JP2003264335A - 外部共振器型波長可変パルス光源 - Google Patents

外部共振器型波長可変パルス光源

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高調波ＭＬ動作により発生するサブパルスを
除去した光クロックパルス列を発生できる外部共振器型
波長可変パルス光源を提供する。 【解決手段】 外部共振器型モード同期半導体レーザ装
置１００においては、半導体レーザ素子１０４のデバイ
ス長１０９から求められるモード同期周波数が、基本モ
ード同期周波数の整数倍となるように、外部共振器の共
振器長１０７及び前記半導体レーザ素子のデバイス長１
０９を設定するとともに、モード同期周波数とマイクロ
波の周波数が略同一となるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重方式及び
時間多重方式等の超高速光通信方式に使用される光信号
処理及び光計測に有用な波長可変性で超短光パルスを発
生する外部共振機型波長可変パルス光源に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近時、基幹系の光通信においては、１波
長当たりの伝送レートが４０Ｇｂｉｔ／秒を超える光伝
送システムの開発が活発化している。この場合、４０Ｇ
ｂｉｔ／秒の信号光を発生させるために、高安定な光ク
ロックパルスを直接生成する光源が求められる。特に、
光伝送システムの最適化を行う上で使用される光クロッ
クパルス光源は、波長及び伝送レート周波数が可変であ
り、かつ安定な動作が可能である必要がある。その要求
を満たす主要な光源として、外部共振器型モード同期半
導体レーザが挙げられる。
【０００３】図５は、従来の外部共振器型モード同期半
導体レーザの構成を示すブロック図である。図５に示す
ように、外部共振器型モード同期半導体レーザ４００に
おいては、半導体レーザ素子４０４と、この半導体レー
ザ素子４０４から出射される光をコリメートするための
レンズ４０５と、半導体レーザ素子４０４から出射され
る光を反射する反射鏡４０６により構成されたファブリ
・ペロー型のレーザ発振器が備えられている。この半導
体レーザ素子４０４は、先端側に利得領域４０１が、基
端側に可飽和吸収領域４０２が備えられており、また、
この利得領域４０１の端面、つまり、半導体レーザ素子
４０４の先端面に反射防止膜４０３が備えられている。
更に、この外部共振器型モード同期半導体レーザ４００
では、反射鏡４０６の位置を変えて、半導体レーザ素子
４０４の基端面と反射鏡４０６との間の距離である共振
器長４０７を可変にする駆動装置（図示せず）が設けら
れているとともに、反射鏡４０６とレンズ４０５との間
に光の波長を可変にする波長選択素子４０８が設けられ
ている。
【０００４】また、過飽和吸収領域４０２には、基準マ
イクロ波発信機４１２、バイアス源４１３、バイアステ
ィ４１５からなるマイクロ波発振回路４１１が接続され
ており、利得領域４０１には、電流源４１４が接続され
ている。
【０００５】以上の構成により、外部共振器型モード同
期半導体レーザ４００は、電流源４１４により半導体レ
ーザ素子４０４の利得領域４０１に電流を注入すること
により、半導体レーザ素子４０４にて発生した光は、共
振器長４０７間の光路４１０を往復し、その後、反射鏡
４０６を透過して、所定時間間隔の光クロックパルス列
４１６となる。この光クロックパルス列４１６の周波数
は、基本モード同期周波数（ｆＭＬ）と呼ばれ、共振器
長４０７（Ｌとする）によって、ｆＭＬ＝ｃ／２ｎＬ
（ｃ：光速、ｎ：外部共振器全体の有効屈折率）により
求められる。更に、マイクロ波発振回路４１１により、
基本モード同期周波数と同じ周波数のマイクロ波を可飽
和吸収領域４０２に注入することで、外部回路との電気
的同期が取れた基本モード同期周波数モード同期周波数
の繰り返しの光クロックパルス列４１６を得ることがで
きる（以下、基本ＭＬ（Ｍｏｄｅ−Ｌｏｃｋｅｄ：モー
ド同期）動作という）。
【０００６】しかしながら、上述の外部共振器型モード
同期半導体レーザ４００においては、共振器内部に半導
体レーザ素子４０４から出射される光をコリメートする
ためのレンズ４０５及び波長可変を可能にする波長選択
素子４０８が挿入されているために、レーザ発振器の共
振器長４０７を短くすることができず、基本モード同期
周波数は１０乃至２０ＧＨｚが限界であった。つまり、
４０ＧＨｚ又はそれ以上のレート周波数を、外部共振器
型モード同期半導体レーザ４００の基本モード同期動作
で得ることは困難であった。そこで、その共振器長４０
７で決まる基本モード同期周波数（ｆＭＬ）の整数倍
（Ｍ）のマイクロ波を重畳（高調波変調）することによ
り、ｆＭＬ×Ｍの繰り返し周波数の光パルス出力を得る
高調波モード同期動作の方法が提案されている（以下、
高調波ＭＬ（Ｍｏｄｅ−Ｌｏｃｋｅｄ：モード同期）動
作という）。これは、図５に示す外部共振器型モード同
期半導体レーザ４００の可飽和吸収領域４０２に外部か
ら基本モード同期周波数（ｆ ＭＬ）の整数倍（Ｍ）の周
波数のマイクロ波を注入することが特徴である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｍ×ｆＭＬの
周波数での高調波ＭＬ動作を確定するためには、一般的
に基本モード同期周波数での基本ＭＬ動作と比べ、電流
源４１４により利得領域に注入する電流を増加させ、レ
ーザ発振器内の利得を増加させる必要があり、それに伴
い、半導体レーザ素子４０４の先端面に高い品質の反射
防止膜４０３を形成しないと、Ｍ×ｆＭＬの周波数で発
生するメインパルスのほかに、半導体レーザ素子４１４
内を往復する時間の周期でサブパルスが発生してしまう
という問題があった。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、高調波ＭＬ動作により発生するサブパルスを
除去した光クロックパルス列を発生できる外部共振器型
波長可変パルス光源を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る外部共振器
型波長可変パルス光源は、共振器長がＬの外部共振器型
波長可変パルス光源において、利得領域と可飽和吸収領
域を有し、内部で発生する光が、その内部を往復する時
間の逆数の周波数であるＭＬ周波数ｆＤ＝ｃ／（２ｎＤ
ＬＤ）（ｃ：光速、ｎＤ：半導体レーザ素子の有効屈折
率、ＬＤ：基端面と先端面との距離であるデバイス長）
で発振し、前記利得領域の端面に反射防止膜を施すこと
で、それ自体では発振しない反射防止膜つき半導体レー
ザ素子と、前記半導体レーザ素子から出射される光をコ
リメートするレンズと、前記半導体レーザ素子から出射
される光を反射する反射鏡と、この反射鏡を移動させて
前記半導体レーザ素子の基端面と前記反射鏡との間の距
離である共振器長Ｌを可変にする駆動装置と、前記反射
鏡と前記レンズとの間に配置され前記半導体レーザ素子
から出射される光の波長を可変にする波長選択素子と、
前記共振器長Ｌより求められる基本モード同期周波数ｆ
ＭＬの整数倍の周波数のマイクロ波を前記半導体レーザ
素子に注入するマイクロ波発振回路と、を有し、前記Ｍ
Ｌ周波数ｆＤが、前記基本モード同期周波数ｆＭＬの整
数倍となるように前記共振器長Ｌ及び前記半導体レーザ
素子のデバイス長ＬＤを設定すると共に、前記半導体レ
ーザ素子のデバイス長ＬＤをＬＤ＝ｃ／（２ｎＤＭｆ
ＭＬ）（Ｍ：整数）に設定することを特徴とする。
【００１０】また、この外部共振器型波長可変パルス光
源において、例えば、前記半導体レーザ素子は、受動導
波路を有する。
【００１１】また、更に、この外部共振器型波長可変パ
ルス光源において、例えば、前記利得領域、可飽和吸収
領域及び受動導波路は、光が共振器内部を往復する際
に、前記利得領域及び可飽和吸収領域で夫々光が受ける
チャープ量が実質的に同一となるように配置される。
【００１２】また、この外部共振器型波長可変パルス光
源において、例えば、前記半導体レーザ素子は、この半
導体レーザ素子の内部屈折率を制御する光路可変機構を
有する。
【００１３】また、更に、前記光路可変機構は、例え
ば、前記半導体レーザ素子の光導波路に電流注入又はバ
イアス印加を行うことにより前記半導体レーザ素子の内
部屈折率を変化させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実
施例に係る外部共振器型モード同期半導体レーザの構成
を示すブロック図であり、図２は本発明の第１の実施例
に係る外部共振器型モード同期半導体レーザにより発生
するメインパルス及びサブパルスを示した図である。図
１に示すように、本実施例の外部共振器型モード同期半
導体レーザ１００においては、半導体レーザ素子１０４
と、この半導体レーザ素子１０４から出射される光をコ
リメートするためのレンズ１０５と、半導体レーザ素子
１０４から出射される光を反射する反射鏡１０６により
構成されたファブリ・ペロー型のレーザ発振器が備えら
れている。この半導体レーザ素子１０４は、先端側に利
得領域１０１を、基端側に可飽和吸収領域１０２を備え
ており、また、この利得領域１０１の端面、つまり、半
導体レーザ素子１０４の先端面に反射防止膜１０３が備
えられている。更に、この外部共振器型モード同期半導
体レーザでは、反射鏡１０６の位置を変えて、半導体レ
ーザ素子１０４の基端面と反射鏡１０６との間の距離で
ある共振器長１０７を可変にできる駆動装置（図示せ
ず）とともに、反射鏡１０６及びレンズ１０５との間に
光の波長を可変にする波長選択素子１０８が設けられて
いる。
【００１５】なお、半導体レーザ素子１０４の基端面と
先端面との距離であるデバイス長（ＬＤ）１０９は、Ｌ
Ｄ＝ｎＬ／（ｎＤＭ）（Ｌ：共振器長１０７、Ｍ：整
数、ｎ：外部共振器全体の有効屈折率、ｎＤ：半導体レ
ーザ素子の有効屈折率）となるように設定してあるとと
もに、ＬＤ＝ｃ／（２ｎＤＭｆＭＬ）（ｆＭＬ：基本モ
ード同期周波数）となるように設定してある。ここで、
基本モード同期周波数は、共振器長１０７（Ｌ）によっ
て、ｆＭＬ＝ｃ／２ｎＬにより求められる。
【００１６】また、過飽和吸収領域１０２には、基準マ
イクロ波発信機１１２、バイアス源１１３、バイアステ
ィ１１５からなるマイクロ波発振回路１１１が接続され
ており、利得領域２０１には、電流源１１４が接続され
ている。
【００１７】以上の構成により、外部共振器型モード同
期半導体レーザ１００は、電流源１１４により半導体レ
ーザ素子１０４の利得領域１０１に電流を注入すること
により、半導体レーザ素子１０４にて発生した光は、共
振器長１０７間の光路１１０を往復し、反射鏡１０６を
透過して、所定時間間隔の光クロックパルス列１１６と
なる。この光クロックパルス列１１６の周波数が基本モ
ード同期周波数である。更に、マイクロ波発振回路によ
り、基本モード同期周波数の整数倍の周波数のマイクロ
波を可飽和吸収領域１０２に注入することで、Ｍ×ｆ
ＭＬの繰り返し周波数の光パルス出力が得られる。
【００１８】この光パルス出力により、共振器内部に複
合共振器効果としてＭ×ｆＭＬの繰り返しで緩やかな変
調が生じる。この複合共振器効果が、共振器長１０７で
決まる基本モード同期周波数の周期の光パルスの発生条
件より、強くなるように利得電流及び可飽和吸収領域の
動作条件に設定すると、Ｍ×ｆＭＬの繰り返しで発生す
る光パルスが増強され、受動的に高調波動作が生じる。
このとき、半導体レーザ素子に施している反射防止膜の
残留反射により生じるサブパルスは、デバイス長１０９
（ＬＤ）がＬＤ＝ｎＬ／（ｎＤＭ）となるように設定さ
れているとともに、ＬＤ＝ｃ／（２ｎＤＭｆＭＬ）とな
るように設定されているので、高調波ＭＬ動作によりメ
インパルスとほぼ同時となり、サブパルスの存在はなく
なる。また、基準マイクロ波発振器１１２等の外部回路
からＭ×ｆＭＬのマイクロ波を重畳することで、高安定
な高調波モード同期動作が実現する。
【００１９】具体的に、１０ＧＨｚの外部共振器型モー
ド同期半導体レーザにおける４０ＧＨｚ高調波モード同
期の例を示す。使用する半導体レーザ素子は、屈折率が
３.６の場合、全デバイス長１０４０μｍで半導体レー
ザ素子のモード同期周波数が４０ＧＨｚになる。全デバ
イス長のへき開誤差によるモード同期周波数の誤差は、
通常のへき開誤差の精度である±１０μｍのへき開誤差
の場合、±０.５ＧＨｚの周波数ずれとなり、つまりメ
インパルスとサブパルスの時間シフトが０.２５ｐｓと
なる。メインパルスの時間幅が１ｐｓ以上の場合、メイ
ンパルスとサブパルスの時間シフトは、ほぼ同時である
ため、サブパルスそのものが存在しないようにできる。
【００２０】図２を参照して、サブパルス発生の抑制に
ついて詳しく説明する。外部共振器型モード同期半導体
レーザの基本モード同期周波数で光パルスを発生させる
と、基本モード同期周波数の時間間隔５０３でメインパ
ルス５０１が発生する。このとき、デバイスの施してい
る反射防止膜の残留反射の影響により、デバイス長で決
まる時間間隔５０４でサブパルス５０２も同時に発生す
る。この動作状態から、利得電流を増加させ、高調波モ
ード同期動作をかけると、選択的にサブパルスが発生す
る時間間隔のモード同期が生じる。さらに、外部からデ
バイス長で決まる時間間隔とほぼ同じ周波数のマイクロ
波５０５で変調することで、上記動作が安定化する。高
調波モード同期を発生させると、サブパルスとメインパ
ルスが同じ時間に発生する。そのため、見かけ上、サブ
パルスの存在がなくなる。
【００２１】次に、本発明に係る第２の実施例について
説明する。図３は本発明の第２の実施例に係る外部共振
器型モード同期半導体レーザを示すブロック図である。
なお、図３に示す構成要素のうち、図１に示す構成要素
と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説
明を省略する。本実施例の外部共振器型モード同期半導
体レーザ２００には、半導体レーザ素子２０４に、利得
領域１０１及び可飽和吸収領域１０２とともに、受動導
波路２１７が設けられている。この受動導波路２１７は
半導体レーザ素子２０４の先端側に設けられ、基端側に
設けられた可飽和吸収領域１０２と、この受動導波路２
１７の間に利得領域１０１が設けられている。
【００２２】次に、本発明の第２の実施例の動作につい
て図３を参照し説明する。外部共振器型モード同期半導
体レーザ２００は、第１の実施例と同様に、電流源１１
４により半導体レーザ素子２０４の利得領域１０１に電
流が注入されることにより、半導体レーザ素子２０４に
て発生した光が、共振器長１０７間の光路１１０を往復
し、反射鏡１０６を透過して、所定時間間隔の光クロッ
クパルス列２１６となる。ところで、モード同期半導体
レーザからの光パルスは、利得領域と可飽和吸収領域そ
れぞれで正反対のチャーピングを受ける。そのため、夫
々のチャーピングが同程度でないと光パルスはフーリエ
限界パルスにならずチャーピングが生じてしまう。これ
を防ぐために、利得領域１０１と可飽和吸収領域１０２
の夫々の長さの比を最適に合わせる必要があるが、本実
施例のように、半導体レーザ素子２０４の一部に、受動
導波路２１７を設けることにより、利得領域１０１を短
くし、最適な利得長に設定することにより、チャーピン
グのない光クロックパルス列２１６が得られる。
【００２３】具体例として、受動導波路２１７を、波長
が１５５０ｎｍ程度の光が吸収されないような組成を持
つ活性層により形成した外部共振器型モード同期半導体
レーザにおいて、４０ＧＨｚ高調波モード同期動作を可
能とするためには、利得長と過飽和吸収領域長を含めた
全デバイス長を１０４０μｍとする必要がある。但し、
経験上、可飽和吸収領域長が４０μｍの場合に、フーリ
エ限界パルスとなるのは利得長が５００μｍの場合であ
ることがわかっているので、利得長をそのまま１０００
μｍとしてしまうと、チャーピング量が増加してしま
う。このため、利得長を５００μｍとし、受動導波路の
領域の長さを５００μｍとすると、チャ−ピングは無く
なる。
【００２４】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。図４は、本発明の第３の実施例に係る外部共振器
型モード同期半導体レーザを示すブロック図である。な
お、図４に示す構成要素のうち、図１に示す構成要素と
同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明
を省略する。本実施例の外部共振器型モード同期半導体
レーザ３００においては、半導体レーザ素子３０４に、
利得領域１０１及び可飽和吸収領域１０２とともに、光
路長可変機構３１７が設けられている。この光路長可変
機構３１７は、半導体レーザ素子３０４の先端側に設け
られ、基端側に設けられた可飽和吸収領域１０２と、こ
の光路長可変機構３１７の間に利得領域１０１が設けら
れている。この光路長可変機構３１７は、利得領域１０
１とは活性層組成が異なる１５５０ｎｍ付近で吸収がな
い組成の活性層構造にするとともに、この領域に電流注
入又はバイアス印加を可能な制御部３１９を有してい
る。
【００２５】次に、本発明の第３の実施例の動作につい
て説明する。外部共振器型モード同期半導体レーザ３０
０は、第１の実施例と同様に、電流源１１４により半導
体レーザ素子３０４の利得領域３０１に電流が注入され
ることにより、半導体レーザ素子３０４にて発生した光
が、共振器長３０７間の光路３１０を往復し、反射鏡１
０６を透過して、所定時間間隔の光クロックパルス列３
１６となる。このとき、光路長可変機構３１７の制御部
３１９により、半導体デバイスの内部屈折率の変化をさ
せ、デバイスの残留反射による複合共振効果による共振
周波数を精密に外部変調に合わせることにより、半導体
レーザ素子に施している反射防止膜の残留反射により生
じるサブパルスは、上述の第２の実施例と同様に、高調
波ＭＬ動作によりメインパルスとほぼ同時となり、サブ
パルスの存在がなくなる。
【００２６】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明の外部共
振器型モード同期半導体レーザによれば、波長可変であ
る１０乃至２０ＧＨｚ以上の光パルスを発生することが
でき、また、デバイスの複合共振器効果を効果的に利用
することにより，半導体レーザ素子に形成している反射
防止膜の残留反射により生じるサブパルスがなくなるの
で、半導体レーザ素子の先端面に設ける反射防止膜を高
品質なＡＲ（Ａｎｔｉ-Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：反射防
止）コート技術を必要とすることがなく、形成すること
ができ、歩留まりの良いデバイス製作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る外部共振器型モー
ド同期半導体レーザを示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る外部共振器型モー
ド同期半導体レーザにより発生するメインパルス及びサ
ブパルスを示した図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る外部共振器型モー
ド同期半導体レーザを示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係る外部共振器型モー
ド同期半導体レーザを示すブロック図である。
【図５】従来の外部共振器型モード同期半導体レーザを
示すブロック図である。
【符号の説明】
１００、２００、３００、４００；外部共振器型モード
同期半導体レーザ １０１、４０１；利得領域 １０２、４０２；可飽和吸収領域 １０３、４０３；反射防止膜 １０４、２０４、３０４、４０４；半導体レーザ素子 １０５、４０５；レンズ １０６、４０６；反射鏡 １０７、４０７；共振器長 １０８、４０８；波長選択素子 １０９；デバイス長 １１０、４１０；光路 １１１、４１１；マイクロ波発振回路 １１２、４１２；基準マイクロ波発振器 １１３、４１３；バイアス源 １１４、４１４；電流源 １１５、４１５；バイアスティ １１６、２１６、３１６、４１６；光クロックパルス列 ２１７；受動導波路 ３１７；光路長可変機構 ３１９；光路長可変機構の制御部 ５０１；基本モード同期動作時のメインパルス ５０２；基本モード同期動作時のサブパルス ５０３；基本モード同期動作時のメインパルスのパルス
間の時間間隔 ５０４；基本モード同期動作時のサブパルスのパルス間
の時間間隔 ５０５；基準マイクロ波発振器から印加する高調波マイ
クロ波 ５０６；高調波モード同期動作時のメインパルス

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 共振器長がＬの外部共振器型波長可変パ
    ルス光源において、利得領域と可飽和吸収領域を有し、
    内部で発生する光が、その内部を往復する時間の逆数の
    周波数であるＭＬ周波数ｆＤ＝ｃ／（２ｎＤＬＤ）
    （ｃ：光速、ｎＤ：半導体レーザ素子の有効屈折率、Ｌ
    Ｄ：基端面と先端面との距離であるデバイス長）で発振
    し、前記利得領域の端面に反射防止膜を施すことで、そ
    れ自体では発振しない反射防止膜つき半導体レーザ素子
    と、前記半導体レーザ素子から出射される光をコリメー
    トするレンズと、前記半導体レーザ素子から出射される
    光を反射する反射鏡と、この反射鏡を移動させて前記半
    導体レーザ素子の基端面と前記反射鏡との間の距離であ
    る共振器長Ｌを可変にする駆動装置と、前記反射鏡と前
    記レンズとの間に配置され前記半導体レーザ素子から出
    射される光の波長を可変にする波長選択素子と、前記共
    振器長Ｌより求められる基本モード同期周波数ｆＭＬの
    整数倍の周波数のマイクロ波を前記半導体レーザ素子に
    注入するマイクロ波発振回路と、を有し、前記ＭＬ周波
    数ｆＤが、前記基本モード同期周波数ｆ ＭＬの整数倍と
    なるように前記共振器長Ｌ及び前記半導体レーザ素子の
    デバイス長ＬＤを設定すると共に、前記半導体レーザ素
    子のデバイス長ＬＤをＬＤ＝ｃ／（２ｎＤＭｆＭＬ）
    （Ｍ：整数）に設定することを特徴とする外部共振機型
    波長可変パルス光源。
  2. 【請求項２】 前記半導体レーザ素子は、受動導波路を
    有することを特徴とする請求項１に記載の外部共振機型
    波長可変パルス光源。
  3. 【請求項３】 前記利得領域、可飽和吸収領域及び受動
    導波路は、光が共振器内部を周回する際に、前記利得領
    域及び可飽和吸収領域で夫々光が受けるチャープ量が実
    質的に同一となるように配置されたことを特徴とする請
    求項２に記載の外部共振機型波長可変パルス光源。
  4. 【請求項４】 前記半導体レーザ素子は、この半導体レ
    ーザ素子の内部屈折率を制御する光路可変機構を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の外部共振機型波長可
    変パルス光源。
  5. 【請求項５】 前記光路可変機構は、前記半導体レーザ
    素子の光導波路に電流注入又はバイアス印加を行うこと
    により前記半導体レーザ素子の内部屈折率を変化させる
    ことを特徴とする請求項４に記載の外部共振機型波長可
    変パルス光源。
  6. 【請求項６】 前記外部共振機型波長可変パルス光源
    は、外部共振器型モード同期半導体レーザであることを
    特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の外部
    共振機型波長可変パルス光源。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006339237A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Tohoku Techno Arch Co Ltd 多波長の同期パルス光源
WO2007069734A1 (ja) * 2005-12-15 2007-06-21 Nec Corporation 外部共振器型波長可変レーザ
JP2007242794A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Oki Electric Ind Co Ltd 受動モード同期半導体レーザ装置及び光クロック信号抽出装置
JP2008134094A (ja) * 2006-11-27 2008-06-12 Hamamatsu Photonics Kk テラヘルツ電磁波発生装置およびテラヘルツ電磁波検出装置
WO2008152893A1 (ja) * 2007-06-13 2008-12-18 Nec Corporation 外部共振器型波長可変レーザ装置
WO2009060802A1 (ja) * 2007-11-08 2009-05-14 Nichia Corporation 半導体レーザ素子
JP2010040836A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Nichia Corp 半導体レーザ素子
JP4612737B2 (ja) * 2008-06-19 2011-01-12 公立大学法人高知工科大学 レーザパルス発生装置およびその方法
CN102684067A (zh) * 2011-03-17 2012-09-19 索尼公司 激光二极管元件组件及其驱动方法
CN115528535A (zh) * 2021-06-24 2022-12-27 中国科学院西安光学精密机械研究所 外腔半导体锁模激光器及其调节方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9479280B2 (en) * 2011-07-14 2016-10-25 Applied Optoelectronics, Inc. Extended cavity fabry-perot laser assembly capable of high speed optical modulation with narrow mode spacing and WDM optical system including same
US9160455B2 (en) 2011-07-14 2015-10-13 Applied Optoelectronics, Inc. External cavity laser array system and WDM optical system including same
WO2022118647A1 (ja) * 2020-12-04 2022-06-09 パナソニックホールディングス株式会社 光周波数コム装置および計測装置
CN113948964A (zh) * 2021-10-14 2022-01-18 苏州零维量点光电科技有限公司 一种有源半导体光频梳激光器及光发射芯片

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60110187A (ja) * 1983-11-18 1985-06-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光帰還型半導体レ−ザ装置
JPH0632332B2 (ja) * 1984-08-24 1994-04-27 日本電気株式会社 半導体レ−ザ装置
JP2670046B2 (ja) * 1987-04-15 1997-10-29 株式会社日立製作所 光電子装置
FR2636177B1 (fr) * 1988-09-08 1990-11-16 Comp Generale Electricite Source laser a semi-conducteur modulee a frequence elevee
JPH0777279B2 (ja) * 1990-07-27 1995-08-16 パイオニア株式会社 光パルス発生装置
JP2579394B2 (ja) * 1991-09-13 1997-02-05 日本電信電話株式会社 波長多重型モード同期レーザ装置
JP3176682B2 (ja) * 1992-02-10 2001-06-18 浜松ホトニクス株式会社 波長可変レーザー装置
JPH0661564A (ja) * 1992-08-10 1994-03-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 短パルス光源及び短パルス光発生方法
JP2555951B2 (ja) * 1993-10-12 1996-11-20 日本電気株式会社 半導体レーザ
JP2526806B2 (ja) * 1994-04-26 1996-08-21 日本電気株式会社 半導体レ―ザおよびその動作方法
US6192058B1 (en) * 1998-09-18 2001-02-20 Sarnoff Corporation Multiwavelength actively mode-locked external cavity semiconductor laser
JP2000228559A (ja) * 1999-02-05 2000-08-15 Sony Corp 光学装置
JP2000332346A (ja) * 1999-05-21 2000-11-30 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体レーザーおよび光波長変換モジュール
US6853654B2 (en) * 1999-07-27 2005-02-08 Intel Corporation Tunable external cavity laser
EP1130718A3 (en) * 2000-01-20 2003-07-02 Cyoptics (Israel) Ltd. Tunable frequency stabilized fiber grating laser
JP3591447B2 (ja) * 2000-10-20 2004-11-17 日本電気株式会社 電界吸収型光変調器付き半導体レーザ及びその駆動回路並びに半導体レーザ装置

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006339237A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Tohoku Techno Arch Co Ltd 多波長の同期パルス光源
WO2007069734A1 (ja) * 2005-12-15 2007-06-21 Nec Corporation 外部共振器型波長可変レーザ
JP2007242794A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Oki Electric Ind Co Ltd 受動モード同期半導体レーザ装置及び光クロック信号抽出装置
JP2008134094A (ja) * 2006-11-27 2008-06-12 Hamamatsu Photonics Kk テラヘルツ電磁波発生装置およびテラヘルツ電磁波検出装置
WO2008152893A1 (ja) * 2007-06-13 2008-12-18 Nec Corporation 外部共振器型波長可変レーザ装置
US8189631B2 (en) 2007-06-13 2012-05-29 Nec Corporation External resonator-type wavelength tunable laser device
WO2009060802A1 (ja) * 2007-11-08 2009-05-14 Nichia Corporation 半導体レーザ素子
US8548023B2 (en) 2007-11-08 2013-10-01 Nichia Corporation Semiconductor laser element
US8073018B2 (en) 2008-06-19 2011-12-06 Kochi University Of Technology Laser pulse generating apparatus and method
JPWO2009153875A1 (ja) * 2008-06-19 2011-11-24 公立大学法人高知工科大学 レーザパルス発生装置およびその方法
JP4612737B2 (ja) * 2008-06-19 2011-01-12 公立大学法人高知工科大学 レーザパルス発生装置およびその方法
JP2010040836A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Nichia Corp 半導体レーザ素子
CN102684067A (zh) * 2011-03-17 2012-09-19 索尼公司 激光二极管元件组件及其驱动方法
CN115528535A (zh) * 2021-06-24 2022-12-27 中国科学院西安光学精密机械研究所 外腔半导体锁模激光器及其调节方法
CN115528535B (zh) * 2021-06-24 2025-06-13 中国科学院西安光学精密机械研究所 外腔半导体锁模激光器及其调节方法

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