JPH02260480A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、半導体レーザの波長を安定化する装置の特性
の改善に関する。

〈従来の技術〉 コヒーレント光通信やコヒーシンｌ−光計測器では半導
体レーザの狭スペクトル化が重要な課題であり、吸収線
やエタロンを周波数弁別に用い、広帯域に電気的負帰還
をかけたものが従来から提案されている６例えば半導体
レーザの出力光をファブリ・ペロー・エタロンに通して
、位相ゆらぎ（周波数ゆらぎ）を振幅ゆらぎに変換し広
帯域でフィードバックし、スペクトルを細くすることは
既に行なわれている（古田島、大津：注入電流制御によ
る１、５．ｃｚｍ１７１ＧａＡｇｐレーザの発振線幅狭
帯域化、儒学技報０ＱＥ８４−１３０＞。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記のような構成の半導体レーザ装置では、広帯域の負
帰還をかけるために、あらかじめ半導体レーザの発振波
長を、位相ゆらぎを振幅ゆらぎに変換する際最もゲイン
が高くなる、ファプリ・ペロー・エタロン共振特性の屑
の部分に設定することが必要である。しかし一般に半導
体レーザの波長は一定ではないし、可変波長光源として
使う場合には周波数掃引されるので、動作点がエタロン
の特性のどこになるか不明である。またレーザ周波数を
安定化しても、エタロンの温度ドリフトやレーザパワー
変動等でエタロンの弁別感度が変化してしまう、このた
め広帯域の負帰還が不安定となってしまい、充分な狭ス
ペクトル幅を実現できない。またドリフト防止や、温度
で周波数掃引するために、エタロンを恒温槽に入れると
、大型で構成が複雑になってしまう。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、半導体レーザの周波数やエタロンの温度が変化し
ても広帯域の負帰還が安定で、狭スペクトル幅の半導体
レーザ装置を実現することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明に係る半導体レーザ装置は半導体レーザと、この
半導体レーザの出力光の一部を入射する掃引型ファブリ
・ベロー・エタロンと、この掃引型ファブリ・ベロー・
エタロンの透過光を検出する受光素子と、この受光素子
の出力信号が特定の値になるように前記掃引型ファブリ
・ベロー・エタロンの掃引手段に負帰還を行う第１の制
御回路と、前記受光素子の出力のゆらぎ成分を小さくす
！ るように半導体レーザの注入電流を制御する広帯域の第
２の制御回路とを備えたことを特徴とする。

く作用〉 受光素子の出力信号が所定の値となるようにファブリ・
ベロー・エタロンのミラー間隔が制御され、常にファプ
リ・ベロー・エタロンが所定の弁別感度を得ることがで
きるので安定に負帰還をかけることができる。

〈実施例〉 以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。

第１図は本発明に係る半導体レーザの一実施例を示す構
成ブロック図である。１はレーザ周波数掃引信号の入力
端子、２は前記掃引信号を通過する広域カット用のイン
ダクタンス、３はインダクタンス２を介して前記掃引信
号により発振周波数を設定される半導体レーザ、４は半
導体レーザ３の出力光を２方向に分離するビームスプリ
ッタ、５はビームスプリッタ４の反射光を入射するＰＺ
Ｔｉｌｌ引型ファブ口型ファブリエタロン（以下エタロ
ンと呼ぶ）である、エタロン５において、５１は対向す
るミラー、５２はミラー５１の間隔を変化さぜる掃引手
段を構成するｐ　ｚ　’ｒである。６はエタロン５を透
過した光を検出する受光素子、７は受光素子６の出力電
気信号を５のＰ　Ｚ　’ｒ”　５２に負帰還する第１の
制御回路、８は発振器、９は発振器８の出力を制御回路
７の出力と加算してＰｚＴ　５２に印加する加算回路、
１０は発振器８の出力周波数の２倍の周波数信号を発生
Ｌ７て制御回路７の参照信号入力となる逓倍回路、１１
は受光素子６の出力を広帯域で増幅して半導体レーザ３
の注入電流に負帰還する第２の制御回路を構成する広帯
域増幅器、１２は広帯域増幅器１１の出力が加わる低域
カット用のキャパシタである。第１の制御回路７は例え
ばロックインアンプ等の検波回路とこれに接続するＰＩ
Ｄコンコンローラ等から構成されている。

上記のような構成の半導体レーザ装置の動作を次に説明
する。半導体レーザ３は端子１に入力した掃引信号によ
り設定される発振周波数の光を出力する。第２図（Ａ）
にその周波数スペクトラムを示す、この光はビームスプ
リッタ４を透過して外部への出力光となる。ビームスプ
リッタ４で反射した光はエタロン５に入射する。エタロ
ン５のミラー間隔は発振器８の微小電圧出力がＰ　Ｚ　
’！”　５に加わり、周波数ｆ、、’ｔ−掃引されてい
るので、第２図（Ｂ）に示すその共振特性は透過ビー＝
りが周波数ｆ、で左右に動いている。エタロン５の透過
光は受光素子６で検出され、周波数ｆ、で変調されたそ
の出力電気信号は制御回路７において周波数２ｆ、で同
期検波され、第２図（Ｄ）に示すような２次微分波形信
号となる。制御回路７はこの波形の零点く第２図（Ｄ）
のＡ点）となるようにＰＺＴ５２を駆動する。上記のよ
うにエタロン５に負帰還をかけることにより、エタロン
５は１／−ザ周波数に対して常に第２図（Ｃ）の１次微
分波形のピーク、すなわちエタロン５の共振特性を示す
第２図（、Ｂ）の最大傾斜の点となるように制御される
。その結果、半導体レーザ３の周波数が掃引されても前
記Ａ点にロックしたままエタロンが追従する。この状態
で受光索子６の出力には第３図に示すように、レーザス
ペクトルａの幅に基づく位相ゆらぎｂがエタロン５の共
振特性Ｃによって振幅ゆらぎｄに変換された信号が現れ
る。前述のようにエタロン５は半導体レーザ３の発振周
波数において、エタロン５の共振特性の最大傾斜の点と
なるように制御されており、この点は検出感度が最大の
点でもあるから、最大感度で検出された前記振幅ゆらぎ
信号は広帯域増幅器１１．キャパシタ１２を介して安定
に半導体レーザに負帰還され、発振スペクトル幅を狭く
する。

このような構成の半導体レーザ装置によれば、半導体レ
ーザの発振周波数が変化しても、エタロンの温度が変化
しても、常にエタロンが追従して最大検出感度の点にロ
ックしているので、広帯域負帰還が安定にかかりスペク
トル幅を細くすることができる。

またエタロンを恒温槽に入れる必要がないので小形化が
容易である。

なお上記の実施例において、半導体レーザとしてＲｂ等
の吸収線やファブリ・ベロー・エタロンの共振特性に波
長をロックして安定化したものを用いれば、狭スペクト
ルでかつ高安定な光源となる。

またエタロン５のミラー５１として互いの焦点が他方の
鏡面上に来るように配置された２枚の半透性の凹面鏡か
ら構成されるものや、半透性の凹面鏡を平面鏡と対向さ
せたもの等を用いれば、さらに小形化することができる
。

またエタロン５の透過光を検出するのでなく、反射光の
共振特性を用いてもよい０反射光は共振したときにパワ
ーが最小になるので逆位相になるが、同様に利用できる
。

第４図は本発明に係る半導体レーザの他の実施例を示す
構成ブロック図である。第１図と同じ部分は同一の記号
を付して説明を省略する。第１図と異なるのは、エタロ
ン５を位相変調して２倍の周波数で同期検波せずに、バ
イアス電圧を加えて最大傾斜点にロックしている点であ
る。半導体レーザ３のパワー変動があってもロックする
点かずれないように、半導体レーザ３の出力光の一部を
ビームスプリッタ１３で反射して受光索子１４で検出し
、受光素子６の出力との差を引算器１５で求めている。

その出力が電圧源１７の所定のバイアス電圧Ｖと等しく
なるように第１の制御回路１７でエタロン５を制御する
。電圧Ｖを最大傾斜点に設定すれば第１図の場合と同様
の効果を得ることができる。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、半導体レーザの周波
数やエタロンの温度が変化しても広帯域の負帰還が安定
に掛かる、狭スペクトル幅の半導体レーザ装置を簡単な
構成で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体レーザ装置の一実施例を示
す構成ブロック図、第２図は第１図装置の動作を説明す
るための特性曲線図、第３図は第１図装置の動作を説明
するための動作説明図、第４図は本発明に係る半導体レ
ーザ装置の第２の実施例を示す構成ブロック図である。 ３・・・半導体レーザ、５・・・掃引型ファブリ・ベロ
ー・エタロン、６・・・受光素子、７．１７・・・第１
の制御回路、１１・・・第２の制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体レーザと、この半導体レーザの出力光の一部を
   入射する掃引型ファブリ・ペロー・エタロンと、この掃
   引型フアブリ・ペロー・エタロンの透過光を検出する受
   光素子と、この受光素子の出力信号が所定の値になるよ
   うに前記掃引型ファブリ・ペロー・エタロンの掃引手段
   に負帰還を行う第１の制御回路と、前記受光素子の出力
   のゆらぎ成分を小さくするように半導体レーザの注入電
   流を制御する広帯域の第２の制御回路とを備えたことを
   特徴とする半導体レーザ装置。