JPH02299279A - 発振波長安定化半導体レーザ装置 - 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、光通信及び光計測における波長基準として用
いるために、原子または分子気体の共鳴吸収線の波長を
基準にし、レーザ光をその基準に同期させることによっ
て安定化させた発振波長安定化半導体レーザ装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来の発成波長安定化半導体レーザ装置の一例を第４図
を参照して説明する。このレーザ装置は、第４図に示す
ように、レンズ２を用いて半導体レーザ１の出射光を平
行光にし、気体を封入したガラス管つまり吸収セル３を
通過させた後、その出射光をレンズ４で集光し、受光器
５で光電変換する。そして、この電気信号を帰還回路６
で処理した後、半導体レーザ１に帰還させることによシ
該半導体レーザの発振波長を安定化させるものである。

なお第４図中、Ｔは半導体レーザ１の主要な出射光であ
る。この従来技術においては、吸収セル３として１０５
１から１ｍ長のものが通常用いられていた。

〔発明が解決しようとする！１ｌｉｌｌ〕しかしながら
、かかる従来の半導体レーザ装置では、上記のような吸
収セル構造を用いた場合、レンズ２及び４．ガスセル３
の微小な位置変化によって光路が乱れ、半導体レーザ１
からの出射光を適切にセル中を通路せしめ、また受光す
るととが困難になるという問題点があった。また、この
問題点を解決する念めＫ、半導体レーザ、レンズ、セル
、レンズ、受光器を強靭な固定盤上に設置した場合、装
置が大型化、大重量化する等、装置構成上の不都合があ
った。

本発明はこのような間物点を解決するためになされたも
ので、小型で光学系の安定性に優れた実用的な発振波長
安定化半導体レーザ装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、半導体レーザによ
る光を、特定の波長の光のみを吸収する原子または分子
気体を通過させた後、受光器に至らしめ、この受光器で
の検出光景に対応する電気信号を帰還回路を介して上記
半導体レーザに帰還させることにより、該半導体レーザ
の発振波長を安定化させる半導体レーザ装置において、
上記気体を封入した吸収セルの中に、少なくとも上記半
導体レーザおよび受光器を備えたことを特徴とするもの
である。

〔作　用〕

したがって、本発明においては、光を発する半導体レー
ザと受光器を、特定の波長光のみを吸収する原子または
分子気体（以下、光吸収性ガスと略称する。）を封入し
た吸収セル内に入れて装置を一体化することにより、光
吸収強度をできるだけ高めるとともに外乱による安定性
のゆらぎを抑えることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明の発振波長安定化半導体レーザ装置の基
本構成図で、１１は光吸収性ガスを封入した吸収セル、
１２は半導体１／−ザ、１３は受光器、１４は発振波長
安定化用帰還回路である。すなわち、本発明による半導
体レーザ装置は、光吸収性ガスを封入した吸収セル１１
内に半導体レーザ１２と受光器１３を入れて一体的に配
設し、この半導体レーザ１２よりの出射光１６を該吸収
セル１１中の光吸収性ガスを透過させる際に生じる特定
の周波数における光吸収を利用して、その透過光を受光
器１３で光電変換した後、この電気信号を帰還回路１４
で処理して半導体レーザ１２に帰還させることにより、
該半導体レーザの発振波長を安定化させるように構成さ
れている。

第２図は本発明に係る発振波長安定化用半導体レーザ装
置の一実施例を説明するための概略図でちゃ、第２図（
ａ）はその立体的な内部構造図、第２図（ｂ）は同じく
その断面図である。第２図において、２１は第１図と同
様の半導体レーザ、２２は同じく第１図と同様の受光器
、２３はレーザ光を受光器２２に集光するための半球レ
ンズ、２４は半導体レーザ２１と装置内の光吸収性ガス
の温度を制御するためのペルチェ素子であり、このペル
チェ素子２４の検出信号は、信号線を介して温度制御装
置（図示せず）に送信されてその温度を一定に制御する
ものとなっている。また、２５は安定化された光を皐シ
出すための光ファイバ、２６．２７はそれぞれ半導体レ
ーザ２１と光ファイバ２５を固定するための台であり、
これらの構成部品が、光吸収性ガスで気密し次ガラスま
たは金属等で作られた吸収セルとしての箱２８に入れら
れて一体化されている。

次に、本実施例の光波長基準用吸収セルを用い九発振波
長安定化半導体レーザ装置の動作を第２図に従って説明
する。

まず、半導体レーザ２１よシ出射した出射光１６は装置
内に充満した光吸収性ガスを透過し、ある特定の周波数
における光吸収が生じる。このとき、光吸収性ガスを透
過した光強度は第３図のような特性を示す。また、その
吸収ピークにレーザ光の発振周波数を同期させる。しか
して、その透逝光を半球レンズ２３で集光し受光器２２
で光電変換すると、該受光器２２で光電変換した信号１
Ｔが発振波長安定化用帰還回路１４（第１図参照）に送
信されて処理された後、この制御信号１８は半導体レー
ザ２１への注入電流を調整することにょシ、半導体レー
ザ２１の発振波長が吸収セル中の対人気体の吸収線ピー
クに同期され、この波長に安定化される。そして、この
安定光は光ファイバ２５の出力として得られる。

例えば、第２図の装置構成において、半導体レーザ２１
として波長１．５３００μｍで発振するＩｎＧａＡｓＰ
系の分布爆速型半導体レーザＣＤＦＢ型ＬＤ）を使用し
、また、レーザ光が光吸収性ガスを透過する距離つ１夛
半導体レーザ２１と半球レンズ２３間を１謂とし、吸収
気体としてアセチレンをＩ　Ｔｏｒｒ封入した場合、１
．５３１５μｍの吸収線（半値全幅８００ＭＨｚ、吸収
強度５０％）金利用して前記半導体レーザ２１を吸収線
に波長同期させた。その結果、この構成系を使い半導体
レーザの中心発振波長の変動をＩ　Ｘ　ｔｏ−”ｃｋ（
光周波数にして］　ＭＨｚ　）　以下に抑えることがで
きた。

なお、光吸収性ガスとしては、アセチレンの他にアンモ
ニアガスやメタンガス、二酸化炭素等を用いても前記機
能と同様の動作原理によって発振波長安定化を行うこと
ができる。

以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本
発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱し々い範囲において種々変更可能であることは
言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、光を発する半導体
レーザと受光器を、光吸収性ガスを封入した吸収セル内
に入れて装置を一体化することにより、光吸収強度をで
きるだけ高めるとともに外乱による安定性のゆらぎを抑
えることができるので、半導体レーザの発振波長を極め
て高精度で所定の波長に同期し、安定化することができ
るという効果がある。

！！六、本発明の発振波長安定化半導体レーザ装置は、
光学系の安定性に優れ、小型化できるという利点がある
ことから、コヒーレント光通信における波長標準光源や
光計測における光源として利用できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の発振波長安定化半導体レーザ装置の基
本構成図、第２図は本発明の発振波長安定化半導体レー
ザ装置の一実施例の内部構造図、第３図は上記実施例の
動作説明に供する光吸収性ガスを透過した後の光周波数
に対する光の強度を示す図、第４図は従来の光吸収セル
を用いた見損波長安定化半導体レーザ装置を示す構成ブ
ロック図である。 １１・ｅ・・吸収セル、１２．２１φ・・・半導体レー
ザ、１３，２２・・・・受光器、１４・・Φ・発振波長
安定化用帰還回路、２３・・・拳半球レンズ、２５・・
−・光ファイバ、２６．２７・・・・台、２８・・・・
箱。 特許出願人　日本電信電話株式会社 代　理　人　　山　　川　　政　　樹 第１面 第２図 （ＣＩ） （ｂ） 第３＝ 光闇波教 ・　　第４工

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体レーザによる光を、特定の波長の光のみを吸収す
   る原子または分子気体を通過させた後、受光器に至らし
   め、この受光器での検出光量に対応する電気信号を帰還
   回路を介して上記半導体レーザに帰還させることにより
   、該半導体レーザの発振波長を安定化させる半導体レー
   ザ装置において、上記気体を封入した吸収セルの中に、
   少なくとも上記半導体レーザおよび受光器を備えたこと
   を特徴とする発振波長安定化半導体レーザ装置。