JPH04106533A - 光共振器 - 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外部共振器に利用する。

特に、外部共振器型半導体レーザの波長可変幅の拡大に
関する。

〔概　要〕

本発明は、半導体レーザの外部共振器として使用される
光共振器において、 ＲＯＲの少なくとも一端に反射波長が可変の反射型フィ
ルタを設けることにより、 共振波長を大きく変化させることのできるようにするも
のである。

〔従来の技術〕

半導体レーザの発光スペクトル線幅を狭くするためには
、レーザ素子からの放射光を外部反射器により反射して
帰還させる構造が有効である。外部反射器としては、 （１）単なる反射鏡 （２）回折格子 （３）導波路型反射器 （４）光共振器 などが従来から用いられている。導波路型反射器として
は、ＤＢＲ（分布プラグ反射器、Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ
ｄ　Ｂｒａｇｇ　　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）型のものく文
献（１））ヤ、フィルタ型のもの（文献（２））が知ら
れている。また、光共振器としては、ファブリペロ−型
（文献（３））やＲＯＲ（Ｒｅｓｏｎａｎｔ　０ｐｔｉ
ｃａｌ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）型（文献（４）〜（６）
）が知られている。

文献（１） アッカーマン他、第１１回ＩＥＥＥインターナショナル
・セミコンダクタ・レーザ・コンファレンス、ダイジェ
スト版第２００頁 （Ｂ、＾、＾ｃｋｅｒｍａｎ、　Ｃ，Ｙ、にｕｏ、　Ｖ
、Ｌ、５ｉｖａ　ａｎｄＥ、Ｊ、Ｗａｇｎｅｒ。

”Ｃｏｍｐａｃｔ　５ｉｌｌｉｃｏｎ−Ｃｈｉｐ　Ｂｒ
ａｇｇ　ＲｅｆｌｅｃｔｏｒＨｙｂｒｉｄ　Ｌａ５ｅｒ
　ｗｉｔｈ　１１０ｋＨｚ　Ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ″。

１１ｔｈ　ＩＢＦｉＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｘｏｎａｌ　
Ｓｅｍｘｃｏｎｄｕｃｏｒ　Ｌａ５ｅｒＣｏｎｆｆｅｒ
ｅｎｃｅ、　Ｄｉｇｅｓｔ　ｐ、２００）文献（２） ハイズマン他、アプライド・フィジクス・レターズ第５
１巻第３号、第１６４頁から第１６６頁（Ｆ、Ｈｅｉｓ
ｍａｎｎ、　　　Ｒ，Ｃ１Ａｌｆｅｒｎｅｓｓ、　　　
Ｌ、Ｌ、Ｂｕｈｌ。

Ｇ、Ｅｉｓｅｎｓｔｅｉｎ、　Ｓ、に、Ｋｏｒｏｔｋｙ
、　Ｊ、Ｊ、Ｖｅｓｅｌｋａ。

１、　Ｗ、５ｔｕｌｚ　ａｎｄ　Ｃ，Ａ、　Ｂｕｒｒｕ
ｓ”Ｎａｒｒｏｗ−１ｉｎｅｗｄｔｈ、　ｅｌｅｃｔｒ
ｏ−ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　ｔｕｎａｂｌｅｒｎＧａＡｓ
Ｐ−Ｔ１：ＬｉＮｂ０３ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｃａｖｉｔ
ｙ　１ａｓｅｒ　。

Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、５１（３）、　２０　
Ｊｕｌｙ　１９８７．９９．１６４文献（３） ダーマニ他、オブティクス・レターズ第１２巻第１１号
、第８７６頁から第８７８頁 （Ｂ、Ｄａｔ＋ｍａｎｉ、　Ｌ、Ｈｏｌｌｂｅｒｇ　ａ
ｎｄ　Ｒ，Ｄｒｕｌｌｉｎｇｅｒ。

Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　５ｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏ
ｆ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｓｅｒｓ　ｂｙ　
ｒｅｓｏｎａｎｔ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｅｅｄｂａｃｋ
１′。

０ＰＴＩＣ３ＬＢＴＴＥＲ３Ｖｏｌ、１２．　Ｎｏ、１
１．　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９８７、　ｐｐ、８７６−８
７８） 文献（４） オルソン他、アプライド・フィジクス・レターズ第５１
巻第１５号、第１１４１頁から第１１４２頁（Ｎ、Ａ、
０１ｓｓｏｎ、　Ｃ，）１．Ｈｅｎｒｙ、　ＲｏＦ、Ｋ
ａｚａｒｉｎｏｖ。

Ｈ，Ｊ、Ｌｅｅ、　　Ｂ、Ｈ，Ｊｏｈｎｓｏｎ　ａｎｄ
　Ｋ、Ｊ、Ｏｒｉｏｗｓｋｙ”Ｎａｒｒｏｗ　　ｌｉｎ
ｅｗｉｃｌｔｈ　　ｌ、５μａ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒｌａｓｅｒｗｉｔｈ　ａ　ｒｅｓｏｎａｎｔ　ｏ
ｐｔｉｃａｌ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ　。

Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、５１（１５）、　　１
２０ｃｔｏｂｅｒ　１９ｇ７゜ｐｐ、１１４１−１１４
２） 文献（５） コロトキイ他、アプライド・フィジクス・レターズ第４
９巻第１号、第１０頁から第１２頁（Ｓ、に、にｏｒｏ
ｔｋｙ、　Ｂ、＾、Ｊ、Ｍａｒｃａｔｉｌｉ。

Ｇ、Ｅｉｓｅｎｓｔｅｉｎ、　Ｊ、Ｊ、Ｖｅｓｅｌｋａ
、　Ｆ、Ｈｅ１ｓｒｎａｎｎａｎｄ　Ｒ，Ｃ１Ａｌｆｅ
ｒｎｅｓｓ。

’Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−ｏｐｔｉｃ、　ｎａｒｒｏｗ
−１ｉｎｅｗｉｄｔｈ　１ａｓｅｒ”。

Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、４９　（１）、　７
　Ｊｕｌｙ　１９８６．　ｐｐ、　１Ｏ−１２）文献（
６） カザリノフ他、ＩＢＢＥジャーナル・オブ・クラオンタ
ム・エレクトロニクス第ＱＥ−２３巻第９号、第１４１
９頁から第１４２５頁 （Ｒｕｄｏｌｐｈ　Ｆ、Ｋａｚａｒｉｎｏｖ、　Ｃｈａ
ｒｌｅｓ　ｌ（、Ｈｅｎｒｙａｎｄ　Ｎ、Ａｎｄｅｒｓ
　０１ｓｓｏｎ”Ｎａｒｒｏｗ−Ｂａｎｄ　Ｒｅ５ｏｎ
ａｎｔ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｓａｎｄ
　Ｒｅ５ｏｎａｎｔ　Ｄｐｔｊｃａｌ　Ｔｒａｎｓｆｏ
ｒｍｅｒｓ　ｆｏｒＬａｓｅｒ　５ｔａｂｉｌｉｚａｔ
ｉｏｎ　ａｎｄ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｔｖｉ−ｓ
ｉｏｎ　Ｍｕｌｔｌｐｌｅｘｉｎｇ”。

ＩＥＥＢ　Ｊ、　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、
　ＱＢ−２３（９）、　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１９８７、
　　ｐｐ、１４１９−１４２５）〔発明が解決しようと
する課題〕 しかし、反射鏡や回折格子を用いる場合には、反射波長
を変えるために機械的な動きが必要であり、高精度に制
御することが困難である。ＤＢＲ型や従来の光共振器は
、反射器としてのバンド幅が狭いが、反射波長を変える
ことは困難である。

フィルタ型は反射器としての波長可変特性に優れている
が、そのバンド幅が外部共振の縦モード間隔よりはるか
に広い欠点がある。

本発明は、発光波長の可変幅が広くかつ狭スペクトルの
外部共振器型半導体レーザを実現するため、反射波長が
可変の光共振器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〕

本発明の光共振器は、ＲＯＲ内に波長可変の反対型フィ
ルタが設けられたことを特徴とする。すなわち、レーザ
光が入射される第一の先導波路と、この第一の光導波路
との間で互いの伝搬光を授受する第二の光導波路と、こ
の第二の光導波路の両端にそれぞれ設けられた反射手段
とを備えた光共振器において、反射手段はその少なくと
も一方が実質的にすべての入射光を反射する反射鏡であ
り、この反射鏡の入射光および反射光のそれぞれの伝搬
モードをＴＥモードとＴＭモードとで相互に変換するモ
ード変換器と、このモード変換器と反射鏡との間でモー
ド変換されていない光を減衰させるポーラライザとを備
えたことを特徴とする。

第一の先導波路のレーザ光が入射する端面には、反射防
止膜が設けられることが望ましい。

第一の先導波路および第二の光導波路として、ＬｉＮｂ
０．基板上に形成された三次元導波路を用いることがで
きる。

第一の光導波路と第二の光導波路とは方向性結合器によ
り結合され、この方向性結合器には結合係数を調整する
手段を備えることが望ましい。

第一の光導波路と第二の光導波路とにはそれぞれ位相調
整手段を含むことが望ましい。

〔作　用〕

モード変換器によるＴＭモードとＴＥモードとの間の変
換効率は、特定の波長に対して最大となる。また、この
波長は可変に設定できる。したがって、モード変換され
なかった光をポーラライザにより減衰させれば、これを
波長可変フィルタとして利用できる。また、このような
波長可変フィルタと導波路端面に形成された反射鏡とを
組み合わせることにより、波長可変の反射型フィルタが
得られる。このような例は、上述の文献（２）に示され
ている。

このような反射型フィルタをＲＯＲの反射鏡として用い
る。反射型フィルタ単独ではバンド幅が広いが、ＲＯＲ
により、バンド幅を狭めることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明第一実施例の光共振器を示す斜視図であ
る。

この光共振器１００はＲＯＲ型の共振器であり、半導体
レーデ２００からレーデ光が入射される第一の先導波路
１と、この第一の光導波路１との間で互いの伝搬光を授
受する第二の先導波路２と、この第二の光導波路２の両
側にそれぞれ設けられた反射手段としての反射鏡２１．
２２とを備える。

半導体レーザ２００の発光端面には反射防止膜２０１が
設けられ、光導波路１の入射端面にも反射防止膜（図示
せず）が設けられる。

光導波路１．２はＬｉＮｂＯ３基板上に形成された三次
元導波路であり、その一部が互いに接近して方向性結合
器３を形成する。方向性結合器３は、結合係数を調整す
る手段として電極３１を備える。

光導波路１．２には、それぞれ位相調整手段として電極
１１．２３が設けられる。電極１１は、光共振器１００
による帰還位相を半導体レーザ２００の発振位相に一致
させるためのものである。電極２３は光共振器１００の
共振を調整するものである。

ここで本実施例の特徴とするところは、反射手段はその
少なくとも一方、この実施例では双方が実質的にすべて
の入射光を反射する反射鏡２１．２２であり、反射鏡２
２０入射光および反射光のそれぞれの伝搬モードをＴＥ
モードとＴＭモードとで相互に変換するモード変換器２
４と、このモード変換器２４と反射鏡２２との間でモー
ド変換されていない光を減衰させるポーラライザ２５と
を備えたことにある。すなわち、モード変換器２４、ポ
ーラライザ２５および反射鏡２２により構成された反射
型フィルタがＲＯＲ内に設けられている。

反射型フィルタは、そのフィルタに設定された特定の波
長λ０を中心とする帯域の光を反射する。

このとき、電極２３への印加電圧により光導波路２の伝
搬光の位相を調整すれば、反射鏡２１．２２の間で反射
帯域内の波長、特に中心波長λ０で共振を生じさせるこ
とができる。また、反射型フィルタが反射する中心波長
λ。を変化させれば、それに対応してＲＯＲの共振波長
を変化させることができる。

第２図はモード変換器２４、ポーラライザ２５および反
射鏡２２により構成される反射型フィルタの動作を示す
図であり、各邪の光強度スペクトルを示す。

広帯域のＴＭ光がモード変換器２４に入射したとする。

モード変換器２４は、所定の条件を満たす波長λ。を中
心波長として、ＴＭ光をＴＥ光に変換する。モード変換
器２４の透過光には、モード変換されたＴＥ光と共に、
変換されなかったＴＭ光が含まれる。このＴＭ光は、ポ
ーラライザ２５により減衰される。このためポーラライ
ザ２５の透過光は、はとんどＴＥ光のみとなる。このＴ
Ｅ光は、中心波長λ。における光強度が極大となる波長
依存性をもつ。この波長依存性を関数Ｒ（λ）で表す。

ポーラライザ２５を透過したＴＥ光は、反射鏡２２によ
り全反射し、再びポーラライザ２５を透過する。

透過光にはＲ（λ）の波長依存性が維持され、残存して
いたＴＭ光はさらに減衰する。ポーラライザ２５を再度
透過したＴＥ光は、モード変換器２４により再びＴＭ光
に変換される。このとき、ＴＥ光からＴＭ光への変換に
も波長依存性Ｒ（λ）があるため、モード変換器２４の
透過光には（Ｒ（λ））２の波長依存性が生じる。

このようにして反射型フィルタ全体では、入射したＴＭ
光に対して、ある波長λ０を中心とする光だけを波長依
存性（Ｒ（λ））２で反射する。反射光もまたＴＭ光で
ある。

反射型フィルタにより得られる反射光の中心波長は、モ
ード変換器２４の中心波長λ。に一致している。したが
って、モード変換器２４の中心波長λ。

を変化させれば、反射型フィルタの反射中心波長を可変
に制御できる。波長可変のモード変換器はすでに公知で
あり、特に中心波長を５ｎｍ以上にわたり変化させるこ
とのできるモード変換器の例が、文献（７）ないしく９
）に示されている。また、上述の文献（２）には、文献
（７）に示された波長可変のモード変換器を用いた反射
型フィルタが示されている。

文献（７） ハイズマン他、エレクトロニクス・レターズ第２３巻第
１１号、第５７２頁から第５７４頁（Ｆ、Ｈｅｉｓｍａ
ｎｎ、　Ｌ、Ｌ、Ｂｕｈｌ　ａｎｄ　Ｒ，Ｃ，Ａｌｆｅ
ｒｎｅｓｓ”ＥＬＥＣＴＲＯ−ＯＰＴＩＣＡＬＬＹ　　
ＴＩＩＮＡＢＬＥ、　　ＮＡＲＲＯＷＢＡＮＤＴｉ：Ｌ
＋ＮｂＯ３ＷＡＶＥＬＥＮＧＴｔｌ　　ＦＩＬＴＥＲ”
。

Ｅし巳ＣＴＲ０ＮＩＣ３ＬＥＴＴＩＥＲ３２３（１１）
、　　２１　　Ｍａｙ　　１９８７゜ｐｐ、　５７２−
５７４） 文献（８） ハイズマン他、ＩＥＥＥジャーナル・オブ・クラオンタ
ム・エレクトロニクス第叶−２４巻第１号、第８３頁か
ら第９３頁 （Ｆｒｅｃｌ　Ｈｅｉｓｍａｎｎ　ａｎｄ　Ｒｏｄ　［
”、Ａｌｆｅｒｎｅｓｓ”Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｔｕ
ｎａｂｌｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃ　Ｐｏ１ａｒｉ
−ｚａｔｘｏｎ　Ｃｏｎｂｅｒｓｉｏｎ　ｉｎ　Ｂｉｒ
ｅｆｒｉｎｇｅｎｔ　Ｗａｖｅ−ｇｕｉｄｅｓ”。

ＩＥＥＢ　Ｊ、Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｑ
Ｂ−２４（１）、　Ｊａｎｕａｒｙ１９８８、　ｐｐ、
８３−９３） 文献（９） アルファーネス他、アプライド・フィジクス・レターズ
第４０巻第１０号、第８６１頁から第８６２頁（ＲｏＣ
，Ａｌｆｅｒｎｅｓｓ　ａｎｄ　Ｌ、Ｌ、Ｂｕｈｌ。

”Ｔｕｎａｂｌｅ　ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ　ｗａ
ｖｅｇｕｉｃｌ　ＴＥ＜−＞ＴＭｃｏｎｖｅｒｔｅｒ／
ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｆｉｌｔｅｒ”。

Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、４０（１０）、　１５
　Ｍａｙ　１９ｇ２．　ｐｐ、ｇ６１−８６２＞ 第３図は本発明第二実施例の光共振器を示す斜視図であ
る。

この光共振器３００は、方向性結合器３を挟んで両側に
反射型フィルタが設けられたことが第一実施例と大きく
異なる。すなわち、第二の先導波路２上に、モード変換
器２４およびポーラライザ２５が二組設けられる。また
、共振を調整するための電極２３は、第二実施例ではポ
ーラライザ２５と反射鏡２２との間に配置される。

このように、反射型フィルタは第二〇光導波路２の一方
の側だけに設けてもよく、両側に設けてもよい。また、
共振を調整するための電極２３は、第二の光導波路２上
の何処に配置してもよい。

次に、モード変換動作について詳しく説明し、さらに、
モード変換を利用した反射型フィルタおよび反射型フィ
ルタが設けられたＲＯＲの動作について詳しく説明する
。

モード変換が生じるのは、屈折率楕円体の主軸の回転に
より、直交する光波（ＴＥ光とＴＭ光）が結合するから
である。そこで、先導波路に沿って周期的に屈折率楕円
体の主軸を回転させる。例えばＬｉＮｂ口。光導波路の
場合には、その先導波路に沿って周期的な電極を設ける
。この周期がＴＥモードとＴＭモードとの位相整合条件
を満たすとき、モード変換が行われる。

ＴＥモードとＴＭモードとの間の結合係数にｘｃは、 π に１１Ｃ−（ｎｏｎ、）”２ｒｓｌ　１　ｒ−Ｅ。

λ で表される。ただし、 λ　：ＴＥ光およびＴＭ光の波長 ｎｏ　：常光線屈折率 β８　：異常光線屈折率 ｒ、１：線形電気光学効果の係数 ｒ　：外部印加電界と光電界とのオーバーラツプ積分 ＥＸ　：結晶軸のＸ方向における印加電圧成分である。

また、位相整合条件は、屈折率楕円体の主軸の回転周期
（電極の周期）を八として、 ２π βＴＭ−βＴＥ ２π −Ｎ　Ｔ　Ｍ　　Ｎ　Ｔ　Ｅ λ （２〕 で表される。ただし、 β１０：光導波路内におけるＴＭ光の伝搬定数βＴＥ、
光導波路内におけるＴＥ光の伝搬定数ＮＴＸ：光導波路
内におけるＴＭ光の等価屈折率Ｎ”：光導波路内におけ
るＴＥ光の等価屈折率である。

結晶軸のＸ方向に伝搬する場合のモード変換の効果は、
ＴＥ光とＴＭ光のそれぞれの振幅ＡＴＥ（ｙ）、ＡＴ　
１１　（ｙｌにより ・　　　（３） と表される。ただし、 Ａｚ＝　　ａ　　−ｅＸｌ）［Ｊ（β７Ｍ−Δβ／２）
ｙｌＡｌ２＝　　ｂ　−ｅｘｐ［−ｊ（βＴ）ｌ−Δβ
／２）ｙｌＡ２＋＝−ｋ）”ｅＸｐ［−Ｊ（β１６＋Δ
β／２）ｙｌＡ、□＝　　ａ＊・ｅｘｐ［−ｊ（βＴ！
十Δβ／２）ｙ］ａ＝ｃｏｓ（ｓ　ｙ）　−ｊ（Δβ／
２５）ｓｉｎ（ｓ　ｙ＞ｂ　＝−ｊ　（にｗｃ／　５）
ｓｉｎ（ｓ　ｙ）Ｓ２＝に）Ｉｃ２＋（Δβ／２）２ Δβ＝１βＴ１１−βＴＰ−１−（２π／Ａ）である。

第４図にモード変換器２４、ポーラライザ２５および反
射鏡２２の位置関係を示す。ここでは、モード変換器２
４の長さをＬＸＣとし、モード変換器２４と反射鏡２２
との間の長さ（ポーラライザ２５を含む）がＬＰＬであ
るとする。さらに、モード変換器２４の入射端をｙ＝ｏ
、反射鏡２２の位置を３’　＝　Ｌ　ｗｅ　＋　Ｌ　Ｐ
Ｌとする。また、「１」により、伝搬方向が正、すなわ
ちモード変換器２４から反射鏡２２の方向であることを
表し、「−１」により伝搬方向が負であることを表す。

モード変換器２４の入射光はＴＭ光のみであり、Ａ”（
０）＋ｙ＝１、Ａ”（０）＝Ｏ（４）と表される。

モード変換器２４の透過光に含まれるＴＥ光の振幅は、
（３）式から、 Ａ”（Ｌｘｃ）＋ｙ＝−ｊ（ｒｘｃ／５）ｓｉｎ（ｓ　
Ｌｘｃ＞Ｘ　ｅｘｐ　［−ｊ　（β１６＋Δβ／２＞　
Ｌ、ｃ］となる。λ＝λ。のときには、Δβ＝０、すな
わちＳ＝に、。である。

モード変換器２４を透過したＴＥ先は、反射鏡２２に到
達するまでにβ置、、だけ位相が変化する。

したがって、反射鏡２２の入射光の振幅は、ＡＴＥ（Ｌ
ＩＩＣ＋ＬＰＬ）” ＝　Ａ”（Ｌｍｃ）ｘｅｘｐ［−ｊ　８丁”　ＬＰＬ］
　　−−−−（６）となる。また、反射光の振幅は、π
の位相変化があるため、 Ａ”（ＬＷＣ”ＬＰＬ）−’ ＝Ａ”（Ｌｘｃ＋ＬｐＬ）”　ＸｅＸＰ［−Ｊπ］とな
る。

この反射光の振幅は、モード変換器２４に入射するとき
には、再びβ置、Ｌだけ位相が変化し、ＡＴＥ（Ｌｘｃ
）−’＝　ＡＴＥ（Ｌ、ｃ＋ＬＰＬ）−’ｘｅｘｐニー
ｊβＴ６ＬＰＬ１ となる。

この反射光は、モード変換器２４によ６ＴＭモードに変
換され、出射端の振幅は、 Ａ”（０）−””　Ａ”Ｅ（ＬＭＣ＞−ｙＸ（Ｊ）　（
に）Ｌｅ／　５）ｓｉｎ（ｓ　Ｌ）Ｉｃ）ｘｅｘｐ［−
ｊ（βＴ０−Δβ／２）　ＬＸＣ］＝　（（にｘｃ／　
ｓ）ｓ＋ｎ（ｓ　ＬＭ。）　）　２ｘｅｘｐ［−ｊ（β
１Ｅ＋β”）　Ｌｇｃ−ｊ２β置、、］となる。

したがって、モード変換器２４、ポーラライザ２５およ
び反射鏡２２により構成された反射型フィルタの全体の
振幅反射率ｒＸＣは、 ｒｍｃ＝　ｌ　　ｒｘｃ　ｌ　ｅＸｐｃ　ｊφ、。］＝
（（にＭＣ／　５）ｓｉｎ（ｓ　ＬＸＣ＞）　２×ｅＸ
Ｉ’ＩＪ（β１６↓βＴ″）　ＬＸＣＪ２β置、、］σ
Ｏ となる。また、パワー反射率ＲＸＣは、ＲＭＣ＝　ｌ　
ｒ　ＭＣｌ　” ＝（（にｘｃ／　５）Ｓｉｎ（ｓ　Ｌｘｃ＞）　’に。

。４ （ににｃ２＋（Δβ／２）”）” ｘｓｉｎ’　（［にＸＣ’　＋（Δβ／２）２］１／２
Ｌｘｃ）αＤ となる。

反射率は中心波長λ。（Δβ＝０）かつににｃＬイ。

＝π／２のときに最大となり、Ｒ＋５ｃ＝１となる。

また、３ｄＢ低下する帯域幅（ＦＷＨＭ）Δλは、Δλ
；０．５８　（Ａ／Ｌｘｃ）　　λ。

となる。例えばλｏ　＝１．５５μ［１，Ａ＝２１μｍ
、Ｌ、Ｃ＝１０ｍｍとすると、ΔλＪ、９ｎｍである。

ポーラライザ２５としては、ＬｉＮｂ０１先導波路上に
金属クラツデイングを設けたもの、またはプロトン交換
したいＮｂＯ３光導波路を用いる。ＬｔＮｂＯ：＋光導
波路の表面に例えばＡｔクラツデイングを設けると、Ｔ
Ｅｏモードの伝搬損失が０．６ｄ８／ｃｍ、　Ｔ　Ｍｏ
モードの伝搬損失が３０ｄＢ／ｃｍとなり、ＴＭモード
が吸収され、ＴＥモードが透過する。また、プロトン交
換によりＬｔＮｂＯ＋のＬｌの一部をＨ４で置換すると
、常光線屈折率ｎ。が小さくなり、異常光線屈折率ｎ、
が大きくなる。このため、Ｘカットｙ伝搬の場合には、
１Ｍ光が放射モードとなり、ＴＥモードの伝搬損失が０
．２ｄＢ／ｃｒｎＳＴ　Ｍモードの伝搬損失が４０ｄＢ
／ｃｍ　とナル。

金属クラツデイング、プロトン交換については、それぞ
れ文献α０．　（１１）に詳しく説明されている。

文献αＯ 西原浩、春名正光、栖原敏明　共著、 「光集積回路」、オーム社刊 文献（６） オプティクス・レターズ第１３巻第２号第１７２頁（Ｏ
ＰＴＩＣ３ＬＩＥＴＴＥＲＴＳ　Ｖｏｌ、１３．　Ｎｏ
、　２．１９８８．　ｐ、　１７２）続いて、反射型フ
ィルタが設けられたＲＯＲの反射特性について説明する
。モード変換器を含まないＲＯＲについては上述の文献
（６）に示されており、モード変換器を用いた場合のＲ
ＯＲについても同様に解析できる。

第５図にこの解析で用いる記号を示す。すなわち、 Ｌ　　　：ＲＯＲを形成する二つの先導波路の結合部の
長さ δ　　：その結合係数 Ｌ）１ｃ１　　：結合部の一方の側に設けられたモード
変換器の長さ ＬＰＬＩ　　：この側に設けられた反射鏡と結合部との
間のうちモード変換器の部分を除い た長さ（ポーラライザの長さで代表す る） ｒＴｈＩｃＩ：この側の全体としての反射率Ｌｘｃ２：
結合部の他方の側に設けられたモード変換器の長さ ＬＰＬ２　　：この側に設けられたポーラライザの長ｒ
、Ｉｃ２：この側の全体としての反射率とする。光導波
路１．２の伝搬定数はβＴ８で等しいとする。

ここで、方向性結合器３の入射端をｙ＝０とし、ここに
Ｅ。なる光が入射したときにどれだけの光ｒＥｏが戻る
か、すなわちｙ＝０における反射率ｒを文献（６）にお
ける反射率の導出と同様にして求めると、 となる。

さらに、簡略化のたｔｌ Ｌｘｃ＋　＝ＬＸＣ２＝ＬＭＣ Ｌ　Ｐ　Ｌ□＝　ＬＰＬ２　＝　ＬＰＬとし、 ｒｘｃ＋　　＝　ｒｘｃｚ　　＝　　ｒｘｃ”とする。

ただし、 ｒ、ＣＩ＝（にＩＩＩＣＬＩＩＣ）” ｒ、Ｃｊｅｘｐ（−Ｊφｘｃ） ０す ・　−〜　■ が得られる。（財）式は、当然のことながら、論文（６
）におけるＤＢＨの反射率を上述の反射率ｒ＋ｔｃ＋、
ｒＭｃ２で置き換えたものに等しい。

また、ＲＯＲの透過率ｔについても同様に求めることが
でき、 ｔ　＝ｃｏｓδＬ φＭｃ＝（βＵ＋β１″）　　Ｌｘｃ＋２　　β置ｐＬ
である。このとき反射率ｒは、 ・−αつ となる。したがって、ＲＯＲのパワー反射率Ｒは、・・
−面 Ｒ＝　　　ｒ　　　２ １−２１　ｒ）Ｉｃ　ｌ　２ｃｏｓ”δＬ　ｃｏｓ（２
φ□。＋２β”Ｌ）十　　　ｒｉｔｃ　　　　’　　　
ｃｏｓ’　　δ　Ｌα■ となる。したがって、 ２９ｓ、ＩＣ＋２βＴ）ＬＬ＝２πｍ　　（ｍは正の整
数）−−−αつ のときにパワー反射率Ｒが最大となり、・　・・　印 となる。

次に、ＲＯＲの半値幅Δλ、すなわち、波長が中心波長
λ。からΔλ／２だけ変化したとき、Ｒ（’λ＝λ。＋
Δλ／２）　＝　　　　Ｒ）ＩＡＩ・　　・　叩 となるΔλの値を見積もる。αη式において、波長がλ
０からλ。＋Δλ／２に変化したとする。ただし、Δλ
／２（λ、である。このとき、 とおけるから、 α０１αη式をα９式に代入して、 が得られる。ここで、 と近似すれば（２１）式は、 ＠ となる。したがって、例えば、Ｌｘｃ”　９ｍｍ５Ｌｐ
ｔ＝０．５　ｍｍ、　Ｌ＝　５ｒｏｍとすれば、ｍ＝　
６　ＸＩＯ’　となり、 Δλ／λ。＝１０４〜１０−６ 程度にハンド幅を狭くすることができる。また、ＲＯＲ
共振特性の縦モード間隔も非常に狭くなる。

第６図はＲＯＲの反射特性の計算値を示す。二の特性は
、 ｌ＝５ｍｍ Ｌｘｃ＋　＝　ＬＭＣ２＝ｌＱｍｍ にＭＣ’　ＬＭＣ２””　（π／２）Ｘ［１，９とし、
δをパラメータとして０６）式によりパワー反射率Ｒを
末的たものである。ここでは、反射型フィルタの損失を
４，７％として計算した。

以上の説明において、定量的な説明についてはＬｉＮｂ
Ｏ５結晶のｙ軸方向に光が伝搬する場合を例に説明した
が、他の方向に伝搬する場合でも同様の式が得られ、本
発駅を同様に実施できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光共振器は、共振器内に
反射型フィルタを設けることにより共振波長を大幅に変
化させることができ、しかも、共振器としてＲＯＲを用
いるのでスペクトル線幅を狭くすることができる。特に
、公知のモード変換器を用いて共振波長を５ｎｍ以上に
変化させることができ、ＲＯＲの共振部の長さを３０ｍ
ｍ程度にすれば、半導体レーザの共振スペクトル線幅を
１／１０３程度に狭めることができる。例えば、単体の
半導体レーザのスペクトル線幅は１００ＭＨｚ程度であ
り、本発明の光共振器を外部共振器として用いることに
より、スペクトル線幅を１００ｋＨｚ程度にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例光共振器の斜視図。 第２図はモード変換器、ポーラライザおよび反射鏡によ
り構成される反射型フィルタの動作を示す図。 第３図は本発明第二実施例光共振器の斜視図。 第４図はモード変換器、ポーラライザおよび反射鏡の位
置関係を示す図。 第５図はＲＯＲの解析に用いる符号を示す図。 第６図はＲＯＲの反射特性の計算値を示す図。 １．２・・・光導波路、３・・・方向性結合器、１１．
２３．３１・・・電極、２１．２２・・・反射鏡、２４
・・・モード変換器、２５・・・ポーラライザ、１００
．３００・・・光共振器、２００・・・半導体レーザ、
２０１・・・反射防止膜。 特許出願人　光計測技術開発株式会社 代理人　弁理士　井　出　直　孝 兇−実砲φ゛１ 第　１　図 ＠作涼埋 ％　２　図 ｙ＝０ Ｙ＝Ｌ 亮 図 亮二実狛例 亮　３　因

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光が入射される第一の光導波路と、この第一
   の光導波路との間で互いの伝搬光を授受する第二の光導
   波路と、 この第二の光導波路の両端にそれぞれ設けられた反射手
   段と を備えた光共振器において、 前記反射手段はその少なくとも一方が実質的にすべての
   入射光を反射する反射鏡であり、 この反射鏡の入射光および反射光のそれぞれの伝搬モー
   ドをＴＥモードとＴＭモードとで相互に変換するモード
   変換器と、 このモード変換器と前記反射鏡との間でモード変換され
   ていない光を減衰させるポーラライザとを備えたことを
   特徴とする光共振器。