JPH06196794A - 波長安定化光源装置の光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビ−ムスプリッタにより他方の光路に導かれ
た入射光束を同方向に正確に反射させて再びビ−ムスプ
リッタに戻すと共に、その入射光束が反射されてビ−ム
スプリッタに戻るまでの間に、その入射光束を所定の光
路長差を有する２光束に分割する光学系を提供するこ
と。 【構成】 本発明に係わる光学系は、光源部１から発射
された可干渉光を２つの光路に分けるビ−ムスプリッタ
３１により分けられた一方の光路に配置され光軸方向に
移動可能な第１レトロリフレクター５、３５、ビ−ムス
プリッタ３１により分けられた他方の光路に配置された
第２レトロリフレクター５０と平行平面板５１とから構
成され、他方の光路に導かれて第２レトロリフレクター
５０に入射する可干渉光を第２レトロリフレクター５０
で反射させることによりビ−ムスプリッタ３１に戻すま
での間に、平行平面板５１を経由する光束と平行平面板
５１を経由しない光束との２光束に分割して２光束の間
に所定の光路長差を与える光学部材を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レ−ザ光源等の
可干渉光を発する光源の発振波長の安定化を図ることが
できる波長安定化光源装置の光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体レーザは可干渉性光源と
して各種の分野で広く用いられている。しかし、半導体
レ−ザの発振波長は、温度の変動と注入電流の変動に対
して非常に敏感であるので、これらの変動を極力押さえ
る必要がある。そこで、従来から、半導体レ−ザに、ペ
ルチエ素子のような電子加熱冷却素子と、半導体レ−ザ
自体の温度を測定するサ−ミスタのような温度検出素子
とを設け、サ−ミスタの出力信号に従って、半導体レ−
ザの温度が一定になるようにペルチエ素子を駆動するこ
とが行われている。また、より高精度な安定化方法で
は、エタロン板、原子・分子吸収線などの波長基準を備
えて、そこからの誤差信号を半導体レ−ザの温度と注入
電流とに帰還させ、発振波長を安定化させる外部フィ−
ドバック方式が採られている。しかしながら、上記のよ
うな波長基準は高価であり、かつ、大型なものが多く、
非常に大掛かりなシステムとなって、さらに、安定化の
精度は、誤差信号検出時の検出特性の帯域幅とそのピ−
ク値の検出精度とに依存している。

【０００３】そこで、出願人は、先に、特願平４−１５
１１３３号（発明の名称；波長安定化電源装置）を出願
した。図１はその出願の明細書の光学系を示し、図２は
そのフィ−ドバック回路を示し、図３はそのフィ−ドバ
ック回路の波形図を示している。図１において、１は光
源部である。光源部１は、半導体レ−ザ１１、サ−ミス
タ１２、ペルチエ素子１３、放熱板１４からなる。光源
部１から連続して出射された可干渉光Ｐはコリメ−トレ
ンズ３でコリメ−トされ、アイソレ−タ３３を通り、可
干渉光Ｐの一部の光束Ｐ１がビ−ムスプリッタ３０によ
り反射される。可干渉光Ｐの他の部分はビ−ムスプリッ
タ３０を透過し、出力光Ｐ２となる。光束Ｐ１はビ−ム
スプリッタ３１により反射光束Ｐ３と透過光束Ｐ４とに
分割され、ビ−ムスプリッタ３１は光源部１から発射さ
れた可干渉光Ｐを２つの光路に分ける役割を果たす。反
射光束Ｐ３は集光レンズ５を経てスキャニングミラ−３
５に導かれる。スキャニングミラ−３５は集光レンズ５
の焦点位置に置かれて第１レトロリフレクターを形成し
ている。反射光束Ｐ３はそのスキャニングミラ−３５に
より反射され、同一光路内で集光レンズ５の光軸に関し
て点対称の位置を通って再びビ−ムスプリッタ３１に戻
り、このビ−ムスプリッタ３１を透過して集光レンズ６
に導かれる。一方、透過光束Ｐ４は固定の段差ミラ−３
４の第１反射面Ａと第２反射面Ｂとで反射され、同一光
路を通ってビ−ムスプリッタ３１に戻る。第１反射面Ａ
と第２反射面Ｂとは段差量Ｌを有する。透過光束Ｐ４は
ビ−ムスプリッタ３１を透過して段差ミラ−３４に導か
れて反射されて再びビ−ムスプリッタ３１に戻って来る
間に、段差量Ｌの２倍に相当する光路長差を有する２つ
の光束に分割される。

【０００４】段差ミラ−３４により反射されてビ−ムス
プリッタ３１に戻ってきた光束はこのビ−ムスプリッタ
３１により反射されて、スキャニングミラ−３５により
反射されてビ−ムスプリッタ３１を透過する光束と干渉
する。段差ミラ−３４の第１反射面Ａで反射された光束
とスキャニングミラ−３５により反射された光束とに基
づく干渉光束はプリズム７により反射されて検出器４１
に導かれ、段差ミラ−３４の第２反射面Ｂで反射された
光束とスキャニングミラ−３５により反射された光束と
に基づく干渉光束はプリズム７により反射されて検出器
４２に導かれ、それぞれ、検出器４１、４２で検出され
る。

【０００５】なお、スキャニングミラ−３５は、例え
ば、ＰＺＴ等の圧電素子３６に取り付けられて、発振器
３８、パルス信号発生器３９、ＰＺＴドライバ３７から
のランプ波Ｗで、半導体レ−ザ１１の発振波長の数波長
分だけ、図１の矢印方向に掃引きされる。

【０００６】今、ビ−ムスプリッタ３１からスキャニン
グミラ−３５までの光路長ｄ２と段差ミラ−３４の第１
反射面Ａまでの光路長ｄ１とがほぼ等しいとすると、検
出器４１からの第１干渉信号は光路長差が０付近のフリ
ンジスキャン信号であり、検出器４２からの第２干渉信
号は光路長差が２Ｌ付近のフリンジスキャン信号であ
る。この第１干渉信号と第２干渉信号とを用いて半導体
レ−ザ１１の波長安定化を行う。これらの第１干渉信
号、第２干渉信号は、位相比較器１００で位相比較さ
れ、この第１干渉信号の位相と第２干渉信号の位相とが
完全に一致するように光源駆動回路１０を介して光源部
１に指令がフィ−ドバックされる。

【０００７】すなわち、図２示す検出器４１、４２から
ＡＣ成分のみを取り出した信号は、それぞれ、図３に示
す第１干渉信号ａ、第２干渉信号ｂとなる。既述のよう
に、第１干渉信号ａは光路長差が０付近のフリンジスキ
ャン信号、第２干渉信号ｂは光路長差が２Ｌ付近のフリ
ンジスキャン信号である。これらの第１干渉信号ａ、第
２干渉信号ｂの位相差を完全に一致させるには、半導体
レ−ザ１１の温度、注入電流を変化させることにより発
振波長λを変更すれば良く、検出器４１からの第１干渉
信号ａは図２のコンパレ−タ６０に入力され、コンパレ
−タ６０は第１干渉信号ａに基づき位相の反転した２つ
の矩形信号ｃ、ｄをつくる。検出器４２からの第２干渉
信号ｂは、サンプルホ−ルド６１、６２において矩形信
号ｃ、ｄの立ち上がりのタイミングでサンプルホ−ルド
され、そのサンプルホ−ルドされた出力信号は、それぞ
れｅ、ｆとなる。そして、この出力信号ｅ、ｆのホ−ル
ド部分をサンプルホ−ルド６３、６４により取り出し、
ロ−パスフィルタ６５、６６を通すと、出力ｇ、ｈが得
られる。出力ｇ、ｈは差動アンプ７０により差動増幅さ
れ、差動アンプ７０の出力が信号ａ、ｂの位相差に対応
するフィ−ドバック信号となる。このフィ−ドバック信
号を温度若しくは注入電流にフィ−ドバックさせれば、
発振波長を安定化させることができる。

【０００８】この図２は、温度と注入電流の両方にフィ
−ドバックする場合を示しており、ここでは、差動アン
プ７０の出力を、時定数及び増幅度の異なる２つのロ−
パスフィルタ８１、８２に通して得たものを、第１干渉
信号ａ、ｂの位相差に対応したフィ−ドバック信号とす
る。ロ−パスフィルタ８１の出力は、温度制御回路１０
ａを介して光源部１にフィ−ドバックされ、ロ−パスフ
ィルタ８２の出力は電流制御回路１０ｂ、駆動回路１０
ｃを介して光源部１にフィ−ドバックされる。このう
ち、温度制御の方は、応答が遅いため時定数を長くして
あり、かつ、波長変化率が大きいため、粗調整として用
いられる。電流制御の方は応答が速いため、時定数を短
くしてあり、かつ、波長変化率が小さいため、微調整に
用いられる。

【０００９】第１干渉信号ａは数式１で表され、第２干
渉信号は数式２で表される。

【００１０】

【数１】

【数２】 ここで、α（ｔ）はスキャニングミラ−３５の移動量
（図１の矢印方向）を示している。この第１干渉信号
ａ、第２干渉信号ｂの位相を一致させるには、２Ｌ／λ
＝ｎ（ｎは整数）となる必要があり、発振波長λはλ＝
２Ｌ／ｎに固定される。ただし、ｎの値を間違うと別の
波長に設定されるので、半導体レ−ザ１１の温度は、あ
る設定温度（モ−ドホップが近傍にない温度）を基準
に、常にある温度範囲内で制御する必要がある。その温
度制御範囲は、半導体レ−ザ１１の発振波長の依存性と
段差量Ｌで決まり、長期の安定性は、例えば、段差ミラ
−３４を温度制御して段差量Ｌの変動を抑えることによ
り良くすることができる。

【００１１】以上の手法により、検出器４１、４２から
得られる第１干渉信号ａ、第２干渉信号ｂの位相を合わ
せることができ、半導体レ−ザ１１の発振波長λは、λ
＝２Ｌ／ｎにロックされることになる。なお、この方法
によれば、スキャニングミラ−３５は単に干渉縞を走査
すればよく、その動きの影響も、図１に示しているよう
に、スキャニングミラ−３５の前に適当な長さの焦点距
離を有する集光レンズ５を用いることにより除去でき
る。

【００１２】このように２光束干渉計において、光路長
差の異なる２つの第１干渉信号ａ、第２干渉信号ｂの位
相を合わせることにより、半導体レ−ザ１１の発振波長
を安定化させることができる。さらに、ＡＰＣ（オ−ト
パワ−コントロ−ル）回路と組み合わせることにより、
波長・出力安定化半導体レ−ザ光源を実現することがで
きる。なお、図１には１つの半導体レ−ザ１１を連続発
振駆動（ＤＣ）点灯させる場合を示しているが、これに
限るものではない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この波長安
定化光源装置の光学系では、ビ−ムスプリッタ３１によ
り他方の光路に導かれた入射光束（透過光束Ｐ４）を反
射させてその反射光束を再びビ−ムスプリッタ３１に戻
すまでの間に、段差量Ｌの２倍に相当する光路長差を有
する２つの光束に分割する役割を果たす光学部材として
の段差ミラ−３４を製作するに際し、その第１反射面Ａ
と第２反射面Ｂとの平行を正確に出し、かつ、段差量Ｌ
を所望の値に固定するのに多大の労力を要する。更に、
段差ミラ−３４の設置方向を調節してその入射方向と同
じ方向に反射させることが極めて困難であるという問題
点を有している。

【００１４】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは、ビ−ムスプリッタ３１
により他方の光路に導かれた入射光束を入射光束の方向
と同方向に正確に反射させて反射光束を再びビ−ムスプ
リッタ３１に向けて戻すことができると共に、その他方
の光路に導かれた入射光束が反射されて反射光束として
ビ−ムスプリッタ３１に戻るまでの間に、そのビ−ムス
プリッタ３１により他方の光路に導かれた入射光束を所
定の光路長差が与えられた２つの光束に正確に分割でき
るようにした調整容易なかつ製作容易な波長安定化光源
装置の光学系を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる波長安定
化光源装置の光学系は、光源部１から発射された可干渉
光を２つの光路に分けるビ−ムスプリッタ３１と、ビ−
ムスプリッタ３１により分けられた一方の光路に配置さ
れ、その光軸方向に移動可能な第１レトロリフレクター
５、３５と、ビ−ムスプリッタ３１により分けられた他
方の光路に配置された第２レトロリフレクター５０と平
行平面板５１とから構成され、他方の光路に導かれて第
２レトロリフレクター５０に入射する可干渉光を第２レ
トロリフレクター５０で反射させることによりビ−ムス
プリッタ３１に戻すまでの間に、平行平面板５１を経由
する光束と平行平面板５１を経由しない光束との２光束
に分割して２光束の間に所定の光路長差を与える光学部
材と、第１レトロリフレクター５、３５からビ−ムスプ
リッタ３１に戻ってきた可干渉光と第２レトロリフレク
ター５０に導かれて平行平面板５１を経由してビ−ムス
プリッタ３１に戻ってきた光束との干渉による第１干渉
信号を受光する第１受光部４１と、第１レトロリフレク
ター５、３５からビ−ムスプリッタ３１に戻ってきた可
干渉光とコ−ナキュ−ブ５０に導かれて平行平面板５１
を経由しないでビ−ムスプリッタ３１に戻ってきた光束
との干渉による第２干渉信号を受光する第２受光部４２
とを備えている。

【００１６】

【作 用】本発明に係わる波長安定化光源装置の光学系
によれば、ビ−ムスプリッタ３１により分けられて他方
の光路に導かれた入射光束は第２レトロリフレクター５
０で反射されて、入射光束と同方向の反射光束としてビ
−ムスプリッタ３１に再び戻る。その際、反射光束は第
２レトロリフレクター５０の頂点を基準にして入射光束
の入射位置に対して点対称の出射位置から出射される。
また、ビ−ムスプリッタ３１により分けられて他方の光
路に導かれた入射光束は、第２レトロリフレクター５０
で反射されて反射光束としてビ−ムスプリッタ３１に戻
るまでの間に、平行平面板５１を経由する光束と平行平
面板５１を経由しない光束との２光束に分割されて、こ
の２つの光束の間に所定の光路長差が与えられる。そし
て、第１受光部は第１レトロリフレクター５、３５を経
由してビ−ムスプリッタ３１に戻ってきた可干渉光束と
第２レトロリフレクター５０に導かれてかつ平行平面板
５１を経由してビ−ムスプリッタ３１に戻ってきた可干
渉光束との干渉による第１干渉信号を受光する。第２受
光部は第１レトロリフレクター５、３５を経由してビ−
ムスプリッタ３１に戻ってきた可干渉光束と第２レトロ
リフレクター５０に導かれてかつ平行平面板５１を経由
せずに戻ってきた可干渉光束との干渉による第２干渉信
号を受光する。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明に係わる波長安定化光源装置
の光学系の実施例を図４ないし図７を参照しつつ説明す
る。

【００１８】図４において、先行技術と同一構成要素に
ついては、同一符号を付してその詳細な説明は省略し、
異なる点についてのみ説明する。

【００１９】光源部１から射出された可干渉光Ｐは、コ
リメートレンズ３でコリメートされ、可干渉光Ｐの一部
の光束Ｐ１がビームスプリッタ３０によって反射され
る。ここで、後述するように、レトロリフレクターによ
り入射光束と射出光束とが光軸に対して点対象にずれる
ため、従来のようにアイソレータを組み込む必要はな
い。光束Ｐ１はビームスプリッタ３１により第１レトロ
リフレクタに相当し、集光レンズ５及びスキャニングミ
ラー３５からなるキャッツアイ光学系に向かう光束Ｐ３
と、第２レトロリフレクタに相当するコーナキューブ５
０に向かう光束Ｐ４とに分離される。

【００２０】光束Ｐ３は、集光レンズ５を経てスキャニ
ングミラー３５に集光し、その反射光束Ｐ３´は集光レ
ンズ５でコリメートされ、ビームスプリッタ３１を透過
して集光レンズ６に向かう。ここで、集光レンズ５とス
キャニングミラー３５は、入射光束Ｐ３の入射位置に対
し、集光レンズ５の光軸に関し点対象の位置から反射光
束Ｐ３´として射出されるように光軸からずらして配置
される。

【００２１】更に、ビ−ムスプリッタ３１により他方の
光路に導かれた入射光束（透過光Ｐ４）を反射させてそ
の反射光束を再びビ−ムスプリッタ３１に戻すまでの間
に、そのビ−ムスプリッタ３１により他方の光路に導か
れた入射光束を所定の光路長差が与えられた２つの光束
に分割する光学部材としての段差ミラ−３４をビ−ムス
プリッタ３１の他方の光路に設ける代わりに、ビ−ムス
プリッタ３１により分けられた他方の光路に、コ−ナ−
キュ−ブ５０と平行平面板５１とからなる光学部材を配
置し、この光学部材により、他方の光路に導かれてコ−
ナ−キュ−ブ５０に入射する入射光束（透過光Ｐ４）を
コ−ナ−キュ−ブ５０の各反射面で反射させることによ
りビ−ムスプリッタ３１に戻すまでの間に、平行平面板
５１を経由する光束と平行平面板５１を経由しない光束
との２光束に分割して２光束の間に所定の光路長差を与
えることにしたものである。図５（ａ）はそのコ−ナ−
キュ−ブ５０の形状を示しており、１つの入射面５０ａ
と３つの反射面５０ｂ、５０ｃ、５０ｄとを有し、図５
（ｂ）に示すように、各反射面５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ
はその頂点Ｏ１の周りに１２０度毎に位置する稜線５０
ｅ、５０ｆ、５０ｇを境界にして接している。このコ−
ナ−キュ−ブ５０は一般的に入射光束と反射光束とが同
方向を向くという光学的性質を有している。図５（ａ）
において、入射面５０ａに垂直に入射する入射光束Ｐ４
は各反射面５０ｃ、５０ｄ、５０ｂによりこの順に反射
され、反射光束Ｐ４´として入射面５０ａから垂直に出
射され、入射光束Ｐ４と反射光束Ｐ４´とは同方向とな
る。また、入射面５０ａの法線に対して角度θをもって
入射面５０ａに入射した入射光束Ｐ４θは各反射面５０
ｃ、５０ｄ、５０ｂによりこの順に反射され、反射光束
Ｐ４θ´として入射面５０ａの法線に対して角度θをも
って入射面５０ａから出射され、この入射光束Ｐ４θと
反射光束Ｐ４θ´とは同方向となる。このコ−ナキュ−
ブ５０の特性を利用すれば、コ−ナキュ−ブ５０の入射
面５０ａを入射光束に垂直に調節するという調節作業を
厳密に行わなくとも、ビ−ムスプリッタ３１を透過した
透過光束Ｐ４を正確に元の方向に戻してビ−ムスプリッ
タ３１に戻すことができる。

【００２２】ここで、図５（ｂ）において、稜線５０ｅ
を基準線にして線対称の入射位置Ｓ１，Ｓ２からコ−ナ
−キュ−ブ５０の入射面５０ａに入射する２つの入射光
束Ｐ４ＡとＰ４Ｂとを考える。この入射光束Ｐ４Ａ、Ｐ
４Ｂはビ−ムスプリッタ３１を透過して他方の光路に導
かれた透過光束Ｐ４を示している。入射光束Ｐ４Ａは各
反射面５０ｂ、５０ｃ、５０ｄで反射され、入射面５０
ａから反射光束Ｐ４Ａ´として出射される。入射光束Ｐ
４Ｂは各反射面５０ｄ、５０ｂ、５０ｃで反射され、入
射面５０ａから反射光束Ｐ４Ｂ´として出射される。そ
の反射光束Ｐ４Ａ´の出射位置Ｓ１´と入射位置Ｓ１と
は頂点Ｏ１に関して点対称であり、その反射光束Ｐ４Ｂ
´の出射位置Ｓ２´と入射位置Ｓ２も頂点Ｏ１に関して
点対称である。平行平面板５１は反射面５０ｄに臨むよ
うにして配置され、その稜線５０ｅを基準線にして仮想
的に分割された反射面５０ｄの一方の側（反射光束Ｐ４
Ａ´が出射される側）に位置する。この平行平面板５１
は、ここでは、図４、図５（ｃ）に示すように、入射面
５０ａから間隔Ｌ１をもって配置されているが、この平
行平面板５１を入射面５０ａに貼り付けて、コ−ナ−キ
ュ−ブ５０と平行平面板５１とを一体に構成してもよ
い。この平行平面板５１は、Ｐ４Ａ´の光束のみを透過
させるだけであり、Ｐ４Ｂ´の光束は通らないように配
置されている。この光学部材によると、ビ−ムスプリッ
タ３１により他方の光路に導かれた入射光束Ｐ４Ａはこ
のコ−ナ−キュ−ブ５０の各反射面５０ｂ、５０ｃ、５
０ｄによりこの順に反射されてビ−ムスプリッタ３１に
戻る間に平行平面板５１を経由する。一方、ビ−ムスプ
リッタ３１により他方の光路に導かれた入射光束Ｐ４Ｂ
はこのコ−ナ−キュ−ブ５０の各反射面５０ｄ、５０
ｂ、５０ｃによりこの順に反射されてビ−ムスプリッタ
３１に戻る間に平行平面板５１を経由しない。

【００２３】従って、ビ−ムスプリッタ３１により他方
の光路に導かれた透過光束Ｐ４はコ−ナ−キュ−ブ５０
の各反射面で反射されてビ−ムスプリッタ３１に戻る間
に、平行平面板５１により所定の光路長差を有する２つ
の光束に分割される。ここで、平行平面板５１の厚さを
Ｌ２、屈折率をＮとすると、平行平面板５１を経由した
光束と平行平面板５１を経由しない光束との光路長差Δ
は、Δ＝Ｌ２（Ｎ−１）である。

【００２４】これは、段差ミラ−３４により光路長差を
与えた場合と等価である。

【００２５】なお、ここでは、反射光束Ｐ４Ａ´を平行
平面板５１に通して２つの光束の間に所定の光路長差Δ
を与えることにしたが、平行平面板５１を入射光束Ｐ４
Ａの側の反射面５０ｂに臨ませて、入射光束Ｐ４Ａが入
射面５０ａに入射する際に２つの光束の間に所定の光路
長差Δを付与することもできることは、光束逆進の原理
から明らかである。

【００２６】ところで、半導体レ−ザ１１の光軸Ｏをコ
−ナキュ−ブ５０の頂点Ｏ１に一致させたままである
と、二つの光束の間に光路長差を設けることができな
い。そこで、この実施例では、図４において、紙面に垂
直な方向をＸ軸、上下方向をＺ軸、左右方向をＹ軸とし
て図６に示すように、半導体レ−ザ１１の光軸ＯをＸ方
向にシフトさせてある。なお、この場合、稜線５０ｅの
基準線が図５の（ｂ）に示すようにＹ軸方向となる。

【００２７】そこで、この半導体レ−ザ１１の光束のう
ち、その光軸Ｏを含むＸ平面内の光束について考える。
Ｙ軸方向にシフト量ＨだけシフトされたＸ平面内の光束
Ｐ１は、ビ−ムスプリッタ３１により透過光束Ｐ４と反
射光束Ｐ３とに分割される。透過光束Ｐ４はコ−ナ−キ
ュ−ブ５０の入射面５０ａに導かれ、反射光束Ｐ３は集
光レンズ５の光軸Ｏ４に平行でその光軸Ｏ４からＺ方向
に距離Ｈだけ離れた箇所から集光レンズ５に入射する。
透過光束Ｐ４は既述したように、入射光束Ｐ４Ａと入射
光束Ｐ４Ｂとに分けて考えることができる。既述の入射
光束Ｐ４Ａ、Ｐ４Ｂはビ−ムスプリッタ３１を透過して
コ−ナ−キュ−ブ５０の入射面５０ａに入射した光束と
コ−ナ−キュ−ブ５０の各反射面により反射された光束
との一般的な関係を説明したものであるから、入射光束
Ｐ４Ａ、Ｐ４Ｂを、光軸Ｏを含むＸ平面内の光束として
代表させることができる。この入射光束Ｐ４Ａの入射位
置Ｓ１のＸ方向の座標をＸ１、Ｙ方向の座標をＨ、入射
光束Ｐ４Ｂの入射位置Ｓ２のＸ方向の座標を−Ｘ１、Ｙ
方向の座標を−Ｈとする（図５（ｂ）参照）。そして、
図６において、入射光束Ｐ４Ａについて考える。

【００２８】入射光束Ｐ４Ａの中心は軸線Ｏ３に対して
Ｙ方向にシフト量Ｈだけシフトされた箇所を通り、コ−
ナキュ−ブ５０の各反射面５０ｂ、５０ｃ、５０ｄによ
りこの順に反射され、平行平面板５１を経由して反射光
束Ｐ４Ａ´としてビ−ムスプリッタ３１に戻る。そし
て、そのビ−ムスプリッタ３１により反射され、光軸Ｏ
４に平行でその光軸Ｏ４からＺ方向に距離−Ｈ（座標−
Ｈ）だけ離れた箇所を通って集光レンズ６に向かうこと
になる。ここで、ビ−ムスプリッタ３１により反射され
た反射光束Ｐ４Ａ´のＸ方向座標は−Ｘ１であり（図５
（ｂ）参照）、入射光束Ｐ４ＡのＸ方向の座標Ｘ１とは
集光レンズ５の光軸Ｏ４に関して逆向きになる。一方、
ビ−ムスプリッタ３１により反射された反射光束Ｐ３の
うち、Ｘ方向の座標Ｘ１、Ｙ方向の座標Ｈの反射光束Ｐ
３Ａを考える。この反射光束Ｐ３Ａは入射光束のＰ４Ａ
に対応する光束である。何故なら、ビ−ムスプリッタ３
１により反射された反射光束Ｐ３Ａとビ−ムスプリッタ
３１を透過した入射光束Ｐ４Ａとは、Ｘ方向の座標がＸ
１、Ｙ方向の座標がＨの反射光束Ｐ１がビ−ムスプリッ
タ３１により分割されたものだからである。図７に示す
ように、反射光束Ｐ３Ａは集光レンズ５のＸ方向の座標
がＸ１、Ｚ方向の座標がＨの入射点Ｓ３を通って集光レ
ンズ５に入射し、集光レンズ５の焦点距離ｆの位置に集
束され、この焦点距離ｆの位置に配置されているスキャ
ニングミラ−３５により反射される。その反射光束Ｐ３
Ａ´は、図７に示すように、光軸Ｏ４に関して入射点Ｓ
３と点対称の位置（Ｘ方向の座標が−Ｘ１、Ｚ方向の座
標が−Ｈ）にある出射点Ｓ３´を通って集光レンズ５か
ら出射されて、ビ−ムスプリッタ３１に導かれ、ビ−ム
スプリッタ３１を透過して、集光レンズ６に向かうこと
となる。このビ−ムスプリッタ３１を透過した反射光束
Ｐ３Ａ´とビ−ムスプリッタ３１により反射光束Ｐ４Ａ
´とは集光レンズ６に向かう際に干渉光束となり、この
干渉光束は第１受光部４１により受光される。反射光束
Ｐ４Ｂ´も同様の理由で干渉光束として第２受光部４２
により受光され、集光レンズ５とスキャニングミラ−３
５とは光学的にキャッツアイ光学系を構成しており、コ
−ナキュ−ブ５０と等価である。Ｐ４Ｂの光束は、図６
において光軸Ｏ₃を含むＸＺ平面に対して対称的な光束
として描かれる。

【００２９】以上説明したように、ビ−ムスプリッタ３
１により分けられた他方の光路に配置されたコ−ナ−キ
ュ−ブ５０と平行平面板５１とは、他方の光路に導かれ
てコ−ナ−キュ−ブ５０に入射する可干渉光をコ−ナ−
キュ−ブ５０の反射面で反射させることによりビ−ムス
プリッタ３１に戻すまでの間に、平行平面板５１を経由
する光束と平行平面板５１を経由しない光束との２光束
に分割して２光束の間に所定の光路長差を与える光学部
材を構成している。

【００３０】なお、干渉信号のフィ−ドバックについて
は、先行技術と同一であるので、その詳細な説明は割愛
する。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係わる波長安定化光源装置の光
学系は、以上説明したように構成したので、ビ−ムスプ
リッタにより他方の光路に導かれた入射光束を入射光束
の方向と正確に同方向に反射させて反射光束を再びこの
ビ−ムスプリッタに向けて戻すことができるという効果
を奏すると共に、その他方の光路に導かれた入射光束が
反射されて反射光束としてこのビ−ムスプリッタに戻る
までの間に、このビ−ムスプリッタにより他方の光路に
導かれた入射光束を所定の光路長差が与えられた２つの
光束に分割する光学部材を容易に製作でき、かつ、その
光学部材の調整も容易であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】先の波長安定化光源装置の光学系を示す図であ
る。

【図２】先の波長安定化光源装置のフィ−ドバック回路
の説明図である。

【図３】先のフィ−ドバック回路の干渉信号の波形処理
を説明するための図である。

【図４】本発明に係わる波長安定化光源装置の光学系を
示す図である。

【図５】図４に示すコ−ナ−キュ−ブの説明図であっ
て、（ａ）はそのコ−ナ−キュ−ブの斜視図、（ｂ）は
そのコ−ナ−キュ−ブの上面図、（ｃ）はそのコ−ナ−
キュ−ブの側面図である。

【図６】半導体レ−ザの光軸をコ−ナ−キュ−ブの頂点
を通り入射面に垂直な法線に対してシフトさせるための
平行平面板の作用を説明するための要部拡大光学図であ
る。

【図７】図４、図６に示すキャッツアイ光学系を構成す
る集光レンズの正面図である。

【符号の説明】

１…光源部 ５…集光レンズ ３１…ビ−ムスプリッタ ３５…スキャニングミラ− ４１…第１受光部 ４２…第２受光部 ５１…平行平面板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１干渉信号と第２干渉信号との位相差を
   一定に保つことにより光源部１の波長を安定化させる波
   長安定化光源装置の光学系であって、 光源部１から発射された可干渉光を２つの光路に分ける
   ビ−ムスプリッタ３１と、 ビ−ムスプリッタ３１により分けられた一方の光路に配
   置され、その光軸方向に移動可能な第１レトロリフレク
   ター５、３５と、 ビ−ムスプリッタ３１により分けられた他方の光路に配
   置された第２レトロリフレクター５０と平行平面板５１
   とから構成され、他方の光路に導かれて第２レトロリフ
   レクタ−５０に入射する可干渉光を第２レトロリフレク
   ター５０で反射させることによりビ−ムスプリッタ３１
   に戻すまでの間に、平行平面板５１を経由する光束と平
   行平面板５１を経由しない光束との２光束に分割して２
   光束の間に所定の光路長差を与える光学部材と、 第１レトロリフレクター５、３５からビ−ムスプリッタ
   ３１に戻ってきた可干渉光と第２レトロリフレクター５
   ０に導かれて平行平面板５１を経由してビ−ムスプリッ
   タ３１に戻ってきた光束との干渉による第１干渉信号を
   受光する第１受光部４１と、 第１レトロリフレクター５、３５からビ−ムスプリッタ
   ３１に戻ってきた可干渉光と第２レトロリフレクター５
   ０に導かれて平行平面板５１を経由せずにビ−ムスプリ
   ッタ３１に戻ってきた光束との干渉による第２干渉信号
   を受光する第２受光部４２と、を備えていることを特徴
   とする波長安定化光源装置の光学系。