[go: up one dir, main page]

JP2004241659A - Two-wavelength semiconductor laser device, two-wavelength interference measurement device, two-wavelength semiconductor laser oscillation method, and two-wavelength interference measurement method - Google Patents

Two-wavelength semiconductor laser device, two-wavelength interference measurement device, two-wavelength semiconductor laser oscillation method, and two-wavelength interference measurement method Download PDF

Info

Publication number
JP2004241659A
JP2004241659A JP2003030043A JP2003030043A JP2004241659A JP 2004241659 A JP2004241659 A JP 2004241659A JP 2003030043 A JP2003030043 A JP 2003030043A JP 2003030043 A JP2003030043 A JP 2003030043A JP 2004241659 A JP2004241659 A JP 2004241659A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
semiconductor laser
temperature
light
interference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003030043A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takamasa Suzuki
孝昌 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Agency
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Agency filed Critical Japan Science and Technology Agency
Priority to JP2003030043A priority Critical patent/JP2004241659A/en
Publication of JP2004241659A publication Critical patent/JP2004241659A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

【課題】1つの半導体レーザで2つの波長を発生させ、測定範囲が広く、構成がシンプルな2波長型半導体レーザ光源を提供する。
【解決手段】半導体レーザ1は、注入電流及び温度の変化に応じて出力光の波長が変化し、ある電流及び温度において出力光の波長がステップ的に変化するモードホップを生じる性質を有する。温度コントローラ2は、半導体レーザ1の温度をモードホップが生じる温度に制御し、半導体レーザ1がモードホップ前後の2つの異なる波長を含む光を出力する状態とする。電流コントローラ3は、該状態において、半導体レーザ1に供給される注入電流又は電圧を制御し、半導体レーザ1から2つの異なる波長の一方を選択的に出力させる。
【選択図】 図1
A two-wavelength semiconductor laser light source that generates two wavelengths with one semiconductor laser, has a wide measurement range, and has a simple configuration.
A semiconductor laser has a property that the wavelength of output light changes according to changes in injection current and temperature, and that a mode hop occurs in which the wavelength of output light changes stepwise at a certain current and temperature. The temperature controller 2 controls the temperature of the semiconductor laser 1 to a temperature at which a mode hop occurs, so that the semiconductor laser 1 outputs light including two different wavelengths before and after the mode hop. In this state, the current controller 3 controls the injection current or the voltage supplied to the semiconductor laser 1 and causes the semiconductor laser 1 to selectively output one of two different wavelengths.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2波長型半導体レーザ装置、2波長型干渉計測装置、2波長型半導体レーザ発振方法及び2波長型干渉計測方法に係り、特に、2つの波長を選択的に出力可能にした2波長型半導体レーザ装置及びレーザ発振方法、2波長型半導体レーザ装置を光源とした2波長型干渉計測装置及び計測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
物体の形状を高精度に測定する方法として、従来から半導体レーザを用いた干渉計測法が提案されている。一般に、干渉計では半波長より大きい段差の測定は不可能であり、1波長型の干渉計では大きな段差の計測が困難であった。これを解決する手段として、光源として2つの半導体レーザを用い、波長の異なる光を利用した2波長型干渉計が提案されている。
【0003】
2つ以上の波長を得る方法としては、例えば、2つ以上の光源によって異なる波長の光を発生し、ビームスプリッタ等を用いてレーザ光を同一光軸上であわせて合波するなどの装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
また、2つ以上の半導体レーザに対してそれぞれ回折格子を有し、各回折格子の温度を制御するヒータを配置し、所望の波長光でそれぞれの最大の光パワーが出力されるように、各回折格子の温度を制御する多波長光源装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。さらに、多数の回折格子を1つの素子内に作りこみ、多波長を同時に発生する光源が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
【0005】
一方、半導体レーザは、注入電流で発振波長が変化するという性質を有しており、注入電流を制御することにより波長の異なる光を発生できることが知られている(例えば、非特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−284740号公報
【特許文献2】
特開2000−174397号公報
【特許文献3】
特開平9−270568号公報
【非特許文献1】
T. Suzuki, O. Sasaki, and T. Maruyama, 「Absolute distance measurement using wavelength−multiplexed phase−locked laser diode interferometry」 Optical Engineering, Vol.35, No.2 492−497 (1996)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1及び2に記載の、従来の装置のような2つ以上の半導体レーザを用いる光源は、複数の波長を同時に得ることはできるが、光軸合わせが煩雑であり光学系が複雑になるという課題がある。また、特許文献3に記載されている光源は、多数の回折格子を1つの素子に作り込むなど特殊な構造を必要とする。さらに、このように構成が複雑な光学系や特殊な構造を有する装置は、価格が高価になることが想定される。また、2波長光源にはDyeレーザやYAGレーザが知られているが、Dyeレーザは大型であり、YAGレーザは人間の目に見えにくいため干渉計の光源としては適してない。
【0008】
非特許文献1に記載されている、注入電流の制御により半導体レーザから出力した光の波長差は極めて小さい。また、注入電流を大きく変化させる必要があることから、レーザ光の強度までも大きく変化する課題がある。例えば、電流変調での波長変化率は、約5×10−3nm/mAであり、光強度の変化を無視しうる範囲に抑えるために電流変化を1〜2mAとする必要があり、この電流変化で得られる波長変化は、5〜10×10−3nm程度である。
【0009】
本発明は、以上の点に鑑み、1つの半導体レーザで2つの波長を発生する2波長型半導体レーザ装置を提供することを目的とする。また、本発明は、レーザ光の強度を大きく変化させることなく、できるだけ波長差の大きい2つの波長を選択的に発生させることも目的の一つである。さらに、2波長型半導体レーザ装置を用いて、シンプルで、より安価な2波長型干渉計測装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の解決手段によると、
注入電流及び/又は温度の変化に応じて出力光の波長が変化し、注入電流及び/又は温度の変化に対して出力光の波長がステップ的に変化するモードホップを生じる半導体レーザと、
前記半導体レーザへの注入電流又は電圧を制御する電流コントローラと、
前記半導体レーザの温度を変化させる温度コントローラと
を備え
前記温度コントローラ又は前記電流コントローラの一方は、前記半導体レーザがモードホップ前後の2つの異なる波長を含む光を出力する状態とするように制御し、
前記温度コントローラ又は前記電流コントローラの他方は、該状態において、前記半導体レーザからモードホップ前後の波長の一方を選択的に出力させるように制御する2波長型半導体レーザ装置が提供される。
【0011】
本発明の第2の解決手段によると、
前記2波長型半導体レーザ装置と、
前記2波長型半導体レーザ装置からの出力光の一部を反射する参照鏡と、
前記2波長型半導体レーザ装置からの出力光を分岐して前記参照鏡並びに測定物体に導き、及び、前記参照鏡並びに測定物体からの反射光又は透過光により干渉光を形成するための干渉手段と、
前記干渉手段からの干渉光を受光し、干渉信号を生成して出力する光検出器と、
前記光検出器からの干渉信号及び前記2波長型半導体レーザ装置の出力波長に基づき、測定物体の段差及び/又は形状を求める測定部と
を備えた2波長型干渉計測装置が提供される。
【0012】
本発明の第3の解決手段によると、
注入電流及び/又は温度の変化に応じて出力光の波長が変化し、注入電流及び/又は温度の変化に対して出力光の波長がステップ的に変化するモードホップを生じる半導体レーザを用いた2波長型半導体レーザ発振方法であって、
前記半導体レーザがモードホップ前後の2つの異なる波長を含む光を出力する状態とするように、前記半導体レーザの温度又は注入電流若しくは電圧を制御し、
該状態において、前記半導体レーザからモードホップ前後の波長の一方を選択的に出力させるように、前記半導体レーザへの注入電流若しくは電圧又は温度を制御する前記2波長型半導体レーザ発振方法が提供される。
【0013】
本発明の第4の解決手段によると、
注入電流及び/又は温度の変化に応じて出力光の波長が変化し、注入電流及び/又は温度の変化に対して出力光の波長がステップ的に変化するモードホップを生じる半導体レーザを用いた2波長型干渉計測方法であって、
前記半導体レーザがモードホップ前後の2つの異なる波長を含む光を出力する状態とするように、前記半導体レーザの温度又は注入電流若しくは電圧を制御し、
該状態において、前記半導体レーザからモードホップ前後の第1波長及び/又は第2波長の光を出力させるように、前記半導体レーザへの注入電流若しくは電圧又は温度を制御し、
前記第1及び第2波長の光の参照鏡及び測定物体からの反射光又は透過光が形成する干渉光を受光して干渉信号を生成し、
該干渉信号及び第1並びに第2波長に基づいて測定物体の段差及び/又は形状を求める2波長型干渉計測方法が提供される。
【0014】
【発明の実施の形態】
1. 2波長型半導体レーザ装置の第1の実施の形態
1―1 装置構成
図1は、第1の実施の形態における2波長型半導体レーザ装置の構成図である。2波長型半導体レーザ装置は、半導体レーザ1、温度コントローラ2、電流コントローラ3を備える。また、電流コントローラ3は、発振器31と可変バイアス源32を有する。
【0015】
半導体レーザ1は、発振器31及び可変バイアス源32からの注入電流により発振し、注入電流に応じた強度のレーザ光を発する。また、半導体レーザ1は、注入電流の変化に応じて発振波長が変化する注入電流依存性と、温度の変化により発振波長が変化する温度依存性を有する。
【0016】
図2は、半導体レーザ1の発振波長の注入電流依存性及び温度依存性を表す図である。図2(a)に、半導体レーザ1の温度Tを一定(例えば、T=c)にした時の、発振波長の注入電流依存性を示す。半導体レーザ1の発振波長は、注入電流の増加に伴い変化するが、ある電流付近でステップ的に大きな変化を示す(以下、モードホップと呼ぶ)。一般に、電流変調では図2(a)の「ロ」で示される連続部分を使用するが、レーザ光の強度の変化を無視しうる範囲(例えば、電流で1〜2mA)で使用すると、波長差は5〜10×10−3nm程度である。また、レーザ光の強度変化を考慮せず、連続部分の端から端まで電流を変化させたとしても、その電流変化は約10mAほどであり、得られる波長差は5×10−2nm程度である。
【0017】
図2(b)に、半導体レーザ1の注入電流Iを一定(例えば、I=a)にした時の、発振波長の温度依存性を示す。半導体レーザ1の発振波長は、温度の上昇に伴い変化し、注入電流依存性と同様、ある温度付近でモードホップを生じる。図2(b)のイとロの部分(隣り合うモード)では、例えば1nm程度の波長差があり、電流変調に比べて約100〜200倍程度の波長差が得られる。
【0018】
一般に、2波長型干渉計では波長差が大きいほど計測の分解能が大きくなるため、2波長型干渉計に用いる場合は大きな波長差を得る光源が有効である。本実施の形態では、半導体レーザ1の温度依存性と注入電流依存性を同時に使用することにより、異なる2つの波長の光を選択的に出力させる。
【0019】
温度コントローラ2は、半導体レーザ1の温度を変化させる発熱及び/又は放熱・吸熱手段と、半導体レーザ1の温度を検出する温度検出手段を有する。発熱及び/又は放熱・吸熱手段としては、例えば、ペルチェ素子を用いる事ができる。ペルチェ素子は、電流を流すことにより発熱し、電流の向きを反転させることにより吸熱する。なお、ペルチェ素子以外にも、適宜の発熱及び/又は放熱・吸熱手段を用いても良い。また、発熱手段と吸熱手段は異なる構成であっても良い。吸熱手段としては、放熱ファン等を用いて半導体レーザ1の放熱を促進するものであっても良い。温度検出手段は、例えば、半導体温度センサ等の適宜の温度センサであり、半導体レーザ1の温度を検出する。
【0020】
温度コントローラ2は、例えば、温度検出手段の出力に基づき半導体レーザ1の温度をモードホップが生じる温度(例えば、図2(b)における温度c又はd)に設定するための制御信号を生成し、発熱及び/又は放熱・吸熱手段に出力する。なお、モードホップが生じる温度は、予め設定されていてもよいし、外部から入力されてもよい。例えば、温度コントローラ2は、モードホップが生じる温度を記憶した制御部、PC等の外部機器や適宜の入力部から温度を入力しても良い。また、半導体レーザ1が出力した光を、例えばスペクトラムアナライザを用いて測定し、温度コントローラ2は測定された光が異なる波長のスペクトルを含むように温度を制御してもよい。
【0021】
電流コントローラ3は、可変バイアス源32からのバイアス電流又は電圧を制御し、半導体レーザ1に供給される注入電流を制御する。電流コントローラ3は、温度コントローラ2によってモードホップが生じる温度付近に温度制御された状態において、外部から入力した波長選択信号に基づいて可変バイアス源32からの電流を増加又は減少させ、半導体レーザ1が選択された波長を安定して発振するように電流制御を行う。波長選択信号は、出力可能な2つの波長のうち、どちらを出力させるか指示する適宜の信号である。例えば、注入電流を増加又は減少させる指示又は値であってもよいし、電流値、波長であってもよい。なお、電流コントローラ3は、発振器31から供給される交流電流又は電圧の振幅を変化させて半導体レーザ1に供給される注入電流を制御することもできる。
【0022】
電流コントローラ3の発振器31は、半導体レーザ1を発振させるための交流電流又は電圧を発生する。また、可変バイアス源32は、例えば、半導体レーザ1に供給する直流バイアス電流又は電圧を発生する。可変バイアス源32は、可変の電流源でも良いし、電圧を可変にすることで電流を可変にできる電圧源であっても良い。発振器31及び可変バイアス源32からの電流は、注入電流として半導体レーザ1に供給される。可変バイアス源32からのバイアス電流の変化により、半導体レーザ1から出力されるレーザ光の波長及び強度が変化する。
【0023】
1―2 動作例
図3は、2波長型半導体レーザ装置の動作説明図である。図3は、図2に示す注入電流依存性及び温度依存性を3次元で1つの図に表したものである。図2(a)及び(b)のグラフから、半導体レーザ1は、電流a、温度cでモードホップする。すなわち、図2(a)における電流aでのモードホップと、図2(b)における温度cでのモードホップは同一の特性であり、図3では、この部分が重なる。例えば、電流コントローラ3及び温度コントローラ2は、注入電流をa、温度をcに制御してモードホップが生じる状態とし、この状態で電流コントローラ3が注入電流を増減又は温度コントローラ2が温度を増減させることにより、図3の「イ」のモード又は「ロ」のモードの波長を選択的に出力することができる。なお、注入電流や温度は、図3の電流a、温度c以外にもモードホップが生じる他の電流や温度(例えば、図3の電流b又は温度f)にしてもよい。また、温度を適宜変化させることにより電流aとbの間でモードホップを生じさせることも可能である。この詳細については後述する。
【0024】
図4及び図5は、半導体レーザ1が発するレーザ光のスペクトルを示す図である。以下、図3〜図5を用いて、2波長型半導体レーザ装置の動作について説明する。まず、電流コントローラ3及び温度コントローラ2により、モードホップが生じるように電流と温度を制御する。例えば、電流コントローラ3は注入電流を図3の電流aに固定し、温度コントローラ2は、半導体レーザ1の温度を図3の温度cに制御する。なお、電流a、温度cの情報は、予めそれぞれのコントローラに設定されていてもよいし、外部から入力するようにしてもよい。図4は、モードホップが生じるように電流と温度が制御された状態での半導体レーザ1が発するレーザ光のスペクトルである。半導体レーザ1が出力するレーザ光のスペクトルは、異なる波長のスペクトルが2本同時に(又は略同時といえる状態で)出現する。
【0025】
次に、電流コントローラ3は、可変バイアス源32から供給される注入電流をわずかに(例えば、1mA)変化させる。例えば、電流コントローラ3は、外部から波長選択信号を入力し、波長選択信号に基づいて注入電流を増加又は減少させる。図5(a)は、注入電流をわずかに(例えば、1mA)減少させた場合の、半導体レーザ1が発するレーザ光のスペクトルである。図4の2つの波長のスペクトルのうち短波長側のスペクトルが安定して立つ。一方、図5(b)は、注入電流をわずかに(例えば、1mA)増加させた場合の半導体レーザ1が発するレーザ光のスペクトルである。この場合、図4の2つの波長のスペクトルのうち長波長側のスペクトルが安定して立つ。すなわち、2本のスペクトルを有する光を出力する状態において、注入電流をわずかに減少または増加させると、スペクトルはどちらか一方のみが支配的になって現れる。このとき必要な注入電流の変化はきわめて小さく、レーザ光の強度が大きく変化することはない。このため、干渉計に利用する場合には、光源に大きな波長変化を生じさせてもレーザ光の強度変化に伴う計測誤差はほとんど生じない。
【0026】
また、これらの出力波長は一時的なものではなく、数時間経過後も半導体レーザ1は図4及び図5に示すスペクトルを安定して出力できる。なお、温度コントローラ2は、半導体レーザ1が2つの異なる波長を含む光を出力する温度に制御すればよく、モードホップが生じる温度に必ずしも正確に制御する必要はない。
【0027】
1―3 実験による動作確認
図6及び図7は、半導体レーザ1の発振実験の結果を示す図である。図6及び図7に示す結果は、光出力30mW、発振波長686nmの半導体レーザ1と、ペルチェ素子及び半導体温度センサ(温度誤差0.5℃、温度係数+10.0mV/℃)を有する温度コントローラ2を用い、発振波長の温度依存性、温度及び注入電流制御による2波長出力の実験に対する結果である。なお、これらの構成及び実験結果は、2波長型半導体レーザ装置の一例であり、その構成、数値等を限定するものではない。
【0028】
図6は、発振波長の温度依存性の実験結果を示す図である。電流コントローラ3で定めた注入電流I=80mAにおいて、温度コントローラ2内のペルチェ素子に流す電流を変化させて半導体レーザ1の温度を変化させ、各温度における発振波長をスペクトラムアナライザによって測定したものである。半導体レーザ1の発振波長は、モードホップを繰り返しながら階段状に変化することが確認できる。なお、この実験結果から半導体レーザ1がモードホップする温度を知ることもできる。
【0029】
図7は、温度制御及び注入電流制御による2波長出力の実験結果を示す図である。まず、注入電流をI=80mAとし、温度コントローラ2によって半導体レーザ1の温度をモードホップが生じる温度(ここでは、22.8℃)に制御した。図7(a)に、その時の半導体レーザ1からの出力光のスペクトル分布を示す。異なる波長のスペクトルが2本立っており、半導体レーザ1が2波長を含むレーザ光を出力していることが確認できる。なお、この2波長の波長差は、約0.6nmである。
【0030】
次に、図7(a)のように半導体レーザ1が2波長のスペクトルを含む光を出力する状態で、注入電流のみを1mA増減させた。図7(b)及び(c)に、注入電流を増減させた場合における半導体レーザ1からの出力光のスペクトル分布を示す。注入電流を増加させると長波長側のスペクトルが安定して立ち、一方、注入電流を減少させると短波長側のスペクトルが安定して立つことが確認できる。なお、図7(a)〜(c)に示す3つの状態は、6時間経過しても安定している。
【0031】
2. 2波長型半導体レーザ装置の他の動作例
2−1 温度制御による波長選択
図8は、温度制御による波長選択の説明図である。図8(a)及び(b)は、図2に示す半導体レーザ1の注入電流依存性及び温度依存性である。図8(b)に示すように、半導体レーザ1は、例えば、電流a、温度cにおいては「イ」と「ロ」のモード間でモードホップし、電流a、温度fにおいては、「ニ」と「ハ」のモード間でモードホップする。図8(c)は、これを注入電流依存性のグラフに表した図である。なお、図8(c)は温度c及びfについて示しているが、図8(b)の温度d、eでの注入電流依存性も同様である。温度コントローラ2によって特定の温度に制御することで、出力波長又は波長差の選択が可能となる。
【0032】
2―2 任意の電流におけるモードホップ
図9は、任意の電流においてモードホップを生じさせる説明図である。例えば、図2においては、半導体レーザ1は、電流aとbでモードホップを生じているが、電流aとbの間の電流gでモードホップを生じさせることも可能である。
【0033】
注入電流gにおける温度依存性を図9(b)に示す。図9(b)に示すように、半導体レーザ1は、注入電流がgの場合、温度hの時に▲1▼と▲2▼のモード間でモードホップを生じる。温度コントローラ2により、半導体レーザ1の温度を温度hに制御すると、注入電流依存性は図9(a)のようになり、半導体レーザ1の出力波長は、電流gでモードホップする。このように、任意の電流においてモードホップを生じさせることができ、異なる2つの波長を選択的に出力させることが可能である。例えば、レーザ光の強度の制約から注入電流をg付近で使用したい場合等に有効である。
【0034】
3. 2波長型半導体レーザ装置の第2の実施の形態
図10は、第2の実施の形態における2波長型半導体レーザ装置の構成図である。2波長型半導体レーザ装置は、半導体レーザ1と、温度コントローラ2と、電流コントローラ3と、さらに、発振制御部5を備える。発振制御部5は、温度コントローラ2及び電流コントローラ3に対して温度及び電流の制御を指示し、半導体レーザ1の発振を制御する。また、注入電流毎に温度とモードホップ前後の波長、波長差が対応した出力波長テーブルが記憶されているメモリを有しても良い。
【0035】
図11は、発振制御部5のメモリに記憶される出力波長テーブルのデータフォーマットである。出力波長テーブルは、注入電流毎に、モードホップが生じる温度に対応して、モードホップ前後の出力波長(選択的に出力できる2つの波長)及び/又はモードホップ前後の波長差が記憶される。
【0036】
また、2波長型半導体レーザ装置は、スペクトラムアナライザ4と、半導体レーザ1が出力した光を、例えば平行光にするレンズ6を備えてもよい。スペクトラムアナライザ4は、半導体レーザ1が出力した光を、レンズ6を介して受光し、受光した光の波長スペクトルを求めて発振制御部5に出力する。出力する波長スペクトルデータは、スペクトル強度が大きい2つのスペクトルの波長と強度であってもよい。この2つの強度を比較することにより、半導体レーザ1が2つの波長を含む光を出力しているのか、1つの波長を支配的に出力しているのか判別できる。また、予め定められたしきい値よりも大きいスペクトルの波長と強度であってもよい。
【0037】
以下に、動作を説明する。
まず、発振制御部5は、バイアス電流を設定する。さらに、発振制御部5は、出力光の波長又は波長差を設定する。例えば、発振制御部5は、予めメモリに記憶されているデータを読み出しても良いし、外部から入力しても良い。
【0038】
次に、発振制御部5は、設定した電流及び波長若しくは波長差に基づき、メモリに記憶されている出力波長テーブルを参照し、制御目標となる温度(制御温度)を取得する。なお、設定した波長及び波長差が出力波長テーブルにない場合、所定の範囲内にある波長及び波長差に基づき制御温度を取得するようにしてもよい。
【0039】
発振制御部5は、温度コントローラ2に対し、半導体レーザ1の温度を取得した制御温度に制御するよう指示する。温度コントローラ2は、発振制御部5からの指示に応じて半導体レーザ1の温度を制御する。温度コントローラ2は、半導体レーザ1の温度が指示された制御温度になった場合、発振制御部5に温度設定完了を示す信号を出力する。
【0040】
スペクトラムアナライザ4を備える場合、温度設定完了信号を受け取った発振制御部5は、スペクトラムアナライザ4から波長スペクトルデータを入力し、半導体レーザ1が2つの波長を含む光を出力している状態であるかを判断する。例えば、発振制御部5は、入力した波長スペクトルデータのうち、強度が大きい2つのスペクトルを比較して強度差が予め定められた許容値以内であれば、2つの波長を含む光を出力していると判断することできる。発振制御部5は、半導体レーザ1が2つの波長を含む光を出力している状態又は所定の温度になっていないと判断した場合、半導体レーザ1の温度を調整する指示を温度コントローラ2に出力する。なお、スペクトラムアナライザ4からのデータ入力、温度調整指示は省略してもよい。また、温度コントローラ2は、温度検出手段の出力に基づいて温度を制御する代わりに、スペクトラムアナライザ4から波長スペクトルデータを入力し、波長スペクトルデータに基づいて半導体レーザ1が2つの波長を含む光を発する状態となるように温度を制御するようにしてもよい。
【0041】
一方、発振制御部5は、半導体レーザ1が2つの波長を含む光を出力する状態であると判断した場合(又は温度設定完了信号を受け取った場合)、出力可能な2つの波長のうちどちらを支配的に出力させるか決定し、波長選択信号を生成する。例えば、設定された波長に基づいて出力させる波長を決定してもよいし、低い波長又は高い波長から出力させるように構成してもよい。また、波長選択信号は、電流を増加又は減少させる値又は指示であってもよいし、電流値であってもよい。操作者又は外部機器からの指示により、発振制御部5は、電流コントローラ3に波長選択信号を出力する。電流コントローラ3は、発振制御部5からの波長選択信号に応じて可変バイアス源32から供給される注入電流を制御し、半導体レーザ1からモードホップ前又は後の波長の光を発生させる。
【0042】
発振制御部5は、操作者若しくは外部機器からの指示により、又は、適宜のタイミングで電流コントローラ3に出力する波長選択信号を変更し、半導体レーザ1から異なる波長の光を出力させることができる。また、上述の実施の形態では、発振制御部5からの指示に対して、温度コントローラ2及び電流コントローラ3が温度及び電流を制御しているが、発振制御部5が温度及び電流を制御するようにしてもよい。また、上述の各実施の形態では、温度を固定して電流を増減させて2波長のうちの一つを選択しているが、逆に、電流を固定して温度を変化させても良い。
【0043】
4. 2波長型干渉計測装置
4−1 ハード構成
図12は、2波長型干渉計測装置の構成図である。2波長型干渉計測装置は、2波長型半導体レーザ装置10、レンズ11、ビームスプリッタ(干渉手段)12、参照鏡13、光検出器14、測定部15を有する。測定部15は、入力した信号及び測定結果を記憶する記憶部151と、測定結果を表示する表示部152を備えることができる。また、2波長型半導体レーザ装置10は、半導体レーザ1、温度コントローラ2、電流コントローラ3を有する。2波長型半導体レーザ装置10は、さらに、上述の第2の実施の形態のように、スペクトラムアナライザ4、発振制御部5を有しても良い。2波長型半導体レーザ装置10についての詳細は上述と同様であるので、その説明を省略する。
【0044】
レンズ11は、半導体レーザ装置10が出力した光を平行光にし、ビームスプリッタ12へ導く。ビームスプリッタ12は、レンズ11により平行光となったレーザ光を分岐し、参照鏡13及び測定物体20へ送光する。分岐された光は、参照鏡13及び測定物体20で反射し、再びビームスプリッタ12に戻る。ビームスプリッタ12は、反射光を重ね合わせて干渉させ、干渉光を光検出器14へ送光する。
【0045】
干渉光は、参照鏡13で反射した光(参照光)と、測定物体20から反射してくる光(測定光)の光路差によって明暗ができる。参照光と測定光の光路差が、波長の整数倍であれば干渉光の明るさは最大となり、一方、光路差が波長の整数倍から半波長だけずれていれば干渉光の明るさは最小となる。光路差が一定でない場合には、明暗の干渉縞ができる。これらの干渉光を受光し、処理することにより測定物体20の段差及び形状等を測定できる。干渉の明暗は、光源からの光の波長に関係し、干渉計では半波長よりも大きい段差の測定は不可能である。2波長型干渉計では、2つの異なる波長の光を用いて測定範囲を1波長型の干渉計よりも拡大している。
【0046】
2つの波長λ、λの光が使用可能な光源がある時、それぞれに対応する位相α、αは、次式で求められる。
【0047】
【数1】

Figure 2004241659
【0048】
ここで、Lは、光路差の半分である。また、位相差△αは、整理すると次式で表される。
【0049】
【数2】
Figure 2004241659
【0050】
ここで、Λを等価波長という。等価波長は光源の発振波長より長いため、干渉計の測定範囲を1波長型の干渉計に比べて拡大することができる。本実施の形態では、2つの異なる波長を1つの光源により発生させることが可能であり、2つの光源を有する干渉計に対して、光源数が減少できる、光軸あわせのための光学系が不要となる等、装置の構成を簡単化することが可能である。
【0051】
光検出器14は、干渉した光を受光し干渉信号を生成する。例えば、光検出器14は、CCD等のイメージセンサを用いることができる。測定部15は、光検出器14から干渉信号を入力し、干渉信号を処理することにより測定物体20の段差、形状等を求める。
【0052】
なお、スペクトラムアナライザ4を用いる場合は、光学系にビームスプリッタ等の適宜の分岐器を挿入し、半導体レーザ1からの出力光をスペクトラムアナライザ4に導くようにする構成をとればよい。
【0053】
4−2 動作例−1
まず、測定部15は、例えば、外部から入力した波長又は予め定められた初期値に基づいて、測定に用いる波長(測定波長)又は波長差を決定する。次に、測定部15は、2波長型半導体レーザ装置10に対して、測定波長の光を出力させる指示を出力する。例えば、測定部15は、2波長型半導体レーザ装置10の発振制御部5に対して指示を出力する。また、測定部15は、発振制御部5の機能をさらに有し、測定波長を出力させるための温度及び波長選択信号を温度コントローラ2及び電流コントローラ3に出力してもよい。2波長型半導体レーザ装置10は、温度及び電流を制御し、測定部15が出力した指示に応じた光を半導体レーザ1から出力させる。
【0054】
半導体レーザ1から発した光は、ビームスプリッタ12で分岐され、参照鏡13及び測定物体20で反射してビームスプリッタ12上で干渉する。光検出器14は、干渉した光を受光して干渉信号を生成する。測定部15は、光検出器14から干渉信号を入力し、測定波長と対応させて記憶部151に記憶する。
【0055】
次に、測定部15は、2波長型半導体レーザ装置10に対し、先とは異なる波長の光を出力させる指示を出力する。上述と同様に、2波長型半導体レーザ装置10は、指示に応じた光を半導体レーザ1から出力させ、その光に対する干渉信号は、測定波長に対応して測定部15の記憶部151に記憶される。
【0056】
測定部15は、記憶部151に記憶された2つの干渉信号及び測定波長を読み出し、干渉信号にフーリエ変換等の信号処理を行って、位相分布を求め、位相差を算出する。例えば、測定部15は、読み出した干渉信号をフーリエ変換し、スペクトルの一番大きい空間周波数付近の周波数成分を取り出し、その周波数成分を0にシフトして逆フーリエ変換することで位相分布、位相差を求める。
【0057】
さらに、測定部15は、位相差及び測定波長に基づき、数式2を用いて光路差Lを算出し、測定物体20の段差及び形状等を求める。なお、測定部15は、干渉信号及び測定波長に基づき適宜の処理を実行し、測定物体20の平面度や球面形状等を求めてもよい。また、測定部15は、求めた測定結果を適宜のタイミングで記憶部151に記憶し、表示部152に表示してもよい。
【0058】
4−3 動作例−2
上述の動作例−1では、2つの異なる波長の光をそれぞれ出力、受光して測定物体20の段差及び形状を求めているが、2波長(λ、λ)を含む光を同時(又は略同時)に出力し、2つの干渉光を受光して測定することも可能である。2波長を同時に発振すると、各波長に対応して縞の間隔が異なる2つの干渉縞が発生し、光検出器14では、これらが重なった状態の干渉信号が生成される。この2つの干渉縞を含む干渉信号に基づき位相差を求めることにより、測定物体20の段差及び形状等を求めることができる。
【0059】
まず、測定部15は、測定に用いる波長(測定波長)又は波長差を決定し、2波長型半導体レーザ装置10に対して、決定した測定波長と、光を同時に出力させる指示とを出力する。2波長型半導体レーザ装置10は、温度及び電流を制御し、測定部15が出力した指示に応じた2つの波長を含む光を同時(又は略同時)に半導体レーザ1から出力させる。
【0060】
半導体レーザ1から発した光は、ビームスプリッタ12で分岐され、参照鏡13及び測定物体20で反射してビームスプリッタ上で干渉する。この時の干渉光は、2つの波長に対応する干渉光を含んでいる。光検出器14は、干渉した光を受光して干渉信号を生成する。測定部15は、光検出器14から干渉信号を入力し、入力した干渉信号に基づき位相差を求め、上述と同様に測定物体20の段差及び形状等を求める。位相差を求める方法については後述する。
【0061】
なお、測定部15は、干渉信号及び測定波長に基づき適宜の処理を実行し、測定物体20の平面度や球面形状等を求めてもよい。また、測定部15は、分離した干渉信号及び求めた測定結果を適宜のタイミングで記憶部151に記憶し、表示部152に表示してもよい。
【0062】
次に、2つの干渉縞を含む干渉信号から位相差を求める方法について述べる。(空間周波数の差を利用した測定)
図13は、空間周波数により2つの干渉縞を分離する説明図である。図13に示すように、参照鏡13を光路差Lが生じるようにわずかに傾けた干渉計に、λ及びλの波長の光を同時に入射して干渉縞を観測すると、周期のわずかに異なる2つの干渉縞が発生する。この縞は、光検出器14上で重なって観測されるが、等価波長Λを小さくすると縞の周期の差も大きくなり、空間周波数に差ができる。例えば、等価波長Λ=L/2のときは、図13に示すように、ちょうど1周期だけ縞の数に差が生じる。この空間周波数の差を利用して2つの縞を分離することにより、2波長の同時出力による測定が可能である。
【0063】
なお、本測定の場合、参照鏡13は、位置により光路差が生じるように傾けて配置する。また、参照鏡13の傾きを変化させる駆動部をさらに備えてもよい。
【0064】
測定部15は、等価波長Λを小さくし,空間周波数に差ができるように発振波長を決定する。また、測定部15は、光検出器14から入力した干渉信号に対してフーリエ変換等の信号処理を行い、周波数軸上で2つの縞を分離する。この時、2つの縞の空間周波数に対応したスペクトルが得られる。測定部15は、各縞に対応した空間周波数の周りの周波数成分に基づき位相及び位相差を求め、位相差及び測定波長に基づき段差、表面形状等を求める。
【0065】
(干渉縞の位相差を利用した測定)
また、空間周波数の差を利用する以外にも、重なった干渉縞から2つの波長に対応する干渉光の位相差を求めることもできる。干渉縞は、一般に次式で表すことができる。
【0066】
【数3】
Figure 2004241659
【0067】
ここで、Sは干渉光の直流成分、Sは交流成分の振幅、fは空間周波数、αは位相である。また、交流成分の振幅Sと直流成分Sとの比をビジビリティ(又はコントラスト)といい、次式で計算される。
V=S/S
例えば、干渉光に基づく干渉信号をフーリエ変換して得た直流成分と交流成分を用いて、ビジビリティVを得るとこができる。上述の空間周波数の差を利用した測定では、数式3のカッコ内第1項目に注目しているが、ここでは第2項目に注目する。
【0068】
波長がλ、λの2波長で測定した場合、各波長に対する干渉縞はそれぞれ、以下の式で表される。
【0069】
【数4】
Figure 2004241659
【0070】
ただし、
α(x)=(2π/λ)d
α(x)=(2π/λ)d (d:光路差)
である。例えば、d=nΛ+Λ/4の場合には、位相差は、
α(x)−α(x)=π/2
となり、2つの縞は90度位相がずれる。
【0071】
ここで、干渉光の直流成分S、交流成分の振幅S、空間周波数fを、
a1=Sa2=S
b1=Sb2=S
=f=f
とおく。なお、直流成分Sと交流成分の振幅Sについては、2波長の光が同じ半導体レーザ1から出射されていることからSa1=Sa2、Sb1=Sb2が成立する。
【0072】
空間周波数f=fについて、以下に説明する。光検出器14で取得する各波長λ、λに対応する干渉縞の周期N、Nは、
=d/λ
=d/λ
である。この式から、周期NとNの関係は、次式で表せる。
=(λ/λ)N
ここで、2波長型半導体レーザ装置10から出力される波長λ、λの波長差を、各波長に対して小さく設定すれば、N=Nとみなすことができる。例えば、2波長型半導体レーザ装置10から出力される波長の差が0.6nm、中心波長が685nmとし(λ=685nm、λ=685.6nm)、光検出器14で取得する画像内に波長λの光により発生した縞をN=30周期入れるとする。この時、波長λで発生した縞の周期数は、上述の関係式によりN=29.97となり、ほぼ30である。したがって、空間周波数は周期の逆数であるので、f1=f2とみなすことができる。
【0073】
干渉光の直流成分S、交流成分の振幅S、空間周波数fを上述のようにおくと、重なった2つの縞画像を表す式は、次式で表すことができる。
【0074】
【数5】
Figure 2004241659
【0075】
また、数式5より、重なった2つの縞画像のビジビリティVは、次式で表すことができる。
【0076】
【数6】
Figure 2004241659
【0077】
数式6より、ビジビリティVは、位相差α(x)−α(x)に応じて変化することがわかる。また、数式6のS/Sは一定値である。例えば、S/Sは、予め1つの波長のみを使って取得した縞画像から求めたビジビリティVであり、予め記憶部151等に記憶しておく。
【0078】
測定部15は、光検出器14から入力した干渉信号に基づきビジビリティVを求め、数式6を用いて位相差を求める。具体的には、まず、測定部15は、光検出器14から入力した信号を、フーリエ変換等の信号処理を行い、周波数軸上で直流成分と交流成分に分離する。このとき、交流成分のスペクトルは周波数fの場所に現れ、その大きさは
【0079】
【数7】
Figure 2004241659
【0080】
である。また、直流成分のスペクトルは2Sである。
【0081】
次に、測定部15は、直流成分と交流成分の振幅の比をとり、ビジビリティVを求める。また、測定部15は、求めたビジビリティVと、予め記憶部151に記憶されているS/Sの値を用いて、数式6により位相差を求める。
【0082】
測定部15は、求めた位相差により測定物体20の段差及び形状等を求めることができる。なお、上述の数式及び説明は、xを変数とする一次元で示しているが、二次元とすることもできる。
【0083】
【発明の効果】
本発明によると、1つの半導体レーザで2つの波長を発生させる2波長型半導体レーザ装置を提供することができる。また、本発明によると、レーザ光の強度を大きく変化させることなく、できるだけ波長差の大きい2つの波長を選択的に発生させることができる。また、本発明によると、注入電流の増減により出力光の選択を行うため、時定数が大きい温度の増減を行うよりも高速で効率的に2波長の切り替えが可能である。さらに、本発明によると、注入電流制御のみによる装置よりも波長差の大きい2波長の光を1つの半導体レーザで得ることができ、特に、干渉計測装置の分解能向上に大きく寄与する。本発明によると、2波長型半導体レーザ装置を用いて、シンプルで、より安価な2波長型干渉計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態における2波長型半導体レーザ装置の構成図。
【図2】半導体レーザの発振波長の注入電流依存性及び温度依存性を模式的に表す図。
【図3】2波長型半導体レーザ装置の動作説明図。
【図4】モードホップする温度付近におけるレーザスペクトルを示す図。
【図5】異なる波長の光を選択的に出力させた時のレーザスペクトルを示す図。
【図6】発振波長の温度依存性の実験結果を示す図。
【図7】温度制御及び注入電流制御による2波長出力の実験結果を示す図。
【図8】温度制御による波長選択の説明図。
【図9】任意の電流においてモードホップを生じさせる説明図。
【図10】第2の実施の形態における2波長型半導体レーザ装置の構成図。
【図11】出力波長テーブルのデータフォーマット。
【図12】2波長型干渉計測装置の構成図。
【図13】空間周波数により2つの干渉縞を分離する説明図。
【符号の説明】
1 半導体レーザ
2 温度コントローラ
3 電流コントローラ
31 発振器
32 可変バイアス源
4 スペクトラムアナライザ
5 発振制御部
6 レンズ
10 2波長型半導体レーザ装置
11 レンズ
12 ビームスプリッタ
13 参照鏡
14 光検出器
15 測定部
151 記憶部
152 表示部
20 測定物体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-wavelength semiconductor laser device, a two-wavelength interference measurement device, a two-wavelength semiconductor laser oscillation method, and a two-wavelength interference measurement method, and more particularly to a two-wavelength type capable of selectively outputting two wavelengths. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-wavelength interference measurement device and a measurement method using a two-wavelength semiconductor laser device as a light source.
[0002]
[Prior art]
As a method for measuring the shape of an object with high accuracy, an interferometric measurement method using a semiconductor laser has been conventionally proposed. Generally, it is impossible to measure a step larger than half a wavelength with an interferometer, and it is difficult to measure a large step with a one-wavelength interferometer. As means for solving this problem, a two-wavelength interferometer using two semiconductor lasers as light sources and using lights having different wavelengths has been proposed.
[0003]
As a method of obtaining two or more wavelengths, for example, an apparatus that generates light of different wavelengths by two or more light sources and combines and combines laser beams on the same optical axis using a beam splitter or the like is available. It is disclosed (for example, see Patent Document 1).
[0004]
In addition, a diffraction grating is provided for each of two or more semiconductor lasers, and a heater for controlling the temperature of each diffraction grating is disposed. Each of the heaters outputs the maximum optical power at a desired wavelength light. A multi-wavelength light source device that controls the temperature of a diffraction grating has been disclosed (for example, see Patent Document 2). Further, a light source has been proposed in which a large number of diffraction gratings are formed in one element to simultaneously generate multiple wavelengths (for example, see Patent Document 3).
[0005]
On the other hand, a semiconductor laser has a property that the oscillation wavelength changes with an injection current, and it is known that light of different wavelengths can be generated by controlling the injection current (for example, see Non-Patent Document 1). .
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-284740 A
[Patent Document 2]
JP 2000-174397 A
[Patent Document 3]
JP-A-9-270568
[Non-patent document 1]
T. Suzuki, O .; Sasaki, and T.S. Maruyama, "Absolute Distance Measurement Using Wavelength-Multiplexed Phase-Locked Laser Diode Interferometry", Optical Engineering, Vol. 35, no. 2 492-497 (1996)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The light sources using two or more semiconductor lasers as in the conventional devices described in Patent Documents 1 and 2 can obtain a plurality of wavelengths at the same time, but the optical axis alignment is complicated and the optical system becomes complicated. There is a problem that. Further, the light source described in Patent Literature 3 requires a special structure such as forming many diffraction gratings in one element. Further, it is assumed that an optical system having such a complicated configuration or a device having a special structure will be expensive. Dye lasers and YAG lasers are known as two-wavelength light sources. However, Dye lasers are large and YAG lasers are hardly visible to human eyes, so they are not suitable as light sources for interferometers.
[0008]
The wavelength difference of the light output from the semiconductor laser by controlling the injection current described in Non-Patent Document 1 is extremely small. In addition, since it is necessary to greatly change the injection current, there is a problem that the intensity of the laser light also greatly changes. For example, the wavelength change rate in current modulation is about 5 × 10-3nm / mA, and the current change must be 1-2 mA in order to suppress the change in light intensity within a negligible range. The wavelength change obtained by this current change is 5-10 × 10-3nm.
[0009]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a two-wavelength semiconductor laser device that generates two wavelengths with one semiconductor laser. Another object of the present invention is to selectively generate two wavelengths having the largest possible wavelength difference without greatly changing the intensity of the laser beam. It is another object of the present invention to provide a simpler and less expensive two-wavelength interferometer using a two-wavelength semiconductor laser device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to a first solution of the present invention,
A semiconductor laser in which the wavelength of the output light changes in response to a change in injection current and / or temperature, and a mode hop in which the wavelength of the output light changes stepwise in response to the change in injection current and / or temperature;
A current controller for controlling an injection current or voltage to the semiconductor laser,
A temperature controller for changing the temperature of the semiconductor laser;
Equipped
One of the temperature controller or the current controller controls the semiconductor laser to output a light including two different wavelengths before and after mode hop,
There is provided a two-wavelength semiconductor laser device that controls the other of the temperature controller and the current controller to selectively output one of wavelengths before and after a mode hop from the semiconductor laser in the state.
[0011]
According to a second solution of the present invention,
The two-wavelength semiconductor laser device;
A reference mirror that reflects a part of output light from the two-wavelength semiconductor laser device;
Interfering means for branching output light from the two-wavelength type semiconductor laser device to the reference mirror and the measurement object, and forming interference light by reflected light or transmitted light from the reference mirror and the measurement object. ,
A photodetector that receives the interference light from the interference means, generates and outputs an interference signal,
A measuring unit for determining a step and / or a shape of a measurement object based on an interference signal from the photodetector and an output wavelength of the two-wavelength semiconductor laser device;
Is provided.
[0012]
According to a third solution of the present invention,
2. A semiconductor laser using a mode laser in which the wavelength of the output light changes according to the change in the injection current and / or the temperature, and the wavelength of the output light changes stepwise in response to the change in the injection current and / or the temperature. A wavelength type semiconductor laser oscillation method,
Controlling the temperature or injection current or voltage of the semiconductor laser so that the semiconductor laser outputs light including two different wavelengths before and after mode hopping,
In this state, there is provided the two-wavelength type semiconductor laser oscillation method for controlling an injection current or a voltage or a temperature to the semiconductor laser so as to selectively output one of wavelengths before and after a mode hop from the semiconductor laser. .
[0013]
According to a fourth solution of the present invention,
2. A semiconductor laser using a mode laser in which the wavelength of the output light changes according to the change in the injection current and / or the temperature, and the wavelength of the output light changes stepwise in response to the change in the injection current and / or the temperature. A wavelength-type interference measurement method,
Controlling the temperature or injection current or voltage of the semiconductor laser so that the semiconductor laser outputs light including two different wavelengths before and after mode hopping,
In this state, controlling the injection current or the voltage or the temperature to the semiconductor laser so as to output the first wavelength and / or the second wavelength light before and after the mode hop from the semiconductor laser,
Generating an interference signal by receiving interference light formed by reflected light or transmitted light from the reference mirror and the measurement object of the light of the first and second wavelengths;
A two-wavelength interference measurement method for determining a step and / or a shape of a measurement object based on the interference signal and the first and second wavelengths is provided.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1. First Embodiment of Two-Wavelength Semiconductor Laser Device
1-1 Device configuration
FIG. 1 is a configuration diagram of a two-wavelength semiconductor laser device according to the first embodiment. The two-wavelength semiconductor laser device includes a semiconductor laser 1, a temperature controller 2, and a current controller 3. The current controller 3 has an oscillator 31 and a variable bias source 32.
[0015]
The semiconductor laser 1 oscillates with an injection current from the oscillator 31 and the variable bias source 32, and emits laser light having an intensity corresponding to the injection current. Further, the semiconductor laser 1 has an injection current dependency in which the oscillation wavelength changes in accordance with a change in the injection current, and a temperature dependency in which the oscillation wavelength changes with a change in temperature.
[0016]
FIG. 2 is a diagram illustrating the dependence of the oscillation wavelength of the semiconductor laser 1 on the injection current and the temperature. FIG. 2A shows the injection current dependency of the oscillation wavelength when the temperature T of the semiconductor laser 1 is constant (for example, T = c). The oscillation wavelength of the semiconductor laser 1 changes with an increase in injection current, but shows a large stepwise change near a certain current (hereinafter, referred to as mode hop). Generally, in the current modulation, a continuous portion indicated by “b” in FIG. 2A is used. However, if the change is used in a range where the change in the intensity of the laser beam can be ignored (for example, a current of 1 to 2 mA), the wavelength difference Is 5-10 × 10-3nm. Even if the current is changed from end to end of the continuous portion without considering the intensity change of the laser beam, the change in the current is about 10 mA, and the obtained wavelength difference is 5 × 10-2nm.
[0017]
FIG. 2B shows the temperature dependence of the oscillation wavelength when the injection current I of the semiconductor laser 1 is constant (for example, I = a). The oscillation wavelength of the semiconductor laser 1 changes as the temperature rises, and a mode hop occurs near a certain temperature as in the case of injection current dependency. In the portions (a) and (b) of FIG. 2B (adjacent modes), there is a wavelength difference of, for example, about 1 nm, and a wavelength difference of about 100 to 200 times compared to the current modulation is obtained.
[0018]
Generally, in a two-wavelength interferometer, the larger the wavelength difference, the greater the resolution of measurement. Therefore, when used in a two-wavelength interferometer, a light source that obtains a large wavelength difference is effective. In the present embodiment, by using the temperature dependency and the injection current dependency of the semiconductor laser 1 at the same time, light of two different wavelengths is selectively output.
[0019]
The temperature controller 2 has a heat generating and / or heat radiating / absorbing means for changing the temperature of the semiconductor laser 1 and a temperature detecting means for detecting the temperature of the semiconductor laser 1. As the heat generation and / or heat radiation / heat absorption means, for example, a Peltier element can be used. The Peltier element generates heat by passing a current, and absorbs heat by reversing the direction of the current. In addition to the Peltier element, appropriate heat generation and / or heat radiation / heat absorption means may be used. Further, the heat generating means and the heat absorbing means may have different configurations. As the heat absorbing means, a means for promoting heat radiation of the semiconductor laser 1 using a heat radiation fan or the like may be used. The temperature detecting means is, for example, an appropriate temperature sensor such as a semiconductor temperature sensor, and detects the temperature of the semiconductor laser 1.
[0020]
The temperature controller 2 generates a control signal for setting the temperature of the semiconductor laser 1 to a temperature at which a mode hop occurs (for example, the temperature c or d in FIG. 2B) based on the output of the temperature detecting means, for example. Output to heat generation and / or heat radiation / heat absorption means. The temperature at which the mode hop occurs may be set in advance or may be input from outside. For example, the temperature controller 2 may input the temperature from a control unit that stores the temperature at which the mode hop occurs, an external device such as a PC, or an appropriate input unit. Further, the light output from the semiconductor laser 1 may be measured using, for example, a spectrum analyzer, and the temperature controller 2 may control the temperature so that the measured light includes spectra of different wavelengths.
[0021]
The current controller 3 controls a bias current or a voltage from the variable bias source 32, and controls an injection current supplied to the semiconductor laser 1. The current controller 3 increases or decreases the current from the variable bias source 32 based on the wavelength selection signal input from the outside in a state where the temperature is controlled near the temperature at which the mode hop occurs by the temperature controller 2. Current control is performed so as to stably oscillate the selected wavelength. The wavelength selection signal is an appropriate signal for instructing which of the two output wavelengths is to be output. For example, it may be an instruction or a value for increasing or decreasing the injection current, or a current value or a wavelength. The current controller 3 can also control the injection current supplied to the semiconductor laser 1 by changing the amplitude of the alternating current or the voltage supplied from the oscillator 31.
[0022]
The oscillator 31 of the current controller 3 generates an alternating current or a voltage for causing the semiconductor laser 1 to oscillate. The variable bias source 32 generates, for example, a DC bias current or a voltage to be supplied to the semiconductor laser 1. The variable bias source 32 may be a variable current source or a voltage source that can vary the current by varying the voltage. The current from the oscillator 31 and the variable bias source 32 is supplied to the semiconductor laser 1 as an injection current. The change in the bias current from the variable bias source 32 changes the wavelength and intensity of the laser light output from the semiconductor laser 1.
[0023]
1-2 Operation example
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the two-wavelength semiconductor laser device. FIG. 3 shows the injection current dependency and the temperature dependency shown in FIG. 2 three-dimensionally in one diagram. 2A and 2B, the semiconductor laser 1 mode-hops at the current a and the temperature c. That is, the mode hop at the current a in FIG. 2A and the mode hop at the temperature c in FIG. 2B have the same characteristics, and this portion overlaps in FIG. For example, the current controller 3 and the temperature controller 2 control the injection current to a and the temperature to c so that a mode hop occurs. In this state, the current controller 3 increases or decreases the injection current or the temperature controller 2 increases or decreases the temperature. Thus, the wavelength in the mode “a” or the mode “b” in FIG. 3 can be selectively output. The injection current and the temperature may be other currents and temperatures at which mode hops occur (for example, the current b or the temperature f in FIG. 3) other than the current a and the temperature c in FIG. It is also possible to cause a mode hop between the currents a and b by appropriately changing the temperature. The details will be described later.
[0024]
FIGS. 4 and 5 are diagrams showing spectra of laser light emitted from the semiconductor laser 1. FIG. Hereinafter, the operation of the two-wavelength semiconductor laser device will be described with reference to FIGS. First, the current controller 3 and the temperature controller 2 control the current and the temperature so that a mode hop occurs. For example, the current controller 3 fixes the injection current to the current a in FIG. 3, and the temperature controller 2 controls the temperature of the semiconductor laser 1 to the temperature c in FIG. The information of the current a and the temperature c may be set in the respective controllers in advance, or may be input from outside. FIG. 4 shows the spectrum of the laser light emitted from the semiconductor laser 1 in a state where the current and the temperature are controlled so that a mode hop occurs. As for the spectrum of the laser beam output from the semiconductor laser 1, two spectra having different wavelengths appear simultaneously (or almost simultaneously).
[0025]
Next, the current controller 3 slightly changes (for example, 1 mA) the injection current supplied from the variable bias source 32. For example, the current controller 3 inputs a wavelength selection signal from the outside, and increases or decreases the injection current based on the wavelength selection signal. FIG. 5A shows a spectrum of laser light emitted from the semiconductor laser 1 when the injection current is slightly reduced (for example, 1 mA). The spectrum on the short wavelength side of the two wavelength spectra in FIG. 4 stably stands. On the other hand, FIG. 5B shows the spectrum of the laser light emitted from the semiconductor laser 1 when the injection current is slightly increased (for example, 1 mA). In this case, the spectrum on the long wavelength side of the two wavelength spectra in FIG. 4 stably stands. That is, in a state where light having two spectra is output, if the injection current is slightly decreased or increased, only one of the spectra appears to be dominant. At this time, the required change in the injection current is extremely small, and the intensity of the laser beam does not change significantly. For this reason, when used for an interferometer, even if a large change in wavelength occurs in the light source, a measurement error due to a change in the intensity of the laser beam hardly occurs.
[0026]
These output wavelengths are not temporary, and the semiconductor laser 1 can stably output the spectra shown in FIGS. 4 and 5 even after several hours. It should be noted that the temperature controller 2 only needs to control the temperature at which the semiconductor laser 1 outputs light including two different wavelengths, and does not necessarily need to accurately control the temperature at which mode hops occur.
[0027]
1-3 Operation check by experiment
6 and 7 are diagrams showing the results of an oscillation experiment of the semiconductor laser 1. FIG. 6 and 7 show that the semiconductor laser 1 has an optical output of 30 mW and an oscillation wavelength of 686 nm, and a temperature controller 2 having a Peltier element and a semiconductor temperature sensor (temperature error 0.5 ° C., temperature coefficient +10.0 mV / ° C.). Are the results of an experiment of two-wavelength output by controlling the temperature dependence of the oscillation wavelength, the temperature, and the injection current. These configurations and experimental results are examples of a two-wavelength semiconductor laser device, and do not limit the configuration, numerical values, and the like.
[0028]
FIG. 6 is a diagram showing an experimental result of the temperature dependence of the oscillation wavelength. At the injection current I = 80 mA determined by the current controller 3, the temperature of the semiconductor laser 1 is changed by changing the current flowing through the Peltier element in the temperature controller 2, and the oscillation wavelength at each temperature is measured by a spectrum analyzer. . It can be confirmed that the oscillation wavelength of the semiconductor laser 1 changes stepwise while repeating mode hops. It should be noted that the temperature at which the semiconductor laser 1 mode-hops can be known from the experimental results.
[0029]
FIG. 7 is a diagram showing experimental results of two-wavelength output by temperature control and injection current control. First, the injection current was set to I = 80 mA, and the temperature of the semiconductor laser 1 was controlled by the temperature controller 2 to a temperature at which mode hop occurs (here, 22.8 ° C.). FIG. 7A shows the spectrum distribution of the output light from the semiconductor laser 1 at that time. Two spectra having different wavelengths stand out, and it can be confirmed that the semiconductor laser 1 outputs laser light including two wavelengths. The difference between the two wavelengths is about 0.6 nm.
[0030]
Next, as shown in FIG. 7A, in a state where the semiconductor laser 1 outputs light including a spectrum of two wavelengths, only the injection current was increased or decreased by 1 mA. FIGS. 7B and 7C show the spectral distribution of the output light from the semiconductor laser 1 when the injection current is increased or decreased. It can be confirmed that when the injection current is increased, the spectrum on the long wavelength side stably stands, whereas when the injection current is decreased, the spectrum on the short wavelength side stably stands. The three states shown in FIGS. 7A to 7C are stable even after 6 hours.
[0031]
2. Another operation example of a two-wavelength semiconductor laser device
2-1 Wavelength selection by temperature control
FIG. 8 is an explanatory diagram of wavelength selection by temperature control. FIGS. 8A and 8B show an injection current dependency and a temperature dependency of the semiconductor laser 1 shown in FIG. As shown in FIG. 8B, for example, the semiconductor laser 1 mode-hops between the modes “a” and “b” at the current a and the temperature c, and “d” at the current a and the temperature f. Mode hop between the mode of "C" and "C". FIG. 8C is a diagram showing this in a graph of injection current dependency. Although FIG. 8C shows the temperatures c and f, the injection current dependence at the temperatures d and e in FIG. 8B is the same. By controlling the temperature to a specific temperature by the temperature controller 2, the output wavelength or the wavelength difference can be selected.
[0032]
2-2 Mode hop at arbitrary current
FIG. 9 is an explanatory diagram for causing a mode hop at an arbitrary current. For example, in FIG. 2, the semiconductor laser 1 generates a mode hop at the currents a and b, but can generate a mode hop at the current g between the currents a and b.
[0033]
FIG. 9B shows the temperature dependence of the injection current g. As shown in FIG. 9B, when the injection current is g, the semiconductor laser 1 causes a mode hop between the modes (1) and (2) when the temperature is h. When the temperature of the semiconductor laser 1 is controlled to the temperature h by the temperature controller 2, the injection current dependency becomes as shown in FIG. 9A, and the output wavelength of the semiconductor laser 1 is mode-hopped by the current g. As described above, mode hop can be generated at an arbitrary current, and two different wavelengths can be selectively output. For example, this is effective when it is desired to use an injection current near g due to restrictions on the intensity of laser light.
[0034]
3. Second Embodiment of Two-Wavelength Semiconductor Laser Device
FIG. 10 is a configuration diagram of a two-wavelength semiconductor laser device according to the second embodiment. The two-wavelength type semiconductor laser device includes a semiconductor laser 1, a temperature controller 2, a current controller 3, and an oscillation control unit 5. The oscillation controller 5 instructs the temperature controller 2 and the current controller 3 to control the temperature and the current, and controls the oscillation of the semiconductor laser 1. Further, a memory may be provided which stores an output wavelength table in which the temperature, the wavelength before and after the mode hop, and the wavelength difference correspond to each injection current.
[0035]
FIG. 11 shows a data format of the output wavelength table stored in the memory of the oscillation control unit 5. The output wavelength table stores, for each injection current, the output wavelengths before and after the mode hop (two wavelengths that can be selectively output) and / or the wavelength difference before and after the mode hop, corresponding to the temperature at which the mode hop occurs.
[0036]
Further, the two-wavelength type semiconductor laser device may include a spectrum analyzer 4 and a lens 6 for converting light output from the semiconductor laser 1 into, for example, parallel light. The spectrum analyzer 4 receives the light output from the semiconductor laser 1 via the lens 6, obtains a wavelength spectrum of the received light, and outputs the wavelength spectrum to the oscillation control unit 5. The wavelength spectrum data to be output may be the wavelength and intensity of two spectra having large spectral intensities. By comparing these two intensities, it can be determined whether the semiconductor laser 1 is outputting light containing two wavelengths or outputting one wavelength dominantly. Further, the wavelength and intensity of the spectrum may be larger than a predetermined threshold.
[0037]
The operation will be described below.
First, the oscillation controller 5 sets a bias current. Further, the oscillation controller 5 sets the wavelength or the wavelength difference of the output light. For example, the oscillation control unit 5 may read data stored in a memory in advance, or may input data from outside.
[0038]
Next, based on the set current and wavelength or wavelength difference, the oscillation control unit 5 refers to the output wavelength table stored in the memory and obtains a control target temperature (control temperature). When the set wavelength and wavelength difference are not in the output wavelength table, the control temperature may be obtained based on the wavelength and the wavelength difference within a predetermined range.
[0039]
The oscillation controller 5 instructs the temperature controller 2 to control the temperature of the semiconductor laser 1 to the obtained control temperature. The temperature controller 2 controls the temperature of the semiconductor laser 1 according to an instruction from the oscillation control unit 5. When the temperature of the semiconductor laser 1 reaches the specified control temperature, the temperature controller 2 outputs a signal indicating completion of temperature setting to the oscillation control unit 5.
[0040]
When the spectrum analyzer 4 is provided, the oscillation control unit 5 that has received the temperature setting completion signal receives the wavelength spectrum data from the spectrum analyzer 4 and checks whether the semiconductor laser 1 is outputting light including two wavelengths. Judge. For example, the oscillation control unit 5 compares two spectra having large intensities among the input wavelength spectrum data and outputs light including two wavelengths if the difference in intensity is within a predetermined allowable value. Can be determined to be. The oscillation controller 5 outputs an instruction to adjust the temperature of the semiconductor laser 1 to the temperature controller 2 when the oscillation controller 5 determines that the semiconductor laser 1 is outputting light including two wavelengths or has not reached a predetermined temperature. I do. Note that the data input and the temperature adjustment instruction from the spectrum analyzer 4 may be omitted. Further, instead of controlling the temperature based on the output of the temperature detecting means, the temperature controller 2 inputs the wavelength spectrum data from the spectrum analyzer 4, and the semiconductor laser 1 emits light including two wavelengths based on the wavelength spectrum data. The temperature may be controlled so as to be in a state of emitting light.
[0041]
On the other hand, when the oscillation control unit 5 determines that the semiconductor laser 1 is in a state of outputting light including two wavelengths (or receives a temperature setting completion signal), it determines which of the two wavelengths that can be output. It decides whether to dominantly output, and generates a wavelength selection signal. For example, the output wavelength may be determined based on the set wavelength, or the output may be performed from a low wavelength or a high wavelength. Further, the wavelength selection signal may be a value or instruction for increasing or decreasing the current, or may be a current value. The oscillation control unit 5 outputs a wavelength selection signal to the current controller 3 according to an instruction from an operator or an external device. The current controller 3 controls the injection current supplied from the variable bias source 32 according to the wavelength selection signal from the oscillation control unit 5 to generate light of the wavelength before or after the mode hop from the semiconductor laser 1.
[0042]
The oscillation control unit 5 can change the wavelength selection signal output to the current controller 3 according to an instruction from an operator or an external device or at an appropriate timing, and cause the semiconductor laser 1 to output light of a different wavelength. In the above-described embodiment, the temperature controller 2 and the current controller 3 control the temperature and the current in response to the instruction from the oscillation control unit 5, but the oscillation control unit 5 controls the temperature and the current. It may be. Further, in each of the above-described embodiments, one of the two wavelengths is selected by increasing or decreasing the current while fixing the temperature. Conversely, the temperature may be changed while fixing the current.
[0043]
4. Two-wavelength interferometer
4-1 Hardware configuration
FIG. 12 is a configuration diagram of a two-wavelength interference measurement device. The two-wavelength interference measurement device includes a two-wavelength semiconductor laser device 10, a lens 11, a beam splitter (interference means) 12, a reference mirror 13, a photodetector 14, and a measurement unit 15. The measurement unit 15 can include a storage unit 151 that stores the input signal and the measurement result, and a display unit 152 that displays the measurement result. The two-wavelength semiconductor laser device 10 includes a semiconductor laser 1, a temperature controller 2, and a current controller 3. The two-wavelength semiconductor laser device 10 may further include the spectrum analyzer 4 and the oscillation control unit 5, as in the above-described second embodiment. The details of the two-wavelength semiconductor laser device 10 are the same as those described above, and a description thereof will be omitted.
[0044]
The lens 11 converts the light output from the semiconductor laser device 10 into parallel light, and guides the light to the beam splitter 12. The beam splitter 12 splits the laser light, which has become parallel light by the lens 11, and transmits the split laser light to the reference mirror 13 and the measurement object 20. The split light is reflected by the reference mirror 13 and the measurement object 20 and returns to the beam splitter 12 again. The beam splitter 12 superimposes the reflected light to cause interference, and transmits the interference light to the photodetector 14.
[0045]
The interference light can be made bright and dark due to the optical path difference between the light reflected by the reference mirror 13 (reference light) and the light reflected from the measurement object 20 (measurement light). If the optical path difference between the reference light and the measurement light is an integer multiple of the wavelength, the brightness of the interference light is maximum, while if the optical path difference is shifted by half a wavelength from the integer multiple of the wavelength, the brightness of the interference light is minimum. It becomes. When the optical path difference is not constant, bright and dark interference fringes are formed. By receiving and processing the interference light, the step, shape, and the like of the measurement object 20 can be measured. The intensity of the interference is related to the wavelength of the light from the light source, and an interferometer cannot measure a step larger than a half wavelength. The two-wavelength interferometer uses two different wavelengths of light to extend the measurement range more than the one-wavelength interferometer.
[0046]
Two wavelengths λ1, Λ2When there is a light source that can use the light of1, Α2Is obtained by the following equation.
[0047]
(Equation 1)
Figure 2004241659
[0048]
Here, L is half of the optical path difference. The phase difference Δα can be expressed by the following equation.
[0049]
(Equation 2)
Figure 2004241659
[0050]
Here, Λ is called an equivalent wavelength. Since the equivalent wavelength is longer than the oscillation wavelength of the light source, the measurement range of the interferometer can be expanded as compared with a single-wavelength interferometer. In the present embodiment, two different wavelengths can be generated by one light source, and an interferometer having two light sources can reduce the number of light sources and does not require an optical system for optical axis alignment. For example, the configuration of the device can be simplified.
[0051]
The photodetector 14 receives the interfering light and generates an interference signal. For example, as the photodetector 14, an image sensor such as a CCD can be used. The measurement unit 15 receives an interference signal from the photodetector 14 and processes the interference signal to determine a step, a shape, and the like of the measurement object 20.
[0052]
When the spectrum analyzer 4 is used, a configuration may be adopted in which an appropriate branching device such as a beam splitter is inserted into the optical system to guide the output light from the semiconductor laser 1 to the spectrum analyzer 4.
[0053]
4-2 Operation example-1
First, the measurement unit 15 determines a wavelength (measurement wavelength) or a wavelength difference to be used for measurement based on, for example, a wavelength input from the outside or a predetermined initial value. Next, the measurement unit 15 outputs an instruction to the two-wavelength semiconductor laser device 10 to output light of the measurement wavelength. For example, the measurement unit 15 outputs an instruction to the oscillation control unit 5 of the two-wavelength type semiconductor laser device 10. Further, the measurement unit 15 may further have a function of the oscillation control unit 5, and may output a temperature and wavelength selection signal for outputting a measurement wavelength to the temperature controller 2 and the current controller 3. The two-wavelength semiconductor laser device 10 controls the temperature and the current, and causes the semiconductor laser 1 to output light corresponding to the instruction output by the measurement unit 15.
[0054]
Light emitted from the semiconductor laser 1 is split by the beam splitter 12, reflected by the reference mirror 13 and the measurement object 20, and interferes on the beam splitter 12. The photodetector 14 receives the interfering light and generates an interference signal. The measurement unit 15 receives the interference signal from the photodetector 14 and stores the interference signal in the storage unit 151 in association with the measurement wavelength.
[0055]
Next, the measuring unit 15 outputs an instruction to the two-wavelength semiconductor laser device 10 to output light having a different wavelength from the previous wavelength. As described above, the two-wavelength type semiconductor laser device 10 causes the semiconductor laser 1 to output light corresponding to the instruction, and an interference signal corresponding to the light is stored in the storage unit 151 of the measurement unit 15 corresponding to the measurement wavelength. You.
[0056]
The measurement unit 15 reads out the two interference signals and the measurement wavelength stored in the storage unit 151, performs signal processing such as Fourier transform on the interference signals, obtains a phase distribution, and calculates a phase difference. For example, the measuring unit 15 performs a Fourier transform on the read interference signal, extracts a frequency component near the largest spatial frequency of the spectrum, shifts the frequency component to 0, and performs an inverse Fourier transform to obtain a phase distribution and a phase difference. Ask for.
[0057]
Further, the measurement unit 15 calculates the optical path difference L using Expression 2 based on the phase difference and the measurement wavelength, and obtains the step, the shape, and the like of the measurement object 20. Note that the measurement unit 15 may execute appropriate processing based on the interference signal and the measurement wavelength to obtain the flatness, the spherical shape, and the like of the measurement object 20. The measuring unit 15 may store the obtained measurement result in the storage unit 151 at an appropriate timing and display the result on the display unit 152.
[0058]
4-3 Operation example-2
In the above-described operation example-1, two different wavelengths of light are output and received, and the step and the shape of the measurement object 20 are obtained.1, Λ2) Can be simultaneously (or substantially simultaneously) output, and two interference lights can be received and measured. When two wavelengths are oscillated at the same time, two interference fringes having different fringe intervals corresponding to the respective wavelengths are generated, and the photodetector 14 generates an interference signal in which these are superposed. By calculating the phase difference based on the interference signal including the two interference fringes, the step, the shape, and the like of the measurement object 20 can be determined.
[0059]
First, the measurement unit 15 determines a wavelength (measurement wavelength) or a wavelength difference to be used for measurement, and outputs to the two-wavelength semiconductor laser device 10 the determined measurement wavelength and an instruction to output light simultaneously. The two-wavelength type semiconductor laser device 10 controls the temperature and the current, and causes the semiconductor laser 1 to simultaneously (or substantially simultaneously) output light including two wavelengths according to the instruction output by the measurement unit 15.
[0060]
Light emitted from the semiconductor laser 1 is split by the beam splitter 12, reflected by the reference mirror 13 and the measurement object 20, and interferes on the beam splitter. The interference light at this time includes the interference light corresponding to the two wavelengths. The photodetector 14 receives the interfering light and generates an interference signal. The measurement unit 15 receives an interference signal from the photodetector 14, determines a phase difference based on the input interference signal, and determines a step, a shape, and the like of the measurement object 20 in the same manner as described above. A method for obtaining the phase difference will be described later.
[0061]
Note that the measurement unit 15 may execute appropriate processing based on the interference signal and the measurement wavelength to obtain the flatness, the spherical shape, and the like of the measurement object 20. Further, the measurement unit 15 may store the separated interference signal and the obtained measurement result in the storage unit 151 at an appropriate timing and display the same on the display unit 152.
[0062]
Next, a method for obtaining a phase difference from an interference signal including two interference fringes will be described. (Measurement using spatial frequency difference)
FIG. 13 is an explanatory diagram for separating two interference fringes by a spatial frequency. As shown in FIG. 13, the reference mirror 13 is moved to the optical path difference L.rThe interferometer tilted slightly so that1And λ2When the interference fringes are observed by simultaneously inputting light having the wavelengths of two, two interference fringes having slightly different periods are generated. These fringes are observed overlapping on the photodetector 14, but when the equivalent wavelength Λ is reduced, the difference in the period of the fringes increases, resulting in a difference in the spatial frequency. For example, equivalent wavelength Λ = LrIn the case of / 2, as shown in FIG. 13, there is a difference in the number of stripes for exactly one period. By separating the two fringes using the difference between the spatial frequencies, it is possible to perform measurement by simultaneous output of two wavelengths.
[0063]
In the case of this measurement, the reference mirror 13 is arranged at an angle so that an optical path difference occurs depending on the position. Further, a drive unit for changing the inclination of the reference mirror 13 may be further provided.
[0064]
The measuring unit 15 determines the oscillation wavelength such that the equivalent wavelength Λ is reduced and the spatial frequency is different. The measuring unit 15 performs signal processing such as Fourier transform on the interference signal input from the photodetector 14 to separate two fringes on the frequency axis. At this time, a spectrum corresponding to the spatial frequency of the two stripes is obtained. The measuring unit 15 obtains a phase and a phase difference based on frequency components around a spatial frequency corresponding to each stripe, and obtains a step, a surface shape, and the like based on the phase difference and the measured wavelength.
[0065]
(Measurement using phase difference of interference fringes)
In addition to using the difference between the spatial frequencies, the phase difference between the interference lights corresponding to the two wavelengths can be obtained from the overlapped interference fringes. The interference fringes can be generally expressed by the following equation.
[0066]
(Equation 3)
Figure 2004241659
[0067]
Where SaIs the DC component of the interference light, SbIs the amplitude of the AC component, f is the spatial frequency, and α is the phase. Also, the amplitude S of the AC componentbAnd DC component SaIs called visibility (or contrast) and is calculated by the following equation.
V = Sb/ Sa
For example, visibility V can be obtained using a DC component and an AC component obtained by performing Fourier transform on an interference signal based on interference light. In the above-described measurement using the difference between the spatial frequencies, the first item in parentheses in Expression 3 is focused, but the second item is focused here.
[0068]
Wavelength is λ1, Λ2When measured at two wavelengths, the interference fringes for each wavelength are represented by the following equations.
[0069]
(Equation 4)
Figure 2004241659
[0070]
However,
α1(X) = (2π / λ)1) D
α2(X) = (2π / λ)2) D (d: optical path difference)
It is. For example, when d = nΛ + Λ / 4, the phase difference is
α1(X) -α2(X) = π / 2
And the two fringes are 90 degrees out of phase.
[0071]
Here, the DC component S of the interference lighta, The amplitude S of the AC componentb, The spatial frequency f,
Sa1= Sa2= Sa
Sb1= Sb2= Sb
f1= F2= F
far. The DC component SaAnd the amplitude S of the AC componentbIn the case of S, since light of two wavelengths is emitted from the same semiconductor laser 1, Sa1= Sa2, Sb1= Sb2Holds.
[0072]
Spatial frequency f1= F2Will be described below. Each wavelength λ acquired by the photodetector 141, Λ2Period N of the interference fringes corresponding to1, N2Is
N1= D / λ1
N2= D / λ2
It is. From this equation, the period N1And N2Can be expressed by the following equation.
N2= (Λ1/ Λ2) N1
Here, the wavelength λ output from the two-wavelength type semiconductor laser device 101, Λ2If the wavelength difference is set small for each wavelength, N2= N1Can be considered. For example, the difference between the wavelengths output from the two-wavelength semiconductor laser device 10 is 0.6 nm, and the center wavelength is 685 nm (λ1= 685 nm, λ2= 685.6 nm) and the wavelength λ in the image acquired by the photodetector 14.1The fringes generated by the light1= 30 periods. At this time, the wavelength λ2The number of periods of the fringes generated in the above equation is N2= 29.97, which is almost 30. Therefore, since the spatial frequency is the reciprocal of the period, it can be considered that f1 = f2.
[0073]
DC component S of interference lighta, The amplitude S of the AC componentb, And the spatial frequency f is set as described above, the expression representing the two overlapping fringe images can be expressed by the following expression.
[0074]
(Equation 5)
Figure 2004241659
[0075]
From Equation 5, the visibility V of two overlapping fringe images can be expressed by the following equation.
[0076]
(Equation 6)
Figure 2004241659
[0077]
From Equation 6, the visibility V is represented by the phase difference α1(X) -α2It turns out that it changes according to (x). Also, S in Equation 6b/ SaIs a constant value. For example, Sb/ SaIs a visibility V previously obtained from a stripe image obtained using only one wavelength, and is stored in the storage unit 151 or the like in advance.
[0078]
The measurement unit 15 obtains the visibility V based on the interference signal input from the photodetector 14, and obtains the phase difference using Expression 6. Specifically, first, the measurement unit 15 performs signal processing such as Fourier transform on the signal input from the photodetector 14 and separates the signal into a DC component and an AC component on a frequency axis. At this time, the spectrum of the AC component appears at the frequency f, and its magnitude is
[0079]
(Equation 7)
Figure 2004241659
[0080]
It is. The spectrum of the DC component is 2SaIt is.
[0081]
Next, the measuring unit 15 obtains the visibility V by taking the ratio of the amplitude of the DC component to the amplitude of the AC component. Further, the measuring unit 15 determines the determined visibility V and the S stored in the storage unit 151 in advance.b/ SaThe phase difference is obtained by Expression 6 using the value of.
[0082]
The measurement unit 15 can obtain the step, the shape, and the like of the measurement object 20 based on the obtained phase difference. Although the above formulas and explanations are shown in one dimension with x as a variable, they may be two dimensional.
[0083]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a two-wavelength semiconductor laser device that generates two wavelengths with one semiconductor laser. Further, according to the present invention, two wavelengths having as large a wavelength difference as possible can be selectively generated without largely changing the intensity of the laser beam. Further, according to the present invention, since the output light is selected by increasing or decreasing the injection current, it is possible to switch between the two wavelengths at higher speed and more efficiently than by increasing or decreasing the temperature having a large time constant. Furthermore, according to the present invention, light of two wavelengths having a larger wavelength difference than that of a device using only injection current control can be obtained by one semiconductor laser, which greatly contributes to improvement in resolution of an interference measurement device. According to the present invention, it is possible to provide a simpler and less expensive two-wavelength interferometer using a two-wavelength semiconductor laser device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a two-wavelength semiconductor laser device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an injection current dependency and a temperature dependency of an oscillation wavelength of a semiconductor laser.
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of a two-wavelength semiconductor laser device.
FIG. 4 is a diagram showing a laser spectrum around a mode-hopping temperature.
FIG. 5 is a diagram showing a laser spectrum when light of different wavelengths is selectively output.
FIG. 6 is a diagram showing an experimental result of temperature dependence of an oscillation wavelength.
FIG. 7 is a diagram showing experimental results of two-wavelength output by temperature control and injection current control.
FIG. 8 is an explanatory diagram of wavelength selection by temperature control.
FIG. 9 is an explanatory diagram for generating a mode hop at an arbitrary current.
FIG. 10 is a configuration diagram of a two-wavelength semiconductor laser device according to a second embodiment.
FIG. 11 is a data format of an output wavelength table.
FIG. 12 is a configuration diagram of a two-wavelength interference measurement device.
FIG. 13 is an explanatory diagram for separating two interference fringes by a spatial frequency.
[Explanation of symbols]
1 Semiconductor laser
2 Temperature controller
3 Current controller
31 oscillator
32 Variable bias source
4 Spectrum analyzer
5 Oscillation control unit
6 lenses
10 Two-wavelength semiconductor laser device
11 lenses
12 Beam splitter
13 Reference mirror
14 Photodetector
15 Measurement section
151 storage unit
152 Display
20 Measurement object

Claims (19)

注入電流及び/又は温度の変化に応じて出力光の波長が変化し、注入電流及び/又は温度の変化に対して出力光の波長がステップ的に変化するモードホップを生じる半導体レーザと、
前記半導体レーザへの注入電流又は電圧を制御する電流コントローラと、
前記半導体レーザの温度を変化させる温度コントローラと
を備え、
前記温度コントローラ又は前記電流コントローラの一方は、前記半導体レーザがモードホップ前後の2つの異なる波長を含む光を出力する状態とするように制御し、
前記温度コントローラ又は前記電流コントローラの他方は、該状態において、前記半導体レーザからモードホップ前後の波長の一方を選択的に出力させるように制御する2波長型半導体レーザ装置。
A semiconductor laser in which the wavelength of the output light changes in response to a change in injection current and / or temperature, and a mode hop in which the wavelength of the output light changes stepwise in response to the change in injection current and / or temperature;
A current controller for controlling an injection current or voltage to the semiconductor laser,
A temperature controller that changes the temperature of the semiconductor laser,
One of the temperature controller or the current controller controls the semiconductor laser to output a light including two different wavelengths before and after mode hop,
A two-wavelength semiconductor laser device that controls the other of the temperature controller and the current controller to selectively output one of wavelengths before and after a mode hop from the semiconductor laser in the state.
前記温度コントローラは、前記半導体レーザの温度を外部から入力された温度に、又は、予め設定されているモードホップが生じる温度に制御することにより、前記半導体レーザがモードホップ前後の2つの異なる波長を含む光を出力する状態とし、
前記電流コントローラは、該状態において注入電流又は電圧を制御し、前記半導体レーザからモードホップ前後の波長の一方を選択的に出力させる請求項1に記載の2波長型半導体レーザ装置。
The temperature controller controls the temperature of the semiconductor laser to a temperature externally input, or to a temperature at which a preset mode hop occurs, so that the semiconductor laser emits two different wavelengths before and after the mode hop. And output light including
2. The two-wavelength semiconductor laser device according to claim 1, wherein the current controller controls an injection current or a voltage in the state and selectively outputs one of wavelengths before and after a mode hop from the semiconductor laser.
前記電流コントローラは、前記半導体レーザへの注入電流又は電圧を、外部から入力された電流若しくは電圧に、又は、予め設定されているモードホップが生じる電流若しくは電圧に制御することにより、前記半導体レーザがモードホップ前後の2つの異なる波長を含む光を出力する状態とし、
前記温度コントローラは、該状態において前記半導体レーザの温度を制御し、前記半導体レーザからモードホップ前後の波長の一方を選択的に出力させる請求項1に記載の2波長型半導体レーザ装置。
The current controller controls the injection current or voltage to the semiconductor laser to a current or voltage input from the outside, or to a current or voltage at which a preset mode hop occurs. A state in which light including two different wavelengths before and after the mode hop is output,
2. The two-wavelength semiconductor laser device according to claim 1, wherein the temperature controller controls the temperature of the semiconductor laser in the state and selectively outputs one of wavelengths before and after a mode hop from the semiconductor laser.
前記電流コントローラ及び/又は前記温度コントローラに、外部からの指示又は予め設定された値により制御目標となる電流若しくは電圧、及び/又は、温度を指示する発振制御部をさらに備えた請求項1乃至3のいずれかに記載の2波長型半導体レーザ装置。4. An oscillation controller for instructing the current controller and / or the temperature controller with a current or a voltage and / or a temperature to be a control target according to an external instruction or a preset value. The two-wavelength semiconductor laser device according to any one of the above. 前記発振制御部は、注入電流及びモードホップが生じる温度に対応して、モードホップ前後の出力波長及び/又は波長差が記憶された出力波長テーブルを有し、外部から入力した又は予め定められた注入電流及び出力波長及び/又は波長差に基づき、該出力波長テーブルを参照してモードホップが生じる温度を取得し、前記温度コントローラに対して取得した温度を制御温度として出力する請求項4に記載の2波長型半導体レーザ装置。The oscillation control unit has an output wavelength table in which output wavelengths and / or wavelength differences before and after the mode hop are stored in correspondence with the injection current and the temperature at which the mode hop occurs, and is input from the outside or predetermined. 5. The temperature according to claim 4, wherein a temperature at which a mode hop occurs is obtained by referring to the output wavelength table based on the injection current and the output wavelength and / or the wavelength difference, and the obtained temperature is output as a control temperature to the temperature controller. Two-wavelength semiconductor laser device. 前記半導体レーザからの出力光を受光して波長スペクトルを求めるスペクトラムアナライザをさらに備え、
前記発振制御部は、前記スペクトラムアナライザからの出力に基づき、前記温度コントローラ又は前記電流コントローラにより、前記半導体レーザがモードホップ前後の2つの異なる波長を含む光を出力する状態とする請求項4又は5に記載の2波長型半導体レーザ装置。
Further comprising a spectrum analyzer to receive the output light from the semiconductor laser to determine the wavelength spectrum,
The said oscillation control part makes the said semiconductor laser output the light containing two different wavelengths before and after a mode hop by the said temperature controller or the said current controller based on the output from the said spectrum analyzer. 2. The two-wavelength semiconductor laser device according to item 1.
請求項1乃至6のいずれかに記載の2波長型半導体レーザ装置と、
前記2波長型半導体レーザ装置からの出力光の一部を反射する参照鏡と、
前記2波長型半導体レーザ装置からの出力光を分岐して前記参照鏡並びに測定物体に導き、及び、前記参照鏡並びに測定物体からの反射光又は透過光により干渉光を形成するための干渉手段と、
前記干渉手段からの干渉光を受光し、干渉信号を生成して出力する光検出器と、
前記光検出器からの干渉信号及び前記2波長型半導体レーザ装置の出力波長に基づき、測定物体の段差及び/又は形状を求める測定部と
を備えた2波長型干渉計測装置。
A two-wavelength semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 6,
A reference mirror that reflects a part of output light from the two-wavelength semiconductor laser device;
Interfering means for branching output light from the two-wavelength type semiconductor laser device to the reference mirror and the measurement object, and forming interference light by reflected light or transmitted light from the reference mirror and the measurement object. ,
A photodetector that receives the interference light from the interference means, generates and outputs an interference signal,
A two-wavelength interference measurement device, comprising: a measurement unit that obtains a step and / or a shape of a measurement object based on an interference signal from the photodetector and an output wavelength of the two-wavelength semiconductor laser device.
前記測定部は、前記2波長型半導体レーザ装置に対して、外部から入力した又は予め定められた測定波長信号を出力し、
前記2波長型半導体レーザ装置は、温度及び電流若しくは電圧を制御し、前記測定部からの測定波長信号に応じた第1及び第2波長の光をそれぞれ出力し、
前記測定部は、該第1及び第2波長の光による干渉信号をそれぞれ前記光検出器から入力し、該干渉信号及び第1並びに第2波長に基づいて測定物体の段差及び/又は形状を求める請求項7に記載の2波長型干渉計測装置。
The measurement unit outputs an externally input or predetermined measurement wavelength signal to the two-wavelength semiconductor laser device,
The two-wavelength type semiconductor laser device controls a temperature and a current or a voltage, and outputs light of first and second wavelengths according to a measurement wavelength signal from the measurement unit, respectively.
The measurement unit inputs interference signals due to the light of the first and second wavelengths from the photodetector, respectively, and obtains a step and / or a shape of a measurement object based on the interference signals and the first and second wavelengths. The two-wavelength interference measurement device according to claim 7.
前記測定部は、前記2波長型半導体レーザ装置に対して、外部から入力した又は予め定められた測定波長信号と、2つの波長を含む光を出力させる指示を出力し、
前記2波長型半導体レーザ装置は、温度及び電流若しくは電圧を制御し、前記測定部からの測定波長信号に応じた第1及び第2波長の両方を含む光を同時に出力し、
前記測定部は、該第1及び第2波長に対応した2つの干渉光に基づく干渉信号を前記光検出器から入力し、該干渉信号及び第1並びに第2波長に基づいて測定物体の段差及び/又は形状を求める請求項7に記載の2波長型干渉計測装置。
The measurement unit outputs, to the two-wavelength semiconductor laser device, an instruction to output a light having two wavelengths and a measurement wavelength signal input or predetermined from the outside,
The two-wavelength semiconductor laser device controls temperature and current or voltage, and simultaneously outputs light including both the first and second wavelengths according to the measurement wavelength signal from the measurement unit,
The measurement unit inputs an interference signal based on two interference lights corresponding to the first and second wavelengths from the photodetector, and determines a step and a step of a measurement object based on the interference signal and the first and second wavelengths. The two-wavelength interference measuring apparatus according to claim 7, wherein the shape is obtained.
前記参照鏡は、位置により光路差が生じるように所定角度傾くように配置され、
前記測定部は、入力した干渉信号の空間周波数の違いに基づき、各波長に対応する干渉信号に分離し、分離した干渉信号に基づき各位相及び位相差を求め、求めた位相差により測定物体の段差及び/又は形状を求める請求項9に記載の2波長型干渉計測装置。
The reference mirror is arranged to be inclined at a predetermined angle so that an optical path difference occurs depending on the position,
The measurement unit is based on the difference in the spatial frequency of the input interference signal, separates into interference signals corresponding to each wavelength, obtains each phase and phase difference based on the separated interference signal, and determines the measurement object by the obtained phase difference. The two-wavelength interferometer according to claim 9, wherein a step and / or a shape is obtained.
前記測定部は、入力した干渉信号の直流成分と交流成分との比であるビジビリティ又はコントラストに基づき、干渉光の位相差を求め、求めた位相差により測定物体の段差及び/又は形状を求める請求項9に記載の2波長型干渉計測装置。The measurement unit calculates a phase difference of the interference light based on visibility or contrast which is a ratio of a DC component and an AC component of the input interference signal, and calculates a step and / or a shape of the measurement object based on the obtained phase difference. Item 10. A two-wavelength interference measurement device according to item 9. 注入電流及び/又は温度の変化に応じて出力光の波長が変化し、注入電流及び/又は温度の変化に対して出力光の波長がステップ的に変化するモードホップを生じる半導体レーザを用いた2波長型半導体レーザ発振方法であって、
前記半導体レーザがモードホップ前後の2つの異なる波長を含む光を出力する状態とするように、前記半導体レーザの温度又は注入電流若しくは電圧を制御し、
該状態において、前記半導体レーザからモードホップ前後の波長の一方を選択的に出力させるように、前記半導体レーザへの注入電流若しくは電圧又は温度を制御する前記2波長型半導体レーザ発振方法。
2. A semiconductor laser using a mode laser in which the wavelength of the output light changes according to the change in the injection current and / or the temperature, and the wavelength of the output light changes stepwise with the change in the injection current and / or the temperature. A wavelength type semiconductor laser oscillation method,
Controlling the temperature or injection current or voltage of the semiconductor laser so that the semiconductor laser outputs light including two different wavelengths before and after mode hopping,
In this state, the two-wavelength type semiconductor laser oscillation method controls an injection current, a voltage, or a temperature to the semiconductor laser so as to selectively output one of wavelengths before and after a mode hop from the semiconductor laser.
前記半導体レーザの温度を、外部から入力された温度又は予め設定されているモードホップが生じる温度に制御することにより、前記半導体レーザがモードホップ前後の2つの異なる波長を含む光を出力する状態とし、
該状態において、注入電流又は電圧を制御し、前記半導体レーザからモードホップ前後の波長の一方を選択的に出力させる請求項12に記載の2波長型半導体レーザ発振方法。
By controlling the temperature of the semiconductor laser to a temperature input from the outside or a temperature at which a preset mode hop occurs, the semiconductor laser outputs light including two different wavelengths before and after the mode hop. ,
13. The two-wavelength semiconductor laser oscillation method according to claim 12, wherein in this state, the injection current or the voltage is controlled to selectively output one of the wavelengths before and after the mode hop from the semiconductor laser.
前記半導体レーザへの注入電流又は電圧を、外部から入力した電流若しくは電圧に、又は、予め設定されているモードホップが生じる電流若しくは電圧に制御することにより、前記半導体レーザがモードホップ前後の2つの異なる波長を含む光を出力する状態とし、
該状態において、前記半導体レーザの温度を制御し、前記半導体レーザからモードホップ前後の波長の一方を選択的に出力させる請求項12に記載の2波長型半導体レーザ発振方法。
By controlling the injection current or voltage to the semiconductor laser to a current or voltage input from the outside, or to a current or voltage at which a preset mode hop occurs, the semiconductor laser can be used for two before and after the mode hop. Output light containing different wavelengths,
13. The two-wavelength semiconductor laser oscillation method according to claim 12, wherein in this state, the temperature of the semiconductor laser is controlled to selectively output one of wavelengths before and after a mode hop from the semiconductor laser.
注入電流及び/又は温度の変化に応じて出力光の波長が変化し、注入電流及び/又は温度の変化に対して出力光の波長がステップ的に変化するモードホップを生じる半導体レーザを用いた2波長型干渉計測方法であって、
前記半導体レーザがモードホップ前後の2つの異なる波長を含む光を出力する状態とするように、前記半導体レーザの温度又は注入電流若しくは電圧を制御し、
該状態において、前記半導体レーザからモードホップ前後の第1波長及び/又は第2波長の光を出力させるように、前記半導体レーザへの注入電流若しくは電圧又は温度を制御し、
前記第1及び/又は第2波長の光の参照鏡及び測定物体からの反射光又は透過光が形成する干渉光を受光して干渉信号を生成し、
該干渉信号及び第1並びに第2波長に基づいて測定物体の段差及び/又は形状を求める2波長型干渉計測方法。
2. A semiconductor laser using a mode laser in which the wavelength of the output light changes according to the change in the injection current and / or the temperature, and the wavelength of the output light changes stepwise with the change in the injection current and / or the temperature. A wavelength-type interference measurement method,
Controlling the temperature or injection current or voltage of the semiconductor laser so that the semiconductor laser outputs light including two different wavelengths before and after mode hopping,
In this state, controlling the injection current or the voltage or the temperature to the semiconductor laser so as to output the first wavelength and / or the second wavelength light before and after the mode hop from the semiconductor laser,
Receiving interference light formed by reflected light or transmitted light from the reference mirror and the measurement object of the first and / or second wavelength light to generate an interference signal;
A two-wavelength interference measurement method for determining a step and / or a shape of a measurement object based on the interference signal and the first and second wavelengths.
前記半導体レーザが第1及び第2波長の光をそれぞれ出力させるように、前記半導体レーザへの注入電流若しくは電圧又は温度を制御し、
第1及び第2波長の光による干渉光をそれぞれ受光して干渉信号を生成し、
該干渉信号に基づき、測定物体の段差及び/又は形状を求める請求項15に記載の2波長型干渉計測方法。
Controlling the injection current or voltage or temperature to the semiconductor laser so that the semiconductor laser outputs light of the first and second wavelengths,
Generating interference signals by receiving interference light beams of the first and second wavelengths, respectively;
The two-wavelength interference measurement method according to claim 15, wherein a step and / or a shape of the measurement object is obtained based on the interference signal.
前記半導体レーザが第1及び第2波長を含む光を同時に出力するように前記半導体レーザへの注入電流若しくは電圧又は温度を制御し、
前記第1及び第2波長に対応した2つの干渉光を受光して干渉信号を生成し、
該干渉信号に基づいて測定物体の段差及び/又は形状を求める請求項15に記載の2波長型干渉計測方法。
Controlling the injection current or voltage or temperature to the semiconductor laser so that the semiconductor laser simultaneously outputs light including first and second wavelengths,
Receiving two interference lights corresponding to the first and second wavelengths to generate an interference signal;
The two-wavelength interference measurement method according to claim 15, wherein a step and / or a shape of the measurement object is obtained based on the interference signal.
参照鏡を位置により光路差が生じるように所定の角度傾け、
前記干渉信号の空間周波数の違いに基づき、前記第1及び第2波長に対応する干渉信号に分離し、分離した干渉信号に基づき各位相及び位相差を求め、求めた位相差により測定物体の段差及び/又は形状を求める請求項17に記載の2波長型干渉計測方法。
Tilt the reference mirror at a predetermined angle so that an optical path difference occurs depending on the position,
Based on the difference in the spatial frequency of the interference signal, the signal is separated into interference signals corresponding to the first and second wavelengths, each phase and phase difference are determined based on the separated interference signal, and the step of the measurement object is determined based on the determined phase difference. 18. The two-wavelength interference measurement method according to claim 17, wherein a shape is obtained.
前記干渉信号の直流成分と交流成分との比であるビジビリティ又はコントラストに基づき、干渉光の位相差を求め、求めた位相差により測定物体の段差及び/又は形状を求める請求項17に記載の2波長型干渉計測方法。18. The step according to claim 17, wherein a phase difference of the interference light is obtained based on visibility or contrast which is a ratio of a DC component and an AC component of the interference signal, and a step and / or a shape of the measurement object is obtained based on the obtained phase difference. Wavelength interference measurement method.
JP2003030043A 2003-02-06 2003-02-06 Two-wavelength semiconductor laser device, two-wavelength interference measurement device, two-wavelength semiconductor laser oscillation method, and two-wavelength interference measurement method Pending JP2004241659A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003030043A JP2004241659A (en) 2003-02-06 2003-02-06 Two-wavelength semiconductor laser device, two-wavelength interference measurement device, two-wavelength semiconductor laser oscillation method, and two-wavelength interference measurement method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003030043A JP2004241659A (en) 2003-02-06 2003-02-06 Two-wavelength semiconductor laser device, two-wavelength interference measurement device, two-wavelength semiconductor laser oscillation method, and two-wavelength interference measurement method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004241659A true JP2004241659A (en) 2004-08-26

Family

ID=32957038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003030043A Pending JP2004241659A (en) 2003-02-06 2003-02-06 Two-wavelength semiconductor laser device, two-wavelength interference measurement device, two-wavelength semiconductor laser oscillation method, and two-wavelength interference measurement method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004241659A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008513803A (en) * 2004-09-22 2008-05-01 コーニング インコーポレイテッド Phase-resolved measurements for frequency shift interferometry.
JP2009177140A (en) * 2007-12-28 2009-08-06 Eudyna Devices Inc Wavelength tunable laser test method, wavelength tunable laser control method, and laser apparatus
JP2010032454A (en) * 2008-07-31 2010-02-12 Fuji Electric Systems Co Ltd Gas analyzer and gas analysis method
CN113984338A (en) * 2021-10-21 2022-01-28 武汉普赛斯电子技术有限公司 Temperature-controlled laser mode-hopping detection method and device and storage medium
CN117433645A (en) * 2023-10-30 2024-01-23 重庆航伟光电科技有限公司 Semiconductor laser wavelength measurement method, device, chip and terminal

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008513803A (en) * 2004-09-22 2008-05-01 コーニング インコーポレイテッド Phase-resolved measurements for frequency shift interferometry.
JP2009177140A (en) * 2007-12-28 2009-08-06 Eudyna Devices Inc Wavelength tunable laser test method, wavelength tunable laser control method, and laser apparatus
JP2010032454A (en) * 2008-07-31 2010-02-12 Fuji Electric Systems Co Ltd Gas analyzer and gas analysis method
CN113984338A (en) * 2021-10-21 2022-01-28 武汉普赛斯电子技术有限公司 Temperature-controlled laser mode-hopping detection method and device and storage medium
CN113984338B (en) * 2021-10-21 2024-09-27 武汉普赛斯电子技术有限公司 Temperature control laser mode-jump detection method, device and storage medium
CN117433645A (en) * 2023-10-30 2024-01-23 重庆航伟光电科技有限公司 Semiconductor laser wavelength measurement method, device, chip and terminal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2553276B2 (en) Three-wavelength optical measuring device and method
JP2010505095A (en) Method and apparatus for generating a synthetic wavelength
JP7634581B2 (en) Method and apparatus for stabilizing electromagnetic radiation from an optical oscillator - Patents.com
JPH0552540A (en) Interferometer laser surface roughness meter
JP2015501437A (en) Laser diode installed as interferometer laser beam source in laser tracker
JP5511162B2 (en) Multi-wavelength interference displacement measuring method and apparatus
WO2014189724A1 (en) Gas analyzer system with one or more retroreflectors
US20130088722A1 (en) Measurement apparatus
US20180109069A1 (en) Method for scanning wavelength of external cavity laser
JP2008304314A (en) Optical coherence tomography system
JP2013152191A (en) Multi-wavelength interferometer
JP2004241659A (en) Two-wavelength semiconductor laser device, two-wavelength interference measurement device, two-wavelength semiconductor laser oscillation method, and two-wavelength interference measurement method
JP4804058B2 (en) Interference measurement device
JP4914040B2 (en) Interference measurement device
JP3602664B2 (en) Wavelength tunable laser light generating method and apparatus
JP6503618B2 (en) Distance measuring device and method thereof
JP3235738B2 (en) Absolute length measuring instrument
JP2009218478A (en) Oscillation mode detector, oscillation mode control device, laser system, oscillation mode detection method, and oscillation mode control method
JP2554363B2 (en) Optical interferometer
JPH01205486A (en) Wavelength stabilizer of semiconductor laser
Gerstner et al. New diode laser light source for absolute ranging two-wavelength interferometry
JP2008186923A (en) External cavity laser source
JP2012242280A (en) Detection system, michelson interferometer, and fourier transformation spectroscopic analyzer
KR101382004B1 (en) Low coherence interferometry using a frequency-modulated laser diode
CN223565891U (en) Distance measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041019

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070905

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071009

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080408