JPH0897516A - 波長安定化外部共振器型ｌｄ光源 - Google Patents
波長安定化外部共振器型ｌｄ光源Info
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- JPH0897516A JPH0897516A JP25485494A JP25485494A JPH0897516A JP H0897516 A JPH0897516 A JP H0897516A JP 25485494 A JP25485494 A JP 25485494A JP 25485494 A JP25485494 A JP 25485494A JP H0897516 A JPH0897516 A JP H0897516A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高精度な温度制御や波長基準になる光学素子
を必要とせず、任意の波長で即座に安定化する波長安定
化外部共振器型ＬＤ光源を提供する。 【構成】 片端面に無反射膜が施されたＬＤ光源の外部
鏡として、回折格子は共振器方向に微動する平行移動機
構上に配置され、温度検出素子は光学系ベース台の温度
変化を検出し、平行移動機構上に配置された回折格子の
位置をピエゾ素子で位置制御し、温度変化による共振器
長変化を補正制御して、ＬＤ光源の波長を安定化する。
を必要とせず、任意の波長で即座に安定化する波長安定
化外部共振器型ＬＤ光源を提供する。 【構成】 片端面に無反射膜が施されたＬＤ光源の外部
鏡として、回折格子は共振器方向に微動する平行移動機
構上に配置され、温度検出素子は光学系ベース台の温度
変化を検出し、平行移動機構上に配置された回折格子の
位置をピエゾ素子で位置制御し、温度変化による共振器
長変化を補正制御して、ＬＤ光源の波長を安定化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光コヒーレント通信
・光計測技術分野で使用する外部共振器型ＬＤ光源につ
いてのものである。
・光計測技術分野で使用する外部共振器型ＬＤ光源につ
いてのものである。
【０００２】
【従来の技術】光コヒーレント通信・光計測技術で使用
するためには、波長可変ができ、狭スペクトル線幅かつ
波長安定度のよい単一モード発振ＬＤ光源が必要であ
る。単一モード発振ＬＤ光源の構造は、ＬＤ素子内部の
導波路に回折格子を形成したモノリシック型ＬＤ構造
と、ＬＤ素子の外部に回折格子等の反射鏡を配置した外
部共振器型ＬＤ構造の２構造に大別できる。
するためには、波長可変ができ、狭スペクトル線幅かつ
波長安定度のよい単一モード発振ＬＤ光源が必要であ
る。単一モード発振ＬＤ光源の構造は、ＬＤ素子内部の
導波路に回折格子を形成したモノリシック型ＬＤ構造
と、ＬＤ素子の外部に回折格子等の反射鏡を配置した外
部共振器型ＬＤ構造の２構造に大別できる。
【０００３】つぎに、回折格子を使用した外部共振器型
ＬＤ光源におけるＬＤ光源の発振波長動作を、図６を参
照して簡単に説明する。図６の１はレーザダイオード
（以下、ＬＤ光源という。）、１Ａは無反射膜、２はレ
ンズ、３は光アイソレータ、４は回折格子、２０はＬＤ
駆動回路である。図６で、ＬＤ駆動回路２０により駆動
されるＬＤ光源１は例えばファブリペロ型半導体レーザ
を使用し、一方の端面に無反射膜１Ａを施し、無反射膜
１Ａが施された端面から出射された出射光は、レンズ２
で平行光に変換されて、回折格子４に入射する。この
時、回折格子４とＬＤ光源１の無反射膜１Ａが施されて
いない他の一方の端面とで、共振器長Ｌの外部共振器が
形成され、ＬＤ光源１は単一モードで発振し、他の一方
の端面から出射光を出力する。
ＬＤ光源におけるＬＤ光源の発振波長動作を、図６を参
照して簡単に説明する。図６の１はレーザダイオード
（以下、ＬＤ光源という。）、１Ａは無反射膜、２はレ
ンズ、３は光アイソレータ、４は回折格子、２０はＬＤ
駆動回路である。図６で、ＬＤ駆動回路２０により駆動
されるＬＤ光源１は例えばファブリペロ型半導体レーザ
を使用し、一方の端面に無反射膜１Ａを施し、無反射膜
１Ａが施された端面から出射された出射光は、レンズ２
で平行光に変換されて、回折格子４に入射する。この
時、回折格子４とＬＤ光源１の無反射膜１Ａが施されて
いない他の一方の端面とで、共振器長Ｌの外部共振器が
形成され、ＬＤ光源１は単一モードで発振し、他の一方
の端面から出射光を出力する。
【０００４】ＬＤ光源１の発振波長は、下記の式に示す
関係で与えられ、回折格子４のブラッグ波長λb 近傍で
ミラー損失が小さく、かつ光共振器による位相条件のあ
った波長で発振する。 λM ＝２×ｎ×Ｌ／Ｍ 位相条件（共振波長）………（１） λb ＝２×ｄ×sin(θ) ／ｍ ブラッグ波長 ………（２）
関係で与えられ、回折格子４のブラッグ波長λb 近傍で
ミラー損失が小さく、かつ光共振器による位相条件のあ
った波長で発振する。 λM ＝２×ｎ×Ｌ／Ｍ 位相条件（共振波長）………（１） λb ＝２×ｄ×sin(θ) ／ｍ ブラッグ波長 ………（２）
【０００５】なお、式１・２で、λM は外部共振器内の
共振波長、Ｍは外部共振器内の縦モード数（整数）、Ｌ
は外部共振器長、ｎは外部共振器の屈折率、λb はブラ
ッグ波長、ｄは回折格子の溝間隔、θは回折格子への入
射角（リトロー配置）、ｍは回折格子の反射光次数（通
常ｍ＝１）である。
共振波長、Ｍは外部共振器内の縦モード数（整数）、Ｌ
は外部共振器長、ｎは外部共振器の屈折率、λb はブラ
ッグ波長、ｄは回折格子の溝間隔、θは回折格子への入
射角（リトロー配置）、ｍは回折格子の反射光次数（通
常ｍ＝１）である。
【０００６】式１・式２の関係から、回折格子４を使用
した外部共振器型ＬＤ光源は、回折格子４の角度を変化
させ、回折格子４への入射角θを変化させることによ
り、ＬＤ光源１の発振波長を可変することができる。し
かし、外部共振器型ＬＤ光源の波長安定性は、式１の屈
折率ｎと共振器長Ｌの変化による共振波長の安定性で左
右され、屈折率変化と共振器長変化をいかに抑えるかに
よってＬＤ光源の波長安定度が決まる。なお、モノリシ
ックＬＤのブラッグ波長λb は、回折格子４への入射角
sin(θ) の代わりに、共振器の屈折率ｎが代入される式
となる。
した外部共振器型ＬＤ光源は、回折格子４の角度を変化
させ、回折格子４への入射角θを変化させることによ
り、ＬＤ光源１の発振波長を可変することができる。し
かし、外部共振器型ＬＤ光源の波長安定性は、式１の屈
折率ｎと共振器長Ｌの変化による共振波長の安定性で左
右され、屈折率変化と共振器長変化をいかに抑えるかに
よってＬＤ光源の波長安定度が決まる。なお、モノリシ
ックＬＤのブラッグ波長λb は、回折格子４への入射角
sin(θ) の代わりに、共振器の屈折率ｎが代入される式
となる。
【０００７】ＬＤ光源の波長安定化には、光源共振器部
全体を高精度に温度制御する方法と、光源の外部に波長
基準になる光学素子（ファブリペロエタロンや吸収線セ
ル）を備え、その光学素子の基準波長に光源の波長をロ
ックする方法がある。
全体を高精度に温度制御する方法と、光源の外部に波長
基準になる光学素子（ファブリペロエタロンや吸収線セ
ル）を備え、その光学素子の基準波長に光源の波長をロ
ックする方法がある。
【０００８】つぎに、温度制御による外部共振器型半導
体レーザの波長安定化回路の構成を図６に示す。図６の
１はＬＤ光源、２はレンズ、１Ａは無反射膜、３は光ア
イソレータ、４は回折格子、５は光学系ベース台、７Ａ
・７Ｂは温度検出素子、１１は温度制御回路、１２Ａ・
１２Ｂはペルチェ素子、２０はＬＤ駆動回路である。図
６で、ＬＤ１とレンズ２と回折格子４は外部共振器型Ｌ
Ｄ光源を構成し、光学系ベース台５上に構成されてい
る。
体レーザの波長安定化回路の構成を図６に示す。図６の
１はＬＤ光源、２はレンズ、１Ａは無反射膜、３は光ア
イソレータ、４は回折格子、５は光学系ベース台、７Ａ
・７Ｂは温度検出素子、１１は温度制御回路、１２Ａ・
１２Ｂはペルチェ素子、２０はＬＤ駆動回路である。図
６で、ＬＤ１とレンズ２と回折格子４は外部共振器型Ｌ
Ｄ光源を構成し、光学系ベース台５上に構成されてい
る。
【０００９】図６で、温度検出素子７ＡはＬＤ１の近傍
に配置され、ＬＤ１の温度変化を検出する。温度制御回
路１１は温度検出素子７Ａの出力を入力とし、ＬＤ１の
近傍に配置されたペルチェ素子１２Ａを制御して、ＬＤ
１が一定の温度になるようにする。同様に、温度検出素
子７Ｂは光学系ベース台５上の外部共振器側に配置さ
れ、光学系ベース台５の温度変化を検出する。温度制御
回路１１は温度検出素子７Ｂの出力を入力とし、光学系
ベース台５に配置されたペルチェ素子１２Ｂを制御し
て、光学系ベース台５が一定の温度になるようにする。
に配置され、ＬＤ１の温度変化を検出する。温度制御回
路１１は温度検出素子７Ａの出力を入力とし、ＬＤ１の
近傍に配置されたペルチェ素子１２Ａを制御して、ＬＤ
１が一定の温度になるようにする。同様に、温度検出素
子７Ｂは光学系ベース台５上の外部共振器側に配置さ
れ、光学系ベース台５の温度変化を検出する。温度制御
回路１１は温度検出素子７Ｂの出力を入力とし、光学系
ベース台５に配置されたペルチェ素子１２Ｂを制御し
て、光学系ベース台５が一定の温度になるようにする。
【００１０】以上の動作により、光源共振器部の共振器
長変化の温度依存性を抑えて波長安定化をはかる。図６
に示す回折格子４を使用した従来技術の外部共振器型Ｌ
Ｄ光源は、IEICE TRANS. COMMUN., VOL.E75-B, NO.6 JU
NE 1992 P521-523にも記載されている。
長変化の温度依存性を抑えて波長安定化をはかる。図６
に示す回折格子４を使用した従来技術の外部共振器型Ｌ
Ｄ光源は、IEICE TRANS. COMMUN., VOL.E75-B, NO.6 JU
NE 1992 P521-523にも記載されている。
【００１１】つぎに、基準波長による外部共振器型半導
体レーザの波長安定化回路の構成を図７に示す。図７の
６は平行移動機構、８はピエゾ素子、１０はピエゾ素子
用電圧制御回路、１２Ｃはペルチェ素子、１７はファブ
リペロエタロン、１８Ａ・１８Ｂは光検出器、１９は光
信号処理回路、２２Ａ・２２Ｂはビームスプリッタであ
る。
体レーザの波長安定化回路の構成を図７に示す。図７の
６は平行移動機構、８はピエゾ素子、１０はピエゾ素子
用電圧制御回路、１２Ｃはペルチェ素子、１７はファブ
リペロエタロン、１８Ａ・１８Ｂは光検出器、１９は光
信号処理回路、２２Ａ・２２Ｂはビームスプリッタであ
る。
【００１２】図６は波長を安定化するために、ＬＤ１の
温度を安定させるとともに、光学系ベース台５の熱膨張
による共振器長の変化を、温度検出素子７Ｂにより温度
変化を検出し、温度制御回路１１によりペルチェ素子１
２Ｂを制御して温度変化を抑えることにより達成してい
たが、図７は、光学系ベース台５の熱膨張による共振器
長の変化をピエゾ素子８により吸収して、波長を安定化
するものである。
温度を安定させるとともに、光学系ベース台５の熱膨張
による共振器長の変化を、温度検出素子７Ｂにより温度
変化を検出し、温度制御回路１１によりペルチェ素子１
２Ｂを制御して温度変化を抑えることにより達成してい
たが、図７は、光学系ベース台５の熱膨張による共振器
長の変化をピエゾ素子８により吸収して、波長を安定化
するものである。
【００１３】図７で、ＬＤ１の温度制御は、図６と同様
である。回折格子４は平行移動機構６上に固定され、平
行移動機構６にはピエゾ素子８がＬＤ１の光軸方向に固
定されている。ビームスプリッタ２２Ａは光アイソレー
タ３の出力光の一部を分岐する。ビームスプリッタ２２
Ｂはビームスプリッタ２２Ａの出力光を分岐し、一方を
光検出器１８Ｂに入射し、他の一方をファブリペロエタ
ロン１７を介して光検出器１８Ａに入射する。ファブリ
ペロエタロン１７は、光源の外部に備える波長基準にな
る光学素子である。
である。回折格子４は平行移動機構６上に固定され、平
行移動機構６にはピエゾ素子８がＬＤ１の光軸方向に固
定されている。ビームスプリッタ２２Ａは光アイソレー
タ３の出力光の一部を分岐する。ビームスプリッタ２２
Ｂはビームスプリッタ２２Ａの出力光を分岐し、一方を
光検出器１８Ｂに入射し、他の一方をファブリペロエタ
ロン１７を介して光検出器１８Ａに入射する。ファブリ
ペロエタロン１７は、光源の外部に備える波長基準にな
る光学素子である。
【００１４】光信号処理回路１９はファブリペロエタロ
ン１７の共振ピーク波長付近の透過光強度の急激な変化
を検出した光検出器１８Ａの出力ＰT と光検出器１８Ｂ
の出力Ｐm を入力とし、ＰT ／Ｐm が一定になるように
ピエゾ素子用電圧制御回路１０を制御し、ピエゾ素子８
に電圧を印加して平行移動機構６を平行移動させ、光学
系ベース台５の熱膨張による共振器長の変化を吸収す
る。図７に示すように、光学素子の基準波長に光源の波
長をロックする構成は、昭和63年電子情報通信学会春季
全国大会 C-396等にも記載されている。
ン１７の共振ピーク波長付近の透過光強度の急激な変化
を検出した光検出器１８Ａの出力ＰT と光検出器１８Ｂ
の出力Ｐm を入力とし、ＰT ／Ｐm が一定になるように
ピエゾ素子用電圧制御回路１０を制御し、ピエゾ素子８
に電圧を印加して平行移動機構６を平行移動させ、光学
系ベース台５の熱膨張による共振器長の変化を吸収す
る。図７に示すように、光学素子の基準波長に光源の波
長をロックする構成は、昭和63年電子情報通信学会春季
全国大会 C-396等にも記載されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】温度制御による波長安
定化方法は、光源共振器部の共振器長変化の温度依存性
を抑えて波長安定化をはかるものであり、ＤＦＢ(Distr
ibuted Freedback) −ＬＤやＤＢＲ(Distributed Bragg
Reflector) −ＬＤ等のモノリシックＬＤ光源であれ
ば、ＬＤ素子自体が小さいため、０．０１℃以下という
高精度の温度制御ができ波長安定化が行えるが、図６の
構成では、ベース台５上の光学系全体を正確に温度制御
するのは困難であり、波長安定度が悪くなる。
定化方法は、光源共振器部の共振器長変化の温度依存性
を抑えて波長安定化をはかるものであり、ＤＦＢ(Distr
ibuted Freedback) −ＬＤやＤＢＲ(Distributed Bragg
Reflector) −ＬＤ等のモノリシックＬＤ光源であれ
ば、ＬＤ素子自体が小さいため、０．０１℃以下という
高精度の温度制御ができ波長安定化が行えるが、図６の
構成では、ベース台５上の光学系全体を正確に温度制御
するのは困難であり、波長安定度が悪くなる。
【００１６】また、図７の構成では、ファブリペロエタ
ロン１７はＬＤ光源と同じく温度依存性があるため、温
度検出素子７Ｄによる温度検出と、ファブリペロエタロ
ン１７の温度を一定にするためのペルチェ素子１２Ｃに
よる高精度の温度制御を必要とし、また、ＬＤ光源の共
振波長と同じく、ファブリペロエタロン１７の共振器長
で決まる共振ピーク波長間隔を持つため、ファブリペロ
エタロン１７のピーク波長以外での波長安定化は行えな
い。制御温度を変化させれば、安定化できる波長はどこ
でも可能となるが、温度が安定するまで時間がかかり、
すぐに波長安定化ができないという問題がある。
ロン１７はＬＤ光源と同じく温度依存性があるため、温
度検出素子７Ｄによる温度検出と、ファブリペロエタロ
ン１７の温度を一定にするためのペルチェ素子１２Ｃに
よる高精度の温度制御を必要とし、また、ＬＤ光源の共
振波長と同じく、ファブリペロエタロン１７の共振器長
で決まる共振ピーク波長間隔を持つため、ファブリペロ
エタロン１７のピーク波長以外での波長安定化は行えな
い。制御温度を変化させれば、安定化できる波長はどこ
でも可能となるが、温度が安定するまで時間がかかり、
すぐに波長安定化ができないという問題がある。
【００１７】この発明は、光学系ベース台５全体を高精
度に温度制御することなく、また、ファブリペロエタロ
ン１７のような光学素子を使用した時のように、ファブ
リペロエタロン１７の共振器長で決まる共振ピーク波長
だけの波長安定化ではなく、簡単な構成で、任意の波長
で即座に安定化を行う外部共振器型ＬＤ光源を提供する
ことを目的とする。
度に温度制御することなく、また、ファブリペロエタロ
ン１７のような光学素子を使用した時のように、ファブ
リペロエタロン１７の共振器長で決まる共振ピーク波長
だけの波長安定化ではなく、簡単な構成で、任意の波長
で即座に安定化を行う外部共振器型ＬＤ光源を提供する
ことを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明は、一方の端面に無反射膜１Ａを施し、Ｌ
Ｄ駆動回路２０により駆動するＬＤ光源１と、ＬＤ光源
１の出射光を平行光に変換するレンズ２と、無反射膜１
Ａが施された端面から出射された出射光を入射する回折
格子４とを光学系ベース台５上に備え、回折格子４とＬ
Ｄ光源１の無反射膜１Ａが施されていない他の一方の端
面とで外部共振器を形成し、ＬＤ光源１の近傍に設ける
温度検出素子７Ａで温度を検出して温度制御回路１１に
よりペルチェ素子１２Ａを制御してＬＤ光源１の温度変
化を抑えて他の一方の端面から出射光を出力する外部共
振器型ＬＤ光源において、光学系ベース台５に固定し、
回折格子４を共振器方向に移動する平行移動機構６と、
光学系ベース台５上に設け、光学系ベース台５の温度を
検出する温度検出素子７Ｂと、温度検出素子７Ｂの出力
を入力とする温度検出信号処理回路９と、温度検出信号
処理回路９の出力を入力とし、ピエゾ素子８の電圧を制
御するピエゾ素子用電圧制御回路１０と、ピエゾ素子用
電圧制御回路１０の出力を入力とし、平行移動機構６を
共振器方向に駆動するピエゾ素子８を備え、光学系ベー
ス台５の温度変化を検出し、ピエゾ素子８により平行移
動機構６を駆動して共振器長の変化を吸収し、波長を安
定化する。
め、この発明は、一方の端面に無反射膜１Ａを施し、Ｌ
Ｄ駆動回路２０により駆動するＬＤ光源１と、ＬＤ光源
１の出射光を平行光に変換するレンズ２と、無反射膜１
Ａが施された端面から出射された出射光を入射する回折
格子４とを光学系ベース台５上に備え、回折格子４とＬ
Ｄ光源１の無反射膜１Ａが施されていない他の一方の端
面とで外部共振器を形成し、ＬＤ光源１の近傍に設ける
温度検出素子７Ａで温度を検出して温度制御回路１１に
よりペルチェ素子１２Ａを制御してＬＤ光源１の温度変
化を抑えて他の一方の端面から出射光を出力する外部共
振器型ＬＤ光源において、光学系ベース台５に固定し、
回折格子４を共振器方向に移動する平行移動機構６と、
光学系ベース台５上に設け、光学系ベース台５の温度を
検出する温度検出素子７Ｂと、温度検出素子７Ｂの出力
を入力とする温度検出信号処理回路９と、温度検出信号
処理回路９の出力を入力とし、ピエゾ素子８の電圧を制
御するピエゾ素子用電圧制御回路１０と、ピエゾ素子用
電圧制御回路１０の出力を入力とし、平行移動機構６を
共振器方向に駆動するピエゾ素子８を備え、光学系ベー
ス台５の温度変化を検出し、ピエゾ素子８により平行移
動機構６を駆動して共振器長の変化を吸収し、波長を安
定化する。
【００１９】また、光学系ベース台５上に設け、光学系
ベース台５の温度を検出する温度検出素子７Ｂと、温度
検出素子７Ｂの出力を入力とする温度検出信号処理回路
９と、ＬＤ光源１と回折格子４の間に配置し、ＬＤ光源
１の出射光を透過する平行平面基板１３と、温度検出信
号処理回路９の出力を入力とする角度調整駆動回路１５
と、平行平面基板１３を備えて光学系ベース台５上に固
定し、角度調整駆動回路１５の出力を入力とする角度調
整機構１４を備え、光学系ベース台５の温度変化を検出
し、角度調整機構１４により平行平面基板１３の角度を
制御して共振器長の変化を吸収し、波長を安定化する。
ベース台５の温度を検出する温度検出素子７Ｂと、温度
検出素子７Ｂの出力を入力とする温度検出信号処理回路
９と、ＬＤ光源１と回折格子４の間に配置し、ＬＤ光源
１の出射光を透過する平行平面基板１３と、温度検出信
号処理回路９の出力を入力とする角度調整駆動回路１５
と、平行平面基板１３を備えて光学系ベース台５上に固
定し、角度調整駆動回路１５の出力を入力とする角度調
整機構１４を備え、光学系ベース台５の温度変化を検出
し、角度調整機構１４により平行平面基板１３の角度を
制御して共振器長の変化を吸収し、波長を安定化する。
【００２０】あるいは、一方の端面に無反射膜１Ａを施
し、ＬＤ駆動回路２０により駆動するＬＤ光源１と、Ｌ
Ｄ光源１の出射光を平行光に変換するレンズ２と、無反
射膜１Ａが施された端面から出射された出射光を入射す
るビームスプリッタ１６と、ビームスプリッタ１６の反
射光を反射する反射鏡２１と、ビームスプリッタ１６を
透過した反射鏡２１の反射光を入射する回折格子４とを
光学系ベース台５上に備え、ＬＤ光源１の近傍に設ける
第１の温度検出素子７Ａで温度を検出して温度制御回路
１１によりペルチェ素子１２Ａを制御してＬＤ光源１の
温度変化を抑えて他の一方の端面から出射光を出力する
外部共振器型ＬＤ光源において、光学系ベース台５に固
定し、反射鏡２１を共振器方向に移動する平行移動機構
６と、光学系ベース台５の温度を検出する温度検出素子
７Ｂと、温度検出素子７Ｂの出力を入力とする温度検出
信号処理回路９と、温度検出信号処理回路９の出力を入
力とし、ピエゾ素子８の電圧を制御するピエゾ素子用電
圧制御回路１０と、ピエゾ素子用電圧制御回路１０の出
力を入力とし、平行移動機構６を共振器方向に駆動する
ピエゾ素子８を備え、光学系ベース台５の温度変化を検
出し、ピエゾ素子８により平行移動機構６を駆動して共
振器長の変化を吸収し、波長を安定化する。
し、ＬＤ駆動回路２０により駆動するＬＤ光源１と、Ｌ
Ｄ光源１の出射光を平行光に変換するレンズ２と、無反
射膜１Ａが施された端面から出射された出射光を入射す
るビームスプリッタ１６と、ビームスプリッタ１６の反
射光を反射する反射鏡２１と、ビームスプリッタ１６を
透過した反射鏡２１の反射光を入射する回折格子４とを
光学系ベース台５上に備え、ＬＤ光源１の近傍に設ける
第１の温度検出素子７Ａで温度を検出して温度制御回路
１１によりペルチェ素子１２Ａを制御してＬＤ光源１の
温度変化を抑えて他の一方の端面から出射光を出力する
外部共振器型ＬＤ光源において、光学系ベース台５に固
定し、反射鏡２１を共振器方向に移動する平行移動機構
６と、光学系ベース台５の温度を検出する温度検出素子
７Ｂと、温度検出素子７Ｂの出力を入力とする温度検出
信号処理回路９と、温度検出信号処理回路９の出力を入
力とし、ピエゾ素子８の電圧を制御するピエゾ素子用電
圧制御回路１０と、ピエゾ素子用電圧制御回路１０の出
力を入力とし、平行移動機構６を共振器方向に駆動する
ピエゾ素子８を備え、光学系ベース台５の温度変化を検
出し、ピエゾ素子８により平行移動機構６を駆動して共
振器長の変化を吸収し、波長を安定化する。
【００２１】さらに、光学系ベース台５上に複数の温度
検出素子を設け、光学系ベース台５の温度を複数部分で
検出し、温度検出信号処理回路９は各温度検出素子の出
力を入力とし、平均値によりピエゾ素子８を制御し、光
学系ベース台５の共振器方向に発生している温度分布を
補正する。
検出素子を設け、光学系ベース台５の温度を複数部分で
検出し、温度検出信号処理回路９は各温度検出素子の出
力を入力とし、平均値によりピエゾ素子８を制御し、光
学系ベース台５の共振器方向に発生している温度分布を
補正する。
【００２２】
【作用】つぎに、この発明による第１の実施例の構成図
を図１に示す。図１の１はＬＤ光源、２はレンズ、３は
光アイソレータ、４は回折格子、５は光学系ベース台、
６は平行移動機構、７Ａ・７Ｂは温度検出素子、８はピ
エゾ素子、９は温度検出信号処理回路、１０はピエゾ素
子用電圧制御回路、１１は温度制御回路、１２Ａはペル
チェ素子、２０はＬＤ駆動回路である。
を図１に示す。図１の１はＬＤ光源、２はレンズ、３は
光アイソレータ、４は回折格子、５は光学系ベース台、
６は平行移動機構、７Ａ・７Ｂは温度検出素子、８はピ
エゾ素子、９は温度検出信号処理回路、１０はピエゾ素
子用電圧制御回路、１１は温度制御回路、１２Ａはペル
チェ素子、２０はＬＤ駆動回路である。
【００２３】図１で、ＬＤ光源１は一方の端面に無反射
膜１Ａを施され、無反射膜１Ａ端面側からの出射光は、
レンズ２によって平行光に変換される。レンズ２は波面
収差が小さい非球面レンズや組み合わせレンズを使用す
ることが好ましい。ＬＤ光源１とレンズ２および光アイ
ソレータ３のＬＤ部には、サーミスタや熱電対等の温度
検出素子７Ａとペルチェ素子１２Ａが取り付けられ、温
度制御回路１１で精度良く温度制御される。また無反射
膜１Ａ側に回折格子４が備えられ、無反射膜１Ａが施さ
れていないＬＤ１の端面とで外部共振器が形成されてい
る。回折格子４は、リニアステージや平行板バネ機構等
により構成される平行移動機構６上に設置され、ピエゾ
素子８により共振器方向に微動する。
膜１Ａを施され、無反射膜１Ａ端面側からの出射光は、
レンズ２によって平行光に変換される。レンズ２は波面
収差が小さい非球面レンズや組み合わせレンズを使用す
ることが好ましい。ＬＤ光源１とレンズ２および光アイ
ソレータ３のＬＤ部には、サーミスタや熱電対等の温度
検出素子７Ａとペルチェ素子１２Ａが取り付けられ、温
度制御回路１１で精度良く温度制御される。また無反射
膜１Ａ側に回折格子４が備えられ、無反射膜１Ａが施さ
れていないＬＤ１の端面とで外部共振器が形成されてい
る。回折格子４は、リニアステージや平行板バネ機構等
により構成される平行移動機構６上に設置され、ピエゾ
素子８により共振器方向に微動する。
【００２４】温度検出素子７Ｂは光学系ベース台５上に
固定し、光学系ベース台の温度を検出して、検出信号は
温度検出信号処理回路９に入力する。温度検出信号処理
回路９は、光学系ベース台５の基準温度での温度検出信
号の値と、温度変化による温度検出信号の値とを比較演
算して出力する。ピエゾ素子用電圧制御回路１０は温度
検出信号処理回路９の出力を入力とし、ピエゾ素子８に
電圧を入力して平行移動機構６を共振器方向に微動制御
する。
固定し、光学系ベース台の温度を検出して、検出信号は
温度検出信号処理回路９に入力する。温度検出信号処理
回路９は、光学系ベース台５の基準温度での温度検出信
号の値と、温度変化による温度検出信号の値とを比較演
算して出力する。ピエゾ素子用電圧制御回路１０は温度
検出信号処理回路９の出力を入力とし、ピエゾ素子８に
電圧を入力して平行移動機構６を共振器方向に微動制御
する。
【００２５】これにより、温度変化で光学系ベース台５
が熱膨張変化した分の共振器長変化量を、ピエゾ素子８
の補正制御によって回折格子４を位置調整するので、共
振器長変化は吸収され、ＬＤ光源１の発振波長は安定化
される。なお、回折格子６に図示を省略した角度調整機
構を備え、回折格子６の角度調整を行うことにより、波
長可変ＬＤ光源とすることができる。
が熱膨張変化した分の共振器長変化量を、ピエゾ素子８
の補正制御によって回折格子４を位置調整するので、共
振器長変化は吸収され、ＬＤ光源１の発振波長は安定化
される。なお、回折格子６に図示を省略した角度調整機
構を備え、回折格子６の角度調整を行うことにより、波
長可変ＬＤ光源とすることができる。
【００２６】つぎに、この発明の他の実施例の構成を図
２に示す。図２は、図１のピエゾ素子８とピエゾ素子用
電圧制御回路１０のかわりに、回折格子４とレンズ２と
の間の共振器上に両面無反射膜が施された平行平面基板
１３を角度を持って挿入したものである。平行平面基板
１３は角度調整機構１４により角度が調整される構成と
している。図２で、光学系ベース台５には温度検出素子
７Ｂが備えられ、温度検出素子７Ｂの信号は温度検出信
号処理回路９で処理され、角度調整駆動回路１５で角度
調整機構１４を駆動する。角度調整機構１４は角度調整
駆動回路１５からの制御信号で平行平面基板１３の角度
を調整する。
２に示す。図２は、図１のピエゾ素子８とピエゾ素子用
電圧制御回路１０のかわりに、回折格子４とレンズ２と
の間の共振器上に両面無反射膜が施された平行平面基板
１３を角度を持って挿入したものである。平行平面基板
１３は角度調整機構１４により角度が調整される構成と
している。図２で、光学系ベース台５には温度検出素子
７Ｂが備えられ、温度検出素子７Ｂの信号は温度検出信
号処理回路９で処理され、角度調整駆動回路１５で角度
調整機構１４を駆動する。角度調整機構１４は角度調整
駆動回路１５からの制御信号で平行平面基板１３の角度
を調整する。
【００２７】平行平面基板１３は、例えばガラス板のよ
うな光を透過するものであり、厚さをＬ1 、屈折率をｎ
とすると、平行平面基板１３を透過する光学的距離Ｌ＝
ｎＬ1 となるので、平行平面基板１３を傾けることによ
り、光が透過する物理的距離を変化させ、温度変化で光
学系ベース台５が熱膨張変化した分の共振器長変化量
を、平行平面基板１３の角度変化により補正し、ＬＤ光
源１の発振波長の安定化を行う。
うな光を透過するものであり、厚さをＬ1 、屈折率をｎ
とすると、平行平面基板１３を透過する光学的距離Ｌ＝
ｎＬ1 となるので、平行平面基板１３を傾けることによ
り、光が透過する物理的距離を変化させ、温度変化で光
学系ベース台５が熱膨張変化した分の共振器長変化量
を、平行平面基板１３の角度変化により補正し、ＬＤ光
源１の発振波長の安定化を行う。
【００２８】つぎに、この発明による他の実施例の構成
を図３に示す。図３は、回折格子４とビームスプリッタ
１６と反射鏡２１とで外部共振反射器を形成し、無反射
膜１Ａ側の外部鏡として配置している。無反射膜１Ａ側
からの平行光は、ビームスプリッタ２１で外部共振反射
器で共振され、再度ビームスプリッタでＬＤ光源１に帰
還し、ＬＤ光源１のスペクトル線幅を狭線幅化する。
を図３に示す。図３は、回折格子４とビームスプリッタ
１６と反射鏡２１とで外部共振反射器を形成し、無反射
膜１Ａ側の外部鏡として配置している。無反射膜１Ａ側
からの平行光は、ビームスプリッタ２１で外部共振反射
器で共振され、再度ビームスプリッタでＬＤ光源１に帰
還し、ＬＤ光源１のスペクトル線幅を狭線幅化する。
【００２９】反射鏡２１は平行移動機構６上に配置さ
れ、共振器方向にピエゾ素子８で微動できるようになっ
おり、温度検出素子７Ｂで光学系ベース台５の温度を検
出し、温度検出信号処理回路９とピエゾ素子用電圧制御
回路１０を介してピエゾ素子を制御し、平行移動機構６
を共振器方向に微動制御する。そのため、温度変化によ
り光学系ベース台５が熱膨張変化した分の共振器長変化
量を、ピエゾ素子８を制御して反射鏡２１の位置を調整
することにより、ＬＤ光源１の発振波長を安定化し、狭
スペクトル線幅を得る。
れ、共振器方向にピエゾ素子８で微動できるようになっ
おり、温度検出素子７Ｂで光学系ベース台５の温度を検
出し、温度検出信号処理回路９とピエゾ素子用電圧制御
回路１０を介してピエゾ素子を制御し、平行移動機構６
を共振器方向に微動制御する。そのため、温度変化によ
り光学系ベース台５が熱膨張変化した分の共振器長変化
量を、ピエゾ素子８を制御して反射鏡２１の位置を調整
することにより、ＬＤ光源１の発振波長を安定化し、狭
スペクトル線幅を得る。
【００３０】図４は、図１の構成において光学系ベース
台５に複数の温度検出素子を設けた例を示したもので、
光学系ベース台５に温度分布があり、均一に温度変化し
ない場合に有効である。図４では、光学系ベース台５の
回折格子４の近傍に温度検出素子７Ｃを設けて測定点１
とし、ＬＤ光源１の近傍に温度検出素子７Ｂを設けて測
定点２として温度検出している。
台５に複数の温度検出素子を設けた例を示したもので、
光学系ベース台５に温度分布があり、均一に温度変化し
ない場合に有効である。図４では、光学系ベース台５の
回折格子４の近傍に温度検出素子７Ｃを設けて測定点１
とし、ＬＤ光源１の近傍に温度検出素子７Ｂを設けて測
定点２として温度検出している。
【００３１】図５は図４の構成により得られる測定点ご
との温度特性図である。図５で、各測定点の特性を温度
検出信号処理回路９の処理で平均値を求め、平均値での
温度変化による共振器長変化として共振器長補正を行っ
ている。
との温度特性図である。図５で、各測定点の特性を温度
検出信号処理回路９の処理で平均値を求め、平均値での
温度変化による共振器長変化として共振器長補正を行っ
ている。
【００３２】
【実施例】つぎに、この発明による具体的な実施例を図
１を参照して説明する。図１で、光学系ベース台５に線
膨張係数α＝約1.2×10-5／℃の鉄系材を使用し、発振
波長１５５０ｎｍ付近、外部共振器長３０ｍｍの場合と
すると、温度１℃当たりの共振器長変化量ΔＬと波長変
化量Δλは、ΔＬ＝３６０ｎｍ、Δλ＝１８．６ｐｍ
（光周波数ではΔf=2.32GHz）となる。また、光学系ベ
ース台５の温度変化を０．１℃に制御できた場合では、
ΔＬ＝３６ｎｍ、Δλ＝１．８６ｐｍ（Δf=232MHz）が
得られる。さらに、光学系ベース台５に線膨張係数のよ
り小さいインバー材（α＝約0.2×10ー5／℃）を使用し
て、０．１℃の温度制御ができた場合は、ΔＬ＝６ｎ
ｍ、Δλ＝０．３１ｐｍ（Δf=38.7MHz）となる。
１を参照して説明する。図１で、光学系ベース台５に線
膨張係数α＝約1.2×10-5／℃の鉄系材を使用し、発振
波長１５５０ｎｍ付近、外部共振器長３０ｍｍの場合と
すると、温度１℃当たりの共振器長変化量ΔＬと波長変
化量Δλは、ΔＬ＝３６０ｎｍ、Δλ＝１８．６ｐｍ
（光周波数ではΔf=2.32GHz）となる。また、光学系ベ
ース台５の温度変化を０．１℃に制御できた場合では、
ΔＬ＝３６ｎｍ、Δλ＝１．８６ｐｍ（Δf=232MHz）が
得られる。さらに、光学系ベース台５に線膨張係数のよ
り小さいインバー材（α＝約0.2×10ー5／℃）を使用し
て、０．１℃の温度制御ができた場合は、ΔＬ＝６ｎ
ｍ、Δλ＝０．３１ｐｍ（Δf=38.7MHz）となる。
【００３３】光学系ベース台５の温度変化を検出する温
度検出素子７Ｂは、０．０１℃以下の測定温度分解能を
持ち、また平行移動機構６を微動するピエゾ素子８は、
５μｍ〜百数十μｍの変位量とｎｍ単位の位置決め分解
能を持つので、ＬＤ光源１の共振器変化量はｎｍ単位で
補正が可能であり、波長変化量としてΔλ＜０．１ｐｍ
が得られる。
度検出素子７Ｂは、０．０１℃以下の測定温度分解能を
持ち、また平行移動機構６を微動するピエゾ素子８は、
５μｍ〜百数十μｍの変位量とｎｍ単位の位置決め分解
能を持つので、ＬＤ光源１の共振器変化量はｎｍ単位で
補正が可能であり、波長変化量としてΔλ＜０．１ｐｍ
が得られる。
【００３４】
【発明の効果】この発明によれば、外部共振器が構成さ
れている光学系ベース台の温度変化による熱膨張分の共
振器長変化を、高精度の温度制御回路を使用せずに補正
するので、光学系ベース台全体を精度良く温度制御する
必要がなく、ＬＤ光源の発振波長の安定化する構成を簡
単にすることができる。また、波長可変できるＬＤ光源
の場合でも、外部共振器が構成されている光学系ベース
台の温度変化による熱膨張分の共振器長変化を、波長基
準になる光学素子使用せずに補正するので、共振ピーク
波長のみでの波長安定化ではなく、可変できる波長帯の
任意の波長で即座に波長を安定化することができる。
れている光学系ベース台の温度変化による熱膨張分の共
振器長変化を、高精度の温度制御回路を使用せずに補正
するので、光学系ベース台全体を精度良く温度制御する
必要がなく、ＬＤ光源の発振波長の安定化する構成を簡
単にすることができる。また、波長可変できるＬＤ光源
の場合でも、外部共振器が構成されている光学系ベース
台の温度変化による熱膨張分の共振器長変化を、波長基
準になる光学素子使用せずに補正するので、共振ピーク
波長のみでの波長安定化ではなく、可変できる波長帯の
任意の波長で即座に波長を安定化することができる。
【図１】この発明の実施例の構成図である。
【図２】この発明の第２の実施例の構成図である。
【図３】この発明の他の実施例の構成図である。
【図４】図１の複数の温度検出素子を設けた例を示す図
である。
である。
【図５】図４の構成により得られる測定点ごとの温度特
性図である。
性図である。
【図６】回折格子を使用した外部共振器型ＬＤ光源にお
けるＬＤ光源の発振波長動作の説明図である。
けるＬＤ光源の発振波長動作の説明図である。
【図７】基準波長による波長安定化外部共振器型ＬＤ光
源の構成図である。
源の構成図である。
１ ＬＤ光源 １Ａ 無反射膜 ２ レンズ ３ 光アイソレータ ４ 回折格子 ５ 光学系ベース台 ６ 平行移動機構 ７Ａ〜７Ｃ 温度検出素子 ８ ピエゾ素子 ９ 温度検出信号処理回路 １０ ピエゾ素子用電圧制御回路 １１ 温度制御回路 １２ ペルチェ素子 １３ 平行平面基板 １４ 角度調整機構 １５ 角度調整駆動回路 １６ ビームスプリッタ １７ ファブリペロエタロン １８Ａ・１８Ｂ 光検出器 １９ 光信号処理回路 ２０ ＬＤ駆動回路 ２１ 反射鏡 ２２Ａ・２２Ｂ ビームスプリッタ
Claims (4)
- 【請求項１】 一方の端面に無反射膜(1A)を施し、ＬＤ
駆動回路(20)により駆動するＬＤ光源(1) と、ＬＤ光源
(1) の出射光を平行光に変換するレンズ(2)と、無反射
膜(1A)が施された端面から出射された出射光を入射する
回折格子(4)とを光学系ベース台(5) 上に備え、回折格
子(4) とＬＤ光源(1) の無反射膜(1A)が施されていない
他の一方の端面とで外部共振器を形成し、ＬＤ光源(1)
の近傍に設ける第１の温度検出素子(7A)で温度を検出し
て温度制御回路(11)によりペルチェ素子(12A) を制御し
てＬＤ光源(1) の温度変化を抑えて他の一方の端面から
出射光を出力する外部共振器型ＬＤ光源において、 光学系ベース台(5) に固定し、回折格子(4) を共振器方
向に移動する平行移動機構(6) と、 光学系ベース台(5) 上に設け、光学系ベース台(5) の温
度を検出する第２の温度検出素子(7B)と、 第２の温度検出素子(7B)の出力を入力とする温度検出信
号処理回路(9) と、 温度検出信号処理回路(9) の出力を入力とし、ピエゾ素
子(8) の電圧を制御するピエゾ素子用電圧制御回路(10)
と、 ピエゾ素子用電圧制御回路(10)の出力を入力とし、平行
移動機構(6) を共振器方向に駆動するピエゾ素子(8) を
備え、 光学系ベース台(5) の温度変化を検出し、ピエゾ素子
(8) により平行移動機構(6) を駆動して共振器長の変化
を吸収し、波長を安定化することを特徴とする波長安定
化外部共振器型ＬＤ光源。 - 【請求項２】 一方の端面に無反射膜(1A)を施し、ＬＤ
駆動回路(20)により駆動するＬＤ光源(1) と、ＬＤ光源
(1) の出射光を平行光に変換するレンズ(2)と、無反射
膜(1A)が施された端面から出射された出射光を入射する
回折格子(4)とを光学系ベース台(5) 上に備え、回折格
子(4) とＬＤ光源(1) の無反射膜(1A)が施されていない
他の一方の端面とで外部共振器を形成し、ＬＤ光源(1)
の近傍に設ける第１の温度検出素子(7A)で温度を検出し
て温度制御回路(11)によりペルチェ素子(12A) を制御し
てＬＤ光源(1) の温度変化を抑えて他の一方の端面から
出射光を出力する外部共振器型ＬＤ光源において、 光学系ベース台(5) 上に設け、光学系ベース台(5) の温
度を検出する第２の温度検出素子(7B)と、 第２の温度検出素子(7B)の出力を入力とする温度検出信
号処理回路(9) と、 ＬＤ光源(1) と回折格子(4) の間に配置し、ＬＤ光源
(1) の出射光を透過する平行平面基板(13)と、 温度検出信号処理回路(9) の出力を入力とする角度調整
駆動回路(15)と、 平行平面基板(13)を備えて光学系ベース台(5) 上に固定
し、角度調整駆動回路(15)の出力を入力とする角度調整
機構(14)を備え、 光学系ベース台(5) の温度変化を検出し、角度調整機構
(14)により平行平面基板(13)の角度を制御して共振器長
の変化を吸収し、波長を安定化することを特徴とする波
長安定化外部共振器型ＬＤ光源。 - 【請求項３】 一方の端面に無反射膜(1A)を施し、ＬＤ
駆動回路(20)により駆動するＬＤ光源(1) と、ＬＤ光源
(1) の出射光を平行光に変換するレンズ(2)と、無反射
膜(1A)が施された端面から出射された出射光を入射する
ビームスプリッタ(16)と、ビームスプリッタ(16)の反射
光を反射する反射鏡(21)と、ビームスプリッタ(16)を透
過した反射鏡(21)の反射光を入射する回折格子(4) とを
光学系ベース台(5) 上に備え、ＬＤ光源(1) の近傍に設
ける第１の温度検出素子(7A)で温度を検出して温度制御
回路(11)によりペルチェ素子(12A) を制御してＬＤ光源
(1) の温度変化を抑えて他の一方の端面から出射光を出
力する外部共振器型ＬＤ光源において、 光学系ベース台(5) に固定し、反射鏡(21)を共振器方向
に移動する平行移動機構(6) と、 光学系ベース台(5) の温度を検出する第２の温度検出素
子(7B)と、 第２の温度検出素子(7B)の出力を入力とする温度検出信
号処理回路(9) と、 温度検出信号処理回路(9) の出力を入力とし、ピエゾ素
子(8) の電圧を制御するピエゾ素子用電圧制御回路(10)
と、 ピエゾ素子用電圧制御回路(10)の出力を入力とし、平行
移動機構(6) を共振器方向に駆動するピエゾ素子(8) を
備え、 光学系ベース台(5) の温度変化を検出し、ピエゾ素子
(8) により平行移動機構(6) を駆動して共振器長の変化
を吸収し、波長を安定化することを特徴とする波長安定
化外部共振器型ＬＤ光源。 - 【請求項４】 光学系ベース台(5) 上に複数の温度検出
素子を設け、光学系ベース台(5) の温度を複数部分で検
出し、温度検出信号処理回路(9) は各温度検出素子の出
力を入力とし、平均値によりピエゾ素子(8) を制御し、
光学系ベース台(5) の共振器方向に発生している温度分
布を補正する請求項１〜３に記載の波長安定化外部共振
器型ＬＤ光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25485494A JPH0897516A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 波長安定化外部共振器型ｌｄ光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25485494A JPH0897516A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 波長安定化外部共振器型ｌｄ光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897516A true JPH0897516A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=17270774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25485494A Pending JPH0897516A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 波長安定化外部共振器型ｌｄ光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0897516A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000174368A (ja) * | 1998-12-04 | 2000-06-23 | Photonetics Sa | 多数波長レ―ザ源 |
| JP2000353856A (ja) * | 1999-06-11 | 2000-12-19 | Nec Corp | 半導体レーザモジュ−ル |
| US6252897B1 (en) | 1997-12-18 | 2001-06-26 | Nec Corporation | External mirror type wavelength tunable laser |
| EP1158631A2 (en) * | 2000-05-16 | 2001-11-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser apparatus |
| EP1231684A1 (en) * | 2001-09-07 | 2002-08-14 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Tuning a laser |
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| JP2008504701A (ja) * | 2004-06-30 | 2008-02-14 | ピレリ・アンド・チ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ | 熱制御式同調可能な外部キャビティレーザ |
| WO2016152404A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | 株式会社アマダホールディングス | 半導体レーザ発振器 |
-
1994
- 1994-09-22 JP JP25485494A patent/JPH0897516A/ja active Pending
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| JP4521793B2 (ja) * | 1998-12-04 | 2010-08-11 | イェニスタ オプティクス | 多数波長レ−ザ源 |
| JP2000353856A (ja) * | 1999-06-11 | 2000-12-19 | Nec Corp | 半導体レーザモジュ−ル |
| EP1158631A2 (en) * | 2000-05-16 | 2001-11-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser apparatus |
| EP1158631A3 (en) * | 2000-05-16 | 2003-01-08 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser apparatus |
| US6763044B2 (en) | 2001-09-07 | 2004-07-13 | Agilent Technologies, Inc. | Tuning a laser |
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