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JP2008166494A - Wavelength stabilized laser and interferometer - Google Patents

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JP2008166494A
JP2008166494A JP2006354377A JP2006354377A JP2008166494A JP 2008166494 A JP2008166494 A JP 2008166494A JP 2006354377 A JP2006354377 A JP 2006354377A JP 2006354377 A JP2006354377 A JP 2006354377A JP 2008166494 A JP2008166494 A JP 2008166494A
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JP
Japan
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wavelength
band
laser
semiconductor laser
laser beam
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Withdrawn
Application number
JP2006354377A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeaki Miura
栄朗 三浦
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Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
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Abstract

【課題】極めて狭帯域化されたレーザビームを出力可能で、しかも発振波長や出力の変動を抑制できる波長安定化レーザを得る。
【解決手段】高周波重畳駆動される半導体レーザ10と、この半導体レーザ10から発せられたレーザビーム11の一部を半導体レーザに戻すハーフミラー等の帰還手段14と、この帰還手段14と半導体レーザ10との間に配されて特定波長の光のみを通過させるバンドパスフィルター等の波長選択手段21とを備えてなる波長安定化レーザにおいて、半導体レーザ10に戻されるもの以外のレーザビーム11の光路に、波長選択手段21によって波長選択されたレーザビーム11の波長をさらに狭帯域化するバンドパスフィルター等からなる狭帯域化手段21、22を設ける。
【選択図】図1
A wavelength-stabilized laser that can output a laser beam with a very narrow bandwidth and can suppress fluctuations in oscillation wavelength and output is obtained.
A semiconductor laser 10 that is driven to be superposed at a high frequency; a feedback means 14 such as a half mirror that returns a part of a laser beam 11 emitted from the semiconductor laser 10 to the semiconductor laser; and the feedback means 14 and the semiconductor laser 10 In a wavelength stabilized laser comprising a wavelength selecting means 21 such as a band pass filter that passes only light of a specific wavelength that is disposed between and in the optical path of the laser beam 11 other than that returned to the semiconductor laser 10 Narrow band narrowing means 21 and 22 including a band pass filter or the like for further narrowing the wavelength of the laser beam 11 selected by the wavelength selecting means 21 are provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体レーザから出射するレーザビームの発振波長を安定化するようにした波長安定化レーザに関するものである。   The present invention relates to a wavelength stabilized laser that stabilizes the oscillation wavelength of a laser beam emitted from a semiconductor laser.

また本発明は、上述のような波長安定化レーザを光源に用いた干渉計に関するものである。   The present invention also relates to an interferometer using the wavelength stabilized laser as described above as a light source.

従来、例えば特許文献1に示されているように、半導体レーザと、この半導体レーザから発せられたレーザビームの一部を半導体レーザに戻すハーフミラー等の帰還手段と、この帰還手段と半導体レーザとの間に配されて特定波長の光のみを通過させるバンドパスフィルター等の波長選択手段とを備えてなる波長安定化レーザが公知となっている。このような構成の波長安定化レーザにおいては、波長選択手段によって波長選択されたレーザビームが半導体レーザに戻されることにより、半導体レーザの発振波長が安定化される。   Conventionally, for example, as shown in Patent Document 1, a semiconductor laser, a feedback means such as a half mirror that returns a part of a laser beam emitted from the semiconductor laser to the semiconductor laser, and the feedback means and the semiconductor laser A wavelength-stabilized laser comprising a wavelength selection means such as a band-pass filter that is arranged between the two and transmits only light of a specific wavelength is known. In the wavelength stabilized laser having such a configuration, the laser beam selected by the wavelength selecting unit is returned to the semiconductor laser, so that the oscillation wavelength of the semiconductor laser is stabilized.

またこの種の波長安定化レーザにおいては、上記特許文献1にも示されているように、半導体レーザを高周波重畳駆動することにより縦モード競合を抑制して、発振波長をさらに安定化させることも提案されている。
特開2001−223431号公報
Also, in this type of wavelength stabilized laser, as shown in the above-mentioned Patent Document 1, it is possible to further suppress the longitudinal mode competition by driving the semiconductor laser with high frequency superposition to further stabilize the oscillation wavelength. Proposed.
JP 2001-223431 A

上記特許文献1に示される波長安定化レーザは、所期の目的を達成できるものであるが、それを例えば干渉計の光源として用いるような場合はコヒーレント長が十分ではなく、それが分解能の低下につながるという問題も認められる。このコヒーレント長は光の波長幅に反比例するので、上述のような波長安定化レーザにおいては、出力レーザビームをさらに狭帯域化することが望まれる。   The wavelength-stabilized laser disclosed in Patent Document 1 can achieve the intended purpose. However, when it is used as a light source for an interferometer, for example, the coherent length is not sufficient, which causes a reduction in resolution. There is also a problem that leads to Since this coherent length is inversely proportional to the wavelength width of the light, it is desired to further narrow the output laser beam in the wavelength stabilized laser as described above.

特許文献1に示される波長安定化レーザにおいてさらなる狭帯域化の要望に応えるためには、バンドパスフィルター等の波長選択手段として、通過帯域がより狭いものを適用することが考えられる。実際、そのようにすれば、波長がより狭帯域化されたレーザビームが得られることを確認できる。   In order to meet the demand for further narrowing of the wavelength-stabilized laser disclosed in Patent Document 1, it is conceivable to apply a narrower pass band as wavelength selection means such as a band-pass filter. In fact, by doing so, it can be confirmed that a laser beam with a narrower wavelength can be obtained.

しかしながら、そのように通過帯域がより狭いバンドパスフィルター等を用いた場合には、発振波長や出力が変動しやすくなるという新たな問題が認められた。   However, when such a bandpass filter having a narrower pass band is used, a new problem has been recognized that the oscillation wavelength and output are likely to fluctuate.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、極めて狭帯域化されたレーザビームを出力可能で、しかも発振波長や出力の変動を抑制できる波長安定化レーザを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wavelength-stabilized laser that can output a laser beam with a very narrow bandwidth and can suppress fluctuations in oscillation wavelength and output. .

さらに本発明は、コヒーレント長が十分に大きいレーザビームを用いることにより、高い分解能が得られる干渉計を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide an interferometer that can obtain a high resolution by using a laser beam having a sufficiently large coherent length.

本発明による波長安定化レーザは、前述したように、
高周波重畳駆動される半導体レーザと、
この半導体レーザから発せられたレーザビームの一部を半導体レーザに戻す帰還手段と、
この帰還手段と前記半導体レーザとの間に配されて特定波長の光のみを通過させる波長選択手段とを備えてなる波長安定化レーザにおいて、
前記半導体レーザに戻されるもの以外のレーザビームの光路に、前記波長選択手段によって波長選択されたレーザビームの波長をさらに狭帯域化する狭帯域化手段が設けられていることを特徴とするものである。
The wavelength-stabilized laser according to the present invention, as described above,
A semiconductor laser driven by high frequency superposition;
Feedback means for returning a part of the laser beam emitted from the semiconductor laser to the semiconductor laser;
In the wavelength stabilization laser comprising wavelength selection means arranged between the feedback means and the semiconductor laser and passing only light of a specific wavelength,
The optical path of the laser beam other than the laser beam returned to the semiconductor laser is provided with narrow band narrowing means for further narrowing the wavelength of the laser beam wavelength selected by the wavelength selecting means. is there.

なお上述の波長選択手段および狭帯域化手段としては、バンドパスフィルターからなるものを好適に用いることができる。そしてその場合は、狭帯域化手段として、前記波長選択手段としてのバンドパスフィルターと同特性のバンドパスフィルターが2個用いられ、それら2個のバンドパスフィルターが、前記波長選択手段としてのバンドパスフィルターの通過帯域よりも各々短波長側、長波長側に通過帯域が有るように傾きが設定されることが望ましい。   In addition, as the above-described wavelength selecting means and narrowing band means, those composed of bandpass filters can be suitably used. In that case, two band pass filters having the same characteristics as the band selection filter as the wavelength selection unit are used as the band narrowing unit, and these two band pass filters serve as the band pass filter as the wavelength selection unit. It is desirable to set the inclination so that the passbands are on the short wavelength side and the long wavelength side, respectively, with respect to the passband of the filter.

一方、本発明による干渉計は、以上説明した本発明による波長安定化レーザが光源として用いられていることを特徴とするものである。   On the other hand, the interferometer according to the present invention is characterized in that the wavelength stabilized laser according to the present invention described above is used as a light source.

本発明者の研究によると、特許文献1に記載の構成において波長選択手段として通過帯域が極めて狭いものを適用した場合に、発振波長や出力が変動しやすくなる問題は、以下の点に起因していることが判明した。すなわち、高性能の干渉計に求められるほどの狭い波長帯域を実現できる波長選択手段が適用されると、縦モードが単一化してモード競合等も発生しない状態となるが、環境温度等の駆動条件が変動した場合は、単一化している縦モード自体が変化(本来発振可能となっている隣のモードに跳ぶものと考えられる)して上述の問題を招くのである。つまり、通過帯域が非常に狭いバンドパスフィルター等の波長選択手段を適用すると、出力安定化のために行っている高周波重畳の効果が損なわれるものと考えられる。   According to the research of the present inventor, the problem that the oscillation wavelength and the output are likely to fluctuate when the one having a very narrow pass band is applied as the wavelength selection means in the configuration described in Patent Document 1 is caused by the following points. Turned out to be. In other words, when wavelength selection means capable of realizing a narrow wavelength band required for a high-performance interferometer is applied, the longitudinal mode is unified and mode competition does not occur, but driving such as environmental temperature When the condition fluctuates, the unified longitudinal mode itself changes (it is considered to jump to the adjacent mode that can originally oscillate) and causes the above-mentioned problem. That is, it is considered that the effect of high-frequency superposition performed for stabilizing the output is impaired when wavelength selecting means such as a bandpass filter having a very narrow pass band is applied.

本発明の波長安定化レーザは、この新しい知見に基づいて得られたものであり、半導体レーザに戻されるもの以外のレーザビームの光路に、波長選択手段によって波長選択されたレーザビームの波長をさらに狭帯域化する狭帯域化手段が設けられたことにより、この狭帯域化手段を通過した極めて狭帯域のレーザビームを得ることができる。   The wavelength-stabilized laser of the present invention has been obtained based on this new knowledge, and the wavelength of the laser beam wavelength-selected by the wavelength selecting means is further added to the optical path of the laser beam other than that returned to the semiconductor laser. By providing the narrowing means for narrowing the band, it is possible to obtain an extremely narrow band laser beam that has passed through the narrowing means.

一方、使用光となるレーザビームをこうして狭帯域化するのであれば、前記帰還手段と半導体レーザとの間に配される波長選択手段としては、数本の縦モードを含めることができる程度の比較的広い通過帯域を有するものを適用可能となる。そこで、半導体レーザには例えば数本の縦モードからなるレーザビームを帰還させることができるので、高周波重畳の効果を残して、つまり単一の縦モードが駆動条件次第で跳ぶことを防止して、発振波長や出力の変動を抑制可能となる。   On the other hand, if the laser beam to be used is narrowed in this way, the wavelength selection means arranged between the feedback means and the semiconductor laser is a comparison that can include several longitudinal modes. Those having a wide pass band can be applied. Therefore, for example, a laser beam consisting of several longitudinal modes can be fed back to the semiconductor laser, so that the effect of high frequency superposition is left, that is, a single longitudinal mode is prevented from jumping depending on driving conditions, Oscillation wavelength and output fluctuation can be suppressed.

なお本発明の波長安定化レーザにおいて、上記狭帯域化手段として所望の波長を通過させるバンドパスフィルターを用いることもできるが、特に上記狭帯域化手段として、波長選択手段としてのバンドパスフィルターと同特性のバンドパスフィルターが2個用いられ、それら2個のバンドパスフィルターが、波長選択手段としてのバンドパスフィルターの通過帯域よりも各々短波長側、長波長側に通過帯域が有るように傾きが設定されている場合は、それら計3個のバンドパスフィルターを同じ基板を用いて同一工程から形成可能となるので、装置の低コスト化が達成される。   In the wavelength-stabilized laser of the present invention, a bandpass filter that allows a desired wavelength to pass can be used as the band narrowing unit. In particular, the band narrowing unit is the same as the bandpass filter as the wavelength selecting unit. Two characteristic bandpass filters are used, and these two bandpass filters are inclined so that the passbands are on the short wavelength side and the long wavelength side, respectively, from the passband of the bandpass filter as the wavelength selection means. If set, the three band-pass filters can be formed from the same process using the same substrate, so that the cost of the apparatus can be reduced.

すなわち、この種のバンドパスフィルターは、所望の特性が得られるように多層膜コートの膜厚等の条件をその都度制御して作製されるのが常であるが、使用する3個のバンドパスフィルターの特性が同じであれば、比較的大きな基板に多層膜コート等を施したものを小さく切り分けることにより、それら3個のバンドパスフィルターを同時に作製でき、コストダウンが可能となる。また、より多くの、例えば30個つまり波長安定化レーザ10台分のバンドパスフィルターを同時に作製するようなことも可能であって、その場合のコストダウン効果はより大きいものとなる。そのようにしてバンドパスフィルターのコストダウンが達成されれば、当然、それらのバンドパスフィルターを用いる波長安定化レーザの低コスト化が実現される。   That is, this type of band-pass filter is usually manufactured by controlling the conditions such as the film thickness of the multilayer coating each time so as to obtain desired characteristics. If the characteristics of the filter are the same, the three band-pass filters can be manufactured at the same time by cutting a relatively large substrate coated with a multilayer film, etc., and the cost can be reduced. In addition, it is possible to simultaneously produce more, for example, 30 band-pass filters for 30 wavelength stabilizing lasers, and the cost reduction effect in that case is greater. If the cost reduction of the bandpass filters is achieved in this way, naturally, the cost reduction of the wavelength stabilized laser using those bandpass filters can be realized.

また、波長選択手段および狭帯域化手段として共にバンドパスフィルターを用いる場合、狭帯域化手段であるバンドパスフィルターとして、波長選択手段であるバンドパスフィルターよりも通過帯域が狭いものを用いるようにしてもよい。   In addition, when a band pass filter is used as both the wavelength selection unit and the band narrowing unit, use a band pass filter that is narrower than the band pass filter that is the wavelength selection unit. Also good.

一方、本発明による干渉計は、以上説明した本発明による波長安定化レーザが光源として用いられたものであるので、波長が狭帯域化された、つまりはコヒーレント長が十分に大きいレーザビームを用いて、高い分解能が得られるものとなる。   On the other hand, since the wavelength stabilized laser according to the present invention described above is used as a light source, the interferometer according to the present invention uses a laser beam with a narrowed wavelength, that is, a sufficiently large coherent length. Thus, high resolution can be obtained.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態による波長安定化レーザを示すものであり、また図2はその半導体レーザ駆動回路を示すものである。図1に示されるようにこの波長安定化レーザ1は、半導体レーザ10と、この半導体レーザ10から発散光状態で出射したレーザビーム11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ビーム11を収束させる集光レンズ13と、この集光レンズ13によるレーザビーム11の収束位置に配されたハーフミラー14と、レンズ12および13の間に配された狭帯域の第1のバンドパスフィルター(以下、BPFという)21と、ハーフミラー14を透過してから発散するレーザビーム11を平行光化するコリメーターレンズ15と、平行光化されたレーザビーム11の光路に配された狭帯域の第2のBPF22と、同じくこの光路に配された狭帯域の第3のBPF23とを有している。   FIG. 1 shows a wavelength-stabilized laser according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a semiconductor laser driving circuit thereof. As shown in FIG. 1, the wavelength stabilized laser 1 is converted into a collimated light by a semiconductor laser 10, a collimator lens 12 for collimating a laser beam 11 emitted from the semiconductor laser 10 in a divergent light state. A condensing lens 13 for converging the laser beam 11, a half mirror 14 disposed at the converging position of the laser beam 11 by the condensing lens 13, and a narrow band first band disposed between the lenses 12 and 13. A pass filter (hereinafter referred to as BPF) 21, a collimator lens 15 that collimates the laser beam 11 that has passed through the half mirror 14 and then diverges, and a narrow path disposed in the optical path of the collimated laser beam 11 A second BPF 22 in the band and a third BPF 23 in the narrow band disposed in the optical path are also included.

上記第1のBPF21は本発明における波長選択手段を構成するものであり、一方第2および第3のBPF22、23は本発明における狭帯域化手段を構成するものであるが、互いに同特性のものが用いられている。そのような同特性のBPF21、22および23は、各自の大きさよりも十分に大きい基板に例えば所望の通過帯域に応じた所定の誘電体多層膜を形成し、その後該基板を小さくカットすることによって作製される。こうして3個のBPF21、22および23を最後のカット工程以外は共通の工程によって作製するのであれば、それらを比較的低コストで得ることが可能である。   The first BPF 21 constitutes the wavelength selecting means in the present invention, while the second and third BPFs 22 and 23 constitute the band narrowing means in the present invention, but have the same characteristics. Is used. Such BPFs 21, 22 and 23 having the same characteristics are formed by, for example, forming a predetermined dielectric multilayer film corresponding to a desired pass band on a substrate sufficiently larger than each size, and then cutting the substrate small. Produced. Thus, if the three BPFs 21, 22 and 23 are produced by a common process other than the last cutting process, they can be obtained at a relatively low cost.

誘電体多層膜フィルターであるこれらのBPF21、22および23は、通過(この場合は透過)する光の光路に対する所定の傾き範囲内において、その傾きが大であるほど通過帯域が低くなる特性を有しており、本実施形態においてそれらの傾きは、BPF22が最大、BPF23が最小、そしてBPF21がそれらの中間の値となるように設定されている。それによりこれらのBPF21、22および23の通過帯域は、概略図2にそれぞれ31、32、33で示すようなものとなっている。   These BPFs 21, 22 and 23, which are dielectric multilayer filters, have a characteristic that the pass band becomes lower as the inclination is larger within a predetermined inclination range with respect to the optical path of light passing through (in this case, transmitted). In the present embodiment, the inclinations are set so that BPF22 is the maximum, BPF23 is the minimum, and BPF21 is an intermediate value. Thereby, the passbands of these BPFs 21, 22 and 23 are as shown by 31, 32 and 33 in the schematic diagram 2 respectively.

一方半導体レーザ10としては、中心波長405nmのレーザビーム11を発するものが用いられている。ここで、BPF21の通過帯域内に半導体レーザ10の両劈開面間のファブリペロー・モードが複数存在すると、縦モード競合が起こり得る。この縦モード競合を抑制するために半導体レーザ10は、図2に詳細構成を示す半導体レーザ駆動回路40によって駆動される。   On the other hand, a semiconductor laser 10 that emits a laser beam 11 having a central wavelength of 405 nm is used. Here, if there are a plurality of Fabry-Perot modes between the cleavage planes of the semiconductor laser 10 in the passband of the BPF 21, longitudinal mode competition may occur. In order to suppress this longitudinal mode competition, the semiconductor laser 10 is driven by a semiconductor laser driving circuit 40 whose detailed configuration is shown in FIG.

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10に印加される。このように、半導体レーザ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。なお本例において上記高周波の周波数は350MHz、その振幅は半導体レーザ10の駆動電流のピーク値の50%程度である。   That is, in this drive circuit 40, a high frequency wave emitted from the AC power supply 43 and passed through the capacitor 44 is superimposed on a DC current component emitted from the DC power supply 41 and passed through the coil. This high frequency superimposed current is applied to the semiconductor laser 10. As described above, the modulation driving is performed by superimposing the high frequency on the driving current of the semiconductor laser 10, so that the driving current does not stay in the region causing the longitudinal mode competition, and the longitudinal mode competition is suppressed. In this example, the frequency of the high frequency is 350 MHz, and the amplitude is about 50% of the peak value of the driving current of the semiconductor laser 10.

また、第1のBPF21の通過帯域(半値幅)は1.0nmであり、中心波長405nmのレーザビーム11はこのBPF21によって波長選択される。このように波長選択されたレーザビーム11がミラー14で反射して半導体レーザ10に戻り、いわゆる光フィードバックがなされることにより、半導体レーザ10の発振波長が安定化される。こうして波長が安定化されたレーザビーム11は、一部がハーフミラー14を透過し、さらにBPF22および23を通過して所定の用途に使用される。   The passband (half-value width) of the first BPF 21 is 1.0 nm, and the laser beam 11 having a center wavelength of 405 nm is wavelength-selected by this BPF 21. The laser beam 11 thus selected for wavelength is reflected by the mirror 14 and returned to the semiconductor laser 10, so that so-called optical feedback is performed, so that the oscillation wavelength of the semiconductor laser 10 is stabilized. The laser beam 11 whose wavelength is stabilized in this way is partially transmitted through the half mirror 14 and further passes through the BPFs 22 and 23 and used for a predetermined application.

この波長安定化レーザにおいて、半導体レーザ10のコヒーレント長は約100mmである。そして半導体レーザ10の光出射端面とミラー20との間の光学長は、上記コヒーレント長よりも大きい150mmとされている。   In this wavelength stabilized laser, the coherent length of the semiconductor laser 10 is about 100 mm. The optical length between the light emitting end face of the semiconductor laser 10 and the mirror 20 is 150 mm, which is larger than the coherent length.

また、前述したように、3つのBPF21、22および23の通過帯域が図2にそれぞれ31、32、33で示すようなものになっていると、BPF22および23を通過して使用光となるレーザビーム11は、同図に斜線を付して示す波長帯域のものだけとなる。つまり、BPF21の通過帯域の両裾部分がBPF22および23によって切られる形となるので、BPF21の通過帯域により規定された発振縦モードが数本存在していても、BPF22および23を通過するレーザビーム11は縦モードが単一化されたもの、あるいは縦モードが上記数本よりは少ないものとなる。このようにして本実施形態においては、使用光として、極めて狭帯域のレーザビーム11を得ることができる。   Further, as described above, when the passbands of the three BPFs 21, 22, and 23 are as shown by 31, 32, and 33 in FIG. 2, respectively, lasers that pass through the BPFs 22 and 23 and become used light The beam 11 is only in the wavelength band indicated by hatching in FIG. That is, since both skirt portions of the pass band of BPF 21 are cut by BPF 22 and 23, even if there are several oscillation longitudinal modes defined by the pass band of BPF 21, the laser beam passing through BPF 22 and 23 is present. 11 is a single vertical mode, or the vertical mode is less than the above several. Thus, in this embodiment, a laser beam 11 having a very narrow band can be obtained as the used light.

その一方で、第1のBPF21としては、BPF22および23双方による通過帯域よりも広い通過帯域のものが適用されていることにより、半導体レーザ10には前述のように例えば数本の縦モードからなるレーザビーム11が帰還されるので、高周波重畳の効果をそのまま残して、発振波長や出力の変動を抑制可能となる。   On the other hand, as the first BPF 21, one having a pass band wider than the pass bands of both the BPFs 22 and 23 is applied, so that the semiconductor laser 10 has, for example, several longitudinal modes as described above. Since the laser beam 11 is fed back, fluctuations in the oscillation wavelength and output can be suppressed while leaving the effect of high frequency superimposition as it is.

また特に本実施形態においては、前述したように3個のBPF21、22および23が同特性であって、同じ基板を用いて同一工程から作製され得るので、それらを低コストで得ることができ、ひいては波長安定化レーザ1の低コスト化が達成される。   In particular, in the present embodiment, as described above, the three BPFs 21, 22 and 23 have the same characteristics and can be manufactured from the same process using the same substrate, so that they can be obtained at a low cost. As a result, cost reduction of the wavelength stabilization laser 1 is achieved.

ただし、本発明における波長選択手段および狭帯域化手段をこのように同特性のBPFから構成することは必ずしも必要ではなく、例えば狭帯域化手段を、波長選択手段よりも通過帯域が狭い所望の波長帯域のみを透過する誘電体多層膜からなるBPFとしても構わない。所望の波長帯域のみ透過するBPFを用いる場合はBPFを傾斜させずに用いることができる。   However, it is not always necessary to configure the wavelength selection unit and the narrowband unit in the present invention from the BPF having the same characteristics as described above. For example, the narrowband unit has a desired wavelength whose passband is narrower than that of the wavelength selection unit. A BPF made of a dielectric multilayer film that transmits only the band may be used. When a BPF that transmits only a desired wavelength band is used, the BPF can be used without being inclined.

また、以上したような3個のBPF21、22および23を用いる場合は、それら3個のBPF21、22および23の傾きを変え得るようにフィルター保持手段を構成しておくことにより、波長可変光源を形成することができる。またBPF21の傾きは固定とする一方、BPF22および23の傾きを変え得るようにフィルター保持手段を構成しておくことにより、中心波長は一定であるスペクトル可変光源を形成することもできる。   Further, when using the three BPFs 21, 22 and 23 as described above, the wavelength holding light source can be changed by configuring the filter holding means so that the inclination of the three BPFs 21, 22 and 23 can be changed. Can be formed. In addition, while the inclination of BPF 21 is fixed, by configuring the filter holding means so that the inclinations of BPF 22 and 23 can be changed, it is possible to form a spectrally variable light source having a constant center wavelength.

次に図4を参照して、本発明による干渉計の実施形態を説明する。本実施形態の干渉計は一例としてマイケルソン干渉計であり、光源として上記本発明による波長安定化レーザ1が用いられたものである。   Next, an embodiment of an interferometer according to the present invention will be described with reference to FIG. The interferometer of this embodiment is a Michelson interferometer as an example, and the wavelength stabilized laser 1 according to the present invention is used as a light source.

このマイケルソン干渉計において、光源(波長安定化レーザ)1から射出されたレーザビーム11はコリメーターレンズ50により平行光とされ,ハーフミラー51により2つの光路に分割(振幅分割)される。2つに分かれたレーザビーム11はそれぞれミラー52、53で反射し、元の光路を逆戻りしてハーフミラー51により重ね合わせられ、集光レンズ54で集光された後、結像レンズ55を通してTVカメラ56に送られる。   In this Michelson interferometer, a laser beam 11 emitted from a light source (wavelength-stabilized laser) 1 is collimated by a collimator lens 50 and divided into two optical paths (amplitude division) by a half mirror 51. The two divided laser beams 11 are reflected by mirrors 52 and 53, respectively, are returned to their original optical paths, overlapped by a half mirror 51, condensed by a condensing lens 54, and then converged by an imaging lens 55. Sent to camera 56.

TVカメラ56においては、2つに分かれた後に重ね合わされたレーザビーム11による干渉縞の画像が撮像される。そこで、一方のミラー52を高精度に研磨された平面(参照面)とし、他方のミラー53を被検面とすれば、上記の干渉縞に基づいて被検面の形状を測定することが可能となる。   In the TV camera 56, an image of interference fringes is captured by the laser beam 11 that is superimposed after being divided into two. Therefore, if one mirror 52 is a plane (reference surface) polished with high precision and the other mirror 53 is the test surface, the shape of the test surface can be measured based on the interference fringes. It becomes.

以上のように本発明による波長安定化レーザ1を光源として用いたこの干渉計は、波長が十分に狭帯域化された、つまりはコヒーレント長が十分に大きいレーザビーム11を用いることにより、高い分解能が得られるものとなる。このような効果は、マイケルソン干渉計に限らず、それ以外のタイプの干渉計に本発明による波長安定化レーザ1を適用した場合も、広く一般に得られるものである。   As described above, this interferometer using the wavelength stabilized laser 1 according to the present invention as a light source has a high resolution by using the laser beam 11 whose wavelength is sufficiently narrowed, that is, having a sufficiently large coherent length. Is obtained. Such an effect is not limited to the Michelson interferometer, but can be generally obtained when the wavelength stabilized laser 1 according to the present invention is applied to other types of interferometers.

なお、本発明による波長安定化レーザは、以上説明したマイケルソン干渉計等の干渉計に限らず、狭帯域化されたレーザビームを必要とするその他の装置に対しても適用可能であることは勿論である。   The wavelength stabilized laser according to the present invention is not limited to the above-described interferometer such as a Michelson interferometer, but can be applied to other devices that require a narrow-band laser beam. Of course.

本発明の一実施形態による波長安定化レーザを示す概略側面図1 is a schematic side view showing a wavelength-stabilized laser according to an embodiment of the present invention. 上記波長安定化レーザの駆動回路を示す回路図Circuit diagram showing the drive circuit of the wavelength stabilized laser 上記波長安定化レーザにおける波長選択手段および狭帯域化手段の特性を示す概略図Schematic showing the characteristics of wavelength selection means and narrowband means in the wavelength stabilized laser 本発明の一実施形態による干渉計を示す概略平面図1 is a schematic plan view showing an interferometer according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 波長安定化レーザ
10 半導体レーザ
11 レーザビーム
12、50 コリメーターレンズ
13、54 集光レンズ
14、51 ハーフミラー
15 コリメーターレンズ
21 第1のバンドパスフィルター(波長選択手段)
22 第2のバンドパスフィルター(狭帯域化手段)
23 第3のバンドパスフィルター(狭帯域化手段)
40 半導体レーザの駆動回路
52、53 ミラー
55 結像レンズ
56 TVカメラ
1 wavelength stabilized laser
10 Semiconductor laser
11 Laser beam
12, 50 Collimator lens
13, 54 condenser lens
14, 51 half mirror
15 Collimator lens
21 First bandpass filter (wavelength selection means)
22 Second bandpass filter (band narrowing means)
23 Third bandpass filter (band narrowing means)
40 Semiconductor laser drive circuit
52, 53 mirror
55 Imaging lens
56 TV camera

Claims (5)

高周波重畳駆動される半導体レーザと、
この半導体レーザから発せられたレーザビームの一部を半導体レーザに戻す帰還手段と、
この帰還手段と前記半導体レーザとの間に配されて特定波長の光のみを通過させる波長選択手段とを備えてなる波長安定化レーザにおいて、
前記半導体レーザに戻されるもの以外のレーザビームの光路に、前記波長選択手段によって波長選択されたレーザビームの波長をさらに狭帯域化する狭帯域化手段が設けられていることを特徴とする波長安定化レーザ。
A semiconductor laser driven by high frequency superposition;
Feedback means for returning a part of the laser beam emitted from the semiconductor laser to the semiconductor laser;
In the wavelength stabilization laser comprising wavelength selection means arranged between the feedback means and the semiconductor laser and passing only light of a specific wavelength,
Wavelength stabilization characterized in that narrowing means for further narrowing the wavelength of the laser beam wavelength selected by the wavelength selecting means is provided in the optical path of the laser beam other than that returned to the semiconductor laser. Laser.
前記波長選択手段および前記狭帯域化手段がバンドパスフィルターからなることを特徴とする請求項1記載の波長安定化レーザ。   2. A wavelength stabilized laser according to claim 1, wherein said wavelength selecting means and said narrow band narrowing means comprise band pass filters. 前記狭帯域化手段としてのバンドパスフィルターが、前記波長選択手段としてのバンドパスフィルターと同特性のバンドパスフィルター2個からなり、
それら2個のバンドパスフィルターが、前記波長選択手段としてのバンドパスフィルターの通過帯域よりも各々短波長側、長波長側に通過帯域が有るように傾きが設定されていることを特徴とする請求項2記載の波長安定化レーザ。
The bandpass filter as the band narrowing means comprises two bandpass filters having the same characteristics as the bandpass filter as the wavelength selection means,
The two band-pass filters are set so that the inclination is set so that the pass band is on the short wavelength side and the long wavelength side, respectively, from the pass band of the band-pass filter as the wavelength selecting means. Item 3. A wavelength-stabilized laser according to Item 2.
前記狭帯域化手段としてのバンドパスフィルターが、前記波長選択手段としてのバンドパスフィルターよりも通過帯域が狭いものであることを特徴とする請求項2記載の波長安定化レーザ。   The wavelength-stabilized laser according to claim 2, wherein the band-pass filter as the narrow band narrowing means has a narrower pass band than the band pass filter as the wavelength selecting means. 請求項1から4いずれか1項記載の波長安定化レーザが光源として用いられていることを特徴とする干渉計。   5. An interferometer, wherein the wavelength stabilized laser according to claim 1 is used as a light source.
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