
ァブリペローモードが複数存在する半導体レーザー10に
おいて、駆動回路40により、半導体レーザー10の駆動電
流に高周波を重畳する。
長選択素子の透過半値幅内に、両劈開面間のファブリペ
ローモードが複数存在する半導体レーザーにおいて、縦
モード競合を抑制する。 【解決手段】 波長選択素子14を備えた外部共振器を有
し、波長選択素子14の透過半値幅内に、両劈開面間のフ
ァブリペローモードが複数存在する半導体レーザー10に
おいて、駆動回路40により、半導体レーザー10の駆動電
流に高周波を重畳する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザーに関
し、特に詳細には、波長選択素子を備えた外部共振器を
有する半導体レーザーに関するものである。
し、特に詳細には、波長選択素子を備えた外部共振器を
有する半導体レーザーに関するものである。
【０００２】また本発明は、上述のような半導体レーザ
ーと、そこから発せられたレーザービームを第２高調波
等に波長変換する光波長変換素子とからなる光波長変換
モジュールに関するものである。
ーと、そこから発せられたレーザービームを第２高調波
等に波長変換する光波長変換素子とからなる光波長変換
モジュールに関するものである。
【０００３】
【従来の技術】従来、例えば特開平１０−２５４００１
号に示されるように、半導体レーザーから発せられたレ
ーザービームを光波長変換素子に通して第２高調波等に
波長変換（短波長化）することが行なわれている。ま
た、青色領域や緑色領域の第２高調波を、レーザープリ
ンタ等の光走査記録装置においてカラー画像記録のため
に用いる試みもなされている。
号に示されるように、半導体レーザーから発せられたレ
ーザービームを光波長変換素子に通して第２高調波等に
波長変換（短波長化）することが行なわれている。ま
た、青色領域や緑色領域の第２高調波を、レーザープリ
ンタ等の光走査記録装置においてカラー画像記録のため
に用いる試みもなされている。
【０００４】一方、半導体レーザーから発せられたレー
ザービームを第２高調波等に波長変換する場合、上記特
開平１０−２５４００１号にも示されているように、半
導体レーザーに例えば狭帯域バンドパスフィルター等の
波長選択素子を備えた外部共振器を組み合わせ、この外
部共振器の作用によって半導体レーザーの発振波長を所
望波長にロックすることもなされている。
ザービームを第２高調波等に波長変換する場合、上記特
開平１０−２５４００１号にも示されているように、半
導体レーザーに例えば狭帯域バンドパスフィルター等の
波長選択素子を備えた外部共振器を組み合わせ、この外
部共振器の作用によって半導体レーザーの発振波長を所
望波長にロックすることもなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように半導体レ
ーザーに波長選択素子を備えた外部共振器を組み合わせ
る際、波長選択素子の透過帯域を、半導体レーザーの両
劈開面間のファブリペローモード（以下、ＦＰモードと
いう）間隔よりも広く設定すると、半導体レーザーは複
数の縦モードで発振し得ることになる。例えば、半導体
レーザーの両劈開面間のＦＰモード間隔が0.2ｎｍ程
度、波長選択素子の透過帯域（一例として透過半値幅、
つまり最大透過率の半分以上の透過率が得られる帯域）
が0.5ｎｍであるとすると、半導体レーザーは２本ある
いは３本の縦モードで発振し得る。
ーザーに波長選択素子を備えた外部共振器を組み合わせ
る際、波長選択素子の透過帯域を、半導体レーザーの両
劈開面間のファブリペローモード（以下、ＦＰモードと
いう）間隔よりも広く設定すると、半導体レーザーは複
数の縦モードで発振し得ることになる。例えば、半導体
レーザーの両劈開面間のＦＰモード間隔が0.2ｎｍ程
度、波長選択素子の透過帯域（一例として透過半値幅、
つまり最大透過率の半分以上の透過率が得られる帯域）
が0.5ｎｍであるとすると、半導体レーザーは２本ある
いは３本の縦モードで発振し得る。
【０００６】このような状態にあると、半導体レーザー
の駆動電流を固定していても、各縦モードへの電力配分
率が時間によって変化することがある。この現象は、半
導体レーザーの駆動電流が特定の値を取っているときに
起こるものであって、縦モード競合と呼ばれている。
の駆動電流を固定していても、各縦モードへの電力配分
率が時間によって変化することがある。この現象は、半
導体レーザーの駆動電流が特定の値を取っているときに
起こるものであって、縦モード競合と呼ばれている。
【０００７】図３の（１）および（２）は、この縦モー
ド競合の概念を示すものである。ここでは、波長選択素
子が狭帯域バンドパスフィルターであるとし、その透過
特性と各縦モードの光強度の関係を示している。上述し
たように各縦モードへの電力配分率が変化すれば、これ
らの図に示されている通り、各縦モードの光強度が変動
してしまう。
ド競合の概念を示すものである。ここでは、波長選択素
子が狭帯域バンドパスフィルターであるとし、その透過
特性と各縦モードの光強度の関係を示している。上述し
たように各縦モードへの電力配分率が変化すれば、これ
らの図に示されている通り、各縦モードの光強度が変動
してしまう。
【０００８】この縦モード競合が起こると、ある発振状
態下で半導体レーザーに戻る光と、別の発振状態下で半
導体レーザーに戻る光の強度が、波長選択素子の透過率
の違いのために互いに異なることになる。すると、半導
体レーザーの共振器内の状態が変化して、その出力光強
度が変化してしまう。このとき、前述のようにして半導
体レーザー発振光を第２高調波に変換しているのであれ
ば、当然、第２高調波の光量が変化する。
態下で半導体レーザーに戻る光と、別の発振状態下で半
導体レーザーに戻る光の強度が、波長選択素子の透過率
の違いのために互いに異なることになる。すると、半導
体レーザーの共振器内の状態が変化して、その出力光強
度が変化してしまう。このとき、前述のようにして半導
体レーザー発振光を第２高調波に変換しているのであれ
ば、当然、第２高調波の光量が変化する。
【０００９】また、光波長変換素子による第２高調波発
生の場合、位相整合を取る上での波長許容幅は、例えば
結合長が６ｍｍで第２高調波波長が450ｎｍ〜550ｎｍの
場合は0.2ｎｍ程度であって、半導体レーザーの発振波
長帯域よりも狭いため、縦モード競合によって発振波長
が変動すると、波長変換効率が変わって第２高調波の光
量が変化してしまう。
生の場合、位相整合を取る上での波長許容幅は、例えば
結合長が６ｍｍで第２高調波波長が450ｎｍ〜550ｎｍの
場合は0.2ｎｍ程度であって、半導体レーザーの発振波
長帯域よりも狭いため、縦モード競合によって発振波長
が変動すると、波長変換効率が変わって第２高調波の光
量が変化してしまう。
【００１０】前述したように、第２高調波を光走査記録
装置においてカラー画像記録のために用いる場合、以上
の２つの理由から生じる第２高調波の光量変動は、ＤＣ
から10ＭＨｚ程度の帯域に存在するため、記録画像のノ
イズやムラの原因となる。
装置においてカラー画像記録のために用いる場合、以上
の２つの理由から生じる第２高調波の光量変動は、ＤＣ
から10ＭＨｚ程度の帯域に存在するため、記録画像のノ
イズやムラの原因となる。
【００１１】本発明は上記の事情に鑑み、縦モード競合
が起こり得る半導体レーザーすなわち、波長選択素子を
備えた外部共振器を有し、この波長選択素子の透過半値
幅内に、両劈開面間のＦＰモードが複数存在する半導体
レーザーにおいて、縦モード競合の発生を防止すること
を目的とするものである。
が起こり得る半導体レーザーすなわち、波長選択素子を
備えた外部共振器を有し、この波長選択素子の透過半値
幅内に、両劈開面間のＦＰモードが複数存在する半導体
レーザーにおいて、縦モード競合の発生を防止すること
を目的とするものである。
【００１２】また本発明は、半導体レーザーと、この半
導体レーザーから発せられたレーザービームを波長変換
する光波長変換素子とからなる光波長変換モジュールに
おいて、半導体レーザーの縦モード競合による波長変換
波の光量変動を防止することを目的とする。
導体レーザーから発せられたレーザービームを波長変換
する光波長変換素子とからなる光波長変換モジュールに
おいて、半導体レーザーの縦モード競合による波長変換
波の光量変動を防止することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザーは、上述のように波長選択素子を備えた外部共振器
を有し、この波長選択素子の透過半値幅内に、両劈開面
間のＦＰモードが複数存在する半導体レーザーにおい
て、半導体レーザーの駆動電流に高周波を重畳する手段
が設けられたことを特徴とするものである。
ザーは、上述のように波長選択素子を備えた外部共振器
を有し、この波長選択素子の透過半値幅内に、両劈開面
間のＦＰモードが複数存在する半導体レーザーにおい
て、半導体レーザーの駆動電流に高周波を重畳する手段
が設けられたことを特徴とするものである。
【００１４】一方、本発明による光波長変換モジュール
は、半導体レーザーと、この半導体レーザーから発せら
れたレーザービームを波長変換する光波長変換素子とか
らなる光波長変換モジュールにおいて、半導体レーザー
として、以上説明した本発明によるものが用いられたこ
とを特徴とするものである。
は、半導体レーザーと、この半導体レーザーから発せら
れたレーザービームを波長変換する光波長変換素子とか
らなる光波長変換モジュールにおいて、半導体レーザー
として、以上説明した本発明によるものが用いられたこ
とを特徴とするものである。
【００１５】なお、この本発明による光波長変換モジュ
ールが光走査記録装置に搭載されて、光波長変換素子か
ら出射する波長変換波が記録光として用いられる場合、
前記高周波の周波数は、好ましくは、該光走査記録装置
の１画素書込み周期の逆数よりも高く、半導体レーザー
の応答周波数よりも低く設定される。
ールが光走査記録装置に搭載されて、光波長変換素子か
ら出射する波長変換波が記録光として用いられる場合、
前記高周波の周波数は、好ましくは、該光走査記録装置
の１画素書込み周期の逆数よりも高く、半導体レーザー
の応答周波数よりも低く設定される。
【００１６】その場合、高周波による変調駆動の変調度
は好ましくは７０％以上１００％以下、さらに好ましく
は１００％とされる。またその場合、上記高周波の周波
数は好ましくは１０ＭＨｚ以上２ＧＨｚ以下、さらに好
ましくは１０ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下とされる。
は好ましくは７０％以上１００％以下、さらに好ましく
は１００％とされる。またその場合、上記高周波の周波
数は好ましくは１０ＭＨｚ以上２ＧＨｚ以下、さらに好
ましくは１０ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下とされる。
【００１７】
【発明の効果】上記構成を有する本発明の半導体レーザ
ーにおいては、半導体レーザーの駆動電流に高周波を重
畳する構成となっているため、駆動電流が、縦モード競
合を起こす領域に留まることがなくなるので（つまり、
そのような駆動電流域を素早く通過してしまうので）、
縦モード競合が抑制されるようになる。
ーにおいては、半導体レーザーの駆動電流に高周波を重
畳する構成となっているため、駆動電流が、縦モード競
合を起こす領域に留まることがなくなるので（つまり、
そのような駆動電流域を素早く通過してしまうので）、
縦モード競合が抑制されるようになる。
【００１８】また、上記半導体レーザーを備えた本発明
の光波長変換モジュールにおいては、半導体レーザーの
縦モード競合が抑制されるから、波長変換波の光量変動
が防止される。
の光波長変換モジュールにおいては、半導体レーザーの
縦モード競合が抑制されるから、波長変換波の光量変動
が防止される。
【００１９】一方、本発明の光波長変換モジュールが光
走査記録装置に搭載されて、光波長変換素子から出射す
る波長変換波が記録光として用いられる場合、半導体レ
ーザーの駆動電流に重畳される高周波の周波数が、該光
走査記録装置の１画素書込み周期の逆数よりも高く設定
されていれば、記録画像においてノイズが観測され難く
なる。
走査記録装置に搭載されて、光波長変換素子から出射す
る波長変換波が記録光として用いられる場合、半導体レ
ーザーの駆動電流に重畳される高周波の周波数が、該光
走査記録装置の１画素書込み周期の逆数よりも高く設定
されていれば、記録画像においてノイズが観測され難く
なる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の一つの実施形態
による光波長変換モジュールを示すものであり、図２は
その半導体レーザー駆動回路を示すものである。
施の形態を説明する。図１は、本発明の一つの実施形態
による光波長変換モジュールを示すものであり、図２は
その半導体レーザー駆動回路を示すものである。
【００２１】図１に示されるようにこの光波長変換モジ
ュールは、半導体レーザー10と、この半導体レーザー10
から発散光状態で出射したレーザービーム（後方出射
光）11Ｒを平行光化するコリメーターレンズ12と、平行
光化されたレーザービーム11Ｒを収束させる集光レンズ
13と、これらのレンズ12および13の間に配された波長選
択素子としての狭帯域バンドパスフィルター14と、上記
集光レンズ13によるレーザービーム11Ｒの収束位置に配
されたミラー20とを有している。
ュールは、半導体レーザー10と、この半導体レーザー10
から発散光状態で出射したレーザービーム（後方出射
光）11Ｒを平行光化するコリメーターレンズ12と、平行
光化されたレーザービーム11Ｒを収束させる集光レンズ
13と、これらのレンズ12および13の間に配された波長選
択素子としての狭帯域バンドパスフィルター14と、上記
集光レンズ13によるレーザービーム11Ｒの収束位置に配
されたミラー20とを有している。
【００２２】そして半導体レーザー10の前方端面（図中
の左端面）は、導波路型光波長変換素子15の端面に直接
結合されている。この半導体レーザー10は、後述する半
導体レーザー駆動回路40によって駆動される。
の左端面）は、導波路型光波長変換素子15の端面に直接
結合されている。この半導体レーザー10は、後述する半
導体レーザー駆動回路40によって駆動される。
【００２３】光波長変換素子15は、非線形光学効果を有
する強誘電体であるＬｉＮｂＯ3 にＭｇＯが例えば５ m
ol％ドープされたもの（以下、ＭｇＯ−ＬＮと称する）
の結晶からなる基板16に、そのＺ軸と平行な自発分極の
向きを反転させたドメイン反転部17が周期的に形成され
てなる周期ドメイン反転構造と、この周期ドメイン反転
構造に沿って延びるチャンネル光導波路18が形成されて
なるものである。
する強誘電体であるＬｉＮｂＯ3 にＭｇＯが例えば５ m
ol％ドープされたもの（以下、ＭｇＯ−ＬＮと称する）
の結晶からなる基板16に、そのＺ軸と平行な自発分極の
向きを反転させたドメイン反転部17が周期的に形成され
てなる周期ドメイン反転構造と、この周期ドメイン反転
構造に沿って延びるチャンネル光導波路18が形成されて
なるものである。
【００２４】周期ドメイン反転構造は、基板16のＸ軸方
向にドメイン反転部17が並ぶように形成され、その周期
Λは、ＭｇＯ−ＬＮの屈折率の波長分散を考慮し、950
ｎｍ近辺の波長に対して１次の周期となるように4.75μ
ｍとされている。このような周期ドメイン反転構造は、
例えば特開平６−２４２４７８号に示される方法によっ
て形成することができる。
向にドメイン反転部17が並ぶように形成され、その周期
Λは、ＭｇＯ−ＬＮの屈折率の波長分散を考慮し、950
ｎｍ近辺の波長に対して１次の周期となるように4.75μ
ｍとされている。このような周期ドメイン反転構造は、
例えば特開平６−２４２４７８号に示される方法によっ
て形成することができる。
【００２５】一方チャンネル光導波路18は、周期ドメイ
ン反転部17を形成した後、基板16の＋Ｚ面上に公知のフ
ォトリソグラフィーとリフトオフにより金属マスクパタ
ーンを形成し、この基板16をピロリン酸中に浸漬してプ
ロトン交換処理を行ない、マスクを除去した後にアニー
ル処理する、等の方法によって作成することができる。
その後このチャンネル光導波路18の両端面18ａ、18ｂを
エッジ研磨し、端面18ａを含む素子端面に基本波である
レーザービーム11に対するＡＲ（無反射）コート30を施
し、端面18ｂを含む素子端面に後述する第２高調波19に
対するＡＲコート31を施すと、光波長変換素子15が完成
する。なお、半導体レーザー10の両端面（劈開面）に
は、その発振波長の光に対するＬＲ（低反射率）コート
32が施されている。
ン反転部17を形成した後、基板16の＋Ｚ面上に公知のフ
ォトリソグラフィーとリフトオフにより金属マスクパタ
ーンを形成し、この基板16をピロリン酸中に浸漬してプ
ロトン交換処理を行ない、マスクを除去した後にアニー
ル処理する、等の方法によって作成することができる。
その後このチャンネル光導波路18の両端面18ａ、18ｂを
エッジ研磨し、端面18ａを含む素子端面に基本波である
レーザービーム11に対するＡＲ（無反射）コート30を施
し、端面18ｂを含む素子端面に後述する第２高調波19に
対するＡＲコート31を施すと、光波長変換素子15が完成
する。なお、半導体レーザー10の両端面（劈開面）に
は、その発振波長の光に対するＬＲ（低反射率）コート
32が施されている。
【００２６】次に、この光波長変換モジュールの作用に
ついて説明する。半導体レーザー１０から前方側（図中
左方に）発せられた中心波長９５０ ｎｍのレーザービ
ーム11は、チャンネル光導波路18内に入射する。このレ
ーザービーム11はチャンネル光導波路18をＴＥモードで
導波して、波長が１／２つまり475 ｎｍの第２高調波19
に波長変換される。その際、周期ドメイン反転領域で位
相整合（いわゆる疑似位相整合）が取られ、この第２高
調波19もチャンネル光導波路18を導波モードで伝搬し
て、光導波路端面18ｂから出射する。
ついて説明する。半導体レーザー１０から前方側（図中
左方に）発せられた中心波長９５０ ｎｍのレーザービ
ーム11は、チャンネル光導波路18内に入射する。このレ
ーザービーム11はチャンネル光導波路18をＴＥモードで
導波して、波長が１／２つまり475 ｎｍの第２高調波19
に波長変換される。その際、周期ドメイン反転領域で位
相整合（いわゆる疑似位相整合）が取られ、この第２高
調波19もチャンネル光導波路18を導波モードで伝搬し
て、光導波路端面18ｂから出射する。
【００２７】光導波路端面18ｂからは、波長変換されな
かったレーザービーム11も発散光状態で出射する。第２
高調波19は、図示しないバンドパスフィルターやダイク
ロイックミラー等によってレーザービーム11と分離さ
れ、所定の用途に供される。
かったレーザービーム11も発散光状態で出射する。第２
高調波19は、図示しないバンドパスフィルターやダイク
ロイックミラー等によってレーザービーム11と分離さ
れ、所定の用途に供される。
【００２８】次に、半導体レーザー10の駆動について説
明する。本実施形態では、半導体レーザー10から出射し
た後方出射光11Ｒがミラー20で反射して、半導体レーザ
ー10にフィードバックされる。つまりこの装置では、半
導体レーザー10の前方端面（図１中の左方の端面）と上
記ミラー20とによって半導体レーザー10の外部共振器が
構成されている。外部共振器長Ｌは50ｍｍである。
明する。本実施形態では、半導体レーザー10から出射し
た後方出射光11Ｒがミラー20で反射して、半導体レーザ
ー10にフィードバックされる。つまりこの装置では、半
導体レーザー10の前方端面（図１中の左方の端面）と上
記ミラー20とによって半導体レーザー10の外部共振器が
構成されている。外部共振器長Ｌは50ｍｍである。
【００２９】そしてこの外部共振器の中に配された狭帯
域バンドパスフィルター14により、そこを透過するレー
ザービーム11の波長が選択される。半導体レーザー10は
この選択された波長で発振し、選択波長は狭帯域バンド
パスフィルター14の回転位置（図１中の矢印Ａ方向の回
転位置）に応じて変化するので、この狭帯域バンドパス
フィルター14を適宜回転させることにより、半導体レー
ザー10の発振波長を、ドメイン反転部17の周期と対応し
て第２高調波19の疑似位相整合が取れる波長に選択、ロ
ックすることができる。
域バンドパスフィルター14により、そこを透過するレー
ザービーム11の波長が選択される。半導体レーザー10は
この選択された波長で発振し、選択波長は狭帯域バンド
パスフィルター14の回転位置（図１中の矢印Ａ方向の回
転位置）に応じて変化するので、この狭帯域バンドパス
フィルター14を適宜回転させることにより、半導体レー
ザー10の発振波長を、ドメイン反転部17の周期と対応し
て第２高調波19の疑似位相整合が取れる波長に選択、ロ
ックすることができる。
【００３０】ここで、先に説明した通り、バンドパスフ
ィルター14の透過幅内に半導体レーザー10の両劈開面間
のＦＰモードが複数存在すると、縦モード競合が起こり
得る。半導体レーザー駆動回路40は、この縦モード競合
を抑制するために、図２に示す構成とされている。すな
わちこの駆動回路40では、直流電源41から発せられてコ
イル42を経た直流電流成分に、交流電源43から発せられ
てコンデンサー44を経た高周波が重畳される。そして、
この高周波重畳された電流が半導体レーザー10に印加さ
れる。
ィルター14の透過幅内に半導体レーザー10の両劈開面間
のＦＰモードが複数存在すると、縦モード競合が起こり
得る。半導体レーザー駆動回路40は、この縦モード競合
を抑制するために、図２に示す構成とされている。すな
わちこの駆動回路40では、直流電源41から発せられてコ
イル42を経た直流電流成分に、交流電源43から発せられ
てコンデンサー44を経た高周波が重畳される。そして、
この高周波重畳された電流が半導体レーザー10に印加さ
れる。
【００３１】このように、半導体レーザー10の駆動電流
に高周波を重畳して変調駆動することにより、駆動電流
が、縦モード競合を起こす領域に留まることがなくな
り、縦モード競合が抑制される。なお半導体レーザー10
としては、外部共振器を構成しなくても単体で発振し得
るものが用いられている。
に高周波を重畳して変調駆動することにより、駆動電流
が、縦モード競合を起こす領域に留まることがなくな
り、縦モード競合が抑制される。なお半導体レーザー10
としては、外部共振器を構成しなくても単体で発振し得
るものが用いられている。
【００３２】図４の（２）は半導体レーザー10の駆動電
流の波形を示しており、また同図（１）はこの駆動電流
と、波長変換前の基本波であるレーザービーム11の出力
パワーとの基本的関係を示している。なお同図（１）の
特性は、図１の光波長変換素子15を半導体レーザー10に
結合する前に、レーザービーム11を例えばフォトダイオ
ード等で検出し、そのフォトダイオード等の出力信号を
オシロスコープやスペクトラムアナライザーに入力して
求めることができる。
流の波形を示しており、また同図（１）はこの駆動電流
と、波長変換前の基本波であるレーザービーム11の出力
パワーとの基本的関係を示している。なお同図（１）の
特性は、図１の光波長変換素子15を半導体レーザー10に
結合する前に、レーザービーム11を例えばフォトダイオ
ード等で検出し、そのフォトダイオード等の出力信号を
オシロスコープやスペクトラムアナライザーに入力して
求めることができる。
【００３３】次に、上記高周波の周波数ｆ、およびこの
高周波による変調駆動の変調度Ｄの好ましい範囲につい
て検討した結果を、図５、６および７を参照して説明す
る。なお変調度Ｄは、図４の（２）に示すように高周波
の振幅をＰ１、駆動電流の直流成分をＰ２としたとき、
Ｄ＝Ｐ１／Ｐ２で規定する。
高周波による変調駆動の変調度Ｄの好ましい範囲につい
て検討した結果を、図５、６および７を参照して説明す
る。なお変調度Ｄは、図４の（２）に示すように高周波
の振幅をＰ１、駆動電流の直流成分をＰ２としたとき、
Ｄ＝Ｐ１／Ｐ２で規定する。
【００３４】図５は、第２高調波19の光出力（ＳＨＧ光
出力）と、半導体レーザー10に流した平均電流Ｉopとの
関係を、高周波の周波数ｆ毎に示すものである。なお、
このときの変調度Ｄは100％とした。
出力）と、半導体レーザー10に流した平均電流Ｉopとの
関係を、高周波の周波数ｆ毎に示すものである。なお、
このときの変調度Ｄは100％とした。
【００３５】また図６は、第２高調波19の光出力（ＳＨ
Ｇ光出力）と、半導体レーザー10に流した平均電流Ｉop
との関係を、変調度Ｄ毎に示すものである。なお、この
ときの高周波の周波数ｆは100ＭＨｚとした。
Ｇ光出力）と、半導体レーザー10に流した平均電流Ｉop
との関係を、変調度Ｄ毎に示すものである。なお、この
ときの高周波の周波数ｆは100ＭＨｚとした。
【００３６】また図７は、第２高調波19のノイズ量（ｐ
−ｐ値）と変調度Ｄとの関係を、互いに同じ作製処方で
得た５個の半導体レーザー10について示すものである。
なおこのノイズ量（ｐ−ｐ値）は、各半導体レーザーを
定電流駆動したときの最大値で示してある。またこの測
定に際して、高周波の周波数ｆは100ＭＨｚに設定し
た。
−ｐ値）と変調度Ｄとの関係を、互いに同じ作製処方で
得た５個の半導体レーザー10について示すものである。
なおこのノイズ量（ｐ−ｐ値）は、各半導体レーザーを
定電流駆動したときの最大値で示してある。またこの測
定に際して、高周波の周波数ｆは100ＭＨｚに設定し
た。
【００３７】これら図５、６および７の結果が得られた
理由は、以下のように考えられる。外部共振器レーザー
は、半導体レーザーのＦＰモードと外部共振器モードの
重なった部分で発振する。いま、半導体レーザーのＦＰ
モードが0.2ｎｍ間隔であるとすると、周波数では57Ｇ
Ｈｚ間隔でモードが存在する。一方、外部共振器長が50
ｍｍ、発振波長が 950ｎｍであると、外部共振器では３
ＧＨｚ間隔でモードが存在する。外部共振器中には0.5
ｎｍ幅（透過半値幅）の狭帯域バンドパスフィルター14
を挿入しているので、通常３本の縦モードが存在可能と
なる。このとき変調駆動すると、ＦＰモードにサイドバ
ンドが生じ、その分は自然放出光となる。
理由は、以下のように考えられる。外部共振器レーザー
は、半導体レーザーのＦＰモードと外部共振器モードの
重なった部分で発振する。いま、半導体レーザーのＦＰ
モードが0.2ｎｍ間隔であるとすると、周波数では57Ｇ
Ｈｚ間隔でモードが存在する。一方、外部共振器長が50
ｍｍ、発振波長が 950ｎｍであると、外部共振器では３
ＧＨｚ間隔でモードが存在する。外部共振器中には0.5
ｎｍ幅（透過半値幅）の狭帯域バンドパスフィルター14
を挿入しているので、通常３本の縦モードが存在可能と
なる。このとき変調駆動すると、ＦＰモードにサイドバ
ンドが生じ、その分は自然放出光となる。
【００３８】通常の半導体レーザーのＦＰモードの線幅
は10ＭＨｚであるから、10ＭＨｚより高い周波数で変調
駆動すると、自然放出光のレベルが増大する。重畳する
高周波の周波数ｆを３ＧＨｚまで上げると、サイドバン
ドと外部共振器モードが重なり、自然放出光レベルが低
下する（これは通常、モードロックと呼ばれる）が、本
実施形態で用いた半導体レーザー10の電気的応答は２Ｇ
Ｈｚ程度なので、高周波の周波数ｆは２ＧＨｚまでの範
囲として実験を行なった。つまりモードロックはできな
かった。この場合、自然放出光成分は波長変換されない
ので、第２高調波19の光量は減少する。
は10ＭＨｚであるから、10ＭＨｚより高い周波数で変調
駆動すると、自然放出光のレベルが増大する。重畳する
高周波の周波数ｆを３ＧＨｚまで上げると、サイドバン
ドと外部共振器モードが重なり、自然放出光レベルが低
下する（これは通常、モードロックと呼ばれる）が、本
実施形態で用いた半導体レーザー10の電気的応答は２Ｇ
Ｈｚ程度なので、高周波の周波数ｆは２ＧＨｚまでの範
囲として実験を行なった。つまりモードロックはできな
かった。この場合、自然放出光成分は波長変換されない
ので、第２高調波19の光量は減少する。
【００３９】一方、図７に示されるようにノイズ量は周
波数ｆとは関係無く、変調度Ｄつまりは振幅で減少率が
決定され、変調度Ｄが70％以上なら確実にノイズが除去
できることが分かった。したがって、周波数ｆができる
だけ低くて、かつ変調度Ｄが70％以上の変調駆動条件が
最も望ましい条件となる。重畳する高周波の周波数ｆ
は、ノイズの観測周波数より高い必要がある。例えばレ
ーザープリンタでこの半導体レーザー10を使用する場
合、高速のプリンタでは１画素書込み時間Ｔは100ｎsec
程度であるから、１／Ｔ＝10ＭＨｚ以下の領域のノイズ
が問題となる。したがって、高周波の周波数ｆは10ＭＨ
ｚ以上とする必要がある。
波数ｆとは関係無く、変調度Ｄつまりは振幅で減少率が
決定され、変調度Ｄが70％以上なら確実にノイズが除去
できることが分かった。したがって、周波数ｆができる
だけ低くて、かつ変調度Ｄが70％以上の変調駆動条件が
最も望ましい条件となる。重畳する高周波の周波数ｆ
は、ノイズの観測周波数より高い必要がある。例えばレ
ーザープリンタでこの半導体レーザー10を使用する場
合、高速のプリンタでは１画素書込み時間Ｔは100ｎsec
程度であるから、１／Ｔ＝10ＭＨｚ以下の領域のノイズ
が問題となる。したがって、高周波の周波数ｆは10ＭＨ
ｚ以上とする必要がある。
【００４０】なお図７の結果は、半導体レーザー10に重
畳する高周波の周波数を100ＭＨｚとした場合のもので
あるが、このノイズ発生の傾向は、高周波の周波数が10
ＭＨｚ以上であれば周波数によらず同様のものとなる。
つまり、縦モード競合が起きる電流値は一点なので、高
周波重畳された駆動電流は、ノイズが観測されるよりも
速くその縦モード競合が起きる電流値を通過してしまう
からである。
畳する高周波の周波数を100ＭＨｚとした場合のもので
あるが、このノイズ発生の傾向は、高周波の周波数が10
ＭＨｚ以上であれば周波数によらず同様のものとなる。
つまり、縦モード競合が起きる電流値は一点なので、高
周波重畳された駆動電流は、ノイズが観測されるよりも
速くその縦モード競合が起きる電流値を通過してしまう
からである。
【００４１】以上の理由から、高周波の周波数ｆは10Ｍ
Ｈｚから50ＭＨｚで、かつ変調度Ｄが70％以上であるの
が最も望ましい。
Ｈｚから50ＭＨｚで、かつ変調度Ｄが70％以上であるの
が最も望ましい。
【００４２】以上、重畳する高周波が sin波である場合
について検討したが、これが矩形パルスである場合も同
様に周波数成分のみを検討すればよく、実際に、重畳す
る高周波の周波数ｆを10ＭＨｚ以上とし、変調度Ｄを70
％以上としてパルスドライブした場合も、ノイズ低減の
効果が確認できた。
について検討したが、これが矩形パルスである場合も同
様に周波数成分のみを検討すればよく、実際に、重畳す
る高周波の周波数ｆを10ＭＨｚ以上とし、変調度Ｄを70
％以上としてパルスドライブした場合も、ノイズ低減の
効果が確認できた。
【００４３】また以上説明した実施形態は、コイル42と
コンデンサー44とからなる、一般にバイアスティーと称
される構成を備えた半導体レーザー駆動回路40を用いた
ものであるが、このような駆動回路を用いる他、自励発
振回路を用いたり、あるいは自励発振する構成の半導体
レーザーを用いるようにしてもよい。
コンデンサー44とからなる、一般にバイアスティーと称
される構成を備えた半導体レーザー駆動回路40を用いた
ものであるが、このような駆動回路を用いる他、自励発
振回路を用いたり、あるいは自励発振する構成の半導体
レーザーを用いるようにしてもよい。
【図１】本発明の一つの実施形態による光波長変換モジ
ュールを示す概略側面図
ュールを示す概略側面図
【図２】上記光波長変換モジュールの半導体レーザー駆
動回路を示す回路図
動回路を示す回路図
【図３】縦モード競合の概念を示す説明図
【図４】図１の光波長変換モジュールにおける半導体レ
ーザー駆動電流と、基本波の出力パワーとの関係を示す
概略図
ーザー駆動電流と、基本波の出力パワーとの関係を示す
概略図
【図５】図１の光波長変換モジュールにおける第２高調
波の光出力と、半導体レーザーに流した平均電流との関
係を、高周波の周波数毎に示すグラフ
波の光出力と、半導体レーザーに流した平均電流との関
係を、高周波の周波数毎に示すグラフ
【図６】図１の光波長変換モジュールにおける第２高調
波の光出力と、半導体レーザーに流した平均電流との関
係を、高周波変調駆動の変調度毎に示すグラフ
波の光出力と、半導体レーザーに流した平均電流との関
係を、高周波変調駆動の変調度毎に示すグラフ
【図７】図１の光波長変換モジュールにおける第２高調
波のノイズ量と変調度Ｄとの関係を示すグラフ
波のノイズ量と変調度Ｄとの関係を示すグラフ
10 半導体レーザー 11 レーザービーム（基本波） 11Ｒ レーザービーム（後方出射光） 12 コリメーターレンズ 13 集光レンズ 14 狭帯域バンドパスフィルター 15 光波長変換素子 16 ＭｇＯ−ＬＮ結晶基板 17 ドメイン反転部 18 チャンネル光導波路 18ａ、18ｂ チャンネル光導波路の端面 19 第２高調波 30 ＡＲコート 31 ＡＲコート 32 ＬＲコート 40 半導体レーザー駆動回路 41 直流電源 42 コイル 43 交流電源 44 コンデンサー
Claims (7)
- 【請求項１】 波長選択素子を備えた外部共振器を有
し、 前記波長選択素子の透過半値幅内に、両劈開面間のファ
ブリペローモードが複数存在する半導体レーザーにおい
て、 半導体レーザーの駆動電流に高周波を重畳する手段が設
けられたことを特徴とする半導体レーザー。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体レーザーと、この
半導体レーザーから発せられたレーザービームを波長変
換する光波長変換素子とからなる光波長変換モジュー
ル。 - 【請求項３】 前記光波長変換素子から出射する波長変
換波を記録光として用いる光走査記録装置に搭載された
請求項２記載の光波長変換モジュールにおいて、 前記高周波の周波数が該光走査記録装置の１画素書込み
周期の逆数よりも高く、前記半導体レーザーの応答周波
数よりも低いことを特徴とする請求項２記載の光波長変
換モジュール。 - 【請求項４】 前記高周波による変調駆動の変調度が７
０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項３
記載の光波長変換モジュール。 - 【請求項５】 前記変調度が１００％であることを特徴
とする請求項４記載の光波長変換モジュール。 - 【請求項６】 前記高周波の周波数が１０ＭＨｚ以上２
ＧＨｚ以下であることを特徴とする請求項３から５いず
れか１項記載の光波長変換モジュール。 - 【請求項７】 前記高周波の周波数が１０ＭＨｚ以上５
０ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項６記載の光
波長変換モジュール。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11141311A JP2000332346A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 半導体レーザーおよび光波長変換モジュール |
| US09/576,426 US6678306B1 (en) | 1999-05-21 | 2000-05-22 | Semiconductor laser device with wavelength selection and high-frequency modulation of driving current |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11141311A JP2000332346A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 半導体レーザーおよび光波長変換モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000332346A true JP2000332346A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15288955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11141311A Pending JP2000332346A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 半導体レーザーおよび光波長変換モジュール |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6678306B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000332346A (ja) |
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| JP2015005629A (ja) * | 2013-06-21 | 2015-01-08 | 株式会社島津製作所 | 外部共振器型半導体レーザ装置 |
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1999
- 1999-05-21 JP JP11141311A patent/JP2000332346A/ja active Pending
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2000
- 2000-05-22 US US09/576,426 patent/US6678306B1/en not_active Expired - Fee Related
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