JPH0496386A - 波長安定化レーザ装置 - Google Patents
波長安定化レーザ装置Info
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- JPH0496386A JPH0496386A JP21416890A JP21416890A JPH0496386A JP H0496386 A JPH0496386 A JP H0496386A JP 21416890 A JP21416890 A JP 21416890A JP 21416890 A JP21416890 A JP 21416890A JP H0496386 A JPH0496386 A JP H0496386A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、例えばコヒーレント光通信や光計測における
波長基準として用いて好適な波長安定化レーザ装置に関
し、特に原子または分子気体の共鳴線および吸収線の波
長や光干渉計の波長を基準波長とし、この基準波長に同
期させたレーザ光を発振し得る波長安定化レーザ装置に
関するものである。
波長基準として用いて好適な波長安定化レーザ装置に関
し、特に原子または分子気体の共鳴線および吸収線の波
長や光干渉計の波長を基準波長とし、この基準波長に同
期させたレーザ光を発振し得る波長安定化レーザ装置に
関するものである。
[従来の技術]
第4図は、従来の波長安定化レーザ装置の構成を示すブ
ロック図である。第4図において符号lは半導体レーザ
、2は波長基準媒体、3は受光器、4はロックインアン
プ、5は発振器である。
ロック図である。第4図において符号lは半導体レーザ
、2は波長基準媒体、3は受光器、4はロックインアン
プ、5は発振器である。
半導体レーザ1は発振器5により微小量、直接変調(周
波数変調)される。この変調された半導体レーザ1の一
端面からの出射光6は波長基準媒体2を通過し、受光器
3において光電変換されて電気信号に変えられる。この
電気信号は、ロックインアンプ4により発振器5の出力
信号と比較、処理されて誤差信号が得られる。この誤差
信号は半導体レーザ1にフィードバックされ、誤差信号
に基づいて半導体レーザ1の駆動電流を変えることによ
って、上述の波長基準媒体2の基準波長に半導体レーザ
1の中心発振波長を同期させてレーザ光の安定化を図る
ようにしている。ここで、上述の波長基準媒体としては
、クリプトンなどの原子の共鳴線やアンモニアなどの分
子の吸収線、光ファブリペロ干渉計等の光干渉計などが
用いられている。
波数変調)される。この変調された半導体レーザ1の一
端面からの出射光6は波長基準媒体2を通過し、受光器
3において光電変換されて電気信号に変えられる。この
電気信号は、ロックインアンプ4により発振器5の出力
信号と比較、処理されて誤差信号が得られる。この誤差
信号は半導体レーザ1にフィードバックされ、誤差信号
に基づいて半導体レーザ1の駆動電流を変えることによ
って、上述の波長基準媒体2の基準波長に半導体レーザ
1の中心発振波長を同期させてレーザ光の安定化を図る
ようにしている。ここで、上述の波長基準媒体としては
、クリプトンなどの原子の共鳴線やアンモニアなどの分
子の吸収線、光ファブリペロ干渉計等の光干渉計などが
用いられている。
[発明が解決しようとする課題1
しかしながら、かかる従来の波長安定化レーザ装置では
、波長基準媒体として、一般に波長間隔の大きい原子の
共鳴線を用いた場合、光通信等で使用される限られた波
長帯の範囲において数本の共鳴線しか利用できない欠点
があった。
、波長基準媒体として、一般に波長間隔の大きい原子の
共鳴線を用いた場合、光通信等で使用される限られた波
長帯の範囲において数本の共鳴線しか利用できない欠点
があった。
また、多数の吸収線が存在する分子の吸収スペクトルを
利用する場合には、波長間隔が比較的大き過ぎて、レー
ザ光の波長を吸収スペクトル中の任意の波長に設定する
ことはできない欠点もあった。
利用する場合には、波長間隔が比較的大き過ぎて、レー
ザ光の波長を吸収スペクトル中の任意の波長に設定する
ことはできない欠点もあった。
さらに、ファブリペロ干渉計を用いる場合においては、
共振器長の設定によって任意の波長に設定できるが、周
囲温度の変化等の外乱によって、その光路長が変化し、
共振点がシフトするなど共振特性の変化してしまう欠点
があった。このように干渉計を用いた場合には、原子の
共鳴線や分子の吸収線を利用する場合と比較して、安定
性にかける問題がある。
共振器長の設定によって任意の波長に設定できるが、周
囲温度の変化等の外乱によって、その光路長が変化し、
共振点がシフトするなど共振特性の変化してしまう欠点
があった。このように干渉計を用いた場合には、原子の
共鳴線や分子の吸収線を利用する場合と比較して、安定
性にかける問題がある。
本発明の目的は、上述の技術的課題を解決すべ(、レー
ザ光を任意の波長で安定化できる波長安定化レーザ装置
を提供することにある。
ザ光を任意の波長で安定化できる波長安定化レーザ装置
を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
本発明は、第1の半導体レーザと、該第1の半導体レー
ザからの出射光の一部を周波数変調する第1の光周波数
変調手段と、該光周波数変調手段による周波数変調光の
うち所定の波長の光のみを吸収する媒体と、該媒体を透
過した光を光電変換する第1の光検出器と、該光検出器
からの入力信号と前記第1の光周波数変調手段からの参
照信号とに基づいて前記第1の光周波数変調手段を制御
して、前記第1の半導体レーザの出射光の波長を前記媒
体の吸収波長に同期させる第1のロックインアンプとを
備えた基準レーザ部と、複数の共振波長ピークを有しか
つ前記媒体の吸収波長に同期した前記第1の半導体レー
ザからの出射光を受光する光干渉計と、該光干渉計の光
路長を調節する手段と、前記光干渉計からの透過光を光
電変換する第2の光検出器と、該光検出器からの入力信
号と前記基準レーザ部の第1の光周波数変調手段からの
参照信号とに基づいて前記光路長調節手段を制御して、
前記第1の半導体レーザの出射光の波長に前記光干渉計
の共振波長ピークのいずれか1つの波長を同期させる第
2のロックインアンプとを備えた干渉計部と、第2の半
導体レーザと、該第2の半導体レーザからの出射光の一
部を前記第1の光周波数変調手段と異なる周波数に周波
数変調する第2の光周波数変調手段と、前記干渉計部の
光干渉計を透過した前記第2の半導体レーザからの出射
光の残部が前記第2の光検出器により光電変換されて得
られる入力信号と前記第2の光周波数変調手段からの参
照信号とに基づいて前記第2の光周波数変調手段を制御
して、前記干渉計部の光干渉計の共振波長ピークのいず
れか1つの波長に前記第2の半導体レーザからの出射光
の波長を同期させる第3のロックインアンプとを備えた
ことを特徴とする。
ザからの出射光の一部を周波数変調する第1の光周波数
変調手段と、該光周波数変調手段による周波数変調光の
うち所定の波長の光のみを吸収する媒体と、該媒体を透
過した光を光電変換する第1の光検出器と、該光検出器
からの入力信号と前記第1の光周波数変調手段からの参
照信号とに基づいて前記第1の光周波数変調手段を制御
して、前記第1の半導体レーザの出射光の波長を前記媒
体の吸収波長に同期させる第1のロックインアンプとを
備えた基準レーザ部と、複数の共振波長ピークを有しか
つ前記媒体の吸収波長に同期した前記第1の半導体レー
ザからの出射光を受光する光干渉計と、該光干渉計の光
路長を調節する手段と、前記光干渉計からの透過光を光
電変換する第2の光検出器と、該光検出器からの入力信
号と前記基準レーザ部の第1の光周波数変調手段からの
参照信号とに基づいて前記光路長調節手段を制御して、
前記第1の半導体レーザの出射光の波長に前記光干渉計
の共振波長ピークのいずれか1つの波長を同期させる第
2のロックインアンプとを備えた干渉計部と、第2の半
導体レーザと、該第2の半導体レーザからの出射光の一
部を前記第1の光周波数変調手段と異なる周波数に周波
数変調する第2の光周波数変調手段と、前記干渉計部の
光干渉計を透過した前記第2の半導体レーザからの出射
光の残部が前記第2の光検出器により光電変換されて得
られる入力信号と前記第2の光周波数変調手段からの参
照信号とに基づいて前記第2の光周波数変調手段を制御
して、前記干渉計部の光干渉計の共振波長ピークのいず
れか1つの波長に前記第2の半導体レーザからの出射光
の波長を同期させる第3のロックインアンプとを備えた
ことを特徴とする。
[作 用1
本発明においては、分子の吸収線を用いて光干渉計を安
定化し、この安定化された光干渉計を使って、従来、安
定化できなかった、光干渉計の共振波長ピーク中の任意
の波長に半導体レーザの発振波長を安定化できる。
定化し、この安定化された光干渉計を使って、従来、安
定化できなかった、光干渉計の共振波長ピーク中の任意
の波長に半導体レーザの発振波長を安定化できる。
[実施例]
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第1図は本発明の波長安定化レーザ装置の一実施例の構
成を示すブロック図である。この例の波長安定化レーザ
装置は、第1図に示すように、光吸収媒体の吸収波長で
レーザ光を発振する基準レーザ部8と、この基準レーザ
部8からのレーザ光の波長に光干渉計の共振波長ピーク
のいずれか1つの波長を同期、安定化させるとともに、
光干渉計の温度調節を行うことにより光路長を維持して
光干渉計の共振波長ピークを安定化する干渉計部9と、
この安定化された光干渉計の共振波長ピークの何れかの
波長でレーザ光を発振する安定化レーザ部10とから概
略構成されている。
成を示すブロック図である。この例の波長安定化レーザ
装置は、第1図に示すように、光吸収媒体の吸収波長で
レーザ光を発振する基準レーザ部8と、この基準レーザ
部8からのレーザ光の波長に光干渉計の共振波長ピーク
のいずれか1つの波長を同期、安定化させるとともに、
光干渉計の温度調節を行うことにより光路長を維持して
光干渉計の共振波長ピークを安定化する干渉計部9と、
この安定化された光干渉計の共振波長ピークの何れかの
波長でレーザ光を発振する安定化レーザ部10とから概
略構成されている。
基準レーザ部8は、半導体レーザ11と、この半導体レ
ーザ11からの出射光のうち所定の波長λの光のみを吸
収する波長基準媒体14と、この波長基準媒体14を透
過した透過光を光電変換する光検出器Illと、上述の
半導体レーザ11を直接変調する発振器113と、上述
の光検出器Illからの電気信号と上述の発振器113
からの参照信号とを比較して上述の半導体レーザ11か
らの出射光の波長が上述の波長基準媒体14の吸収波長
λ1となるように上述の発振器111を制御するロック
インアンプ15とから構成されている。
ーザ11からの出射光のうち所定の波長λの光のみを吸
収する波長基準媒体14と、この波長基準媒体14を透
過した透過光を光電変換する光検出器Illと、上述の
半導体レーザ11を直接変調する発振器113と、上述
の光検出器Illからの電気信号と上述の発振器113
からの参照信号とを比較して上述の半導体レーザ11か
らの出射光の波長が上述の波長基準媒体14の吸収波長
λ1となるように上述の発振器111を制御するロック
インアンプ15とから構成されている。
上述の波長基準媒体14としては、通常のアセチレンガ
ス、アンモニアガス、メタンガス、二駿化炭素等、ある
いは同位体置換アセチレンガス等の光吸収性ガスが好適
に用いられる。いずれのガスを用いても発振波長安定化
を図ることができる。
ス、アンモニアガス、メタンガス、二駿化炭素等、ある
いは同位体置換アセチレンガス等の光吸収性ガスが好適
に用いられる。いずれのガスを用いても発振波長安定化
を図ることができる。
また、干渉計部9は、複数の共振波長ピークを有すると
ともに上述の半導体レーザ11からの出射光を光カップ
ラ110を介して受光するリング共振器13と、このリ
ング共振器13の温度環境を調節してリング共振器13
の光路長を調節する温度調節器(光路長調節手段) 1
gと、上述のリング共振器13を透過した透過光を光電
変換して電気信号に変える光検出器112と、この光検
出器112からの電気信号のうち、上述の半導体レーザ
11からの出射光の波長に対応する電気信号のみを選別
する電気フィルタ115と、この電気フィルタ115で
選別された電気信号と上述の基準レーザ部8の発振器1
13からの参照信号とを比較して上述のリング共振器1
3の共振波長ピークの1つが半導体レーザ11からの出
射光の波長λ1に同期するように温度調節器18を制御
し、この制御によりリング共振器13の光路長を安定化
させるロックインアンプ16とから構成されている。
ともに上述の半導体レーザ11からの出射光を光カップ
ラ110を介して受光するリング共振器13と、このリ
ング共振器13の温度環境を調節してリング共振器13
の光路長を調節する温度調節器(光路長調節手段) 1
gと、上述のリング共振器13を透過した透過光を光電
変換して電気信号に変える光検出器112と、この光検
出器112からの電気信号のうち、上述の半導体レーザ
11からの出射光の波長に対応する電気信号のみを選別
する電気フィルタ115と、この電気フィルタ115で
選別された電気信号と上述の基準レーザ部8の発振器1
13からの参照信号とを比較して上述のリング共振器1
3の共振波長ピークの1つが半導体レーザ11からの出
射光の波長λ1に同期するように温度調節器18を制御
し、この制御によりリング共振器13の光路長を安定化
させるロックインアンプ16とから構成されている。
さらに、安定化レーザ部lOは、第2の半導体レーザ1
2と、この半導体レーザ12からのレーザ光を周波数変
調する外部変調器19と、この外部光変調器19を駆動
する上述の発振器113と異なる周波数をもつ発振器1
14と、上述の第2の半導体レーザ12からの出射光が
上述の光カップラ110を介して上述のリング共振器1
3を透過し、その透過光を光電変換して得た電気信号の
うち、波長λ1以外のリング共振器13の共振波長ピー
ク中の波長λ。
2と、この半導体レーザ12からのレーザ光を周波数変
調する外部変調器19と、この外部光変調器19を駆動
する上述の発振器113と異なる周波数をもつ発振器1
14と、上述の第2の半導体レーザ12からの出射光が
上述の光カップラ110を介して上述のリング共振器1
3を透過し、その透過光を光電変換して得た電気信号の
うち、波長λ1以外のリング共振器13の共振波長ピー
ク中の波長λ。
に対応する電気信号のみを選別する電気フィルタ116
と、この電気フィルタ116で選別された電気信号と上
述の発振器114からの参照信号とを比較して半導体レ
ーザ12からの出射光の波長がリング共振器13の共振
波長ピーク中の波長λ2に同期するように発振器114
を制御する第3のロックインアンプ17とから構成され
ている。
と、この電気フィルタ116で選別された電気信号と上
述の発振器114からの参照信号とを比較して半導体レ
ーザ12からの出射光の波長がリング共振器13の共振
波長ピーク中の波長λ2に同期するように発振器114
を制御する第3のロックインアンプ17とから構成され
ている。
上述の基準レーザ部8と安定化レーザ部10の両片端光
出力は、上述したように光カップラ110で重ね合わさ
れ干渉計部9に送られている。
出力は、上述したように光カップラ110で重ね合わさ
れ干渉計部9に送られている。
次に、上述した構成からなる波長安定化レーザ装置の動
作を第1図に従って説明する。
作を第1図に従って説明する。
半導体レーザ11は発振器113で直接変調され、その
出射光は周波数変調されている。その一部の出射光11
gは波長基準媒体14を透過して、その透過光は、第2
図(a)に示すように、波長λ、の光のみが吸収される
。この透過光は受光器111で光電変換され、その電気
信号は入力信号としてロックインアンプ15に送られる
。このロックインアンプ15には、一方で発振器113
からの参照信号が与えられる。ロックインアンプ15で
は、上述の入力信号と参照信号とを比較し、波長基準吸
収線とのずれが誤差信号として検出される。この誤差信
号は半導体レーザ11にフィードバックされ、出射光が
波長λ1となるように発振波長が安定化される。このよ
うにして得られたえ、の波長をもつ安定化光119は半
導体レーザ11から光ファイバおよび光フィバカップラ
110を介してリング共振器13に入射される。
出射光は周波数変調されている。その一部の出射光11
gは波長基準媒体14を透過して、その透過光は、第2
図(a)に示すように、波長λ、の光のみが吸収される
。この透過光は受光器111で光電変換され、その電気
信号は入力信号としてロックインアンプ15に送られる
。このロックインアンプ15には、一方で発振器113
からの参照信号が与えられる。ロックインアンプ15で
は、上述の入力信号と参照信号とを比較し、波長基準吸
収線とのずれが誤差信号として検出される。この誤差信
号は半導体レーザ11にフィードバックされ、出射光が
波長λ1となるように発振波長が安定化される。このよ
うにして得られたえ、の波長をもつ安定化光119は半
導体レーザ11から光ファイバおよび光フィバカップラ
110を介してリング共振器13に入射される。
リング共振器13は、第2図(b)に示すように、その
共振器長に対応した周波数毎に、吸収特性をもつ。ここ
では、複数の吸収線のうちの1つの吸収線を第2図(a
)の吸収線の波長λ1に合わせられる。すなわち、波長
λ1に安定化された半導体レーザ11の出力光119は
リング共振器13を透過し、その透過光は受光器112
で光電変換され、その信号だけ電気フィルタ115によ
って選択され、ロックインアンプ16に送られる。この
ロックインアンプ16には、一方で上述の発振器113
からの出力信号が参照信号として与えられる。したがっ
て、ロックインアンプ16では、第2図(a)の吸収線
からのずれが、誤差信号としてロックイン検出される。
共振器長に対応した周波数毎に、吸収特性をもつ。ここ
では、複数の吸収線のうちの1つの吸収線を第2図(a
)の吸収線の波長λ1に合わせられる。すなわち、波長
λ1に安定化された半導体レーザ11の出力光119は
リング共振器13を透過し、その透過光は受光器112
で光電変換され、その信号だけ電気フィルタ115によ
って選択され、ロックインアンプ16に送られる。この
ロックインアンプ16には、一方で上述の発振器113
からの出力信号が参照信号として与えられる。したがっ
て、ロックインアンプ16では、第2図(a)の吸収線
からのずれが、誤差信号としてロックイン検出される。
この誤差信号は、ロックインアンプ16からリング共振
器13の温度調節器18に送られ、第2図(a)に示し
た吸収線の1本の波長が第2図に示す波長λ、となるよ
うにリング共振器13の温度環境を調節してその光路長
が制御され、安定化される。
器13の温度調節器18に送られ、第2図(a)に示し
た吸収線の1本の波長が第2図に示す波長λ、となるよ
うにリング共振器13の温度環境を調節してその光路長
が制御され、安定化される。
このようにして安定化されたリング共振器13を用いて
第2の半導体レーザ12の発振波長を安定化する。すな
わち、半導体レーザ12の片側出射光は、発振器113
と異なる周波数の発振器114により駆動される外部周
波数変調器19を用いて第1の半導体レーザ11の場合
と同様に周波数変調される。この変調光は光カップラ1
10を通り、リング共振器13に入射される。このリン
グ共振器13からの透過光は、受光器112で光電変換
され、その信号は電気フィルタ116で上述のリング共
振器13の共振波長ピークの1つの波長λ2に対応する
信号のみが選択される。この選択された信号とリング共
振器13の共振周波数とのずれは誤差信号としてロック
インアンプ17でロックイン検出される。この誤差信号
は半導体レーザ12にフィードバックされ、これにより
例えば第2図(b)の波長λ2に半導体レーザ12の発
振波長を同期、安定化させる。
第2の半導体レーザ12の発振波長を安定化する。すな
わち、半導体レーザ12の片側出射光は、発振器113
と異なる周波数の発振器114により駆動される外部周
波数変調器19を用いて第1の半導体レーザ11の場合
と同様に周波数変調される。この変調光は光カップラ1
10を通り、リング共振器13に入射される。このリン
グ共振器13からの透過光は、受光器112で光電変換
され、その信号は電気フィルタ116で上述のリング共
振器13の共振波長ピークの1つの波長λ2に対応する
信号のみが選択される。この選択された信号とリング共
振器13の共振周波数とのずれは誤差信号としてロック
インアンプ17でロックイン検出される。この誤差信号
は半導体レーザ12にフィードバックされ、これにより
例えば第2図(b)の波長λ2に半導体レーザ12の発
振波長を同期、安定化させる。
また、第2図(b)の共振周波数のどの共振点でも安定
化することが可能である。
化することが可能である。
上述の実施例では、第1図に示すように半導体レーザ1
1の変調に発振器113による直接変調方式を用い、ま
た半導体レーザ12の変調に外部光変調方式を用いたが
、各半導体レーザにいずれの変調方式を用いても本発明
の目的、効果を達成することができる。なお、外部光変
調器としては、例えば音響光学変調器、LiNbO5変
調器、電気光学変調器などの変調器を用いても同様の効
果を得ることができる。
1の変調に発振器113による直接変調方式を用い、ま
た半導体レーザ12の変調に外部光変調方式を用いたが
、各半導体レーザにいずれの変調方式を用いても本発明
の目的、効果を達成することができる。なお、外部光変
調器としては、例えば音響光学変調器、LiNbO5変
調器、電気光学変調器などの変調器を用いても同様の効
果を得ることができる。
また、上述の実施例では、リング共振器13の光路長調
節手段として温度調節器18を用いたが、これに限らず
、リング共振器13の光路長を調節し得る手段であれば
如何なる手段をも使用することができる。
節手段として温度調節器18を用いたが、これに限らず
、リング共振器13の光路長を調節し得る手段であれば
如何なる手段をも使用することができる。
さらに、上述の実施例では、基準レーザ部8と安定化レ
ーザ部lOの両片端光出力を光カップラ110で重ね合
わされ干渉計部9に送るように構成したが、これら3つ
の構成要素を相互に光学的に結合する手段であれば、上
述のような光カブラに限らず、光ファイバ等の他の光学
的結合手段を用いて結合してもよい。
ーザ部lOの両片端光出力を光カップラ110で重ね合
わされ干渉計部9に送るように構成したが、これら3つ
の構成要素を相互に光学的に結合する手段であれば、上
述のような光カブラに限らず、光ファイバ等の他の光学
的結合手段を用いて結合してもよい。
(実験例)
第1図に示した装置において、半導体レーザ11、12
として波長1.5500μmで発振するInGaAsP
系の分布帰還型半導体レーザ(DFB型LD)をそれぞ
れ使用した。セル長5cmの吸収セル14に、光吸収媒
体として同位体置換アセチレンガス(”C2Hz)を1
0 Torr封入した。第3図はアセチレンガスと同位
体置換アセチレンガスの吸収特性をそれぞれ示した図で
ある。セル長を10cmとし、圧力を760Torrと
した。同位体置換アセチレンガスの吸収線のうち、波長
1.54949μmの吸収線(半値全幅800MHz、
吸収強度10%)に前記半導体レーザ11を波長同期さ
せた。発振器113の周波数を10kHzとし、第1図
の構成系を使って半導体レーザ11の中心発振波長の変
動をI X 10−’cm (光周波数にして1 MH
z)以下に迎えた。
として波長1.5500μmで発振するInGaAsP
系の分布帰還型半導体レーザ(DFB型LD)をそれぞ
れ使用した。セル長5cmの吸収セル14に、光吸収媒
体として同位体置換アセチレンガス(”C2Hz)を1
0 Torr封入した。第3図はアセチレンガスと同位
体置換アセチレンガスの吸収特性をそれぞれ示した図で
ある。セル長を10cmとし、圧力を760Torrと
した。同位体置換アセチレンガスの吸収線のうち、波長
1.54949μmの吸収線(半値全幅800MHz、
吸収強度10%)に前記半導体レーザ11を波長同期さ
せた。発振器113の周波数を10kHzとし、第1図
の構成系を使って半導体レーザ11の中心発振波長の変
動をI X 10−’cm (光周波数にして1 MH
z)以下に迎えた。
このようにして得た波長安定化光を光フアイバカップラ
110を介してリング共振器13に入射した。ここでリ
ング共振器13として、直径が13mm、損失が0.0
4dB/cm、フィネスが30の石英系導波路形リング
共振器を用いた。このリング共振器の共振周波数間隔は
5 GHzである。また、温度による屈折率変化は10
−’/”Cで1℃につき1.25GHzの共振波長ピー
クのシフトが可能である。半導体レーザ11の1okH
zの変調光の成分を、10kHzのバンドパス特性をも
つ電気フィルタ115に通し、ロックインアンプ16で
ロックイン検出し、リング共振器13の共振器長を安定
化した。
110を介してリング共振器13に入射した。ここでリ
ング共振器13として、直径が13mm、損失が0.0
4dB/cm、フィネスが30の石英系導波路形リング
共振器を用いた。このリング共振器の共振周波数間隔は
5 GHzである。また、温度による屈折率変化は10
−’/”Cで1℃につき1.25GHzの共振波長ピー
クのシフトが可能である。半導体レーザ11の1okH
zの変調光の成分を、10kHzのバンドパス特性をも
つ電気フィルタ115に通し、ロックインアンプ16で
ロックイン検出し、リング共振器13の共振器長を安定
化した。
この構成系において、リング共振器13の共振ピークの
1本を波長1.54949μm(光周波数にして193
612GHz)の吸収線に合わせた。共振ピークの周波
数安定性はI M)lzが得られた。
1本を波長1.54949μm(光周波数にして193
612GHz)の吸収線に合わせた。共振ピークの周波
数安定性はI M)lzが得られた。
さらに、半導体レーザ12の片側出力光を音響光学変調
器19に入射し、100kHzで変調幅12ONHz(
7)周波数変調を与え、安定化されたリング共振器13
に入射した。半導体レーザ12の100kHzの変調光
の成分を、100kHzのバンドパス特性をもつ電気フ
ィルタ116に通し、ロックインアンプ17でロックイ
ン検出し、リング共振器13の1本の共振ピーク、波長
1.54953 μm(光周波数にして193607G
Hz)で安定化した。この構成系を用いることにより、
半導体レーザ12の中心発振波長の変動をI X 10
−’cm(光周波数にしてI MHz)以下に抑えるこ
とができた。
器19に入射し、100kHzで変調幅12ONHz(
7)周波数変調を与え、安定化されたリング共振器13
に入射した。半導体レーザ12の100kHzの変調光
の成分を、100kHzのバンドパス特性をもつ電気フ
ィルタ116に通し、ロックインアンプ17でロックイ
ン検出し、リング共振器13の1本の共振ピーク、波長
1.54953 μm(光周波数にして193607G
Hz)で安定化した。この構成系を用いることにより、
半導体レーザ12の中心発振波長の変動をI X 10
−’cm(光周波数にしてI MHz)以下に抑えるこ
とができた。
この実験例では、リング共振器の共振周波数間隔を5
GHzとしたので、5 GHzごとの任意の周波数にお
いて半導体レーザの発振波長を安定化することが可能で
ある。さらに、リング共振器の共振器長を任意に選ぶこ
とにより、任意の波長において安定化も可能である。
GHzとしたので、5 GHzごとの任意の周波数にお
いて半導体レーザの発振波長を安定化することが可能で
ある。さらに、リング共振器の共振器長を任意に選ぶこ
とにより、任意の波長において安定化も可能である。
特に、光吸収媒体として同位体置換アセチレンガスに加
えて第3図に示したアセチレンガスをも用いれば、1.
50μ加から1.56μmの広範囲にわたって局在する
吸収線間の連続な波長で安定化が可能である。これによ
り1本の吸収線を使う場合に発生するリング共振器の波
長分散特性の影響による周波数誤差を除去することが可
能である。
えて第3図に示したアセチレンガスをも用いれば、1.
50μ加から1.56μmの広範囲にわたって局在する
吸収線間の連続な波長で安定化が可能である。これによ
り1本の吸収線を使う場合に発生するリング共振器の波
長分散特性の影響による周波数誤差を除去することが可
能である。
以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。
[発明の効果1
以上説明したように、本発明によれば、半導体レーザの
発振波長を極めて高精度で任意の波長に同期させ、安定
化させることができることから、コヒーレント光通信に
おける波長標準光源や光計測における光源として利用で
きる利点がある。
発振波長を極めて高精度で任意の波長に同期させ、安定
化させることができることから、コヒーレント光通信に
おける波長標準光源や光計測における光源として利用で
きる利点がある。
第1図は本発明の波長安定化レーザ装置の一実施例を示
す構成ブロック図、 第2図は光吸収性ガスおよびリング共振器を透過した光
の光強度を示すグラフ、 第3図はアセチレンガスおよび同位体置換アセチレンガ
スの光吸収特性を示すグラフ、第4図は従来の光吸収セ
ルを用いた波長安定化レーザ装置を示す構成ブロック図
である。 1・・・半導体レーザ、 2・・・吸収セル(波長基準媒体)、 3・・・受光器、 4・・・ロックインアンプ、 5・・・発振器、 8・・・基準レーザ部、 9・・・干渉計部、 lO・・・安定化レーザ部、 11・・・第1の半導体レーザ、 12・・・第2の半導体レーザ、 13・・・リング共振器(光干渉計)、14・・・吸収
セル(波長基準媒体)、15・・・第1のロックインア
ンプ、 16・・・第2のロックインアンプ、 17・・・第3のロックインアンプ、 18・・・温度調節器(光路長調節手段)、19・・・
外部変調器(光周波数変調手段)、110・・・光カッ
プラ、 111・・・受光器(第1の光検出器)、112・・・
受光器(第2の光検出器)、113・・・発振器(光周
波数変調手段)、114・・・発振器(光周波数変調手
段)、115、116・・・電気フィルタ。
す構成ブロック図、 第2図は光吸収性ガスおよびリング共振器を透過した光
の光強度を示すグラフ、 第3図はアセチレンガスおよび同位体置換アセチレンガ
スの光吸収特性を示すグラフ、第4図は従来の光吸収セ
ルを用いた波長安定化レーザ装置を示す構成ブロック図
である。 1・・・半導体レーザ、 2・・・吸収セル(波長基準媒体)、 3・・・受光器、 4・・・ロックインアンプ、 5・・・発振器、 8・・・基準レーザ部、 9・・・干渉計部、 lO・・・安定化レーザ部、 11・・・第1の半導体レーザ、 12・・・第2の半導体レーザ、 13・・・リング共振器(光干渉計)、14・・・吸収
セル(波長基準媒体)、15・・・第1のロックインア
ンプ、 16・・・第2のロックインアンプ、 17・・・第3のロックインアンプ、 18・・・温度調節器(光路長調節手段)、19・・・
外部変調器(光周波数変調手段)、110・・・光カッ
プラ、 111・・・受光器(第1の光検出器)、112・・・
受光器(第2の光検出器)、113・・・発振器(光周
波数変調手段)、114・・・発振器(光周波数変調手
段)、115、116・・・電気フィルタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)第1の半導体レーザと、該第1の半導体レーザから
の出射光の一部を周波数変調する第1の光周波数変調手
段と、該光周波数変調手段による周波数変調光のうち所
定の波長の光のみを吸収する媒体と、該媒体を透過した
光を光電変換する第1の光検出器と、該光検出器からの
入力信号と前記第1の光周波数変調手段からの参照信号
とに基づいて前記第1の光周波数変調手段を制御して、
前記第1の半導体レーザの出射光の波長を前記媒体の吸
収波長に同期させる第1のロックインアンプとを備えた
基準レーザ部と、 複数の共振波長ピークを有しかつ前記媒体の吸収波長に
同期した前記第1の半導体レーザからの出射光を受光す
る光干渉計と、該光干渉計の光路長を調節する手段と、
前記光干渉計からの透過光を光電変換する第2の光検出
器と、該光検出器からの入力信号と前記基準レーザ部の
第1の光周波数変調手段からの参照信号とに基づいて前
記光路長調節手段を制御して、前記第1の半導体レーザ
の出射光の波長に前記光干渉計の共振波長ピークのいず
れか1つの波長を同期させる第2のロックインアンプと
を備えた干渉計部と、 第2の半導体レーザと、該第2の半導体レーザからの出
射光の一部を前記第1の光周波数変調手段と異なる周波
数に周波数変調する第2の光周波数変調手段と、前記干
渉計部の光干渉計を透過した前記第2の半導体レーザか
らの出射光の残部が前記第2の光検出器により光電変換
されて得られる入力信号と前記第2の光周波数変調手段
からの参照信号とに基づいて前記第2の光周波数変調手
段を制御して、前記干渉計部の光干渉計の共振波長ピー
クのいずれか1つの波長に前記第2の半導体レーザから
の出射光の波長を同期させる第3のロックインアンプと
を備えたことを特徴とする波長安定化レーザ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21416890A JP2501484B2 (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 波長安定化レ―ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21416890A JP2501484B2 (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 波長安定化レ―ザ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0496386A true JPH0496386A (ja) | 1992-03-27 |
JP2501484B2 JP2501484B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=16651363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21416890A Expired - Lifetime JP2501484B2 (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 波長安定化レ―ザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2501484B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004006943A (ja) * | 1995-12-13 | 2004-01-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅器 |
JP2008251945A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 周波数安定化光源 |
WO2009114163A3 (en) * | 2008-03-11 | 2009-11-26 | Oewaves, Inc. | Optical locking based on optical resonators with high quality factors |
WO2013145231A1 (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | 富士通株式会社 | 光半導体素子及び光半導体素子の制御方法 |
JP2014165384A (ja) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザモジュール |
CN113009500A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-22 | 北京瑞荧仪器科技有限公司 | 激光投射单元及扫频干涉测距*** |
-
1990
- 1990-08-13 JP JP21416890A patent/JP2501484B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004006943A (ja) * | 1995-12-13 | 2004-01-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅器 |
JP2008251945A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 周波数安定化光源 |
JP4608512B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2011-01-12 | 日本電信電話株式会社 | 周波数安定化光源 |
WO2009114163A3 (en) * | 2008-03-11 | 2009-11-26 | Oewaves, Inc. | Optical locking based on optical resonators with high quality factors |
US7869472B2 (en) | 2008-03-11 | 2011-01-11 | Oewaves, Inc. | Optical locking based on optical resonators with high quality factors |
US8565274B2 (en) | 2008-03-11 | 2013-10-22 | Oewaves, Inc. | Optical locking based on optical resonators with high quality factors |
WO2013145231A1 (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | 富士通株式会社 | 光半導体素子及び光半導体素子の制御方法 |
JPWO2013145231A1 (ja) * | 2012-03-29 | 2015-08-03 | 富士通株式会社 | 光半導体素子及び光半導体素子の制御方法 |
US9261716B2 (en) | 2012-03-29 | 2016-02-16 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device and optical semiconductor device control method |
JP2014165384A (ja) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザモジュール |
CN113009500A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-22 | 北京瑞荧仪器科技有限公司 | 激光投射单元及扫频干涉测距*** |
CN113009500B (zh) * | 2021-03-01 | 2023-06-20 | 北京瑞荧仪器科技有限公司 | 扫频干涉测距*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2501484B2 (ja) | 1996-05-29 |
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