JP2000286503A - レーザ光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】出力光に含まれる自然放出光を抑圧し、スペク
トル純度を高くできるようにしたレーザ光源装置に関す
る。 【解決手段】一方の光出射面が低反射である半導体レー
ザ１と、半導体レーザ１の低反射光出射面からの出射光
を平行光に変換するレンズ２と、レンズ２を経由した光
を受けて所望の波長を選択し、レンズを経由して半導体
レーザ１に帰還させる光帰還手段３とを含む外部共振器
型のレーザ光源装置であり、光帰還手段３と半導体レー
ザ１とで形成された帰還経路上に配設され、光帰還手段
３から受けた光の一部を前記半導体レーザ１に通過させ
るとともに、他部を出力光として外部に取り出すための
分波器４とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信や精密計測の分
野において利用される発振波長を変化できるレーザ光源
装置に係り、特に半導体レーザ（レーザダイオード；Ｌ
Ｄ）のような広帯域の波長範囲にわたる光増幅素子を外
部共振器型のレーザ光源に利用する場合において、出力
光の自然放出光（accumulated spontaneous emission;
ＡＳＥ）を抑圧し、スペクトル純度を高くできるように
したレーザ光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に示す外部共振器型のレーザ光源装
置では、半導体レーザ１は第一の光出射面１１が低反射
率（ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ；ＡＲ)コートされ
低反射であり、第二の光出射面１２は結晶へき開面であ
り反射率は３０％程度と高反射となっている。第一の光
出射面１１から出射された発散性の光はレンズ２によっ
て平行光に変換され、回折格子３１およびミラー３２か
らなる光帰還手段３で波長選択され、半導体レーザ１に
再度帰還する。その結果、ミラー３２及び半導体レーザ
１の第二の光出射面１２とで共振し、第二の光出射面１
２または回折格子３１から出力光として出射される。な
お、所望の選択波長に設定できるように回折格子３１お
よびミラー３２の角度・位置を制御できる設定手段１３
を有している。

【０００３】しかし、この半導体レーザ１からの出力光
には、誘導放出により得られる入射光とコヒーレンス
のある同一波長の光とともに、レーザ媒質内で反転分
布が形成されることにより、入射光と無関係にランダム
に発生する自然放出過程が存在するため、広いスペクト
ル幅を有する自然放出光が雑音光として含まれる。この
ＡＳＥノイズが重畳してしまい、その信号対雑音比（Ｓ
ＮＲ；Signal-to-NoiseRatio）が低いという問題があっ
た。

【０００４】この事実を図９に示す。図９で縦軸は分解
帯域幅１ｎｍで観測した光の出力レベル、横軸は波長で
あり、半導体レーザ１の第一の光出射面１１から出射さ
れた光および第二の光出射面１２から出射された光のス
ペクトル特性を示す図である。図９でわかるようにレー
ザ光源から出射された出力光にはＡＳＥノイズが含まれ
ている。

【０００５】一方、図１０に示すように、ＡＳＥノイズ
を除去するため、レーザ光源装置からの出力光を波長可
変フィルタ１５を透過させる方法も考えられる。しか
し、波長可変フィルタを用いる方法では、（1)波長可変
フィルタの特性に依存し透過波長帯域が０．５ｎｍ程度
と広いこと、（2)波長可変フィルタによる損失が３〜４
ｄＢ程度と大きいこと、（3)波長可変フィルタは通常、
波長可変幅が４０ｎｍ程度と狭いこと、(４)波長可変フ
ィルタはレーザ光源装置との連動した制御が必要とな
り、装置が大型化すること等の問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、図８に示
す従来のレーザ光源装置では、光ファイバ増幅器（ＥＤ
ＦＡ；Erbium DopedＦｉｂｅｒAmplifier）や波長分割
多重（ＷＤＭ；wavelengthdivision multiplexing)通信
用光部品の特性測定などの用途においては、信号雑音比
が不十分であり、例えば、光ファイバ増幅器の雑音指数
（ＮＦ；Noise Figure）測定を正確に行うことができな
いという課題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明では以下の手段を採用した。まず、請求項１にお
いては、一方の光出射面が低反射である半導体レーザ１
と、該半導体レーザ１の低反射光出射面１１からの出射
光を平行光に変換するレンズ２と、該レンズ２を経由し
た光を受けて所望の波長を選択し、前記レンズ２を経由
して前記半導体レーザ１に帰還させる光帰還手段３とを
含む外部共振器型のレーザ光源装置において、前記光帰
還手段３と前記半導体レーザ１とで形成された帰還経路
上に配設され、前記光帰還手段から受けた光の一部を前
記半導体レーザ１に通過させるとともに、他部を出力光
として外部に取り出すための分波器４とを備えたことを
特徴とするレーザ光源装置を提供する。すなわち、請求
項１に記載の発明においては、高い波長選択性を有して
いる光帰還手段３をフィルタとして用い、その光帰還手
段３からの光が半導体レーザ１に入射される前に分波器
４で直接外部に出力光として取り出すことにより、ＡＳ
Ｅノイズを抑圧し、高い信号雑音比を有するレーザ光源
装置を実現した。

【０００８】ここで、従来、本願発明のような構成が採
用されていなかったのは以下の理由である。すなわち、
従来、分波器４を半導体レーザ１と光帰還手段３との間
の帰還経路に設けることはなかったのは、出力される光
の出力を高めることのみが要求されており、共振器内
に、損失の原因となる分波器を設ける発想自体が存在し
なかったからである。その後、ユーザの要求の多様化に
伴い、光の出力を向上させることとともに光ファイバ増
幅器の雑音指数の測定や光分割多重用の光部品の評価等
において信号対雑音比の向上が求められるようになって
きたこと、および半導体レーザの性能の向上により共振
器内に損失の原因となる分波器を設けても十分な光の出
力が得られやすくなってきていたことが本発明の創作の
契機となっている。

【０００９】次に、請求項２においては、請求項１記載
のレーザ光源装置において、前記光帰還手段３の選択す
る波長および前記帰還経路の共振器長の少なくとも一方
が可変であり、前記光帰還手段３からの光の一部を分岐
して受光し、前記光帰還手段３から前記半導体レーザ１
に帰還される光の光軸と前記半導体レーザ１が出射した
光の光軸とのなす角度を検出する角度検出手段５と、前
記光帰還手段３から前記半導体レーザ１に帰還される光
の光軸と前記半導体レーザ１が出射した光の光軸のなす
角度が零になるように前記光帰還手段３の選択する波長
および前記共振器長の少なくとも一方を変化させる制御
手段８とを含む波長可変レーザ光源装置を提供する。

【００１０】従来、広帯域にわたり発振波長を連続的に
変化させるためには、発振している共振波長と選択波長
とを連動させて、つまり、共振器長と回折格子の角度と
を適当な関係を保持しながら同時に変化させてモードホ
ップを抑圧することが必要ある。このモードホップを抑
止するために、従来、２つの考え方によって対策が講じ
られてきた。

【００１１】１つは、１つの制御量によって、モードホ
ップを生じないような関係を保持しながら共振波長と選
択波長を同時に変化できる機構を実現しようとするもの
である。回折格子の回転中心を適当な位置に設定すれ
ば、回転角の変化だけで回折格子の角度変化と共振器長
変化とを所定の比率に保つことができる。

【００１２】もう１つは、制御量を複数として、共振波
長と選択波長の制御の自由度を増すものである。最も単
純な例は、回折格子の角度変化と、共振波長変化つまり
共振器長変化を、発振波長に対応させて予め求めてある
制御量の組み合わせに基づいて個別に行うものである。
ところが、１つの制御量によるものについては、一般に
外部共振型レーザの内部にはレーザ媒質やレンズ等が配
置されており、これらが波長分散性を有しているので、
回折格子の角度変化と共振器長変化を一定の比率に保つ
ような単純な機構だけでは波長連続掃引範囲が制限され
るという問題がある。そして、制御量を複数としたもの
については、外部共振型レーザ内部の素子に波長分散性
が存在しても、波長連続掃引範囲の制限とはならないも
のの、発振波長に対応させて予め求めてある共振器長と
回折格子の角度とに設定するだけでは、発振波長と選択
波長とを高い精度で一致させながら、広帯域に掃引する
ことは容易ではない。また、このために予め実験的に適
切な角度と共振器長の制御量の組み合わせを見いだし
て、パラメータとして保存しておくことが必要となる。

【００１３】以上のように、これらの方法はいずれも、
特定の波長範囲については連続的に発振波長を掃引でき
るもののＬＤの発振可能な全帯域での波長連続掃引は困
難であり、特定の波長では多モード発振や発振不可能と
なる場合もある。そして、初期調整時の機械的精度や実
験的に定めたパラメータを持続的に信頼して波長掃引を
行うものであるため、環境温度変化による共振器長の変
化等、外乱の影響に弱い。さらに、衝撃等による構成部
品の僅かな塑性変形や経時変化に対しても弱い欠点があ
る。また、従来の外部共振型レーザでは、その調整段階
において、所望の波長付近で発振波長が変化するように
回折格子等を支持している可動部を動かしながら、モー
ドホップが発生する波長を調べ、その波長間隔つまり連
続掃引範囲が広がるように調整が進められている。この
際、調整すべき方向を示す観測量がないために、試行錯
誤による連続掃引範囲の最大点探索が行われており、生
産性の向上を阻害している。

【００１４】請求項２記載の発明の目的はモードホップ
を生じさせる発振波長と選択波長のずれを符号も含めて
検出する有効な手段を含み、モードホップ抑止のために
試行錯誤に依らない系統的な調整が可能な波長可変レー
ザ光源装置を提供することである。第２の目的は、モー
ドホップを抑止して、光増幅素子によって発振可能な全
帯域にわたって所望の波長付近で発振波長の連続掃引が
可能であり、かつ、長期にわたり無調整で安定に動作す
る波長可変レーザ光源装置を提供することにある。この
ことは、発振可能な全帯域において波長連続掃引が可能
である波長可変レーザ光源装置を提供することとも同義
である。このような欠点は主として２つの原因から生じ
ている。第１の原因はモードホップを生じさせる発振波
長と選択波長のずれを符号も含めて検出する有効な手法
が存在しなかったことである。第２の原因は、第１の原
因から派生して、従来から採用されてきたモ−ドホップ
抑止策が発振波長に対応させて予め求めてある制御量に
基づいて制御するという、別の見方をすれば初期設定で
全てを賄おうとする、開ループ制御の考え方に基づかざ
るを得なかったためである。

【００１５】閉ループ制御が最も標準的な工学的手段と
して広範に使用されているにもかかわらず、モードホッ
プ抑止に利用されなかった理由としては、十分な弁別感
度をもつ適切な観測量が見い出されなかった点、観測量
を得る目的で共振器内に分波器等を配置することに抵抗
を感じる先入観があった点が挙げられる。前者について
は、後述するように回折格子から帰還される光の角度変
化を検出することで容易に解決される。また、後者につ
いては近年のＬＤの特性改善により、共振器内に片道９
０％（１０ｄＢ）以上の損失があっても注入電流を増せ
ば十分発振するものが多く、技術上の問題はない。

【００１６】ここでリトロー配置の外部共振型レーザを
例にとって発振波長と選択波長との差が回折方向に与え
る影響と制御の手法を説明する。図７はリトロー配置の
外部共振型レーザと、その発振波長の光の回折方向を模
式的に示した説明図である。まず、図７（ａ）の状態で
は発振波長λ0 と選択波長λg とが一致しているものと
し、これを初期状態とする。つまり、図のように、ＬＤ
から回折格子へ向かう光の光軸から上向きに計った角度
をψとすると、この状態での回折光はψ＝０の方向に向
かう。図７（ｂ）は、初期状態から回折格子の角度を変
えずに共振器長だけが短くなった場合である。発振波長
λ1 は共振器長に伴って λ1 ＜λg となる。回折格
子の角度は不変であるから、回折光は図示したようにψ
＞０の方向に向かう。なお、本明細書中の回折光の角度
に関する表記は紙面上への射影の面内での角度を意味す
るものとし、紙面と垂直な方向の偏角は無視できるもの
として議論する。また、図７では誇張して描いている
が、現実には僅かな角度変化が対象であり、図７（ａ2
）〜（ｃ2 ）に示したように、回折光の大部分はＬＤ
に帰還され、レーザ発振は維持される。図７（ｂ）とは
逆に、共振器長だけが長くなった場合には、発振波長λ
2 はλ2 ＞λg となり、図７（ｃ）に示すように回折光
はψ＜０の方向に向かう。したがって、回折格子からＬ
Ｄへ向かう光の角度ψは、そのときの選択波長λg と発
振波長λとの差λg −λに対してほぼ比例することにな
る。

【００１７】そこで、例えば、回折格子の角度を固定し
て共振器長を調整する場合、上向きの偏角をもつ場合に
共振器長を長くし、下向きの偏角をもつ場合に短くする
ように調整を進めれば、系統的かつ容易に選択波長と発
振波長とを一致させることができる。同様に、このよう
な調整を自動制御手段によって行えば、閉ループ制御が
実現できる。このようにして選択波長に対して発振波長
が一致するように調整あるいは制御を施すことによっ
て、結果的にモードホップを抑止することができる。

【００１８】すなわち、波長可変光を光ファイバに集光
して出力する場合、回折格子の回折光の光軸の変位によ
り出力レベルの変動が生じる。しかし、請求項２に記載
の発明においては、分割型の受光素子などにより、半導
体レーザに帰還される光の光軸変位を検出し、これに基
づいて光帰還手段３のミラー３２を並進するなどして発
振波長と回折系の光軸変位を抑えることができ、モード
ホップがなく、出力レベルの変動のない光ファイバ出力
光が実現できる。

【００１９】また、請求項３においては、光出射面が低
反射である半導体レーザ１００と、該半導体レーザ１０
０の一方の光出射面１０１からの出射光を平行光に変換
する第一のレンズ２と、該レンズ２を経由した光を受け
て所望の波長を選択する波長選択手段３００と、該波長
選択手段３００から受けた光の一部を通過させるととも
に、他部を出力光として外部に取り出すための分波器４
と、該分波器４からの光を集光して前記半導体レーザの
他方の光出射面に入射する第二のレンズ２０とを備えた
外部共振器型の波長可変レーザ光源装置を提供する。

【発明の実施の形態】

【００２０】以下、請求項１に記載の発明について図１
を用いて実施の形態を説明する。半導体レーザ１と、光
帰還手段３を構成する回折格子３１およびミラー３２と
で外部共振器型のレーザ光源装置を構成する。半導体レ
ーザ１は、第一の光出射面１１がＡＲコート等がほどこ
され低反射となっている。一方、半導体レーザの第二の
光出射面１２は、反射を起こさせるように高反射となっ
ていて、外部共振器の一方の共振面を構成する。

【００２１】低反射の第一の光出射面１１から出射され
た発散性の光はレンズ２によって平行光に変換され、分
波器４を通過して、回折格子３１とミラー３２とからな
る光帰還手段３に入射される。この光帰還手段３は、前
述の半導体レーザ１の第二の光出射面１２とともに外部
共振器を構成しており、所望の波長を選択し、光を半導
体レーザ１に帰還させる。すなわち、回折格子３１で選
択された波長域の中で、ミラー３２と半導体レーザの第
二の光出射面１２との間の共振器で共振する波長でレー
ザ発振が生じる。

【００２２】光帰還手段３からの帰還光はレーザ発振を
起こさせるために、半導体レーザに入射されるが、光帰
還手段３と半導体レーザ１とで形成された帰還経路上に
配置されたビームスプリッタからなる分波器４によって
出力光として外部に出力される。すなわち、上述のよう
に半導体レーザ１から出射される光には必ずＡＳＥノイ
ズが含まれているという特性がある。従って、半導体レ
ーザ１から出射された光は、回折格子３１、ミラー３
２、再び回折格子３１を経由し、その光は波長選択され
た結果、一旦ＡＳＥノイズが除去されるが、光が再び第
一の光出射面１１から半導体レーザ１に戻って半導体レ
ーザ１の第二の光出射面１２から出射されるとその出力
光にはＡＳＥノイズが重畳してしまう。そこで、従来の
技術のように半導体レーザ１の第二の光出射面１２から
の光を出力光として使用するのではなく、光帰還手段３
からの光が半導体レーザ１に入射される前に光をビーム
スプリッタ等の分波器４で分岐して取り出すことでＡＳ
Ｅノイズが低減された光出力を得ることができる。な
お、所望の選択波長に設定できるように回折格子３１お
よびミラー３２の角度・位置を制御できる設定手段１３
を有しているのは従来技術のレーザ光源装置と同様であ
る。

【００２３】この分波器４から取り出された光の特性を
従来の外部共振器型のレーザ光源装置の出力光の特性図
である図９と比較する。図２は、本発明に係る出力光を
分解帯域幅1nmで観測したスペクトル特性図である。図
９ではＳＮＲが45dB程度であるのに比べ、図２ではSNR
が75ｄＢであり、ＡＳＥのノイズは大幅に減少している
ことが分かる。

【００２４】また、請求項１記載の発明では、半導体レ
ーザ１の第一の半導体レーザ１から光帰還手段３に向け
て出射された光は、途中、分波器４を経由して光帰還手
段３に入射される。半導体レーザ１と光帰還手段３とで
構成される外部共振器の内部の光に対して分波器４は損
失を与える。しかし、その損失はレーザ発振が十分可能
な程度にとどまっている。すなわち、分波器４は光帰還
手段からの光を半導体レーザ１に入射される前に外部に
出力光として取り出すものであるが、その外部へ出力さ
れる光の比率は、半導体レーザ１と光帰還手段３とで構
成される外部共振器がレーザ発振が可能な程度の光を半
導体レーザに供給できる程度であればよい。例えば、分
波器４による外部出力光：半導体レーザへの帰還光との
比が２：１程度までであればレーザ発振は可能である。
また、分波器により外部に取り出し得る出力光は、半導
体レーザ１の第二の光出射面１２、回折格子３１、ミラ
ー３２の反射率、回折効率、半導体レーザのゲイン、レ
ンズ２による損失の組み合わせに依拠する部分も大き
い。

【００２５】以下、請求項２に記載の発明について実施
の形態を図３を用いて説明する。請求項２に記載の発明
は、出力光を光帰還手段と半導体レーザ１とで形成され
た帰還経路上に設けられた分波器４により取り出す構成
を採用するとともに、半導体レーザ１の発振波長と、光
帰還手段で選択される選択波長とのずれにより生じるモ
ードホップを抑制するために、発振波長と選択波長との
差の情報を含んだ観測量として半導体レーザ１から出射
された光の光軸と光帰還手段から帰還される光の光軸と
の角度変化を採用し、この観測量に基づいて帰還する制
御量を決める閉ルーフ゜制御を採用した。図３では、図１に
示す構成と基本的に同一であり、相違する点のみを説明
する。図３においては角度検出手段５、および選択波長
可変手段６、共振器長可変手段７を含んだ制御手段８を
有している点に特徴がある。

【００２６】角度検出手段５は、第二の分波器５１と、
受光器５２ａ、５２ｂおよび演算器５３とからなる。第
二の分波器５１は帰還経路上の分波器４から取り出され
た出力光をさらに分波し、分波された光を出力光として
用い、第二の分波器５１を透過した光を受光器５２ａ、
５２ｂに入射する。従って、受光器５２ａ、５２ｂで受
けた光は光帰還手段から半導体レーザ１に向かう光の一
部である。受光器５２ａ、５２ｂは、光帰還手段から半
導体レーザ１に向かう光の光軸と、半導体レーザ１から
光帰還手段へ向かう光の光軸のなす角度が０°のとき、
第二の分波器５１によって分波された光束の半分づつを
受光するように配置する。演算器５３は、受光器５２
ａ、５２ｂの受光信号に基づいて、半導体レーザ１から
光帰還手段に向かう光の光軸と光帰還手段から半導体レ
ーザ１に戻る光の光軸とのなす角度に相当する量を検出
するものである。

【００２７】選択波長可変手段６は、回折格子３１また
はミラー３２を回転させて選択波長を可変する。

【００２８】共振器長可変手段７は、回折格子３１また
はミラー３２を並進させている。半導体レーザの駆動電
流を変化させる方法、外部共振器内に光路長を変化させ
るための透過性の媒質を挿入して、その厚みや屈折率を
変化させる方法をとってもよい。

【００２９】制御手段８は、選択波長可変手段６、共振
器長可変手段７を含んだものであり、制御を行う制御部
８０をも有し以下の制御を行う。第二の分波器５１で分
波されなかった一方の光を受けて、その光の光束のほぼ
左右半分づつの光量が受光器５２ａ、５２ｂによって受
光され電気信号に変換される。ここで得られた２つの信
号は演算器５３に入力され、その差が算出されて、半導
体レーザ１から光帰還手段に向かう光の光軸と、光帰還
手段から半導体レーザ１に向かう光の光軸とのなす角に
ほぼ比例した信号に変換される。この信号は発振波長と
選択波長の隔たりの大小関係を含めて示している。これ
を制御部８０によって選択波長可変手段６または共振器
長可変手段７に帰還することで制御ループが閉じ、発振
波長は選択波長に追随する。すなわち、光帰還手段３か
ら前記半導体レーザ１に帰還される光の光軸と前記半導
体レーザ１が出射した光の光軸とのなす角度が零になる
ように制御を行う。

【００３０】以下、図４を用いて請求項３に記載の発明
について実施の形態を説明する。請求項３に記載の発明
は半導体レーザの一方の出射面である第一の光出射面１
０１から出射された光は、第一の光出射面１０１に帰還
せず、他方の出射面である第二の光出射面１０２に帰還
し、レーザ発振を行う構成である。請求項１に示す図１
と共通の部分については説明を省略し、異なる構成要素
のみ説明する。半導体レーザ１００は請求項１および請
求項２に記載の発明と異なり、両出射面ともＡＲコート
等がほどこされ低反射となっている。これは一方の光出
射面１０１から出射された光が他方の光出射面１０２か
ら帰還する構成となっているからである。半導体レーザ
１００の一方の光出射面１０１から出射された光発散性
の光はレンズ２によって平行光に変換され、アイソレー
タ９を経由して、回折格子３１とコーナーミラー３０２
とからなる波長選択手段３００に入射される。アイソレ
ータ９は半導体レーザ１００の一方の光出射面１０１か
ら出射された光が波長選択手段３００によって反射した
光の一部が再び同一の光出射面１０１から半導体レーザ
に入射されることを防止ためである。波長選択手段３０
０に入射された光は、回折格子３１で回折され、コーナ
ーミラー３０２で反射され、再び回折格子３１で回折さ
れて所望の波長を選択する。ここでコーナーミラー３０
２を採用しているので、コーナーミラー３０２に入射さ
れた光は、入射された位置と異なった位置から回折格子
３１に向けて出射され、回折格子３１上においても、半
導体レーザ１００から光が入射された位置Ａと異なった
位置Ｂで光を回折する。図４では回折格子３１の同一刻
線上の異なった位置で回折する。回折格子３１から出射
された光は分波器４でその光の一部のみが出力光として
取り出され、他方の光は分波器４を通過する。通過した
光は再び反射手段であるコーナーミラー９０で反射さ
れ、レンズ２０を経由して集光され、半導体レーザ１０
０の他方の光出射面１０２から半導体レーザに入射さ
れ、レーザ共振を行う。この請求項３に示す発明では、
いわゆるリットマン配置のリングレーザ構成を採用し、
半導体レーザと波長選択手段３００との間に出力光を取
り出すための光分波器４を配置しないので、分波器４に
よる損失は一回だけ（すなわち、分波器４で出力される
場合だけ）であり、請求項１に記載の発明の構成に比べ
て損失を最小限にとどめることができるという利点があ
る。

【００３１】

【実施例】請求項１に記載の発明においては半導体レー
ザ１は、駆動するための電流源を有している。また、半
導体レーザ１の第一の光出射面１１はＡＲコートされ、
他方の光出射面１２は高反射となり、外部共振器型レー
ザ光源装置の共振器の一方の反射面を構成している。こ
こで、図５に示すように、他方の光出射面１２を高反射
とせず、半導体レーザの光出射面１２の外部にミラー１
４を設けて、外部共振器の一方の反射面を構成しても同
様であることは当然である。

【００３２】レンズ２は一般にコリメータレンズが用い
られる。平行光に変換するものであれば、凹面ミラー等
の他の種類のレンズであってもよい。

【００３３】光帰還手段３は回折格子３１とミラー３２
を有するものが一般的であるが、必ずしもこれに限ら
ず、回折格子のみを有し、半導体レーザからの出射光を
直接、半導体レーザに帰還させるいわゆるリトロー配置
の場合も含んでいる。この点は請求項２および請求項３
に記載の発明においても共通する。

【００３４】分波器４は、一般にはビームスプリッタが
用いられる。

【００３５】分波器４で分波された光は、光ファイバな
どにより外部に出力されるが、回折格子３１で波長選択
（波長分散）された光のうち特に所望の波長近傍の光の
みを取り出すための選択スリットを分波器４と光ファイ
バとの間に設けることができるのはいうまでもない。す
なわち、光ファイバ出力の場合には、分波器４で分波さ
れた平行光を光ファイバに集光するための結合レンズが
用いられる。この結合レンズで集光された光の中で、光
ファイバを伝播するのは光ファイバ端面のコア付近に集
光された光に限られる。従って、光ファイバのコアが波
長選択のためのスリットとして作用することになる。

【００３６】また、請求項１に記載の発明では光帰還手
段３として回折格子３１とミラー３２とを有しており、
その位置・角度を制御することで波長可変レーザとする
ことができるのは当然である。この点、請求項２および
請求項３に記載の発明においても共通する。

【００３７】請求項２に記載の発明においては、実施の
形態において図３を用いて説明した構成のほかに、図６
に示す構成も含まれる。図６では、光帰還手段と半導体
レーザ１とで成された帰還経路上に光出力を外部に取り
出すための分波器４とは別に第三の分波器４３を配設し
ている。これによっても同様に、半導体レーザ１の発振
波長と、光帰還手段で選択される選択波長とのずれによ
り生じるモードホップを抑制し、発振波長と選択波長と
の差の情報を含んだ観測量として半導体レーザから出射
された光の光軸と光帰還手段３から帰還される光の光軸
との角度変化を採用し、この観測量に基づいて帰還する
制御量を決める閉ルーフ゜制御を行うことができる。

【００３８】また、図６の構成では、第三の分波器４３
は、帰還経路上の出力光を外部に取り出すための分波器
４と光帰還手段との間に設けているが、帰還経路上の分
波器４と半導体レーザ１との間に設けても同様の効果が
得られることは当然である。

【００３９】さらに、図３の構成では、第二の分波器の
分波された側の光を外部への出力光としているが、第二
の分波器で分波された側の光をモードホップ抑止のため
のモニタ光として使用してもよいことは当然である。

【００４０】また、共振器長可変手段７は、実施の態様
では回折格子３１またはミラー３２を並進させている
が、半導体レーザの駆動電流を変化させる方法、外部共
振器内に光路長を変化させるための透過性の媒質を挿入
して、その厚みや屈折率を変化させる方法をとってもよ
い。

【００４１】請求項３に記載の発明では、コーナーミラ
ー３０２の制御は請求項１及び請求項２と全く同一であ
る。

【００４２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、出力光にＡ
ＳＥノイズ成分の少ない、スペクトル純度の高い外部共
振器型レーザ光源装置を実現できたので、光ファイバ増
幅器や波長分割多重通信用光部品の特性測定などの用途
において、信号雑音比が十分であり、例えば、光ファイ
バ増幅器の雑音指数測定を正確に行うことができるとい
う効果がある。

【００４３】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明の効果に加えて、半導体レーザ１の発振波長
と、光帰還手段で選択される選択波長とのずれにより生
じるモードホップを抑制できるともに、光ファイバ出力
の測定の場合に出力光量が安定したという効果がある。

【００４４】請求項３に記載の発明では、半導体レーザ
１と波長選択手段との間に分波器を設けない構成とした
ので、分波器による光の損失を最小限にとどめることが
できるという効果がある。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１に係る実施の態様を示す構成
図である。

【図２】本発明のレーザ光源装置の出力特性を示す図で
ある。

【図３】本発明の請求項２に係る実施の態様を示す構成
図である。

【図４】本発明の請求項３に係る実施の態様を示す構成
図である。

【図５】本発明の請求項１に係る実施例を示す構成図で
ある。

【図６】本発明の請求項２に係る実施例を示す構成図で
ある。

【図７】請求項２の発明について、発振波長と回折格子
による回折方向との関係を説明する図であり、（ａ）は
発振波長と選択波長が一致している場合、（ｂ）は発振
波長が選択波長より小さい場合、（ｃ）は発振波長が選
択波長より大きい場合を示す図である。

【図８】従来の外部共振器型のレーザ光源装置の構成図
である。

【図９】従来の外部共振器型のレーザ光源装置の出力特
性を示す図である。

【図１０】従来の外部共振器型のレーザ光源装置に波長
可変フィルタを設けた図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ １１ 第一の光出射面 １２ 第二の光出射面 ２ レンズ ３ 光帰還手段 ３１ 回折格子 ３２ ミラー ４ 分波器 ５ 角度検出手段 ５１ 第二の分波器 ５２ａ受光器 ５２ｂ受光器 ５３ 演算器 ６ 選択波長可変手段 ７ 共振器長可変手段 ８ 制御手段 ８０ 制御部 ９ アイソレータ １００ 半導体レーザ １０１ 第一の光出射面 １０２ 第二の光出射面 ３００ 波長選択手段 ３０２ コーナーミラー ９０ コーナーミラー ２０ レンズ １４ ミラー １５ 波長可変フィルタ １３ 設定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城野 順吉 東京都港区南麻布五丁目10番27号アンリツ 株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA63 AA66 AA83 AB25 AB27 AB29 BA02 BA09 EA03 EA04 EA29

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の光出射面が低反射である半導体レー
   ザ（１）と、該半導体レーザの低反射光出射面からの出
   射光を平行光に変換するレンズ（２）と、該レンズを経
   由した光を受けて所望の波長を選択し、前記レンズを経
   由して該半導体レーザに帰還させる光帰還手段（３）と
   を含む外部共振器型のレーザ光源装置において、前記光
   帰還手段と前記半導体レーザとで形成された帰還経路上
   に配設され、前記光帰還手段から受けた光の一部を前記
   半導体レーザに通過させるとともに、他部を出力光とし
   て外部に取り出すための分波器（４）とを備えたことを
   特徴とするレーザ光源装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のレーザ光源装置において、
   前記光帰還手段の選択する波長および前記帰還経路の共
   振器長の少なくとも一方が可変であり、前記光帰還手段
   からの光の一部を分岐して受光し、前記光帰還手段から
   前記半導体レーザに帰還される光の光軸と前記半導体レ
   ーザが出射した光の光軸とのなす角度を検出する角度検
   出手段（５）と、前記角度が零になるように前記光帰還
   手段の選択する波長および前記共振器長の少なくとも一
   方を変化させる制御手段（８）とを含むレーザ光源装
   置。
3. 【請求項３】光出射面が低反射である半導体レーザ（１
   ００）と、該半導体レーザの一方の光出射面からの出射
   光を平行光に変換する第一のレンズ（２）と、該レンズ
   を経由した光を受けて所望の波長を選択する波長選択手
   段（３００）と、該波長選択手段から受けた光の一部を
   通過させるとともに、他部を出力光として外部に取り出
   すための分波器（４）と、該分波器からの光を集光して
   前記半導体レーザの他方の光出射面に入射する第二のレ
   ンズ（２０）とを備えた外部共振器型のレーザ光源装
   置。