特許 6235861 外部共振器を備えた単一縦モードダイオードレーザモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6235861

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】外部共振器を備えた単一縦モードダイオードレーザモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/14 20060101AFI20171113BHJP

   H01S 5/0683 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/14

   H01S5/0683

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-223076(P2013-223076)

(22)【出願日】2013年10月28日

(65)【公開番号】特開2015-88505(P2015-88505A)

(43)【公開日】2015年5月7日

【審査請求日】2016年7月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】592163734

【氏名又は名称】昭和オプトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001379

【氏名又は名称】特許業務法人 大島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】角谷 実

(72)【発明者】

【氏名】小原 健治

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００５／０９９０５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表平０９−５０２８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／００８６４５２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

波長に対する反射帯域幅が０．１ｎｍ以下の反射波長特性をもつ体積ホログラム格子をレーザダイオードの外部に配置して外部共振器を構成することで単一縦モード化するダイオードレーザモジュールであって、
前記外部共振器の温度を所定の設定温度に制御する温度制御手段と、
前記体積ホログラム格子で反射するレーザ光のレーザパワーをモニターする第１モニター手段と、
前記体積ホログラム格子を透過するレーザ光のレーザパワーをモニターする第２モニター手段と、
前記第１モニター手段のモニター結果及び前記第２モニター手段のモニター結果を、最適な動作波長において両値が互いに等しくなるように調整した増幅率をもって第１電圧及び第２電圧に変換する電圧変換回路とを有し、
前記第１電圧及び前記第２電圧は、前記最適な動作波長に対して波長が短い側に、前記第１電圧が前記第２電圧よりも大きくなる波長領域を有し、前記最適な動作波長に対して波長が長い側に、前記第２電圧が前記第１電圧よりも大きくなる波長領域を有しており、
前記温度制御手段は、前記第１電圧から前記第２電圧を減算した減算値が正の値のときに前記外部共振器の温度を前記設定温度よりも上昇させ、前記減算値が負の値のときに前記外部共振器の温度を前記設定温度よりも下降させることを特徴とする、外部共振器を備えた単一縦モードダイオードレーザモジュール。

【請求項2】

前記第１モニター手段は、前記レーザダイオードと前記体積ホログラム格子との間に配置され、２つのプリズムにより構成されるとともにレーザ光路上の１面に部分反射コーティングが施されたアナモルフィックプリズム対を含み、
前記第１モニター手段は、前記部分反射コーティングが施された前記１面で反射するレーザ光のレーザパワーをモニターすることを特徴とする、請求項１に記載の外部共振器を備えた単一縦モードダイオードレーザモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、波長を制御するために体積ホログラム格子によって構成した外部共振器を備えるダイオードレーザモジュールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体を利得媒質とし、電流注入することでレーザ光を発生するレーザダイオードは、一般にレーザの中心波長の個体差が大きく、量産され販売されているレーザダイオードでは中心波長が公称値に対して±３ｎｍから±５ｎｍの公差があることが多い。さらにレーザダイオードの中心波長は動作電流や温度に依存するという特徴をもっている。また、波長が１μｍ以上のレーザダイオードでは、導波路構造の活性領域の近傍に周期的構造を設けることにより単一縦モードで動作するものもあるが、波長が１μｍ未満のレーザダイオードの大部分は、多数の縦モードをもつマルチ縦モードで動作する。

【0003】

レーザを利用した応用装置の中には、この中心波長の公差や変動が問題とならないものもあるが、特に分析や計測の分野で使用する用途では、レーザの中心波長の公差や変動が小さくなくてはいけないことがある。また、縦モードについても単一縦モードでなければならないことがある。

【0004】

レーザダイオードの中心波長を制御するとともにシングル縦モード化する方法の例として、体積ホログラム格子（volume holographic grating、ＶＨＧ）を使用した発明がある（特許文献１参照）。体積ホログラム格子は体積ブラッグ格子（volume Bragg grating, ＶＢＧ）などとも呼ばれる。体積ホログラム格子は特殊なガラスに屈折率の周期的変化を１次元方向に与えたもので、特定の入射角度に対して特定の波長で光を反射する特性をもつ。特許文献１の発明では、この体積ホログラム格子へレーザダイオードの出力光を垂直に入射し、その一部を反射させてレーザダイオードに再び結合させることで、レーザダイオードの動作波長を体積ホログラム格子で決まる特定の波長に制御するとともに、単一縦モード動作させている。

【0005】

光回折格子を利用した例として特許文献２の発明がある。この発明は、光回折格子に光を照射したときに回折光の伝搬方向が波長分散をもつ特性を利用しており、レーザダイオードから出力されたレーザ光を反射型の光回折格子に照射し、発生する回折光を反射ミラーによって戻すときに、反射ミラーの角度を調整して特定の波長成分のみをレーザダイオードに再び結合させることで波長を制御している。

【0006】

プリズムを利用した例としては、非特許文献１に示されている例がある。これは、特許文献２と同様に、基本的には光回折格子によって波長を選択する方式であるが、波長選択性を向上させるために、レーザダイオードの出力光を複数のプリズムに通すことでレーザ光の断面寸法を一方向に拡大したあとに光回折格子に照射している。

【0007】

エタロンを利用した例は非特許文献２に示されている。非特許文献２では、レーザダイオードのレーザ光を取り出す側とは反対側に反射ミラーをおき、この反射ミラーとレーザダイオードとの間に透過特性が急峻なバンドパスフィルタを挿入することで単一縦モード動作させるとともに、このバンドパスフィルタの角度を調整することでレーザ波長を調整している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許第７６３６３７６号明細書

【特許文献2】米国特許第５５９４７４４号明細書

【特許文献3】米国特許第４４６２１０３号明細書

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】Ｆｒａｎｋ Ｊ． Ｄｕａｒｔｅ編著、「Ｔｕｎａｂｌｅ Ｌａｓｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， ２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ」、ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ、２００８、Ｃｈａｐｔｅｒ ５

【非特許文献2】Ｆｕｊｉｆｉｌｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＆ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ， Ｎｏ．４９， ｐｐ．２６−３１，２００４

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

これら従来技術の各種方式では、レーザパワーを調整するためにレーザダイオードへの注入電流を変化させるとモードホップが生じる。また、注入電流を増加させていく場合に、レーザパワーが単調増加せず、増加・減少を周期的に繰り返す特性となる。レーザダイオードを駆動する際には、レーザパワーをモニターしながらレーザパワーが一定になるよう注入電流を制御する自動パワー制御（Automatic Power Control、ＡＰＣ）を行うことが一般的であるが、このように電流対レーザパワー特性が単調増加ではないレーザダイオードを駆動する場合には、自動パワー制御を行うことが困難であった。

【0011】

非特許文献２の例では、モードホップの影響を低減し自動パワー制御を可能とするために、レーザダイオードを駆動する電流に高周波電流を重畳して、マルチ縦モード動作にすることで、注入電流に対してレーザパワーが単調増加となるようにしていた。高周波電流を重畳することは、この例が目的とする用途のようにマルチ縦モード動作でも問題ない用途では非常に有効な手段である。しかし、この方法は単一縦モード動作が必要な用途には利用できない。

【0012】

本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、自動パワー制御を行うことができる、単一縦モードダイオードレーザモジュールを提供することをその目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

このような課題を解決するために、本発明の一側面によれば、波長に対する反射帯域幅が０．１ｎｍ以下の反射波長特性をもつ体積ホログラム格子（３）をレーザダイオード（１）の外部に配置して外部共振器を構成することで単一縦モード化するダイオードレーザモジュールであって、前記外部共振器（金属構造体１０）の温度を所定の設定温度（Ｔ_Ｐ）に制御する温度制御手段（２６、８）と、前記体積ホログラム格子（３）で反射するレーザ光（１０６）のレーザパワー（Ｐ_Ｂ、Ｖ_１）をモニターする第１モニター手段（４、１３、６）と、前記体積ホログラム格子（３）を透過するレーザ光（１０３）のレーザパワー（Ｐ_Ｔ、Ｖ_２）をモニターする第２モニター手段（５、７）と、前記第１モニター手段のモニター結果及び前記第２モニター手段のモニター結果を、最適な動作波長（＋９ｐｍ）において両値が互いに等しくなるように調整した増幅率をもって第１電圧（Ｖ_１）及び第２電圧（Ｖ_２）に変換する電圧変換回路（２０、２１）とを有し、前記第１電圧及び前記第２電圧は、前記最適な動作波長に対して波長が短い側に、前記第１電圧が前記第２電圧よりも大きくなる波長領域（II）を有し、前記最適な動作波長に対して波長が長い側に、前記第２電圧が前記第１電圧よりも大きくなる波長領域（III）を有しており、前記温度制御手段（２６、８）は、前記第１電圧（Ｖ_１）から前記第２電圧（Ｖ_２）を減算した減算値（Ｖ_ｅｒｒ）が正の値のときに前記外部共振器の温度を前記設定温度（Ｔ_Ｐ）よりも上昇させ、前記減算値（Ｖ_ｅｒｒ）が負の値のときに前記外部共振器の温度を前記設定温度（Ｔ_Ｐ）よりも下降させる構成とする。

【0014】

また、本発明の一側面によれば、前記第１モニター手段は、前記レーザダイオード（１）と前記体積ホログラム格子（３）との間に配置され、２つのプリズム（１１、１２）により構成されるとともにレーザ光路上の１面（１２ｂ）に部分反射コーティングが施されたアナモルフィックプリズム対（１３）を含み、前記第１モニター手段は、前記部分反射コーティングが施された前記１面（１２ｂ）で反射するレーザ光（１０７）のレーザパワー（Ｐ_Ｂ）をモニターする構成とすることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、体積ホログラム格子を使用することで通常はマルチ縦モード動作するレーザダイオードを単一縦モードで動作させ、注入電流に対するレーザパワーの特性を時間的な応答は遅いものの単調増加する特性とすることができるので、レーザパワーをモニターしながらレーザパワーが一定になるよう注入電流を制御する自動パワー制御（ＡＰＣ）が任意のレーザパワーにおいて可能となる。また、長い期間動作させることでレーザダイオードが劣化し、特定のレーザパワーを得るのに必要な順方向電流や順方向電圧が変化したとしても、自動的に最適動作状態を維持できる。しかも、これらの効果を非常に簡易な制御で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態に係るダイオードレーザモジュールの構成を示す図である。

【図2】図１に示す体積ホログラム格子の透過率と反射率の特性を示す図である。

【図3】図１に示すダイオードレーザモジュールの外部共振器の内外におけるレーザ光のパワーの関係を示す図である。

【図4】図１に示すダイオードレーザモジュールの負帰還制御に必要となる誤差信号を得る方法を説明するための図である。

【図5】第１実施形態の変形例に係るダイオードレーザモジュールの構成を示す図である。

【図6】第２実施形態に係るダイオードレーザモジュールの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

≪第１実施形態≫
図１は、本発明の外部共振器を備えた単一縦モードダイオードレーザモジュールの光学的な機能をもつ構成要素と、本発明の動作を説明するのに必要な電子回路のブロック図を組み合わせた図である。

【0018】

レーザダイオード１は、ＩｎＧａＮ系で波長が４０５ｎｍに利得のピークをもつものである。活性層の片側の端面１ａには波長４０５ｎｍの光に対して反射率が９５％以上となる高反射コーティングが、もう一方の端面１ｂには同じ波長の光に対して反射率が１％以下となる反射防止コーティングを施してある。このレーザダイオード１は、十分な電流を注入することにより、外部の光学素子がなくても単独でレーザ光を発生することができる。レーザダイオード１は、単独で動作させた場合、マルチ縦モードでレーザ動作し、その波長間隔はレーザダイオード１の共振器長によって決まる自由スペクトル領域の値である２８ｎｍとなる。

【0019】

レーザダイオード１の低反射コーティングが施してある側（端面１ｂ側）には、非球面レンズであるコリメートレンズ２が配置され、レーザダイオード１から出力されるレーザ光をコリメートする。コリメートされたレーザ光１０１の断面形状は楕円であり、その長軸と短軸の長さの比はおよそ２：１となる。

【0020】

レーザ光１０１は第１ビームスプリッタ４に４５度入射し、これを通過したレーザ光１０２は体積ホログラム格子３に入射する。体積ホログラム格子３は特殊なガラスに屈折率の周期的変化を１次元方向に与えたものであり、厚み約３ｍｍの中に約２万周期分の屈折率格子を含んでいる。そして体積ホログラム格子３は波長４０５ｎｍに反射率のピークをもち、その値（ピーク値）は約２０パーセントである。また、体積ホログラム格子３は、反射率がピーク値に対して半分になる波長幅が、製造業者の公称値で１００ｐｍ以下、実測した値で約３０ｐｍとなる非常に狭帯域な反射特性を有している。

【0021】

このような波長特性をもつ体積ホログラム格子３によって、レーザダイオード１の多数の発振しうる縦モードのうち、体積ホログラム格子３の反射帯に含まれる波長の縦モードを選択してレーザ光１０２を反射し、反射したレーザ光１０６をレーザダイオード１の活性領域に結合させることで単一縦モード動作を得ることができる。

【0022】

ここまでに説明してきた外部共振器を構成する光に直接係わる部品は、１つの金属構造体１０に組み込まれる。この金属構造体１０はペルチェ効果を利用して動作する電子冷却素子８によって温度制御される。また金属構造体１０にはサーミスタ９が埋め込まれてあり、このサーミスタ９によって金属構造体１０の温度をモニターしながら温度制御回路２６によって電子冷却素子８が駆動される。これにより、金属構造体１０の温度すなわち外部共振器の温度が基本的に温度設定回路２５で設定された設定温度Ｔ_Ｐに保たれる。

【0023】

体積ホログラム格子３で反射したレーザ光１０６のレーザパワーＰ_Ｂは、第１ビームスプリッタ４で反射したレーザ光１０７の光量を第１光検出器６によって測定することで間接的にモニターされる。第１光検出器６で生成された光電流（検出されたレーザパワーＰ_Ｂ）は、第１電流電圧変換回路２０によって電流電圧変換されるとともに適当な増幅率で増幅、あるいは減衰されて第１電圧Ｖ_１として出力され、差動増幅回路２４に送られる。

【0024】

ダイオードレーザモジュールの最終的な出力となるレーザ光１０４のレーザパワーは、体積ホログラム格子３を透過したレーザ光１０３の一部を第２ビームスプリッタ５で反射させ、反射したレーザ光１０５の光量を第２光検出器７によって測定することで間接的にモニターされる。なお、最終的な出力となるレーザ光１０４のレーザパワーは、体積ホログラム格子３を透過したレーザ光１０３のレーザパワーＰ_Ｔに対して第２ビームスプリッタ５の透過率に応じた一定の関係にあり、透過率を１に近づけることでその値がレーザ光１０３のレーザパワーＰ_Ｔと近似するため、以下では両レーザ光１０３、１０４のレーザパワーを同等に扱って説明する。第２光検出器７で生成された光電流（検出されたレーザ光１０４のレーザパワーＰ_Ｔ）は、第２電流電圧変換回路２１によって電流電圧変換されるとともに適当な増幅率で増幅、あるいは減衰されて第２電圧Ｖ_２として出力され、レーザダイオード駆動回路２３に送られる。

【0025】

レーザダイオード駆動回路２３は、第２電流電圧変換回路２１から出力された第２電圧Ｖ_２が、レーザパワー設定回路２２によって設定されたレーザパワーに対応する電圧（以下、設定電圧Ｖ_Ｐと称する）よりも低ければレーザダイオード１へ供給する電流を増加させ、逆に高ければ電流を減少させる動作を行う。この動作により、レーザ光１０４のレーザパワーＰ_Ｔは、レーザパワー設定回路２２で設定されたレーザパワーの値で一定になるように自動的に制御される。

【0026】

図２は、体積ホログラム格子３の透過率および反射率の波長に対する特性を示したものである。横軸をレーザ波長λとしているが、このレーザ波長λは体積ホログラム格子３の反射率が最大となる波長を０とした場合の相対波長Δλを表している。

【0027】

図３はレーザダイオード１に注入する電流を一定にして、金属構造体１０の温度を変化させた場合の、レーザ波長（相対波長Δλ）とレーザ光のレーザパワーＰとの関係を表したものである。実線で示す曲線は、体積ホログラム格子３を通過したレーザ光１０３のレーザパワーＰ_Ｔを表している。破線で示す曲線は、体積ホログラム格子３で反射したレーザ光１０６のレーザパワーＰ_Ｂを表している。温度を上昇させていくと動作点Ａ（動作波長）が波長の長い方へずれていき、曲線の右端に到達すると、曲線の左端の波長にモードホップする。さらに温度を上昇させると動作点Ａは波長の長い方にずれていき、もとの波長に戻る。さらに温度を上昇させても動作点Ａは同じ経路をたどり元に戻ることを、約２℃の温度周期で繰り返す。

【0028】

温度を一定にして、電流を徐々に増加させていく場合も、レーザ光１０３のレーザパワーＰ_Ｔとレーザ光１０６のレーザパワーＰ_Ｂは、それぞれ図３に実線および破線で記した曲線と類似した特性になる。動作点Ａは、電流増加に伴い波長が長い方にずれていき、曲線の右端に到達すると、モードホップが生じて曲線の左端の波長の位置へ移動する。さらに電流を増加させていくと元の波長に到達する。ただし電流が増加しているので、レーザパワーＰ_Ｔ、Ｐ_Ｂは同じ波長に戻るたびに増加する特性になる。波長掃引の電流周期は約２０ｍＡである。

【0029】

温度を上昇させる場合も、注入電流を増加させる場合も、注入電流に見合うレーザパワーＰが得られるのは、相対波長Δλがプラスとなる側のモードホップが起こる波長付近である。図３に示す特性の場合、一点鎖線で示す相対波長が＋９ｐｍ辺りを動作点Ａの最適値とするのが適当である。

【0030】

自動制御により、常にこの最適な状態を維持するような制御をするために必要な誤差信号Ｖ_ｅｒｒを得る方法について図４も参照しながら説明する。図１に示すように、第１光検出器６および第２光検出器７で間接的に検出されたレーザパワーＰ_Ｂ、Ｐ_Ｔは、それぞれ第１電流電圧変換回路２０、第２電流電圧変換回路２１で電流−電圧変換されるとともにそれぞれの回路で増幅率が調整されることで、前記の最適な動作点Ａにおいて互いに等しくなるように第１電圧Ｖ_１および第２電圧Ｖ_２が設定される。図４では、最適な動作点Ａにおける第１電圧Ｖ_１および第２電圧Ｖ_２を２０００ｍＶに設定した場合を示している。

【0031】

この状態から、順方向電流が一定のもとで、仮に手動で設定温度Ｔ_Ｐを変化させた場合、第１電圧Ｖ_１および第２電圧Ｖ_２は図４に破線および実線で示すような特性をもって変化し、差動増幅回路２４が前者から後者を減算して求めた値Ｖ_１−Ｖ_２（以下、誤差信号Ｖ_ｅｒｒとする）は図４中に太線で示した曲線のようになる。誤差信号Ｖ_ｅｒｒも温度変化に対して周期的な特性を示す。１周期の中には、誤差信号Ｖ_ｅｒｒが正の値になる図４中にIIで示す範囲（波長範囲、温度範囲、電流範囲）と、負の値になるＩとIIIで示す範囲（波長範囲、温度範囲、電流範囲）とが存在する。

【0032】

図１に示すように、差動増幅回路２４で算出された誤差信号Ｖ_ｅｒｒは、温度制御回路２６に入力する。温度制御回路２６には温度設定回路２５で設定された設定温度Ｔ_Ｐも入力している。温度制御回路２６が、入力した設定温度Ｔ_Ｐおよび誤差信号Ｖ_ｅｒｒに基づいて、後述する原理および具体的制御手順にしたがって電子冷却素子８を駆動することで、金属構造体１０の温度が自動制御される。

【0033】

図１の中のブロック図で示した回路によって温度制御をしている状態で、設定温度Ｔ_Ｐが最適温度からずれている場合を考える。図４に示すように、動作点ＡがIIの領域にある場合には、誤差信号Ｖ_ｅｒｒが正の値となり、このときに温度制御回路２６は電子冷却素子８を制御して金属構造体１０の温度を上昇させる。すると、レーザダイオード１の縦モードの動作点Ａは、長い波長側に移動することにより、短い波長の側から最適値に近づく。動作点ＡがIIIの領域にある場合には、誤差信号Ｖ_ｅｒｒが負の値となり、このときには温度制御回路２６は電子冷却素子８を制御して金属構造体１０の温度を下降させる。すると、レーザダイオード１の縦モードの動作点Ａは、短い波長側に移動することにより、長い波長の側から最適値に近づく。

【0034】

動作点ＡがＩの領域にある場合には、誤差信号Ｖ_ｅｒｒが負の値となり、温度制御回路２６は電子冷却素子８および金属構造体１０の温度を下降させる。すると、レーザダイオード１の縦モードの動作点Ａは短い波長側に移動するが、曲線の左端に達すると、曲線の右端の状態へモードホップし、あとは前述したIIIの領域の場合と同様に波長の長い側から最適値に到達する。

【0035】

このように、温度制御回路２６が、温度設定回路２５によって設定された設定温度Ｔ_Ｐに金属構造体１０の温度を保ちつつ、正の値の誤差信号Ｖ_ｅｒｒが入力した場合には金属構造体１０の温度を設定温度Ｔ_Ｐよりも上昇させ、負の値の誤差信号Ｖ_ｅｒｒが入力した場合には金属構造体１０の温度を設定温度Ｔ_Ｐよりも下降させることにより、体積ホログラム格子３を透過するレーザ光１０３のレーザパワーＰ_Ｔと一定の関係にある最終出力のレーザ光１０４のレーザパワーを、注入電流に対して単調増加する特性とすることができる。そのため、レーザパワーＰ_Ｔをモニターしながらその値が一定になるように注入電流を制御する自動パワー制御（ＡＰＣ）が、レーザパワー設定回路２２が設定する任意のレーザパワーＰにおいて可能になる。

【0036】

＜変形例＞
図５は第１実施形態の変形例に係る単一縦モードダイオードレーザモジュールを説明する図であり、電子回路は第１実施形態と全く同じであるのでこれについては省略して描いている。光学的な機能をもつ構成要素のうち、レーザダイオード１、コリメートレンズ２、体積ホログラム格子３、第２ビームスプリッタ５、第１光検出器６、第２光検出器７は上記実施形態で説明したものと全く同じである。異なる点は、第１ビームスプリッタ４を使用せずに、替わりに第１プリズム１１および第２プリズム１２で構成するアナモルフィックプリズム対１３を配置してある。

【0037】

レーザダイオード１からのレーザ光をコリメートレンズ２によってコリメートしたレーザ光１０１の断面形状は楕円であり、その長軸と短軸の長さの比はおよそ２：１となる。このレーザ光１０１を、アナモルフィックプリズム対１３によってレーザ光１０１の断面の長軸方向を約２分の１に縮小することによって、これを通過するレーザ光１０２の断面がほぼ円形になるものである。

【0038】

第１プリズム１１のレーザ光が通過する２つの面１１ａ、１１ｂには反射防止コーティングが施してある。第２プリズム１２のレーザ光が通過する２面のうち体積ホログラム格子３に近い側の面１２ｂには、レーザ光１０６を約１％だけ反射するための部分反射コーティングが施してある。また、もう一方の面１２ａには反射防止コーティングが施してある。第２プリズム１２に施した部分反射コーティングで反射したレーザ光１０７のレーザパワーＰ_Ｂは第１光検出器６によって検出され、体積ホログラム格子３で反射したレーザ光１０６のレーザパワーＰ_Ｔが間接的にモニターされる。

【0039】

アナモルフィックプリズム対１３を使用することにより、レーザ光の断面を円形にできるとともに、安定な単一縦モード動作をさせるための部品の１つである第１ビームスプリッタ４（図１）の役割をもたせることができる。

【0040】

≪第２実施形態≫
図６を使いながら第２実施形態について説明する。光学的な機能をもつ構成要素は、第１実施形態と全く同じである。また、第１電流電圧変換回路２０、第２電流電圧変換回路２１、レーザダイオード駆動回路２３、温度制御回路２６もまた、第１実施形態と全く同じである。異なる点は、レーザパワー設定回路２２、差動増幅回路２４および温度設定回路２５がないこと、そして、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）及びデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）の機能を併せ持つマイクロプロセッサ２７を有することである。

【0041】

設定電圧Ｖ_Ｐの元となるレーザパワーの設定値は、マイクロプロセッサ２７内部のメモリ上に持たせておくこともでき、また通信機能を利用して外部からこれを与えることもできる。マイクロプロセッサ２７は、この値をＤＡＣの機能を利用して設定電圧Ｖ_Ｐとして出力し、レーザダイオード駆動回路２３に伝える。レーザダイオード駆動回路２３は、第２電流電圧変換回路２１から出力される第２電圧Ｖ_２を入力させ、この第２電圧Ｖ_２がマイクロプロセッサ２７から入力される設定電圧Ｖ_Ｐよりも低ければレーザダイオード１へ供給する電流を増加させ、逆に高ければ電流を減少させる動作を行う。この動作により、レーザ光１０４のパワーは、レーザパワー設定回路２２で設定されたレーザパワーの値で一定になるように自動的に制御される。

【0042】

設定温度Ｔ_Ｐは、マイクロプロセッサ２７内部のメモリ上に持たせておくこともでき、また通信機能を利用して外部からこれを与えることもできる。マイクロプロセッサ２７はそのＡＤＣ機能を利用し、第１電流電圧変換回路２０から入力される第１電圧Ｖ_１と第２電流電圧変換回路２１から入力される第２電圧Ｖ_２とをデジタル信号に変換したうえで、誤差信号Ｖ_ｅｒｒ（＝Ｖ_１−Ｖ_２）の値を演算する。マイクロプロセッサ２７には常にＶ_１、Ｖ_２が入力しており、誤差信号Ｖ_ｅｒｒを監視する動作が常に行われる。温度制御回路２６は、マイクロプロセッサ２７から入力される誤差信号Ｖ_ｅｒｒの絶対値が所定の閾値よりも大きくなると、誤差信号Ｖ_ｅｒｒが正の値の場合には、金属構造体１０の温度を設定温度Ｔ_Ｐに対して誤差信号Ｖ_ｅｒｒの絶対値の大きさに応じて上昇させ、逆に誤差信号Ｖ_ｅｒｒが負の値の場合には、設定温度Ｔ_Ｐに対して誤差信号Ｖ_ｅｒｒの絶対値の大きさに応じて下降させるよう動作する。そして誤差信号Ｖ_ｅｒｒの絶対値が所定値以下の特定の範囲に入ると、金属構造体１０の温度を設定温度Ｔ_Ｐよりも上昇あるいは下降させる動作を止める。このような動作により、レーザダイオード１の縦モードの動作点Ａが最適値に保たれる。

【0043】

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１実施形態の変形例に示した光学的要素を第２実施形態に適用してもよい。また、第１実施形態の構成においても、第２実施形態で説明したように、金属構造体１０の温度を上昇あるいは下降させる動作の開始や終了に閾値を設定したり、誤差信号Ｖ_ｅｒｒの絶対値の大きさに応じて上昇あるいは下降の程度を変更したりしてもよい。また、上昇あるいは下降させる動作の開始時の閾値と終了時の閾値とを異なる値としてもよい。このほか、ダイオードレーザモジュールを構成する各部材や部位の具体的形状や配置、材料、特性など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜な変更を加えてもよい。加えて、上記実施形態に示した各要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0044】

レーザを応用する分析や計測などの分野で、中心波長の公差が小さいとともに単一縦モード動作をするダイオードレーザモジュールを、任意のレーザパワーＰ_Ｔに調整して使用できるようになる。

【符号の説明】

【0045】

１ レーザダイオード
２ コリメートレンズ
３ 体積ホログラム格子
４ 第１ビームスプリッタ（第１モニター手段）
５ 第２ビームスプリッタ（第２モニター手段）
６ 第１光検出器（第１モニター手段）
７ 第２光検出器（第２モニター手段）
８ 電子冷却素子（温度制御手段）
９ サーミスタ
１０ 金属構造体
１１ 第１プリズム
１２ 第２プリズム
１２ｂ 面（部分反射コーティングが施された面）
１３ アナモルフィックプリズム対
２６ 温度制御回路（温度制御手段）
Ｐ_Ｂ レーザパワー（体積ホログラム格子３により反射されたレーザ光１０６）
Ｐ_Ｔ レーザパワー（体積ホログラム格子３を透過したレーザ光１０３）
Ｔ_Ｐ 設定温度
Ｖ_１ 第１電圧（体積ホログラム格子３により反射されたレーザ光１０６）
Ｖ_２ 第２電圧（体積ホログラム格子３を透過したレーザ光１０３）
Ｖ_ｅｒｒ 誤差信号（減算値）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】