CA2312608C - Optical rangefinder reflector and external cavity laser source incorporating such a reflector - Google Patents

Optical rangefinder reflector and external cavity laser source incorporating such a reflector Download PDF

Info

Publication number
CA2312608C
CA2312608C CA002312608A CA2312608A CA2312608C CA 2312608 C CA2312608 C CA 2312608C CA 002312608 A CA002312608 A CA 002312608A CA 2312608 A CA2312608 A CA 2312608A CA 2312608 C CA2312608 C CA 2312608C
Authority
CA
Canada
Prior art keywords
reflector
self
laser source
external cavity
cavity laser
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.)
Expired - Lifetime
Application number
CA002312608A
Other languages
French (fr)
Other versions
CA2312608A1 (en
Inventor
Herve Lefevre
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.)
Exfo Optics Sas
Original Assignee
Yenista Optics SA
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
Priority claimed from FR9901788A external-priority patent/FR2789812B1/en
Priority to FR9901788A priority Critical patent/FR2789812B1/en
Priority to EP00400411A priority patent/EP1030418B1/en
Priority to DK00400411T priority patent/DK1030418T3/en
Priority to EP00400415A priority patent/EP1030419B1/en
Priority to US09/503,209 priority patent/US6519269B1/en
Priority to US09/503,204 priority patent/US6252718B1/en
Priority to DK00400415T priority patent/DK1030419T3/en
Priority to JP2000036667A priority patent/JP4425411B2/en
Priority to JP2000036627A priority patent/JP4425409B2/en
Priority to CA002312608A priority patent/CA2312608C/en
Application filed by Yenista Optics SA filed Critical Yenista Optics SA
Priority to US09/765,587 priority patent/US6339609B2/en
Publication of CA2312608A1 publication Critical patent/CA2312608A1/en
Publication of CA2312608C publication Critical patent/CA2312608C/en
Application granted granted Critical
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14External cavity lasers
    • H01S5/141External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/12Reflex reflectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14External cavity lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1071Ring-lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14External cavity lasers
    • H01S5/141External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H01S5/142External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon which comprises an additional resonator
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14External cavity lasers
    • H01S5/141External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H01S5/143Littman-Metcalf configuration, e.g. laser - grating - mirror

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un réflecteur optique recevant un faisceau d'entrée (22) et émettant un faisceau de sortie réciproque (28) rétroréfléchi comportant un séparateur (20) de faisceaux produisant un premier faisceau (27) et un deuxième faisceau (28) secondaires, parallèles l'un à l'autre et des moyens réfléchissants (21) renvoyant chacun des faisceaux secondaires vers le séparateur de faisceaux et formant un interféromètre de Sagnac. Selon l'invention, lesdits moyens réfléchissants sont un réflecteur total auto-aligné (21) et le séparateur (20) de faisceaux est auto-aligné. Ce séparateur peut aussi être déséquilibré en énergie, le réflecteur émettant ainsi un faisceau de sortie non réciproque. L'invention concerne également une source laser à cavité externe comprenant un milieu amplificateur, un dispositif dispersif en longueur d'on de et un tel réflecteur optique, la porte non réciproque fournissant un faiscea u de sortie unique où l'ASE de la source est filtrée spectralement.An optical reflector receiving an input beam (22) and emitting a retroreflective reciprocating output beam (28) having a beam splitter (20) producing a first beam (27) and a secondary beam (28) , parallel to each other and reflective means (21) returning each of the secondary beams to the beam splitter and forming a Sagnac interferometer. According to the invention, said reflecting means is a self-aligned total reflector (21) and the beamsplitter (20) is self-aligned. This separator can also be unbalanced in energy, the reflector thus emitting a non-reciprocal output beam. The invention also relates to an external cavity laser source comprising an amplifying medium, an on-off dispersing device and an optical reflector, the non-reciprocal gate providing a single output beam where the source ASE is spectrally filtered.

Description

La présente invention concerne un réflecteur optique destiné à recevoir un faisceau d'entrée et émettant un faisceau de sortie parallèle et de sens inverse, éventuellement superposé au faisceau d'entrée.
Il est bien connu que l'alignement des composants optiques est déterminant pour la qualité des appareils qui les comportent. C'est la raison pour laquelle tout auto-alignement, c'est-à-dire tout montage dans lequel les propriétés du flux lumineux sortant sont peu sensibles à l'orientation ou à la position d'un ou de plusieurs composants, est recherché.
Parmi les systèmes rétroréfléchissants auto-alignés connus de longue io date, on citera à titre d'exemple le coin de cube illustré sur la figure 1 avec lequel un faisceau incident 1, 1' sur un trièdre orthogonal réfléchissant 3 produit un faisceau sortant 2, 2' parallèle, quel que soit l'angle d'incidence par rapport à la diagonale 5 du cube et la p,osition du point d'incidence 4.
On connaît également le montage dit ceil-de-chat qui est composé
d'un système optique convergent 8 d'axe optique 9, dans le plan focal duquel est placé un miroir 10 approximativement perpendiculaire à l'axe 9. Un faisceau incident collimaté 11, 11' converge sur le miroir 10, y est réfléchi et ensuite diverge en retour sur le système optique 8 qui produit un faisceau de sortie 12, 12' également collimaté et parallèle à 11. Un tel il-de-chat est 2o représenté sur la figure 2.
Ces deux systèmes préalablement décrits offrent un auto-alignement de la direction du faisceau de sortie 2, 2' et 12, 12' sur celui d'entrée respectivement 1,1' et 11, 11' dans deux dimensions, c'est-à-dire dans tous les plans parallèles à la direction des faisceaux d'entrée. Dans certains systèmes, on _ cherchera à réaliser l'auto-alignement dans une seule dimension, on utilisera alors, soit un dièdre orthogonal à la place du trièdre de la figure 1, soit un oril-de-chat cylindrique, c'est-à-dire une lentille ou un système optique cylindrique à la place du système optique sphérique 8 dans le cas de la figure 2. Le dièdre assure l'auto-alignement dans le plan perpendiculaire à son arête et l'oril de chat cylindrique dans le plan perpendiculaire à la génératrice de sa lentille cylindrique. Dans le plan parallèle, ces deux derniers systèmes se comportent comme un miroir.
On connaît par ailleurs des composants ou dispositifs optiques séparateurs auto-alignés qui produisent à partir d'un faisceau incident unique, deux faisceaux émergents parallèles entre eux. Ce peut être par
The present invention relates to an optical reflector for receiving an input beam and emitting a parallel output beam and sense reverse, possibly superimposed on the input beam.
It is well known that the alignment of optical components is determining for the quality of the devices that comprise them. That's the reason for which any self-alignment, that is to say any assembly in which the properties of the outgoing luminous flux are not very sensitive to orientation or position of one or more components, is sought.
Of the known self-aligned retroreflective systems of long By way of example, the cube corner illustrated in FIG.
with which an incident beam 1, 1 'on a reflective orthogonal trihedron 3 produces an outgoing beam 2, 2 'parallel, regardless of the angle of incidence with respect to the diagonal 5 of the cube and the appearance of the point of incidence 4.
We also know the assembly said ceil-de-chat which is composed of a convergent optical system 8 of optical axis 9, in the focal plane of which is placed a mirror 10 approximately perpendicular to the axis 9. A
collimated incident beam 11, 11 'converges on the mirror 10, is reflected therein and then diverges back to the optical system 8 which produces a beam of exit 12, 12 'also collimated and parallel to 11. Such a cat-eye is 2o shown in Figure 2.
These two previously described systems offer self-alignment the direction of the output beam 2, 2 'and 12, 12' on the input one respectively 1,1 'and 11, 11' in two dimensions, that is to say in all the planes parallel to the direction of the input beams. In some systems, one will seek to achieve self-alignment in a single dimension, we will use either an orthogonal dihedral instead of the trihedron of FIG. 1 is a cylindrical cat oril, that is to say a lens or a cylindrical optical system in place of the spherical optical system 8 in the case of Figure 2. The dihedral ensures self-alignment in the plane perpendicular to its ridge and the cylindrical cat's oril in the plane perpendicular to the generatrix of its cylindrical lens. In the plan parallel, these last two systems behave like a mirror.
Optical components or devices are also known self-aligned separators that produce from an incident beam unique, two emerging beams parallel to each other. It can be by

2 exemple un périscope ou une lame à faces parallèles dont une face est partiellement métallisée, de façon à modifier son coefficient de réflexion sur une partie de sa surface.
Les dièdres et les trièdres classiques ne permettent cependant qu'une réflexion totale du faisceau alors que, dans certaines applications, on désire avoir une deuxième porte de sortie partielle en plus de la première rétroréfléchie.
L'invention met en oeuvre un dispositif interférométrique du type interféromètre de Sagnac, susceptible de produire deux faisceaux qualifiés io respectivement de faisceaux réciproque et non réciproque en fonction du nombre de réflexions subies par chacun des deux faisceaux interférant pour composer les faisceaux de sortie.
Les interféromètres de Sagnac sont bien connus. Ils sont constitués d'un séparateur de faisceaux et d'un anneau, c'est-à-dire d'un chemin optique fermé commençant et se terminant au niveau du séparateur de faisceau.
Cet anneau et le séparateur de faisceaux sont disposés de telle sorte qu'un faisceau entrant est séparé en deux faisceaux secondaires circulant chacun dans l'anneau respectivement dans des sens opposés.
Ainsi, au retour, les ondes correspondantes à chacun de ces faisceaux interfèrent et produisent deux faisceaux de sortie.
Cet anneau est souvent constitué par trois miroirs indépendants et il est connu que l'on produit ainsi une sortie réciproque pour laquelle les ondes interférentes ont subi le même nombre de réflexions au cours de leur circuit 2s dans l'anneau et une sortie non réciproque pour laquelle ces ondes ont subi un nombre de réflexions différentes.
On appelle teinte plate l'état d'interférence obtenu quand l'orientation des miroirs est réglée pour étaler les franges d'interférences jusqu'à les supprimer.
Le but de l'invention est de proposer un tel interféromètre de Sagnac constituant un réflecteur optique, qui bénéficie des avantages d'un dispositif réflecteur auto-aligné et soit donc particulièrement simple à régler et dont la stabilité dans le temps soit améliorée.
C'est un autre avantage de l'invention que de permettre la réalisation d'un laser accordable en longueur d'onde, éventuellement de manière
2 example a periscope or a blade with parallel faces of which one face is partially metallized, so as to modify its reflection coefficient on part of its surface.
The classical dihedra and trihedra, however, allow only one total reflection of the beam whereas, in certain applications, it is desired to have a second partial exit door in addition to the first retroreflected.
The invention uses an interferometric device of the type interferometer of Sagnac, likely to produce two qualified beams respectively of reciprocal and non-reciprocal beams depending on the number of reflections suffered by each of the two beams interfering for compose the output beams.
Sagnac interferometers are well known. They are constituted a beam splitter and a ring, that is, a path optical closed beginning and ending at the separator of beam.
This ring and the beam splitter are arranged in such a way that an incoming beam is separated into two circulating secondary beams each in the ring respectively in opposite directions.
Thus, on return, the waves corresponding to each of these beams interfere and produce two output beams.
This ring is often made up of three independent mirrors and it is known to produce a reciprocal output for which the waves interferents have undergone the same number of reflections during their circuit 2s in the ring and a non-reciprocal output for which these waves have undergone a number of different reflections.
The interference state obtained when the orientation of the mirrors is adjusted to spread the interference fringes until you delete them.
The object of the invention is to propose such an interferometer of Sagnac constituting an optical reflector, which enjoys the advantages of a device self-aligned reflector and is therefore particularly easy to adjust and the stability over time is improved.
It is another advantage of the invention to allow the realization of a wavelength tunable laser, possibly so

- 3 continue, qui permette une extraction du faisceau lumineux de sortie dans des conditions optimisées, avec des pertes minimum.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est possible d'obtenir un laser dont le bruit de fond résultant de l'émission ASE
(Amplified s Spontaneous Emission) soit filtré spectralement et qui présente donc une meilleure efficacité à la longueur d'onde d'émission du laser.
L'invention concerne donc un réflecteur optique recevant un faisceau d'entrée, émettant un faisceau de sortie réciproque rétroréfléchi et comportant un séparateur de faisceaux produisant un premier faisceau et un deuxième io faisceau secondaires, parallèles l'un à l'autre et des moyens réfléchissants renvoyant chacun des faisceaux secondaires vers le séparateur de faisceaux et formant un interféromètre de Sagnac.
Selon l'invention, que lesdits moyens réfléchissants sont un réflecteur total auto-aligné et le séparateur de faisceaux est auto-aligné.
15 De manière préférée, dans différents modes de réalisation présentant chacun leurs avantages respectifs :
- le réflecteur total auto-aligné est à une dimension ;
- le réflecteur total auto-aligné est à deux dimensions ;
- le séparateur de faisceaux est déséquilibré en énergie, ledit réflecteur 20 émettant ainsi un faisceau de sortie non réciproque ;
- le réflecteur optique comporte un réseau de diffraction formant avec le réflecteur total, un système de Littman-Metcalf ;.
- le réseau de diffraction est placé entre le séparateur de faisceaux et le réflecteur total.
25 L'invention concerne également une source laser à cavité externe comprenant un milieu amplificateur et un dispositif dispersif rétroréfléchissant comportant un réflecteur optique formé par un interféromètre de Sagnac avec un réflecteur total et un réseau en configuration de Littman-Metcalf.
Avantageusement :
30 - le milieu amplificateur est un guide d'onde et il est associé à une optique de collimation rendant collimaté le faisceau qu'il produit ;
- la face externe du guide d'onde est totalement réfléchissante et le faisceau non réciproque est le seul faisceau émis par la source ;
- le dièdre est mobile en rotation de façon à permettre la variation de la 35 longueur d'onde ;
- 3 continuously, which allows extraction of the output light beam into Optimized conditions, with minimum losses.
In another embodiment of the invention, it is possible to obtain a laser whose background noise resulting from the emission ASE
(Amplified s Spontaneous Emission) is spectrally filtered and therefore presents a better efficiency at the emission wavelength of the laser.
The invention therefore relates to an optical reflector receiving a beam input, emitting a retroreflected reciprocal output beam and comprising a beam splitter producing a first beam and a second beam secondary beams, parallel to each other and means reflective returning each of the secondary beams to the beam splitter and forming a Sagnac interferometer.
According to the invention, said reflecting means are a reflector auto-aligned total and the beam splitter is self-aligned.
Preferably, in different embodiments with each their respective advantages:
the self-aligned total reflector is one-dimensional;
the self-aligned total reflector is two-dimensional;
the beam splitter is unbalanced in energy, said reflector Thus emitting a non-reciprocal output beam;
the optical reflector comprises a diffraction grating forming with the total reflector, a Littman-Metcalf system;
the diffraction grating is placed between the beam splitter and the total reflector.
The invention also relates to an external cavity laser source comprising an amplifying medium and a dispersive device retroreflective comprising an optical reflector formed by a Sagnac interferometer with a total reflector and a network in Littman-Metcalf configuration.
Advantageously:
The amplifying medium is a waveguide and is associated with a optical collimation collimated the beam it produces;
the outer face of the waveguide is totally reflective and the non-reciprocal beam is the only beam emitted by the source;
the dihedron is rotatable so as to allow the variation of the Wavelength;

4 - le dièdre est mobile en rotation et en translation de façon à assurer la variation continue de la longueur d'onde ;
- la source laser comporte plusieurs guides amplificateurs angulairement décalés par rapport au dispositif dispersif rétroréfléchissant et permettant l'émission de la source à plusieurs longueurs d'onde.
L'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente un coin de cube constituant un dispositif auto-aligné à deux dimensions de l'art antérieur ;
- la figure 2 représente un oril-de-chat constituant un dispositif auto-aligné à deux dimensions de l'art antérieur ;
- la figure 3 est un réflecteur optique selon l' invention ;
- la figure 4 est la vue de côté d'un laser selon l'invention ;
- la figure 5 est la vue de dessus d'un laser selon l'invention ;
- la figure 6 représente une lame à faces parallèles utilisable comme séparateur de faisceaux auto-aligné.
Le réflecteur optique représenté sur la figure 3 comporte un séparateur de faisceaux 20 et un réflecteur total auto-aligné 21.
Le faisceau d'entrée 22 est divisé par le séparateur auto-aligné 20 en 2o deux faisceaux parallèles : un premier faisceau séparé 23 et un deuxième faisceau séparé 24 se propageant en espace libre. Le premier faisceau séparé 23 est réfléchi par le réflecteur auto-aligné 21 et forme un faisceau séparé réfléchi 23' qui est dirigé vers le séparateur de faisceaux 20, qui le réfléchit partiellement et le transmet partiellement. Le faisceau transmis 23"
est renvoyé parallèlement et dans le sens contraire au faisceau d'entrée 22.
Le faisceau réfléchi par le séparateur 20 est un faisceau 23"' superposé et de sens contraire au faisceau d'entrée 22. De manière analogue, le faisceau 24 produit à partir du faisceau d'entrée 22 par réflexion sur le séparateur 20, est lui-même réfléchi par le réflecteur total 21 et forme le faisceau 24' qui est renvoyé sur le séparateur 20 qui le divise en deux faisceaux, respectivement 24" et 24"', qui interfèrent avec les faisceaux 23"
et 23"' produisant ainsi deux faisceaux de sortie, respectivement 27 et 28, parallèles entre eux. Le faisceau 28 est produit par l'interférence des faisceaux 23"' et 24"' qui ont chacun subi une seule réflexion sur le séparateur 20. Ce faisceau 28, dit réciproque, est superposé au faisceau d'entrée 22 et de sens contraire.
Au contraire, le faisceau 27 est produit par les interférences du faisceau 23" qui n'a subi aucune réflexion sur le séparateur 20 et du faisceau
4 the dihedron is movable in rotation and in translation so as to ensure the continuous variation of the wavelength;
the laser source comprises several amplifier guides angularly offset from the retroreflective dispersive device and allowing the emission of the source at several wavelengths.
The invention will be described in more detail with reference to the drawings annexed in which:
FIG. 1 represents a cube corner constituting an automatic device two-dimensional aligned of the prior art;
FIG. 2 represents a cat's oril constituting an automatic device.
two-dimensional aligned of the prior art;
FIG. 3 is an optical reflector according to the invention;
FIG. 4 is the side view of a laser according to the invention;
FIG. 5 is the top view of a laser according to the invention;
FIG. 6 represents a blade with parallel faces that can be used as self-aligned beam splitter.
The optical reflector shown in FIG. 3 comprises a separator of beams 20 and a self-aligned total reflector 21.
The input beam 22 is divided by the self-aligned separator 20 into 2o two parallel beams: a first separate beam 23 and a second separate beam 24 propagating in free space. The first beam separated 23 is reflected by the self-aligned reflector 21 and forms a beam separated reflective 23 'which is directed to the beam splitter 20, which the partially reflects and partially transmits it. The transmitted beam 23 "
is returned in parallel and in the opposite direction to the input beam 22.
The beam reflected by the separator 20 is a beam 23 "
superimposed and in the opposite direction to the input beam 22.
similar, the beam 24 produced from the input beam 22 by reflection on the separator 20, is itself reflected by the total reflector 21 and form the beam 24 'which is returned to the separator 20 which divides it in two beams, respectively 24 "and 24"', which interfere with beams 23 "
and 23 "'thus producing two output beams, respectively 27 and 28, parallel to each other. The beam 28 is produced by the interference of 23 "and 24" beams which have each had a single reflection on the separator 20. This beam 28, said reciprocal, is superimposed on the beam input 22 and opposite direction.
On the contrary, the beam 27 is produced by the interferences of the beam 23 "which has not undergone any reflection on the separator 20 and beam

5 24" qui a subi deux réflexions sur ce même séparateur. Cette différence de nombre de réflexions subies par chacun des faisceaux introduit un déphasage de 7c radian et la sortie 27 est dite sortie non réciproque.
Le dispositif de l'invention constitue donc un réflecteur optique qui, à
partir d'un faisceau d'entrée 22, produit deux faisceaux, respectivement io réciproque 28 et non réciproque 27, parallèles entre eux et auto-alignés sur le faisceau d'entrée. Le faisceau réciproque 28 est superposé au faisceau d'entrée 22 alors que le faisceau non réciproque 27 est décalé.
La mise en ceuvre du réflecteur total auto-aligné 21 facilite le réglage du dispositif et améliore donc son rendement.
Lorsque le séparateur 20 est un séparateur 50/50, l'intensité des faisceaux séparés 23 et 24 est égale et lors de leur recombinaison, l'ensemble de l'énergie se trouve regroupée sur la sortie réciproque en un faisceau 28, alors que le faisceau 27, en raison du déphasage entre les ondes des faisceaux 24" et 23", a une énergie nulle, c'est-à-dire qu'il n'existe pas.
Il est possible d'utiliser un séparateur 20 déséquilibré en énergie, permettant la répartition de l'énergie incidente entre les deux faisceaux de sortie 27 et 28. R et T étant respectivement les coefficients de réflexion et de transmission en énergie du séparateur 20, on trouve à la porte non réciproque (1 - 4 RT) de l'énergie entrante. Par exemple avec R = 90 % et T = 10 %, on obtient (1 - 4 RT) = 64 % à la porte non réciproque.
Le séparateur auto-aligné 20 peut avantageusement être un séparateur périscopique composé d'une interface séparatrice 20' et de deux miroirs 25 et 26 qui lui sont parallèles.
L'utilisation d'un réseau de diffraction 29, sur le trajet du faisceau lumineux permet d'étaler géométriquement le spectre des flux lumineux en sortie et éventuellement d'en sélectionner une partie.
Ce réseau de diffraction 29 est avantageusement placé dans une configuration de Littman-Metcalf entre le séparateur de faisceaux auto-aligné
20 et le réflecteur total auto-aligné 21.

` 6 Les figures 4 et 5 représentent respectivement la vue de côté et la vue de dessus d'une source laser selon l'invention et, sur cette figure, les éléments communs à ceux de la figure 3 ont été maintenus avec les mêmes références numériques.
Un milieu amplificateur, de préférence un guide d'onde amplificateur 30, dont l'extrémité interne 30' est placée au foyer de la lentille de collimation 31 de centre 31', génère le faisceau d'entrée collimaté 22. La face externe 30" de ce guide d'onde amplificateur 30 est entièrement réfléchissante, et le séparateur 20 est déséquilibré. Ainsi, on forme une cavité laser entre la face io entièrement réfléchissante 30" et le réflecteur total auto-aligné 21 au travers de la sortie réciproque où le faisceau 28 est superposé au faisceau d'entrée 22. La sortie non réciproque 27 décalée constitue la sortie du laser et forme donc le faisceau émis.
La présence d'un réseau 29 dans la configuration de Littman-Metcalf avec le réflecteur total auto-aligné 21, dans cette source laser, permet, à la sortie non réciproque 27, de filtrer spectralement le fond continu parasite de rayonnement ASE et donc d'isoler la raie d'émission du laser.
Le réglage en longueur d'onde d'émission peut être obtenu soit par rotation du réseau, soit par rotation du réflecteur total 21, soit encore par zo rotation de l'ensemble formé par le réseau 29 et le réflecteur total 21, et le faisceau non réciproque filtré 27 reste stable car il est parallèle au faisceau d'entrée. Ce faisceau peut être éventuellement couplé dans une fibre optique monomode.
Un mouvement coordonné en rotation et/ou en translation du dièdre réflecteur 21 avec le mouvement du réseau 29 permet de réaliser une source laser à accordabilité continue. Un tel mouvement coordonné est par exemple décrit dans le brevet français FR-2.724.496.
Une telle source laser peut aussi être réalisée avec plusieurs milieux amplificateurs ou guides d'onde 30 placés dans le plan focal de la lentille 31.
On constitue ainsi une source multilongueurs d'onde formée par la superposition de plusieurs flux laser, chacun correspondant à un guide d'onde et ayant une longueur d'onde dépendant de l'angle sous lequel ce guide d'onde est vu depuis le dispositif dispersif réfléchissant.
Les figures et la description ont été faites en utilisant comme réflecteur auto-aligné, un coin de cube ou un dièdre, des résultats analogues peuvent être obtenus en utilisant un ceil-de-chat. Le coin de cube et le dièdre peuvent être constitués de miroirs plans mais aussi fabriqués à partir d'un trièdre plein ou bien d'un prisme isocèle rectangle fonctionnant en réflexion interne totale.
Il a été mentionné plus haut que le séparateur auto-aligné 20 peut être s un séparateur périscopique. Il peut être aussi une lame à faces parallèles.
Une telle lame 40 est représentée sur la figure 6.
Sa face d'entrée 41 est partiellement recouverte d'un traitement antireflet 42 et d'un traitement entièrement réfléchissant 43.
Sa face de sortie 44 est partiellement recouverte d'un traitement io partiellement réfléchissant 45 et sur une autre zone, d'un traitement antireflet 46.
Ainsi, un faisceau incident 47 est partiellement transmis en 48 et le flux restant est transmis, après deux réflexions en 49. On obtient donc ainsi la fonction voulue.
24 "which has undergone two reflections on the same separator.
number of reflections undergone by each of the beams introduces a phase shift of 7c radian and the output 27 is called non-reciprocal output.
The device of the invention therefore constitutes an optical reflector which, at from an input beam 22, produces two beams, respectively reciprocal 28 and non-reciprocal 27, parallel to each other and self-aligned on the input beam. The reciprocal beam 28 is superimposed on the beam input 22 while the non-reciprocal beam 27 is shifted.
The implementation of the self-aligned total reflector 21 facilitates adjustment of the device and thus improves its performance.
When the separator 20 is a 50/50 separator, the intensity of the separated beams 23 and 24 is equal and during their recombination, all of the energy is grouped together on the reciprocal output in one beam 28, while the beam 27, due to the phase difference between beams of beams 24 "and 23", has zero energy, that is to say there not.
It is possible to use a separator 20 unbalanced energy, allowing the distribution of the incident energy between the two beams of output 27 and 28. R and T respectively being the reflection coefficients and of transmission in energy of the separator 20, one finds at the door reciprocal (1-4 RT) of the incoming energy. For example with R = 90% and T = 10%, we obtain (1 - 4 RT) = 64% at the nonreciprocal gate.
The self-aligned separator 20 may advantageously be a periscopic separator composed of a separating interface 20 'and two mirrors 25 and 26 which are parallel to it.
The use of a diffraction grating 29, in the path of the beam luminous system allows the spectrum of luminous flux to be geometrically exit and possibly select a part.
This diffraction grating 29 is advantageously placed in a Littman-Metcalf configuration between the self-aligned beam splitter 20 and the self-aligned total reflector 21.

`6 Figures 4 and 5 show the side view and the view, respectively of a laser source according to the invention and, in this figure, the elements common to those in Figure 3 have been maintained with the same numerical references.
An amplifying medium, preferably an amplifier waveguide 30, whose inner end 30 'is placed at the focus of the lens of collimation 31 of center 31 ', generates the collimated input beam 22. The outer face 30 "of this amplifier waveguide 30 is entirely reflective, and the separator 20 is unbalanced. Thus, a laser cavity is formed between the face fully reflective 30 "and the self-aligned total reflector 21 at through of the reciprocal output where the beam 28 is superimposed on the input beam 22. The non-reciprocal output 27 shifted constitutes the output of the laser and forms therefore the emitted beam.
The presence of a network 29 in the Littman-Metcalf configuration with the self-aligned total reflector 21, in this laser source, allows, at the non-reciprocal output 27, to spectrally filter the parasitic continuous background of ASE radiation and thus to isolate the emission line of the laser.
The emission wavelength setting can be obtained either by rotation of the grating, either by rotation of the total reflector 21, or again by zo rotation of the assembly formed by the network 29 and the total reflector 21, and the filtered non-reciprocal beam 27 remains stable because it is parallel to the beam input. This beam can be optionally coupled in an optical fiber singlemode.
A coordinated movement in rotation and / or in translation of the dihedron reflector 21 with the movement of the network 29 makes it possible to produce a source laser with continuous tunability. Such a coordinated movement is for example described in French patent FR-2,724,496.
Such a laser source can also be made with several media amplifiers or waveguides 30 placed in the focal plane of the lens 31.
Thus, a multi-wavelength source formed by the superposition of several laser fluxes, each corresponding to a guide waveform and having a wavelength dependent on the angle under which this waveguide is seen from the reflective dispersive device.
Figures and description were made using as a reflector self-aligned, a corner cube or a dihedral, similar results can be obtained using a cat's eye. The cube corner and the dihedron can be made of flat mirrors but also made from a trihedron full or a rectangle isosceles prism operating in internal reflection total.
It has been mentioned above that the self-aligned separator 20 can be s a periscopic separator. It can also be a blade with parallel faces.
Such a blade 40 is shown in FIG.
Its input face 41 is partially covered with a treatment antireflection 42 and a fully reflective treatment 43.
Its exit face 44 is partially covered with a treatment partially reflecting 45 and on another zone, a treatment anti reflection 46.
Thus, an incident beam 47 is partially transmitted at 48 and the flow remaining is transmitted, after two reflections in 49. We thus obtain the desired function.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Réflecteur optique recevant un faisceau d'entrée (22), émettant un faisceau de sortie réciproque (28) rétroréfléchi et comportant un séparateur (20) de faisceaux produisant un premier faisceau (23) et un deuxième faisceau (24) secondaires, parallèles l'un à l'autre et des moyens réfléchissants (21) renvoyant chacun des faisceaux secondaires vers le séparateur de faisceaux et formant un interféromètre de Sagnac, caractérisé
en ce que lesdits moyens réfléchissants sont un réflecteur total auto-aligné
(21) et que le séparateur (20) de faisceaux est auto-aligné.
An optical reflector receiving an input beam (22), emitting a reciprocal output beam (28) retroreflected and having a separator (20) beams producing a first beam (23) and a second beam beam (24) side, parallel to each other and means reflectors (21) returning each of the secondary beams to the beam splitter and forming a Sagnac interferometer, characterized in that said reflecting means is a self-aligned total reflector (21) and that the beam splitter (20) is self-aligned.
2. Réflecteur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur total auto-aligné (21) est à deux dimensions. Optical reflector according to Claim 1, characterized in that the self-aligned total reflector (21) is two-dimensional. 3. Réflecteur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur total auto-aligné (21) est à une dimension. Optical reflector according to Claim 1, characterized in that the self-aligned total reflector (21) is one-dimensional. 4. Réflecteur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le séparateur de faisceaux (20) est déséquilibré en énergie, ledit réflecteur émettant ainsi un faisceau de sortie non réciproque (27). Optical reflector according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the beam splitter (20) is unbalanced in energy, said reflector thus emitting a non-reciprocal output beam (27). 5. Réflecteur optique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau de diffraction formant avec le réflecteur total, un système de Littman-Metcalf. Optical reflector according to one of Claims 2 to 4, characterized in that it comprises a diffraction grating forming with the total reflector, a Littman-Metcalf system. 6. Réflecteur optique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le réseau de diffraction est placé entre le séparateur de faisceaux (20) et le réflecteur total (21). Optical reflector according to claim 5, characterized in that the diffraction grating is placed between the beam splitter (20) and the total reflector (21). 7. Source laser à cavité externe comprenant un milieu amplificateur et un dispositif dispersif rétroréfléchissant, caractérisée en ce que le dispositif dispersif rétroréfléchissant est conforme à l'une quelconque des revendications 5 ou 6. 7. External cavity laser source comprising an amplifying medium and a retroreflective dispersive device, characterized in that the device retroreflective dispersive material complies with any of the claims 5 or 6. 8. Source laser à cavité externe selon la revendication 7, caractérisée en ce que le milieu amplificateur est un guide d'onde et qu'il est associé à
une optique de collimation rendant collimaté le faisceau qu'il produit.
External cavity laser source according to claim 7, characterized in that the amplifying medium is a waveguide and is associated with a collimation optics collimating the beam it produces.
9. Source laser à cavité externe selon la revendication 8, caractérisée en ce que la face externe du guide d'onde est totalement réfléchissante et que le faisceau non réciproque (27) est le seul faisceau émis par la source. External cavity laser source according to claim 8, characterized in that the outer face of the waveguide is totally reflective and that the non-reciprocal beam (27) is the only beam emitted by the source. 10. Source laser à cavité externe selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que le dièdre est mobile en rotation de façon à permettre la variation de la longueur d'onde. 10. External cavity laser source according to any one of Claims 7 to 9, characterized in that the dihedron is movable in rotation to allow variation of the wavelength. 11. Source laser à cavité externe selon la revendication 10, caractérisée en ce que le dièdre est mobile en rotation et en translation de façon à assurer la variation continue de la longueur d'onde. An external cavity laser source according to claim 10, characterized in that the dihedral is movable in rotation and in translation of to ensure the continuous variation of the wavelength. 12. Source laser à cavité externe selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs guides amplificateurs angulairement décalés par rapport au dispositif dispersif rétroréfléchissant et permettant l'émission de la source à plusieurs longueurs d'onde. 12. External cavity laser source according to any one of Claims 8 to 10, characterized in that it comprises several guides amplifiers angularly offset with respect to the dispersive device retroreflective and allowing the emission of the source at several lengths wave.
CA002312608A 1999-02-15 2000-06-23 Optical rangefinder reflector and external cavity laser source incorporating such a reflector Expired - Lifetime CA2312608C (en)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9901788A FR2789812B1 (en) 1999-02-15 1999-02-15 OPTICAL REFLECTOR AND LASER SOURCE WITH EXTERNAL CAVITY INCORPORATING SUCH A REFLECTOR
DK00400411T DK1030418T3 (en) 1999-02-15 2000-02-11 Optical reflector and laser source with an external cavity incorporating such a reflector
EP00400411A EP1030418B1 (en) 1999-02-15 2000-02-11 Optical reflector and external cavity laser including such a reflector
DK00400415T DK1030419T3 (en) 1999-02-15 2000-02-14 Laser with external cavity that can be tuned to a wavelength
US09/503,209 US6519269B1 (en) 1999-02-15 2000-02-14 Wavelength tuneable laser source
US09/503,204 US6252718B1 (en) 1999-02-15 2000-02-14 Optical reflector and laser with external cavity incorporating such a reflector
EP00400415A EP1030419B1 (en) 1999-02-15 2000-02-14 Wavelength tunable external cavity laser
JP2000036627A JP4425409B2 (en) 1999-02-15 2000-02-15 Light reflector
JP2000036667A JP4425411B2 (en) 1999-02-15 2000-02-15 Tunable laser source
CA002312608A CA2312608C (en) 1999-02-15 2000-06-23 Optical rangefinder reflector and external cavity laser source incorporating such a reflector
US09/765,587 US6339609B2 (en) 1999-02-15 2001-01-22 Tunable laser source with a self-aligned external cavity and a retro-reflecting-dispersing device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9901788A FR2789812B1 (en) 1999-02-15 1999-02-15 OPTICAL REFLECTOR AND LASER SOURCE WITH EXTERNAL CAVITY INCORPORATING SUCH A REFLECTOR
CA002312608A CA2312608C (en) 1999-02-15 2000-06-23 Optical rangefinder reflector and external cavity laser source incorporating such a reflector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CA2312608A1 CA2312608A1 (en) 2001-12-23
CA2312608C true CA2312608C (en) 2009-09-01

Family

ID=25681920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CA002312608A Expired - Lifetime CA2312608C (en) 1999-02-15 2000-06-23 Optical rangefinder reflector and external cavity laser source incorporating such a reflector

Country Status (1)

Country Link
CA (1) CA2312608C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CA2312608A1 (en) 2001-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1030418B1 (en) Optical reflector and external cavity laser including such a reflector
EP1065766B1 (en) Partially reflecting optical component and laser source using the same
FR2689345A1 (en) Optical filter including a Fabry-Perot interferometer tunable by rotation.
EP1006628B1 (en) Multi-wavelength source
EP1030195B1 (en) Auto-aligned retroreflecting optical system for wavelength filtering, monochromator and laser using the same
EP1065767B1 (en) Laser source with integrated filtering of the Amplified Spontaneous Emission
CA2312608C (en) Optical rangefinder reflector and external cavity laser source incorporating such a reflector
EP0977327A1 (en) Free-space laser with autoaligned fiber output coupler
WO1998016844A1 (en) Laser velocimeter and range finder using coherent detection
CA2312517C (en) Wavelength tunable external cavity laser source
EP1176387B1 (en) Modular device of interferometric recombination
EP1198868B1 (en) Rectangular response optical filter for partitioning a limited spectral interval
FR2512614A1 (en) Multiplexing procedure for fibre=optic signals - uses fabry-perot etalon both to encode and decode signals from differing wavelength optical sources
FR2790336A1 (en) Industrial rapidly deflectable laser beam optical unit having cavity generated beam mirror cavity passed and in line diffraction cavity providing commandable beam offset
WO2005015700A2 (en) Optical cavity ring power laser source with high spectral finesse
FR2836296A1 (en) Multiwave length laser source having amplifier and optical collimator sending transmitted beams network/retroreflector with Fabry Perot interferometer placed between and producing each wavelength transmission peaks
FR2787938A1 (en) Industrial stacked laser brightness increasing system having laser assembly output beams spatial slot filter focussed and collimator output beam coupling mirror passing.

Legal Events

Date Code Title Description
EEER Examination request