JPH01207984A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
- Publication number
- JPH01207984A JPH01207984A JP63033101A JP3310188A JPH01207984A JP H01207984 A JPH01207984 A JP H01207984A JP 63033101 A JP63033101 A JP 63033101A JP 3310188 A JP3310188 A JP 3310188A JP H01207984 A JPH01207984 A JP H01207984A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- output
- semiconductor laser
- cell
- resonant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Optical Communication System (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】
〔概 要〕
光通信に用いられるコヒーレントな光を発生する半導体
レーリ′装置に関し、 波長か安定したレーザ光を発生ずることを目的とし、 半導体レーザと、原子発振器と、該レーザの出力光によ
りポンピングを受ける共鳴セルと、該原子発振器の出力
を位相変調し且つ該共振セルの遷移周波数に変換して該
共鳴セルの共鳴パターンを狭くする周波数合成部と、該
共鳴セルの２倍波出力を検出して該検出値が最大となる
ように該半導体レーザを制御する検出部と、で構成する
。
レーリ′装置に関し、 波長か安定したレーザ光を発生ずることを目的とし、 半導体レーザと、原子発振器と、該レーザの出力光によ
りポンピングを受ける共鳴セルと、該原子発振器の出力
を位相変調し且つ該共振セルの遷移周波数に変換して該
共鳴セルの共鳴パターンを狭くする周波数合成部と、該
共鳴セルの２倍波出力を検出して該検出値が最大となる
ように該半導体レーザを制御する検出部と、で構成する
。
本発明４１、半導体レーザ装置に関し、特に光通信に用
いられるコヒーレン１〜な光を発生する半導体レーザ装
置に関するものである。
いられるコヒーレン１〜な光を発生する半導体レーザ装
置に関するものである。
通信分野においては、益々光通信が盛んになって来てい
るが、これは、光通信が大容量通信を可能にするためで
ある。
るが、これは、光通信が大容量通信を可能にするためで
ある。
ところか、現在まで光通信の光源としては、コヒーレン
ト光が実現していないために光通信の性能の一部を活用
しているに過ぎない。
ト光が実現していないために光通信の性能の一部を活用
しているに過ぎない。
このため、研究所、大学、メーカー等では、光通信の光
源用として半導体レーザの波長安定化について種々開発
が進められている。
源用として半導体レーザの波長安定化について種々開発
が進められている。
第５図は従来の半導体レーザ装置の一例を示したもので
、この装置では、起動装置（図示せず）により起動され
た半導体レーザ１は、ハーフミラ−ＩＩを介して光変調
器１２に入力する。この光変調器１２は低周波発振器１
３からの低周波信号によって大力レーザ光を位相変調し
て吸収セル１４に送る。この吸収セル１４は例えばアン
モニアで構成したもので、レーザ光の波長を吸収し、そ
の他の波長を通過させるので、この吸収セル１４から出
力される光は第６図の特性曲線Ａに示すように、レーザ
光の波長付近で最小となる。吸収セル１４の出力は光検
出器１５で検出され、発振器１３の低周波出力のＪ、Ｇ
本渡成分と位相比較器１６で位相比較される。この位相
比較器１６の出力は第７図に示すようになり、この位相
比較器１６の出力かゼＩ′：１電圧になるようにレーザ
ｌを電流制御する。
、この装置では、起動装置（図示せず）により起動され
た半導体レーザ１は、ハーフミラ−ＩＩを介して光変調
器１２に入力する。この光変調器１２は低周波発振器１
３からの低周波信号によって大力レーザ光を位相変調し
て吸収セル１４に送る。この吸収セル１４は例えばアン
モニアで構成したもので、レーザ光の波長を吸収し、そ
の他の波長を通過させるので、この吸収セル１４から出
力される光は第６図の特性曲線Ａに示すように、レーザ
光の波長付近で最小となる。吸収セル１４の出力は光検
出器１５で検出され、発振器１３の低周波出力のＪ、Ｇ
本渡成分と位相比較器１６で位相比較される。この位相
比較器１６の出力は第７図に示すようになり、この位相
比較器１６の出力かゼＩ′：１電圧になるようにレーザ
ｌを電流制御する。
このようにしてレーザ光の波長の安定化を図っている。
このような従来の半導体レーザ装置では、吸収セルを用
いていたために、第６図に示す特性曲線が示ずスペクト
ル幅、即ち共鳴パターンのＱ（選択度）が大きいために
、発振器１３の低周波信号の２イ合波の出力が正確に検
出できず、光検出出力と低周波出力（枯木波成分）とを
位相比較する必要がある。このため、レーザ光の波長の
安定性が悪いという課題があった。
いていたために、第６図に示す特性曲線が示ずスペクト
ル幅、即ち共鳴パターンのＱ（選択度）が大きいために
、発振器１３の低周波信号の２イ合波の出力が正確に検
出できず、光検出出力と低周波出力（枯木波成分）とを
位相比較する必要がある。このため、レーザ光の波長の
安定性が悪いという課題があった。
従って、本発明の目的は、波長が安定したコヒーレント
なレーザ光を発生することのできる半導体レーザ装置を
実現することである。
なレーザ光を発生することのできる半導体レーザ装置を
実現することである。
第１図は−に記の目的を達成するための本発明の半導体
レーリ′装置を概念的に示した図で、１は半導体レーザ
、２は原子発振器、３はレーザ１の出力光によりポンピ
ングを受ける共鳴セル、４は原子発振器２の出力を位相
変調し且つ共振セル３の遷移周波数に変換して共鳴セル
３の共鳴パターンを狭くする周波数合成部、５は共鳴セ
ル３の２倍波成分出力を検出して該検出値が最大となる
ように半導体レーザ１を制御する検出部である。
レーリ′装置を概念的に示した図で、１は半導体レーザ
、２は原子発振器、３はレーザ１の出力光によりポンピ
ングを受ける共鳴セル、４は原子発振器２の出力を位相
変調し且つ共振セル３の遷移周波数に変換して共鳴セル
３の共鳴パターンを狭くする周波数合成部、５は共鳴セ
ル３の２倍波成分出力を検出して該検出値が最大となる
ように半導体レーザ１を制御する検出部である。
第１０に示す本発明の半導体レーザ装置においては、出
力周波数の安定した原子発振器２から出力されたマイク
ロ波は周波数合成部４で位相変調された後、更に：！１
、鳴セル３の遷移周波数に相当する周波数に変換されて
共鳴セル３に与えられる。
力周波数の安定した原子発振器２から出力されたマイク
ロ波は周波数合成部４で位相変調された後、更に：！１
、鳴セル３の遷移周波数に相当する周波数に変換されて
共鳴セル３に与えられる。
これにより共鳴しル３の其嶋パターン（Ｑ）は先鋭なも
のとなり、入力光の吸収選択度が大きくなる。
のとなり、入力光の吸収選択度が大きくなる。
ここで、レー＋ｙ光がレーザ１より共鳴セル３に入力さ
れると共１′！ｒ１セル３已；１ポンピング作用により
工不ルギーレ・＼ルが上がるとともにレーザ光を吸収す
る。その結果、検出部５の入力は、共鳴セル３の遷移周
波数を中心として大きくなる。
れると共１′！ｒ１セル３已；１ポンピング作用により
工不ルギーレ・＼ルが上がるとともにレーザ光を吸収す
る。その結果、検出部５の入力は、共鳴セル３の遷移周
波数を中心として大きくなる。
この場合、第２図に示すように、共鳴パターンはレーザ
光の波長（周波数）をパラメータとしており、共鳴パタ
ーンの吸収選択度を示す値Ｂばレーザ光の波長が共鳴セ
ル３内の原子の共鳴周波数に一致した時に最大となり、
従って位相変調信号の２倍波成分出力も最大となる。そ
して、レーザ光の波長がずれてその共鳴周波数との差が
大きくなればなる程、共鳴セル３からの２倍波は小さく
なる。
光の波長（周波数）をパラメータとしており、共鳴パタ
ーンの吸収選択度を示す値Ｂばレーザ光の波長が共鳴セ
ル３内の原子の共鳴周波数に一致した時に最大となり、
従って位相変調信号の２倍波成分出力も最大となる。そ
して、レーザ光の波長がずれてその共鳴周波数との差が
大きくなればなる程、共鳴セル３からの２倍波は小さく
なる。
従って、検出部５では共鳴セル３からの２倍波を検出し
且つその検出値が、第３図に示すように最大となるよう
にレーザ１を制御する。
且つその検出値が、第３図に示すように最大となるよう
にレーザ１を制御する。
これにより、レーザ光の波長は共鳴セル３の共鳴周波数
に一致する。
に一致する。
以下、本願発明に係る半導体レーリ′装置の実施例を説
明する。
明する。
第４図は、第１図の半導体レーザ装置の一実施例を示し
たもので、この実施例では、第１図に示した周波数合成
部４は、低周波発振器４１と、原子発振器２のマイクロ
波出力を低周波発振器４１から出力される低周波信号に
より位相変調する変調器４２と、この変調器４２の出力
を共鳴セル３の遷移（共鳴）周波数まで高める周波数変
換器４３と、で構成され′ζいる。また、検出部５は共
鳴セルの光出力を電気信号に変換する光検出器５１と、
この光検出器５１の出力のうち２倍波成分のめを抽出し
てそのピーク値を検出するピーク検出器５２とで１１４
成されている。
たもので、この実施例では、第１図に示した周波数合成
部４は、低周波発振器４１と、原子発振器２のマイクロ
波出力を低周波発振器４１から出力される低周波信号に
より位相変調する変調器４２と、この変調器４２の出力
を共鳴セル３の遷移（共鳴）周波数まで高める周波数変
換器４３と、で構成され′ζいる。また、検出部５は共
鳴セルの光出力を電気信号に変換する光検出器５１と、
この光検出器５１の出力のうち２倍波成分のめを抽出し
てそのピーク値を検出するピーク検出器５２とで１１４
成されている。
次Ｑこ上記の実施例の動作を説明する。
例えば、ルビジウムを用いた原子発振器２の場合、その
マイクロ波出力周波数は５〜１０ＭＩＩｚ程度であり、
これを変調器４２で低周波による位相変１ｉ、Ｉをかり
た後、周波数変換器４３で共鳴セル３の超微細構造の還
移周波数に近い６．３ＧＩｌｚ程度の高い周波数に変換
して共鳴セル３に与える。
マイクロ波出力周波数は５〜１０ＭＩＩｚ程度であり、
これを変調器４２で低周波による位相変１ｉ、Ｉをかり
た後、周波数変換器４３で共鳴セル３の超微細構造の還
移周波数に近い６．３ＧＩｌｚ程度の高い周波数に変換
して共鳴セル３に与える。
これにより、共鳴セル３の共鳴パターンのＱは大きくな
るので、従来ではそのＱが小さかったたために、２倍波
成分のみに着目した制御ができなかったが、本発明では
これが可能になる。
るので、従来ではそのＱが小さかったたために、２倍波
成分のみに着目した制御ができなかったが、本発明では
これが可能になる。
即ら、レーＩｌ’ｌからのレーザ光は共鳴セル３に入力
されると、そのエネルギーは、ポンピングを起こすこと
により吸収されて共鳴セル３からのレーザ光出力は小さ
くなるが、第２図に示したように、レーザ光の波長が共
鳴周波数に近づけば近づく程、共鳴セル３の出力は小さ
くなり、その遷移周波数に一致したとき光検出器５１の
入力は最小となる。そして、この時、発振器４１の低周
波信号による揺らぎに起因してピーク値検出器５２で検
出される２倍波成分は、第２図に示すように遷移周波数
を特徴とする特性曲線の傾きが最大となるために、レー
ザ光の波長と遷移周波数とが一致しない時に比べて最大
となる。
されると、そのエネルギーは、ポンピングを起こすこと
により吸収されて共鳴セル３からのレーザ光出力は小さ
くなるが、第２図に示したように、レーザ光の波長が共
鳴周波数に近づけば近づく程、共鳴セル３の出力は小さ
くなり、その遷移周波数に一致したとき光検出器５１の
入力は最小となる。そして、この時、発振器４１の低周
波信号による揺らぎに起因してピーク値検出器５２で検
出される２倍波成分は、第２図に示すように遷移周波数
を特徴とする特性曲線の傾きが最大となるために、レー
ザ光の波長と遷移周波数とが一致しない時に比べて最大
となる。
従って、ピーク値検出器５２では絶えず２倍波成分を検
出し、これが最大となるようにレーザ１に帰還して、レ
ーザ光と共鳴セル３の共鳴周波数とが一致するように制
御している。
出し、これが最大となるようにレーザ１に帰還して、レ
ーザ光と共鳴セル３の共鳴周波数とが一致するように制
御している。
〔発明の効果］
以」二のように、本発明の半導体レーザ装置によれば、
周波数の安定した原子発振器を用い、この出力マイクロ
波を位相変調し且つ共鳴セルの遷移周波数まで高めて共
鳴セルの共鳴パターンを狭くし、レーナ′光を共鳴セル
でポンピングした時の光出力の２４＠波成分のみ検出し
てレーザ光の周波数を制御するように構成したので、共
鳴パターンの先鋭化によりレーザ光の周波数をより正確
に制御することができ、安定した波長のレーザ光を発生
ずることができる。
周波数の安定した原子発振器を用い、この出力マイクロ
波を位相変調し且つ共鳴セルの遷移周波数まで高めて共
鳴セルの共鳴パターンを狭くし、レーナ′光を共鳴セル
でポンピングした時の光出力の２４＠波成分のみ検出し
てレーザ光の周波数を制御するように構成したので、共
鳴パターンの先鋭化によりレーザ光の周波数をより正確
に制御することができ、安定した波長のレーザ光を発生
ずることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図ｉＪ本発明に係る半導体レーザ装置の原理ブロッ
ク図、 第２図及び第３図は本発明の詳細な説明するためのグラ
フ図、 第４図は本発明に係る半導体レーザ装置の一実施例を示
ず１１１７２図、 ′ 第５図は従来の半導体レーザ装置の一例を示した図、 第６図は従来の半導体レーザ装置の吸収セル出力と位相
変調波との関係を示すグラフ図、第７図は従来の半導体
レーザ装置の位相比較動作を示すグラフ図、である。 第１図において、 １・・レーザ、 ２・・・原子発振器、 ３・・・共鳴セル、 ４・・・周波数合成部、 ５・・・検出部。 尚、回申、同一符号は同−又は相当部分を示す。 ４Ｊ四別に・県６午酊レープ孕８１の釈り路図柩１図 第３図 第４区 従来構成例 ＠５図
ク図、 第２図及び第３図は本発明の詳細な説明するためのグラ
フ図、 第４図は本発明に係る半導体レーザ装置の一実施例を示
ず１１１７２図、 ′ 第５図は従来の半導体レーザ装置の一例を示した図、 第６図は従来の半導体レーザ装置の吸収セル出力と位相
変調波との関係を示すグラフ図、第７図は従来の半導体
レーザ装置の位相比較動作を示すグラフ図、である。 第１図において、 １・・レーザ、 ２・・・原子発振器、 ３・・・共鳴セル、 ４・・・周波数合成部、 ５・・・検出部。 尚、回申、同一符号は同−又は相当部分を示す。 ４Ｊ四別に・県６午酊レープ孕８１の釈り路図柩１図 第３図 第４区 従来構成例 ＠５図
Claims (1)
- 半導体レーザ（１）と、原子発振器（２）と、該レー
ザ（１）の出力光によりポンピングを受ける共鳴セル（
３）と、該原子発振器（２）の出力を位相変調し且つ該
共鳴セル（３）の遷移周波数に変換して該共鳴セル（３
）の共鳴パターンを狭くする周波数合成部（４）と、該
共鳴セル（３）の２倍波成分出力を検出して該検出値が
最大となるように該半導体レーザ（１）を制御する検出
部（５）と、を備えたことを特徴とする半導体レーザ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63033101A JP2567897B2 (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63033101A JP2567897B2 (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01207984A true JPH01207984A (ja) | 1989-08-21 |
| JP2567897B2 JP2567897B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=12377274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63033101A Expired - Lifetime JP2567897B2 (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2567897B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008258862A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Epson Toyocom Corp | ルビジウム原子発振器 |
| JP2010206767A (ja) * | 2009-02-06 | 2010-09-16 | Seiko Epson Corp | 量子干渉装置、原子発振器、および磁気センサー |
-
1988
- 1988-02-16 JP JP63033101A patent/JP2567897B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008258862A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Epson Toyocom Corp | ルビジウム原子発振器 |
| JP2010206767A (ja) * | 2009-02-06 | 2010-09-16 | Seiko Epson Corp | 量子干渉装置、原子発振器、および磁気センサー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2567897B2 (ja) | 1996-12-25 |
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