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技術 レーザ装置

出願人 株式会社島津製作所
発明者 齊川次郎東條公資井戸豊
出願日 2010年10月25日 (10年3ヶ月経過) 出願番号 2010-238429
公開日 2012年5月17日 (8年9ヶ月経過) 公開番号 2012-094580
状態 未査定
技術分野 発光ダイオード LED素子(パッケージ以外) LED素子のパッケージ 半導体レーザ
主要キーワード 固体グリーンレーザ グリーンレーザ光 読み出し効率 非線形波長変換 グレーディング 傾斜型 ホログラム情報 ブロード化
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この項目の情報は公開日時点(2012年5月17日)のものです。
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図面 (4)

課題

光学系の複雑化を抑制しつつ、記録媒体からのホログラム情報読み出し効率の高いレーザ装置を提供する。

解決手段

広帯域化した基本波光L1を出射する光源10と、基本波光L1が入射され、単一周波数に固定された基本波光L1を波長変換して得られる第2高調波、又は広帯域化したままの基本波光L1のいずれかを選択的に出力する出力装置20とを備える。

概要

背景

ホログラフィ干渉計ホログラフィック光記録装置では、記録媒体への記録用及び読み出し用として、それぞれ波長の異なる光を出射する2台の光源を用意する必要がある。記録用光源には、記録媒体の感度特性により可視域単一周波数コヒーレント光源として固体グリーンレーザが主に使用される。このとき、読み出し用に単一周波数のコヒーレント光源を使用すると、記録に用いられた光源とは波長が異なるために回折条件が合わず、記録媒体に記録された情報をすべて取り出しきれない。つまり、記録媒体からの情報の読み出し効率が低い。

このため、周波数的ブロード化した光、即ち広帯域化した光を出射するスーパールミネセントダイオードSLD)を、読み出し用光源として使用することが提案されている(例えば非特許文献1参照。)。

概要

光学系の複雑化を抑制しつつ、記録媒体からのホログラム情報の読み出し効率の高いレーザ装置を提供する。広帯域化した基本波光L1を出射する光源10と、基本波光L1が入射され、単一周波数に固定された基本波光L1を波長変換して得られる第2高調波、又は広帯域化したままの基本波光L1のいずれかを選択的に出力する出力装置20とを備える。

目的

本発明は、光学系の複雑化を抑制しつつ、記録媒体からのホログラム情報の読み出し効率の高いレーザ装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

広帯域化した基本波光出射する光源と、前記基本波光が入射され、単一周波数に固定された前記基本波光を波長変換して得られる第2高調波、又は広帯域化したままの前記基本波光のいずれかを選択的に出力する出力装置とを備えることを特徴とするレーザ装置

請求項2

前記出力装置が、前記基本波光を集光する集光レンズと、前記集光レンズから出力される前記基本波光が入射し、前記基本波光の集光位置が内部の所定の位置に一致した場合に、前記基本波光を単一周波数に固定する波長選択素子と、周波数が固定された前記基本波光の前記第2高調波を生成する波長変換素子と、前記波長選択素子を前記基本波光の光軸方向に移動させる位置制御装置とを備え、前記位置制御装置による前記波長選択素子の移動によって前記第2高調波及び広帯域化したままの前記基本波光のいずれかを選択的に出力することを特徴とする請求項1に記載のレーザ装置。

請求項3

前記位置制御装置が、前記出力装置から出力される出力光モニタして、前記出力光が前記第2高調波であるように前記波長選択素子を移動させることを特徴とする請求項2に記載のレーザ装置。

請求項4

前記出力装置が、前記基本波光の偏光方向を設定する偏光方向設定素子と、前記偏光方向設定素子により設定された前記基本波光の偏光方向が所定の方向である場合には前記基本波光を透過させ、他の方向である場合には前記基本波光を反射する偏光ビームスプリッターと、前記偏光ビームスプリッターを透過した前記基本波光を単一周波数に固定する波長選択素子と、周波数が固定された前記基本波光の前記第2高調波を生成する波長変換素子とを備えることを特徴とする請求項1に記載のレーザ装置。

請求項5

前記基本波光が、波長が互いに異なる赤外領域の波長の光を複数含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のレーザ装置。

技術分野

0001

本発明は、ホログラムの記録や読み出しなどに使用されるレーザ光を出力するレーザ装置に関する。

背景技術

0002

ホログラフィ干渉計ホログラフィック光記録装置では、記録媒体への記録用及び読み出し用として、それぞれ波長の異なる光を出射する2台の光源を用意する必要がある。記録用光源には、記録媒体の感度特性により可視域単一周波数コヒーレント光源として固体グリーンレーザが主に使用される。このとき、読み出し用に単一周波数のコヒーレント光源を使用すると、記録に用いられた光源とは波長が異なるために回折条件が合わず、記録媒体に記録された情報をすべて取り出しきれない。つまり、記録媒体からの情報の読み出し効率が低い。

0003

このため、周波数的ブロード化した光、即ち広帯域化した光を出射するスーパールミネセントダイオードSLD)を、読み出し用光源として使用することが提案されている(例えば非特許文献1参照。)。

先行技術

0004

リュウシ・フジムラ(Ryushi Fujimura)、他、「体積ホログラフィックメモリのための多色再構成(Polychromatic reconstruction for volume holographic memory)」、オプティクスレターズ、第32巻、13号 (OPTICS.LETTERSvol.32, No.13) 、2007年7月1日、p.1860−1862

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、読み出し用光源にSLD光源を使用したとしても、可視域の単一周波数を有する記録用グリーンレーザ光源と読み出し用SLD光源とが必要である。このため、レーザ装置の光学系が複雑化するという問題があった。

0006

上記問題点に鑑み、本発明は、光学系の複雑化を抑制しつつ、記録媒体からのホログラム情報の読み出し効率の高いレーザ装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の一態様によれば、(イ)広帯域化した基本波光を出射する光源と、(ロ)基本波光が入射され、単一周波数に固定された基本波光を波長変換して得られる第2高調波、又は広帯域化したままの基本波光のいずれかを選択的に出力する出力装置とを備えるレーザ装置が提供される。

発明の効果

0008

本発明によれば、光学系の複雑化を抑制しつつ、記録媒体からのホログラム情報の読み出し効率の高いレーザ装置を提供できる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の第1の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。
本発明の第1の実施形態の変形例に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。
本発明の第2の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。

実施例

0010

図面を参照して、本発明の第1及び第2の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す第1及び第2の実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

0011

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るレーザ装置1は、図1に示すように、広帯域化した基本波光L1を出射する光源10と、基本波光L1が入射され、単一周波数に固定された基本波光L1を波長変換して得られる第2高調波、又は広帯域化したままの基本波光L1のいずれかを選択的に出力する出力装置20とを備える。

0012

光源10は、一定の範囲に含まれる複数の波長の光を同時に出射する光源であり、周波数的にインコヒーレント化した光を出射する。光源10には、例えばスーパールミネセントダイオード(SLD)や傾斜型ストライプ構造を有する半導体レーザなどが採用可能である。基本波光L1は、例えば記録媒体に記録されたホログラム情報の読み出しに使用されるブロード化した光である。赤外領域の波長の光を記録媒体からの情報の読み出しに使用する場合には、光源10は、例えば980nm〜1100nmの範囲に含まれる波長の異なる複数の光を含む基本波光L1を出射する。

0013

図1に示した出力装置20は、基本波光L1を集光する集光レンズ211と、集光レンズ211から放射された基本波光L1が入射する波長選択素子212と、波長選択素子212から放射された基本波光L1が入射する波長変換素子214と、波長選択素子212を基本波光L1の光軸方向に移動させる位置制御装置215を有する。位置制御装置215による波長選択素子212の移動によって、第2高調波及び広帯域化したままの基本波光L1のいずれかが出力装置20から選択的に出力される。なお、レンズ213は、波長選択素子212から放射された基本波光L1を波長変換素子214に入射させるためのレンズである。

0014

波長選択素子212は、入射された基本波光L1の集光位置が内部の所定の位置と一致した場合に、広帯域化した基本波光L1を単一周波数に固定して外部に放射する。波長選択素子212には、特定の波長の光のみを反射する体積型ホログラフィックグレーディング素子(VHG)などが採用可能である。

0015

具体的には、位置制御装置215が基本波光L1の光軸方向に沿って波長選択素子212を移動させることにより、波長選択素子212内部の所定の位置と基本波光L1の集光位置とを一致させる。これにより、出力装置20内を伝搬する基本波光L1は単一周波数に固定される。例えば、980nm〜1100nmの波長の光を含む基本波光L1を波長1064nmに固定する波長選択素子212を用意する。なお、波長選択素子212内部の所定の位置と基本波光L1の集光位置とが一致しない場合には、波長選択素子212から広帯域化したままの基本波光L1が出力される。

0016

波長変換素子214は、周波数が固定された基本波光L1の第2高調波を生成する。生成された第2高調波は、波長変換素子214から出力装置20の外部に出力光L2として出力される。例えば、波長1064nmに固定された基本波光L1が入射した場合に、波長532nmの第2高調波を生成する波長変換素子214を用意する。波長変換素子214は、例えば周期分極反転素子である。

0017

一方、広帯域化した基本波光L1が波長変換素子214に入射した場合、波長変換素子214は基本波光L1の第2高調波を生成することなく、広帯域化したままの基本波光L1が、波長変換素子214から出力装置20の外部に出力光L2として出力される。

0018

したがって、図1に示したレーザ装置1によれば、波長選択素子212の位置を基本波光L1の光軸方向に沿って移動させることにより、広帯域化した光と、基本波光L1を波長変換して得られる第2高調波のいずれかを、出力光L2として出力できる。つまり、波長選択素子212内部の所定の位置と基本波光L1の集光位置とを一致させることによって、レーザ装置1は単一周波数の出力光L2を出力する。一方、波長選択素子212内部の所定の位置と基本波光L1の集光位置とが一致しない場合には、レーザ装置1は広帯域化した出力光L2を出力する。

0019

例えば、可視域の単一周波数の光を出力する記録用光源としてレーザ装置1を使用する場合には、位置制御装置215が基本波光L1の光軸方向に沿って波長選択素子212を移動させて、波長選択素子212内部の所定の位置と基本波光L1の集光位置とを一致させる。このとき、上記に説明したように、例えば基本波光L1が赤外領域の980nm〜1100nmの波長の光を含む場合に、レーザ装置1は波長532nmの緑色光を出力光L2として出力できる。

0020

一方、広帯域化した光を出力する読み出し用光源としてレーザ装置1を使用する場合には、波長選択素子212内部の所定の位置と基本波光L1の集光位置とを一致させなければよい。具体的には、位置制御装置215によって、基本波光L1が単一周波数に固定されて放射される位置から、基本波光L1の光軸方向に沿って波長選択素子212を数mm程度移動させる。このとき、レーザ装置1は、例えば980nm〜1100nmの波長の光を含む広帯域化した基本波光L1を出力光L2として出力する。

0021

上記のように、図1に示したレーザ装置1は、可視域の単一周波数の出力光L2、及び広帯域化した赤外領域の波長を有する出力光L2のいずれかを選択的に出力できる。

0022

以上に説明したように、第1の実施形態に係るレーザ装置1によれば、基本波光L1の光軸方向に沿って波長選択素子212の位置を移動させることにより、単一周波数の光と広帯域化した光のいずれかを選択的に出力できる。その結果、光学系の複雑化を抑制しつつ、記録媒体からのホログラム情報の読み出し効率が高く、小型化が可能なレーザ装置1を実現することができる。

0023

図2に、図1に示したレーザ装置1の変形例を示す。図2に示したレーザ装置1の位置制御装置215は、出力装置20から出力される出力光L2をモニタして、例えば出力光L2が単一周波数の第2高調波であるように波長選択素子212の位置を変化させる。つまり、図2に示したレーザ装置1は、波長選択素子212内部の所定の位置と基本波光L1の集光位置とが一致するように、波長選択素子212の位置を自動で調整できる。

0024

また、図2に示したレーザ装置1によれば、リアルタイムで出力光L2をモニタすることにより、例えば外的要因などによって波長選択素子212内部の所定の位置と基本波光L1の集光位置とが一致しなくなった場合などに、出力光L2の変化に応じて、出力光L2が単一周波数の光であるように波長選択素子212の位置を自動で調整できる。

0025

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係るレーザ装置1は、図3に示すように、出力装置20が、基本波光L1の偏光方向を設定する偏光方向設定素子222と、偏光方向設定素子222を通過した基本波光L1が入射する偏光ビームスプリッター223と、偏光ビームスプリッター223を透過した基本波光L1を単一周波数に固定する波長選択素子224と、波長選択素子224によって周波数が固定された基本波光L1の第2高調波を生成する波長変換素子227とを備える。

0026

偏光方向設定素子222は、例えばλ/2波長板である。λ/2波長板を基本波光L1の光軸方向を中心軸として回転させることにより、基本波光L1の偏光方向を所望の方向に変更することができる。

0027

偏光ビームスプリッター223は、偏光方向設定素子222により設定された基本波光L1の偏光方向が所定の方向である場合には基本波光L1を透過させ、他の方向である場合には基本波光L1を反射する。

0028

図3に示した出力装置20の内部では、偏光方向設定素子222を通過した基本波光L1の偏光方向に依存して、基本波光L1が通過する光路が異なる。

0029

基本波光L1が偏光ビームスプリッター223で反射された場合には、基本波光L1は、第1のレンズ221、偏光方向設定素子222、偏光ビームスプリッター223、及び偏光ビームスプリッター228を有する第1の光路R1を通過する。第1のレンズ221は、光源10から出射された基本波光L1を偏光方向設定素子222に入射させるためのレンズである。第1のレンズ221は、基本波光L1をコリメート又は集光する。また、偏光ビームスプリッター228は偏光ビームスプリッター223と同様の特性を有する。このため、基本波光L1は、偏光ビームスプリッター228で反射される。したがって、基本波光L1が第1の光路R1を通過する場合には、広帯域化した基本波光L1が、出力光L2として出力装置20から出力される。

0030

一方、基本波光L1が偏光ビームスプリッター223を透過する場合には、基本波光L1は、第1のレンズ221、偏光方向設定素子222、偏光ビームスプリッター223、波長選択素子224、反射板225、第2のレンズ226、波長変換素子227、及び偏光ビームスプリッター228を有する第2の光路R2を通過する。基本波光L1が第2の光路R2を通過する場合には、以下のように、単一周波数に固定された基本波光L1を波長変換して得られる第2高調波が、出力光L2として出力装置20から出力される。

0031

即ち、偏光ビームスプリッター223を透過した基本波光L1は、波長選択素子224によって単一周波数に固定して放射される。波長選択素子224には、例えば体積型ホログラフィックグレーディング素子(VHG)が採用可能である。周波数が固定された基本波光L1は、反射板225で反射されて進行方向が変化し、波長変換素子227に入射する。第2のレンズ226は、波長変換素子227に基本波光L1を入射するためのレンズである。波長変換素子227は、入射された基本波光L1の第2高調波を生成する。波長変換素子227は、例えば非線形波長変換素子である。

0032

波長変換素子227によって生成された基本波光L1の第2高調波は、偏光ビームスプリッター228に入射する。基本波光L1の第2高調波の偏光方向は基本波光L1と同じであるため、第2高調波は偏光ビームスプリッター228を透過して、出力光L2として出力装置20から出力される。

0033

以上に説明したように、図3に示したレーザ装置1では、基本波光L1を出力装置20内の第1の光路R1と第2の光路R2のいずれかを通過させることにより、単一周波数の光と広帯域化した光のいずれかが選択的に出力される。基本波光L1が第1の光路R1と第2の光路R2のいずれを通過するかは、偏光方向設定素子222によって基本波光L1の偏光方向をどの方向に設定するかにより決定できる。例えば、偏光方向設定素子222として使用するλ/2波長板を、基本波光L1の光軸方向を中心軸として回転させることにより、基本波光L1が第1の光路R1と第2の光路R2のいずれを通過するかが決定される。

0034

つまり、レーザ装置1から広帯域化した光を出力させる場合には、基本波光L1が偏光ビームスプリッター223で反射されて第1の光路R1を通過するように、偏光方向設定素子222によって基本波光L1の偏光方向を設定する。一方、レーザ装置1から単一周波数の第2高調波を出力させる場合には、基本波光L1が偏光ビームスプリッター223を透過して第2の光路R2を通過するように、偏光方向設定素子222によって基本波光L1の偏光方向を設定する。

0035

例えば、980nm〜1100nmの波長の光を含む基本波光L1を波長1064nmに固定する波長選択素子212、及び波長1064nmの基本波光L1を波長532nmの第2高調波に変換する波長変換素子214を出力装置20内部に配置する。基本波光L1が第2の光路R2を通過する場合、波長選択素子212によって波長1064nmに固定された基本波光L1が波長変換素子214に入射する。そして、波長変換素子214によって波長532nmの第2高調波が生成される。その結果、波長変換素子214によって生成された波長532nmの単一周波数の緑色光が出力装置20から出力される。

0036

上記のように、図3に示したレーザ装置1は、可視域の単一周波数の出力光L2、及び広帯域化した赤外領域の波長を有する出力光L2のいずれかを選択的に出力できる。

0037

なお、図3に示した例では、反射板225及び偏光ビームスプリッター228を配置することにより、レーザ装置1から単一周波数の光を出力させる場合と広帯域化した光を出力させる場合とで、出力光L2の光軸を一致させることができる。

0038

以上に説明したように、第2の実施形態に係るレーザ装置1によれば、出力装置20内部における基本波光L1の光路を切り替えることにより、単一周波数の光と広帯域化した光のいずれかを選択的に出力できる。その結果、光学系の複雑化を抑制しつつ、記録媒体からのホログラム情報の読み出し効率が高く、小型化が可能なレーザ装置1を実現することができる。

0039

上記のように、本発明は第1及び第2の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

0040

1…レーザ装置
10…光源
20…出力装置
211…集光レンズ
212…波長選択素子
213…レンズ
214…波長変換素子
215…位置制御装置
221…第1のレンズ
222…偏光方向設定素子
223、228…偏光ビームスプリッター
224…波長選択素子
225…反射板
226…第2のレンズ
227…波長変換素子

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