JPS6289378A - 周波数安定化半導体レ−ザ装置 - Google Patents
周波数安定化半導体レ−ザ装置Info
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- JPS6289378A JPS6289378A JP23012585A JP23012585A JPS6289378A JP S6289378 A JPS6289378 A JP S6289378A JP 23012585 A JP23012585 A JP 23012585A JP 23012585 A JP23012585 A JP 23012585A JP S6289378 A JPS6289378 A JP S6289378A
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- semiconductor laser
- etalon
- laser
- detector
- frequency
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction 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
- H01S5/1025—Extended cavities
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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
本発明は光フアイバ通信、光フアイバセンサ等において
半導体レーザの発振スペクトル線幅を狭クシ、かつ絶対
周波数を安定化する技術に関する。
半導体レーザの発振スペクトル線幅を狭クシ、かつ絶対
周波数を安定化する技術に関する。
従来の技術
近年半導体レーザの性能は目覚しい進展を遂げており、
例えば縦モードの単一性に関しては、副２ ベー。
例えば縦モードの単一性に関しては、副２ ベー。
モードの強度が主モードに対して／１０Ｑ）以下のもの
が実現され、レーザの時間的コヒーレン名特性も改善さ
れてきている。従来の光通信はレーザの駆動電流を変調
することによる強度変調が主体であったが、最近ではそ
の時間的コヒーレンス特性の改善により、元本来の特長
である発振周波数が〜１０Ｈｚもあるという光の周波数
を情報として利用することが考えられる。光の周波数を
利用しようとする時に問題となるのは、そのスペクトル
線幅がどの程度に抑えられるかである。例えばコヒーレ
ント通信を考えるとそのスペクトル線幅は１Ｍ Ｈｚ以
下が要求され、また元ファイバジャイロでは更に低減さ
れねばならない。捷た実用的な観点からは０．８μｍ帯
のＡＩＧＩＬＡｓ半導体系よりもファイバのロスの小さ
い長波長帯、すなわち１・３μｍ〜１・６μｍ帯のＩｎ
Ｐ系材料で実現されねばならない。捷た更にスペクトル
線幅が狭いという以外にもその発振源の絶対周波数が安
定でなければならない点が重要である。例えばコヒーレ
ント通信においてその局部発振光の発振周波数は変調方
式等にもよるが極力安定化されねばなら々い。
が実現され、レーザの時間的コヒーレン名特性も改善さ
れてきている。従来の光通信はレーザの駆動電流を変調
することによる強度変調が主体であったが、最近ではそ
の時間的コヒーレンス特性の改善により、元本来の特長
である発振周波数が〜１０Ｈｚもあるという光の周波数
を情報として利用することが考えられる。光の周波数を
利用しようとする時に問題となるのは、そのスペクトル
線幅がどの程度に抑えられるかである。例えばコヒーレ
ント通信を考えるとそのスペクトル線幅は１Ｍ Ｈｚ以
下が要求され、また元ファイバジャイロでは更に低減さ
れねばならない。捷た実用的な観点からは０．８μｍ帯
のＡＩＧＩＬＡｓ半導体系よりもファイバのロスの小さ
い長波長帯、すなわち１・３μｍ〜１・６μｍ帯のＩｎ
Ｐ系材料で実現されねばならない。捷た更にスペクトル
線幅が狭いという以外にもその発振源の絶対周波数が安
定でなければならない点が重要である。例えばコヒーレ
ント通信においてその局部発振光の発振周波数は変調方
式等にもよるが極力安定化されねばなら々い。
上記したような発振スペクトル線幅を狭クシ、かつ絶対
周波数をも安定化させる手法とｌ〜で半導体レーザ外部
に鏡を配置し、いわゆる外部共振器を構成する方法があ
る。例えば詳ｌ〜くけ以下の文献（１）〜（５）に記載
されている。
周波数をも安定化させる手法とｌ〜で半導体レーザ外部
に鏡を配置し、いわゆる外部共振器を構成する方法があ
る。例えば詳ｌ〜くけ以下の文献（１）〜（５）に記載
されている。
文献（１）：ティー・フシ外１／’オル−ジョン フレ
クエンシーシフト ザプレション オプ セミコンダク
ター レーザーズカブルド トウ インスターナル キ
ャビティー″エレクトロニクス レターズ、２０巻、４
１６１Ｔ （１９８４年）（Ｔ、 Ｆｕｊｉｔａ
ａｔ ａｌ、 ”０ｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ
ｆｒｅｑｕ −ｅｎｃｙ ５ｈｉｆｔ ５ｕｐｐ
ｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｓｅｍｉｉｃｏｍｄ −ｕ
ｃｔｏｒ １ａｚｅｒｓ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ ｅｘ
ｔｅｒｎａｌｃａｖｉｔｙ”Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｌｅｔ
ｔ、、Ｙｏｕ、２０．Ｐ、４１６（１９８４）’） 文献（２）：ティー・フジタ他°゛インテンシテイ−ノ
イズ サプレッション アンド モデ、レーション キ
ャラクタリステイクスメブ レーザー ダイオード 力
プルド トウ インスターナル キャビティー”、アイ
イーイーイー ジャーナル オブクアンタム エレク］
・ロニクス Ｑｌ−２Ｃ４，４９２１ｆｆ（１９８４年
） Ｊ’：Ｔ、 Ｆｕｊｉｔａ ｅｔ、 ａｌ
、、 ”Ｉｎｔａｎｓｉｔｙｎｏｉｓｅ ５ｕｐ
ｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｃｌ ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎａｈａｒａｃｔａｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ １ａｚ
ｅｒ ｄｉｏｃｉｅ ｃｏｕｐ −１ｅｄ ｔｏ
ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃａｖｉｔｙ、”ＩＥＫＥ
Ｊ。
クエンシーシフト ザプレション オプ セミコンダク
ター レーザーズカブルド トウ インスターナル キ
ャビティー″エレクトロニクス レターズ、２０巻、４
１６１Ｔ （１９８４年）（Ｔ、 Ｆｕｊｉｔａ
ａｔ ａｌ、 ”０ｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ
ｆｒｅｑｕ −ｅｎｃｙ ５ｈｉｆｔ ５ｕｐｐ
ｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｓｅｍｉｉｃｏｍｄ −ｕ
ｃｔｏｒ １ａｚｅｒｓ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ ｅｘ
ｔｅｒｎａｌｃａｖｉｔｙ”Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｌｅｔ
ｔ、、Ｙｏｕ、２０．Ｐ、４１６（１９８４）’） 文献（２）：ティー・フジタ他°゛インテンシテイ−ノ
イズ サプレッション アンド モデ、レーション キ
ャラクタリステイクスメブ レーザー ダイオード 力
プルド トウ インスターナル キャビティー”、アイ
イーイーイー ジャーナル オブクアンタム エレク］
・ロニクス Ｑｌ−２Ｃ４，４９２１ｆｆ（１９８４年
） Ｊ’：Ｔ、 Ｆｕｊｉｔａ ｅｔ、 ａｌ
、、 ”Ｉｎｔａｎｓｉｔｙｎｏｉｓｅ ５ｕｐ
ｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｃｌ ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎａｈａｒａｃｔａｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ １ａｚ
ｅｒ ｄｉｏｃｉｅ ｃｏｕｐ −１ｅｄ ｔｏ
ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃａｖｉｔｙ、”ＩＥＫＥ
Ｊ。
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ 、Ｖｏｌ、ＱＲ
−２０，Ｐ、４９２（１９８４） 〕 文献（３）：ティー・フジタ他°′コリレーション ビ
トゥウィーンインランシティ ノイズ アンド ロンジ
ティニーディナルモード オプ ア セミコンダクター
レーザー 力プルドトウ アン インスターナル キ
ャビティー″′ジャーナルオプ アプライド フィジク
ス、６７巻、１７５３ｉ（１９８５年） ｌ” Ｔ
−Ｆｕｊｉｔａ ｅｔ、 ａＬ 、 ”Ｇｏ
ｒｒｅ−ｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ １ｎｔｅｎｓ
ｉｔｙ ｎｏｉｓｅ ａｎｄｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎ
ａｌ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ａ ｓａｍｉｃｏｎｄ
ｕｃ−ｔｏｒ １ａｚｅｒ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔ
ｏ ａｎ ｅｘｔｅｒｎａｌｃａｖｉｔｙ 、”
Ｊ、Ａｐｐｌ、ｐｈｙｓ、Ｙｏｕ、５７．Ｐ、１７５３
（１９８６）〕 文献（４）： エイチ・ザトウ他゛′セオレテイカル
アナリシス カブロンジティコーディナル モード カ
ブリンクイン インスターナル キャビティー セミコ
ンダクター レーサーズ′。
−２０，Ｐ、４９２（１９８４） 〕 文献（３）：ティー・フジタ他°′コリレーション ビ
トゥウィーンインランシティ ノイズ アンド ロンジ
ティニーディナルモード オプ ア セミコンダクター
レーザー 力プルドトウ アン インスターナル キ
ャビティー″′ジャーナルオプ アプライド フィジク
ス、６７巻、１７５３ｉ（１９８５年） ｌ” Ｔ
−Ｆｕｊｉｔａ ｅｔ、 ａＬ 、 ”Ｇｏ
ｒｒｅ−ｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ １ｎｔｅｎｓ
ｉｔｙ ｎｏｉｓｅ ａｎｄｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎ
ａｌ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ａ ｓａｍｉｃｏｎｄ
ｕｃ−ｔｏｒ １ａｚｅｒ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔ
ｏ ａｎ ｅｘｔｅｒｎａｌｃａｖｉｔｙ 、”
Ｊ、Ａｐｐｌ、ｐｈｙｓ、Ｙｏｕ、５７．Ｐ、１７５３
（１９８６）〕 文献（４）： エイチ・ザトウ他゛′セオレテイカル
アナリシス カブロンジティコーディナル モード カ
ブリンクイン インスターナル キャビティー セミコ
ンダクター レーサーズ′。
アイイーイーイー ジャーナル オブ ファンタム エ
レクトロニクス、Ｑ］ｉニー２１巻、２８４ｉ’７ （
１９８５年）（Ｈ，５ａｔｏ ａｔ、ａｌ、、 ”
ＴｈｅｏｒａＴｉｃａｌ ａｎａｌｙ−ｓｉｓ ｏ
ｆ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｍｏｄｅ ｃｏ
ｕｐｌｉｎｇｉｎ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃａｖｉｔ
ｙ ｓｏ ｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｚｅｒｓ、”
ＩＥＥＥ Ｊ、Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
、。
レクトロニクス、Ｑ］ｉニー２１巻、２８４ｉ’７ （
１９８５年）（Ｈ，５ａｔｏ ａｔ、ａｌ、、 ”
ＴｈｅｏｒａＴｉｃａｌ ａｎａｌｙ−ｓｉｓ ｏ
ｆ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｍｏｄｅ ｃｏ
ｕｐｌｉｎｇｉｎ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃａｖｉｔ
ｙ ｓｏ ｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｚｅｒｓ、”
ＩＥＥＥ Ｊ、Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
、。
Ｖｏｌ、ＱＥ−２１，Ｐ、２８４ （１９８５） 〕文
献（５）： エイチ俸ザト−（ｌ凱”インテンシテイ−
フラクチュエーション オブ セミコンダクターレーザ
ーズ カプルドトウ インスターナル キャビティーパ
アイイーイーイージャーナル オプ ファンタム エレ
クトロニクス、ＱＥ−２１，８，４６頁（１９８５年）
〔Ｈ，５ａｔｏ ａｔ、ａｌ、。
献（５）： エイチ俸ザト−（ｌ凱”インテンシテイ−
フラクチュエーション オブ セミコンダクターレーザ
ーズ カプルドトウ インスターナル キャビティーパ
アイイーイーイージャーナル オプ ファンタム エレ
クトロニクス、ＱＥ−２１，８，４６頁（１９８５年）
〔Ｈ，５ａｔｏ ａｔ、ａｌ、。
’Ｔｎｔｅｎｓｉｔｙ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ
ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎ−αｕｃｔｏｒ １ａｚｅｒ
ｓ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ ｅｘｔｅｒｎａｌＣ
ａＶｉｔｙ、”ＩＲＥＥ Ｊ、Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ、。
ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎ−αｕｃｔｏｒ １ａｚｅｒ
ｓ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ ｅｘｔｅｒｎａｌＣ
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ｌｅｃｔｒｏｎ、。
Ｖｏｌ、ＱＥ−２１，Ｐ、４６ （１９８６）’）本発
明者らも」−記したよりなレーザの外部ｖＣ祷を配置し
た構成に関して詳細に検討を行なったが、その機構的な
安定性を数時間具−Ｌ安定に維持することが実用的な観
点からなかなか難しかった○こ６ べ−ン ればひとえに実験系の振動や温度変動などの不安定性に
よるものである。すなわち外部に光学部品を配置１−１
それからの光帰還を利用することは実用上長期間の安定
性に関して難点がある。
明者らも」−記したよりなレーザの外部ｖＣ祷を配置し
た構成に関して詳細に検討を行なったが、その機構的な
安定性を数時間具−Ｌ安定に維持することが実用的な観
点からなかなか難しかった○こ６ べ−ン ればひとえに実験系の振動や温度変動などの不安定性に
よるものである。すなわち外部に光学部品を配置１−１
それからの光帰還を利用することは実用上長期間の安定
性に関して難点がある。
一方において、制御工学上の技術としである系を安定化
させるためには電気的帰還ループを構成し、いわゆる負
帰還制御を施こす方法がある。このような方法で例えば
半導体レーザの絶対周波数を安定化させることを考えれ
ば、半導体レーザの絶対周波数揺らぎは温度変動あるい
は注入電流変動によるものであるから、それらを適当に
制御してやればよい。しかしその際、もともとのスペク
トル線幅が狭い半導体レーザが必要であり、狭スペクト
ル線幅のレーザを絶対周波数も安定化させることにより
始めてコヒーレント通信等の応用に供することが可能と
なる。従来はそのような機構的に長時間にわたって安定
に発振スペクトル線幅を狭くシ、かつ絶対周波数を安定
化する技術がなかった。
させるためには電気的帰還ループを構成し、いわゆる負
帰還制御を施こす方法がある。このような方法で例えば
半導体レーザの絶対周波数を安定化させることを考えれ
ば、半導体レーザの絶対周波数揺らぎは温度変動あるい
は注入電流変動によるものであるから、それらを適当に
制御してやればよい。しかしその際、もともとのスペク
トル線幅が狭い半導体レーザが必要であり、狭スペクト
ル線幅のレーザを絶対周波数も安定化させることにより
始めてコヒーレント通信等の応用に供することが可能と
なる。従来はそのような機構的に長時間にわたって安定
に発振スペクトル線幅を狭くシ、かつ絶対周波数を安定
化する技術がなかった。
発明が解決しようとする問題点
７ベ
本発明が解決しようとする問題点は、いかに長時間にわ
たって安定に半導体レーザの狭スペクトル線幅化及び絶
対周波数を安定化させるかである。
たって安定に半導体レーザの狭スペクトル線幅化及び絶
対周波数を安定化させるかである。
間阻点を解決するだめの手段
」１記した問題点を解決するため本発明は発振波長に対
して透明な光導波路ケ外部共振器として有するモノリシ
ック外部共振器半導体レーザと、レンズ、アインレータ
、エタロン及び検出器を光軸方向に配置ｌ〜、前ｄ１シ
検出旨による前記半導体レーザ光の受光信号を［）１１
記半導体レーザの１駆動電源及び前記半導体レーザの温
度コントローラに市、気的帰還せしめる手段を有する周
波数安定化半導体レーザ装置である。
して透明な光導波路ケ外部共振器として有するモノリシ
ック外部共振器半導体レーザと、レンズ、アインレータ
、エタロン及び検出器を光軸方向に配置ｌ〜、前ｄ１シ
検出旨による前記半導体レーザ光の受光信号を［）１１
記半導体レーザの１駆動電源及び前記半導体レーザの温
度コントローラに市、気的帰還せしめる手段を有する周
波数安定化半導体レーザ装置である。
作用
斯かる本発明は、半導体レーザ外部に鏡を配置するよう
な不安定な系を採＋１４せず、外部共振器として光導波
路をモノリシックにより一体化構造で有する半導体レー
ザケ用い、そのレーザ光の周波数揺らきをエタロンを用
いて強度揺らぎに変換しそれを検出器で受光し、その受
光信号を半導体レーザ駆動電源及び温度コントローラに
電気的に帰還するものである。
な不安定な系を採＋１４せず、外部共振器として光導波
路をモノリシックにより一体化構造で有する半導体レー
ザケ用い、そのレーザ光の周波数揺らきをエタロンを用
いて強度揺らぎに変換しそれを検出器で受光し、その受
光信号を半導体レーザ駆動電源及び温度コントローラに
電気的に帰還するものである。
実施例
以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図に示すように、活性領域１０の光軸方向にその発振波
長に対して透明な光導波路１２を有し、へき開面１４及
び１６によりレーザ共振器を構成した半導体レーザ１８
の出射レーザ光２ｏはレンズ２２によりほぼコリメート
される。その光は、半導体レーザへの反射光の影響を除
去するためにアイソレータ２４を通過Ｌ−１適当な自由
スペクトル領域（Ｆ’ＳＲ）を有するエタロン２６を通
過し、検出器２８で受光される。受光された信号は帰還
ループ３０により半導体レーザ駆動電源３２に帰還され
、よって半導体レーザ１８への電流注入電極３４への注
入線３６への電流注入量がコントロールされる。寸だ検
出器２８により受光された信号は半導体レーザ１８の温
度コントローラ３８に対しても帰還ループ４０を介して
制御信号が帰還される。このような系を構成するとエタ
ロン部２６９ ／・−１ において、エタロン部２６への入射直前における半導体
レーザ１８の周波数ｌｉｌ￥らぎかエタロン部２６の通
過直後には、強度変動に変換させることができる。すな
わち検出器２８において、ある一定に設定された値と、
変動値を差動的に誤差信号として検出し、それを帰還ル
ープ３０及び４ｏを介して駆動電源３２及び温度コント
ローラ３８へ電気的負帰還せし７めることにより、強度
変動を抑「「することができる。すなわちこの手段によ
り半導体レーザ１８の周波数変動を押庄することが１１
４来、絶対周波数安定化が可能となる。
長に対して透明な光導波路１２を有し、へき開面１４及
び１６によりレーザ共振器を構成した半導体レーザ１８
の出射レーザ光２ｏはレンズ２２によりほぼコリメート
される。その光は、半導体レーザへの反射光の影響を除
去するためにアイソレータ２４を通過Ｌ−１適当な自由
スペクトル領域（Ｆ’ＳＲ）を有するエタロン２６を通
過し、検出器２８で受光される。受光された信号は帰還
ループ３０により半導体レーザ駆動電源３２に帰還され
、よって半導体レーザ１８への電流注入電極３４への注
入線３６への電流注入量がコントロールされる。寸だ検
出器２８により受光された信号は半導体レーザ１８の温
度コントローラ３８に対しても帰還ループ４０を介して
制御信号が帰還される。このような系を構成するとエタ
ロン部２６９ ／・−１ において、エタロン部２６への入射直前における半導体
レーザ１８の周波数ｌｉｌ￥らぎかエタロン部２６の通
過直後には、強度変動に変換させることができる。すな
わち検出器２８において、ある一定に設定された値と、
変動値を差動的に誤差信号として検出し、それを帰還ル
ープ３０及び４ｏを介して駆動電源３２及び温度コント
ローラ３８へ電気的負帰還せし７めることにより、強度
変動を抑「「することができる。すなわちこの手段によ
り半導体レーザ１８の周波数変動を押庄することが１１
４来、絶対周波数安定化が可能となる。
以下に本実施例に用いる半導体レーザを説明する○半導
体レーザ１８は活性領域１０の外部に発振波長に対して
透明な光導波路１２がモノリシックに一体化されている
。共振器面はへき開面１４及び１６により構成されてい
る。このような構造により半導体レーザのスペクトル線
幅は極めて狭くすることができ、しかも縦単一モードで
発振する。本発明者らが実際に試作１〜たデバイスでは
１〜きい値電流が約６０ｍＡで安定に動作した。しか１
０’・−７ も副縦モードの強度は１ＡＯｏ○以下でありかつスペク
］・ル線幅は非常に狭かった○ −１−記したような半導体レーザ１８を用いると、半導
体レーザ外部にレンズ及び鏡あるいはグレーティングケ
用いたいわゆる外部共振器構成のような機構的な不安定
性を全く除去でき、しかも従来の半導体レーザと比較し
てそのスペクトル線幅は従来よりも約１／１００以下に
することができている。すなわち半導体レーザ１８単体
においてスペクトル線幅１００ＫＨ２が実現され、この
ような特性は従来の単体レーザにおいては達成されない
もので、図において示した如く光導波路１２を活性領域
１０に光学的に結合せしめ、共振器面をへき開面１４及
び１６により形成することにより始めて可能となった。
体レーザ１８は活性領域１０の外部に発振波長に対して
透明な光導波路１２がモノリシックに一体化されている
。共振器面はへき開面１４及び１６により構成されてい
る。このような構造により半導体レーザのスペクトル線
幅は極めて狭くすることができ、しかも縦単一モードで
発振する。本発明者らが実際に試作１〜たデバイスでは
１〜きい値電流が約６０ｍＡで安定に動作した。しか１
０’・−７ も副縦モードの強度は１ＡＯｏ○以下でありかつスペク
］・ル線幅は非常に狭かった○ −１−記したような半導体レーザ１８を用いると、半導
体レーザ外部にレンズ及び鏡あるいはグレーティングケ
用いたいわゆる外部共振器構成のような機構的な不安定
性を全く除去でき、しかも従来の半導体レーザと比較し
てそのスペクトル線幅は従来よりも約１／１００以下に
することができている。すなわち半導体レーザ１８単体
においてスペクトル線幅１００ＫＨ２が実現され、この
ような特性は従来の単体レーザにおいては達成されない
もので、図において示した如く光導波路１２を活性領域
１０に光学的に結合せしめ、共振器面をへき開面１４及
び１６により形成することにより始めて可能となった。
さらにこのような狭スペクトル線幅を維持しながらエタ
ロン２６により周波数変動を検出し、それを電気的負帰
還することにより、絶対周波数の安定度も１００ＫＨ２
以下が実現される。しかもこれは従来の系に比較して長
期間全く変化せず安定に動作させることができる。この
よ１１・＼−／゛ うな良好外特性を提供し７うる系は従来全くなかった。
ロン２６により周波数変動を検出し、それを電気的負帰
還することにより、絶対周波数の安定度も１００ＫＨ２
以下が実現される。しかもこれは従来の系に比較して長
期間全く変化せず安定に動作させることができる。この
よ１１・＼−／゛ うな良好外特性を提供し７うる系は従来全くなかった。
寸だアイソレータ２４を付加しているため例えはエタロ
ン２６表面あるいけ検出器２８等の表面からの反射光の
影響が半導体レーザ１８において全くない。しかるに長
間間安定に動作させうるものである。ここで用いるレン
ズ２２は半導体レーザ１８の発振波長に対してＡＲコー
トされているのが望捷しい。捷だ、例えば共振器面１４
からの出射レーザ光は光ファイバ４２に結合されていて
その伝搬光が非常に絶対周波数の安定なかつ狭スペクト
ル線幅の光源として、例えばコヒーレント光通信、光フ
ァイバジャイロスコープ、尤センザーとして利用するこ
とが可能となる。もちろんレーザ１８の発振波長は特定
のものに限定されず、すなわちＡｌＧａＡｓ系の半導体
及びＩｎＰ系半導体捷たＺｎ５ｅ等のｒｔ−ｖｔ族半導
体による半導体レーザを用いたものであってもよい。才
だ半導体レーザ部に波長選択の為の回折格子を有してい
ても良い。
ン２６表面あるいけ検出器２８等の表面からの反射光の
影響が半導体レーザ１８において全くない。しかるに長
間間安定に動作させうるものである。ここで用いるレン
ズ２２は半導体レーザ１８の発振波長に対してＡＲコー
トされているのが望捷しい。捷だ、例えば共振器面１４
からの出射レーザ光は光ファイバ４２に結合されていて
その伝搬光が非常に絶対周波数の安定なかつ狭スペクト
ル線幅の光源として、例えばコヒーレント光通信、光フ
ァイバジャイロスコープ、尤センザーとして利用するこ
とが可能となる。もちろんレーザ１８の発振波長は特定
のものに限定されず、すなわちＡｌＧａＡｓ系の半導体
及びＩｎＰ系半導体捷たＺｎ５ｅ等のｒｔ−ｖｔ族半導
体による半導体レーザを用いたものであってもよい。才
だ半導体レーザ部に波長選択の為の回折格子を有してい
ても良い。
また用いるエタロンとしてはエアギャップエタロンある
いはソリッドエタロンであっても良くイＡ質は限定され
ない。これは半導体エタロンであっても良い。また本発
明の実施例以外にも様々な形態をとりうるが思想的に本
発明に至るものは本発明に含捷れるものである。
いはソリッドエタロンであっても良くイＡ質は限定され
ない。これは半導体エタロンであっても良い。また本発
明の実施例以外にも様々な形態をとりうるが思想的に本
発明に至るものは本発明に含捷れるものである。
発明の効果
」１記したように本発明によれば、従来のさまざまな機
構的な不安定性を有することなく、極めて安定に狭スペ
クトル線幅でかつその絶対周波数の安定な半導体レーザ
を提供することが始めて可能となりその効果は極めて犬
である。
構的な不安定性を有することなく、極めて安定に狭スペ
クトル線幅でかつその絶対周波数の安定な半導体レーザ
を提供することが始めて可能となりその効果は極めて犬
である。
図は本発明の一実施例における周波数安定化半導体レー
ザ装置の構成図である。 １０・・・・・・活性領域、１２・・・・・・光導波路
、１４゜１６・・・・・・へき開面、１８・・・・・・
半導体レーザ、２０・・・・・・レーザ光、２２・・・
・・・レンズ、２４・・・・・アイソレータ、２６・・
・・・・エタロン、２８・・・・・・検出器、３０．４
０・・・・・・帰還ループ、３２・・・・・・電源、３
４・・・・・・電極、３６・・・・・・注入線、３８・
・・・・・温度コントローラ、４２・・・・・・光ファ
イバ。
ザ装置の構成図である。 １０・・・・・・活性領域、１２・・・・・・光導波路
、１４゜１６・・・・・・へき開面、１８・・・・・・
半導体レーザ、２０・・・・・・レーザ光、２２・・・
・・・レンズ、２４・・・・・アイソレータ、２６・・
・・・・エタロン、２８・・・・・・検出器、３０．４
０・・・・・・帰還ループ、３２・・・・・・電源、３
４・・・・・・電極、３６・・・・・・注入線、３８・
・・・・・温度コントローラ、４２・・・・・・光ファ
イバ。
Claims (1)
- 発振波長に対して透明な光導波路を外部共振器として有
するモノリシック外部共振器半導体レーザと、レンズ、
アイソレータ、エタロン及び検出器を順次光軸方向に配
置し、前記検出器による前記半導体レーザからの光の受
光信号を前記半導体レーザの駆動電源及び前記半導体レ
ーザの温度コントローラに電気的に帰還せしめる手段を
有してなる周波数安定化半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23012585A JPS6289378A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 周波数安定化半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23012585A JPS6289378A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 周波数安定化半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289378A true JPS6289378A (ja) | 1987-04-23 |
Family
ID=16902959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23012585A Pending JPS6289378A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 周波数安定化半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6289378A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0330383A (ja) * | 1989-06-27 | 1991-02-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザモジュール及びその動作方法 |
| JPH06338652A (ja) * | 1993-05-31 | 1994-12-06 | Nec Corp | レーザの波長安定化方法及び波長安定化用半導体レ ーザモジュール |
| EP1133032A1 (en) * | 2000-02-22 | 2001-09-12 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corporation | Optical assembly |
| WO2009031769A3 (en) * | 2007-09-07 | 2009-05-07 | Korea Res Inst Of Standards | Apparatus and method for stabilizing frequency of laser |
-
1985
- 1985-10-16 JP JP23012585A patent/JPS6289378A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0330383A (ja) * | 1989-06-27 | 1991-02-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザモジュール及びその動作方法 |
| JPH06338652A (ja) * | 1993-05-31 | 1994-12-06 | Nec Corp | レーザの波長安定化方法及び波長安定化用半導体レ ーザモジュール |
| EP0746069A1 (en) * | 1993-05-31 | 1996-12-04 | Nec Corporation | Frequency stabilization method of semiconductor laser, frequency-stabilized light source and laser module |
| EP1133032A1 (en) * | 2000-02-22 | 2001-09-12 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corporation | Optical assembly |
| US6920168B1 (en) | 2000-02-22 | 2005-07-19 | Triquint Technology Holding Co. | Optical assembly |
| WO2009031769A3 (en) * | 2007-09-07 | 2009-05-07 | Korea Res Inst Of Standards | Apparatus and method for stabilizing frequency of laser |
| US8290007B2 (en) | 2007-09-07 | 2012-10-16 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Apparatus and method for stabilizing frequency of laser |
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