JPS61202135A - 半導体レ−ザ−の放射発散角測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、半導体レーザーの放射発散角測定装置に関す
る。

（従来技術） 周知の如く、半導体レーザーから放射されるレーザー光
は、発散性である。この発散性を特徴づける放射発散角
は、半導体レーザーを用いる光学系において、光の利用
効率やビーム径等に、大きな影響を与える重要な特性で
あり、光学系設計上、放射発散角の測定が必要となる。

このような放射発散角の測定は、従来、レーザ−光束を
横切るように受光素子を移動させ、受光素子の位置と出
力との関係から放射発散角を求めることが行なわれてい
る。しかし、良く知られたように、放射発散角は、半導
体レーザーにおける接合面に平行な方向と、これに直交
する方向とで、大きさがことなる。このため、従来の測
定方法では、まず、上記２方向のうちの一方について放
射発散角を測定し、しかるのち、半導体レーザーの保持
態位を９０度度回させて、再度測定を繰返し、他方の方
向についての放射発散角を得るようにしており、測定の
能率が悪かった。

（目　　　的） 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
、接合面に平行な方向と、これに直交する方向の放射発
散角を簡単に測定しうる、新規な、半導体レーザーの放
射発散角測定装置の提供を目的とする。

（構　　成） 以下、本発明を説明する。

本発明の、半導体レーザーの放射発散角測定袋３一 段と、演算手段と、表示手段とを有する。

保持手段は、被検半導体レーザーを、所定の態位に保持
する。すなわち、測定装置に固定して設定されたｘ、ｙ
、ｚ直交座標に関し、半導体レーザーを、その接合面が
ｘｚ画面上あり、放射方向がＺ方向となるように、保持
するのである。

円板は、ｚ軸に平行な軸のまわりに回転可能であって、
周辺部近傍に、２箇所、ナイフェツジ遮光部を有する。

この円板の半径は、測定位置におけるレーザー光のひろ
がりに比して十分に大きい。

そして、この円板が回転するとき、レーザー光が、上記
２つのナイフェツジ遮光部により交互に遮光される。

回転手段は、円板を等速回転させる。

受光手段は、上記円板を介してレーザー光を受光する。

円板の回転に伴い、ナイフェツジ遮光部がレーザー光を
遮光すると、受光手段の出力が変化する。この受光手段
は、受光素子、もしくは、受光素子と集束レンズとで構
成される。

演算手段は、受光手段の出力により所定の演算を行ない
、放射発散角を算出する。

表示手段は、演算結果を表示する。この表示は、ＣＲＴ
等のディスプレイへの表示でもよいし、あるいは、記録
紙上への記録表示でもよい。

上記円板における、２つのナイフェツジ遮光部のナイフ
ェツジの方向は、一方のナイフェツジ遮光部が、Ｘ方向
にレーザー光を遮光し、他方のナイフェツジ遮光部がＸ
方向へ遮光するように、それぞれ定められる。

以下、図面を参照しながら説明する。まず、第３図ない
し第６図を参照して、本発明の詳細な説明する。

第３図において、符号１（ｌは半導体レーザーを示して
いる。この半導体レーザー１０は、第３図に示されてい
る如く設定されたｘ、ｙ、ｚ軸に関し、接合面がｘｚ画
面上あり、レーザー光りの放射方向が２方向であるよう
になっている。半導体レーザー１０からのレーザー光り
は、発散性の光束で、しかも、放射発散角は、接合面に
平行な方向と、これに直交する方向で異なるから、第３
図のＸ７面上におけるレーザー光りの光束断面１２の形
状は、第３図に破線で示すように、ｙ軸方向へ長い楕円
になる。また、レーザー光は、ガウス型の光強度分布を
示すので、例えば、第３図にｘｙ面において、ｙ軸上の
光強度分布は、例えば、第４図に示す如くなる。第４図
に示すごとくこの釣鐘型の分布の最大値を１としたとき
、光強度０．５以上を与える光強度分布領域の幅ｗｈを
、Ｘ方向のビーム直径と呼ぶ、Ｘ方向のビーム直径も同
様に定義される。

さて、第５図において、符号１２は、第３図のＸ７面上
でのレーザー光りの光束断面を示している。

そこで、このレーザー光の全てを受光手段で受光してお
き、Ｘ軸に平行な直線状のナイフェツジＫＥを有する遮
光板２４を、第５図に示すように、ｙ軸方向へ変位させ
てレーザー光束をＸ７面上で遮光してみる。そうすると
、ナイフェツジＫＨの位置がｙ軸上で変化するにつれて
受光手段の受光量（従って受光手段の出力）は、第６図
に示すように変化する。ｙｏは、ナイフェツジＫＥが光
束断面１２の第５図における左端部にあるときの位置を
表す。

第６図の如く、受光手段の出力の最大値を１とするとき
、出力０．９．０．１を与えるナイフェツジ位置をｙ１
＋３’ｚとすると、前述のＸ方向のビーム直径ｗｈは、 Ｗｈ＝０．９１．８（ｙ２−　ｙ工）（１）で与えられ
る。Ｘ方向のビーム直径も同様に与えられる（式（１）
中の’／１ｖ’／２を同様の意味を有するＸ□、ｘ２で
おきかえればよい）。

このとき、第３図において、半導体レーザー１０の光放
射面と、ｘｙ面との間の距離をＱとすれば、放射発散角
は、Ｘ方向に対して θｘ＝０．９１８／ρ（ｘ２−ｘ□）（２）Ｘ方向に対
して θｙ＝０．９１８ｚｌ（ｙ２−、ｙｌ）　　　　　（３
）で与えられる。単位はラジアンである。

さて、第１図は、本発明の１実施例を説明図的に示して
いる。Ｘ方向、２方向を図の如くとると、Ｘ方向は図面
に直交する方向になる。

半導体レーザー１０は、図示されない保持手段により、
接合面がｘｚ面にあり、放射方向が２方向であるように
保持されている。円板１４は、モータ１６により回転可
能に支持されていて、その周辺部近傍で、レーザー光束
を受けるようになっている。

円板１４は、第２図に示すように、遮光性であって、周
辺部に近い位置に３角形形状の窓が２個穿設されている
。第２図で、符号１２０は、レーザー光束の円板１４へ
の入射位置における光束断面を示している。円板１４を
矢印方向へ回転させると、上記窓が、レーザー光束の入
射位置をよぎるとき、レーザー光は窓を通過する。

第１図において、受光手段としての受光素子１８は、円
板１４の、上記窓を通過するレーザー光を。

円板１４を介して受光し、受光量に応じた光電変換出力
を出力する。なお、円板Ｉ４と受光素子１８との間に、
集束性のレンズを配し、発散性の光束を集束させて受光
素子に入射させるようにしてもよい。

この場合にはレンズと受光素子とが、受光手段を構成す
る。

さて、今一度、第２図を参照すると、円板１４に穿設さ
れた窓の一方における斜辺部はナイフェツジＫＥ１とな
っており、他方における斜辺部はナイフェツジＫＥ２と
なっている。これら、ナイフェツジＫＥＩ、ＫＥ２に接
する円板部分がナイフェツジ遮光部である。

さて、ナイフェツジＫＥＩ、ＫＥ２の方向は、互いに直
交しており、これらナイフェツジの方向は、第２図に示
すように、円板１４の半径方向に対し４５度傾いている
。さらに、円板１４の回転中心と光束断面１２０の中心
軸たるＺ軸とをむすぶ直線は、第２図に示すように、Ｘ
方向に対して４５度傾いている。

このことと、円板１４の半径が、測定位置、すなわち、
円板への入射位置におけるレーザー光のひ　　　゛ろが
り（第２図の光束断面１２０）に比して十分に大きいこ
と、窓が、円板周辺部近傍に設けられていることを考慮
すると、容易に理解されるように、円板１４が回転する
とき、ナイフェツジＫＥＩを有するナイフェツジ遮光部
は、レーザー光束を、近似的にＸ方向へ遮光し、ナイフ
ェツジＫＥ２を有する＝８− ナイフェツジ遮光部は、レーザー光束を近似的にＸ方向
へ遮光することとなる。すなわち、円板の回転によるナ
イフェツジＫＥＩ、　ＫＨ２の運動は、光束断面１２０
の近傍で、それぞれ、近似的に、Ｘ方向、Ｘ方向への直
線運動と見ることができる。

従って、ナイフェツジ遮光部により、レーザー光束が近
似的にＸ方向（もしくはＸ方向）へ遮光されるときの、
受光素子の出力（第６図に類似したものとなる）により
、半導体レーザー１０の、Ｘ方向（もしくはＸ方向）の
放射発散角を算出できる。

すなわち、演算装置２０は、受光素子１８の出力にもと
づき、必要な演算を行なって、Ｘ方向、Ｘ方向の放射発
散角を算出し、その結果を表示装置２２、例えばＣＲＴ
等のディスプレイ装置上に表示する。

演算装置２０としては、ＣＰＵ等を用いることができる
。

Ｘ方向、Ｘ方向の放射発散角は前述の式（２）、（３）
で与えられ、Ｑは測定装置の定数として定まるから、結
局、演算装置２０が行なうのは、Ｘ□。

Ｘ２１　ｙｚｔ　３’２の特定と、それらを用いて、式
（２）、（３）の演算を行なうことである。

なお、ナイフェツジ遮光部は、上に説明した２つを一対
とし、このような対を２以上設けることも可能である。

また、放射発散角θＸ、θｙはＸｘ、Ｘ２１　Ｙｘｒ　
ｙｚが定まればよく、Ｘｌ、　Ｘ２゜ｙ□、ｙ２の特定
される順序によらないから、円板１４の回転方向は、こ
れを逆転させてもよい。このようにすると、例えば、第
６図でナイフェツジの移動方向がｙ軸の負の方向を向き
、Ｘ２．ｙ２の方が、ｘｌ、ｙｌより先に定まることに
なる。ナイフェツジ遮光部による遮光とは、このような
場合をも含むものとする。

さて、以上では、２つのナイフェツジ遮光部により、レ
ーザー光を、Ｘ方向、Ｘ方向へ遮光したが、単一のナイ
フェツジ遮光部を用いて、レーザー光を、Ｘ方向および
Ｘ方向へ遮光できる方法がある。これを、第７図に即し
て説明する。

第７図において、符号１４Ａは円板とし、この円板１４
Ａに入射するレーザー光束の入射位置における光束断面
を、符号１２０Ａで示す。円板１４Ａに穿設された窓は
ナイフェツジＫＥ３を有する。円板１４Ａが実線の如き
態位にあるとき、円板１４ＡをＰ点のまわりに矢印方向
へ回転させれば、ナイフェツジＫＥ３を有するナイフェ
ツジ遮光部（ナイフェツジＫＥ３の右方の円板領域）は
、レーザー光束をＸ方向へ遮光する。しかるに、円板１
４Ａの回転中心をｐ点からｑ点へ移して回転させると、
ナイフェツジ遮光部は、レーザー光束をＸ方向へ遮光す
るのである。因に、ｑ点は、レーザー光束の光束断面中
心（第７図で、Ｘ軸、ｙ軸の交点すなわち２軸）のまわ
りに、ｐ点を時計方向へ９０度度回させた位置である。

このように、円板の回転中心の位置を変えれば、単一の
ナイフェツジ遮光部でレーザー光をＸ方向、Ｘ方向へ遮
光できる。

ｐ点とｑ点とは、互いに定点であるから、円板１４Ａの
回転中心位置をｐ点、ｑ点の間で切換るには円板１４Ａ
と、これを駆動するモーターとを一体として、例えばリ
ンク機構等をもちいて、ｐ点とｑ点との間で位置を切換
るようにすればよい。

（効　　果） 以上、本発明によれば、半導体レーザーの放射発散角を
測定する新規な測定装置を提供できる。

この測定装置は上記の如く構成されているので、接合面
に平行な方向の放射発散角と、接合面に直交する方向の
放射発散角とを、半導体レーザーの保持態位を変えるこ
となく簡易に測定でき、測定の能率を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を要部のみ略示する説明図
、第２図は、上記実施例を説明するための図、第３図な
いし第６図は本発明の原理を説明するための図、第７図
は、本発明の関連技術を説明するための図である。 １０・・・半導体レーザー、１４・・・円板、１６・・
・回転手段としてのモーター、１８・・・受光手段とし
ての受光素子、ＫＥＩ、ＫＨ２・・・ナイフェツジ。 ＝１２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体レーザーから放射される発散性のレーザー光の発
   散角を測定する装置であって、 被検半導体レーザーを、その接合面が所定のｘｚ面にあ
   り、放射方向がｚ方向であるように保持する保持手段と
   、 周辺部近傍に２箇所、ナイフエッジ遮光部を有し、回転
   可能な円板と、 この円板を回転させる手段と、 上記円板を介して、レーザー光を受光する受光手段と、 この受光手段の出力により所定の演算を行なって、放射
   発散角を算出する演算手段と、 この演算手段による演算結果を表示する手段と、を有し
   、 上記円板の半径を、測定位置におけるレーザー光のひろ
   がりに比して十分大きくし、上記円板の回転により、上
   記２つのナイフエッジ遮光部が、交互にレーザー光を遮
   光するようにし、かつ２つのナイフエッジ遮光部のナイ
   フエッジの方向を、一方のナイフエッジ遮光部が、ｘ方
   向にレーザー光を遮光し、他方のナイフエッジ遮光部が
   、上記ｘｚ面に直交するｙ方向へ遮光するように、定め
   たことを特徴とする、半導体レーザー光の放射発散角測
   定装置。