JPH01102978A - 可変波長光源 - Google Patents
可変波長光源Info
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- JPH01102978A JPH01102978A JP26102387A JP26102387A JPH01102978A JP H01102978 A JPH01102978 A JP H01102978A JP 26102387 A JP26102387 A JP 26102387A JP 26102387 A JP26102387 A JP 26102387A JP H01102978 A JPH01102978 A JP H01102978A
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- Japan
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- light source
- output
- wavelength
- frequency
- wavelength light
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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
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
- H01S5/0622—Controlling the frequency of the radiation
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- 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、光スペクトル・アナライザ等に用いられて精
密な波長測定を可能にする可変波長光源の改良に関する
。
密な波長測定を可能にする可変波長光源の改良に関する
。
（従来の技術）
従来、光スペクトル・アナライザや分光器などを用いて
波長特性や分光特性を測定する゛場合、精度を上げるに
は波長の基準となる光源が必要であった。
波長特性や分光特性を測定する゛場合、精度を上げるに
は波長の基準となる光源が必要であった。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、基準波長光源の波長から離れた帯域を測
定する場合に誤差が大きくなるという欠点があった。
定する場合に誤差が大きくなるという欠点があった。
また、基準波長光源として可変波長光源を使用すれば、
波長範囲は広くとれるが、可変波長光源の入力と発振波
長を精度よく対応づけをするのは容易でない。
波長範囲は広くとれるが、可変波長光源の入力と発振波
長を精度よく対応づけをするのは容易でない。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたち
ので、広い帯域にわたって高精度な波長測定を可能とす
る可変波長光源を実現することを目的とする。
ので、広い帯域にわたって高精度な波長測定を可能とす
る可変波長光源を実現することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明は入力信号に対応して出力光の波長が変化する可
変波長光源に係るもので、その特徴とするところは基準
波長光源と、この基準波長光源の出力光を位相変調して
サブキャリア光を発生させる位相変調器と、レーザ光源
と、このレーザ光源の出力光の一部と前記位相変１１ｆ
ｌの出力光とを合波する光学手段と、この光学手段から
の合波された光を受光してそのビート周波数の電気信号
を発生する受光素子と、この受光素子からのビート周波
数が一定となるように前記レーザ光源の出力周波数をｌ
１１１御する制御手段とを備え、位相変調器の変調周波
数に対応してレーザ光源の出力波長を可変とした点にあ
る。
変波長光源に係るもので、その特徴とするところは基準
波長光源と、この基準波長光源の出力光を位相変調して
サブキャリア光を発生させる位相変調器と、レーザ光源
と、このレーザ光源の出力光の一部と前記位相変１１ｆ
ｌの出力光とを合波する光学手段と、この光学手段から
の合波された光を受光してそのビート周波数の電気信号
を発生する受光素子と、この受光素子からのビート周波
数が一定となるように前記レーザ光源の出力周波数をｌ
１１１御する制御手段とを備え、位相変調器の変調周波
数に対応してレーザ光源の出力波長を可変とした点にあ
る。
（作用）
位相変調器が発生するサブキャリア光の一つにレーザ光
源の波長を制御し、位相変Ｗ４器の変調周波数を変化さ
せれば、サブキャリア光の波長が変化するので、レーザ
光源の波長も変化する。
源の波長を制御し、位相変Ｗ４器の変調周波数を変化さ
せれば、サブキャリア光の波長が変化するので、レーザ
光源の波長も変化する。
（実施例）
以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
第１図は本発明に係る可変波長光源の一実施例を示す構
成ブロック図である。図において、光路を帯状の信号線
で表し、電気信号と区別している。
成ブロック図である。図において、光路を帯状の信号線
で表し、電気信号と区別している。
１は例えばＣ５やＲｂ等の原子吸収線に半導体レーザの
波長を制御したもの等を用いた波長の非常に安定な基準
波長光源、２はこの基準波長光源１の出力光を入射して
位相変調する位相変調器、３は入力周波数信号が印加さ
れる入力端子、４はこの入力端子３からの入力電気信号
を増幅しその出力で前記位相変調器２を周波数変調する
増幅器、５は前記位相変調器２の出力光を入射するビー
ムスプリッタ、６はこのビームスプリッタ５の出力光を
入射する受光素子、７はこの受光素子６の電気出力を入
力する制御回路、８はレーザ光源を構成しこの制御回［
Ｉ７の出力を入力する半導体レーザ、９はこの半導体レ
ーザ８の出力光を入射するビームスプリッタ、１０．１
１はこのビームスプリッタ９の反射光を反射して前記ビ
ームスプリッタ５に入射させるミラーである。ビームス
プリッタ５，９およびミラー１０，１１はレーザ光ＩＩ
８の出力光の一部と位相変１１１１２の出力光とを合波
する光学手段を構成する。位相変ＩＩ器２はバルク型、
導波路型管種々のものを用いることができるが、低パワ
ーで多数のサブキャリアが発生するという点で導波ｒＢ
ｇ！が優れている。半導体レーザ８としてはできるだけ
スペクトル幅が狭くて、モードホッピングの少ない半導
体レーザ、例えばＤＦＢレーザ等を用いる。
波長を制御したもの等を用いた波長の非常に安定な基準
波長光源、２はこの基準波長光源１の出力光を入射して
位相変調する位相変調器、３は入力周波数信号が印加さ
れる入力端子、４はこの入力端子３からの入力電気信号
を増幅しその出力で前記位相変調器２を周波数変調する
増幅器、５は前記位相変調器２の出力光を入射するビー
ムスプリッタ、６はこのビームスプリッタ５の出力光を
入射する受光素子、７はこの受光素子６の電気出力を入
力する制御回路、８はレーザ光源を構成しこの制御回［
Ｉ７の出力を入力する半導体レーザ、９はこの半導体レ
ーザ８の出力光を入射するビームスプリッタ、１０．１
１はこのビームスプリッタ９の反射光を反射して前記ビ
ームスプリッタ５に入射させるミラーである。ビームス
プリッタ５，９およびミラー１０，１１はレーザ光ＩＩ
８の出力光の一部と位相変１１１１２の出力光とを合波
する光学手段を構成する。位相変ＩＩ器２はバルク型、
導波路型管種々のものを用いることができるが、低パワ
ーで多数のサブキャリアが発生するという点で導波ｒＢ
ｇ！が優れている。半導体レーザ８としてはできるだけ
スペクトル幅が狭くて、モードホッピングの少ない半導
体レーザ、例えばＤＦＢレーザ等を用いる。
第２図は基準波長光１［１の具体的構成例を示す構成ブ
ロック図である。図において、１１は半導体レーザ、１
２はこの半導体レーザ１１の出力光が入射するビームス
プリッタ、１３はこのビームスプリッタ１２の反射光を
入射する標準物質が封入された吸収セル、１４はこの吸
収セル１３の出力光が入射する受光素子、１５はこの受
光素子１４の電気出力を入力しこれに対応する出力で前
記半導体レーザ１１の電流をＩｌｌ ｗするロックイン
アンプ、１６は前記半導体レーザ１１の電流を周波数変
調するとともに前記ロックインアンプ１５の位相検波周
波数を供給する発振器である。ビームスプリッタ１２の
透過光がこの基準波長光源の出力光となる。標準物質と
してはＣｓ ＊ Ｒｂ 、ＮＨ３、Ｈ２Ｏなど任意の物
質を用いることができる。
ロック図である。図において、１１は半導体レーザ、１
２はこの半導体レーザ１１の出力光が入射するビームス
プリッタ、１３はこのビームスプリッタ１２の反射光を
入射する標準物質が封入された吸収セル、１４はこの吸
収セル１３の出力光が入射する受光素子、１５はこの受
光素子１４の電気出力を入力しこれに対応する出力で前
記半導体レーザ１１の電流をＩｌｌ ｗするロックイン
アンプ、１６は前記半導体レーザ１１の電流を周波数変
調するとともに前記ロックインアンプ１５の位相検波周
波数を供給する発振器である。ビームスプリッタ１２の
透過光がこの基準波長光源の出力光となる。標準物質と
してはＣｓ ＊ Ｒｂ 、ＮＨ３、Ｈ２Ｏなど任意の物
質を用いることができる。
半導体レーザ１１の出力光はビームスプリッタ１２で反
射されて吸収セル１３に入射し、吸収セル内１３の標準
物質による吸収を受ける。吸収者を受光素子１４で検出
し、ロックインアンプ１５を介して半導体レーｆ１１の
ｆｆ１１％ｔに帰還する。半導体レーザ１１の出力波長
は標準物質の吸収スペクトル線にロックされるので、高
安定、高精度の基準波長光源を実現できる。
射されて吸収セル１３に入射し、吸収セル内１３の標準
物質による吸収を受ける。吸収者を受光素子１４で検出
し、ロックインアンプ１５を介して半導体レーｆ１１の
ｆｆ１１％ｔに帰還する。半導体レーザ１１の出力波長
は標準物質の吸収スペクトル線にロックされるので、高
安定、高精度の基準波長光源を実現できる。
第３図は制御回路７の具体例を示す構成ブロック図であ
る。７１は受光素子６からの電気出力を入力する比較器
、７２は設定用の周波数を発生する発振器、７３は前記
比較器７１の出力と前記発振器７２の出力とを入力する
位相比較器、７４はこの位相比較器７３の出力を入力す
るサーボアンプである。受光素子６の出力周波数は発振
器７２の発振周波数と位相比較器で比較され、その周波
数の差を無くすようにサーボアンプ７４が半導体レーザ
８の出力周波数を制御する。
る。７１は受光素子６からの電気出力を入力する比較器
、７２は設定用の周波数を発生する発振器、７３は前記
比較器７１の出力と前記発振器７２の出力とを入力する
位相比較器、７４はこの位相比較器７３の出力を入力す
るサーボアンプである。受光素子６の出力周波数は発振
器７２の発振周波数と位相比較器で比較され、その周波
数の差を無くすようにサーボアンプ７４が半導体レーザ
８の出力周波数を制御する。
上記のような構成の可変波長光源の動作を次に説明する
。基準波長光源１から出力された周波数ｆ、の光は位相
変調器２においてその変調周波数ｆ１で位相変調され、
第４図に示すような多数のりプキャリア（副搬送波）を
発生する。半導体レーザ８の出力光の一部はビームスプ
リッタ９で反射され、ミラー１０．１１を介してビーム
スプリッタ５において位相変調器２の出力光と合波され
、受光素子６でそのビート周波数の電気信号を発生する
。制御回路７は前述のように、この受光素子６からの信
号周波数が一定となるように半導体し゛ −ザ８を制
御する。この結果半導体レーザ８からビームスプリッタ
９を通過して出力される光の周波数は位相変調器２の特
定の波長の出力光と一定の周波数差をもったものとなる
。位相変調器２からの出力光に含まれるＮ番目のサブキ
ャリアに半導体レーザ８の周波数ｆｏをロックすると、
ｆ ｏ＝ ｆ Ｒ＋ Ｎ−ｆ ｚ ・・
・（１）となるので、入力周波数ｆ、に応じて出ノ〕周
波数ｆｏを可変できる。
。基準波長光源１から出力された周波数ｆ、の光は位相
変調器２においてその変調周波数ｆ１で位相変調され、
第４図に示すような多数のりプキャリア（副搬送波）を
発生する。半導体レーザ８の出力光の一部はビームスプ
リッタ９で反射され、ミラー１０．１１を介してビーム
スプリッタ５において位相変調器２の出力光と合波され
、受光素子６でそのビート周波数の電気信号を発生する
。制御回路７は前述のように、この受光素子６からの信
号周波数が一定となるように半導体し゛ −ザ８を制
御する。この結果半導体レーザ８からビームスプリッタ
９を通過して出力される光の周波数は位相変調器２の特
定の波長の出力光と一定の周波数差をもったものとなる
。位相変調器２からの出力光に含まれるＮ番目のサブキ
ャリアに半導体レーザ８の周波数ｆｏをロックすると、
ｆ ｏ＝ ｆ Ｒ＋ Ｎ−ｆ ｚ ・・
・（１）となるので、入力周波数ｆ、に応じて出ノ〕周
波数ｆｏを可変できる。
このような構成の可変波長光源によれば、基準波長光源
の安定度と位相変調器の入力周波数の安定度とで出力周
波数の安定度が決まるので、安定度が優れている。
の安定度と位相変調器の入力周波数の安定度とで出力周
波数の安定度が決まるので、安定度が優れている。
また基準波長光源の周波数に位相変調器の入力周波数の
整数倍を加算したちのくと一定の周波数差にあるもの）
が出力周波数となるので、出力周波数が高精度である。
整数倍を加算したちのくと一定の周波数差にあるもの）
が出力周波数となるので、出力周波数が高精度である。
なお上記の実施例において、増幅器４の代りにＶＣＯ（
Ｖｏｌｔａｇｅ ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＱＳＣｉ Ｉ
＋ａｔｏｒ：電圧制御発１１ｉｉ 器）またはシンセ
サイザを使用することにより、入力信号として周波数で
なく、電圧を用いることもできる。
Ｖｏｌｔａｇｅ ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＱＳＣｉ Ｉ
＋ａｔｏｒ：電圧制御発１１ｉｉ 器）またはシンセ
サイザを使用することにより、入力信号として周波数で
なく、電圧を用いることもできる。
この場合には位相変１３８２の入力周波数ｆ、が入力電
圧Ｖ ｔｎによりｆｔ−Ｇ・Ｖ ｔｎと変るとすると、
ｆ ６ ＝ ｆ Ｒ＋ Ｎ−Ｇ−Ｖ Ｌｎ ”
” （２）となり、入力電圧に応じて出力周波数を可変
にできる。
圧Ｖ ｔｎによりｆｔ−Ｇ・Ｖ ｔｎと変るとすると、
ｆ ６ ＝ ｆ Ｒ＋ Ｎ−Ｇ−Ｖ Ｌｎ ”
” （２）となり、入力電圧に応じて出力周波数を可変
にできる。
第５図は本発明の変形例を示す構成ブロック図である。
制御手段としてロックインアンプ７５を使用し、第２の
発振器２１により周波数ｆｐの別の周波数変調を位相変
調器２に加えるとともに、ロックインアンプ７５の位相
検波周波数として用いれば、オフセット周波数なしに半
導体レーザ８の出力周波数をサブキャリアの中心周波数
に制御できる。なおこの場合の周波数変調は基準波・反
光源１において行うこともできる。
発振器２１により周波数ｆｐの別の周波数変調を位相変
調器２に加えるとともに、ロックインアンプ７５の位相
検波周波数として用いれば、オフセット周波数なしに半
導体レーザ８の出力周波数をサブキャリアの中心周波数
に制御できる。なおこの場合の周波数変調は基準波・反
光源１において行うこともできる。
なお上記の各実施例において、光学手段としてビームス
プリッタやミラーの代りに光フアイバカプラや光ファイ
バを用いて小形化することもできる。
プリッタやミラーの代りに光フアイバカプラや光ファイ
バを用いて小形化することもできる。
また基準波長光源１の１実施例として示した第２図の方
式は線形吸収法とよばれ、ドツプラシフトにより吸収ス
ペクトルが比較的太くなるが、飽和吸収法（堀、門出、
北野、藪崎、小川：飽和吸収分光を用いた半導体レーザ
の周波数安定化、信学技報 ０ＱＥ８２−１１６）によ
りドツプラシフトで隠れている超微細構造の吸収線を検
出して、これに半導体レーザ１１の発振波長をロックす
ればさらに高安定とすることができる。
式は線形吸収法とよばれ、ドツプラシフトにより吸収ス
ペクトルが比較的太くなるが、飽和吸収法（堀、門出、
北野、藪崎、小川：飽和吸収分光を用いた半導体レーザ
の周波数安定化、信学技報 ０ＱＥ８２−１１６）によ
りドツプラシフトで隠れている超微細構造の吸収線を検
出して、これに半導体レーザ１１の発振波長をロックす
ればさらに高安定とすることができる。
（発明の効果）
以上述べたように本発明によれば、広い帯域にわたって
高精度な波長測定を可能とする可変波長光源を簡単な構
成で実現することができる。
高精度な波長測定を可能とする可変波長光源を簡単な構
成で実現することができる。
第１図は本発明に係る可変波長光源の１実施例を示す構
成ブロック図、第２図は第１図装置の基準波長光源１の
詳細を示す構成ブロック図、第３図は第１図装置の制御
回路７の詳細を示す構成ブロック図、第４図は位相変調
器２出力の周波数スペクトルを示す図、第５図は第１図
装置の変形例を示す構成ブロック図である。 １・・・媒準波長光源、２・・・位相変調器、５．９゜
１０．１１・・・光学手段、６・・・受光素子、７，７
５・・・１１御手段、８・・・レーザ光源、ｆｌＮ・・
・変調周波数。 第２図 第３ｉ２ｉ 第 ４図 ｆ
成ブロック図、第２図は第１図装置の基準波長光源１の
詳細を示す構成ブロック図、第３図は第１図装置の制御
回路７の詳細を示す構成ブロック図、第４図は位相変調
器２出力の周波数スペクトルを示す図、第５図は第１図
装置の変形例を示す構成ブロック図である。 １・・・媒準波長光源、２・・・位相変調器、５．９゜
１０．１１・・・光学手段、６・・・受光素子、７，７
５・・・１１御手段、８・・・レーザ光源、ｆｌＮ・・
・変調周波数。 第２図 第３ｉ２ｉ 第 ４図 ｆ
Claims (3)
- （１）入力信号に対応して出力光の波長が変化する可変
波長光源において、基準波長光源と、この基準波長光源
の出力光を位相変調してサブキャリア光を発生させる位
相変調器と、レーザ光源と、このレーザ光源の出力光の
一部と前記位相変調器の出力光とを合波する光学手段と
、この光学手段からの合波された光を受光してそのビー
ト周波数の電気信号を発生する受光素子と、この受光素
子からのビート周波数が一定となるように前記レーザ光
源の出力周波数を制御する制御手段とを備え、位相変調
器の変調周波数に対応してレーザ光源の出力波長を可変
としたことを特徴とする可変波長光源。 - （２）基準波長光源としてＣｓまたはＲｂの原子吸収線
に波長を制御した半導体レーザを用いた特許請求の範囲
第１項記載の可変波長光源。 - （３）レーザ光源として半導体レーザを用い、その電流
または温度を操作して出力周波数を制御することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の可変波長光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26102387A JPH088392B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 可変波長光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26102387A JPH088392B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 可変波長光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01102978A true JPH01102978A (ja) | 1989-04-20 |
| JPH088392B2 JPH088392B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=17355972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26102387A Expired - Lifetime JPH088392B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 可変波長光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088392B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0334484A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-14 | Hamamatsu Photonics Kk | 安定化光源 |
| JPH03135086A (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-10 | Yokogawa Electric Corp | 可変周波数光源 |
-
1987
- 1987-10-16 JP JP26102387A patent/JPH088392B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0334484A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-14 | Hamamatsu Photonics Kk | 安定化光源 |
| JPH03135086A (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-10 | Yokogawa Electric Corp | 可変周波数光源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH088392B2 (ja) | 1996-01-29 |
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