JP4992073B2 - 外部空洞同調可能レーザの位相制御 - Google Patents
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Description
LCフィルタは、電気化学効果による液晶の劣化を防止するために交流(AC)電圧で駆動されることが多い。Journal of Applied Physics,Vol.71、ページ2464〜66に発表された「Frequency locking of a tunable liquid−crystal filter」に、同調可能LCファブリ−ペロ(FP)フィルタの周波数ロッキングの技術が述べられている。このフィルタの共振を制御するためにLC−FPフィルタに加えられる周波数ωの交流電圧は、透過光強度に2ωの小さな変調を引き起こす。温度変動を補償するために、2ω信号に起因する派生信号を最小にする帰還システムによって、FPフィルタの周波数追跡が行われる。
実効空洞長は、もちろん、外部空洞の物理長L0に関係付けられる。レーザ外部空洞は、空洞の物理長として定義される長さL0で隔てられた2個の向かい合う反射性の一般に平行な表面で構成された光共振器と考えることができる。一般に、Leff≧L0。
より短い空洞が使用されるとき、基本的に、より低いフィネスのFPエタロンが使用されるかもしれない。より低いフィネスのFPエタロンを使用できることは、整合の許容範囲を緩和し、それによって、デバイスの複雑さを軽減するかもしれない。
式(4)で表される条件が満足されるとき、レーザ空洞の位相擬似同期が達成される。
位相擬似同期条件を理解していることで、レーザ設計の柔軟性が可能になり、レーザ設計は、例えば、様々な顧客要求に合わせて作ることができる。本発明に従って、約0.5GHzまでのレーザ出力周波数の周波数精度が実現可能である。
物理長L0および複数の空洞モードを有する外部空洞と、
光ビームを外部空洞中に放出する利得媒体と、
選択された波長グリッドの対応するチャネルに実質的に合わされた複数の通過帯域を確定するように外部空洞中に配列されるチャネル割当グリッド要素であって、通過帯域が半値全幅(FWHM)の帯域幅を有しているチャネル割当グリッド要素と、
通過帯域のうちの1つを同調可能に選択するように外部空洞中に配列されて、光ビームを同調させるチャネルを選択する同調可能要素と、を含み、
L0は15mmよりも長くなく、チャネル割当グリッド要素のFWHMの帯域幅は2から8GHzの間に含まれている。
利得媒体から放射された光ビームを、選択された波長グリッド要素の対応するチャネルに実質的に合わされた複数の通過帯域から選択された通過帯域の対応する中心周波数に同調させるステップと、
選択された通過帯域の、FWHMの帯域幅を、
FWHM<2.5(FSR)空洞、かつ
FWHM≧2GHz、
であるように選択するステップと、を含む。
本発明のさらに他の実施形態に従って、利得媒体およびチャネル割当グリッド、そして場合によっては、同調可能ミラーは、同じTECに取り付けられる。
本発明に従ったレーザシステムは、特に、ITU50GHzチャネルグリッドで全Cバンドにわたって高速スイッチングを実現するように設計される。本発明に従った能動制御システムでは、25GHzDWDMチャネル間隔で周波数安定性を実現するために波長ロッカが必要とされない。
例えば、L0=10mmおよび(FSR)FP=100GHzの場合の表Vに記録されたデータを参照すると、α≒−1.7GHzおよびβ≒2.0である。必要なΔνは±1.25GHzで、Smin≒2Δν(式4から)、(FWHM)FP≒3.3GHzである。
レイジング周波数の受動位相擬似同期の条件が満たされたとき、すなわち、エタロンの(FWHM)FPが適切に選ばれたとき、エタロンピーク(同調可能ミラーで選択されたもの)に、したがってレーザ出力パワーの局所極大に、対応する所望の波長でレーザを動作させる閉ループ制御を実現することができる。
レーザ空洞中の同調可能要素は、FPエタロンのピークを区別する粗同調要素として役立つ。選択されたチャネル周波数に対する同調可能要素の位置付けの精度および制御は、特に、高いレーザ周波数精度が要求されるとき、非常に重要である。したがって、選択された空洞モードに合わされた同調可能要素のピークを設定し、かつ維持するために、制御ループが望ましい。
Δλ、すなわち同調可能ミラーの共振波長と入射波長の中心合わせの程度、を得る1つの方法は、反射ビームのパワーの変調成分を測定することによる。挿入損失の源となりまたは位相変動を生じさせることがある、レーザ空洞中の光学要素を減らすために、空洞の外でビームパワーを測定することが好ましい。図4(b)を参照して、光検出器18は、レーザ出力の、利得媒体10の前に配置することができる。この実施形態に従って、レーザ出力ビームは、ビームスプリッタ20によって、例えば98%/2%タップで、分割された後で検出される。
Claims (11)
- 同調可能レーザシステムであって、
自由スペクトル領域FSR空洞を有する、複数の縦空洞モードを規定する長さを有する外部空洞と、
利得媒体と、
複数の周期的な透過ピークを有するチャネル割当グリッド要素であって、該透過ピークはそれぞれ半値全幅FWHMFPと、該透過ピーク間のチャネル間隔FSRFPとを有し、該FSRFP/FWHMFP比は該チャネル割当グリッド要素のフィネスを規定する、チャネル割当グリッド要素と、
前記透過ピークのうちの一つを選択する同調可能要素と、を含み、
前記利得媒体、前記チャネル割当グリッド要素、及び前記同調可能要素は前記外部空洞内に配列され、
前記チャネル割当グリッド要素の前記フィネスは5と50の間に選択され、
前記縦空洞モードの物理長は7.5mmと15mmとの間であり、前記縦空洞モード間の最小間隔s min は1.4GHzと6.2GHzとの間にあり、
前記半値全幅FWHM FP は2GHzと8GHzの間にあり、前記FSR FP は25GHzと200GHzとの間にある、
同調可能レーザシステム。 - 前記チャネル割当グリッド要素のフィネスは、式FWHMFP=α+β×sminに従ってsminに基づいて、前記チャネル割当グリッド要素のFWHMFPを選択することによって選択され、ここでα及びβはFSRFP、前記空洞の物理長の関数である、請求項1に記載の同調可能レーザシステム。
- (−2.7GHz)≦α≦(−0.8GHz)であり、1.2≦β≦2.6である、請求項2に記載の同調可能レーザシステム。
- FWHMFPは3GHzと6GHzとの間である、請求項1から3のいずれかに記載の同調可能レーザシステム。
- 前記透過ピーク内の前記縦空洞モードの圧縮の程度は、前記チャネル割当グリッド要素のフィネスの増加と共に増加し、および/または前記チャネル割当グリッド要素の前記光損失は、前記チャネル割当グリッド要素のフィネスの関数である、請求項1から4のいずれかに記載の同調可能レーザシステム。
- 前記チャネル割当グリッド要素のフィネスは、10と50との間または25と50との間である、請求項1から5のいずれかに記載の同調可能レーザシステム。
- 前記外部空洞を取り囲み、複数のリードピンを有するパッケージをさらに備える、請求項1から6のいずれかに記載の同調可能レーザシステム。
- プロセッサにより制御され、前記レーザシステムの出力を同調させるために前記複数のリードピンに電気的に接続されているドライバをさらに備える、請求項7に記載の同調可能レーザシステム。
- 前記パッケージから外に向かって延びており、前記利得媒体に光学的に結合している、ファイバピグテールをさらに備え、前記パッケージは蝶形パッケージを含む、請求項7または8に記載の同調可能レーザシステム。
- 前記パッケージ内部に配置され、前記レーザシステムの出力パワーを測定するために前記ドライバに電気的に接続されている光検出器をさらに備え、前記パッケージは蝶形パッケージを含む、請求項8または9に記載の同調可能レーザシステム。
- 同調可能レーザシステムを構成する方法であって、該同調可能レーザシステムは、
自由スペクトル領域FSR空洞を有する、複数の縦空洞モードを規定する長さを有する外部空洞と、
利得媒体と、
複数の周期的透過ピークを有するチャネル割当グリッド要素であって、該透過ピークはそれぞれ半値全幅FWHMFPと、該透過ピーク間のチャネル間隔FSRFPとを有し、該FSRFP/FWHMFP比は該チャネル割当グリッド要素のフィネスを規定する、チャネル割当グリッド要素と、
前記透過ピークのうちの一つを選択する同調可能要素と、を含み、
前記利得媒体、前記チャネル割当グリッド要素、及び前記同調可能要素は前記外部空洞内に配列され、
該方法は、
前記チャネル割当グリッド要素の前記フィネスは5と50の間に選択され、
前記縦空洞モードの物理長は7.5mmと15mmとの間であり、前記縦空洞モード間の最小間隔s min は1.4GHzと6.2GHzとの間にあり、
前記半値全幅FWHM FP は2GHzと8GHzの間にあり、前記FSR FP は25GHzと200GHzとの間にある、
方法。
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