JP2864814B2 - Semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser deviceInfo
- Publication number
- JP2864814B2 JP2864814B2 JP3278423A JP27842391A JP2864814B2 JP 2864814 B2 JP2864814 B2 JP 2864814B2 JP 3278423 A JP3278423 A JP 3278423A JP 27842391 A JP27842391 A JP 27842391A JP 2864814 B2 JP2864814 B2 JP 2864814B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- output
- laser
- signal
- semiconductor 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
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ装置に関
し、特にレーザ周波数の安定化を考慮した半導体レーザ
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device and, more particularly, to a semiconductor laser device in which laser frequency is stabilized.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の半導体レーザ装置は、発光スペク
トル周波数が回路電流及び温度により大きく変動すると
いう欠点をもっている。このため、従来の半導体レーザ
装置にあっては、周辺温度の安定化及び回路電流を安定
化する事により、発光スペクトル周波数の安定化を図る
という手法が採られてていた。2. Description of the Related Art A conventional semiconductor laser device has a drawback that an emission spectrum frequency greatly varies depending on a circuit current and a temperature. For this reason, in a conventional semiconductor laser device, a method of stabilizing an emission spectrum frequency by stabilizing an ambient temperature and stabilizing a circuit current has been adopted.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術で
は、前述した如く半導体レーザ装置の発光スペクトルの
経時変化に伴うドリフトを除去する事は本質的に困難で
あり、従って、長期にわたり発光スペクトル周波数の安
定したレーザ光を得る事は困難であるという欠点があっ
た。In the above-mentioned conventional technique, it is essentially difficult to remove the drift of the emission spectrum of the semiconductor laser device with the lapse of time, as described above. However, it is difficult to obtain a stable laser beam.
【０００４】[0004]
【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、とくに、レーザの出力周波数に変調のかから
ない安定した周波数出力を得ることのできる半導体レー
ザ装置を提供することを、その目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device capable of improving the disadvantages of the prior art and, in particular, providing a stable frequency output without modulating the output frequency of the laser. I do.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、第１のレーザ光と第２のレーザ光をそれぞれ出力
する第１の半導体レーザと第２の半導体レーザを備えて
おり、周波数変動検出部により、第１のレーザ光は分岐
され吸収体を介して出力周波数の変動を検出され、周波
数補正部において出力された周波数変動信号に基づいて
前記第１のレーザ光の出力周波数の変動が補正される。
一方、第２のレーザ光は、第１のレーザ光のうちの分岐
された残余のレーザ光と結合され、差分周波数検出部に
より両レーザ光の出力周波数の差が検出される。また、
周波数安定制御部と差分周波数検出部との間に配置さ
れ、差分周波数信号と電圧制御発振器から出力されたオ
フセット周波数の信号の位相を検波する位相検波器と、
第２のレーザ光を外部に出力するレーザ光出力部とを備
え、周波数安定制御部において、差分周波数信号に基づ
いて第２のレーザ光の出力を差分ゼロを含む所定の出力
周波数に安定制御される。ここで、周波数安定制御部
は、さらに、位相検波器の出力の高周波成分を除去して
低域周波数成分のみを出力する低域通過フィルタと、低
域周波数成分を第２の半導体レーザへ帰還制御する周波
数制御器とを備えていることを特徴としている。これに
よって前述した目的を達成しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION A semiconductor laser device according to the present invention is provided.
Output the first laser light and the second laser light, respectively.
Having a first semiconductor laser and a second semiconductor laser
And the first laser beam is branched by the frequency fluctuation detecting unit.
The output frequency fluctuation is detected through the absorber,
Based on the frequency fluctuation signal output by the number correction unit
The fluctuation of the output frequency of the first laser light is corrected.
On the other hand, the second laser light is a branch of the first laser light.
Combined with the remaining laser light
Thus, a difference between the output frequencies of the two laser beams is detected. Also,
Located between the frequency stability control unit and the difference frequency detection unit
And the difference frequency signal and the
A phase detector for detecting the phase of the signal at the offset frequency,
A laser light output unit for outputting the second laser light to the outside.
In the frequency stability control section, based on the differential frequency signal,
The output of the second laser beam to a predetermined output including zero difference.
The frequency is controlled stably. Here, the frequency stability control unit
Further removes the high frequency component of the output of the phase detector
A low-pass filter that outputs only low-frequency components,
For controlling the feedback of the band frequency component to the second semiconductor laser
And a number controller. This aims to achieve the above-mentioned object.
【０００６】[0006]
【発明の実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づ
いて説明する。この図１に示す実施例は、半導体レーザ
出力部を二体備えている。一方の半導体レーザ出力部１
には、当該一方の半導体レーザ出力部１の出力周波数の
変動を検出する周波数変動検出部２０と，この周波数変
動検出部２０で検出される周波数変動信号に基づいて一
方の半導体レーザ出力部１の出力周波数の変動を補正す
る周波数補正部２１とが併設されている。また、他方の
半導体レーザ出力部２には、当該他方の半導体レーザ出
力部２と一方の半導体レーザ出力部１の出力周波数の差
を検出する差分周波数検出部３０と，この差分周波数検
出部３０の出力に基づいて他方の半導体レーザ出力部２
の出力を差分ゼロを含む所定の出力周波数に安定制御す
る周波数安定制御部３１とが併設されている。そして、
周波数安定制御部３１と差分周波数検出部３０との間に
は、位相検波器１５を装備すると共に、この位相検波器
１５の入力段に電圧制御発振器１４が装備されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The embodiment shown in FIG. 1 includes two semiconductor laser output units. One semiconductor laser output unit 1
A frequency fluctuation detecting unit 20 for detecting a fluctuation in the output frequency of the one semiconductor laser output unit 1 and a frequency fluctuation signal detected by the frequency fluctuation detecting unit 20, A frequency correction unit 21 that corrects fluctuations in the output frequency is also provided. The other semiconductor laser output unit 2 includes a difference frequency detection unit 30 that detects a difference between the output frequencies of the other semiconductor laser output unit 2 and one semiconductor laser output unit 1, and a difference frequency detection unit 30. The other semiconductor laser output unit 2 based on the output
And a frequency stabilization control unit 31 for stably controlling the output at a predetermined output frequency including zero difference. And
A phase detector 15 is provided between the frequency stability controller 31 and the difference frequency detector 30, and a voltage controlled oscillator 14 is provided at an input stage of the phase detector 15.
【０００７】これを更に詳述すると、本実施例では、２
つの1.5 μｍ半導体レーザ１，２と両レーザを温度制御
する温度制御器１８と、1.5 〔μｍ〕の光を吸収するア
セチレンセル６と、このアセチレンセル６を温度制御す
る温度制御器８と、アセチレンセル６をシールドする磁
気シールドケース７と、アセチレンセル６通過後の光を
検出する光検出器９と、変調信号を発生させる発振器１
０と、光検出器９の出力を位相検波する位相検波器１１
と、位相検波器出力を1.5 μｍ半導体レーザへ帰還させ
る周波数制御器１２と、２つのレーザ光を合成あるいは
分岐する３個あるいはそれ以上のハーフミラー３，４，
５と、光信号を電気信号に変換する変換器１３と、オフ
セット周波数を発生させる電圧制御発振器１４と、交換
器出力と前述の発振器出力の位相を比較する位相検波器
１５と、この位相検波器１５の出力の高周波成分を除去
する低域通過フィルタ１６と、この低域通過フィルタ出
力を1.5 μｍ半導体レーザへ帰還する周波数制御器１７
とを有している。More specifically, in this embodiment, 2
A temperature controller 18 for controlling the temperatures of the two 1.5 μm semiconductor lasers 1 and 2 and both lasers; an acetylene cell 6 for absorbing 1.5 μm light; a temperature controller 8 for controlling the temperature of the acetylene cell 6; A magnetic shield case 7 for shielding the cell 6, a photodetector 9 for detecting light after passing through the acetylene cell 6, and an oscillator 1 for generating a modulation signal
0 and a phase detector 11 for phase-detecting the output of the photodetector 9
A frequency controller 12 that feeds back the output of the phase detector to the 1.5 μm semiconductor laser, and three or more half mirrors 3 and 4 that combine or split two laser beams.
5, a converter 13 for converting an optical signal into an electric signal, a voltage-controlled oscillator 14 for generating an offset frequency, a phase detector 15 for comparing the phase of the output of the exchanger with the phase of the oscillator output, and a phase detector A low-pass filter 16 for removing the high-frequency component of the output of the output 15 and a frequency controller 17 for feeding back the output of the low-pass filter to the 1.5 μm semiconductor laser
And
【０００８】次に、上記実施例の動作について説明す
る。1.5 μｍ半導体レーザ１及び1.5μｍ半導体レーザ
２は温度制御器（１）１８により温度制御されており、
短時間における発光スペクトルをまず安定化させる。Next, the operation of the above embodiment will be described. The temperature of the 1.5 μm semiconductor laser 1 and the 1.5 μm semiconductor laser 2 are controlled by a temperature controller (1) 18.
First, the emission spectrum in a short time is stabilized.
【０００９】半導体レーザ１の出力はハーフミラー４に
て二分割され、片方はハーフミラー５に供給される一
方、他方はアセチレンセル６に供給される。アセチレン
セル６は1.5 μｍ帯特有のスペクトルに対して急峻な吸
収特性を有しており、温度制御器８及び磁気シールドケ
ース７により温度・磁気を一定にすると、吸収の中心周
波数は極めて安定な周波数となる。半導体レーザ（１）
１に発振器１０よりの信号で予め位相変調を加えた状態
でアセチレンセル６に入射する光の周波数がアセチレン
原子固有の周波数を基準にして正又は負にずれると、光
検出器９の出力の交流信号は位相が180 °ずれる。これ
を位相検波器１１にて位相誤差信号を得た後、増幅器等
より構成される周波数制御器１２を通じて半導体レーザ
１の電流に負帰還をかけると、半導体レーザ１の光周波
数をアセチレン原子の吸収線の中心に制御する事ができ
る。このようにして、半導体レーザ１の周波数がまず安
定化される。The output of the semiconductor laser 1 is divided into two by a half mirror 4, one of which is supplied to a half mirror 5, and the other is supplied to an acetylene cell 6. The acetylene cell 6 has a steep absorption characteristic with respect to a spectrum peculiar to the 1.5 μm band. When the temperature and magnetism are kept constant by the temperature controller 8 and the magnetic shield case 7, the center frequency of the absorption becomes an extremely stable frequency. Becomes Semiconductor laser (1)
When the frequency of light incident on the acetylene cell 6 is shifted to positive or negative with reference to the frequency specific to the acetylene atom in a state where the signal from the oscillator 10 is preliminarily phase-modulated with the signal from the oscillator 10, the AC of the output of the photodetector 9 is changed. The signals are 180 ° out of phase. After obtaining a phase error signal with a phase detector 11 and applying a negative feedback to the current of the semiconductor laser 1 through a frequency controller 12 composed of an amplifier or the like, the optical frequency of the semiconductor laser 1 is reduced by the absorption of acetylene atoms. It can be controlled at the center of the line. Thus, the frequency of the semiconductor laser 1 is first stabilized.
【００１０】次に、1.5 μｍ半導体レーザ２の出力はハ
ーフミラー３にて二分割され、片方はレーザの最終出力
となる一方、他方はハーフミラー５に加えられ、ハーフ
ミラー４からの光と合成されて変換器１３に加えられ
る。変換器１３は半導体レーザ１と半導体レーザ２の周
波数の差を電気信号として出力し、位相検波器１５に供
給する。位相検波器１５には一方から電圧制御発振器１
４の出力が供給されており、位相検波器１５の出力を低
域通過フィルタ１６を介して周波数制御器１７に加え、
半導体レーザ２に帰還してやると、半導体レーザ２の周
波数と半導体レーザ１の周波数の差は電圧制御発振器の
周波数となる。つまりアセチレンセル６の吸収周波数を
ｆR ，半導体レーザ１の周波数をｆ1 ，半導体レーザ２
の周波数をｆ2 ，ＶＣＯの周波数をｆV とすると、ｆ1
＝ｆR であるから、「ｆ2 ＝ｆ1 ＋ｆV 」又は「ｆ2 ＝
ｆ1−ｆV 」に安定化される。また、位相検波器１５の
出力は低域通過フィルタ１６を介している為、半導体レ
ーザ１に加えられている位相変調は半導体レーザ２には
加えられず、電圧制御発振器１４に加える制御電圧を変
えることにより、半導体レーザ２の周波数をある帯域の
内で任意に設定することができる。Next, the output of the 1.5 μm semiconductor laser 2 is split into two by a half mirror 3, one of which is the final output of the laser, and the other is applied to a half mirror 5 and combined with the light from the half mirror 4. And applied to the converter 13. The converter 13 outputs a frequency difference between the semiconductor laser 1 and the semiconductor laser 2 as an electric signal, and supplies the electric signal to the phase detector 15. The phase detector 15 has a voltage-controlled oscillator 1
4 is supplied, and the output of the phase detector 15 is applied to the frequency controller 17 via the low-pass filter 16.
When returning to the semiconductor laser 2, the difference between the frequency of the semiconductor laser 2 and the frequency of the semiconductor laser 1 becomes the frequency of the voltage controlled oscillator. That is, the absorption frequency of the acetylene cell 6 is f R , the frequency of the semiconductor laser 1 is f 1 ,
If the frequency of f2 is f 2 and the frequency of the VCO is f V , f 1
= F R , “f 2 = f 1 + f V ” or “f 2 =
f 1 −f V ”. Further, since the output of the phase detector 15 passes through the low-pass filter 16, the phase modulation applied to the semiconductor laser 1 is not applied to the semiconductor laser 2, but the control voltage applied to the voltage controlled oscillator 14 is changed. Thus, the frequency of the semiconductor laser 2 can be set arbitrarily within a certain band.
【００１１】[0011]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
1.5 μｍ半導体レーザの周波数をアセチレンの吸収線に
より安定化し、第２の1.5 μｍ半導体レーザとの周波数
差が一定のオフセット周波数となるような系を構成する
ことにより、1.5〔μｍ〕帯のレーザ周波数に変調の加
わらない優れた短期安定度と長期安定度を持たせる事が
でき、又、オフセット周波数を変化させた場合には、レ
ーザ周波数をある帯域内の任意の周波数に設定すること
ができる。この為、従来の半導体レーザでは得られなか
った独立し、かつ周波数を可変できる高安定な長波長帯
光源としての半導体レーザ装置を提供することができ
る。As described above, according to the present invention,
By constructing a system in which the frequency of the 1.5 μm semiconductor laser is stabilized by the acetylene absorption line and the frequency difference from the second 1.5 μm semiconductor laser becomes a constant offset frequency, the laser frequency in the 1.5 [μm] band is increased. It is possible to provide excellent short-term stability and long-term stability without modulation, and when the offset frequency is changed, the laser frequency can be set to an arbitrary frequency within a certain band. For this reason, it is possible to provide a semiconductor laser device as a highly stable and long wavelength band light source that is independent and can change the frequency, which cannot be obtained by the conventional semiconductor laser.
【図１】本発明の一実施例を示す全体的構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
１，２ 半導体レーザ出力部 １４ 電圧制御発振器 １５ 位相検波器 ２０ 周波数変動検出部 ２１ 周波数補正部 ３０ 差分周波数検出部 ３１ 周波数安定制御部 Reference numerals 1 and 2 Semiconductor laser output unit 14 Voltage controlled oscillator 15 Phase detector 20 Frequency fluctuation detection unit 21 Frequency correction unit 30 Difference frequency detection unit 31 Frequency stability control unit
Claims (2)
レーザと、 前記第１のレーザ光を分岐し、分岐された該第１のレー
ザ光から吸収体を介して出力周波数の変動を検出して周
波数変動信号を出力する周波数変動検出部と、 発振器からの信号により前記周波数変動信号に予め位相
変調を加えた状態で前記吸収体の原子固有の周波数を基
準にしてそのずれ量を検出し、周波数制御器により前記
第１のレーザ光の出力周波数の変動を補正する周波数補
正部と、 第２のレーザ光を出力する第２の半導体レーザと、 前記第１のレーザ光のうちの分岐された残余のレーザ光
と前記第２のレーザ光を合成させて前記第１のレーザ光
と前記第２のレーザ光の出力周波数の差を検出して周波
数差分信号を出力する差分周波数検出部と、 オフセット周波数信号を発生させる電圧制御発振器と、 前記差分周波数信号と前記オフセット周波数信号の位相
を検波する位相検波器と、 前記差分周波数信号に基づいて前記第２のレーザ光の出
力を差分ゼロを含む所定の出力周波数に安定制御する周
波数安定制御部と、 前記第２のレーザ光を外部に出力するレーザ光出力部と
を備え、 前記第２のレーザ光の出力に変調のかからないようにし
た半導体レーザ装置であって、 前記周波数安定制御部は、さらに、 前記位相検波器の出力の高周波成分を除去して低域周波
数成分のみを出力する低域通過フィルタと、 前記低域周波数成分を前記第２の半導体レーザへ帰還制
御する周波数制御器とを備えていることを 特徴とする半
導体レーザ装置。(1)A first semiconductor that outputs a first laser beam
A laser, The first laser beam is branched, and the first laser beam is branched.
A change in output frequency is detected from the
A frequency fluctuation detection unit that outputs a wave number fluctuation signal, The phase of the frequency fluctuation signal is previously determined by the signal from the oscillator.
Based on the intrinsic frequency of the absorber,
The deviation amount is detected as standard, and the frequency controller
Frequency compensation for correcting a variation in the output frequency of the first laser light
The front part, A second semiconductor laser that outputs a second laser beam; The remaining laser light branched out of the first laser light
And the second laser light are combined to form the first laser light
And a difference between the output frequency of the second laser light and
A difference frequency detection unit that outputs a number difference signal, A voltage controlled oscillator for generating an offset frequency signal, Phase of the difference frequency signal and the offset frequency signal
A phase detector for detecting The output of the second laser light based on the differential frequency signal
A circuit for stably controlling the force to a predetermined output frequency including zero difference.
A wave number stability control unit, A laser light output unit that outputs the second laser light to the outside;
With The output of the second laser beam is not modulated.
Semiconductor laser device, The frequency stability control unit further includes: The high frequency component of the output of the phase detector is removed to
A low-pass filter that outputs only a few components, Feedback control of the low frequency component to the second semiconductor laser;
And a frequency controller to control Characteristic semi
Conductor laser device.
せて設定するオフセット周波数設定手段を備え、 前記オフセット周波数の設定により、前記第２のレーザ
光の周波数を変化させ ることを 特徴とする請求項１記載
の半導体レーザ装置。2. The voltage controlled oscillator changes an offset frequency of the offset frequency signal.
Offset frequency setting means for setting the second laser by setting the offset frequency.
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein Rukoto changing the frequency of light.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3278423A JP2864814B2 (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3278423A JP2864814B2 (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Semiconductor laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590692A JPH0590692A (en) | 1993-04-09 |
| JP2864814B2 true JP2864814B2 (en) | 1999-03-08 |
Family
ID=17597138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3278423A Expired - Lifetime JP2864814B2 (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Semiconductor laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2864814B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01291478A (en) * | 1988-05-19 | 1989-11-24 | Fujitsu Ltd | Method and equipment for stabilization of oscillation frequency of semiconductor laser |
| JPH03250680A (en) * | 1990-02-28 | 1991-11-08 | Yokogawa Electric Corp | Frequency stabilized laser light source |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP3278423A patent/JP2864814B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0590692A (en) | 1993-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6034976A (en) | Method and apparatus for laser frequency stabilization | |
| JPH08340154A (en) | Generation of optical pulse and device | |
| JPH07109917B2 (en) | Laser circuit and control method thereof | |
| JP2011091476A (en) | Atomic oscillator | |
| US6542522B1 (en) | Mode locking semiconductor laser | |
| CN113078548A (en) | Laser frequency stabilizing device and method based on delay difference feedforward | |
| JP3950570B2 (en) | Frequency stabilized light source | |
| JP2002033548A (en) | Method and apparatus for driving mode-locked semiconductor laser | |
| JP2864814B2 (en) | Semiconductor laser device | |
| JPH0139668B2 (en) | ||
| CN115102031A (en) | Device and method for adjusting output frequency of laser based on atomic transition | |
| JP3783822B2 (en) | Frequency stabilized light source | |
| CN113471806B (en) | Multi-feedback laser stepping frequency sweep driving device and method | |
| JP2541095B2 (en) | Laser wavelength stabilization method | |
| JPH07245445A (en) | Wavelength stabilizing light source | |
| JPH09211400A (en) | Controller for external modulator | |
| JP2520740B2 (en) | Variable wavelength stabilized light source | |
| JPH10321938A (en) | Frequency stabilized light source | |
| JP2519335B2 (en) | Laser oscillation wavelength stabilizer | |
| JP2638243B2 (en) | Laser device | |
| JP2995854B2 (en) | Semiconductor laser oscillator | |
| JPH07154022A (en) | Wavelength stabilizing control system | |
| JP3018615B2 (en) | Frequency stabilized laser light source | |
| CN118198843A (en) | Laser autocorrelation phase-locking frequency stabilization device and method based on Mach-Zehnder interferometer | |
| JPH05275788A (en) | Frequency-stabilized semiconductor laser |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980707 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981117 |