JPH0614571B2 - 光周波数安定化装置 - Google Patents
光周波数安定化装置Info
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- JPH0614571B2 JPH0614571B2 JP1037909A JP3790989A JPH0614571B2 JP H0614571 B2 JPH0614571 B2 JP H0614571B2 JP 1037909 A JP1037909 A JP 1037909A JP 3790989 A JP3790989 A JP 3790989A JP H0614571 B2 JPH0614571 B2 JP H0614571B2
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- Lasers (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光通信、光計測その他の光源に利用する。特
に、光吸収セルを用いて光源の発振周波数を安定化する
光周波数安定化装置に関する。
に、光吸収セルを用いて光源の発振周波数を安定化する
光周波数安定化装置に関する。
本発明は、光吸収セルを用いた光周波数安定化装置にお
いて、 光吸収セルに封入される分子気体として複数種の気体を
用いることにより、 安定化可能な光周波数の数を増加させるものである。
いて、 光吸収セルに封入される分子気体として複数種の気体を
用いることにより、 安定化可能な光周波数の数を増加させるものである。
半導体レーザの発振周波数を安定化するために、従来か
ら、光吸収セルを用いた光周波数安定化装置が用いられ
ている。このような光周波数安定化装置は、光吸収セル
の内部に封入された分子気体の吸収線を周波数の基準と
して利用するものである。すなわち、半導体レーザの出
力光を光吸収セルに入射し、この光吸収セルを透過した
光の強度変化にしたがって半導体レーザの注入電流を制
御する。これにより、半導体レーザの発振周波数を分子
気体の吸収線に一致させることができる。
ら、光吸収セルを用いた光周波数安定化装置が用いられ
ている。このような光周波数安定化装置は、光吸収セル
の内部に封入された分子気体の吸収線を周波数の基準と
して利用するものである。すなわち、半導体レーザの出
力光を光吸収セルに入射し、この光吸収セルを透過した
光の強度変化にしたがって半導体レーザの注入電流を制
御する。これにより、半導体レーザの発振周波数を分子
気体の吸収線に一致させることができる。
光吸収セルに封入される分子気体としては、例えばアン
モニアＮＨ３が知られている。ＮＨ３は1.55μｍ帯の波
長で比較的強い吸収線を示し、特にコヒーレント光通信
における基準光の波長安定化に利用できる。
モニアＮＨ３が知られている。ＮＨ３は1.55μｍ帯の波
長で比較的強い吸収線を示し、特にコヒーレント光通信
における基準光の波長安定化に利用できる。
また、松本と藤瀬は、「1.53μｍＤＦＢ半導体レーザの
周波数安定化」、昭和63年電子情報通信学会春季全国大
会予稿集、論文番号C-394において、二種類のアンモニ
ア14ＮＨ３、15ＮＨ３の混合気体が封入された光吸収セ
ルを提案している。
周波数安定化」、昭和63年電子情報通信学会春季全国大
会予稿集、論文番号C-394において、二種類のアンモニ
ア14ＮＨ３、15ＮＨ３の混合気体が封入された光吸収セ
ルを提案している。
しかし、従来の光周波数安定化装置は、一種類の分子気
体の吸収線しか利用していないため、安定化できる周波
数が限られていた。
体の吸収線しか利用していないため、安定化できる周波
数が限られていた。
また、二種類のアンモニアを用いた場合でも、その使用
できる吸収線の本数は限られている。
できる吸収線の本数は限られている。
本発明は、以上の欠点を解決し、多数の周波数で光源の
発振周波数を安定化できる光周波数安定化装置を提供す
ることを目的とする。
発振周波数を安定化できる光周波数安定化装置を提供す
ることを目的とする。
本発明の光周波数安定化装置は、周波数の基準として、 アンモニア ＮＨ３、15ＮＨ３、 アセチレン Ｃ2Ｈ2、13Ｃ2Ｈ2、 シアン化水素 ＨＣＮ、Ｈ13ＣＮ、 ＨＣ15Ｎおよび13Ｃ15Ｎ のうちの少なくとも二つの気体の吸収線を用いることを
特徴とする。
特徴とする。
ただし、アンモニアのみの組合せ、すなわちＮＨ３と15
ＮＨ３の組合せは除く。
ＮＨ３の組合せは除く。
ここで、「Ｃ」、「Ｎ」の左肩の数字は原子量を表し、
数字が付記されていないものはそれぞれ「12Ｃ」、「14
Ｎ」を表す。
数字が付記されていないものはそれぞれ「12Ｃ」、「14
Ｎ」を表す。
すなわち、光吸収セルの構造が、上記の８種類の気体の
うち少なくとも二つの分子気体が封入された構造である
ことを特徴とする。
うち少なくとも二つの分子気体が封入された構造である
ことを特徴とする。
これらの分子気体は、混合されて封入されてもよく、複
数のセルに別々に封入されていてもよい。
数のセルに別々に封入されていてもよい。
複数の分子気体を用いることにより、利用できる吸収線
の本数が増加し、多数の周波数で光源、特に半導体レー
ザの発振周波数を安定化できる。
の本数が増加し、多数の周波数で光源、特に半導体レー
ザの発振周波数を安定化できる。
すなわち、ひとつの光吸収セルを用いて、光源の発振周
波数を多数の周波数基準のいずれかに安定化できる。こ
のため、例えば光周波数多重伝送の光源を安定化する場
合に、それぞれの光源がどの周波数基準に安定化させる
かを別に設定する必要はあるが、同一の光吸収セルを用
いて各光源を安定化することができる。この場合、部品
が共通化されるので、装置の保守管理が容易になる。
波数を多数の周波数基準のいずれかに安定化できる。こ
のため、例えば光周波数多重伝送の光源を安定化する場
合に、それぞれの光源がどの周波数基準に安定化させる
かを別に設定する必要はあるが、同一の光吸収セルを用
いて各光源を安定化することができる。この場合、部品
が共通化されるので、装置の保守管理が容易になる。
第１図は本発明第一実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構成図を示す。
ク構成図を示す。
この光周波数安定化装置は半導体レーザ１の発振周波数
を安定化するための装置であり、この半導体レーザ１の
出力光が入射される光吸収セル３と、この光吸収セル３
を透過した光を受光する受光器４とを備え、さらに、受
光器４の出力に基づいて半導体レーザ１の発振周波数を
制御する制御手段として、PSD(Phase Sensitive detect
or)５および制御回路６を備える。
を安定化するための装置であり、この半導体レーザ１の
出力光が入射される光吸収セル３と、この光吸収セル３
を透過した光を受光する受光器４とを備え、さらに、受
光器４の出力に基づいて半導体レーザ１の発振周波数を
制御する制御手段として、PSD(Phase Sensitive detect
or)５および制御回路６を備える。
半導体レーザ１の出力は、半透鏡２により分岐され、そ
の一方が安定化された出力光として取り出され、その他
方が光吸収セル３に入射する。また、半導体レーザ１の
出力光を周波数変調または位相変調するために発振器７
を備え、この発振器７の出力を制御回路６の出力と加算
して半導体レーザ１に供給する加算器８を備える。発振
器７の出力はまた、PSD５に供給される。
の一方が安定化された出力光として取り出され、その他
方が光吸収セル３に入射する。また、半導体レーザ１の
出力光を周波数変調または位相変調するために発振器７
を備え、この発振器７の出力を制御回路６の出力と加算
して半導体レーザ１に供給する加算器８を備える。発振
器７の出力はまた、PSD５に供給される。
この構造は従来から用いられているものと同等である
が、本装置は光吸収セル３の構造が従来からのものと異
なる。すなわち、本実施例の特徴とするところは、光吸
収セル３が、 アンモニア ＮＨ３、15ＮＨ３、 アセチレン Ｃ2Ｈ2、13Ｃ2Ｈ2、 シアン化水素 ＨＣＮ、Ｈ13ＣＮ、 ＨＣ15Ｎ、13Ｃ15Ｎ からなる群より選択された少なくとも二つの分子気体が
封入された構造であることにある。これらの分子気体
は、混合して光吸収セル３に封入される。
が、本装置は光吸収セル３の構造が従来からのものと異
なる。すなわち、本実施例の特徴とするところは、光吸
収セル３が、 アンモニア ＮＨ３、15ＮＨ３、 アセチレン Ｃ2Ｈ2、13Ｃ2Ｈ2、 シアン化水素 ＨＣＮ、Ｈ13ＣＮ、 ＨＣ15Ｎ、13Ｃ15Ｎ からなる群より選択された少なくとも二つの分子気体が
封入された構造であることにある。これらの分子気体
は、混合して光吸収セル３に封入される。
上述した８種類の分子気体により得られる1.55μｍ帯の
吸収波長、その間隔、吸収率およびその吸収を生じさせ
る気体の種類を表に示す。この表は、長さ50cm、圧力10
Torrの個々の分子気体により得られる吸収率が10％以上
の吸収線を示す。この表にはさらに、「吸収強さ」とし
て、吸収率が20％以上のものを「Ｓ」、吸収率が40％以
上のものを「ＶＳ」で示す。
吸収波長、その間隔、吸収率およびその吸収を生じさせ
る気体の種類を表に示す。この表は、長さ50cm、圧力10
Torrの個々の分子気体により得られる吸収率が10％以上
の吸収線を示す。この表にはさらに、「吸収強さ」とし
て、吸収率が20％以上のものを「Ｓ」、吸収率が40％以
上のものを「ＶＳ」で示す。
表に示したように、８種類の分子気体を選択して組み合
わせることにより、一本の光吸収セルで多数の吸収線が
得られ、これらの吸収線のいずれかに半導体レーザ１の
発振周波数を一致させることができる。
わせることにより、一本の光吸収セルで多数の吸収線が
得られ、これらの吸収線のいずれかに半導体レーザ１の
発振周波数を一致させることができる。
ここで、この受光器４の出力に基づいて半導体レーザ１
の発振周波数を制御する方法について説明する。
の発振周波数を制御する方法について説明する。
このためには、まず、半導体レーザ１の発振周波数を発
振器７からの周波数ｆの信号により周波数変調する。こ
のときPSD５には、発振器７から周波数ｆまたは３ｆの
信号を供給する。この信号により、PSD５は受光器４の
出力を同期検波する。
振器７からの周波数ｆの信号により周波数変調する。こ
のときPSD５には、発振器７から周波数ｆまたは３ｆの
信号を供給する。この信号により、PSD５は受光器４の
出力を同期検波する。
第２図に受光器４またはPSD５の出力波形を示す。この
図において、(a)は受光器４の出力波形、(b)は周波数ｆ
で同期検波した場合のPSD５の出力波形、(c)は周波数３
ｆで同期検波した場合のPSD５の出力波形をそれぞれ示
す。制御回路６は、PSD５の出力が第４図(b)、(c)に×
印で示したロックポイントに一致するように、半導体レ
ーザ１の発振周波数を制御する。この制御は、半導体レ
ーザ１の注入電流を制御することにより行われる。
図において、(a)は受光器４の出力波形、(b)は周波数ｆ
で同期検波した場合のPSD５の出力波形、(c)は周波数３
ｆで同期検波した場合のPSD５の出力波形をそれぞれ示
す。制御回路６は、PSD５の出力が第４図(b)、(c)に×
印で示したロックポイントに一致するように、半導体レ
ーザ１の発振周波数を制御する。この制御は、半導体レ
ーザ１の注入電流を制御することにより行われる。
ロックポイントは吸収の中心とすることが一般的である
が、中心からずらすこともできる。
が、中心からずらすこともできる。
第３図は本発明第二実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構造図である。
ク構造図である。
この実施例は、半導体レーザ１を直接変調するのではな
く、出力光を変調することが第一実施例および第二実施
例と異なる。すなわち、半導体レーザ１の出力光は、半
透鏡２により分岐された後に、変調器９により周波数変
調または位相変調が施される。変調器９には発振器７か
ら周波数ｆの信号が供給され、制御回路６の出力はその
まま半導体レーザ１に供給される。その他の構成は第１
図に示した装置と同等であり、光吸収セル３には、上述
した８種類の分子気体のうち少なくとも二つの分子気体
が封入されている。
く、出力光を変調することが第一実施例および第二実施
例と異なる。すなわち、半導体レーザ１の出力光は、半
透鏡２により分岐された後に、変調器９により周波数変
調または位相変調が施される。変調器９には発振器７か
ら周波数ｆの信号が供給され、制御回路６の出力はその
まま半導体レーザ１に供給される。その他の構成は第１
図に示した装置と同等であり、光吸収セル３には、上述
した８種類の分子気体のうち少なくとも二つの分子気体
が封入されている。
第４図は受光器４またはPSD５の出力波形を示し、(a)は
受光器４の出力波形、(b)は周波数ｆで同期検波した場
合のPSD５の出力波形、(c)は周波数３ｆで同期検波した
場合のPSD５の出力波形をそれぞれ示す。
受光器４の出力波形、(b)は周波数ｆで同期検波した場
合のPSD５の出力波形、(c)は周波数３ｆで同期検波した
場合のPSD５の出力波形をそれぞれ示す。
半導体レーザ１の出力光を変調する場合には、原理的に
強度変調は生じない（現実にはわずかな強度変調成分が
生じるが、これは無視できる）。このため、周波数ｆで
同期検波してもPSD５の出力にオフセットが生じること
はなく、光強度変動により周波数変動が生じることを防
止できる。
強度変調は生じない（現実にはわずかな強度変調成分が
生じるが、これは無視できる）。このため、周波数ｆで
同期検波してもPSD５の出力にオフセットが生じること
はなく、光強度変動により周波数変動が生じることを防
止できる。
また、この実施例では分岐された光を変調する例を示し
たが、分岐される前の光を変調することもできる。
たが、分岐される前の光を変調することもできる。
以上の実施例では複数の分子気体を混合して一つの光吸
収セル３に封入する場合の例を説明したが、これらの分
子気体を別々のセルに封入して利用することもできる。
その実施例について以下に説明する。以下の実施例で
は、PSD、発振器、変調器および加算器を省略して示す
が、いずれの実施例でも、第一実施例または第二実施例
のいずれかに示した方法により半導体レーザの発振周波
数を制御する。
収セル３に封入する場合の例を説明したが、これらの分
子気体を別々のセルに封入して利用することもできる。
その実施例について以下に説明する。以下の実施例で
は、PSD、発振器、変調器および加算器を省略して示す
が、いずれの実施例でも、第一実施例または第二実施例
のいずれかに示した方法により半導体レーザの発振周波
数を制御する。
第５図は本発明第三実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構成図である。
ク構成図である。
この実施例は、光吸収セルの構造が第一実施例および第
二実施例と異なる。すなわち、光吸収セル３′は複数
（この実施例では３つ）のセル3-1、3-2および3-3を含
み、分子気体は、この複数のセル3-1、3-2および3-3に
別々に封入されている。第２図に示した例では、セル3-
1にはＮＨ３が封入され、3-2には13Ｃ2Ｈ2とＣ2Ｈ2との
混合気体が封入され、セル3-3にはＨＣ15Ｎが封入され
ている。
二実施例と異なる。すなわち、光吸収セル３′は複数
（この実施例では３つ）のセル3-1、3-2および3-3を含
み、分子気体は、この複数のセル3-1、3-2および3-3に
別々に封入されている。第２図に示した例では、セル3-
1にはＮＨ３が封入され、3-2には13Ｃ2Ｈ2とＣ2Ｈ2との
混合気体が封入され、セル3-3にはＨＣ15Ｎが封入され
ている。
セル3-1、3-2および3-3は、光吸収セル３′の内部に仕
切りを設けることにより形成される。セル3-1、3-2およ
び3-3は、それぞれ異なる分子気体を単独でまたは混合
して封入されることが望ましいが、全体として二種類以
上の分子気体が封入されていればよい。
切りを設けることにより形成される。セル3-1、3-2およ
び3-3は、それぞれ異なる分子気体を単独でまたは混合
して封入されることが望ましいが、全体として二種類以
上の分子気体が封入されていればよい。
この実施例の場合にも、第一実施例および第二実施例と
同様に一本の光吸収セル３′で多数の吸収線が得られ、
これらの吸収線のいずれかに半導体レーザ１の発振周波
数を一致させることができる。
同様に一本の光吸収セル３′で多数の吸収線が得られ、
これらの吸収線のいずれかに半導体レーザ１の発振周波
数を一致させることができる。
第６図は本発明第四実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構成図である。
ク構成図である。
この実施例は、セル3-1、3-2、3-3として別々の光吸収
セルを用いたことが第二実施例と異なる。
セルを用いたことが第二実施例と異なる。
第７図は本発明第五実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構成図である。
ク構成図である。
この実施例では、異なる分子気体がそれぞれ封入された
セル3-4〜3-7を選択して使用することが前述の実施例と
異なる。
セル3-4〜3-7を選択して使用することが前述の実施例と
異なる。
すなわわち、半透鏡２と受光器４との間に光切換器10、
11が配置され、これらの光切換器10、11は三つの光路の
いずれかを選択する。第一の光路上にはセル3-4が配置
され、第二の光路上にはセル3-5が配置され、第三の光
路上にはセル3-6および3-7が配置される。
11が配置され、これらの光切換器10、11は三つの光路の
いずれかを選択する。第一の光路上にはセル3-4が配置
され、第二の光路上にはセル3-5が配置され、第三の光
路上にはセル3-6および3-7が配置される。
セル3-4〜3-7は、第四実施例と同様に、それぞれ異なる
分子気体が単独でまたは混合して封入されている。ま
た、光切換器10、11により選択される毎に異なる分子気
体が選択される。この選択された分子気体の吸収線によ
り、半導体レーザ１の発振周波数が安定化される。
分子気体が単独でまたは混合して封入されている。ま
た、光切換器10、11により選択される毎に異なる分子気
体が選択される。この選択された分子気体の吸収線によ
り、半導体レーザ１の発振周波数が安定化される。
この実施例では光路の切換えによりセルを選択する例を
示したが、光路を固定し、この光路にセルを選択的に挿
入する構成としても本発明を同様に実施できる。また、
光切換器10、11に代えて光分波器および光合波器を用い
ることもできる。
示したが、光路を固定し、この光路にセルを選択的に挿
入する構成としても本発明を同様に実施できる。また、
光切換器10、11に代えて光分波器および光合波器を用い
ることもできる。
以上の実施例では一個の半導体レーザの発振周波数を安
定化する場合を説明したが、複数の半導体レーザからの
それぞれの出力光を切り換えて共通の光吸収セルに入射
することにより、これらの半導体レーザの発振周波数を
それぞれ安定化することもできる。
定化する場合を説明したが、複数の半導体レーザからの
それぞれの出力光を切り換えて共通の光吸収セルに入射
することにより、これらの半導体レーザの発振周波数を
それぞれ安定化することもできる。
以上説明したように、本発明の光周波数安定化装置は、
1.55μｍの波長帯に多数の吸収線をもつ気体分子を用
い、その吸収線のいずれかに半導体レーザの発振周波数
を一致させる。これにより、半導体レーザの発振周波数
を単一モード光ファイバに固有な種々の周波数で安定化
できる効果がある。
1.55μｍの波長帯に多数の吸収線をもつ気体分子を用
い、その吸収線のいずれかに半導体レーザの発振周波数
を一致させる。これにより、半導体レーザの発振周波数
を単一モード光ファイバに固有な種々の周波数で安定化
できる効果がある。
本発明は、コヒーレント光通信だけでなく、光計測その
他の一定波長のコヒーレント光を使用する分野に用いて
大きな効果がある。
他の一定波長のコヒーレント光を使用する分野に用いて
大きな効果がある。
第１図は本発明第一実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構成図。 第２図は光周波数安定化装置の各部の信号波形を示す
図。 第３図は本発明第二実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構成図。 第４図は光周波数安定化装置の各部の信号波形を示す
図。 第５図は本発明第三実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構成図。 第６図は本発明第四実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構成図。 第７図は本発明第五実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構成図。 １……半導体レーザ、２……半透鏡、３、３′……光吸
収セル、3-1〜3-7……セル、４……受光器、５……PS
D、６……制御回路、７……発振器、８……加算器、９
……変調器、10、11……光切換器。
ク構成図。 第２図は光周波数安定化装置の各部の信号波形を示す
図。 第３図は本発明第二実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構成図。 第４図は光周波数安定化装置の各部の信号波形を示す
図。 第５図は本発明第三実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構成図。 第６図は本発明第四実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構成図。 第７図は本発明第五実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構成図。 １……半導体レーザ、２……半透鏡、３、３′……光吸
収セル、3-1〜3-7……セル、４……受光器、５……PS
D、６……制御回路、７……発振器、８……加算器、９
……変調器、10、11……光切換器。
Claims (3)
- 【請求項１】光源の出力光が入射される光吸収セルと、 この光吸収セルを透過した光を受光する受光器と、 この受光器の出力に基づいて上記光源の発振周波数を制
御する制御手段と を備えた光周波数安定化装置において、 上記光吸収セルは、 ＮＨ３、15ＮＨ３、 Ｃ2Ｈ2、13Ｃ2Ｈ2、 ＨＣＮ、Ｈ13ＣＮ、ＨＣ15ＮおよびＨ13Ｃ15Ｎからなる
群より選択された少なくとも二つの分子気体が封入され
た構造である ことを特徴とする光周波数安定化装置。 ただしＮＨ３と15ＮＨ３のみの組合せは除く。 - 【請求項２】少なくとも二つの分子気体は混合されて封
入された請求項１記載の光周波数安定化装置。 - 【請求項３】光吸収セルは複数のセルを含み、 少なくとも二つの分子気体はこの複数のセルに別々に封
入された 請求項１記載の光周波数安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1037909A JPH0614571B2 (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | 光周波数安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1037909A JPH0614571B2 (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | 光周波数安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02216880A JPH02216880A (ja) | 1990-08-29 |
| JPH0614571B2 true JPH0614571B2 (ja) | 1994-02-23 |
Family
ID=12510671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1037909A Expired - Lifetime JPH0614571B2 (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | 光周波数安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0614571B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2773046B2 (ja) * | 1989-05-12 | 1998-07-09 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザの発振波長安定化方法および半導体レーザの発振波長安定化装置 |
| US5978391A (en) * | 1997-07-18 | 1999-11-02 | Cymer, Inc. | Wavelength reference for excimer laser |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5366192A (en) * | 1976-11-25 | 1978-06-13 | Fujitsu Ltd | Oscillation wavelength stabilization method of semiconductor laser |
| JPS6130068A (ja) * | 1984-07-23 | 1986-02-12 | Victor Co Of Japan Ltd | カラ−化固体撮像素子製造法 |
| JPS6130088A (ja) * | 1984-07-23 | 1986-02-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レ−ザ装置 |
-
1989
- 1989-02-16 JP JP1037909A patent/JPH0614571B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02216880A (ja) | 1990-08-29 |
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